Seminario Técnico de LODOS: PRODUCCIÓN Y APROVECHAMIENTO
Oviedo, julio 2017
Digestión anaerobia de la
fracción líquida obtenida de la
carbonización hidrotermal de
lodos de EDARMª Ángeles de la Rubia
Sección de Ingeniería Química. Universidad Autónoma de Madrid
Valor elevado de DQO:
• 60 g/L FORU
• 40-50 g/L res. agrícolas
• 25-50 g/L lodos
(1rio, mixto, digerido)
≤ 15-20% C inicial:
• AGV, azúcares, etc
• Compuestos
recalcitrantes
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Introducción
Alternativas de gestión fase líquida de CHT
Características FLCHT
Temperatura
Tiempo
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Introducción
Alternativas de gestión fase líquida de CHTCaracterísticas FLCHT
Alternativas de gestión de la fase
líquida de la carbonización
hidrotérmica de residuos orgánicos
Degradación aerobia
Degradación anaerobiaPoco estudiado
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Objetivo general
Evaluar la digestión anaerobia como tecnología para valorizar la fracción líquida de
la carbonización hidrotermal de lodo secundario de EDAR
1Efecto de: origen y concentración de inóculo (CI), relación
inóculo/sustrato (RIS) (discontinuo)
2 Digestión de fango primario con la FLCHT de lodo secundario.
Efecto del % de mezcla de cada sustrato (discontinuo y semicontinuo)
Digestión anaerobia de FLCHT de lodo secundario mediante reactor UASB3
Co-digestión de FLCHT de lodo secundario con FORU
(discontinuo: mesofílico y termofílico)4
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Sustratos utilizados
Fango
Primario
FORU sin
pretratar
Trituradora
Tamiz 20 mm
FORU a
digerir
Lodo 2rio
EDAR
Carbonización
Hidrotérmica
Fracción
Líquida CHT
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Inóculos utilizados
Inóculo
Lodo de EDAR
Lodo de EDAR 55 ºC
Lodo de FORU
Lodo de FORU 55 ºC
Lodo granular
de azucarera
Lodo granular
de cervecera
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12 Ensayos
2 Relaciones inóculo sustrato: 2 y 1
3 inóculos: MS, BW, SB
2 concentraciones de inóculo: 10 y 25 g DQO/L
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1Efecto de: origen y concentración de inóculo, relación inóculo/sustrato
(discontinuo)
• Vreactor= 120 mL
• Vtrabajo= 60 mL
• T= 35 ºC
pH, Alcalinidad, AGV, NHx-NTK, DQO
Biogas
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En general se observaron valores adecuados de:
pH: 7,5-8
Alcalinidad: 1900-6000 mg CaCO3/L
Nitrógeno amoniacal: < 1000 mg N/L, ≈2000 (CI=1, RIS=1)
AGV ≈ 0, excepto (CI=1, RIS=1)
DQO remanente compuestos recalcitrantes
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1Efecto de: origen y concentración de inóculo, relación inóculo/sustrato
(discontinuo)
Villamil, J.A., Mohedano, A.F., Rodriguez, J.J., de la Rubia M.A. 2017. Valorisation of the liquid fraction from hydrothermal
carbonisation of sewage sludge by anaerobic digestion. J. Chem. Technol. Biotechnol. In press
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0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 7 14 21 28 35 42
(mL
CH
4/gD
QO
ad)
Tiempo (d)
BW 1-1 BW 2.5-1SB 1-1 SB 25-1MS 1-1 MS 2.5-1
RIS 1
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 7 14 21 28 35 42
(mL
CH
4/gD
QO
ad)
Tiempo (d)
BW 1-2 BW 2.5-2SB 1-2 SB 2.5-2MS 1-2 MS 2.5-2
RIS 2
138±18 mL CH4/g DQO (1-2)
Lodo granular azucarera (SB)
127±13 mL CH4/g DQO (1-2)
Lodo de EDAR (MS)
177±5 mL CH4/g DQO (2,5-2)
Lodo granular cervecera (BW)
• Origen y tipo de inóculo. Un inóculo bien granulado (BW) > rendimiento de CH4.
• Considerar diferentes RIS (2) y CI.
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1Efecto de: origen y concentración de inóculo, relación inóculo/sustrato
(discontinuo)
De la Rubia, M.A., et al., 2017. Effect of inoculum source on the anaerobic digestion of the liquid fraction from hydrothermal
carbonisation of sewage sludge. Waste Manage. Under review
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10 Ensayos
Relación inóculo sustrato: 2
2 inóculos: EDAR, cervecera granular
5 porcentajes de mezcla FP-FLCHT
Concentración de inóculo: 10 g DQO/L
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2A Digestión de fango primario con la FLCHT de lodo secundario.
Efecto del % de mezcla de cada sustrato (discontinuo)
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- Cinética más lenta con LG, pero mayor rendimiento en metano.- Altos % FLCHT, disminuyen la producción de metano.- Mejor relación: 25% de FLCHT y 75% de FP.- No se han detectado AGV al final de la experimentación
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2A Digestión de fango primario con la FLCHT de lodo secundario.
