“Diseño, construcción e implantación de un biodigestor anaerobio vertical semicontinuo piloto, para la obtención de gas metano y biol a partir de cáscara de naranja en la empresa ECOPACIFIC, Amaguaña, provincia de Pichincha, Ecuador.”
María del Rosario Silva Alcívar
INTRODUCCIÓN
ECOPACIFIC S.A.
8 – 12 ton Relleno Sanitario
Aumento en el volumen de desechos.
Contaminación de suelos, agua y aire.
Alternativa de tratamiento
Biodigestor anaerobio
Genera productos biodegradables no
contaminantes
CH4BIOL
OBJETIVOS
GENERALDiseñar, construir e implantar un biodigestor anaeróbico vertical semicontinuo piloto para obtener biogas y biol, a partir de cáscara de naranja en la empresa ECOPACIFIC ubicada en Amaguaña, Provincia de Pichincha, Ecuador.
ESPECÍFICOS1. Caracterizar la cáscara de naranja y el inoculo inicial por medio de los siguientes análisis: pH, DBO5, DQO, carbono total, nitrógeno orgánico, fosfatos, humedad, ceniza, sólidos suspendidos, sólidos suspendidos volátiles, sólidos suspendidos totales, coliformes totales, coliformes fecales.
OBJETIVOS
GENERALDiseñar, construir e implantar un biodigestor anaeróbico vertical semicontinuo piloto para obtener biogas y biol, a partir de cáscara de naranja en la empresa ECOPACIFIC ubicada en Amaguaña, Provincia de Pichincha, Ecuador.
ESPECÍFICOS2. Emplear los parámetros de diseño establecidos para diseñar el biodigestor anaerobio vertical semicontinuo piloto.
3.Calcular la cantidad de biogas estimado que podría generar el biodigestor anaerobio vertical semicontinuo piloto.
OBJETIVOS
GENERALDiseñar, construir e implantar un biodigestor anaeróbico vertical semicontinuo piloto para obtener biogas y biol, a partir de cáscara de naranja en la empresa ECOPACIFIC ubicada en Amaguaña, Provincia de Pichincha, Ecuador.
ESPECÍFICOS4. Construir y operar el biodigestor anaerobio vertical semicontinuo piloto, para la obtención de biogas y biol.
5. Controlar los parámetros operacionales dentro de los rangos establecidos para un adecuado funcionamiento del biodigestor anaerobio vertical semicontinuo piloto.
OBJETIVOS
GENERALDiseñar, construir e implantar un biodigestor anaeróbico vertical semicontinuo piloto para obtener biogas y biol, a partir de cáscara de naranja en la empresa ECOPACIFIC ubicada en Amaguaña, Provincia de Pichincha, Ecuador.
ESPECÍFICOS6. Calcular la eficiencia del biodigestor anaerobio vertical semicontinuo piloto, a partir de análisis fisicoquímicos y microbiológicos del biol obtenido.
7. Validar el volumen de biogas obtenido sobre una base de análisis estadísticos.
OBJETIVOS
GENERALDiseñar, construir e implantar un biodigestor anaeróbico vertical semicontinuo piloto para obtener biogas y biol, a partir de cáscara de naranja en la empresa ECOPACIFIC ubicada en Amaguaña, Provincia de Pichincha, Ecuador.
ESPECÍFICOS8. Dimensionar el biodigestor a escala industrial para la producción de biogas y biol a partir del residuo de cáscara de naranja de la empresa ECOPACIFIC.
MARCO TEÓRICO
RESIDUOMaterial generado por actividades de producción y consumo sin valor
Protección ambiental y salud.Ocupación de espacio.Motivos estéticos
Abad y Puchades, 2002América Latina
275000 ton/d70% recolectada35% relleno
OPS, 2010
1. Residuos especiales y peligrosos
MARCO TEÓRICO
RESIDUOMaterial generado por actividades de producción y consumo sin valor
Protección ambiental y salud.Ocupación de espacio.Motivos estéticos
Abad y Puchades, 2002América Latina
275000 ton/d70% recolectada35% relleno
OPS, 2010
1. Residuos especiales y peligrosos
MARCO TEÓRICO
RESIDUOMaterial generado por actividades de producción y consumo sin valor
Protección ambiental y salud.Ocupación de espacio.Motivos estéticos
Abad y Puchades, 2002América Latina
275000 ton/d70% recolectada35% relleno
OPS, 2010
1. Residuos especiales y peligrosos2. Residuos radioactivos
Material o producto de desecho, sin uso específico y que contiene radio nucleídos (emiten radiación )
MARCO TEÓRICO
RESIDUOMaterial generado por actividades de producción y consumo sin valor
Protección ambiental y salud.Ocupación de espacio.Motivos estéticos
Abad y Puchades, 2002América Latina
275000 ton/d70% recolectada35% relleno
OPS, 2010
1. Residuos especiales y peligrosos2. Residuos radioactivos3. Residuos sólidos urbanos
a. Fracción húmeda
MARCO TEÓRICO
RESIDUOMaterial generado por actividades de producción y consumo sin valor
Protección ambiental y salud.Ocupación de espacio.Motivos estéticos
Abad y Puchades, 2002América Latina
275000 ton/d70% recolectada35% relleno
OPS, 2010
1. Residuos especiales y peligrosos2. Residuos radioactivos3. Residuos sólidos urbanos
a. Fracción húmedab. Fracción seca
Naturaleza Porcentaje (%) Producción (ton/día)Materia orgánica 71,4 5298Papel y cartón 9,6 709
Plástico 4,5 336Vidrio 3,7 274
Metales 0,7 53TOTAL 100 6669
MARCO TEÓRICOResiduos generados en las zonas urbanas del Ecuador
(Yánez et al, 2011)
Acumulación y mal manejo
Proliferación de vectores
Contaminación (agua, aire, suelo)
Conservación flora y fauna
MARCO TEÓRICO
Residuos de origen animal
Producción
Estiércol
MARCO TEÓRICOResiduos de origen animal
Producción
Estiércol
Bacterias
Malos olores
Contaminación
MARCO TEÓRICOResiduos de origen animal
Producción
Estiércol
Bacterias
Malos olores
Contaminación
Tipo de estiércolDisponibilidad
(kg/día)Volumen de biogas
(m3/día/año)Bovino (500kg) 10,00 0,400Porcino (50kg) 2,25 0,135Aves (2kg) 0,18 0,014Ovinos (32kg) 1,50 0,075Caprino (50kg) 2,00 0,100Equino (450kg) 10,00 0,400
FAO (2011)
MARCO TEÓRICOResiduos de origen animal
Producción
Estiércol
Bacterias
Malos olores
Contaminación
Tipo de estiércolDisponibilidad
(kg/día)Volumen de biogas
(m3/día/año)Bovino (500kg) 10,00 0,400Porcino (50kg) 2,25 0,135Aves (2kg) 0,18 0,014Ovinos (32kg) 1,50 0,075Caprino (50kg) 2,00 0,100Equino (450kg) 10,00 0,400
FAO (2011)
no flota en la superficie del agua y se desintegra con más facilidad en un medio acuoso.
