Digestión anaerobia de la fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos en dos fases - Rodríguez Pimentel, Reyna Isabel (Universidad Autónoma Metropolitana, 2015)
En este trabajo se reporta la digestión anaerobia de la fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos (FORSU) de la cafetería del campus universitario en dos reactores separados, uno para la hidrólisis y acidogénesis denominado reactor hidrolítico anaerobio de lecho escurrido (RHALE) y otro reactor anaerobio de manto de lodos de flujo ascendente (UASB) para la metanogénesis, con el fin de mejorar las condiciones de cultivo para cada uno de los grupos microbianos involucrados, como pH entre 4 y 6 para la hidrólisis y la acidogénesis de los biopolímeros y producir altas concentraciones de AGV en el lixiviado; el amortiguamiento del pH y velocidades de carga orgánica altas en el segundo reactor para lograr altas eficiencias de conversión a metano. El RHALE se alimentó primero en lote y después de 40 días de funcionamiento se inició la alimentación en continuo, con una cantidad variable de residuos sólidos a diferentes cargas orgánicas (3.8 - 7 gSV Lr⁻¹.d⁻¹). Una fracción de la masa digerida (digestato), equivalente a la eficiencia de remoción de la FORSU se retiró diariamente por la parte inferior del reactor y el lixiviado generado fue diluido con agua residual del campus, para la producción de biogás en el reactor UASB. Los resultados en el RHALE en lote mostraron eficiencias de degradación de sólidos y de DQO mayores al 50%, una constante de hidrólisis de 0.045 d⁻¹ y la producción de sólo CO₂ como reflejo a las etapas hidrolítica y acidogénica. El RHALE alimentado en continuo mostró eficiencias de degradación de SV de 53 a 79%, de DQO de 45 a 71%, proteínas de 28 a 59% y carbohidratos de 86 a 98% en las diferentes cargas orgánicas estudiadas.; El lixiviado mantuvo un pH entre 4 y 6 y una concentración de AGV de 13-35 g L⁻¹. Los mejores resultados se obtuvieron a la carga de 6 gDQOLr⁻¹ d⁻¹ , con velocidades de degradación de sólidos volátiles de 4.7 g Lr⁻¹.d⁻¹, de DQO de 1.9 g Lr⁻¹.d⁻¹, de proteínas y carbohidratos de 0.41 y 0.44 g Lr⁻¹.d⁻¹ respectivamente y una velocidad de formación de AGV de 0.21 g Lr⁻¹.d⁻¹, reduciendo el tiempo de retención de sólidos a 27 días y con producción de solamente CO2 como evidencia de las dos primeras fases de la digestión anaerobia. El lixiviado diluido con agua residual del campus fue alimentado al reactor UASB a distintas velocidades de carga orgánica (6.6 – 27 gDQO Lr⁻¹. d⁻¹), obteniéndose eficiencias de degradación de la DQO de 87 a 96%, una producción de metano de 2.1 a 5.8 LCH₄ Lr⁻¹ⁱ.d⁻¹ⁱ con rendimientos de 134 a 279 LCH4 kgSV⁻¹. d⁻¹ y un porcentaje de metano en el biogás del 80%. La producción promedio de metano en el UASB en la carga de 4.4 gSV Lr⁻¹. d⁻¹ en el RHALE fue de 3.3 LCH₄ Lr⁻¹.d⁻¹ (80% CH₄) con eficiencias de remoción de la DQO del 95%, y un rendimiento de 279 LCH₄ kgSV⁻¹. En este estudio se combinan los residuos sólidos urbanos y agua residual municipal en dos fases de la digestión anaerobia, obteniendo en el RHALE altas concentraciones de AGV en el lixiviado que al mezclarlos con agua residual municipal se obtiene alta producción de metano. El volumen de la mezcla lixiviadoagua residual, dependerá de la capacidad de la planta pero puede ser tan pequeña para poder tratar velocidades de carga mayores a 25 gDQO Lr⁻¹.d⁻¹ si se usa únicamente para los residuos sólidos urbanos.