LIFE STO3RESociedad de Fomento Agrícola Castellonense, S.A., FACSA Asociación de Investigación de...
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LIFE STO3RE
Codigestión anaerobia mancomunada de fangos y
purines combinada con ozonización y cavitación
- 01 Antecedentes
- 02 Objetivos
- 03 Participantes
- 04 Descripción del proyecto
- 05 Resultados preliminares
- 07 Conclusiones
- 06 Próximos pasos
índice
2009-2010 2011-2015 2015-2018
Antecedentes 01
Antecedentes 01
LODOS DE DEPURADORA
En España se producen anualmente 1.200.000 toneladas (m.s.) de lodos de depuradora.
Los lodos suponen un coste de gestión elevado para la explotación.
Deben ser tratados para reducir su contenido en agua, así como el contenido en patógenos y estabilizar la materia orgánica.
Los tratamientos más comunes son:
Digestión anaerobia
Compostaje
Estabilización aerobia
Antecedentes 01
DEYECCIONES GANADERAS
El sector porcino en España es el sector más importante de nuestra ganadería. Representa el 34.2% de la producción ganadera.
España es la cuarta potencia productora de carne de porcino (después de China, EEUU y Alemania).
España es el tercer mayor exportador porcino de la Unión Europea (detrás de Alemania y Dinamarca).
Las deyecciones ganaderas son el residuo orgánico que se produce en mayor cantidad.
Si no se gestionan adecuadamente ocasionan problemas medioambientales:
Contaminación atmosférica: CH4, COVs, N2O,…
Contaminación de aguas: nitratos, fosfatos,…
Contaminación de suelos: metales, toxicidad,…
CODIGESTIÓN ANAEROBIA
00
00
Antecedentes 01
Objetivos 02
Reducir el impacto de los purines y de los fangos de depuradora en las aguas superficiales y
acuíferos.
Reducir la huella de carbono y las emisiones de gases de efecto invernadero.
Promover la reutilización de fangos y purines con el fin de reciclar los nutrientes (P y N).
Garantizar un fertilizante que cumpla con las futuras normativas legales aplicables a la aplicación
de lodos en agricultura: baja carga en patógenos y microcontaminantes.
Maximizar la producción de biogás.
Estudiar la viabilidad de un sistema de gestión mancomunado.
Diseñar y validar un sistema de co-digestión anaerobia, energéticamente sostenible del que se
obtenga un fertilizante de alta calidad.
La tecnología que se va a aplicar consiste en la combinación de:
Digestión anaerobia con dos etapas a diferente temperatura
Oxidación con ozono
Cavitación hidrodinámica
Objetivos 02
Participantes 03
Sociedad de Fomento Agrícola Castellonense, S.A., FACSA
Asociación de Investigación de la Industria Agroalimentaria, AINIA
Agencia Estatal Consejo Superior de Investigaciones Científicas, CEBAS-CSIC
Entidad Regional de Saneamiento y Depuración de aguas residuales de la Región de
Murcia, ESAMUR
Investigación y Proyectos Medio Ambiente S.L., IPROMA
Descripción 04
Descripción 04
El proyecto STO3RE está ideado para áreas rurales en las que se pueda centralizar la gestión del
fango de pequeñas-medianas EDARs, así como también el de residuos ricos en N como es el
purín.