MARCO TEÓRICOResiduos de origen vegetal
Forestales
Agropecuarios
Industriales
Urbanos
MARCO TEÓRICOResiduos de origen vegetal
Forestales
Agropecuarios
Industriales
Urbanos
Restos de plantaciones
MARCO TEÓRICOResiduos de origen vegetal
Forestales
Agropecuarios
Industriales
Urbanos
Restos de plantaciones
Pulpa, cáscaras, aceites
MARCO TEÓRICOResiduos de origen vegetal
Forestales
Agropecuarios
Industriales
Urbanos
Restos de plantaciones
Pulpa, cáscaras, aceites
Desechos de cocina
MARCO TEÓRICOResiduos de origen vegetal
Forestales
Agropecuarios
Industriales
Urbanos
Restos de plantaciones
Pulpa, cáscaras, aceites
Desechos de cocina
Acumulación(Plagas)
Incineración(fitosanitarios)
Agua (Nitratos)
MARCO TEÓRICOResiduos de origen vegetal
Forestales
Agropecuarios
Industriales
Urbanos
Restos de plantaciones
Pulpa, cáscaras, aceites
Desechos de cocina
Acumulación(Plagas)
Incineración(fitosanitarios)
Agua (Nitratos)
ResiduoCantidad de residuo
(ton/ha)Volumen de biogas
(m3/ton)Cereales (paja) 3,3 367Tubérculos (hojas) 10,0 606Leguminosos (paja) 3,2 518Hortalizas (hojas) 5,5 603Frutas (cáscaras) 6,4 514
FAO (2011)
MARCO TEÓRICO
LA NARANJA (Citrus sinensis)
Fruta mayor producción y consumo
mundialFIRA (2003)
24 Ranking de producción
FAO (2004)
MARCO TEÓRICO
Fruta mayor producción y consumo
mundialFIRA (2003)
24 Ranking de producción
FAO (2004)
1. GeneralidadesForma esférica (6 a 10 cm)Color amarilloSabor dulceConsumo fresco, jugo
LA NARANJA (Citrus sinensis)
MARCO TEÓRICO
Fruta mayor producción y consumo
mundialFIRA (2003)
24 Ranking de producción
FAO (2004)
1. Generalidades2. Propiedades
CítricoRefrescanteFibra, K, Ca, Mg, vitC
ANC (2004)
LA NARANJA (Citrus sinensis)
MARCO TEÓRICO
LA NARANJA (Citrus sinensis)
Fruta mayor producción y consumo
mundialFIRA (2003)
24 Ranking de producción
FAO (2004)
1. Generalidades2. Propiedades3. Cáscara de naranja
pigmentos, vitaminas, aceites esenciales, celulosa, carbohidratos solubles, pectina, aminoácidos, azúcares y minerales
Mahmood (1998)
MARCO TEÓRICO
LOS BIODIGESTORES
Recipiente o sistema con un ambiente biológicamente activo.
Proceso bioquímico de degradación, involucra microorganismos.
CH4
BIOL
MARCO TEÓRICO
Recipiente o sistema con un ambiente biológicamente activo.
Proceso bioquímico de degradación, involucra microorganismos.
Tipo de biodigestores
CH4
BIOL
LOS BIODIGESTORES
MARCO TEÓRICO
Recipiente o sistema con un ambiente biológicamente activo.
Proceso bioquímico de degradación, involucra microorganismos.
Tipo de biodigestores
CH4
BIOL
1. Mezcla completa
LOS BIODIGESTORES
MARCO TEÓRICO
Recipiente o sistema con un ambiente biológicamente activo.
Proceso bioquímico de degradación, involucra microorganismos.
Tipo de biodigestores
CH4
BIOL
1. Mezcla completa a. Sin recirculación
• Anaerobio• Distribución uniforme de sustrato y
microorganismos• Agitación• Residuos orgánicos
LOS BIODIGESTORES
MARCO TEÓRICO
Recipiente o sistema con un ambiente biológicamente activo.
Proceso bioquímico de degradación, involucra microorganismos.
Tipo de biodigestores
CH4
BIOL
1. Mezcla completaa. Sin recirculaciónb. Con recirculación
• Anaerobio• Aguas con alto contenido orgánico• Reutiliza material
LOS BIODIGESTORES
MARCO TEÓRICO
Recipiente o sistema con un ambiente biológicamente activo.
Proceso bioquímico de degradación, involucra microorganismos.
Tipo de biodigestores
CH4
BIOL
1. Mezcla completa 2. Retención de biomasa
Dos fases (inmovilización en filtros y floculación)Retiene los microorganismos (<t)
LOS BIODIGESTORES
MARCO TEÓRICO
Recipiente o sistema con un ambiente biológicamente activo.
Proceso bioquímico de degradación, involucra microorganismos.
