plantas de biometanizacion por via humeda y via seca
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Galicia, Spain
The Netherlands
Bacău,Romania
Twinning project - RO/2006/IB/EN06 - Romania -North East Region
Twinning Project PHARE RO/06/IB/EN/06
Romania – North Eastern Region
TRATAMIENTO BIOLÓGICO ANAEROBIODE LOS RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS
PROCESOS DE BIOMETANIZACIÓNEnrique López
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 ORGÁNICA
+ H2O + NUTRIENTES (N / P)+ BACTERIAS
BACTERIASNUEVAS
+ CO2 + CH4 + NH3 + H2S
ausencia O2
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
» Reduce el volumen de los residuos y estabiliza la actividad biológica de los RSU
» Genera un biogas mezcla de CH4 y CO2susceptible 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
Ventajas
CONCEPTOS GENERALES
» 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
Inconvenientes
Lípidos Polisacáridos Proteínas
Ácidos Grasos
Monosacáridos Aminoácidos
Ácido acético
H2 + CO2
CH4 + CO2 + NH3 + H2S
HIDRÓLISIS
ACIDOGÉNESIS
METANOGÉNESIS
FASES DE LA BIODIGESTIÓN
ÍNDICE
1. CONCEPTOS GENERALES
2. 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%
TIPOS DE BIOMETANIZACIÓN
CARACTERÍSTICA ud VÍA SECA VÍA HÚMEDA
% Sólidos Totales % < 30% < 10%
Tasa de carga SVB kg/m3
dia 6 a 7 0,6 a 1,6
Tiempo de Retención Hidráulico (días) días 14<TRH<2
114<TRH<2
1Tasa máxima de generación de gas (TRH= 21 días) Nm3/t 130 110
Producción de gas Nm3 450 – 500 Nm3/t SV entrada
Temperatura de operación proceso mesófilo º C 35º 35º
Temperatura de operaciónproceso termófilo º C 55º 55º
pH 6.5 a 7,5 6.5 a 7,5
Parámetros de Operación
Curva característica de un digestor
130
10
110
2010
TRH (días)
Nm
3 /t R
SU
ent
rant
e
Curva teórica de producción de biogas
vía secavía húmeda
ÍNDICE
1. CONCEPTOS GENERALES
2. TIPOS DE BIOMETANIZACIÓN
3. DIAGRAMA DE BLOQUES DEL PROCESO
DIAGRAMA DE PROCESO VÍA SECA
ENTRADA
RSU
SISTEMAS BALÍSTICOS
CRIBA VIBRANTE
TRITURACIÓN
DIGESTIÓN ANAEROBIA
DESHIDRATACIÓN
COMPOSTAJE
PRENSAS
TAMICES
CENTRÍFUGAS
PRETRATAMIENTO SECO
ASPIRACIÓN DE FILM
TRÓMEL
SEPARACIÓN MAGNÉTICA
GAS
DIAGRAMA DE PROCESO VÍA HÚMEDA
ENTRADARSU
SISTEMAS BALÍSTICOS
CRIBAS VIBRANTES
ASPIRACIÓN DE FILM
PULPERS
DESARENADOR
TAMICES
DIGESTOR CENTRÍFUGAS COMPOSTAJE
PRETRATAMIENTO SECOPRETRATAMIENTO
HÚMEDO
DESHIDRATACIÓN
SEPARACIÓNMAGNÉTICA
GAS
ÍNDICE
1. CONCEPTOS GENERALES
2. TIPOS DE BIOMETANIZACIÓN
3. DIAGRAMA DE BLOQUES DEL PROCESO
4. ESTUDIO DE UNA PLANTA TIPO
ÁREA DE GAS
ÁREA DE VALORIZACIÓN DE
GAS
ÁREA DE DIGESTIÓN
ÁREA DE RECEPCIÓN
ÁREA DE COMPOSTAJE
ÁREA DE PRETRATAMIENTO
ÁREA DE DESODORIZACIÓN
ÁREA DE PRETRATAMIENTO
CASO DE ESTUDIO: VÍA HÚMEDA
PRETRATAMIENTO
Objetivos
» Eliminar los elementos inertes no biodegradables quepueden dificultar el proceso de digestión anaerobiadebido a la diferencia de densidad respecto a la mezclaRSU-Agua, formando interfases que se acumulan en eldigestor
