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Valorización energética de los residuosValorización energética de los residuos y subproductos de la pesca
Juan A. ÁlvarezGrupo de Ingeniería Ambiental y BioprocesosGrupo de Ingeniería Ambiental y Bioprocesos
Departamento de Ingeniería Química
E-mail: [email protected]
www.usc.es/biogrup/
“JORNADA SOBRE ASPECTOS MEDIOAMBIENTALES EN LA COMERCIALIZACIÓNJORNADA SOBRE ASPECTOS MEDIOAMBIENTALES EN LA COMERCIALIZACIÓN Y LA TRANSFORMACIÓN DE LOS PRODUCTOS DE LA PESCA”
Sevilla, 13 de Noviembre 2008
ÍNDICE
1. Problema Medioambiental de la industria pesquera
2. Tipos de residuos y subproductos originados
3. Alternativas de tratamiento y valorización de los efluentes líquidos y q
4. Co-digestión anaerobia de los subproductos pesqueros. Proyecto en curso: PROBIOGAS (PS-120000-2007-6)
5. Conclusiones
Problemática medioambiental de la industrial pesquera
Industrias pesqueras
Zonas litorales 2 efectos contrapuestos
- Impulsan economía y generan trabajo
- Sus residuos contaminan el litoral
Pilares de la industria pesquera
Conserveras Subproducto o residuo sólido: 40-Conserveras
Harineras
50% de la materia prima
5,4 m3/tn de harina
Generación de efluentes residuales líquidos y sólidos
Sector Gallego65% de la producción nacional (49% atún)65% de la producción nacional (49% atún)
45% de las industrias pesqueras 67% de los empleos nacionales del sector pesquero
Sobre 5000 instalaciones de acuicultura (parques de cultivo, bateas, granjas y criaderos)
Tipos de residuos generados en la industria pesquera
Residuos líquidos Alta DQO (proteínas y grasas)
Alta salinidad
Efluentes residuales de los cocedores en conserverasPrincipales
Efluentes residuales de las centrífugas en harineras
Residuos sólidosS bprod ctos materia primaProcesado en conser eras cabe as Subproductos: materia prima
en harinerasProcesado en conserveras: cabezas, colas, espinas
¿?
Piezas no válidas en acuicultura: mortandad, talla, mal estado
Ot id ólid d l j b d
Tratamiento en Co-digestión
anaerobia
November 22, 2008
Otros residuos sólidos generados en lonjas, barcos, mercados… anaerobia
Características de los residuos líquidos de la industria pesquera
Características de los residuos líquidos de la industria pesquera
Características de las distintas aguas residuales generadas en el proceso de conservas de sardina, mejillón y atún (caudal en m3/semana, temperatura en ºC, concentraciones en g/L)
Diagrama de flujo de fabricación de harina de pescado a partir de atún y sardina
Características de los residuos líquidos de una harinera
Alternativas de tratamiento y valorización de los efluentes líquidos
Tratamiento Físico-Químico mediante centrifugación o coagulación floculación para la recuperación de sólidoscoagulación-floculación para la recuperación de sólidos
Pretratamiento biológico anaerobio con objeto de solubilizar la materia en suspensión y generar ácidos grasos volátiles
Tratamiento biológico anaerobio de los efluentes previamenteTratamiento biológico anaerobio de los efluentes previamente clarificados por centrifugación
Eliminación biológica de nitrógeno por un proceso de nitrificación-desnitrificación
Propuestas de alternativas de tratamiento de residuos líquidos
TIVA
I
Agua
Biogás AmoníacoPurga lodos
TER
NAT residual
C-F C A D NDN
Sólidos (reutilizados)
Agua residual tratada
ALT
( )
ATIV
A II
Agua residual
BiogásAmoníacoPurga lodos
LTE
RN
A residual
A1 D A NDNAgua residual tratada
AL
C-F: Coagulación -FloculaciónC C t if ió
A2: Reactor Anaerobio MetanogénicoD D b d d íC: Centrifugación
A: Reactor anaerobio
A1: reactor Anaerobio de Hidrólisis-Acidogénesis
D: Desorbedor de amoníaco
N: Reactor de Nitrificación
DN: Reactor de Desnitrificación
Tratamiento por Coagulación-floculación
Resultados obtenidos durante los ensayos de coagulación-floculación: a)con diferentes coagulantes y floculantes añadidos en sus dosis óptimas sin alteración de pH; b) utilizando el pH más favorable
Tratamiento por centrifugación
La caracterización de los sólidos obtenidos mostró un contenidoLa caracterización de los sólidos obtenidos mostró un contenido proteico similar a las harinas de pescado:
Proteína: 35,2%
Grasas: 19,9%Grasas: 19,9%
Digestión Anaerobia
Digestión de la Materia orgánica en ausencia de O2Finalidad
Producción de biogás (CH4, CO2, H2S, N2 ....)Aplicaciones:
Estabilización de lodos de EDAR
Di tió d id á i i d t i l
Tratamiento de AR de media y alta carga
Digestión de residuos orgánicos industriales (agrícolas, ganaderos, urbanos, etc.)
