Producción de gas metano y caracterización de la calidad del lixiviado proveniente de una biocelda para el manejo de residuos sólidos
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Date
2023-09
Authors
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Publisher
Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ciencia e Ingeniería en Alimentos y Biotecnología. Carrera de Biotecnología
Abstract
The disposal of solid waste in conventional landfills generates greenhouse gas emissions, produces leachate, and is characterized by inefficient energy use. An alternative to landfills is the implementation of biocells with leachate recirculation, whose system allows for rapid biodegradation and stabilization of organic matter, as well as a higher rate of methane gas generation, which is utilized for energy production.
In this study, the waste stabilization system was implemented by operating three biocells in the laboratory for 12 weeks. Three types of organic waste were incorporated into the biocells: sludge from the Ambato Wastewater Treatment Plant, compost, and green waste. The evolution of the process is monitored by quantifying the generated methane gas and characterizing the leachate. Methane gas production was determined using a biogas collection system through displacement with a NaOH solution, which stabilized from day 21 of operation. The leachate quality was evaluated by determining parameters such as chromium, cadmium, ammonium, phosphate, sulfate, iron, magnesium, COD, and sulfides.
The leachate characterization shows a concentration of phosphorus and nitrogen within typical ranges for biocell leachate, with a neutral or slightly basic pH. Additionally, a significant decrease in the concentration of cadmium, total chromium, hexavalent chromium, ammonium, iron, magnesium, and sulfides was observed as the biocell operation progressed.
Description
La disposición de residuos sólidos en vertederos convencionales genera emisiones de gases de efecto invernadero, produce lixiviados y se caracteriza por un ineficiente uso energético. Una alternativa al uso de vertederos es la implementación de bioceldas con recirculación de lixiviado, cuyo sistema permite una rápida biodegradación y estabilización de la materia orgánica, así como una mayor tasa de generación de gas metano, el cual es aprovechado para la producción de energía.
En el presente estudio se implementó este sistema de estabilización de residuos mediante la operación de tres bioceldas en laboratorio por 12 semanas. Tres tipos de residuos orgánicos se incorporaron en las bioceldas: lodos de la PTAR de Ambato, compost y residuos verdes. La evolución del proceso se monitorea mediante la cuantificación del gas metano generado y la caracterización de lixiviados. La producción de gas metano se determinó utilizando un sistema de recolección de biogás por desplazamiento de una solución de NaOH, la cual fue estable a partir del día 21 de operación. La calidad del lixiviado se evaluó mediante la determinación de parámetros como el cromo, cadmio, amonio, fosfato, sulfato, hierro, magnesio, DQO y sulfuros.
La caracterización del lixiviado muestra una concentración de fósforo y nitrógeno dentro de rangos típicos para lixiviados de bioceldas y un pH neutro o ligeramente básico. Adicionalmente, se observó una disminución significativa en la concentración de cadmio, cromo total, cromo VI, amonio, hierro, magnesio y sulfuros con avance de la operación de la biocelda.
Keywords
GESTIÓN AMBIENTAL, GESTIÓN DE RESIDUOS, LIXIVIADOS, METANO, BIOCELDAS DE COMBUSTIBLE, BIOGÁS