– Inertes pesados: arenas, vidrios, cerámicos– Inertes ligeros: plásticos
» Utiliza principios mecánicos de separación: Diferencias dedensidad (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 húmedaantes 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 separaciónposterior 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
CINTA BALÍSTICA
PRETRATAMIENTO VÍA HÚMEDA
CINTA BALÍSTICA
RECHAZOPESADO – RODANTE
Envases de plástico y cartónOrgánico voluminoso
ORGÁNICOPLANO - LIGERO
Orgánico ligeroPapel-CartónPlástico film
CRIBA
PRETRATAMIENTO VÍA HÚMEDA
CRIBA VIBRANTE DE MALLA
HUNDIDORECHAZO
Arenas, cerámicos, vidriosPilas, agujas
ORGÁNICO ABIOMETANIZACIÓN
malla de la criba de 12 a 20 mm
CINTA BALÍSTICA Y CRIBA
Rechazo CribaInertes pesados finos
Recazo cinta balísticaInertes rodantes
PULPER
PRETRATAMIENTO VÍA HÚMEDA
PULPER
Aportación de agua de proceso y mezcla forzada con los RSU con agitación mecánica de acción trituradora
Origen Pretratamiento seco
Granulometría salida hacia digestión
< 40 mm
% MS salida En torno a 10%
TRAMPA DE ARENA
PRETRATAMIENTO VÍA HÚMEDA
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
BOMBEO A DIGESTIÓN
PRETRATAMIENTO VÍA HÚMEDA
BOMBEO A DIGESTIÓN
Bombas de carga, recirculación y extracción
ÁREA DE DIGESTIÓN
CASO DE ESTUDIO: VÍA SECA
A COMPOSTAJE
LIXIVIADOS
Tecnología Vía Seca
Grupo de bombeo
Digestor
PrensaTamiz
Centrífuga
Gasómetro
Antorcha
Red de GN
Generacióneléctrica
Caldera
A COMPOSTAJE
LIXIVIADOS
Tecnología Vía Seca
DIGESTIÓN
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
A COMPOSTAJE
LIXIVIADOS
Tecnología Vía Seca
DESHIDRATACIÓN
CENTRÍFUGA DECANTADORA
Entrada material digerido11 – 20 % materia seca
Salida material deshidratado25 – 35 % materia seca
ÁREA DE COMPOSTAJE
COMPOSTAJE
Material digerido y deshidratado para mezcla con material estructurante
AFINO
ÁREA DE VALORIZACIÓN DE GAS
A COMPOSTAJE
LIXIVIADOS
Tecnología Vía Seca
LÍNEA DE GAS
Gasómetro Antorcha
VALORIZACIÓN DEL BIOGAS
VALORIZACIÓN DEL BIOGAS
GRUPOSMOTOGENERADORES
- POTENCIA ELÉCTRICAdesde 350 a 2.500 kW /ud
- APROVECHAMIENTO ELÉCTRICO EN ALTERNADOR ACOPLADO
Re= 40%
- APROVECHAMIENTO TÉRMICO EN GASES DE ESCAPE Y CIRCUITO DE ALTA
TEMPERATURA DEL MOTOR
Rt = 45%
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)
7,1 – 9
Periodo de funcionamiento 365 días/año, 24h/día
Temperatura optima de fermentación 40 ºC
Tiempo de permanencia 21 días
Producción de biogas 127 m3/t de residuo entrante
Producción nominal de biogas 20.447.000 Nm3/año
Gasto especifico de biogas en caldera 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 53.452 t/año
Turno de alimentación a digestores y funcionamiento de caldera
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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