Tipo de biodigestores
CH4
BIOL
1. Mezcla completa2. Retención de biomasa3. Discontinuos
Crecimiento microorganismos = producción de biogasResiduos con alta concentración de sólidos
LOS BIODIGESTORES
LA BIODIGESTIÓN
MARCO TEÓRICO
Degradación de residuos orgánicos
Reacciones bioquímicas
Productos con valor agregado
MARCO TEÓRICO
Reacciones bioquímicas
Productos con valor agregado
Tipos de biodigestión
Degradación de residuos orgánicos
LA BIODIGESTIÓN
MARCO TEÓRICO
Reacciones bioquímicas
Productos con valor agregado
Tipos de biodigestión
1. AeróbicaBacterias y protozoosPresencia de oxígeno
Bajo capital de inversiónReduce coliformes
Producto final: CO2, NH4, H2O
Degradación de residuos orgánicos
Tratamiento lodos activados (IDAE, 2007)
LA BIODIGESTIÓN
MARCO TEÓRICO
Reacciones bioquímicas
Productos con valor agregado
Tipos de biodigestión
1. Aeróbica2. Anaeróbica
Aplica a residuos ganaderos, agrícolas.Ausencia de oxígenoMicroorganismos específicos
Reduce coliformes, sólidos, DBO, DQO
Producto final:biogasbiol
Degradación de residuos orgánicos
Tratamiento residuos vegetales (García, 2010)
LA BIODIGESTIÓN
FASES DE LA BIODIGESTIÓN ANAEROBIA Y MICROBIOLOGÍAMateria orgánica
MARCO TEÓRICO
Materia orgánica
Proteínas
MARCO TEÓRICOFASES DE LA BIODIGESTIÓN ANAEROBIA Y MICROBIOLOGÍA
Materia orgánica
ProteínasGlúcidos
MARCO TEÓRICOFASES DE LA BIODIGESTIÓN ANAEROBIA Y MICROBIOLOGÍA
Materia orgánica
ProteínasGlúcidosLípidos
MARCO TEÓRICOFASES DE LA BIODIGESTIÓN ANAEROBIA Y MICROBIOLOGÍA
Materia orgánica
ProteínasGlúcidosLípidos
HIDROLISIS
MARCO TEÓRICOFASES DE LA BIODIGESTIÓN ANAEROBIA Y MICROBIOLOGÍA
Materia orgánica
ProteínasGlúcidosLípidos
HIDROLISIS
MARCO TEÓRICOFASES DE LA BIODIGESTIÓN ANAEROBIA Y MICROBIOLOGÍA
Materia orgánica
ProteínasGlúcidosLípidos
HIDROLISIS Microorganismos hidrolíticos
MARCO TEÓRICOFASES DE LA BIODIGESTIÓN ANAEROBIA Y MICROBIOLOGÍA
Materia orgánica
ProteínasGlúcidosLípidos
HIDROLISISEnzimas extracelulares
Compuestos solubles
MARCO TEÓRICOFASES DE LA BIODIGESTIÓN ANAEROBIA Y MICROBIOLOGÍA
Materia orgánica
ProteínasGlúcidosLípidos
HIDROLISIS
AminoácidosAzúcaresÁcidos grasos
MARCO TEÓRICOFASES DE LA BIODIGESTIÓN ANAEROBIA Y MICROBIOLOGÍA
Materia orgánica
ProteínasGlúcidosLípidos
AminoácidosAzúcaresÁcidos grasos
ACIDOGÉNICA
MARCO TEÓRICOFASES DE LA BIODIGESTIÓN ANAEROBIA Y MICROBIOLOGÍA
HIDROLISIS
Materia orgánica
ProteínasGlúcidosLípidos
HIDROLISIS
AminoácidosAzúcaresÁcidos grasos
ACIDOGÉNICAFermentación de moléculas orgánicas solubles
MARCO TEÓRICOFASES DE LA BIODIGESTIÓN ANAEROBIA Y MICROBIOLOGÍA
Materia orgánica
ProteínasGlúcidosLípidos
HIDROLISIS
AminoácidosAzúcaresÁcidos grasos
ACIDOGÉNICAMicroorganismos Encargados de producir compuestos monoméricos
MARCO TEÓRICOFASES DE LA BIODIGESTIÓN ANAEROBIA Y MICROBIOLOGÍA
Ac. AcéticoH2
Ac. FórmicoAc. PropiónicoAc. ButíricoAc. ValéricoAc. LácticoEtanol
MARCO TEÓRICOFASES DE LA BIODIGESTIÓN ANAEROBIA Y MICROBIOLOGÍA
Ac. AcéticoH2
Ac. FórmicoAc. PropiónicoAc. ButíricoAc. ValéricoAc. LácticoEtanol
ACETOGÉNICA
MARCO TEÓRICOFASES DE LA BIODIGESTIÓN ANAEROBIA Y MICROBIOLOGÍA
Ac. AcéticoH2
Ac. FórmicoAc. PropiónicoAc. ButíricoAc. ValéricoAc. LácticoEtanol
ACETOGÉNICATransformados en productos más sencillos
MARCO TEÓRICOFASES DE LA BIODIGESTIÓN ANAEROBIA Y MICROBIOLOGÍA
AcetatoFormatoMetanolH2
CO2
MARCO TEÓRICOFASES DE LA BIODIGESTIÓN ANAEROBIA Y MICROBIOLOGÍA
AcetatoFormatoMetanolH2
CO2
METANOGÉNICA
MARCO TEÓRICOFASES DE LA BIODIGESTIÓN ANAEROBIA Y MICROBIOLOGÍA
AcetatoFormatoMetanolH2
CO2
METANOGÉNICABacterias anaeróbicas estrictas
MARCO TEÓRICOFASES DE LA BIODIGESTIÓN ANAEROBIA Y MICROBIOLOGÍA
BIOGAS
MARCO TEÓRICOFASES DE LA BIODIGESTIÓN ANAEROBIA Y MICROBIOLOGÍA
BIOGAS
MARCO TEÓRICOFASES DE LA BIODIGESTIÓN ANAEROBIA Y MICROBIOLOGÍA
CH4
CO2
H2
H2S
BIOL
MARCO TEÓRICOFASES DE LA BIODIGESTIÓN ANAEROBIA Y MICROBIOLOGÍA
BIOGASN, P, C
PARÁMETROS DE OPERACIÓN
MARCO TEÓRICO
pH
MARCO TEÓRICOPARÁMETROS DE OPERACIÓN
pHAcidogénica 5,5 – 6,5
Metanogénica 7,8 – 8,2 Rivas (2009)
MARCO TEÓRICOPARÁMETROS DE OPERACIÓN
pH 6,8 – 7,4Rivas (2009)
MARCO TEÓRICOPARÁMETROS DE OPERACIÓN
pH 6,8 – 7,4Rivas (2009)
C/N
MARCO TEÓRICOPARÁMETROS DE OPERACIÓN
pH 6,8 – 7,4Rivas (2009)
C/N bacterias consume 30 veces más C que N
FAO (2011)
MARCO TEÓRICOPARÁMETROS DE OPERACIÓN
pH 6,8 – 7,4Rivas (2009)
C/NFAO (2011)
20:1 – 30:1
MARCO TEÓRICOPARÁMETROS DE OPERACIÓN
pH 6,8 – 7,4Rivas (2009)
C/NFAO (2011)
20:1 – 30:1
