Publicado
Hydrolysis evolution in a codigestion reactor at various hydraulic residence times
Evolución de la hidrólisis en un reactor de codigestión, empleando diferentes tiempos de residencia hidráulica
DOI:
https://doi.org/10.15446/ing.investig.v34n1.42795Palabras clave:
Bioreactor, codigestion, hydraulic residence time, leachate, solid waste (en)biorreactor, codigestión, lixiviado, residuos sólidos, tiempo de residencia hidráulica (es)
Descargas
The aim of this research is to study the influence of two different hydraulic residence times (HRT's), 5 and 10 days, on the process of hydrolysis-solubilization in a codigestion reactor. Tap water was used to simulate recirculation of a treated leachate. Organic solid waste (OSW) from urban solid waste (USW) and excess sludge from an urban wastewater treatment plant were first characterized and then treated together by anaerobic codigestion. This was done using a 27.2-L total volume pilot scale bioreactor, which was loaded with equal amounts (w/w) of OSW and sludge to a total useful volume of 13-L. The bioreactor was filled with tap water to ensure high humidity. In order to assure suitable mixing and good microbial-substrate contact in the reactor, recirculation of treated effluent was maintained by continuous water flow. The influence of HRT on the process performance was determined through physicochemical characterization of the effluent. Results indicate that HRT is a determinant factor in the efficiency of the system. Reducing HRT increases hydrodynamics and solubilization kinetic rate of organic matter in the bioreactor. Stabilization time of solids is reduced from 20 to 10 days when HRT is shortened from 10 to 5 days.
El objetivo de este trabajo, fue estudiar la influencia de dos tiempos de residencia hidráulica (TRH) diferentes, durante 5 y 10 días, en el proceso de hidrólisis-solubilización en un reactor de codigestión. Se empleó agua de la llave para simular la recirculación de lixiviado tratado, se mezclaron residuos sólidos orgánicos (RSO), seleccionados de residuos sólidos urbanos (RSU), y lodos de una planta de tratamiento de aguas residuales urbanas, se caracterizaron y luego se trataron mediante codigestión anaerobia. A su vez, se empleó un biorreactor piloto, con volumen total de 27.2 L, el cual se cargó con cantidades iguales (peso/peso) de RSO y lodos, que ocuparon un volumen útil de 13 L. El biorreactor se llenó totalmente con agua de la llave, con el fin de asegurar una humedad elevada. Como estrategia para favorecer el mezclado y mantener el contacto biomasa-sustrato, se recirculó agua de manera continua, que simulaba el efluente tratado. La influencia de los TRH en el desempeño del proceso se determinó a través de la caracterización fisicoquímica del efluente. Finalmente, los resultados indican que el TRH es un factor determinante en la eficiencia del sistema; reduciendo el TRH se incrementó la hidrodinámica y la velocidad de la cinética de solubilización de la materia orgánica en el biorreactor. El tiempo de estabilización de los sólidos se redujo de 20 a 10 días, cuando el TRH disminuyó de 10 a 5 días.
Referencias
Alatriste-Mondragón, F., Samar, P., Cox, H., Ahring, B. K., Iranpour, R., Anaerobic codigestion of municipal, farm, and industrial organic wastes: A survey of recent literature., Water Environ. Research, Vol. 78, No. 6, Jun., 2006, pp. 607-636.
Banks, C. J., Wang, Z., Development of a two phase anaerobic digester for the treatment of mixed abattoir wastes., Water Science and Technology, Vol. 40, No. 1, Jan., 1999, pp. 69-76.
Benabdallah El-Hadj, T., Astals, S., Galí, A., Mace, S., Mata-Alvarez, J., Ammonia influence in anaerobic digestion of OFMSW., Water Science and Technology, Vol. 59, No. 6, March, 2009, pp. 1153-1158.
Bouallagui, H., Touhami, Y., Cheikh, R. B., Hamdi, M., Bioreactor performance in anaerobic digestion of fruit and vegetable wastes., Process Biochemistry, Vol. 40, No. 3/4, March, 2005, pp. 989-995.
Corti, A., Lombardi, L., Anaerobic Codigestión of source selected organic waste and sewage sludge., Memoirs from 11th International Waste Management and Landfill Symposium, Sardinia, Italy, October, 2007, pp. 599-600.
Fernandez, B., Porrier, P., Chamy, R., Effect of inoculum-substrate ratio on the startup of solid waste anaerobic digesters., Water Sci. Technol., Vol. 44, No. 4, March, 2001, pp. 103-108.
Gavala, H. N., Angelidaki, I., Ahring, B. K., Kinetics and modeling of anaerobic digestion process., Adv. Biochem. Eng. Biotechnol., Vol. 81, 2003, pp. 57-93.
Gómez, X., Cuetos, M. J., Cara, J., Morán, A., García, A. I., Anaerobic codigestion of primary sludge and the fruit and vegetable fraction of the municipal solid wastes. Conditions for mixing and evaluation of the organic loading rate., Renewable energy, Vol. 31, No. 12, Oct., 2006, pp. 2017-2024.
Hartmann, H., Ahring, B. K., Strategies for the anaerobic digestion of the organic fraction of municipal solid waste: an overview., Water Science & Technology, Vol. 53, No. 8, Aug., 2006, pp. 7-22.