Co-Digestión de diversos residuos orgánicos
Aplicación recientemente en expansión a escala industrial
Biodegradabilidad Anaerobia
Biodegradabilidad
Metanización
AcidificaciónAcidificación
Operación Filtro anaerobio como reactor metanogénico (Alternativa II)
(d)
(kgDQO/m3d)( g Q )
(%)
Digestor de contacto DAC (Digestor de Acción Central)
Operación digestor de contacto DAC
Operación digestor de contacto DAC
Operación digestor de contacto DAC
Operación digestor de contacto DACcontacto DAC
Operación digestor de contacto DAC
CO-DIGESTIÓN ANAEROBIA (Co-DA)
Digestión anaerobia simultanea de una mezcla homogénea de 2 o más residuos
Definición
- En la mezcla de residuos, hay un substrato base, normalmente: purín o
Principales características
lodo EDAR (al menos en un 50%) y el resto de substratos en menores porcentajes
S d b t t ió l b l DQO N P 450 7 1 l di tió d- Se debe prestar atención al balance DQO:N:P= 450:7:1 en la digestión, de manera que alcanzando este balance con la mezcla de substratos se potencia la producción de metano al mejorar la digestión anaerobia
- Se puede realizar co-digestión en los digestores anaerobios existentes, mejorando así su rendimiento.
Al di i id ólid l t i i d
En muchos casos la co digestión resulta en un aumento de energía y en
- Al co-digerir residuos sólidos normalmente se requieren equipos de pretratamiento para favorecer su posterior digestión
November 22, 2008
- En muchos casos la co-digestión resulta en un aumento de energía y en un control de vertido de residuos orgánicos
CO-DIGESTIÓN ANAEROBIA
Potenciar la producción de metano en la digestión anaerobia de residuos sólidos orgánicos
Objetivog
Uso de la co-digestión
- Aumenta el rendimiento de las plantas de digestión anaerobia de residuos orgánicos: mayor producción de biogás
- Plantas de co-digestión en
- Alemania: más de 1600- Austria: 115
S i 69g
funcionamiento - Suiza: 69- Dinamarca, Suecia, Italia, Francia, España e Inglaterra: sin contabilizar
- En Dinamarca y en menos extensión en Suecia, numerosas cooperativas de granjeros operan con éxito digestores anaerobios de gran escala,
November 22, 2008
g j g gusando purines con otros co-substratos de industrias vecinas
Ventajas de la CO-DIGESTIÓN ANAEROBIA- Se mejora el balance de nutrientes: co-digestión anaerobia permite mejorar el balance j g p j
de nutrientes DQO:N:P= 450:7:1, obteniéndose de esta manera un mejor rendimiento de la digestión y una mayor producción de metano
- Permite establecer sinergismos en el medio de digestión: al mezclar los co-substratos
Optimización de las características físicas de los residuos: Residuos poco fluidos
- Permite establecer sinergismos en el medio de digestión: al mezclar los co-substratos se suministran los nutrientes ausentes y se reducen (al diluirse) los compuestos inhibitorios
- Optimización de las características físicas de los residuos: Residuos poco fluidos, agregados, particulados, flotantes pueden ser usados como cosubstratos al diluirse con lodo EDAR o con purín