T
MARCO TEÓRICOPARÁMETROS DE OPERACIÓN
pH 6,8 – 7,4Rivas (2009)
C/NFAO (2011)
20:1 – 30:1
T 12ºC – 65ºCFAO (2011)
MARCO TEÓRICOPARÁMETROS DE OPERACIÓN
pH 6,8 – 7,4Rivas (2009)
C/NFAO (2011)
20:1 – 30:1
T 12ºC – 65ºCFAO (2011)
t
MARCO TEÓRICOPARÁMETROS DE OPERACIÓN
pH 6,8 – 7,4Rivas (2009)
C/NFAO (2011)
20:1 – 30:1
T 12ºC – 65ºCFAO (2011)
t Necesario para el crecimiento bacteriano
Hilbert (2003)
MARCO TEÓRICOPARÁMETROS DE OPERACIÓN
pH 6,8 – 7,4Rivas (2009)
C/NFAO (2011)
20:1 – 30:1
T 12ºC – 65ºCFAO (2011)
tHilbert (2003)
min 30 d
MARCO TEÓRICOPARÁMETROS DE OPERACIÓN
pH 6,8 – 7,4Rivas (2009)
C/NFAO (2011)
20:1 – 30:1
T 12ºC – 65ºCFAO (2011)
tHilbert (2003)
min 30 d
Presencia de tóxicos e inhibidores de la digestión.
MARCO TEÓRICOPARÁMETROS DE OPERACIÓN
pH 6,8 – 7,4Rivas (2009)
C/NFAO (2011)
20:1 – 30:1
T 12ºC – 65ºCFAO (2011)
tHilbert (2003)
min 30 d
Presencia de tóxicos e inhibidores de la digestión.
AmoníacoMetales pesadosCianuroFenolesSulfuros
MARCO TEÓRICOPARÁMETROS DE OPERACIÓN
pH 6,8 – 7,4Rivas (2009)
C/NFAO (2011)
20:1 – 30:1
T 12ºC – 65ºCFAO (2011)
tHilbert (2003)
min 30 d
Presencia de tóxicos e inhibidores de la digestión.
AmoníacoMetales pesadosCianuroFenolesSulfuros
Antibióticos
MARCO TEÓRICOPARÁMETROS DE OPERACIÓN
ANALISIS ESTADÍSTICO
Cáscara de naranja
6 meses continua6 meses semicontinua
ANALISIS ESTADÍSTICO
1. Intervalos de confianzaCáscara de naranja
6 meses continua6 meses semicontinua
ANALISIS ESTADÍSTICO
1. Intervalos de confianza
Fórmula García (2003)
Cáscara de naranja
6 meses continua6 meses semicontinua
ANALISIS ESTADÍSTICO
1. Intervalos de confianza
Fórmula García (2003)
Determinar concentración óptima de carga en el régimen semicontinuo
Cáscara de naranja
6 meses continua6 meses semicontinua
ANALISIS ESTADÍSTICO
1. Intervalos de confianza
Fórmula García (2003)
Comprobar los rangos óptimos de operación
Cáscara de naranja
6 meses continua6 meses semicontinua
ANALISIS ESTADÍSTICO
1. Intervalos de confianza
Fórmula García (2003)
Prueba de hipótesis
Cáscara de naranja
6 meses continua6 meses semicontinua
ANALISIS ESTADÍSTICO
MATERIALES Y MÉTODOS
MATERIALES Y MÉTODOS
Seleccionar la materia prima
Cáscara de naranja
Heces porcinas
Caracterizar la materia prima
Cálculos para el dimensionamiento
del biodigestor
Balances de masa de las cargas
Construcción del biodigestor
Operación del biodigestor
Pruebas de concentración
Análisis de Resultados
MATERIALES Y MÉTODOS
Seleccionar la materia prima
Cáscara de naranja
Heces porcinas
Caracterizar la materia prima
Cálculos para el dimensionamiento
del biodigestor
Balances de masa de las cargas
Construcción del biodigestor
Operación del biodigestor
Pruebas de concentración
Análisis de Resultados
MATERIALES Y MÉTODOS
Seleccionar la materia prima
Cáscara de naranja
Heces porcinas
Caracterizar la materia prima
Cálculos para el dimensionamiento
del biodigestor
Balances de masa de las cargas
Construcción del biodigestor
Operación del biodigestor
Pruebas de concentración
Análisis de Resultados
MATERIALES Y MÉTODOS
HumedadNitrógeno totalpHSólidos suspendidosSólidos suspendidos volátilesSólidos totales
Carbono totalColiformes fecalesColiformes totalesDBO5
DQOFosfatos
Seleccionar la materia prima
Cáscara de naranja
Heces porcinas
Caracterizar la materia prima
Cálculos para el dimensionamiento
del biodigestor
Balances de masa de las cargas
Construcción del biodigestor
Operación del biodigestor
Pruebas de concentración
Análisis de Resultados
MATERIALES Y MÉTODOS
Parámetro DatosVolumen funcional (Vf) 750 LVolumen inicial (Vi) 150 LVolumen de carga inicial (Qi) 600 LVolumen de la carga diaria (Qd) 20 L/dRelación C/N 29,4286Relación cáscara de naranja / heces 1,222
Seleccionar la materia prima
Cáscara de naranja
Heces porcinas
Caracterizar la materia prima
Cálculos para el dimensionamiento
del biodigestor
Balances de masa de las cargas
Construcción del biodigestor
Operación del biodigestor
Pruebas de concentración
Análisis de Resultados
MATERIALES Y MÉTODOS
Seleccionar la materia prima
Cáscara de naranja
Heces porcinas
Caracterizar la materia prima
Cálculos para el dimensionamiento
del biodigestor
Balances de masa de las cargas
Construcción del biodigestor
Operación del biodigestor
Pruebas de concentración
Análisis de Resultados
MATERIALES Y MÉTODOS
Seleccionar la materia prima
Cáscara de naranja
Heces porcinas
Caracterizar la materia prima
Cálculos para el dimensionamiento
del biodigestor
