CARBUROSMETALICOS

1

EXPERIÈNCIES EN PROCESSOS DE DIGESTIÓ AEROBIA TERMOFÍLICA (ATAD)

Ramon Sunyer. Director Técnic. Immaculada Borrell. Directora Laboratori. Lab. Dr. Borrell, S.L.

Lluís Vallvé Pardo. Cap de Tecnologia Aplicada. Medi AmbientCarburos Metálicos, S.A.

Agència Catalana de l’Aigua - ACAII Jornades Técniques de Gestió d’EstacionsDepuradores d’Aigües Residuals.

Barcelona, 18, 19 i 20 de Gener de 2.005

2

Concepte de ATAD

Digestor de fangs:– Reducció de la quantitat de MESv i estabilització – Higienització

AeròbicTermòfil: rang de temperatura entre 45 a 70 ºC

3

Concepte ATAD

Equació de reducció de la biomassa

C5H7NO2 + 7 O2 5 CO2 +3 H2O + HNO3 + e

Estabilització

Reducció de la matèria orgànica soluble o hidrolitzableassociada a la MESv

CnHaObNc + dO2 nCO2+(a+8d-3c/2)H2O+cNH4+ e

4

Concepte ATAD

Higienització

Eliminació organismesenteropatogens: Indicadors: Coliforms fecals i Salmonella

Eliminació enterovirus

Eliminació d’altres orgànismesparasits: Helmints, Ascaris...

MÈTODE PER HIGIENITZACIÓ Temperatura superior a 60ºC

5

Organisme50ºC 55ºC 60ºC 65ºC 70ºC

Entamoeba Histolytica, cyst 5Ascaris lumbricoides,ous 60 7Brucella abortus 60 3Corynebacterium diphtheriae 45 4Salmonella typhi 30 4Escherichia coli 60 5Micrococcus pyrogenes 20Shigella spp. 60 20Mycobacterium diphtheria 45Necator americanus 50Taenia saginata 5Virus 25

Temps d'exposició en minuts a les diferents temperatures

Eliminació d'alguns organismes patògens

6

Mètodes per l’avaluació de la cinèticade la digestió de fangs

Plantes pilot de Laboratori

• Determinació Kd

• Consum Oxigen

• ∆ Temperatura

7

Avaluació de la reducció de matèriasòlida

MkdtdM

d−=

és la taxa de canvi de la matèria en suspensió volàtil per unitat de temps. MT-1

dk = es la constant de reacció T

-1 =M és la matèria en suspensió volàtil, M .

=dtdM

8

Avaluació del volum d’un digestor

Qi = Cabal diari aportat al digestor, m3/dV = Volum final del digestor, m3Xi = sòlids suspesos en l’afluent. mg/l Y = Fracció de partició a l’afluent, sòls cal utilitzar -ho en cas de que hi hagi aportació de fangs procedents de primariSi = DBO5 a l’afluent, mg O2/lkd = taxa de reacció d-1Pv= fracció volàtil de la matèria en suspensió , expressat en decimalsSRT = temps de retenció cel·lular, dies

V = (Qi)(Xi+Y Si)

X(kd Pv+1/SRT)

9

Planta pilot, característiques de l’afluent

Caracterització inicial del fang pH 7,22 mDQOt mg O2/l 24073 mDQO sol mg O2/l 438 MES mg/l 28100 MESv mg/l 19180 NH4 sol mg N/l 14,7

Fang secundari d’una EDAR biològica

10

Les fletxes indiquen el punt de caiguda de la taxa de respiració

Percentatge de reducció de MESv a diferents temperatures

0%5%

10%15%20%25%30%35%40%45%50%

0 48 96 144 192 311

Hores

% r

educ

ció

ME

Sv

T 20 ºC

T 34ºC

T 50ºC

T 65 ºC

11

Valors de kd obtinguts

20ºC 0.0234ºC 0.03250ºC 0.056

Temperatura k ddies -1

60ºC 0.072

12

Taxa de respiració

C o m p a r a c i ó c o n s u m O2 a T 2 0 ºC i T 3 4 ºC

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

t e mps , mi nu t s

T 20ºC

T 34,8 ºC

13

Planta Industrialcaracterístiques

Volum: 44 m3

Consum O2: 189 kg O2/d

Reducció MESv: 43 %

Temperatura mitjana: 60 ºC

Temps retenció hidràulic: 4,8 dies

Digestor Aerobic Termofílic amb Oxígen Pur

14

Digestor Aerobic Termofílic amb Oxígen Pur

Diposit Criogénic Oxigen Liquid

15

Digestor Aerobic Termofílic amb Oxígen Pur

16

17

O2

DOTemp

M

Digestor defangs

Injecció d’Oxigen Conexió a tanq

Tanq enmagatzament

Fang concentrat

M

Diagrama de Flux bàsic del Proces de Digestió Aerobia Termofílica amb O2 Pur

LVP/ 2001

18

Resultats en planta industrial

TEMPERATURA

0 .0

10 .0

2 0 .0

3 0 .0

4 0 .0

50 .0

6 0 .0

70 .0

tiempo, horas

tem

pera

tura

, ºC TEMPERATURA

Addició fang

Inici procés

Addició fang

19

Resultats en planta industrial

Organismes indicadors

Fang d'entrada al digestor

Fang sortida del

digestor % reducció

Coliforms Totals 2700000000 130 99.999995%Coliforms Fecals 109000000 34 99.999969%Salmonella sp. presència absència

