Artículos
Evaluación de lodos de PTAR municipales como inóculos en la digestión anaerobia de biorresiduos
Publicado 2016-07-15
Palabras clave
- Biorresiduos,
- Energía Renovable,
- Hidrólisis,
- Lodos Anaerobios,
- Metano
- Relación Sustrato-Inóculo. ...Más
Cómo citar
Parra Orobio, B. A., Torres Lozada, P., Marmolejo Rebellón, L. F., Torres López, W. A., Fuentes López, L., Ossa Arias, M. del M., & Barba Ho, L. E. (2016). Evaluación de lodos de PTAR municipales como inóculos en la digestión anaerobia de biorresiduos. Revista ION, 29(1). https://doi.org/10.18273/revion.v29n1-2016003
Derechos de autor 2022 Brayan Alexis Parra Orobio, Patricia Torres Lozada, Luis Fernando Marmolejo Rebellón, Wilmar Alexander Torres López, Lina Fuentes López, María del Mar Ossa Arias, Luz Edith Barba Ho
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución 4.0.
Resumen
La cantidad y calidad del inóculo empleado en los procesos de Digestión Anaerobia (DA), incide significativamente sobre la biodegradabilidad y la cantidad de metano que se produce. Esta investigación evaluó el efecto de la procedencia de inóculos de plantas de tratamiento de aguas residuales municipales (PTAR) sobre la producción de metano como una fuente de energía renovable, a partir de la DA de Biorresiduos de Origen Municipal (BOM), analizando como aspectos claves la relación Sustrato Inóculo (S/I) y la capacidad buffer del inóculo. Los experimentos se realizaron a escala de laboratorio mediante ensayos de Potencial Bioquímico de Metano (PBM) en el rango mesofílico con un Tiempo de Retención de Sólidos (TRS) de 21 días; dos de los inóculos procedieron de reactores UASB y el otro de un digestor anaerobio de lodos. Las relaciones S/I oscilaron entre 0,5 y 12gSVsustrato gSV-1 inóculo. Aunque se encontró que no existen diferencias estadísticas significativas entre los inóculos (p>0,05), el inóculo procedente del digestor anaerobio presentó un mejor desempeño debido a su mayor capacidad buffer. La relación S/I presentó diferencias estadísticas significativas (p<0,05), siendo las relaciones inferiores a 1 las que presentaron las mejores producciones de metano (>70mLCH4gSV-1 sustrato), tasas de hidrólisis (0,15-0,21d-1) y fases de latencia (2,7-9,3d).
Descargas
Los datos de descargas todavía no están disponibles.
Referencias
[1] Oviedo Ocaña ER, Torres LP, Marmolejo Rebellon LF, Hoyos LV, Gonzales S, Barrena R, et al. Stability and maturity of biowaste composts derived by small municipalities: Correlation among physical, chemical and biological indices. Waste Management. 2015;44(1):63-71
[2] Andrade IM, Buitrón MG . Influencia del origen del inóculo en la prueba de biodegradabilidad anaerobia. En: XIII Congreso Nacional de la Federación Mexicana de Ingeniería Sanitaria y Ciencias Ambientales, Guanajuato. 2002.
[3] Raposo F, De La Rubia MA, FernándezCegrí V, Borja R. Anaerobic digestion of solid organic substrates in batch mode: An overview relating to methane yields and experimental procedures. Renew. Sustainable Energy Rev. 2012;16(1):861-77.
[4] Angelidaki I, Alves M, Bolzonella D, Borzacconi L, Campos JL, Guwy AJ, et al. Defining the biomethane potential (BMP) of solid organic wastes and energy crops: A proposed protocol for batch assays. Water Sci. Technol. 2009;59(5):927-34.
[5] Torres Lozada P, Rodríguez Victoria JA, Cajigas Cerón AA, Pérez Vidal A. La actividad metanogénica como herramienta para optimización del proces o anaerobio en el tratam iento de aguas residuales fácilmente acidificables. En: XXVIII Congreso Interamericano de Ingeniería Sanitaria y Ambiental, AIDIS, Cancún, México. 2002.
