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The Netherlands
Twinning Project
Bacău,
Romania
PHARE RO/06/IB/EN/06
Romania – North Eastern Region
Galicia, Spain
TRATAMIENTO BIOLÓGICO ANAEROBIO
DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS
PROCESOS DE BIOMETANIZACIÓN
Enrique López
Twinning project - RO/2006/IB/EN06 - Romania North East Region
ÍNDICE
1. CONCEPTOS GENERALES
2. TIPOS DE BIOMETANIZACIÓN
3. DIAGRAMA DE BLOQUES DEL PROCESO
4. ESTUDIO DE UNA PLANTA TIPO
5. BALANCE DE MASAS
ÍNDICE
1. CONCEPTOS GENERALES
CONCEPTOS GENERALES
» Transformación biológica en ausencia de oxígeno
de compuestos orgánicos complejos procedentes
de RSU, en materia orgánica biodegradada,
metano y dióxido de carbono
MATERIA
+ BACTERIAS + H2O + NUTRIENTES (N / P)
ORGÁNICA
BACTERIAS
NUEVAS
ausencia O2
+ CO2 + CH4 + NH3 + H2S
CONCEPTOS GENERALES
» En el proceso tradicional se ubica entre el proceso
de separación de envases ligeros y el proceso de
compostaje aerobio.
» Se confirma como una alternativa fomentada en el
Plan Nacional de Residuos Urbanos que tiene
como objetivo la reducción de la cantidad de
residuos con depósito final en vertedero (RD
1481/2001) , mediante la valorización por digestión
anaerobia y posterior compostaje.
CONCEPTOS GENERALES
Ventajas
» Reduce el volumen de los residuos y estabiliza la
actividad biológica de los RSU
» Genera un biogas mezcla de CH4 y CO2
susceptible de ser valorizado en una instalación de
combustión
» Reduce el tiempo de estabilización de los RSU
durante la fermentación frente al compostaje
aerobio al aire libre
CONCEPTOS GENERALES
Inconvenientes
» Producción de NH3 y H2S junto con el metano, que
hacen necesario una etapa de eliminación para su
valorización.
» Precisa de una etapa de maduración aerobia
posterior que convierta el material digerido en una
verdadera enmienda orgánica, con la formación y
fijación de nitratos (NO3)
» Elevados costes de inversión frente a los procesos
tradicionales de compostaje
FASES DE LA BIODIGESTIÓN
Lípidos
Polisacáridos
Proteínas
Ácidos
Grasos
Monosacáridos
Aminoácidos
HIDRÓLISIS
ACIDOGÉNESIS
Ácido
acético
H2 + CO2
METANOGÉNESIS
CH4 + CO2 + NH3 + H2S
ÍNDICE
1. CONCEPTOS GENERALES
2. TIPOS DE BIOMETANIZACIÓN
TIPOS DE BIOMETANIZACIÓN
» ALTA CARGA DE CONCENTRACIÓN DE
SÓLIDOS
VÍA SECA
– % de Sólidos totales < 30%
– % de Diluyente (agua) > 70%
» BAJA CARGA DE CONCENTRACIÓN DE
SÓLIDOS
VÍA HÚMEDA
– % de Sólidos totales < 10%
– % de Diluyente (agua) > 90%
Parámetros de Operación
ud
VÍA SECA
VÍA
HÚMEDA
%
< 30%
< 10%
kg/m3
dia
6a7
0,6 a 1,6
Tiempo de Retención
Hidráulico (días)
días
14<TRH<2
1
14<TRH<2
1
Tasa máxima de generación
de gas (TRH= 21 días)
Nm3/t
130
110
Producción de gas
Nm3
CARACTERÍSTICA
% Sólidos Totales
Tasa de carga SVB
Temperatura de operación
proceso mesófilo
Temperatura de operación
proceso termófilo
pH
450 – 500 Nm3/t SV
entrada
ºC
35º
35º
ºC
55º
55º
6.5 a 7,5
6.5 a 7,5
Curva teórica de producción de biogas
