Residuos (Parte 3) (2014)

Resumen Español
Universidad Universidad de Lleida (UdL)
Grado Ingeniería Mecánica - 2º curso
Asignatura Tecnologías del medio ambiente y sostenibilidad
Año del apunte 2014
Páginas 6
Fecha de subida 02/11/2014
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Residuos (parte 3) Tecnologías de tratamiento de residuos sólidos (Tecnologías avanzadas: Digestión anaeróbica; gasificación ) GASIFICACIÓN La gasificación es un proceso químico que convierte materiales carbonosos (por ejemplo, biomasa) en combustibles gaseosos útiles o materia prima química La pirólisis, oxidación parcial y la hidrogenación se relacionan procesos / tecnologías -> más dominante = oxidación parcial; produce gas de síntesis (hidrógeno, monóxido de carbono (gas de síntesis) también se conoce como gas de síntesis o gas sintético); que se puede aplicar a carbón, petróleo residual, etc La combustión también convierte materiales carbonosos en gases producto de la combustión, pero estos productos no tienen valor calorífico útil La gasificación se lleva a cabo en la reducción de oxígeno (con déficit) entornos Plantas de gasificación modernos no se limitan sólo a los hidrocarburos sólidos, pero su materia prima pueden incluir líquidos o los gases para producir combustibles más útiles Gasificación del carbón: - Genera una amplia gama de productos: alimentación, productos químicos, combustibles para el transporte, etc.
- Nuevo gran mercado desde gasificación mejora la aceptabilidad ambiental del carbón y aumenta la eficiencia global de la conversión de energía química en el carbón en electricidad  El Ciclo Combinado de Gasificación Integrada (IGCC) produce electricidad a partir de un combustible sólido o líquido.
En primer lugar, el combustible se convierte en gas de síntesis (que es una mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono).
En segundo lugar, el gas de síntesis se convierte en electricidad en un bloque de energía de ciclo combinado que consiste en una turbina de gas y una turbina de vapor que incluye un generador de vapor de recuperación de calor.
La tecnología de ciclo combinado es similar a la tecnología utilizada en las plantas de energía de gas natural modernos.
 Gasificar medio (agente): - Reacciona con el carbono sólido e hidrocarburos más pesados para convertirlos en los gases de bajo peso molecular por ejemplo CO y H2 - Principales agentes de gasificación: oxígeno, vapor, aire - Oxígeno: si baja cantidad de oxígeno que los productos incluyen CO; si la alta cantidad de oxígeno que los productos incluyen el CO2 - Vapor: el producto contiene más hidrógeno por unidad de carbono - Aire: debido a que el nitrógeno del aire no es la reducción del valor de calentamiento del gas producto  Residuos Sólidos Urbanos (RSU) como combustible Contenido de calor de Refuse Derived Fuel (RDF) depende de la concentración de materiales combustibles orgánicos en los residuos y su contenido de humedad: plásticos mixtos, caucho contribuyen los valores caloríficos más altos a los RSU (alimentos, desechos de patio el más bajo) Pre-procesamiento de MSW a RDF es un aspecto importante en el proceso de gasificación -> si demasiado metal y glassare permite pasar a través en el gasificador, el valor de calentamiento de la RDF disminuye y hay problemas de funcionamiento constantes  Producto de gas y generación de energía - El producto de gas de gasificación contiene: alquitranes, partículas, metales pesados, etc., que debe retirar antes de que el gas se utiliza en los equipos de generación de energía - La falta de procesos eficaces y de bajo costo de eliminación de alquitrán ha sido el principal obstáculo para la comercialización generalizada de la biomasa y los RSU como combustibles para la generación de energía mediante la gasificación integrada en ciclo combinado (GICC) - El gas producto del gasificador se puede utilizar como combustible en calderas de vapor, motores alternativos y turbinas de ciclo combinado  Tecnologías de gasificación avanzada como una alternativa a la combustión de RSU - Ventajas de gasificación más de la combustión: - El volumen de gas de proceso por unidad de MSW es mucho menor que en la combustión - Genera un gas combustible que se puede integrar con las turbinas de ciclo combinado o motores alternativos y, por tanto, convierte la energía de combustible a la electricidad más eficiente que las calderas de vapor usados en la combustión de los RSU - Las desventajas de gasificación son la necesidad de pre-procesamiento sofisticado de los RSM a RDF y la formación de alquitranes y compuestos inorgánicos que deben eliminarse del gas de producto antes de usar en una turbina u otro motor de combustión interna - Ventaja de costos de capital para la gasificación; sin embargo, hay dificultades operativas TRATAMIENTO DE LOS RESIDUOS LÍQUIDOS General sobre el tratamiento de aguas residuales DBO alta de desechos - La adición de residuos con altos valores de DBO en los ecosistemas acuáticos -> agotamiento de O2 - Cuanto mayor sea la DBO de los desechos más alto es el poder contaminante de que los residuos Tipo de DBO de residuos (mg / L) Las aguas residuales domésticas 200-600 Matadero Residuos 1000-4000 Establo de efluentes 20000 Procesamiento de Verduras 200-5000 Tratamiento de los residuos -> reducción de la DBO de los residuos antes de descargarlas en el agua: eliminar el material orgánico, los patógenos humanos, las sustancias químicas tóxicas  Etapas de tratamiento: 1) pretratamiento 2) primarias, 3), 4) y 5 terciaria) tratamientos de fangos secundarios 6) la eliminación de líquidos y lodos - Eliminación Tratamiento primario de suspensión por ejemplo sólidos mediante el uso de tanques de sedimentación inferior BOD (por ejemplo, de las aguas residuales domésticas típica, el tratamiento primario elimina el 30-40% de la DBO) - Tratamiento secundario -> se refiere a las materias orgánicas disueltas -> degradación microbiana -> más de reducción de los compuestos orgánicos principalmente tratamientos biológicos (procesos microbianos): A) AEROBIC: lagunas, lodos activados, engañando a la filtración, etc.
