Estudi, disseny i construcció de un digestor anaeròbic experimental tipus SBR per tractar residus orgànics

Abstract

The need for a new treatment system for the liquid fraction of manure makes the anaerobic digestion in Sequencing Batch Reactor (SBR) a good solution. This is due to the ability of such digesters to remove a high percentage of organic material even through it is reduced via high active biomass retained inside digester. In this work is described the design, mounting and construction of a laboratory scale digester. The design process is performed with the main goal to perform anaerobic digestion in SBR cycles. Secondary objectives want the digester design allows operating with greater versatility but with the lowest construction cost. During the design process also take into account the necessity to make bioimpedance lectures inside the digester in future. A key element for the correct operation of this type of digester is an accurate control, attend to timing devices to complete cycles, a special attention to this part of the assembly was devoted. Finally the two litters digester built has a design that allows operation as digester SBR and, changing configuration of inputs and outputs and modifying the control system, allowing multiple systems of digestion. The total price of the equipment is 5.414 euros, less than the cost of a complete digester provided by an outside company. Also the addition of features that allow in future to make bioimpedance readings inside the digester. Also is made a control system that allows fully automated process that realize cycles with the stages of fill, reaction, decantation, emptying and purge.

La necessitat d'un nou sistema de tractament per a la fracció líquida de purins fa que el procés de digestió anaeròbia en reactors tipus Sequencing Batch Reactor (SBR) es plantegi com una bona solució. Això es degut a la capacitat d'aquest tipus de digestor d'eliminar un alt percentatge de matèria orgànica encara que la concentració de aquesta sigui baixa, gràcies a la retenció de biomassa activa que es manté en el reactor. En aquest treball es descriu el procés de disseny, construcció i muntatge d'un digestor a escala laboratori. El procés de disseny es realitza amb l'objectiu principal de poder dur a terme digestió anaeròbia en cicles tipus SBR. Com a objectius secundaris es desitja el muntatge d'un digestor amb un disseny que el permeti operar amb la major versatilitat però amb el cost econòmic de construcció més baix possible. Durant el procés de disseny també es tindrà en compte les necessitats en un futur de realitzar mesures de bioimpedància a l'interior del digestor, i que aquesta pugui ajudar a l'automatització del sistema. Un element clau per a una correcta operació d'aquest tipus de digestor és el seu control, degut a la necessitat de temporitzar diferents dispositius necessaris per completar els cicles. Per tant es dedica especial atenció a aquesta part del muntatge. El digestor construït de 2 litres té un disseny que permet la seva operació com a digestor SBR i, a l'hora, canviant la configuració d'entrades i sortides i canviant la configuració del sistema de control, permet múltiples sistemes de digestió. El preu de tot l'equip és de 5414 euros, inferior al cost d'un digestor complet de empreses distribuïdores de material de laboratori. També s'han afegit les modificacions necessàries per tal que realitzar en un futur mesures de bioimpedància del interior del digestor i s'ha realitzat el muntatge d'un sistema de control que permet automatitzar completament el procés, que segueix cicles amb les etapes d'omplenat, reacció, decantació, buidat i purga.

La necesidad de un nuevo sistema de tratamiento para la fracción líquida de purines hace que la digestión anaerobia en reactores tipo Sequencing Batch Reactor (SBR) se plantee como una buena solución. Esto es debido a la capacidad de este tipo de digestores de eliminar un alto porcentaje de materia orgánica aun cuando esta sea reducida gracias a la retención de biomasa activa que se mantiene en el reactor. En este trabajo se describe el proceso de diseño, construcción y montaje de un digestor a escala laboratorio. El proceso de diseño se realiza con el objetivo principal de poder realizar digestión anaerobia en ciclos tipo SBR. Como objetivos secundarios se desea que el diseño del digestor permita operar con la mayor versatilidad pero a la vez que el montaje del digestor tenga el menor coste económico posible. Durante el proceso de diseño también se tendrá en cuenta las necesidades de realizar en un futuro lecturas de bioimpedáncia en el interior del digestor. Un elemento clave para la correcta operación de este tipo de digestores és el control necesario, debido a la necesidad de temporizar diferentes dispositivos para completar los ciclos- por tanto se dedicara especial atención a esta parte del montaje. El digestor construido de 2 litro tiene un diseño que permite su operación como digestor SBR y también, cambiando la configuración de entradas y salidas y modificando el sistema de control, permite múltiples sistemas de digestión. El precio total del equipo és de 5.414 euros, un precio inferior al coste de un digestor completo proporcionado por una empresa externa. También se han añadido las modificaciones necesarias para en un futuro realizar lecturas de bioimpedándia del interior del digestor y se ha realizado el montaje de un sistema de control que permite automatizar completamente el proceso, que sigue ciclos con las etapas de llenado, reacción, decantación, vaciado i purga.