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Título
Study of the autohydrolysis pretreatment of secondary sludge and its influence on the anaerobic digestion
Autor
Director o Tutor
Año del Documento
2012
Resumo
El aumento del número de plantas de tratamiento de agua y las estrictas normas asociadas a la calidad de los
residuos producidos, ha hecho necesario mejorar la eficiencia de la digestión anaerobia de fango. Los pretratamientos
de fango secundario han mostrado importantes avances en la remoción de sólidos volátiles y en la
eliminación de patógenos del fango, como también han mostrado efectos positivos en la producción de
biogás. Sin embargo los pre-tratamientos de fango están asociados con altos costos de operación.
Este estudio se centró en la evaluación del pre-tratamiento de auto-hidrólisis en fango secundario, y la mejora
de la digestión anaerobia. El trabajo desarrolla tres objetivos principales correspondientes al estudio del efecto
producido por el pre-tratamiento de auto-hidrólisis en: el fango secundario, la digestión anaerobia y además
presentar una propuesta de mecanismo del pre-tratamiento.
El estudio del efecto del pre-tratamiento en el fango secundario mostró la solubilización de la materia orgánica,
el rendimiento se vio afectado por distintos factores: 1) el aumento de la concentración inicial de fango,
aumentó la solubilización de materia orgánica, y 2) la cantidad limitada de aire disponible durante el pretratamiento
controla la producción de ácidos grasos volátiles y el consumo de materia orgánica. Cuando el pretratamiento
fue realizado a 55ºC y durante 12 horas se obtuvo entre 20 – 30% de solubilización de materia
orgánica, y aproximadamente el 5% de consumo de materia orgánica. Por otra parte, la reología del fango
también fue afectada por el pre-tratamiento, reduciendo su resistencia a fluir, por lo tanto el requerimiento
energético asociado a bombeo o agitación de fango secundario con alto contenido de sólidos sería similar al
requerimiento de un fango sin pre-tratamiento con bajo contenido de sólidos.
El estudio del efecto del pre-tratamiento en la digestión anaerobia mostró la mejora del proceso. La digestión
anaerobia mesófila de fango pre-tratado mostró un aumento en la productividad de metano de
aproximadamente 20% en ensayos en condiciones batch. Por otro lado no se obtuvo mejora cuando la
digestión anaerobia fue realizad en condiciones termófilas.
La digestión anaerobia en operación continua, mostró la factibilidad de operar con fango secundario
concentrado (8% de sólidos totales), a pesar de las altas concentraciones de amonio obtenidas como producto
del contenido de compuesto nitrogenado en el fango. Se utilizaron dos digestores anaerobios de 20L cada uno
para comparar el efecto del pre-tratamiento, obteniendo como resultado distintos rendimientos al ser
sometidos a distintas condiciones operacionales. La producción de biogás y la productividad de metano
aumentaron alrededor de 20% a 20d de tiempo de retención de sólidos, 15% a 15d de TRS y 10% a 15d de TRS,
sin embargo la operación a 13d de TRS mostró una diferencia despreciable.
El estudio de la descripción del mecanismo del pre-tratamiento de auto-hidrólisis mostró un aumento en la
cantidad de la actividad enzimática de dos enzimas en la fase soluble: amilasa y proteasa; mientras que la
actividad enzimática total disminuyó durante el pre-tratamiento. Por otro lado, la población mesófila
disminuyó, mientras la población termófila aumentaba durante el pre-tratamiento. La comparación del pretratamiento
realizado a distintas temperaturas mostró una mayor actividad y estabilidad de las enzimas, como
un mayor crecimiento de la población termófila, cuando el pre-tratamiento se realiza a 55ºC en vez de 40 o
70ºC. Sin embargo, no fue posible relacionar directamente el crecimiento de la población termófila con el
aumento de las enzimas hidrolíticas, por lo tanto, el aumento observado de la actividad enzimática durante las
primeras horas de pre-tratamiento, sería causada por la desorción de las enzimas desde la matriz exopolimérica
del flóculo. En resumen, el pre-tratamiento de auto-hidrólisis consiste en la des-estabilización del
floculo de fango secundario debido a un efecto térmico, luego la materia orgánica es hidrolizada por la acción
de las enzimas presentes en el fango secundario, las cuales son relativamente estables durante 6 – 9 horas.
Materias (normalizadas)
Bacterias anaerobias
Aguas residuales - Tratamiento
Enzimas
Departamento
Departamento de Ingeniería Química y Tecnología del Medio Ambiente
Idioma
eng
Derechos
openAccess
Aparece en las colecciones
- Tesis doctorales UVa [2289]
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