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Ensayos BMPLodos y aguas residuales industriales

Municipal sewage sludge (mixed) — BMP: 15 estudios, media ponderada 250 m³ CH₄/t SV

Municipal sewage sludge (mixed): 15 registros de datos BMP procedentes de 8 publicaciones, media ponderada 250 m³ CH₄/t SV, rango 111–407.

valoración: neutraCH₄ ≈ 54 % (estimación)

Publicado Actualizado 2 min de lecturaRedacción FeedstockData

Foto Hannes Grobe 08:01, 27 October 2007 (UTC) / Wikimedia Commons, licencia CC BY-SA 2.5, archivo de origen; cambios: recorte

Media ponderada
250m³ CH₄/t SV
Rango
111–407m³ CH₄/t SV
Registros
15estudios
Publicaciones
8fuentes
Temperaturas
35 °C, 37 °C, 38 °Cdel ensayo

Metano en el biogás

Contenido medio de metano · ≈ 5,4 kWh/m³ de biogás

estimación según el tipo de sustrato Los estudios recopilados no contienen ninguna medición. El intervalo se deduce de la composición aproximada (proteína a partir del nitrógeno total (N 2,2 % MS × 6,25)) y de los rendimientos de los grupos de compuestos según la FNR.

Cómo lo calculamos y qué significan las zonas

Valoración para plantas de biogás

neutra — valoración editorial para plantas de biogásSin ventajas claras: conviene cobrar una tarifa por aceptarlo

Potencial por tonelada de materia fresca: bajo (14 m³ CH₄/t); riesgo para el proceso: proteína / nitrógeno, inhibidores, azufre. Sin requisitos adicionales de manipulación.

¿Por qué? Factores de la valoración

Potencial por tonelada 0

  • ±0potencial 14 m³ CH₄/t de materia fresca (BMP 250 × MS 6,9 % × SV 78,7 %)

Estabilidad del proceso −1,75

  • −1proteína / nitrógeno: riesgo de inhibición por amoníaco con proporciones elevadas
  • −0,5inhibidores: naturales o residuales (p. ej. limoneno, polifenoles, antibióticos, metales)
  • −0,25azufre: H₂S en el biogás (toxicidad para las bacterias, corrosión, desulfuración)

Manipulación y costes 0

  • 0sin factores

Puntos totales: −1,75 · umbrales: ≥ 2,5 muy buena, ≥ 1 buena, por debajo: neutra; negativa si hay riesgo acumulado para el proceso.

Valoración editorial según la metodología · fiabilidad de la valoración: alta · sin tener en cuenta los precios de mercado

Añadir a la calculadora de codigestión Datos CSV

Curvas BMP de 15 estudios

Media ponderada Registros individuales

Curvas BMP: Municipal sewage sludge (mixed)Producción acumulada de metano a lo largo del tiempo para 15 registros y la media ponderada de 250 m³ CH₄/t SV. 15 de las curvas son curvas de modelo (cinética de primer orden).01002003004005000510152025303540tiempo [d]m³ CH₄/t SVBrowne et al. (2013): 247 m³ CH₄/t SV (curva de modelo)Holliger et al. (2017): 407 m³ CH₄/t SV (curva de modelo)Koch et al. (2017) · 1: 268 m³ CH₄/t SV (curva de modelo)Koch et al. (2017) · 2: 270 m³ CH₄/t SV (curva de modelo)Koch et al. (2017) · 3: 290 m³ CH₄/t SV (curva de modelo)Koch et al. (2017) · 4: 295 m³ CH₄/t SV (curva de modelo)Koch et al. (2017) · 5: 305 m³ CH₄/t SV (curva de modelo)Koch et al. (2017) · 6: 315 m³ CH₄/t SV (curva de modelo)Kolbl et al. (2014): 309 m³ CH₄/t SV (curva de modelo)Kouas et al. (2017) · 1: 126 m³ CH₄/t SV (curva de modelo)Kouas et al. (2017) · 2: 270 m³ CH₄/t SV (curva de modelo)Serrano et al. (2016): 111 m³ CH₄/t SV (curva de modelo)Lallement et al. (2021) · 1: 242 m³ CH₄/t SV (curva de modelo)Lallement et al. (2021) · 2: 243 m³ CH₄/t SV (curva de modelo)Zahan et al. (2016): 192 m³ CH₄/t SV (curva de modelo)media250

Las líneas discontinuas son una curva de modelo (cinética de primer orden, B(t) = B₀·(1 − e−kt)); el punto final procede de la publicación. Todas las curvas son curvas de modelo.