- Permite el uso de los volúmenes de los digestores anaerobios de las EDAR: se estima que los volúmenes de los digestores están sobredimensionados, existiendo una capacidad libre de digestión de 15-30%
- Minimización de costes de transporte al co-digerir en los digestores existentes, dada la amplia distribución de las EDAR
- Mejora la economía de la planta: el aumento de la producción de biogás y el uso del digestato como fertilizante permite amortizar a corto plazo la inversión realizada
- Mejor alternativa de tratamiento: la estricta legislación medioambiental impulsa aun- Mejor alternativa de tratamiento: la estricta legislación medioambiental impulsa aun más la co-digestión de residuos orgánicos, al prohibirse su vertido en vertederos y dados los problemas del compostaje de residuos con alta cantidad de agua
Desventajas de la CO-DIGESTIÓN ANAEROBIA
- Control de la mezcla de substratos: la adición incontrolada de residuos con alto contenido en grasas y aceites puede causar la formación de capas de espuma y grasas flotantesgrasas flotantes
- Aumento del coste de inversión: dependiendo del co-substrato usado se requiere de equipos de mezcla y/o pretratamientos que eleva el coste de inversión de la planta de q p y p q pco-digestión
- Esterilización del digestato: en ocasiones el digestato obtenido requiere de una t ili ió t d lid d d d f tili testerilización y aumento de calidad para poder ser usado como fertilizante
- Restricciones de tierra para uso del digestato
- El rendimiento económico de la planta depende de que el proceso se realice en condiciones óptimas y de la disponibilidad de los residuos
- Para ciertas co-digestiones se encuentra en fase de investigación a escala laboratorio
Estudios CoDA en ensayos en discontinuo
Estudios CoDA en ensayos en discontinuo
Estudios CoDA en ensayos en discontinuo
Subproyecto Producción (PROBIOGÁS)
Tareas del grupo USC en el proyecto:
- Armonización de métodos de análisis de residuos líquidos, sólidos y semi-sólidos
- Caracterización de residuos:
P í d d- Purín de cerdo
- Residuo pesquero (residuos túnidos)
- Glicerina (subproducto de la producción de biodiésel)Glicerina (subproducto de la producción de biodiésel)
- Biodegradabilidad de cada substrato
- Elaboración de las mezclas que maximicen la producción de metano (uso de programación lineal)
- Ensayos en discontinuo y en continuo del potencial metanogénico de cada mezcla y y p gelaborada
- Desarrollo de un modelo matemático para simular el proceso de co-digestión bi ( l t i t l)anaerobio (planta virtual)
Caracterización de los residuos a co-digerir
Parámetro Purín Pescado GlicerinaFracc Liqu (gliq/kghúmedo) 982 70 631 00 1000Fracc Liqu (gliq/kghúmedo) 982,70 631,00 1000
Conductividad fracción soluble (mS/cm) 29,52 140,40 45,52Densidad (kghúmedo/L) 1,00 1,12 1,01
ST (gST/kghúmedo) 17,25 369,00 0SV (gSV/kghúmedo) 11,71 270,00 0
DQO (gO2/kghúmedo) 28,90 409,60 1390NTK (gN/kghúmedo) 3,26 33,58 0,19NH4 (gN/kghúmedo) 3,10 0,65 0,00(g / g ú edo) 3, 0 0,65 0,00Cloluros (g/kghum) 0,52 34,93
SO4 (gSO4/kghúmedo) 0,04 0,67Alcal Total (gCaCO3/L) 7,70 0,25 31,96
