Starting Up a Project

Una vez definidos los parámetros, cargas y rendimientos que se necesitan para trabajar con la codigestión a escala piloto y comprobar su funcionamiento, se decide proponer parámetros, y fórmulas para ratios, producciones y eficacias, para que puedan orientar en la evaluación de resultados a escala real en EDAR.

Se propusieron los siguientes parámetros, y fórmulas para ratios, producciones y eficacias para una posible etapa de experimentación a escala real en EDAR:

Parámetros:

Caudal tratado: m³ de agua tratada en la EDAR, expresados en m³/día. DQO Entrada: Valor de la DQO de entrada a digestión expresado en mg/L. DQO Salida: Valor de la DQO de salida del digestor expresado en mg/L. Caudal a Digestión: Caudal de fango de entrada a digestor, expresado en m³/día. % MS entrada a digestión MSentrada: Concentración de materia seca del fango de entrada a digestión, en % de sequedad.

% MV Entrada a Digestión, MVentrada: Fracción de sólidos volátiles en los fangos de entrada a digestión, en %.

% MV Salida Digestión MVsalida: Fracción de sólidos volátiles en los fangos de salida de digestión, en %.

m³ gas producido (Qbiogás): Producción diaria de biogás en los digestores, expresada en m³/día.

Entrada de cosustrato: toneladas (t) de cosustrato introducidas diariamente al digestor, expresadas en t/d.

Caudal de cosustrato, Qcosustrato: m³ de cosustrato introducidos diariamente al digestor, expresados como m³/d.

Ratios:

Ratio de producción de biogás en digestor por MV de entrada a digestión, calculado con la media de valores sin sustrato (este valor de ratio no es válido para muestreos inferiores a 40 días; han de descartarse como valores de referencia al menos los 30 primeros valores de diarios cada experimento, para dejar un margen de adaptación de la digestión a las nuevas condiciones):

Valor Medio, rMVentrada: 0,529 m³ biogás/kg MV entrada.

Ratio de producción de biogás en digestor por DQO entrada a digestión, calculado con la media de valores sin sustrato (este valor de ratio no es válido para muestreos inferiores a 40 días; han de descartarse como valores de referencia al menos los 30 primeros valores de diarios cada experimento, para dejar un margen de adaptación de la digestión a las nuevas condiciones):

Ecuación 14. Ratio de Producción de Biogás por kg DQO de entrada a digestión

Valor Medio, rDQO digestión: 0,286 m³ biogás/kg DQO entrada a digestión

Ratio de producción de biogás en digestor por DQO de entrada a EDAR, calculado con la media de valores sin sustrato (este valor de ratio no es válido para muestreos inferiores a 40 días; han de descartarse como valores de referencia al menos los 30 primeros valores de diarios cada experimento, para dejar un margen de adaptación de la digestión a las nuevas condiciones):

Ecuación 15. Ratio de Producción de Biogás por kg DQO de entrada a EDAR

Valor Medio, rDQO: 0,194 m³ biogás/kg DQO entrada

Ecuación 16. Ratio de Producción de Biogás en digestor por kg Volátiles eliminados

Ratio de producción de biogás en digestor por DQO de entrada a digestión:

Ecuación 17. Ratio de Producción de Biogás en digestor por kg DQO de entrada a digestión

Ratio de producción de biogás en digestor por DQO de eliminada en digestor:

Ecuación 18. Ratio de Producción de Biogás por kg DQO de eliminada en digestión

Producciones:

Producción teórica de biogás día i, en los ensayos de codigestión (sin contemplar el biogás generado por el cosustrato), en función de MS de entrada, Qti.

𝑄𝑡_! 𝑚! 𝑏𝑖𝑜𝑔𝑎𝑠

𝑑í𝑎 = 𝒓𝑴𝑽 𝒆𝒏𝒕𝒓𝒂𝒅𝒂∗ 𝑄!"#$%&"ó! !∗ 𝑀𝑉!"#$%&% !∗ 𝑀𝑆!"#$%&% !