Houbron, E., Larrinaga, A., Rustrián, E., Liquefaction and methanization of solid and liquid coffee wastes by two phase anaerobic digestion process., Water science and technology, Vol. 48, No. 6, Jun., 2003, pp. 255-262.
Houbron, E., González-López, G., Cano-Lozano, V., Rustrián, E., Hydraulic retention time impact of treated recirculated leachate on the hydrolytic kinetic rate of coffee pulp in an acidogenic reactor., Water Science and Technology, Vol. 58, No. 7, July, 2008, pp. 1415-1421.
INEGI, Censo general de población y vivienda, Estadísticas por tema, en estadísticas ambientales: residuos., México, Instituto Nacional de Estadística Geografía e Informática, 2011.
Khalid, A., Arshad, M., Anjum, M., Mahmood, T., Dawson, L., The anaerobic digestion of solid organic waste., Waste Management, Vol. 31, No. 8, May, 2011, pp. 1737-1744.
Kim, J., Park, C., Kim, T. H., Lee, M., Kim, S., Kim, S. W., Lee, J., Effects of various pretreatments for enhanced anaerobic digestion with waste activated sludge., J. Biosci. Bioeng., Vol. 95, No. 3, Jun, 2003, pp. 271-275.
Mata-Alvarez, J., Macé, S., Llabrés, P., Anaerobic digestion of organic solid waste. An overview of research achievements and perpectives., Bioresources Technology, Vol. 74, No. 1, Aug., 2000, pp. 3-16.
Mata-Alvarez, J., Dosta, J., Macé, S., Astals, S., Codigestion of solid wastes: a review of its uses and perspectives including modeling., Critical Reviews in Biotechnology, Vol. 31, No. 2, June, 2011, pp. 99-111.
Nelson, K. L., Jiménez, C. B., Tchobanoglous, G., Darby, J. L., Sludge accumulation, characteristics, and pathogen inactivation in four primary waste stabilization ponds in central Mexico., Water Research, Vol. 38, No. 1, Jan., 2004, pp. 111-127.
SEMARNAT, Sistema nacional de información ambiental y de recursos naturales, Base de datos estadísticos: Consulta temática, Residuos sólidos urbanos., México, Secretaría de medio ambiente y recursos naturales, 2012.
Sosnowski, P., Wieczorek, A., Ledakowicz, S., Anaerobic codigestion of sewage sludge and organic fraction of municipal solid wastes., Advances in Environmental Research, Vol. 7, No. 3, May, 2003, pp. 609-616.
American Public Health Association/American Water Works Association/Water Environment Federation (ed.), Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater., Washington DC, USA, 1998.
Stroot, P. G., McMahon, K. D., Mackie, R. I., Raskin, L., Anaerobic codigestion of MSW and biosolids under various mixing conditions-I. Digester performance., Water Research, Vol. 35, No. 7, May, 2001, pp. 1804-1816.
Vavilin, V. A., Fernandez, B., Palatsi, J., Flotats, X., Hydrolysis kinetics in anaerobic degradation of particulate organic material: an overview., Waste Manage., Vol. 28, No. 6, May, 2008, pp. 939-53.
Veeken, A., Kalyuzhnyi, S., Scharff, H., Hamelers, B., Effect of pH and VFA on hydrolysis of organic solid waste., Journal of Environmental Engineering, Vol. 126, No. 12, Dec., 2000, pp. 1076-1081.
Dimensions
PlumX
Visitas a la página del resumen del artículo
Descargas
Cómo citar
Licencia
Derechos de autor 2014 Gloria González, Elena Rustrián, Concepción Carreón-Diazconti, Eric Houbron
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución 4.0.
Los autores o titulares del derecho de autor de cada artículo confieren a la revista Ingeniería e Investigación de la Universidad Nacional de Colombia una autorización no exclusiva, limitada y gratuita sobre el artículo que una vez evaluado y aprobado se envía para su posterior publicación ajustándose a las siguientes características:
1. Se remite la versión corregida de acuerdo con las sugerencias de los evaluadores y se aclara que el artículo mencionado se trata de un documento inédito sobre el que se tienen los derechos que se autorizan y se asume total responsabilidad por el contenido de su obra ante la revista Ingeniería e Investigación, la Universidad Nacional de Colombia y ante terceros.
2. La autorización conferida a la revista estará vigente a partir de la fecha en que se incluye en el volumen y número respectivo de la revista Ingeniería e Investigación en el Sistema Open Journal Systems y en la página principal de la revista (https://revistas.unal.edu.co/index.php/ingeinv), así como en las diferentes bases e índices de datos en que se encuentra indexada la publicación.
3. Los autores autorizan a la revista Ingeniería e Investigación de la Universidad Nacional de Colombia para publicar el documento en el formato en que sea requerido (impreso, digital, electrónico o cualquier otro conocido o por conocer) y autorizan a la revista Ingeniería e Investigación para incluir la obra en los índices y buscadores que estimen necesarios para promover su difusión.
4. Los autores aceptan que la autorización se hace a título gratuito, por lo tanto renuncian a recibir emolumento alguno por la publicación, distribución, comunicación pública y cualquier otro uso que se haga en los términos de la presente autorización.