Lí id ( Li /k hú d ) 1 50 28 00 77 32Lípidos (gLip/kghúmedo) 1,50 28,00 77,32Proteinas (gPro/kghúmedo) 1,06 209,90 1,19
CH*** (gCH/kghúmedo) 9,14 32,00
Método Solver (ExcelR): programación lineal
Tabla caracterización % de cada susbtrato
Función Objeto:
Restricciones Método Solver
Función Objeto:
Maximizar la producción de metano
Cálculo de la producción de metano (función objeto):
Biodegradabilidad total del substrato: LCH4/kghúmedog 4 g
DQO de cada substrato: 350 LCH4/kgDQOeli
Velocidad de degradación del substrato: LCH4/kghúmedo·d
Lip, Pro y CH de cada substrato y los ratios: Según Neves et al. 2008p, y yLCH4/gLip·d: 0,0346LCH4/gPro·d: 0,042LCH4/gCH·d: 0,027
Biodegradabilidad total del substrato: Solver1 Función objeto: maximizar laFunción objeto: maximizar la
producción de metano según DQOT (LCH4/kghúm)
52,84011211
Purín Pescado Glicerina91,03139013 0 8,968609867Variables de decisión: % de kghúmedo
Restricciones Valor restricción Valor solver Datos mezclaDQO/NTK> 50 50,58827596 densidad (kghum/L) 1,00DQO/NTK< 100 50,58827596 DQO (gO2/kghúmedo) 150,97
N-NH4 (g/L)> 0,2 2,954858834 SV (gSV/kghúmedo) 10,66
N-NH4 (g/L)< 3,5 2,954858834 CH4 esp. (LCH4/Lresiduo) 52,89
Humedad (gH2O/kghúm)< 850 984,2515695 CH4 esp. (LCH4/kgSV) 4956,96
Humedad (gH2O/kghúm)> 1000 984,2515695
Lip (gLip/kghúm)> 0 8,300000001 TRH (d) 30Lip (gLip/kghúm)< 8,3 8,300000001 VCO (gDQO/Ld) 5,0323916Alcalinidad (3g/L)> 3 9,875784754
Alcalinidad (3g/L)< 20 9,875784754 Datos ensayoDQO/SO4> 15 4482,319266 DQO (gO2/l) 3,9213441
Cloruros (g/L)< 3 0,473363229
fracción masa: x+y+z=100 100 100
Positivos 0
Biodegradabilidad total del substrato: Solver2
óFunción objeto: maximizar la producción de metano según DQOT
(LCH4/kghúm)94,93691391
Purín Pescado Glicerina82,19467156 0 17,80532844Variables de decisión: % de kghúmedo 82,19467156 0 17,80532844
Restricciones Valor restricción Valor solver Datos mezclaDQO/NTK> 50 99,99201682 densidad (kghum/L) 1 00
Variables de decisión: % de kghúmedo
, ( g ) 1,00DQO/NTK< 100 99,99201682 DQO (gO2/kghúmedo) 271,25
N-NH4 (g/L)> 0,2 2,682345037 SV (gSV/kghúmedo) 9,62
N-NH4 (g/L)< 3 5 2 682345037 CH4 esp (LCH4/Lresiduo) 95 11N NH4 (g/L)< 3,5 2,682345037 CH4 esp. (LCH4/Lresiduo) 95,11
Humedad (gH2O/kghúm)< 850 985,7803218 CH4 esp. (LCH4/kgSV) 9863,58
Humedad (gH2O/kghúm)> 1000 985,7803218
Lip (gLip/kghúm)> 0 15 00000003Lip (gLip/kghúm)> 0 15,00000003 TRH (d) 10Lip (gLip/kghúm)< 15 15,00000003 VCO (gDQO/Ld) 27,124833Alcalinidad (3g/L)> 3 12,01957268
Alcalinidad (3g/L)< 20 12 01957268 Datos ensayoAlcalinidad (3g/L)< 20 12,01957268 Datos ensayoDQO/SO4> 15 8919,113227 DQO (gO2/l) 7,0454111
Cloruros (g/L)< 3 0,427412292
fracción masa: x+y+z=100 100 100fracción masa: x+y+z 100 100 100
Positivos 0
Biodegradabilidad total del substrato: Solver3
Función objeto: maximizar la producción de metano según DQOT
(LCH4/kghúm)119,9391769
Purín Pescado Glicerina74 04428833 4 028950324 21 92676135Variables de decisión: % de kghúmedo 74,04428833 4,028950324 21,92676135
