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Título : Estudio de la generación de gas metano (CH4) y remoción de carga orgánica en las lagunas anaerobias de la planta de tratamiento de aguas residuales de una extractora de aceite crudo de palma
Autor : Peñafiel, Ródny (dir)
Pazmiño Sosa, Ana Gisell
Descriptores / Subjects : Aceite de palma - Extracción (Química) - Análisis del impacto ambiental
Protección del medio ambiente
Fecha de Publicación : may-2015
Ciudad: Editorial : Quito: USFQ, 2015.
Cita Sugerida : Tesis (Ingeniera Ambiental), Universidad San Francisco de Quito, Colegio de Ciencias e Ingenierías; Quito, Ecuador, 2015
Resumen / Abstract: El cultivo de palma africana en el Ecuador tuvo 280 000 hectáreas sembradas para el 2013. El cultivo de aceite de palma puede traer consigo graves problemas ambientales como deforestación, pérdida de biodiversidad, contaminación del aire, descargas de agua residual contaminada entre otros. Dentro de los impactos más significativos de la extracción de aceite crudo de palma se encuentra la generación de agua residual, la cual posee gran concentración de materia orgánica, altas temperaturas y pH ácido. El método más común de tratamiento de este efluente es el sistema de lagunaje que consiste en lagunas dispuestas en serie, inicialmente anaerobias, seguidas por facultativas y finalmente aerobias. Esta investigación tiene como objetivo determinar la generación de metano y la remoción de la carga orgánica del agua residual en las lagunas anaerobias pertenecientes al sistema de tratamiento de una planta extractora de aceite ubicada en Quinindé, Esmeraldas. Se realizó la caracterización del agua residual del sistema de tratamiento, ensayos de actividad metanogénica específica, estudio de generación de metano en bioreactores a escala laboratorio y mediciones in situ de CH4 con el equipo West Systems Portable Flux Manager. La caracterización del agua residual presentó resultados que permiten demostrar que el efluente del sistema de tratamiento de aguas residuales cumple con los límites permisibles dispuestos por la legislación nacional ambiental con parámetros de: pH, temperatura, DQO, sólidos totales, nitratos y sulfatos. Los ensayos de actividad metanogénica específica AME) se realizaron evaluando como inóculos lodos sólidos y líquidos de las Lagunas No. 3, 4 y 5, obteniendo el mayor valor de AME para los lodos líquidos de la Laguna No. 4 con un valor de 2, 23 g DQO-CH4/g SSV. d. Posteriormente, los bioreactores son montados con lodos líquidos de la Laguna No. 4 y alimentados con agua residual de la Laguna No. 3. Se evaluaron tres bioreactores: R1 con condiciones de operación batch, R2 con operación de mezcla completa y alimentación constante y R3 con alimentación constante y sin agitación para simular la actividad que sucede en la Laguna No. 4 en Quinindé. La producción acumulada de metano se monitoreó diariamente, mientras que el pH, DQO, DQOs, sólidos totales, sólidos volátiles y nitratos fueron monitoreados periódicamente cada 7 días durante 45 días de operación. Adicionalmente, se analizó el efecto de la alimentación y agitación en relación a la generación de metano y a la remoción de la carga orgánica, obteniendo los siguientes resultados: para R1 la generación de metano fue de 7.02 mL CH4/g SV y remoción de DQOs de 40%, para R2 4.69 mL CH4/g SV y remoción del 73% y para R3 3.25 mL CH4/g SV y remoción del 67% de DQOs. Las mediciones in situ se realizaron en las Lagunas No. 2, 3, 4, 5 y 6, obteniendo valores de metano significativos en la Laguna No. 3 y No. 4 con valores de 59.7 m3 CH4/d y 115 m3 CH4/d, respectivamente. Estos resultados indican la potencial generación de metano en las lagunas, sin embargo en comparación con la literatura, la generación de metano teórica para un sistema de tratamiento de lagunaje puede alcanzar entre 27 - 30 m3 CH4/d por cada m3 de efluente tratado/día, resultando en un potencial de 24 300 m3 CH4/m3 efluente, demostrando la importancia de la optimización de la PTAR.
Descripción : Palm oil farming in Ecuador achieved 280 000 hectares by 2013. The extraction of palm oil leads to serious environmental problems, considering the most dangerous impact the wastewater generation as a result of the oil extraction. It´s called POME (palm oil mill effluent) and has high concentration of organic matter, high temperatures and acidic pH. The common method to treat this effluent is anaerobic and facultative ponding system. This research aims to determine methane generation and removal of the organic load of the wastewater in anaerobic ponds in the wastewater treatment plant of a palm oil mill located in Quinindé, Esmeraldas. First at all, the effluent of the treatment plant was analyzed, followed by specific methanogenic activity tests, laboratory-scale bioreactors and in situ measurements with the West Systems Portable Flux Manager equipment. The results of wastewater characterization showed that the ponding systems works efficiently for achieved the legislation limits in parameters like pH, temperature, chemical oxygen demand, total solids, nitrates and sulfates. The specific methanogenic activity essays were performed to evaluate as inoculum solid and liquid sludges from ponds No. 3, 4 and 5. Obtaining the highest value for liquid sludge from pond No.4 with 2.23 g COD-CH4/g VSS. d. Later, the bioreactors were assembled with liquid sludges from pond No. 4 and feeeding with wastewater from pond No. 3. There were evaluated three bioreactors: R1 with batch operation conditions, R2 with complete mixing and constant feeding operation and R3 with constant feeding and without stirring to simulate the activity that happens in pond No. 4 situated in Quininde. The cumulative methane production was measured daily, and parameters pH, total chemical oxygen demand, soluble chemical oxygen demand, total solids, volatile solids and nitrate were monitored periodically every seven days during 45 days of operation. Adicionally, the feeding and agitation effect on relation to methane generation and organic load removal were analized, obteining the following results: R1 had a methane generation of 7.02 mL CH4/g VS and a 40% of COD removal, for R2 4.69 mL CH4/g VS and COD removal of 73% and for R3 3.25 mL CH4/g VS and 67% of COD removal. In situ measurements were done in ponds No. 2, 3, 4, 5 and 6, having significative methane values for pond No. 3 and No. 4 with values of 59.7 m3 CH4/d y 115 m3 CH4/d, respectively. These results indicate the potential methane generation in lagoons, however compared to the literatura, the theoric methane generation for a ponding system can reach 24 300 m3 CH4/d, showing the importance of optimizing the wastewater treatment plant.
URI : http://repositorio.usfq.edu.ec/handle/23000/4785
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