Modelación de la digestión anaerobia piloto del residuo procedente de una planta de bioetanol

Abstract

[ES] En el presente trabajo se plantea la modelación del proceso de digestión anaerobia a escala de planta piloto del agua residual producida en una planta de bioetanol. El modelo escogido para llevar a cabo este objetivo es el ADM1 (Batstone, 2002). Para poder llevar a cabo esta modelización se estudian e interpretan los datos recogidos durante el periodo de funcionamiento de la planta piloto. En este estudio se plantean ciertas hipótesis que posteriormente son utilizadas en la aplicación del modelo y se justifican problemas encontrados en el funcionamiento de la planta piloto. Se describen el modelo ADM1 propuesto originalmente en el software SIMBA (componentes, procesos biológicos y fisicoquímicos, estequiometría y cinética) y la extensión al modelo propuesta (incluyendo los nuevos componentes considerados y los procesos asociados). Dicha extensión ha consistido en la incorporación de los procesos en los que participan las bacterias sulatorreductoras según la implementación propuesta por Batstone (2006). Asímismo, se describe el proceso de conversión entre las variables medidas y las consideradas en el modelo y los criterios de tiempo de cálculo y métodos numéricos considerados. Se presentan los resultados de simulación obtenidos, tanto con el modelo ADM1 (propuesto originalmente en SIMBA) como con el modelo extendido propuesto mostrando este último una mayor capacidad de reproducción de las observaciones experimentales, siendo capaz de simular alguna variable más (ácido sulfhídrico y sulfato) y de predecir mejor las concentraciones de metano producidas, así como la acumulación de ácidos registrada en el efluente.

[EN] In the current paper it is presented the modelling of the anaerobic digestión process in a pilot plant which treats the wastewater produces in a bioethanol plant. The model chosen for this work has been the ADM1 (Batstone, 2002). To achieve this goal, the collected data during pilot plant operation has been studied and interpreted. This study raises some hypotheses that are subsequently applied into the modeland justify some of the operational problems encountered during the pilot plant operation. The original ADM1 proposed in Simba is described (Fractions, biological and physicochemical processes, stoichiometry and kinetics) and the extension to the model (including the new considered fractions and processes). This extension adds to the model the processes involving the sulfate-reducing bacteria. The conversion process between the measured variables and the ones considered in the model is also described, and the criteria for time used and the numerical method is explained. The results of the simulations are presented, both with the ADM1 model proposed in SIMBA and with the proposed extension. The latter is able to reproduce better the observed data some new variables (sulfhidric acid, sulfate) and predicting better the methane concentration and the accumulation of volatile fatty acids that is produced in the effluentbeing able to simulate