Nm3/t RSU entrante
130
110
vía seca
vía húmeda
10
10
20
TRH (días)
Curva característica de un digestor
ÍNDICE
1. CONCEPTOS GENERALES
2. TIPOS DE BIOMETANIZACIÓN
3. DIAGRAMA DE BLOQUES DEL PROCESO
DIAGRAMA DE PROCESO VÍA SECA
TRÓMEL
PRENSAS
SISTEMAS
BALÍSTICOS
ENTRADA
RSU
CRIBA
VIBRANTE
DIGESTIÓN
ANAEROBIA
ASPIRACIÓN
DE FILM
TAMICES
COMPOSTAJE
CENTRÍFUGAS
SEPARACIÓN
MAGNÉTICA
GAS
TRITURACIÓN
PRETRATAMIENTO SECO
DESHIDRATACIÓN
DIAGRAMA DE PROCESO VÍA HÚMEDA
SISTEMAS
BALÍSTICOS
ENTRADA
RSU
DESARENADOR
CRIBAS
VIBRANTES
PULPERS
TAMICES
ASPIRACIÓN
DE FILM
SEPARACIÓN
MAGNÉTICA
PRETRATAMIENTO SECO
DIGESTOR
GAS
CENTRÍFUGAS
DESHIDRATACIÓN
PRETRATAMIENTO
HÚMEDO
COMPOSTAJE
ÍNDICE
1. CONCEPTOS GENERALES
2. TIPOS DE BIOMETANIZACIÓN
3. DIAGRAMA DE BLOQUES DEL PROCESO
4. ESTUDIO DE UNA PLANTA TIPO
ÁREA DE
PRETRATAMIENTO
ÁREA DE
COMPOSTAJE
ÁREA DE
RECEPCIÓN
ÁREA DE
VALORIZACIÓN DE
GAS
ÁREA DE
DESODORIZACIÓN
ÁREA DE
ÁREA DE GAS
DIGESTIÓN
ÁREA DE PRETRATAMIENTO
CASO DE ESTUDIO: VÍA HÚMEDA
PRETRATAMIENTO
Objetivos
» Eliminar los elementos inertes no biodegradables que
pueden dificultar el proceso de digestión anaerobia
debido a la diferencia de densidad respecto a la mezcla
RSU-Agua, formando interfases que se acumulan en el
digestor
Inertes pesados: arenas, vidrios, cerámicos
– Inertes ligeros: plásticos
–
» Utiliza principios mecánicos de separación: Diferencias de
densidad (elementos balísticos, flotadores), granulometría
(trómeles, cribas vibrantes, tamices)
TIPOS DE PRETRATAMIENTO
Pretratamiento Seco
Aplicado a caudales de RSU sin mezclar con diluyente,
con una humedad entre 40- 50%
Es apto para la digestión en vía seca y vía húmeda
antes de la mezcla con el diluyente
Pretratamiento Húmedo
Aplicado a caudales de RSU mezclados con diluyente.
con una concentración de sólidos totales inferior al 10%
Es apto para la vía húmeda en una etapa de separación
posterior a la mezcla con el agua de proceso
PRETRATAMIENTO VÍA HÚMEDA
Origen
Hundido de trómel de la
planta de clasificación
Granulometría
< 80 ó 90 mm
Composición
del residuo
Materia orgánica,
plásticos, metales,
maderas, textiles, papel
y cartón, fracción verde
Humedad
En torno a 50%
ENTRADA
A PROCESO
PRETRATAMIENTO VÍA HÚMEDA
CINTA BALÍSTICA
CINTA BALÍSTICA
ORGÁNICO
PLANO - LIGERO
9 Orgánico ligero
9 Papel-Cartón
9 Plástico film
RECHAZO
PESADO – RODANTE
9 Envases de plástico y cartón
9 Orgánico voluminoso
PRETRATAMIENTO VÍA HÚMEDA
CRIBA
CRIBA VIBRANTE DE MALLA
malla de la criba
HUNDIDO
RECHAZO
de 12 a 20 mm
9 Arenas, cerámicos, vidrios
9 Pilas, agujas
ORGÁNICO A
BIOMETANIZACIÓN
CINTA BALÍSTICA Y CRIBA
Rechazo Criba
Inertes pesados finos
Recazo cinta balística
Inertes rodantes
PRETRATAMIENTO VÍA HÚMEDA
PULPER
PULPER
Origen
Pretratamiento seco
Granulometría
salida hacia
digestión
< 40 mm
% MS salida
En torno a 10%
Aportación de agua de proceso y mezcla forzada con los RSU
con agitación mecánica de acción trituradora