Balances de masa de las cargas
Construcción del biodigestor
Operación del biodigestor
Pruebas de concentración
Análisis de Resultados
Unidad Naranja Heces Agua Mezcla
Humedad % Hn Hh 100 92Materia Seca % MSn MSh 0 8
Cantidad Kg X Y Z 600
MATERIALES Y MÉTODOS
Seleccionar la materia prima
Cáscara de naranja
Heces porcinas
Caracterizar la materia prima
Cálculos para el dimensionamiento
del biodigestor
Balances de masa de las cargas
Construcción del biodigestor
Operación del biodigestor
Pruebas de concentración
Análisis de Resultados
MATERIALES Y MÉTODOS
Seleccionar la materia prima
Cáscara de naranja
Heces porcinas
Caracterizar la materia prima
Cálculos para el dimensionamiento
del biodigestor
Balances de masa de las cargas
Construcción del biodigestor
Operación del biodigestor
Pruebas de concentración
Análisis de Resultados
MATERIALES Y MÉTODOS
Seleccionar la materia prima
Cáscara de naranja
Heces porcinas
Caracterizar la materia prima
Cálculos para el dimensionamiento
del biodigestor
Balances de masa de las cargas
Construcción del biodigestor
Operación del biodigestor
Pruebas de concentración
Análisis de Resultados
Unidad Naranja Heces Agua Mezcla
Humedad % Hn Hh 100 92
Materia Seca % MSn MSh 0 8
Cantidad Kg X Y Z 20
MATERIALES Y MÉTODOS
Seleccionar la materia prima
Cáscara de naranja
Heces porcinas
Caracterizar la materia prima
Cálculos para el dimensionamiento
del biodigestor
Balances de masa de las cargas
Construcción del biodigestor
Operación del biodigestor
Pruebas de concentración
Análisis de Resultados
MATERIALES Y MÉTODOS
Seleccionar la materia prima
Cáscara de naranja
Heces porcinas
Caracterizar la materia prima
Cálculos para el dimensionamiento
del biodigestor
Balances de masa de las cargas
Construcción del biodigestor
Operación del biodigestor
Pruebas de concentración
Análisis de Resultados
Vista frontal
MATERIALES Y MÉTODOS
Seleccionar la materia prima
Cáscara de naranja
Heces porcinas
Caracterizar la materia prima
Cálculos para el dimensionamiento
del biodigestor
Balances de masa de las cargas
Construcción del biodigestor
Operación del biodigestor
Pruebas de concentración
Análisis de Resultados
Vista derecha
MATERIALES Y MÉTODOS
Seleccionar la materia prima
Cáscara de naranja
Heces porcinas
Caracterizar la materia prima
Cálculos para el dimensionamiento
del biodigestor
Balances de masa de las cargas
Construcción del biodigestor
Operación del biodigestor
Pruebas de concentración
Análisis de Resultados
Vista izquierda
MATERIALES Y MÉTODOS
Seleccionar la materia prima
Cáscara de naranja
Heces porcinas
Caracterizar la materia prima
Cálculos para el dimensionamiento
del biodigestor
Balances de masa de las cargas
Construcción del biodigestor
Operación del biodigestor
Pruebas de concentración
Análisis de Resultados
Puntos de control
MATERIALES Y MÉTODOS
Seleccionar la materia prima
Cáscara de naranja
Heces porcinas
Caracterizar la materia prima
Cálculos para el dimensionamiento
del biodigestor
Balances de masa de las cargas
Construcción del biodigestor
Operación del biodigestor
Pruebas de concentración
Análisis de Resultados
Pruebas de fugas
MATERIALES Y MÉTODOS
Seleccionar la materia prima
Cáscara de naranja
Heces porcinas
Caracterizar la materia prima
Cálculos para el dimensionamiento
del biodigestor
Balances de masa de las cargas
Construcción del biodigestor
Operación del biodigestor
Pruebas de concentración
Análisis de Resultados
Pruebas de fugasCarga inicial
MATERIALES Y MÉTODOS
Seleccionar la materia prima
Cáscara de naranja
Heces porcinas
Caracterizar la materia prima
Cálculos para el dimensionamiento
del biodigestor
Balances de masa de las cargas
Construcción del biodigestor
Operación del biodigestor
Pruebas de concentración
Análisis de Resultados
Pruebas de fugasCarga inicial
5 días aire libreAcosta (2011)
MATERIALES Y MÉTODOS
Seleccionar la materia prima
Cáscara de naranja
Heces porcinas
Caracterizar la materia prima
Cálculos para el dimensionamiento
del biodigestor
Balances de masa de las cargas
Construcción del biodigestor
Operación del biodigestor
Pruebas de concentración
Análisis de Resultados
Concentración de la mezcla
MATERIALES Y MÉTODOS
Seleccionar la materia prima
Cáscara de naranja
Heces porcinas
Caracterizar la materia prima
Cálculos para el dimensionamiento
del biodigestor
Balances de masa de las cargas
Construcción del biodigestor
Operación del biodigestor
Pruebas de concentración