Restricciones Valor restricción Valor solver Datos mezclaDQO/NTK> 50 89 99999929 densidad (kghum/L) 1 01
Variables de decisión: % de kghúmedo
DQO/NTK> 50 89,99999929 densidad (kghum/L) 1,01DQO/NTK< 90 89,99999929 DQO (gO2/kghúmedo) 342,68
N-NH4 (g/L)> 0,2 3,5 SV (gSV/kghúmedo) 19,55
N NH4 (g/L)< 3 5 3 5 CH4 esp (LCH4/Lresiduo) 120 78N-NH4 (g/L)< 3,5 3,5 CH4 esp. (LCH4/Lresiduo) 120,78
Humedad (gH2O/kghúm)< 850 972,3235114 CH4 esp. (LCH4/kgSV) 6135,39
Humedad (gH2O/kghúm)> 1000 972,3235114
Lip (gLip/kghúm)> 2 19 19254229Lip (gLip/kghúm)> 2 19,19254229 TRH (d) 50Lip (gLip/kghúm)< 20 19,19254229 VCO (gDQO/Ld) 6,8536673Alcalinidad (3g/L)> 3 12,71943666
Alcalinidad (3g/L)< 20 12 71943666 Datos ensayoAlcalinidad (3g/L)< 20 12,71943666 Datos ensayoDQO/SO4> 15 6300,443706 DQO (gO2/l) 8,9008666
Cloruros (g/L)< 3 1,792342648
fracción masa: x+y+z=100 100 100fracción masa: x y z 100 100 100
Positivos 0
Resumen Mezclas propuestas según Biodegradabilidad total del substrato
por solver%kghumedo datos teóricos según mezcla por solver
Mezcla Purín Pescado Glicerina DQO (gO2/L)
SV (gSV/L)
DQO/NTK
Lip (g/L)
NH4 (g/L)
CH4 teórico (LCH4/Lmezcla)
DQO en ensayo (g/L)
1 91,03 0 8,97 150,97 10,66 50,6 8,3 2,95 52,84 3,92
%kghumedo datos teóricos según mezcla
2 82,19 0 17,81 271,25 9,62 100 15 2,68 94,94 7,05
3 74,04 4,03 21,93 342,68 19,55 90 19,2 3,5 119,94 8,90
Ensayos batch CoDA: purines/pescado/glicerina
Lodo DQOteóricaEnsayo Lodo (gSSV/L) Purín (g) Pesc (g) Glicerina (g) DQOteórica
ensayo (g/l)
Mezcla 1 5 9,10 0,00 0,90 3,92
Mezcla 2 5 8,22 0,00 1,78 7,05
Mezcla 3 5 7,40 0,40 2,19 8,9
Blanco pesc 5 0 6 58 0 7Blanco pesc 5 0 6,58 0 7
Blanco purín 5 93,25 0 0 7
Blanco glicerina 5 0 0 1,94 7
Producción de CH4 en los batch de mezclaspor solver
Mezcla Purín Pescado Glicerina DQO (gO2/L)
SV (gSV/L)
DQO/NTK
Lip (g/L)
NH4 (g/L)
CH4 teórico (LCH4/Lmezcla)
DQO en ensayo (g/L)
%kghumedo datos teóricos según mezcla
(g ) (g ) (g ) (g ) ( ) y (g )1 91,03 0 8,97 150,97 10,66 50,6 8,3 2,95 52,84 3,922 82,19 0 17,81 271,25 9,62 100 15 2,68 94,94 7,053 74,04 4,03 21,93 342,68 19,55 90 19,2 3,5 119,94 8,90
M l 11,8
CH4 max teó: 1,51 gMezcla 1
0,81,01,21,41,6
O_C
H4
(g)
CH4 max teó: 2,71 g0,00,20,40,60,8
0 5 10 15 20 25 30 35
DQ
O
0 5 10 15 20 25 30 35
Tiempo (días) Mezcla 2
1 01,21,41,61,8
H4
(g)
0,20,40,60,81,0
DQ
O_C
HMezcla 31,6
1,8
0,00 5 10 15 20 25 30 35
Tiempo (días)
0,60,81,01,21,41,6
DQ
O_C
H4
(g)
CH4 max teó: 3,42 g0,00,20,4
0 5 10 15 20 25 30 35
Tiempo (días)
D
Producción de CH4 en los batch de blancosBlanco purín
1 41,61,8
Blanco pescado1,61,8
0,60,81,01,21,4
DQ
O_C
H4
(g)
0,60,81,01,21,4
QO
_CH
4 (g
)
0,00,20,4
0 5 10 15 20 25 30 35
Tiempo (días)
0,00,20,40,6
0 5 10 15 20 25 30 35
Tiempo (días)
D
CH4 max teó en
Tiempo (días)Blanco glicerina
1,01,21,41,61,8
CH
4 (g
)
blancos: 2,7 g
0,00,20,40,60,8
DQ
O_C
Blanco Lodo1,61,8
0 5 10 15 20 25 30 35
Tiempo (días)
Blanco Lodo
0,60,81,01,21,4
DQ
O_C
H4
(g)
0,00,20,4
0 5 10 15 20 25 30 35
Tiempo (días)
Comentarios sobre los ensayos desarrollados
- La mezcla 2 y 3 y blanco glicerina presentan inhibición.