Efecto del % de mezcla de cada sustrato (discontinuo)
0
100
200
300
400
0 20 40 60
mL
CH
4/g
DQ
Oa
d
Tiempo (d)
100 FLCHT-0 FP 75 FLCHT-25 FP50 FLCHT-50 FP 25 FLCHT-75 FP0 FLCHT-100 FP
Lodo granular
0
50
100
150
200
250
0 10 20 30 40
mL C
H4/g
DQ
Oad
Tiempo (d)
100 FLCHT-0 FP 75 FLCHT-25 FP50 FLCHT-50 FP 25 FLCHT-75 FP0 FLCHT-100 FP
Lodo EDAR
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Resultados
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12 Ensayos
2 temperaturas: (35, 55ºC)
2 inóculos: meso-y termofílico
4 mezclas FP-FLCHT: 100, 75-25, 90-10 y 95-5%
2 VCO: 1,5 y 2,5 g DQO/L·d
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Digestión de fango primario con la FLCHT de lodo secundario.
Efecto del % de mezcla de cada sustrato (semicontinuo)2B
•Vreactor=2,4 L
•Vtrabajo=2 L
•T= 35 y 55 ºC
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7.0
7.1
7.2
7.3
7.4
7.5
7.6
7.7
7.8
1.5 2.5
pH
VCO (g DQO/L·d)
CONTROL MESOMESO (95 - 5)MESO (90 - 10)CONTROL TERMOTERMO (90- 10)
0
1000
2000
3000
4000
5000
1.5 2.5
Alc
alinid
ad
(mg C
aCO
3/L
)
VCO (g DQO/L·d)
CONTROL MESO
MESO (95 - 5)
MESO (90 - 10)
CONTROL TERMO
TERMO (90- 10)
0
300
600
900
1200
1500
1.5 2.5
NAT (
mg N
/L)
VCO (g DQO/L·d)
CONTROL MESOMESO (95 - 5)MESO (90 - 10)CONTROL TERMOTERMO (90- 10)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
1.5 2.5
DQ
Os (
mg /
L)
VCO (g DQO/L·d)
CONTROL MESOMESO (95 - 5)MESO (90 - 10)CONTROL TERMOTERMO (90- 10)
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Digestión de fango primario con la FLCHT de lodo secundario.
Efecto del % de mezcla de cada sustrato (semicontinuo)2B
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0
50
100
150
200
250
1.5 2.5
(mL C
H4/g
DQ
Oad)
VCO (g DQO/L·d)
CONTROL MESO
MESO (95 - 5)
MESO (90 - 10)
• La mezcla 90 FP-10 FLCHT supera al control
• El proceso termofílico se inhibe
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Digestión de fango primario con la FLCHT de lodo secundario.
Efecto del % de mezcla de cada sustrato (semicontinuo)2B
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5 Ensayos
Temperatura: (35 ºC)
1 inóculo: lodo granular
Mezcla 50-50 glucosa-FLCHT
5 VCO: 0,3-4 g DQO/L·d
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Digestión anaerobia de FLCHT de lodo secundario mediante reactor UASB3
Contador
de biogas
•Vreactor = 5,4 L
•T = 35 ºCBolsa
tedlar
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0
500
1000
1500
2000
0,31 0,65 1,25 2,02pro
ducció
n d
e m
eta
no (
mL/d
)
VCO (g DQO/L·d)
mL CH4/d
0
25
50
75
100
0,310,65
1,252,02
% e
lim
inació
n D
QO
y C
OT
VCO (g DQO/L·d)
% eliminación COT % eliminación DQO
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Digestión anaerobia de FLCHT de lodo secundario mediante reactor UASB3
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10 Ensayos
2 temperaturas: (35, 55 ºC)
2 inóculo: lodo de FORU (35, 55 ºC)
5% mezclas FLCHT-FORU
1 CI, 1 RIS
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Co-digestión de FLCHT de lodo secundario con FORU
(discontinuo: mesofílico y termofílico)4
•Vreactor=1 L
•Vtrabajo=0,5 L
•T= 35 y 55 ºC
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Altos % FLCHT, disminuyen la producción de metano
La co-digestión 25 FLCHT-75 FORU a 35 ºC alternativa de tratamiento.
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Co-digestión de FLCHT de lodo secundario con FORU
(discontinuo: mesofílico y termofílico)4
0
50
100
150
200
0 5 10 15 20 25
G (
mL
CH
4/g
DQ
Oad)
Tiempo (d)
100 FORU 75 FORU-25 FLCHT50 FORU-50 FLCHT 25 FORU-75 FLCHT100 FLCHT
mesofílico
0
50
100
150
200
0 10 20 30 40 50 60
G (
mL
CH
4/g
DQ
Oad)
Tiempo (d)
100 FORU75 FORU-25 FLCHT50 FORU-50 FLCHT25 FORU-75 FLCHT100 FLCHT
termofílico
De la Rubia, M.A., et al., 2017. Mesophilic anaerobic co-digestion of OFMSW with the liquid fraction from hydrothermal
carbonization of sewage sludge. Waste Manage. Submitted
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Oviedo, julio 2017
Gracias!!RYC-2013-12549
Nuevos adsorbentes y catalizadores obtenidos por carbonización
hidrotérmica y activación de residuos biomásicos para tratamiento de aguas.
CTM2016-76564-R.
Valorización de residuos sólidos orgánicos mediante carbonización
hidrotérmica y digestión anaerobia. CEAL-AL/2015-29
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