Análisis de Resultados
Concentración de la mezclapH de la mezcla
MATERIALES Y MÉTODOS
Seleccionar la materia prima
Cáscara de naranja
Heces porcinas
Caracterizar la materia prima
Cálculos para el dimensionamiento
del biodigestor
Balances de masa de las cargas
Construcción del biodigestor
Operación del biodigestor
Pruebas de concentración
Análisis de Resultados
Concentración de la mezclapH de la mezclapH efluente
MATERIALES Y MÉTODOS
Seleccionar la materia prima
Cáscara de naranja
Heces porcinas
Caracterizar la materia prima
Cálculos para el dimensionamiento
del biodigestor
Balances de masa de las cargas
Construcción del biodigestor
Operación del biodigestor
Pruebas de concentración
Análisis de Resultados
Concentración de la mezclapH de la mezclapH efluentePresión y flujo del biogas
MATERIALES Y MÉTODOS
Seleccionar la materia prima
Cáscara de naranja
Heces porcinas
Caracterizar la materia prima
Cálculos para el dimensionamiento
del biodigestor
Balances de masa de las cargas
Construcción del biodigestor
Operación del biodigestor
Pruebas de concentración
Análisis de Resultados
Concentración de la mezclapH de la mezclapH efluentePresión y flujo del biogasTemperatura
MATERIALES Y MÉTODOS
Seleccionar la materia prima
Cáscara de naranja
Heces porcinas
Caracterizar la materia prima
Cálculos para el dimensionamiento
del biodigestor
Balances de masa de las cargas
Construcción del biodigestor
Operación del biodigestor
Pruebas de concentración
Análisis de Resultados
Concentración de la mezclapH de la mezclapH efluentePresión y flujo del biogasTemperaturaControl de parámetros 3 veces/d
MATERIALES Y MÉTODOS
Seleccionar la materia prima
Cáscara de naranja
Heces porcinas
Caracterizar la materia prima
Cálculos para el dimensionamiento
del biodigestor
Balances de masa de las cargas
Construcción del biodigestor
Operación del biodigestor
Pruebas de concentración
Análisis de Resultados
Concentración de la carga diaria
MATERIALES Y MÉTODOS
Seleccionar la materia prima
Cáscara de naranja
Heces porcinas
Caracterizar la materia prima
Cálculos para el dimensionamiento
del biodigestor
Balances de masa de las cargas
Construcción del biodigestor
Operación del biodigestor
Pruebas de concentración
Análisis de Resultados
Concentración de la carga diariaAnálisis de concentraciones en régimen semicontinuo
MATERIALES Y MÉTODOS
Seleccionar la materia prima
Cáscara de naranja
Heces porcinas
Caracterizar la materia prima
Cálculos para el dimensionamiento
del biodigestor
Balances de masa de las cargas
Construcción del biodigestor
Operación del biodigestor
Pruebas de concentración
Análisis de Resultados
Concentración de la carga diariaAnálisis de concentraciones en régimen semicontinuoAlternativa de tratamiento
MATERIALES Y MÉTODOS
Seleccionar la materia prima
Cáscara de naranja
Heces porcinas
Caracterizar la materia prima
Cálculos para el dimensionamiento
del biodigestor
Balances de masa de las cargas
Construcción del biodigestor
Operación del biodigestor
Pruebas de concentración
Análisis de Resultados
BIOL
carbono totalcoliformes fecales coliformes totales DBO5
DQOfósforo total nitrógeno total pH sólidos suspendidos sólidos suspendidos volátiles sólidos totales
MATERIALES Y MÉTODOS
Seleccionar la materia prima
Cáscara de naranja
Heces porcinas
Caracterizar la materia prima
Cálculos para el dimensionamiento
del biodigestor
Balances de masa de las cargas
Construcción del biodigestor
Operación del biodigestor
Pruebas de concentración
Análisis de Resultados
BIOLBIOGAS
in situ TESTO 350XL, que analiza la concentración de CO2, CO, NOX, SOX y CH4 en puntos fijos.
MATERIALES Y MÉTODOS
Seleccionar la materia prima
Cáscara de naranja
Heces porcinas
Caracterizar la materia prima
Cálculos para el dimensionamiento
del biodigestor
Balances de masa de las cargas
Construcción del biodigestor
Operación del biodigestor
Pruebas de concentración
Análisis de Resultados
BIOLBIOGASAnálisis estadístico
MATERIALES Y MÉTODOS
Seleccionar la materia prima
Cáscara de naranja
Heces porcinas
Caracterizar la materia prima
Cálculos para el dimensionamiento
del biodigestor
Balances de masa de las cargas
Construcción del biodigestor
Operación del biodigestor
Pruebas de concentración
Análisis de Resultados
BIOLBIOGASAnálisis estadístico
Ho: el uso de cáscara de naranja como
sustrato en un biodigestor anaerobio vertical semicontinuo, el cual después de 30 días de operación, produce gas metano y biol.