- Exceso de Lípidos en ensayo:Ensayo gLip/L en
batch
Mezcla 1 0,23
Mezcla 2 0,39
Cirne et al. 2008:
I hibi ióMezcla 2 0,39
Mezcla 3 0,5
B pesc 0,48
B purín 0,36
Inhibición en batch:
>2,28gLip/L
Causas de la inhibición:
p
B glicerina 0,39
-Falta de nutrientes (alta Ensayo ratio
DQO/NTKMezcla 1 50 6
relación DQO/NTK¿?):Mezcla 1 50,6
Mezcla 2 100
Mezcla 3 90
B pesc 12,2p ,
B purín 8,9
B glicerina 7465
Comentarios sobre los ensayos desarrollados
-La mezcla 1 aumenta la producción de CH4 en 5 6 vecesLa mezcla 1 aumenta la producción de CH4 en 5,6 veces la producción del Blanco purín:
Ratio e p Ratio e p Ratio teóricoEnsayo
Mezcla 1
Mezcla 2
Ratio exp gDQOCH4/gSubstrato
Ratio exp STPLCH4/KgSubs
Ratio teórico STPLCH4/KgSubs % exp/teo
0,11 37,59 52,84 0,710,02 6,79 94,94 0 07
solvMezcla 2
Mezcla 3
Blanco pesc
Blanco purín
0,02 6,79 94,94 0,070,03 11,34 119,94 0,090,25 87,45 143,36 0,610 02 6 66 10 12 0 66
ver
Blanco purín
Blanco glicerina
0,02 6,66 10,12 0,660,08 29,59 486,50 0,06
Tabla caracterización y velocidad de producción de metano a partir de Lip, Pro y CH
Parámetro Purín Pescado GlicerinaParámetro Purín Pescado GlicerinaFracc Liqu (gliq/kghúmedo) 982,70 631,00 1000
Conductividad fracción soluble (mS/cm) 29,52 140,40 45,52Densidad (kghúmedo/L) 1,00 1,12 1,01
ST (gST/kghúmedo) 17,25 369,00 0SV (gSV/kghúmedo) 11,71 270,00 0
DQO (gO2/kghúmedo) 28,90 409,60 1390NTK (gN/kghúmedo) 3 26 33 58 0 19NTK (gN/kghúmedo) 3,26 33,58 0,19NH4 (gN/kghúmedo) 3,10 0,65 0,00Cloluros (g/kghum) 0,52 34,93
SO4 (gSO4/kghúmedo) 0,04 0,67Alcal Total (gCaCO3/L) 7,70 0,25 31,96
Lípidos (gLip/kghúmedo) 1,50 28,00 77,32Proteinas (gPro/kghúmedo) 1,06 209,90 1,19
CH*** (gCH/kghúmedo) 9,14 32,00CH (gCH/kghúmedo) 9,14 32,00
Según Neves et al 2008Según Neves et al. 2008LCH4/gLip·d: 0,0346LCH4/gPro·d: 0,042g ,LCH4/gCH·d: 0,027
TRH (d) 30F ió bj t i i l
Velocidad de degradación del substrato: Solver1
Función objeto: maximizar la producción de metano según Lip, Pro
y CH (LCH4/kghúm·d)0,972281397
Purín Pescado Glicerina87 90261584 4 302668712 7 794715443Variables de decisión: % de kghúmedo 87,90261584 4,302668712 7,794715443
Restricciones Valor restricción Valor solver Datos mezclaDQO/NTK> 20 35 densidad (kghum/L) 1 01
Variables de decisión: % de kghúmedo
( g ) 1,01DQO/NTK< 35 35 DQO (gO2/kghúmedo) 151,37
N-NH4 (g/L)> 0,2 4 SV (gSV/kghúmedo) 21,91
N-NH4 (g/L)< 4 4 CH4 esp. ( CH4/ id d) 0,98N NH4 (g/L) 4 4 (LCH4/Lresiduo·d) 0,98
Humedad (gH2O/kghúm)< 850 968,9159999 CH4 esp. (LCH4/kgSV·d) 44,37
