RT bachelor thesis
T1 Diseño de un biofiltro percolador anóxico para la desulfuración de biogás con nitrificación simultánea de aguas con alto contenido en amonio
A1 Luque Carmona, Antonio José
A2 Ingeniería Química y Tecnología de Alimentos
K1 desulfuración
K1 biogás
K1 biodesulfuración
K1 sulfuro de hidrógeno
K1 eliminación
K1 depuradora
K1 nitrificación
AB El biogás es un combustible de origen renovable que procede de la biodegradación de la materia orgánica por diversos tipos de microorganismos. Está formado principalmente por metano y dióxido de carbono, aunque además tienen otros compuestos como pueden ser el hidrógeno, compuestos orgánicos volátiles, o sulfuro de hidrógeno (H2S). El H2S es un compuesto tóxico y corrosivo, que causa un rápido deterioro de equipos y que en su combustión genera óxidos de azufre, de alta toxicidad para los seres humanos así como para el medio ambiente.El poder calorífico del biogás es aproximadamente 21.5 MJ / m3, que puede ser mejorado aumentando el contenido en metano, proceso conocido como “upgrading” y eliminando el H2S. Las concentraciones de H2S que puede encontrarse en el biogás son muy variables, entre 500 y 20000 ppmv, dependiendo del contenido en azufre de la materia orgánica biodegradada. En planta de tratamiento de aguas residuales la concentración máxima de H2S en el biogás suele ser de 10.000 ppmv , con valores promedio de 3000-5000 ppmv. El biogás es considerado como una fuente de energía renovable muy importante, dado que puede reducir la dependencia energética de combustibles fósiles de la Unión Europea. Según la Directiva del Parlamento europeo 2009/28/EC de 23 de abril del 2009. En dicha normativa estima un incremento en el uso de energías renovables para el 2020 en al menos un 20%.Existen tratamientos físico-químicos efectivos para la eliminación del H2S, pero en general, tienen un alto coste de inversión y de mantenimiento, así como un impacto negativo sobre el medio ambiente. En la búsqueda de nuevas alternativas para la eliminación de este compuesto que reduzcan su impacto medioambiental, así como obtener menor coste de operación, se observa que las tres alternativas biológicas más importantes para el tratamiento del H2S son: biofiltros, biofiltros percoladores y biolavadores.Los biofiltros percoladores presentan unas ventajas interesantes con respecto a los biofiltros de lecho orgánicos, que son: la posibilidad de retirada de los productos de la oxidación, presentan un coste similar al de los absorbedores químicos con una reducción importante de los costes de operación, entre un 88 y un 92%. Por último, también ofrecen un mejor control de las variables de operación.La biofiltración anóxica del H2S presentan las mismas ventajas operacionales que la biofiltración aerobia, pero con una importante reducción del riesgo de explosión, debido a la eliminación de la presencia de oxígeno. Además no se reduce el contenido en metano, efecto que se produce en la biofiltración aerobia por la alimentación de aire.  Los estudios realizados hasta el momento emplean una fuente de nitrato química (nitrato sódico), sustituyendo así al oxígeno como aceptor de electrones. El nitrato sódico plantea un aumento de los costes de operación y es un oxidante fuerte que reacciona con materiales combustibles y reductores, originando peligro de incendio y explosión. Es por tanto muy interesante la producción biológica del nitrato, la cual es factible a partir de efluentes con un alto contenido de amonio mediante un proceso de nitrificación. En plantas de tratamiento de aguas residuales hay disponible efluentes con alto contenido de amonio y por tanto es el escenario ideal para el proyecto planteado. Además, la eliminación de nitrógeno en aguas residuales es exigida por la Directiva Europea 91/271/CEE, siendo el amonio la fuente principal de nitrógeno. Por tanto mediante dos procesos biológicos combinados: reactor de nitrificación y biofiltro percolador anóxico se podrá desulfurar el biogás para poder permitir su aprovechamiento energético y se logrará de forma simultánea la eliminación de amonio evitando por tanto  un posible vertido de amonio al medio natural.La razón del trabajo es el diseño del biofiltro percolador con un sistema de nitrificación simultánea (reactor aerobio y sedimentador), junto a las necesidades de agitación y aireación. También se diseñará el sistema de control de sendos equipos.Se tratará un caudal de biogás de 300 Nm3 / h con una concentración media de entrada de 4500 ppmv, alimentando el sistema de nitrificación con una corriente de 1 g N-NH4 /  L, siendo la procedencia de ambos caudales una EDAR. Se aprovechará una parte del CO2 procedente del biogás para el requerimiento de carbono inorgánico de la biomasa del nitrificador.
YR 2015
FD 2015-09-10T00:00:00Z
LK http://hdl.handle.net/10498/17673
UL http://hdl.handle.net/10498/17673
LA spa
NO El objetivo del TFG será tratar un caudal de biogás de 300 Nm3/h con una concentración de sulfuro de hidrógeno (H2S) media de entrada de 4500 ppmv y máxima de salida de 200 ppmv. La eliminación de H2S será llevada a cabo por un biofiltro percolador anóxico y por tanto se empleará como aceptor final de electrones nitrato y/o nitrito. La producción de nitrato y/o nitrito será llevada a cabo en un sistema de nitrificación basado el proceso Ludzack-Ettinger en el que la etapa anóxica será llevada en el biofiltro percolador. El sistema de nitrificación será alimentado con un efluente de elevada carga de amónico (1000 mg N-NH4 L-1), obtenido del agua de rechazo del proceso de deshidratación de los lodos anaeróbicos generados en una EDAR. En caso de déficit en la producción de nitrato y/o nitrito se dispondrá de un depósito auxiliar para la dosificación química del mismo.Se realizará el dimensionamiento de todos los equipos y del sistema de control.
DS Repositorio Institucional de la Universidad de Cádiz
RD 06-nov-2026