MATERIALES Y MÉTODOS
Seleccionar la materia prima
Cáscara de naranja
Heces porcinas
Caracterizar la materia prima
Cálculos para el dimensionamiento
del biodigestor
Balances de masa de las cargas
Construcción del biodigestor
Operación del biodigestor
Pruebas de concentración
Análisis de Resultados
BIOLBIOGASAnálisis estadístico
H1: el uso de cáscara naranja como
sustrato en un biodigestor anaerobio semicontinuo, después de 30 días de operación, no produce gas metano y biol.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
RESULTADOS Y DISCUSIÓN1. CARACTERIZACIÓN DE LA MATERIA PRIMA
MuestraParámetro Cáscara de Naranja Heces porcinas
Carbono total 22,08 % 19,35 %Coliformes fecales - 15x107 NMP/100 mLColiformes totales - 20x108 NMP/100 mL
DBO5 8,4 mg/L 3702 mg/L
DQO 163,764 mg/L 19600 mg/LFosfatos 55,92 % 50,6 %Humedad 76,12 % 9,98 %
Nitrógeno total 0,266 % 0,128 %pH 4,28 6,68
Sólidos suspendidos - 8250 mg/LSólidos suspendidos volátiles - 6270 mg/L
Sólidos totales - 14572 mg/L
RESULTADOS Y DISCUSIÓN1. CARACTERIZACIÓN DE LA MATERIA PRIMA
MuestraParámetro Cáscara de Naranja Heces porcinas
Carbono total 22,08 % 19,35 %Coliformes fecales - 15x107 NMP/100 mLColiformes totales - 20x108 NMP/100 mL
DBO5 8,4 mg/L 3702 mg/L
DQO 163,764 mg/L 19600 mg/LFosfatos 55,92 % 50,6 %Humedad 76,12 % 9,98 %
Nitrógeno total 0,266 % 0,128 %pH 4,28 6,68
Sólidos suspendidos - 8250 mg/LSólidos suspendidos volátiles - 6270 mg/L
Sólidos totales - 14572 mg/L
RESULTADOS Y DISCUSIÓN1. CARACTERIZACIÓN DE LA MATERIA PRIMA
MuestraParámetro Cáscara de Naranja Heces porcinas
Carbono total 22,08 % 19,35 %Coliformes fecales - 15x107 NMP/100 mLColiformes totales - 20x108 NMP/100 mL
DBO5 8,4 mg/L 3702 mg/L
DQO 163,764 mg/L 19600 mg/LFosfatos 55,92 % 50,6 %Humedad 76,12 % 9,98 %
Nitrógeno total 0,266 % 0,128 %pH 4,28 6,68
Sólidos suspendidos - 8250 mg/LSólidos suspendidos volátiles - 6270 mg/L
Sólidos totales - 14572 mg/LDBO alcantarillado de 120 mg/L y el cauce de agua de 70 mg/L DQO alcantarillado de 240 mg/L y el cauce de agua de123 mg/L
RESULTADOS Y DISCUSIÓN1. CARACTERIZACIÓN DE LA MATERIA PRIMA
MuestraParámetro Cáscara de Naranja Heces porcinas
Carbono total 22,08 % 19,35 %Coliformes fecales - 15x107 NMP/100 mLColiformes totales - 20x108 NMP/100 mL
DBO5 8,4 mg/L 3702 mg/L
DQO 163,764 mg/L 19600 mg/LFosfatos 55,92 % 50,6 %Humedad 76,12 % 9,98 %
Nitrógeno total 0,266 % 0,128 %pH 4,28 6,68
Sólidos suspendidos - 8250 mg/LSólidos suspendidos volátiles - 6270 mg/L
Sólidos totales - 14572 mg/L
2. DIMENSIONAMIENTO Y CONSTRUCCIÓN DEL BIODIGESTOR
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Condiciones de la empresa
2. DIMENSIONAMIENTO Y CONSTRUCCIÓN DEL BIODIGESTOR
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Hilbert (2003)
2. DIMENSIONAMIENTO Y CONSTRUCCIÓN DEL BIODIGESTOR
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
INAMHI 12 ºC a 25 ºCInvernadero 18 ºC a 35 ºCMartí (2006) >T >Vdegradación <t biogas
2. DIMENSIONAMIENTO Y CONSTRUCCIÓN DEL BIODIGESTOR
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
FAO (2011) 8% a 12% MS> MS < movilidad bacteriana
2. DIMENSIONAMIENTO Y CONSTRUCCIÓN DEL BIODIGESTOR
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
FAO (2011) 20:1 – 30:1 > 35:1 multiplicación y desarrollo de bacterias es bajo, por la falta de nitrógeno.
< 8:1 inhibe la actividad bacteriana debido a la formación de un amonio.
2. DIMENSIONAMIENTO Y CONSTRUCCIÓN DEL BIODIGESTOR
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
3. BALANCE DE MASAS 1. Carga inicial
2. DIMENSIONAMIENTO Y CONSTRUCCIÓN DEL BIODIGESTOR
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
3. BALANCE DE MASAS 1. Carga inicial2. Carga diaria
2. DIMENSIONAMIENTO Y CONSTRUCCIÓN DEL BIODIGESTOR
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
3. BALANCE DE MASAS
La carga diaria se realiza una vez que se ha estabilizado el sistema y generado gas Guevara (1996)
4. FUNCIONAMIENTO DEL BIODIGESTOR
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Hilbert (2003)Acosta (2011)
Soluciones Alcalinas
4. FUNCIONAMIENTO DEL BIODIGESTOR
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Variaciones Rango
4. FUNCIONAMIENTO DEL BIODIGESTOR
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Biogas a 3-5 díasRivas (2010), Cardona (2004) y Ramos et al (2007)
4. FUNCIONAMIENTO DEL BIODIGESTOR
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
4. CARGA DIARIA (RÉGIMEN CONTINUO)
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
pH ácidos estrés bacteriano muerte metanogénicasLópez (2009) y Gómez (2007)
Naranja 2kgHeces 1,7 kgAgua 16
3 L/min42,66 psi
4. PRUEBAS DE CONCENTRACIÓN (RÉGIMEN SEMICONTINUO)
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
NaranjaHecesAgua
4,09 kg3,33 kg32,44 kg
4 L/min56,88 psi
4. PRUEBAS DE CONCENTRACIÓN (RÉGIMEN SEMICONTINUO)
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
NaranjaHecesAgua
3,07 kg2,50 kg24,33 kg
5 L/min71,10 psi
5. ALTERNATIVA DE TRATAMIENTO
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
NaranjaAguaRecirculación
6 kg12 kg2 kg
4 L/min56,88 psi
5. ALTERNATIVA DE TRATAMIENTO
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
NaranjaAguaRecirculación
9 kg18 kg3 kg
3,5 L/min49,77 psi
6. ANALISIS DE BIOGAS Y BIOL
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