B) ANAEROBIA: la digestión anaerobia (principalmente por lodos) cierra los vasos, sin aire El uso combinado de tratamiento primario y secundario de 80-90% de reducción de DBO - Tratamiento terciario -> retiro de materiales y patógenos inorgánicos disueltos: tratamientos químicos; separación física - Tratamiento de lodos -> de secado, etc.
 El tratamiento secundario - Lagunas aeróbicas (lagunas de oxidación) - Dentro de un estanque de oxidación bacterias heterótrofas degradan la materia orgánica en la producción de aguas residuales de material celular y minerales soporta el crecimiento de algas -> algas permite además la descomposición de la materia orgánica mediante la producción de oxígeno la producción de este oxígeno repone el oxígeno usado por las bacterias heterótrofas - Lagunas de oxidación necesitan <3 m de profundidad con el fin de apoyar el crecimiento de las algas [[Lagunas de oxidación tienden a ser laguna de oxidación ineficiente: - Requieren grandes capacidades de retención - Requerir largos tiempos de retención - La degradación es lenta - Los efluentes que contienen los productos oxidados necesitan ser removidos periódicamente de los estanques]]  El tratamiento secundario - aeróbico filtro percolador - Método simple, de bajo costo, las aguas residuales de tratamiento aeróbico - Las aguas residuales se distribuye por un aspersor giratorio suspendido sobre un lecho de material poroso - Las aguas residuales se mueve lentamente a través del lecho poroso y el efluente se recoge en la parte inferior. Este material poroso se recubre con un crecimiento bacteriano viscoso densa que proporciona un hogar para una comunidad heterogénea microbiana (bacterias, hongos, etc). Como los desagües de aguas residuales a través del lecho poroso, esta comunidad microbiana absorbe y descompone disuelven los nutrientes orgánicos en el alcantarillado -> reducción de DBO - La aireación de las aguas residuales se produce por el movimiento del aire a través del lecho poroso. Las aguas residuales puede necesitar ser recirculado varias veces a través del filtro con el fin de reducir la BOD suficientemente [[Desventajas: - Cantidad excesiva de nutrientes -> cantidad excesiva de baba en la cama -> reducción de la aireación -> necesidad de renovar el lecho poroso - Bajas temperaturas de invierno también reducen la efectividad de este método en las instalaciones de tratamiento al aire libre]]  El tratamiento secundario - aeróbico de lodos activados - Método aeróbico ampliamente utilizado - Después de la decantación primaria, el flujo de residuos se lleva a un tanque de aireación. El aire se pone en y / o hay agitación mecánica que proporciona la aireación de los residuos. Los lodos procedentes de una ejecución anterior generalmente se reintrodujo a los tanques para proporcionar microorganismos. Es por esto que se llama lodo activado - Durante el periodo en el tanque de aireación -> grandes desarrollos de organismos heterotróficos extensa metabolismo microbiano de compuestos orgánicos en las aguas residuales -> producción de nueva biomasa microbiana: asociado con flóculos que se puede quitar de la suspensión por sedimentación [[Una parte del lodo de aguas residuales asentado se recicla y el resto debe ser tratada por el compostaje o la digestión anaerobia]] [[Combinado con decantación primaria, lodos activados reduce la DBO por 85-90%. También reduce drásticamente el número de patógenos intestinales]]  El tratamiento secundario - La digestión anaeróbica anaeróbica - Digestores anaeróbicos = grandes tanques de fermentación, operado continuamente en condiciones anaeróbicas - La descomposición anaeróbica podría utilizarse para el tratamiento directo de las aguas residuales, pero es económicamente favorable para el tratamiento de los residuos aeróbicamente - Digestores anaeróbicos a gran escala por lo general utilizados para: - El tratamiento de los lodos producidos por los tratamientos primario y secundario - El tratamiento de los efluentes industriales que tienen niveles muy altos de DBO [[ La digestión anaeróbica utiliza una gran variedad de bacterias anaerobias - En la primera parte del proceso, los materiales orgánicos complejos se descomponen; finalmente, se genera metano - Productos finales de la digestión anaeróbica: metano, dióxido de carbono, la biomasa microbiana y un residuo no biodegradable]]  El tratamiento terciario y desinfección - Tratamiento terciario = cualquier práctica más allá del tratamiento secundario -> para eliminar los contaminantes orgánicos no biodegradables y los nutrientes minerales (por ejemplo, las sales de nitrógeno y fósforo) - Se usa comúnmente para el tratamiento terciario: filtros de carbón - Desinfección = el paso final en el proceso de tratamiento de aguas residuales -> para matar las bacterias enteropatógenas y virus que no han sido eliminadas en las etapas anteriores de tratamiento - Desinfección se hace comúnmente por -disadvantage cloración de la utilización de cloración para la desinfección = la formación de subproductos de la desinfección, tales como hidrocarburos clorados (tóxico) - Ozonización = una alternativa a la cloración (utiliza el ozono como oxidante -> más caro) ...