Estudio comparativo de la digestion anaerobia mesofila y termofila de fangos urbanos y modelado matematico del sistema

Resumo

ESTUDIO COMPARATIVO DE LA DIGESTIÓN ANAEROBIA MESOFILA y TERMOFILA DE FANGOS URBANOS y MODELADO MATEMÁTICO DEL SISTEMA #RESUMEN: Esta tesis se ha centrado en el estudio comparativo de la digestión anaerobia mesófila y termófila de fangos urbanos. El estudio comparativo ha sido llevado a cabo, en primer lugar, mediante la revisión del estado del arte referente a estos dos procesos en cuanto a normativa aplicable, fundamentos, características operacionales y microbiología del sistema. y, en segundo lugar, mediante el trabajo experimental realizado en planta piloto (dos reactores CSTR de 2.8 m3) y ensayos discontinuos, para dilucidar o corroborar algunos de los puntos planteados en la revisión. Especial importancia se le ha otorgado al proceso de solubilización de la materia particulada contenida en el fango urbano, dado que constituye el paso limitante de la digestión anaerobia de fangos. En este sentido, ha sido dedicado un apartado completo al estudio y determinación de la cinética de solubilización anaerobia del fango urbano a temperatura mesófila y termófila. Los resultados de todo el trabajo experimental realizado han sido utilizados, por un lado, para el desarrollo de la "metodología de identificación del fango urbano" -caracterización del fango afluente y calibración de los coeficientes estequiométricos específicos de la digestión anaerobia de fangos-. Y, por otro lado, para la aplicación de la "resolución algebraica simplificada del modelo de digestión de lodos" (modelo estacionario) al caso en estudio, con objeto de reproducir el comportamiento de los digestores anaerobios mesófilo y termófilo en estacionario y demostrar su utilidad como herramienta de optimización de los parámetros de operación del sistema y de parámetros sencillos de diseño. This thesis has been foccused on the comparative study of the mesophilic and thermophilic sewage sludge anaerobic digestion. rhe comparative study has been carried out, on the one hand, through the revision of the existing literature on these two systems regarding the current regulations, the fundamental aspects, the operational characteristics and the microbiology of the processes; and on the other hand, by the experimental work performed in. two pilot plants (two CSTR digesters of 2.8 m3) and by some batch assays, with the aim of clarifying or corroborating some of the issues presented in the bibliographical review. Particular importance has been given to the solubilization of the sewage sludge particulate matter, being this process the limiting factor of the sludge anaerobic digestion, in this sense, a whole section has been used for the study and determination of the kinetics of the anaerobic solubilization of the sewage sludge under both mesophilic and thermophilic temperature conditions. To sum up, experimental results have been used firstly to develop "a new methodology to identify sewage sludge" -influent sewage characterization and the calibration of specific stoichiometric coefficients of the sludge digestion-and secondly, to experimentany verify the algebraic solution of a new mathematical model for sewage sludge digesters, being the objective to reproduce the behaviour of the mesophilic and thermophilic anaerobic digesters and to demonstrate its usefulness as a tool to optimize both the operational parameters of the system and some design parameters. Tesi honek hiri hondakin uretako lohiak tratatzeko digestio anarobio mesofi loaren eta termofi loaren konparaketa du helburu nagusí. Bibliografia azterketa sakon bat egitea izan da konparazio ikerketa honetarako lehen urratsa, horretarako bi teknologien egungo egoera, sistemen oinarriak, operazio ezaugarriak eta mikrobiologia aintzat hartu direlarik. Beste alde batetik, lan esperimental zabala mamitu da bibliografia azterketan sortutako hainbat eztabaidagai argitzeko eta berresteko asmoz. Xede horretarako bi erreaktore piloto (2.8 m3) erabili dira. i_ohien digestio anaerobioa mugatzen duen urratsik geldoena izaki, hiri lohietako materia partikulatua disolbatzeko prozesua aztertzeari garrantzia berezia eman zaio. Ondorioz, lohiaren disolbatze anaerobioaren zinetaka ikerketzeari, bai tenperatura mesofiloan baita termofiloan ere, ata! oso bat egokitu zaio. Esperimentazio 1 anean lortutako emaitzak "hiriko lohien identifikatze metodologia" garatzeko erabili da, hau da, sarrerako lohiaren ezaugarriak eta lohien digestio anaerobio prozesuko koefiziente estekiometrikoak zehazteko sistema gauzatu da. Azkenik, emaitza esperimentalak "lohien digestioaren modeloaren ebazpen algebraiko sinplifikatua" eskuratzeko ere baliatu da. Modeloaren ebazpenak digestore anaerobio mesofilo eta termofiloetako baldintza egonkorretako portaera errepikatzea du helburu baita sistemaren operazio parametroen eta diseinu parametruen optimizazioa lortzeko bere erabilgarritasuna frogatzea ere