[6] De Vrieze J, Raport L, Willems B, Verbrugge S, Volcke E, Meers E, et al. Inoculum selection influences the biochemical methane potential of agro-industrial substrates. Microb. Biotechnol. 2015;8(5):776-86.
[7] ICONTEC. Norma Técnica Colombiana 5167. Productos para la Industria Agrícola, Productos Orgánicos Usados como Abonos o Fertilizantes y Enmiendas de Suelo. 2004. p. 32.
[8] APHA, Standard methods for examination of water and wastewater.A.W.W.A.a.W.E. Federation. Washington D.C., E.E. U.U. 2005.
[9] Torres Lozada P, Pérez Vidal A. Actividad Metanogénica Específica: Una herramienta de control y optimización de sistemas de tratamiento anaerobio de aguas residuales. Revista EIDENAR. 2010;9:5-14.
[10]Sharma SK, Mishra IM, Sharma MP, Saini JS. Effect of particle size on biogas generation from biomass residues. Biomass.1988;17(4):251-63.
[11] Pabón Pereira CP, Castañares G, van Lier JB. An OxiTop® protocol for screening plant material for its biochemical methane potential (BMP). Water Sci. Technol. 2012;66(7):1416- 23.
[12]Aquino SF. Influência das condições de incubação no teste de atividade metanogênica específica (AME) de lodos anaeróbios. Dissertação de Mestrado. Belo Horizonte, Brasil. Escola de Engenharia, Universidade Federal de Minas Gerais. 2007.
[13]Siefers AM. A novel and cost-effective hydrogen sulfide removal technology using tire derived rubber particles. Thesis Master. Iowa, E.E.U.U. Iowa State University. 2010.
[14]Parra Orobio BA,Torres Lozada P, Marmolejo Rebellón LF, Cárdenes Cleves LM, Vásquez Franco C, Torres López WA, Ordoñez Andrade JA. Efecto de la relación sustrato-inóculo sobre el potencial bioquímico de metano de biorresiduos de origen municipal. Ingeniería Investigación y Tecnología. 2015;16(4):515- 26.
[15]Field J. Arranque y operación de sistemas de flujo ascendente con manto de lodo UASB. Universidad del Valle, CVC y Universidad Agrícola de Wageningen. 1987.
[16]Liew LN, Shi J, Li Y. Methane production from solid-state anaerobic digestion of lignocellulosic biomass. Biomass Bioenergy. 2012;46:125-32.
[17]Li L, Kong X, Yang F, Li D, Yuan Z, Sun Y. Biogas production potential and kinetics of microwave and conventional thermal pretreatment of grass. Appl Biochem Biotechnol. 2012:166(5):1183-91.
[18] Juanga JP. Optimizing dry anaerobic digestion of organic fraction of municipal solid waste (Thesis Master). Bangkok, Thailand: School of Environment, Resources and Development, Asian Institute of Technology; 2005.
[19] Sundberg C, Franke-Whittle IH, Kauppi S, Yu D, Romantschuk M, Insam H, Jönsson H. Characterisation of source-separated household waste intended for composting. Bioresour. Technol. 2011;102(3):2859-67.
[20] Khalid A, Muhammad A, Muzammil A, Mahmood T, Dawson L. The anaerobic digestion of solid organic waste. Waste Manage. 2011;31(8):1737-44.
[21]Parawira W, Murto M, Zvauya R, Mattiasson B. Anaerobic batch digestion of solid potato waste alone and in combination with sugar beet leaves. Renew. Energy. 2004;29(11):1811-23.
[22]Bolzonella D, Battistoni P, Susini C, Cecchi F. Anaerobic codigestion of waste activated sludge and OFMSW: The experiences of Viareggio and Treviso plants (Italy). Water Sci. Technol. 2006;53(8):203-11.