Producción acumulada de metano a lo largo del ensayo [m³ CH₄/t SV]. La línea gruesa es la media ponderada de todos los registros (250); los puntos marcan los valores finales indicados en las publicaciones. Sitúe el cursor sobre el gráfico para leer los valores; haga clic en un elemento de la leyenda para ocultar o mostrar un registro.

  • Mostrar los registros restantes en la leyenda (3)

Registros y fuentes

Descargar CSV
FuenteBMP
m³ CH₄/t SV		TemperaturaMuestraCurva
Browne et al. (2013) DOI24737 °C · mesófilowastewater sludgepunto final (curva de modelo)
Holliger et al. (2017) DOI407—Waste sludgepunto final (curva de modelo)
Koch et al. (2017) · 1 DOI26838 °C · mesófilosewage sludgepunto final (curva de modelo)
Koch et al. (2017) · 2 DOI27038 °C · mesófilosewage sludgepunto final (curva de modelo)
Koch et al. (2017) · 3 DOI29038 °C · mesófilosewage sludgepunto final (curva de modelo)
Koch et al. (2017) · 4 DOI29538 °C · mesófilosewage sludgepunto final (curva de modelo)
Koch et al. (2017) · 5 DOI30538 °C · mesófilosewage sludgepunto final (curva de modelo)
Koch et al. (2017) · 6 DOI31538 °C · mesófilosewage sludgepunto final (curva de modelo)
Kolbl et al. (2014) DOI30938 °C · mesófilomunicipalpunto final (curva de modelo)
Kouas et al. (2017) · 1 DOI12635 °C · mesófilowastewater sludgepunto final (curva de modelo)
Kouas et al. (2017) · 2 DOI27035 °C · mesófilowastewater sludgepunto final (curva de modelo)
Serrano et al. (2016) DOI11135 °C · mesófilosewage sludgepunto final (curva de modelo)
Lallement et al. (2021) · 1 DOI24238 °C · mesófiloWWTP sludge (Inoculum 1)punto final (curva de modelo)
Lallement et al. (2021) · 2 DOI24338 °C · mesófiloWWTP sludge (Inoculum 2)punto final (curva de modelo)
Zahan et al. (2016) DOI19237 °C · mesófiloSewage sludge (SS, primary + waste activated sludge mix)punto final (curva de modelo)
Media ponderada250media aritmética 259, SD 74

Composición típica

Materia seca (MS)
6,9% (rango 4,1–23)
Sólidos volátiles (SV)
78,7 % MS (rango 77–80)
Nitrógeno
2,2 % MS
Relación C/N
19,7

Mediana y rango de las determinaciones indicadas en las publicaciones en que se basan los registros BMP de este sustrato (leídas de: MY-D); materia seca: 4 determinaciones, sólidos volátiles: 3 determinaciones. La relación C/N se calculó como cociente entre los contenidos de C y N (% MS) de la misma fuente.

Fuentes: Browne et al. (2013); Koch et al. (2017); Kolbl et al. (2014); Serrano et al. (2016).

La composición de la materia prima varía entre lotes: para los cálculos de la planta utilice un análisis de su propia muestra. La calculadora inserta automáticamente valores típicos.

Propiedades del proceso

  • rico en proteína
  • composición variable
  • rico en azufre
  • contiene inhibidores
  • clasificación editorial

Codigestión: con qué combinarlo y qué vigilar

Dosificación

Fuentes de los datos del proceso

  1. Fountoulakis, Petousi, Manios (2010). Co-digestion of sewage sludge with glycerol to boost biogas production. Waste Manag.
  2. Davidsson et al. (2008). Co-digestion of grease trap sludge and sewage sludge. Waste Manag.
  3. Pitk et al. (2013). Co-digestion of sewage sludge and sterilized solid slaughterhouse waste: methane production efficiency and process limitations. Bioresour. Technol.
  4. Chen, Cheng, Creamer (2008). Inhibition of anaerobic digestion process: A review. Bioresour. Technol.
  5. Appels et al. (2008). Principles and potential of the anaerobic digestion of waste-activated sludge. Prog. Energy Combust. Sci.

La calculadora de codigestión evaluará una mezcla concreta que contenga este sustrato.

Qué muestra la compilación

La compilación reúne 15 registros del potencial de metano (BMP) del sustrato «Municipal sewage sludge (mixed)» procedentes de 8 publicaciones publicados en 2013–2021. Los resultados van de 111 a 407 m³ CH₄/t SV y la media ponderada es de 250 m³ CH₄/t SV (media aritmética 259, desviación típica 74).

