Tesis:
Gasificación de lodos de estaciones depuradoras de aguas residuales urbanas (EDAR).
- Autor: ANDRES ALMEIDA, Juan manuel de
- Título: Gasificación de lodos de estaciones depuradoras de aguas residuales urbanas (EDAR).
- Fecha: 2010
- Materia: Sin materia definida
- Escuela: E.T.S. DE INGENIEROS INDUSTRIALES
- Departamentos: INGENIERIA QUIMICA INDUSTRIAL Y DEL MEDIO AMBIENTE
- Acceso electrónico: http://oa.upm.es/3388/
- Director/a 1º: RODRIGUEZ HURTADO, Encarnación
- Resumen: La gasificación de lodos de depuradora consiste en la conversión termoquímica del lodo en presencia de un agente gasificante, generalmente aire, oxígeno o vapor de agua, bajo condiciones subestequiométricas. Mediante gasificación se transforma el residuo en un gas limpio y combustible con múltiples aplicaciones, además de alquitranes y un residuo carbonoso denominado char. En la presente Tesis Doctoral se ha estudiado el comportamiento de la gasificación de lodos de depuradora en una planta de gasificación de lecho fluido burbujeante a escala de laboratorio bajo distintas condiciones de gasificación. Para ello, se han modificado el ratio equivalente (cociente entre el aire introducido y el aire estequiométrico, ER) entre 0,2 y 0,4, la temperatura entre 750ºC y 850ºC, la velocidad de fluidificación (velocidad superficial del aire a la entrada del lecho del gasificador) entre 3 y 6 veces la velocidad mínima de fluidificación (umf) y la altura del lecho entre 100 mm y 200 mm. Adicionalmente, se ha analizado el efecto del agente gasificante en los productos de la gasificación y en la composición de los gases. Para ello, se han utilizado dos agentes gasificantes diferentes, aire y mezcla de aire-vapor de agua, modificando el ratio vapor-biomasa (relación entre la cantidad de vapor de agua y de lodo libre de humedad y cenizas introducidas en el gasificador, SB) hasta valores de 0, 0,5 y 1. Uno de los principales problemas a solucionar en la gasificación de lodos de depuradora es la formación de alquitranes. La producción de alquitranes se puede reducir optimizando las condiciones de operación pero, normalmente, si se quiere obtener gases con la calidad suficiente para ser utilizados en la mayoría de aplicaciones es necesario el uso de catalizadores. En la presente Tesis Doctoral se han realizado ensayos para conocer la actividad de distintos catalizadores en la destrucción de alquitranes y su efecto sobre los productos de la gasificación y composición de los gases. Los catalizadores utilizados han sido olivina ((Mg,Fe)2SiO4), alúmina (óxido de aluminio hidroxilado) y dolomía (CaCO3MgCO3). En estos ensayos se ha mantenido constante el ratio equivalente (ER=0,3) y se ha modificado la temperatura entre 750-850ºC y el ratio vapor-biomasa entre 0, 0,5 y 1. Además de estos experimentos, se han determinado las características físicas y químicas de los lodos a partir de técnicas y normas aceptadas a nivel internacional (Una Norma Española, UNE). Se ha investigado el efecto del nitrógeno, aire y mezclas N2-aire en la conversión térmica del lodo de depuradora mediante análisis termogravimétricos utilizando distintas velocidades de calentamiento y masa de muestra. Existen tres zonas principales de pérdida de peso centradas alrededor de 300ºC, 560ºC y 675ºC. Se han determinado los parámetros cinéticos (energía de activación aparente, Ea y factor preexponencial, kO) para cada una de estas zonas. Con anterioridad a los ensayos de gasificación en continuo, se han realizado un conjunto de experimentos discontinuos en un reactor de cuarzo para conocer la distribución de los productos bajo diferentes condiciones de temperatura (400-900ºC), atmósfera de reacción (nitrógeno, aire, mezclas de N2-aire y de N2-vapor) y “tiempo de activación” (definido como el periodo de tiempo durante el cual se mantiene constante la máxima temperatura). El residuo carbonoso de estos ensayos se molió y tamizó (500 μm) para utilizarlo en ensayos de adsorción con azul de metileno como adsorbato. La capacidad de adsorción del char se comparó con la capacidad de adsorción de dos carbonos activos comerciales (PWX y PAX) y del lodo sin tratar térmicamente.