[23]Fernández M, Abalos A, Crombet S, Caballero H. Ensayos de biodegradabilidad anaerobia de aguas residuales generadas en una planta refinadora de aceite de soja. Interciencia. 2010;35(8):600-4.
[24]Lorenzo Acosta Y, Obaya Abreu MC. La digestión anaerobia. Aspectos teóricos. Parte I, ICIDCA. Sobre los Derivados de la Caña de Azúcar. 2005;39(1):35-48.
[25]Cajigas Ceron AA, Pérez Vidal A, Torres Lozada P. Importancia del pH y la alcalinidad en el tratamiento anaerobio de las aguas residuales del proceso de extracción de almidón de yuca. Scientia et Technica. 2005;1(27):243-8.
[26]Marín A, Osés M. Operación y mantenimiento de Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales con el proceso de lodos activados. Comision Estatal Del Aguas De Jalisco. Disponible en: http://www.ceajalisco.gob.mx/publicaciones/ pdf/plantas_tratam_tomo1.pdf. Acceso 25 de octubre de 2015.
[27]Callaghan FJ, Wase DAJ, Thayanity K, Forster CF. Continuous co-digestion of cattle slurry with fruit and vegetable wastes and chicken manure. Biomass Bioenergy. 2002;22(1):71-7.
[28]Torres Lozada P, Cardoso A, Rojas O. Mejoramiento de la calidad de lodos anaerobios. Ingeniería y Competitividad. 2004;5(2):23-31.
[29]Suárez Marmolejo CL. Tratamiento de aguas residuales municipales en el valle del cauca (Tesis Pregrado). Cali, Colombia: Universidad del Valle; 2011.
[30] Jiménez EL, Mojica ML. Estudio de factibilidad de un reactor anaerobio de flujo a pistón a escala de laboratorio, en el tratamiento de las aguas residuales domésticas del municipio de Tunja a una temperatura promedio de 14ºC. Tecnogestión. 2005;11:13-8.
[31]Chávez M, Mejías D, Masy RM, Escorihuela A, Chacín E, Fernández N. Evaluación de la biomasa en el lodo granular anaerobio en reactores por carga. Multiciencias. 2003;3(2):1-9.
[32]Quintero M. Estudio de consorcios microbioanos para la producción de biogás a partir de residuos de fique. (Tesis Maestría). Bucaramanga, Colombia: Universidad Industrial de Santander; 2011.
[33]Elbeshbishy E, Nakhla G, Hafez H. Biochemical methane potential (BMP) of food waste and primary sludge: Influence of inoculum preincubation and inoculum source. Bioresour. Technol. 2012;110:18-25.
[34]Donoso-Bravo A, Pérez-Elvira SI, FdzPolanco F. Application of simplified models for anaerobic biodegradability tests. Evaluation of pre-treatment processes. Chem. Eng. J. 2010;160(2):607-14.
[35] Yoon YM, Kim SH, Shin KS, Kim CH. Effects of substrate to inoculum ratio on the biochemical methane potential of piggery slaughterhouse wastes. Asian Austral J Anim. 2014;27(4):600-7.
[36]Blanco CD. Tratamiento biológico aerobioanaerobio-aerobio de residuos ganaderos para la obtención de biogás y compost. (Tesis Doctoral). León, España: Universidad de Leon; 2011.
[37]Raposo F, Banks CJ, Siegert I, Heaven S, Borja R. Influence of inoculum to substrate ratio on the biochemical methane potential of maize in batch tests. Process Biochem. 2006;41(6):1444-50.
[2] Andrade IM, Buitrón MG . Influencia del origen del inóculo en la prueba de biodegradabilidad anaerobia. En: XIII Congreso Nacional de la Federación Mexicana de Ingeniería Sanitaria y Ciencias Ambientales, Guanajuato. 2002.
[3] Raposo F, De La Rubia MA, FernándezCegrí V, Borja R. Anaerobic digestion of solid organic substrates in batch mode: An overview relating to methane yields and experimental procedures. Renew. Sustainable Energy Rev. 2012;16(1):861-77.