BIOGASProducción de biogas esta condicionada Pérez (2010)
Encendido de biogas
6. ANALISIS DE BIOGAS Y BIOL
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
BIOGAS
Análisis de biogas in situ TESTO 350xl
Compuesto Unidad ConcentraciónO2 % 0,34CO2 % 35,34CxHy % > 45NOx mg/m3 36,61SO2 mg/m3 30,18
López (2009), Gómez (2007)
Biogas con características combustibles 55 – 70 % CH4
27 – 44 % CO2
Llega a quemarse sin olores y con llama azul
6. ANALISIS DE BIOGAS Y EFLUENTE
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
BIOGAS
6. ANALISIS DE BIOGAS Y BIOL
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
BIOGASBIOL
Viscosidad del efluente reducida Carece de olor
Hilbert (2003)
6. ANALISIS DE BIOGAS Y BIOL
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
BIOGASBIOL
Concentraciones adecuadas de un fertilizante
C/N inicial 29,42 final 24,66pH 7,04Coliformes Campos (2001), Hilbert (2003), FAO (2011)
Reducción significativa contaminación
7. EFICIENCIA DEL BIODIGESTOR
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
7. EFICIENCIA DEL BIODIGESTOR
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
7. EFICIENCIA DEL BIODIGESTOR
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
8. ANÁLISIS ESTADÍSTICO
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
No traslapanDiferencia significativaC2 (1,5) semicontinuo95%
8. ANÁLISIS ESTADÍSTICO
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
No traslapanDiferencia significativaC2 (1,5) semicontinuo95%
Acepta la Ho
Rechaza la H1
9. DIMENSIONAMIENTO INDUSTRIAL
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Razo (2007)
Promedio 2tonCarga diaria 20000 L/día
Volumen funcional 450 m3 (75%)
CONCLUSIONES
CONCLUSIONES
Diseño anaerobio continuo y semicontinuo Vt 1000L y Vf 750L
CONCLUSIONES
Diseño anaerobio continuo y semicontinuo Vt 1000L y Vf 750L
Análisis de heces DBO5 y DQO tratamiento previo para el descargue uso en degradación anaerobia en codigestión con cáscara de naranja es una opción, para evitar la contaminación del agua.
CONCLUSIONES
Diseño anaerobio continuo y semicontinuo Vt 1000L y Vf 750L
Análisis de heces DBO5 y DQO tratamiento previo para el descargue uso en degradación anaerobia en codigestión con cáscara de naranja es una opción, para evitar la contaminación del agua.
pH parámetro crítico factor determinante en la producción de biogas variaciones bruscas regulador pH 8.
CONCLUSIONES
CONCLUSIONES
CONCLUSIONES
2 L/min28,44 psi
CONCLUSIONES
CONCLUSIONES
3 L/min42,66 psi
CONCLUSIONES
CONCLUSIONES
4 L/min56,88 psi
CONCLUSIONES
CONCLUSIONES
5 L/min71,10 psi
CONCLUSIONES
CONCLUSIONES
4 L/min56,88 psi
CONCLUSIONES
CONCLUSIONES
3,5 L/min49,77 psi
Funcionamiento satisfactorio
CONCLUSIONES
Biogas características inflamables 35% CO2 y 65% CH4
CONCLUSIONES
Biogas características inflamables 35% CO2 y 65% CH4
Biol bioabono adecuado 1,9 % N, 46,97% C, 11,4 % P
CONCLUSIONES
Biogas características inflamables 35% CO2 y 65% CH4
Biol bioabono adecuado 1,9 % N, 46,97% C, 11,4 % P
73,45% DBO5
77,21% DQO
80,12% SS82,77% SSV85,27% ST
99% Coliformes
RECOMENDACIONES
RECOMENDACIONES
Estudio de la mezcla diseñar un sistema de agitación eficiente mejorar la producción de biogas.
RECOMENDACIONES
Estudio de la mezcla diseñar un sistema de agitación eficiente mejorar la producción de biogas.
Estudio variación temperatura en la noche rango de operación más detallado.
RECOMENDACIONES
Estudio de la mezcla diseñar un sistema de agitación eficiente mejorar la producción de biogas.
Estudio variación temperatura en la noche rango de operación más detallado.
Tratamiento previo cáscara de naranja pH ácido
RECOMENDACIONES
Estudio de la mezcla diseñar un sistema de agitación eficiente mejorar la producción de biogas.
Estudio variación temperatura en la noche rango de operación más detallado.
Tratamiento previo cáscara de naranja pH ácido
Variación pH producción biogas sistema automatizado de control de pH
RECOMENDACIONES
Estudio de la mezcla diseñar un sistema de agitación eficiente mejorar la producción de biogas.
Estudio variación temperatura en la noche rango de operación más detallado.
Tratamiento previo cáscara de naranja pH ácido
Variación pH producción biogas sistema automatizado de control de pH
Alternativa pruebas de concentración determinar pesos y concentraciones óptimas en dichas circunstancias
RECOMENDACIONES
Estudio de la mezcla diseñar un sistema de agitación eficiente mejorar la producción de biogas.
Estudio variación temperatura en la noche rango de operación más detallado.
Tratamiento previo cáscara de naranja pH ácido
Variación pH producción biogas sistema automatizado de control de pH
Alternativa pruebas de concentración determinar pesos y concentraciones óptimas en dichas circunstancias
Época fría aislante térmico
RECOMENDACIONES
Estudio de la mezcla diseñar un sistema de agitación eficiente mejorar la producción de biogas.
Estudio variación temperatura en la noche rango de operación más detallado.
Tratamiento previo cáscara de naranja pH ácido
Variación pH producción biogas sistema automatizado de control de pH
Alternativa pruebas de concentración determinar pesos y concentraciones óptimas en dichas circunstancias
Época fría aislante térmico
Volumen de residuo sistema de digestión en serie o en paralelo.
GRACIAS
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