Las actividades agroindrustriales que se desarrollan en gran parte de nuestro país generan efluentes líquidos con altas cargas de materia orgánica, los cuales deben ser tratados antes de verterse en cursos de aguas superficial. La biodigestión anaeróbica resulta ventajosa para el tratamiento de estos efluentes al lograr disminuir la DQO, produciendo simultáneamente biogás. Dicho sub-producto puede ser empleado para la cogeneración de energía térmica y/o eléctrica. Sin embargo, algunos de estos efluentes presentan alta concentraciones de azufre, generalmente en forma de sulfatos, lo que dificulta la posibilidad de su aprovechamiento para la producción de biogás. En los biodigestores, el sulfato es reducido biológicamente a sulfuro; una parte se gasifica como sulfuro de hidrógeno y contamina el biogás, por lo que debe ser lavado y eliminado para evitar graves fenómenos corrosivos en los quemadores o máquinas termoeléctricas generadoras de energía. Adicionalmente la acumulación de sulfuros en solución en el líquido del reactor compromete su estabilidad, debido a que resulta inhibitorio y tóxico para los microorganismos responsables del proceso metanogénico. El agregado de sales de hierro (en sus estados Fe3+ y Fe2+) dentro del propio biodigestor, ayuda a precipitar a los sulfuros insolubles de dicho catión. Como desventaja, el hacerlo in situ, implica la generación excesiva de barros contaminados con estos sulfuros, que, si bien no los convierten en un residuo peligroso, complican más aún, la ya problemática disposición final de los mismos (enmienda orgánica a campo, riego, etc.). En el presente proyecto, se propone estudiar y desarrollar sistemas de pre-tratamiento que posibiliten la biodigestión anaeróbica de efluentes con altas cargas de azufre. Las estrategias incluirán la eliminación por precipitación del azufre en reactores anaeróbicos de bajo tiempo de residencia; obteniendo de esta manera efluentes aún con un alto contenido de materia orgánica y ahora aptos para ser tratados en biodigestores anaeróbicos convencionales para la producción de biogás. El azufre precipitado en los pretratamientos buscará ser recuperado y revalorizado a través de su purificación, por ejemplo, llevándolo a su estado elemental.

Design and development of a pretreatment system for the elimination of high sulfur loads in agro-industrial liquid effluents used for the production of biogas

Abstract:

In Argentina, agro-industrial activities generate liquid effluents with high loads of organic matter, which must be treated before being discharged into surface water courses. Anaerobic biodigestion is a convenient technique for the treatment of these effluents because it reduces the COD and produces biogas simultaneously, which can be used for the cogeneration of thermal and/or electrical energy. However, some of these effluents contain high concentrations of sulfur, usually as sulfates, that difficult their utilization for biogas production. In biodigesters, sulfate is biologically reduced to sulfide; part of it is gasified as hydrogen sulfide and contaminates the biogas, so it must be washed and eliminated to avoid serious corrosive phenomena in the burners or thermoelectric power-generating machines. Additionally, the accumulation of dissolved sulfides in the reactor compromises its stability since it is inhibitory and toxic for the microorganisms responsible for the methanogenic process. The addition of iron salts (Fe3+ or Fe2+) to the biodigester lead to the precipitation of insoluble sulfides of said cation. As a disadvantage, this methodology implies the excessive generation of sulfide-contaminated sludges, which, although not defined as a hazardous waste, further complicate their already problematic final disposal (organic amendment to the field, irrigation, etc). The aim of this project to study and develop pretreatment systems that enable the anaerobic biodigestion of effluents with high sulfur loads. The strategies will be based in the removal of sulfur by precipitation in low residence-time anaerobic reactors, obtaining effluents still with a high content of organic matter and now suitable for being treated in conventional anaerobic biodigesters for biogas production. The sulfur precipitated in the pretreatments could be recovered and revalued through its purification, for example, by bringing it to its elemental state