Las ventajas de la centralización son:
Compartir instalaciones y equipos
Reducción costes de inversión y operación
MURCIA
EDAR de Totana
Descripción 04
Explotaciones ganaderas cercanas a Totana
Descripción 04
EDARs y granjas seleccionadas
Descripción 04
Puerto Lumbreras
Aledo
Totana
Librilla Mazarrón
Alhama de Murcia
PROCESO CONVENCIONAL
PROCESO STO3RE
CavO3 DA 1 DA 2
DA 1
Fango EDAR
Purín
T = 35ºC Proceso Mesófilo
T = 35ºC Proceso Mesófilo
Cavitación Hidrodinámica + Ozonización
T = 55ºC Proceso Termófilo
Metanogénesis + Acetogénesis
Hidrólisis + Acidogénesis
Fango EDAR
Purín
Descripción 04
Descripción 04 Resultados preliminares 05
Granja 1 Granja 2 Granja 3 Granja 4 Granja 5
Cabezas de
ganado/año 2600 2000 4800
820 madres/ 20000 lechones
3500
Purín (m3) 5590 4300 10480 12382 7525
ST (%) 5.19 10 1.49 7.33 2.25
SV (%ST) 68 70 54 41 49
Producción de purines en las granjas estudiadas
Descripción 04 Resultados preliminares 05
EDAR Aledo Alhama de
Murcia Librilla Mazarrón
Puerto
Lumbreras Totana
Q (m3/año) 35.139 994.596 227.815 2.467.521 465.912 1.684.947
Fango (Tn) 1.494 1.937,97 338,65 2.730,36 1.367,92 4.302,08
ST (%) 1,2 16,0 17,0 19,9 14,9 17,6
SV (%ST) 70 88,1 67,8 76,5 64,8 57,1
Aledo 15%
Alhama 15%
Librilla 3%
Mazarrón 25%
Puerto Lumb 10%
Totana 32%
Producción de fangos en exceso
Descripción 04 Resultados preliminares 05
Familia Compuesto FANGO PURÍN
PESTICIDAS
IMAZALIL X (d)
THIABENDAZOLE X
Chlorpyriphos ethyl X
Permethrin X
Cypermethrin X
3,4-dichloroaniline
Triamiphos
PAHs
Phenanthrene X X
5-methyl chrysene X
Fluoranthene X
Pyrene X
Benzo(a)anthracene H X
Chrysene H X
Benzo(b)+Benzo(k)+Benzo(j)
fluoranthene H X
Naphthalene, 1,2,3,4-tetrahydro-
1,6,8-trimethyl-
FARMACEUTICOS
4-AMINOANTIPYRINE (d)
ALISKIREN X
AZYTHROMYCIN X
CIPROFLOXACIN X
CITALOPRAM X
DICLOFENAC X
DILTIAZEM X
IRBESARTAN X
LEVOFLOXACIN
LIDOCAINE (d)
LINCOMYCIN X
NIFLUMIC ACID X
OFLOXACIN X
OXYTETRACYCLIN X
PARACETAMOL X
PROPAFENONE X
SEERTRALINE X
SITAGLIPTIN X
SULFADIAZINE X
TELMISARTAN X
TIAMULIN X
TRYPTAMINE
VENLAFAXIN X
HORMONAS NANDROLONE X
ESTIMULANTES NICOTINE
FRAGANCIAS Tonalide X
Traseolide X
Octocrylene X
DETERGENTES NPE Nonylphenol ethoxylate X
ANTIMICROBIANOS Triclosan X
X = Confirmado
(d) = Detectado
= Identificación tentativa
GC-EI-TOF MS
GC-APCI-QTOF MS
UHPLC-QTOF MS
SCREENING DE MICROCONTAMINANTES
Descripción 04 Resultados preliminares 05
ENASAYOS DE LABORATORIO: selección condiciones de operación
Generador de ozono
Concentrador de oxígeno
Columna de contacto
Destructor de ozono
Bomba de recirculación
Selección de la dosis de O3 Ensayos BATCH de DA
Ensayos continuos de DA en doble fase de T
Descripción 04 Resultados preliminares 05
PI
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Tiempo (días)
Pro
du
cció
n d
e m
etan
o (
L/d
)
Dos fases
Una fase
PII
Producción de biogás en ensayo continuo en un fase y en dos fases
Descripción 04 Resultados preliminares 05
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 2 4 6 8 10 12 14
Tiempo (días)
Pr
od
uc
ció
n d
e b
iog
ás
(L
/K
gS
V)
Sin O3_2%ST
O3_2%ST
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 2 4 6 8 10 12 14
Tiempo (días)
Pr
od
uc
ció
n d
e b
iog
ás
(L
/K
gS
V)
Sin O3_8%ST
O3_8%ST
Curva de biogás acumulada obtenida en los ensayos batch de digestión anaerobia aplicando una dosis de O3 de 0.063 gO3/gST y dos mezclas de co-digestión a
distinta concentración de sólidos totales (2% y 8% ST).
