Optimización de reactores anaerobios actuando sobre el sistema de alimentación

Abstract

En esta tesis se muestra que actuando sobre el sistema de alimentación, en sus dos vertientes, el régimen con que se introduce y le modo en que se distribuye, es posible optimizar espacial y temporalmente, los gradientes de concentración y temperatura en la cuba de fermentación, parámetros que condicionan el crecimiento y la actividad de la población microbiana. Estas acciones se logran a tenor de dos elementos diseñados en el desarrollo de este trabajo: el régimen de alimentación por cargas y el sistema de distribución vertical orientada. El régimen de alimentación por cargas se caracteriza por la entrada de un volumen fijo, previamente calculado, en el instante en el que la carga anterior ya ha sido procesada. Para poder operar bajo este formato, ha sido necesario desarrollar un algoritmo de control que identifica y gobierna el momento de la recarga utilizando la relación entre le metano generado y la DQO que se pretende eliminar. Físicamente, este modo de operar se consigue gracias a la conjunción de gasómetro de volumen ajustable y una autómata, que opera, según el citado algoritmo, a partir de la señal proporcionada por un sensor de presión. El volumen que ha de inyectarse en cada carga se determina experimentalmente, siguiendo el protocolo descrito en este trabajo. Este formato presenta la ventaja adicional de eliminar los efectos negativos asociados al grado de recirculación del fluido cuando se opera con alimentación continua. La segunda aportación de esta tesis es el formato de distribución vertical orientada. En esta propuesta, la entrada de fluido se efectúa a través de pequeños orificios, orientados hacia la base, repartidos sobre un distribuidor vertical, coaxial con el digestor, de altura ligeramente inferior a la esperada para el lecho bacteriano. Este formato permite que una mayor fracción del lecho opere con la concentración en los límites de máxima actividad, gracias a la distribución del excedente de la base por otros puntos del lecho donde la concentración sea deficiente. La penalización en tiempo de proceso por la distribución vertical se atenúa con la inyección orientada hacia la base. Los ensayos experimentales realizados para caracterizar el modelo y defectos de flujo, han desvelado que este sistema presenta un modelo de flujo mixto que permite mantener el tiempo de proceso. Como beneficios adicionales este procedimiento presenta el menor consumo de bombeo y un buen comportamiento sobre sobrecargas hidráulicas y orgánicas.