Eliminación de ácido sulfídrico de una corriente de biogás

CONSULTE EN LINEA A TRAVES DE REPOSITORIO INSTITUCIONAL

Tesis (Ing. Civil Químico)-- Prof. guía: Lorna Guerrero Saldes

h.84-85

[Resumen del autor]

La digestión anaerobia es actualmente una buena opción para el tratamiento de aguas residuales con altos contenidos de materia orgánica. Ventajas como la producción de biogás que permite llevar a cabo el proceso con un bajo costo energético, la baja producción de Iodos, estabilidad de éstos y la reducción en la emisión de gases que causan el efecto invernadero, entre otras, son una fuerte motivación para la incorporación de esta tecnología en el tratamiento de aguas residuales en los distintos sectores industriales del país. Sin embargo, la digestión anaerobia presenta problemas cuando las aguas residuales a tratar contienen sulfatos. Por una parte, esto implica una competencia entre las bacterias metanogénicas y las sulfatorreductoras, lo que se traduce en una menor producción de metano y por ende, se obtiene un biogás con menor poder calorífico. Otra consecuencia es la formación de sulfuro de hidrógeno, gas que presenta múltiples inconvenientes tanto para la salud de las personas como para los equipos de combustión y almacenamiento del biogás. Esto hace necesaria la purificación del biogás, con el fin de eliminar el sulfuro de hidrógeno antes de su almacenamiento y utilización. Para llevar a cabo la purificación del biogás se pueden utilizar varios tratamientos, dependiendo de las condiciones de operación con las que se trabaje. En esta memoria se diseñó un sistema de tratamiento para una corriente de biogás de 500 [m3/h) con una concentración de sulfuro de hidrógeno de 30000 [ppmv], que provenía desde un digestor anaerobio de manto de Iodos o Upflow Anaerobic Sludge Blanquet (UASB). El tratamiento seleccionado es la purificación mediante absorción química en columnas de burbujeo, el cual es un complemento de una serie de estudios que se enmarcan en el proyecto FONDECYT N0 1020201, "Digestión Anaerobia de Aguas Residuales con Alto Contenido de Sulfatos". Este tratamiento está compuesto por tres equipos principales, los que corresponden a una columna de desorción o stripping, una columna de absorción y una columna de regeneración. La primera columna tiene como objetivo eliminar los sulfuros presentes en el agua residual que abandona el digestor anaerobio UASB, para que éste cumpla con el D.S. 90 e incorporarlos a la corriente del biogás en forma gaseosa; esto se logra haciendo pasar un gas inerte en contracorriente (N2) con el fin de forzar la transferencia de masa entra la fase líquida y gaseosa. La segunda columna tiene como objetivo la eliminación del sulfuro de hidrógeno llevándolo a azufre elemental (So), consiguiendo de esta forma pasar el contaminante desde la fase gaseosa a fase sólida en suspensión; esto se consigue haciendo pasar en contracorriente el flujo de gas con sulfuro de hidrógeno por una corriente de cloruro férrico, generándose la oxidación del sulfuro de hidrógeno y la reducción del cloruro férrico. La última columna tiene como objetivo regenerar la solución de cloruro férrico reducido con el fin de reutilizarla en el proceso; esto permite hacer el proceso sustentable económicamente. Para llevar a cabo la regeneración se hace burbujear aire con el fin de oxidar la solución de cloruro férrico. Los volúmenes obtenidos para asegurar un 90% de remoción de sulfuro de hidrógeno fueron los siguientes: la columna de stripping arrojó un volumen de 68,42 [m3], la columna de absorción 126,43 [m3) y la columna de regeneración 34,41 [m3). Una vez diseñado estos equipos se realizó la estimación de los costos de inversión y operación de una planta de tratamiento de estas características, que arrojó un costo total de inversión de US$ 760000 y costos anuales de operación de US$ 1230000 al año.

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