Resultados preliminares 05
Microcontaminantes Patógenos
O3
Biogás
SELECCIÓN DE LA DOSIS DE O3
10
100
1.000
10.000
100.000
1.000.000
10.000.000
0 50 100 150
(ufc
/g
)
O3 dose (mgO3/gST)
Resultados preliminares 05
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150
% D
egra
dac
ión
mic
roco
nta
min
ante
Dosis O3 (mgO3/gST)
Imazalil
Diclofenac
Sulfadiazina
Octylphenol Dioethoxylated
Nonylphenol Diethoxylated
Escherichia coli Clostridium perfringens Salmonella
PATÓGENOS
MICROCONTAMINANTES PRODUCCIÓN DE BIOGÁS
PRETRATAMIENTO O3
10
100
1.000
10.000
100.000
1.000.000
10.000.000
0 50 100 150
(ufc
/g
)
O3 dose (mgO3/gST)
0
1
0
1
10
100
1.000
10.000
100.000
1.000.000
10.000.000
0 50 100 150
(1/
25
g)
(ufc
/g
)O3 dose (mgO3/gST)
Resultados preliminares 05
Escherichia coli Clostridium perfringens Salmonella
PATÓGENOS
MICROCONTAMINANTES PRODUCCIÓN DE BIOGÁS
POSTRATAMIENTO O3
0
100
200
300
400
0 5 10 15 20
Time (days)
Bio
ga
s p
rod
uct
ion
(L
/K
gV
S)
0
1
0
1
10
100
1.000
10.000
100.000
1.000.000
10.000.000
0 50 100
(1/
25
g)
(ufc
/g
)O3 dose (mgO3/gST)
10
100
1.000
10.000
100.000
1.000.000
10.000.000
0 20 40 60 80 100
(ufc
/g)
O3 dose (mgO3/gST)
0
1
10
100
1.000
10.000
100.000
1.000.000
10.000.000
0 50 100
(ufc
/g)
O3 dose (mgO3/gST)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 20 40 60 80 100
% D
egr
adac
ión
mic
roco
nta
min
ante
Dosis O3 (mgO3/gST)
Imazalil
Diclofenac
Sulfadiazina
Nonylphenol Diethoxylated
Resultados preliminares 05
Microcontaminantes Patógenos
O3
Biogás
SELECCIÓN DE LA DOSIS DE O3
• PRE: 30 mgO3/gST
• POST: 15 mgO3/gST
• PRE: 13 mgO3/gST
• POST: 10 mgO3/gST
• PRE: 42 mgO3/gST
• POST: 7 mgO3/gST
Descripción 04 Resultados preliminares 05
Laboratorio Experimentos de campo Invernadero
ESTUDIO AGRONÓMICO
Descripción 04 Resultados preliminares 05
Selección del campo
Cardo
Almendros jóvenes
Estudio de la eficiencia del digestato frente en cardo y almendro.
Almendros viejos
Descripción 04 Resultados preliminares 05
Caracterización del digerido:
7
7,5
8
8,5
Digerido 1 Digerido 2 Mezcla
pH
2,46
2,48
2,5
2,52
2,54
Digerido 1 Digerido 2 Mezcla
Conductividad (mS/cm)
0
10
20
30
40
Digerido 1 Digerido 2 Mezcla
Humedad %
1200
1250
1300
1350
Digerido 1 Digerido 2 Mezcla
Cloruro (mg/L)
1100
1200
1300
1400
1500
Digerido 1 Digerido 2 Mezcla
Fosfato (mg/L)
0
2
4
6
Digerido 1 Digerido 2 Mezcla
Ntotal (mg/L)
0,48
0,5
0,52
0,54
0,56
Digerido 1 Digerido 2 Mezcla
Carbono orgánico total (mg/L)
Descripción 04 Resultados preliminares 05
DISEÑO DE LA INSTALACIÓN
TRH control: 28 días
TRH termófilo: 8 días
TRH mesófilo: 20 días
PUESTA A PUNTO
Resultados preliminares 05
Próximos pasos 06
Conclusiones 07
o LIFE STO3RE espera dar soluciones a algunas de las “cuestiones estratégicas” de las políticas medioambientales europeas y españolas, puesto que supondrá una mejora con respecto a los actuales sistemas de digestión de las plantas depuradoras de aguas residuales.
o La tecnología propuesta reducirá el contenido de contaminantes orgánicos persistentes y microbiológicos en el digestato, utilizando la digestión en doble fase de temperatura combinada con la dosificación de O3 y cavitación.
o El pretratamiento (cavitación + ozonización) favorece la etapa de hidrólisis, aumentando la producción de biogás.
o Búsqueda de un balance energéticamente positivo.
www.facsa.com
GRACIAS POR SU ATENCIÓN!!