Diseño de un pre-tratamiento para acondicionar residuos líquidos para su valorización energética en un reactor termo-catalítico

Abstract

[ES] La cantidad de residuos que se producen actualmente en todo el mundo implica un gran problema en cuanto a su tratamiento y destino final. En este trabajo final de grado se propone el diseño de un pre-tratamiento para acondicionar un residuo líquido, fango mixto de una Estación Depuradora de Aguas residuales. El residuo pre-tratado podría ser alimentado posteriormente en un reactor termo-catalítico para su valorización energética. La valorización energética se basa en realizar una reacción de oxidación sobre el residuo para obtener corrientes gaseosas a altas temperaturas con las que producir energía en distintas formas (calor, electricidad¿). Por tanto, los fangos de depuradora poseen propiedades que los convierten en una materia prima perfecta para esta técnica, puesto que poseen un elevado porcentaje de materia orgánica oxidable. Además de la materia orgánica, es importante que el residuo a la entrada del reactor tenga unas características específicas como son el tamaño de partícula inferior a 10 micras, y la ausencia de metales y compuestos haluros. Para llevar a cabo el diseño, se ha realizado previamente una parte experimental en el laboratorio. Se han ensayado diferentes equipos de triturado y condiciones de operación así como una filtración. A partir de los resultados obtenidos, se ha propuesto para el diseño un pre-tratamiento con una etapa de trituración basada en un equipo de homogenización a elevada velocidad, seguido de una etapa de filtración de forma que se aseguren las características establecidas para ser tratados posteriormente en un reactor termo-catalítico. En un futuro, el diseño de la parte del pre-tratamiento junto con la del diseño del reactor termo-catalítico contribuiría a solucionar uno de los principales problemas que tiene la sociedad actualmente, como es la gestión de los residuos que se generan.

[CA] La quantitat de residus que es produïxen actualment en tot el món implica un gran problema en quant al seu tractament i destí final. En este treball final de grau es proposa el disseny d'un pretractament per a condicionar un residu líquid, fang mixt d'una Estació Depuradora d'Aigües residuals. El residu pretractat podria ser alimentat posteriorment en un reactor termo-catalític per a la seua valoració energètica. La valoració energètica es basa a realitzar una reacció d'oxidació sobre el residu per a obtindre corrents gasosos a altes temperatures amb els què produir energia en distintes formes (calor, electricidad...). Per tant, els fangs de depuradora posseïxen propietats que els convertixen en una matèria primera perfecta per a esta tècnica, ja que posseïxen un elevat percentatge de matèria orgànica oxidable. A més de la matèria orgànica, és important que el residu a l'entrada del reactor tinga unes característiques específiques com són la grandària de partícula inferior a 10 microns, i l'absència de metalls i compostos haluros. Per a dur a terme el disseny, s'ha realitzat prèviament una part experimental en el laboratori. S'han assajat diferents equips de triturat i condicions d'operació així com una filtració. A partir dels resultats obtinguts, s'ha proposat per al disseny un pretractament amb una etapa de trituració basada en un equip d'homogeneïtzació a elevada velocitat, seguit d'una etapa de filtració de manera que s'asseguren les característiques establides per a ser tractats posteriorment en un reactor termo-catalític. En un futur, el disseny de la part del pretractament junt amb la del disseny del reactor termocatalític contribuiria a solucionar un dels principals problemes que té la societat actualment, com és la gestió dels residus que es generen.

[EN] The amount of waste that is currently produced around the world involves a big problem in terms of its treatment and final destination. In this final grade paper, the design of a pre-treatment is proposed to condition a liquid residue, mixed sludge from a Wastewater Treatment Plant. The pre-treated residue could then be fed into a thermos-catalytic reactor for energy recovery. Energy recovery is based on performing an oxidation reaction on the residue to obtain gaseous currents at high temperatures with which to produce energy in different forms (heat, electricity ...). Therefore, sewage sludge has properties that make it a perfect raw material for this technique, since it has a high percentage of oxidizable organic matter. In addition to organic matter, it is important that the residue at the inlet of the reactor has specific characteristics such as particle size less than 10 microns, and the absence of metals and halide compounds. To do the design, an experimental part has been previously performed in the laboratory. Different grinding equipment and operating conditions have been tested as well as filtration. From the results obtained, a pre-treatment has been proposed for the design with a grinding stage based on a homogenization equipment at high speed, followed by a filtration stage so as to ensure the characteristics established to be treated later in a thermo-catalytic reactor. In the future, the design of the pre-treatment part, together with the design of the thermo-catalytic reactor, would contribute to solve one of the main problems that society has today, such as waste management.