Ecuación 19. Producción Teórica de Biogás en los ensayos de codigestión sin contemplar el biogás generado por el cosustrato en función de MS de entrada

Producción teórica de biogás día i, en los ensayos de codigestión, (sin contemplar el biogás generado por el cosustrato), en función de la DQO de entrada a digestión, QtDQO digestión i. (este valor de ratio no es válido para muestreos inferiores a 40 días; han de descartarse como valores de referencia al menos los 30 primeros valores de diarios cada experimento, para dejar un margen de adaptación de la digestión a las nuevas condiciones):

Ecuación 20. Producción Teórica de Biogás en los ensayos de codigestión sin contemplar el biogás generado por el cosustrato en función de la DQO de entrada a digestión

Producción teórica de biogás día i, en los ensayos de codigestión (sin contemplar el biogás generado por el cosustrato), en función de la DQO de entrada a EDAR, QtDQO i.

Ecuación 21.Producción Teórica de Biogás en los ensayos de codigestión sin contemplar el biogás generado por el cosustrato en función de la DQO de entrada a EDAR

Producción teórica de biogás a partir del cosustrato día i, suponiendo 100% de eliminación del sustrato:

Ecuación 22.Producción Teórica de Biogás a partir del cosustrato, suponiendo eliminación del 100%

Producción teórica de biogás, calculado en base a los volátiles de entrada a digestión, teniendo en cuenta el sustrato.

Ecuación 23. Producción Teórica de Biogás, en base a los DQO de entrada a digestión, teniendo en cuenta el sustrato

Producción teórica de biogás, calculado en base a la DQO de entrada a digestión, teniendo en cuenta el sustrato.

Ecuación 24. Producción Teórica de Biogás, en base a los DQO de entrada a EDAR, teniendo en cuenta el sustrato

Producción teórica de biogás, calculado en base a la DQO de entrada a EDAR, teniendo en cuenta el sustrato.

Eficiencias:

Eficiencia de eliminación de volátiles del digestor (este valor de ratio no es válido para muestreos inferiores a 40 días; han de descartarse como valores de referencia al menos los 30 primeros valores de diarios cada experimento, para dejar un margen de adaptación de la digestión a las nuevas condiciones):

Eficiencia de eliminación de DQO del digestor, cuando dispongamos de más valores la forma de cálculo de este parámetro se modificará usando valores medios (este valor de ratio no es válido para muestreos inferiores a 40 días; han de descartarse como valores de referencia al menos los 30 primeros valores de diarios cada experimento, para dejar un margen de adaptación de la digestión a las nuevas condiciones):

Biogás teórico:

Una de las cuestiones previas es cómo estimar la producción de biogás esperada para cada uno de los sustratos.

Existen varios procedimientos para, de forma muy general, mediante la reacción de conversión de una sustancia orgánica en Metano y Anhídrido carbónico, estimar la producción de Metano.

En el caso de los hidratos de carbono, y otros compuestos similares sumamente biodegradables (alcoholes, lípidos, proteínas,…), su conversión en Metano se asume como si fuera prácticamente total, por lo que todo su contenido en carbono se convierte en Metano. Además, la cantidad de Oxígeno necesaria para su oxidación total a CO2 es lo que denominamos DQO.

C6H12O6 → 3 CO2 + 3 CH4

Por cada mol de Glucosa se obtienen 3 moles de Metano (67,2 L).

C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O

180 g 192 g DQO

Por tanto, por cada mol de Glucosa (180 g) tendremos una DQO de 192 g y obtendremos 67,2 L de biogás.

Es decir, obtendremos 0,35 L biogás/g DQO alimentada al digestor, cuando la Glucosa se degrada totalmente.

Para otros sustratos tenemos la siguiente tabla:

Tabla 5. Producción de biogás y contenidos en DQO