PRETRATAMIENTO VÍA HÚMEDA
TRAMPA DE ARENA
TRAMPA DE ARENA/SEPARADOR DE ARENAS
Separación por decantación (inertes pesados) y flotabilidad (ligeros)
TRAMPA DE ARENA/SEPARADOR DE ARENAS
Rechazo pretratamiento húmedo: Flotantes y pesados
PRETRATAMIENTO VÍA HÚMEDA
BOMBEO A DIGESTIÓN
BOMBEO A DIGESTIÓN
Bombas de carga, recirculación y extracción
ÁREA DE DIGESTIÓN
CASO DE ESTUDIO: VÍA SECA
Caldera
Tecnología Vía Seca
Antorcha
Gasómetro
Red de GN
Grupo de
bombeo
Digestor
Generación
eléctrica
Centrífuga
Prensa
Tamiz
A COMPOSTAJE
LIXIVIADOS
Tecnología Vía Seca
DIGESTIÓN
A COMPOSTAJE
LIXIVIADOS
DIGESTOR
»
Material metálico o de hormigón armado
»
Aislamiento térmico exterior para reducir la transmisión de calor con el
ambiente y mantener la fase mesófila o termófila
Tecnología Vía Seca
DESHIDRATACIÓN
A COMPOSTAJE
LIXIVIADOS
CENTRÍFUGA DECANTADORA
Entrada material digerido
11 – 20 % materia seca
Salida material deshidratado
25 – 35 % materia seca
ÁREA DE COMPOSTAJE
COMPOSTAJE
AFINO
Material digerido y deshidratado
para mezcla con material estructurante
ÁREA DE VALORIZACIÓN DE GAS
Tecnología Vía Seca
LÍNEA DE GAS
A COMPOSTAJE
LIXIVIADOS
VALORIZACIÓN DEL BIOGAS
Gasómetro
Antorcha
VALORIZACIÓN DEL BIOGAS
- APROVECHAMIENTO ELÉCTRICO EN
ALTERNADOR ACOPLADO
Re= 40%
- APROVECHAMIENTO TÉRMICO EN
GASES DE ESCAPE Y CIRCUITO DE ALTA
TEMPERATURA DEL MOTOR
Rt = 45%
- POTENCIA ELÉCTRICA
desde 350 a 2.500 kW /ud
GRUPOS
MOTOGENERADORES
Parámetro
Valor de diseño según tecnólogo y
constructor
Capacidad de la Planta (entrada a línea de
pretratamiento)
218.000 t/año de residuos
Capacidad de digestión
161.000 t/año de residuos
Tasa máxima de carga orgánica (kg SV/ m3
volumen útil y día)
Periodo de funcionamiento
Temperatura optima de fermentación
Tiempo de permanencia
Producción de biogas
Producción nominal de biogas
Gasto especifico de biogas en caldera
7,1 – 9
365 días/año, 24h/día
40 ºC
21 días
127 m3/t de residuo entrante
20.447.000 Nm3/año
7-10 Nm3 /t de residuo entrante
Tasa de producción de biogas (Nm3 / t SV
entrante)
445
Contenido medio de metano en biogas
55%
PCI medio biogas
5,5 kwh / Nm3
Producción de Digesto
110.542 t / año
Exceso de agua proceso a depurar
Turno de alimentación a digestores y
funcionamiento de caldera
53.452 t/año
21 horas/día, 299 días/año
Características
Biogás de Las Dehesas
Caudal de Producción
Mínimo
280 Nm3/h
Máximo
2.000 Nm3/h
Presión de llegada
Mínima
40 mbar
Máxima
250 mbar
Contenido en Metano (CH4)
Mínimo
50 % v
Medio
55 % v
Máximo
75 % v
Contenido en Oxígeno (O2)
Máximo
0,1 % v
Contenido en Nitrógeno (N2)
Máximo
0,5 % v
Contenido en H2 S Máximo
3.000 ppmv
Contenido en Amoníaco Maxim
1,2 mg/m3
Contenido en Siloxanos máximo
10 mg/m3
ÍNDICE
1. CONCEPTOS GENERALES
2. TIPOS DE BIOMETANIZACIÓN
3. DIAGRAMA DE BLOQUES DEL PROCESO
4. ESTUDIO DE UNA PLANTA TIPO
5. BALANCE DE MASAS
BALANCE DE MASAS
(datos en toneladas)
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