[4] Angelidaki I, Alves M, Bolzonella D, Borzacconi L, Campos JL, Guwy AJ, et al. Defining the biomethane potential (BMP) of solid organic wastes and energy crops: A proposed protocol for batch assays. Water Sci. Technol. 2009;59(5):927-34.
[5] Torres Lozada P, Rodríguez Victoria JA, Cajigas Cerón AA, Pérez Vidal A. La actividad metanogénica como herramienta para optimización del proces o anaerobio en el tratam iento de aguas residuales fácilmente acidificables. En: XXVIII Congreso Interamericano de Ingeniería Sanitaria y Ambiental, AIDIS, Cancún, México. 2002.
[6] De Vrieze J, Raport L, Willems B, Verbrugge S, Volcke E, Meers E, et al. Inoculum selection influences the biochemical methane potential of agro-industrial substrates. Microb. Biotechnol. 2015;8(5):776-86.
[7] ICONTEC. Norma Técnica Colombiana 5167. Productos para la Industria Agrícola, Productos Orgánicos Usados como Abonos o Fertilizantes y Enmiendas de Suelo. 2004. p. 32.
[8] APHA, Standard methods for examination of water and wastewater.A.W.W.A.a.W.E. Federation. Washington D.C., E.E. U.U. 2005.
[9] Torres Lozada P, Pérez Vidal A. Actividad Metanogénica Específica: Una herramienta de control y optimización de sistemas de tratamiento anaerobio de aguas residuales. Revista EIDENAR. 2010;9:5-14.
[10]Sharma SK, Mishra IM, Sharma MP, Saini JS. Effect of particle size on biogas generation from biomass residues. Biomass.1988;17(4):251-63.
[11] Pabón Pereira CP, Castañares G, van Lier JB. An OxiTop® protocol for screening plant material for its biochemical methane potential (BMP). Water Sci. Technol. 2012;66(7):1416- 23.
[12]Aquino SF. Influência das condições de incubação no teste de atividade metanogênica específica (AME) de lodos anaeróbios. Dissertação de Mestrado. Belo Horizonte, Brasil. Escola de Engenharia, Universidade Federal de Minas Gerais. 2007.
[13]Siefers AM. A novel and cost-effective hydrogen sulfide removal technology using tire derived rubber particles. Thesis Master. Iowa, E.E.U.U. Iowa State University. 2010.
[14]Parra Orobio BA,Torres Lozada P, Marmolejo Rebellón LF, Cárdenes Cleves LM, Vásquez Franco C, Torres López WA, Ordoñez Andrade JA. Efecto de la relación sustrato-inóculo sobre el potencial bioquímico de metano de biorresiduos de origen municipal. Ingeniería Investigación y Tecnología. 2015;16(4):515- 26.
[15]Field J. Arranque y operación de sistemas de flujo ascendente con manto de lodo UASB. Universidad del Valle, CVC y Universidad Agrícola de Wageningen. 1987.
[16]Liew LN, Shi J, Li Y. Methane production from solid-state anaerobic digestion of lignocellulosic biomass. Biomass Bioenergy. 2012;46:125-32.
[17]Li L, Kong X, Yang F, Li D, Yuan Z, Sun Y. Biogas production potential and kinetics of microwave and conventional thermal pretreatment of grass. Appl Biochem Biotechnol. 2012:166(5):1183-91.
[18] Juanga JP. Optimizing dry anaerobic digestion of organic fraction of municipal solid waste (Thesis Master). Bangkok, Thailand: School of Environment, Resources and Development, Asian Institute of Technology; 2005.
[19] Sundberg C, Franke-Whittle IH, Kauppi S, Yu D, Romantschuk M, Insam H, Jönsson H. Characterisation of source-separated household waste intended for composting. Bioresour. Technol. 2011;102(3):2859-67.
[20] Khalid A, Muhammad A, Muzammil A, Mahmood T, Dawson L. The anaerobic digestion of solid organic waste. Waste Manage. 2011;31(8):1737-44.