Humedad (gH2O/kghúm)> 1000 968,9159999 CH4 esp. (LCH4/kgSV) 1331,247864Lip (gLip/kghúm)> 5 8 550160458Lip (gLip/kghúm)> 5 8,550160458
Lip (gLip/kghúm)< 10 8,550160458
Alcalinidad (3g/L)> 3 9,270621254
Alcalinidad (3g/L)< 20 9,270621254 Datos ensayoca dad (3g/ ) 0 9, 06 5 Datos ensayoDQO/SO4> 15 2467,311679 DQO (gO2/l) 3,931795628
Cloruros (g/L)< 3 1,960015784
fracción masa: x+y+z=100 100 100Positivos 0
VCO (gDQO/L·d)> 2 5,045804389VCO (gDQO/L·d)< 10 5,045804389
TRH (d) 30Función objeto: maximizar la
Velocidad de degradación del substrato: Solver2
Función objeto: maximizar la producción de metano según Lip, Pro
y CH (LCH4/kghúm·d)1,090262017
Purín Pescado Glicerina84,33065621 4,717830144 10,95151364Variables de decisión: % de kghúmedo
Restricciones Valor restricción Valor solver Datos mezclaDQO/NTK> 20 45,00000006 densidad (kghum/L) 1,01DQO/NTK< 45 45,00000006 DQO (gO2/kghúmedo) 195,92
N-NH4 (g/L)> 0,2 4 SV (gSV/kghúmedo) 22,61
N-NH4 (g/L)< 4 4 CH4 esp. (LCH4/Lresiduo·d) 1,10
Humedad (gH2O/kghúm)< 850 968,0020032 CH4 esp. (LCH4/kgSV·d) 48,21
Humedad (gH2O/kghúm)> 1000 968,0020032 CH4 esp. (LCH4/kgSV) 1446,401746Lip (gLip/kghúm)> 0 11,05366263
Lip (gLip/kghúm)< 15 11,05366263
Alcalinidad (3g/L)> 3 10,00554758
Alcalinidad (3g/L)< 20 10,00554758 Datos ensayoDQO/SO4> 15 3119 188062DQO/SO4> 15 3119,188062 DQO (gO2/l) 5,088878741
Cloruros (g/L)< 3 2,086457481
fracción masa: x+y+z=100 100 100Positivos 0
VCO (gDQO/L·d)> 2 6,530727718VCO (gDQO/L·d)< 10 6,530727718
TRH (d) 30
Velocidad de degradación del substrato: Solver3( )
Función objeto: maximizar la producción de metano según Lip, Pro
y CH (LCH4/kghúm·d)1,270213316
Purín Pescado Glicerina78 88248372 5 351059891 15 76645639Variables de decisión: % de kghúmedo 78,88248372 5,351059891 15,76645639
Restricciones Valor restricción Valor solver Datos mezclaDQO/NTK> 40 60,00000037 densidad (kghum/L) 1 01
Variables de decisión: % de kghúmedo
DQO/NTK 40 60,00000037 densidad (kghum/L) 1,01DQO/NTK< 60 60,00000037 DQO (gO2/kghúmedo) 263,87
N-NH4 (g/L)> 0,2 4 SV (gSV/kghúmedo) 23,69
N-NH4 (g/L)< 4 4 CH4 esp. (LCH4/L id d) 1,28(g ) (LCH4/Lresiduo·d) ,
Humedad (gH2O/kghúm)< 850 966,6079193 CH4 esp. (LCH4/kgSV·d) 53,63
Humedad (gH2O/kghúm)> 1000 966,6079193 CH4 esp. (LCH4/kgSV) 1608,8832Lip (gLip/kghúm)> 5 14,87215811p (g p g ) ,
Lip (gLip/kghúm)< 20 14,87215811
Alcalinidad (3g/L)> 3 11,1265024
Alcalinidad (3g/L)< 20 11,1265024 Datos ensayoDQO/SO4> 15 4057,108253 DQO (gO2/l) 6,853733064
Cloruros (g/L)< 3 2,279314135
fracción masa: x+y+z=100 100 100Positivos 0