Higienització

20

Estabilització del fang

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

minuts

mg

O2/

l.h

Equival a taxade respiració de0.0106g O2/g.h

Equival a taxa de respiració de0.001 g O2/g.h

Resultats planta industrial

21

Avaluació econòmicaAvaluació costos Actual Digestió ATAD

Producció Producció total de fangs (purga primari i secundari) m3/d 9,6 9,6Concentració de materia seca del fang purgat kg/m3 27 27Materia seca diària Tones/d 0,26 0,26Tones diaries de fang sortida de centrifuga tones/d 1,3 0,9Sequedat del fang centrifugat % 20 20

Abocador Preu abocador o adob €/tona 40 15Preu transport (cas de tenir preu per Kg.Km/d) €/kg.kmContenidors/d, 20 tones contenidor Viatges /d 0,06 0,05Cost transport (cas de preu fixat) €/ viatge 150,0 150,0

Cost Total abocador €/d 61,6 20,5

Tractament Polielectrolits Kg/m3 0,057 0,057Dosis poli per kg MES 0,002111 0,002111Preu polielectrolit €/kg 2,94 2,94Cost Total polielectrolit diari € 1,6 1,6Clorur fèrric, o altres kg/d, 0 0Hidròxid de calç, o altres Kg/d 0 0Cost Coagulants, calç €/kg 0 0Cost Clorur fèrric €/kg 0 0

Digestió Cost de digestió 0 5,7Cost "tractament" total 1,6 7,3

Total Cost Total 63,2 33,5

L’estalvi en cas d’emprar un ATAD és pròxim al 50%

22

Requeriments per l’ús de fangs en agricultura

Baixa concentració de substàncies tòxiques obioacumulables: “Metalls pessants”Material Higienitzat: Absència d’organismes patògens: Colisinferior a 1000 col/100 g, Salmonella: AbsènciaMaterial estabilitzat: Taxa de respiració inferior a 1 g O2/Kg.h

23

Ús d’ATAD al món

Anglaterra: Accepta l’ús per agricultura del fang tractatamb ATAD amb 7 dies de TRH

EEUU, Accepta l’ús per agricultura del fang tractat amb processos ATAD amb 10 dies TRH, clase A.

40 instal·lacions en funcionament

Suïssa: Accepta l’ús per agricultura dels fangs tractatsamb processos ATAD

U.E., més de 60 instal·lacions en funcionament,

24

Avantatges ATAD

Procés confinat: Ocupa poc espai, inversió moderada

Consum energètic baix

Aconsegueix la qualitat de fangs més estricte: Higienitzat, estabilitzat

No genera molèsties al veïnat:Ni olors, Ni insectes, Ni rosegadors

És un estalvi per l’empresa

25

Potència que cal aplicar per mantenir un fluïd en suspensió

VP wµG2 =

P = potència expressada en Wats G = gradient mig de velocitat expressat en s-1mw = viscositat dinàmica, expressada en Poises.s ( N.s/m

2 )

V = Volum reactor, expressat en m3

mín 125 s-1, Màx 270 s-1

PotènciaTemperaturaºC poises.s wats

20ºC 1,33 2050ºC 1,05 15

Viscositat dinàmica

26

Potència unitaria en funció de la viscositat dinàmicavariació de la potència unitaria en funció de la viscositat

0

20

40

60

80

100

120

140

0 50 100 150 200 250 300 350G, gradient mig de velocitat

W/m

3

viscositat 1.33 P.s viscositat 1.05 P.s viscositat 0.5 P.s

G, minima G maxima

Temperatura elevada 70 ºC.

Temperatura baja 20 ºC

27

Per mes informació:

Carburos Metálicos, S.A. Lluís Vallvé i PardoC/ Aragó, 300 Tel: 932 900 93808009 Barcelona Fax: 932 902 607Merchant Gases E-mail: vallve.l@carburos.comDept. de Tecnologia Aplicada

Laboratori Dr. Borrell Ramón Sunyer i MartínC/ Sant Jaume, 6 Tel: 938 923 08008720 Vilafranca del Penedés Fax: 938 922 846(Barcelona) E-mail: sunyer@labborrell.com

Gràcies

t’escoltem

www.labborrell.comwww.carburos.com

CARBUROSMETALICOS