Análisis de un Proceso de Tratamiento de Efluentes para Producción de Metano

Resumen

En este trabajo se presenta un análisis dinámico de un reactor anaeróbico a escala laboratorio, el cual es empleado para la obtención de biogás a partir del tratamiento de aguas residuales. El reactor utiliza un volumen de reacción de 5 L y es operado en modo continuo con un flujo de entrada de 0.5 L h^-1. Utilizando análisis de polos y ceros, respuesta al escalón y retratos de fase, se estudian dos comportamientos hidrodinámicos de las poblaciones bacterianas: razón de dilución y filtro de biomasa; este análisis es realizado vía simulación. El objetivo principal es determinar el efecto de la inmovilización de bacterias en soportes sólidos, así como de variaciones de las condiciones de operación, sobre las propiedades del proceso: estabilidad, degradación de sustratos, producción de biogás y límites de las condiciones de operación. Con los resultados obtenidos se pretende establecer estrategias de control que permitan mejorar el desempeño de este tipo de procesos.

Abstract

This paper deals with a dynamical analysis of a lab scale anaerobic reactor, which is used for biogas production from wastewater treatment. The reaction volume inside the reactor is 5 L in a continuous operation with a flow rate of 0.5 L h-1. Using a pole-zero analysis, the step response and phase portrait analysis, two hydrodynamic behaviors of anaerobic bacteria are studied: dilution rate and biomass filter; this analysis is done via numerical simulations. The main objective is to determine the effect of bacteria immobilization and operating condition variations on the process properties: stability, substrate degradation, biogas production and operating regions. The obtained results show that bacteria immobilization improves the process performances since the attraction region to the treatment point is enlarged and the washout point is hard to be reached. This situation implies that a larger biomethane production can be obtained and larger input disturbances can be rejected.

Referencias no citadas

Angelidaki et al., 1999, Singh et al., 2011, Anjum et al., 2014, Azeiteiro, 2001, Batstone et al., 2002, Beteau, 1992, Beteau et al., 2005, Chynoweth et al., 2001, Cougnon et al., 2011, Fernandez et al., 2007, Díaz-Jiménez and Herrera-Ramírez, 2008, Giménez et al., 2012, Griffin et al., 1998, Gunaseelan, 1997, Hess and Bernard, 2008, Husain, 1998, Lettinga, 1995, Liu et al., 2002, Lyberatos and Skiadas, 1999, McCabe, 1957, McCarty, 1964, Milán et al., 2001, Moletta et al., 1984, Molino et al., 2012, Mousa and Forster, 1999, Petre et al., 2013, Pind et al., 2003, Rozzi, 1984, Saravanan, 2006, Sbarciog et al., 2011, Slotine and Li, 1991, Tietjen, 1975, Weiland, 2010 and Zupancic et al., 2012.