[21]Parawira W, Murto M, Zvauya R, Mattiasson B. Anaerobic batch digestion of solid potato waste alone and in combination with sugar beet leaves. Renew. Energy. 2004;29(11):1811-23.
[22]Bolzonella D, Battistoni P, Susini C, Cecchi F. Anaerobic codigestion of waste activated sludge and OFMSW: The experiences of Viareggio and Treviso plants (Italy). Water Sci. Technol. 2006;53(8):203-11.
[23]Fernández M, Abalos A, Crombet S, Caballero H. Ensayos de biodegradabilidad anaerobia de aguas residuales generadas en una planta refinadora de aceite de soja. Interciencia. 2010;35(8):600-4.
[24]Lorenzo Acosta Y, Obaya Abreu MC. La digestión anaerobia. Aspectos teóricos. Parte I, ICIDCA. Sobre los Derivados de la Caña de Azúcar. 2005;39(1):35-48.
[25]Cajigas Ceron AA, Pérez Vidal A, Torres Lozada P. Importancia del pH y la alcalinidad en el tratamiento anaerobio de las aguas residuales del proceso de extracción de almidón de yuca. Scientia et Technica. 2005;1(27):243-8.
[26]Marín A, Osés M. Operación y mantenimiento de Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales con el proceso de lodos activados. Comision Estatal Del Aguas De Jalisco. Disponible en: http://www.ceajalisco.gob.mx/publicaciones/ pdf/plantas_tratam_tomo1.pdf. Acceso 25 de octubre de 2015.
[27]Callaghan FJ, Wase DAJ, Thayanity K, Forster CF. Continuous co-digestion of cattle slurry with fruit and vegetable wastes and chicken manure. Biomass Bioenergy. 2002;22(1):71-7.
[28]Torres Lozada P, Cardoso A, Rojas O. Mejoramiento de la calidad de lodos anaerobios. Ingeniería y Competitividad. 2004;5(2):23-31.
[29]Suárez Marmolejo CL. Tratamiento de aguas residuales municipales en el valle del cauca (Tesis Pregrado). Cali, Colombia: Universidad del Valle; 2011.
[30] Jiménez EL, Mojica ML. Estudio de factibilidad de un reactor anaerobio de flujo a pistón a escala de laboratorio, en el tratamiento de las aguas residuales domésticas del municipio de Tunja a una temperatura promedio de 14ºC. Tecnogestión. 2005;11:13-8.
[31]Chávez M, Mejías D, Masy RM, Escorihuela A, Chacín E, Fernández N. Evaluación de la biomasa en el lodo granular anaerobio en reactores por carga. Multiciencias. 2003;3(2):1-9.
[32]Quintero M. Estudio de consorcios microbioanos para la producción de biogás a partir de residuos de fique. (Tesis Maestría). Bucaramanga, Colombia: Universidad Industrial de Santander; 2011.
[33]Elbeshbishy E, Nakhla G, Hafez H. Biochemical methane potential (BMP) of food waste and primary sludge: Influence of inoculum preincubation and inoculum source. Bioresour. Technol. 2012;110:18-25.
[34]Donoso-Bravo A, Pérez-Elvira SI, FdzPolanco F. Application of simplified models for anaerobic biodegradability tests. Evaluation of pre-treatment processes. Chem. Eng. J. 2010;160(2):607-14.
[35] Yoon YM, Kim SH, Shin KS, Kim CH. Effects of substrate to inoculum ratio on the biochemical methane potential of piggery slaughterhouse wastes. Asian Austral J Anim. 2014;27(4):600-7.
[36]Blanco CD. Tratamiento biológico aerobioanaerobio-aerobio de residuos ganaderos para la obtención de biogás y compost. (Tesis Doctoral). León, España: Universidad de Leon; 2011.
[37]Raposo F, Banks CJ, Siegert I, Heaven S, Borja R. Influence of inoculum to substrate ratio on the biochemical methane potential of maize in batch tests. Process Biochem. 2006;41(6):1444-50.