Estudio de alternativas de aprovechamiento del biogás generado por un reactor anaeróbio en una estación de depuración de aguas residuales industriales de 2000 m3/d

Abstract

[ES] Una estación de depuración de aguas residuales industriales de una empresa de fabricación de cervezas, refrescos y agua genera como residuo del proceso de digestión anaeróbica una corriente impura de biogás de 1320 m3/día con un 79 % de riqueza en metano, la cual, no es purificada y es parcialmente aprovechada en una caldera conectada a un intercambiador de calor dentro de la estación de depuración mientras que el resto del biogás, aproximadamente un 20%, es quemado en una antorcha debido a que no se puede liberar directamente al ambiente.

Dado el incremento del coste de la energía, debido a la situación geopolítica actual, la empresa plantea la posibilidad de optimizar el proceso de aprovechamiento de biogás, buscando así, como objetivo final reducir o eliminar el biogás quemado en antorcha, mientras que se acercan a la autosuficiencia energética en la planta de depuración.

Actualmente, la mejora del rendimiento del digestor anaeróbico para aumentar la producción de biogás resultaría poco eficaz debido a que la cantidad de materia orgánica a degradar viene limitada por la empresa vertedora del residuo, por lo que la empresa plantea estudiar optimizar el aprovechamiento del biogás ya generado mediante diferentes tecnologías con el fin de obtener el mayor beneficio económico.

En este Trabajo de fin de grado, se estudiarán las diferentes alternativas existentes en la actualidad centrándose en el aspecto más importante del biogás, su poder calorífico. Posteriormente, se realizará una selección de la alternativa más rentable para la empresa según una serie de premisas establecidas, y se procederá a realizar un diseño preliminar de la instalación basada en la alternativa de aprovechamiento del biogás seleccionada.

Por último, se realizará un estudio económico y un presupuesto de la instalación con el fin de que la empresa pueda fundamentar la inversión.

[CA] Una estació de depuració d’aigües residuals industrials d’una empresa de fabricació de cervesa, refrescsi aigua genera com a residu del procés de digestió anaeròbia un corrent impur de biogàs de 1320 m3 / dia amb un 79% de riquesa en metà. Aquest biogàs no es purifica i s’aprofita parcialment en una caldera connectada a un intercanviador de calor dins de l’estació de depuració, mentre que la resta del biogàs, aproximadament un 20%, es crema en una torxa a causa de què no pot ser emesa directament a l’atmosfera. Donat l’increment del cost de l’energia, degut a l’actual situació geopolítica, l’empresa es planteja la possibilitat d’optimitzar el procés d’aprofitament del biogàs, buscant així, com objectiu final, reduir o eliminar el biogàs cremat a la torxa, a la vegada que la planta de depuració s’acosta a l’autosuficiència energètica. Actualment, la millora del rendiment del reactor anaerobi per augmentar la producció de biogàs resultaria poc eficaç pel fet que la quantitat de matèria orgànica a degradar ve limitada per l’empresa abocadora de l’aigua residual, per la qual cosa l’empresa es planteja estudiar l’optimització l’aprofitament del biogàs ja generat per mitjà de diferents tecnologies a fi d’obtindre el major benefici econòmic. En aquest Treball de Fi de Grau, s’estudiaran les diferents alternatives existents a l’actualitat centrant‐se en l’aspecte més important del biogàs, el poder calorífic. Posteriorment, es realitzarà una selecció de l’alternativa més rendible per a l’empresa segons una sèrie de premisses establides, i es procedirà a realitzar un disseny preliminar de la instal∙lació basada en l’alternativa d’aprofitament del biogàs seleccionada. Finalment, es realitzarà un estudi econòmic i un pressupost de la instal∙lació a fi que l’empresa puga fonamentar la inversió.

[EN] An industrial wastewater treatment plant that receives effluent from a beer, soft drinks, water manufacturing company generates, as a residue of the anaerobic digestion process, an impure stream of biogas of 1320 m3/day with 79% richness of methane, which is not purified and partially used in a boiler connected to a heat exchanger inside the treatment plant, while the rest of the biogas, about 20%, is burned on an industrial torch as it cannot be released into the atmosphere.

Given the increase in the cost of energy, due to the current geopolitical situation, the company raises the possibility of optimizing the biogas utilization process. Their main goal is to reduce or remove the biogas burned in the torch, and thus getting close to an energy self-sufficiency wastewater treatment plant.

Currently, improving the performance of the anaerobic digester to increase biogas production would be ineffective because the amount of organic matter to be degraded is limited by the company that dumps the waste, so the company plans to study optimizing the use of the biogas already generated through different technologies to obtain the greatest economic benefit.

In this end-of-degree project, the different alternatives that currently exist will be studied, focusing on the most important aspect of biogas, its calorific value. Subsequently, a selection of the most profitable alternative for the company will be made according to a series of established premises, and a preliminary design of the installation will be carried out based on the alternative selected.

Finally, an economic study and a budget of the installation will be carried out so that the company can justify the investment.