VCO (gDQO/L·d)> 2 8,795624099VCO (gDQO/L·d)< 10 8,795624099
Resumen Mezclas propuestas para ensayos según Velocidad de degradación del substrato
por solver
Mezcla Purín Pescado Glicerina DQO ( O2/L)
SV ( SV/L)
DQO/NTK
Lip ( /L)
NH4 ( /L)
CH4 teórico (LCH4 / DQO en
( /L)
%kghumedo datos teóricos según mezcla
(gO2/L) (gSV/L) NTK (g/L) (g/L) (Lmezcla·d) ensayo (g/L)
1 87,9 4,3 7,8 151,4 21,9 35 8,6 4 0,97 3,9
2 84,3 4,7 11 195,9 22,6 45 11,1 4 1,09 5,09
3 78,9 5,4 15,8 263,9 23,7 60 14,9 4 1,27 6,9
Mezclas ensayos previospor solver
Mezcla Purín Pescado Glicerina DQO (gO2/L)
SV (gSV/L)
DQO/NTK
Lip (g/L)
NH4 (g/L)
CH4 teórico (LCH4/Lmezcla)
DQO en ensayo (g/L)
1 91 03 0 8 97 150 97 10 66 50 6 8 3 2 95 52 84 3 92
%kghumedo datos teóricos según mezcla
y p
1 91,03 0 8,97 150,97 10,66 50,6 8,3 2,95 52,84 3,92
2 82,19 0 17,81 271,25 9,62 100 15 2,68 94,94 7,05
3 74,04 4,03 21,93 342,68 19,55 90 19,2 3,5 119,94 8,90
Conclusiones
A pesar de ser residuos complejos, los residuos pesqueros se pueden tratar mediante procesos biológicos o una combinación de procesos físico-químicos y biológicos
Los procesos físico-químicos son interesantes para recuperar la materia en suspensión, la cual puede incorporarse a la línea de fabricación en harineras
Un reactor de contacto permite tratar los residuos líquidos a una VCO de 5-6 kgDQO/m3d y un TRH de 5 d consiguiendo una depuración de 70-90%. La producción de CH4, unido a las elevadas Tª de los residuos hacen que la plantaproducción de CH4, unido a las elevadas T de los residuos hacen que la planta presente un balance energético favorable
E b l di li d l il ( d ) hEn base a los estudios realizados en planta piloto (reactor de contacto), se han desarrollado 2 plantas anaerobias industriales en 2 conserveras gallegas (CALVO en A Coruña y GARAVILLA en Pontevedra)
El uso de subproductos pesqueros y residuos acuicultura en co-digestión anaerobia puede aumentar entre un 20-50% el rendimiento metanogénico del tratamiento de purines y de lodos de depuradorastratamiento de purines y de lodos de depuradoras
Valorización energética de los residuosValorización energética de los residuos y subproductos de la pesca
Gracias por su atención
Juan A. ÁlvarezGrupo de Ingeniería Ambiental y BioprocesosGrupo de Ingeniería Ambiental y Bioprocesos
Departamento de Ingeniería Química
E-mail: [email protected] @
www.usc.es/biogrup/
“JORNADA SOBRE ASPECTOS MEDIOAMBIENTALES EN LA COMERCIALIZACIÓN Y LA TRANSFORMACIÓN DE LOS PRODUCTOS DE LA PESCA”
Sevilla, 13 de Noviembre 2008