Los ensayos se realizaron a 35, 37, 38 °C (régimen: mesófilo). Las diferencias de temperatura, inóculo, duración del ensayo y preparación de la muestra son causas habituales de la dispersión de resultados entre laboratorios.

En 15 registros la publicación solo indica el valor final. La línea del gráfico es entonces una curva de modelo (cinética de primer orden) y sirve únicamente para comparar formas: solo el punto final procede de la publicación.

Cómo utilizar estos datos

El BMP describe el potencial obtenido en un ensayo discontinuo en condiciones de laboratorio. En una planta a escala real, el rendimiento depende además del tiempo de retención, la carga del digestor, la mezcla y la composición de la alimentación. Para los cálculos preliminares conviene utilizar la media ponderada y, para evaluar el riesgo, todo el rango de resultados. Al planificar una alimentación concreta, merece la pena encargar un ensayo BMP propio con una muestra representativa.

La metodología en breve

El BMP es la cantidad de metano obtenida a partir de los sólidos volátiles (SV) en un ensayo discontinuo, expresada en m³ de CH₄ por tonelada de SV (numéricamente igual a NmL CH₄/g SV en las publicaciones) y convertida a condiciones normales (0 °C, 101,325 kPa). La media ponderada asigna a cada publicación un peso total de 1, repartido a partes iguales entre sus resultados para el sustrato: un artículo que ensaya veinte variedades no pesa más que uno con una sola muestra. En los programas interlaboratorio la unidad es el laboratorio (peso total 1) y, dentro de él, el peso de un ensayo crece con el número de botellas (réplicas). Los resultados posteriores a un pretratamiento (p. ej. térmico, químico o enzimático) se muestran por separado y no se incluyen en la media.

Las líneas continuas son curvas medidas en los ensayos. Cuando una publicación solo indica el resultado final, dibujamos un modelo cinético de primer orden, B(t) = B₀·(1 − e−kt): solo el punto final procede de la publicación y la forma de la curva es una mera visualización; no debe leerse en ella la producción de un día concreto. Para este sustrato se supuso k = 0,091 d−1 (no hay datos cinéticos del grupo; se utilizó la mediana de todas las constantes de velocidad k disponibles (93 valores)).

Las estadísticas describen la dispersión de los resultados publicados: una compilación descriptiva, no un metaanálisis ni una garantía del rendimiento de la planta.

Metodología completa y política de correcciones

Resultados tras pretratamiento (3): excluidos de la media
FuenteBMP
m³ CH₄/t SV		PretratamientoMuestra
Serrano et al. (2016)118physicalsewage sludge
Serrano et al. (2016)130physicalsewage sludge
Serrano et al. (2016)118physicalsewage sludge

Bibliografía

  1. Browne, J.D.; Allen, E.; Murphy, J.D. (2013). Evaluation of the biomethane potential from multiple waste streams for a proposed community scale anaerobic digester. Environmental Technology 34(13-14), 2027–2038. DOI: 10.1080/09593330.2013.812669 DOI
  2. Holliger, C.; Fruteau de Laclos, H.; Hack, G. (2017). Methane Production of Full-Scale Anaerobic Digestion Plants Calculated from Substrate’s Biomethane Potentials Compares Well with the One Measured On-Site. Frontiers in Energy Research 5, 12. DOI: 10.3389/fenrg.2017.00012 DOI
  3. Koch, K.; Lippert, T.; Drewes, J.E. (2017). The role of inoculum’s origin on the methane yield of different substrates in biochemical methane potential (BMP) tests. Bioresource Technology 243, 457–463. DOI: 10.1016/j.biortech.2017.06.142 DOI
  4. Kolbl, S.; Paloczi, A.; Panjan, J.; Stres, B. (2014). Addressing case specific biogas plant tasks: Industry oriented methane yields derived from 5L Automatic Methane Potential Test Systems in batch or semi-continuous tests using realistic inocula, substrate particle sizes and organic loading. Bioresource Technology 153, 180–188. DOI: 10.1016/j.biortech.2013.12.010 DOI
  5. Kouas, M.; Torrijos, M.; Sousbie, P.; Steyer, J.P.; Sayadi, S.; Harmand, J. (2017). Robust assessment of both biochemical methane potential and degradation kinetics of solid residues in successive batches. Waste Management 70, 59–70. DOI: 10.1016/j.wasman.2017.09.001 DOI
  6. Serrano, A.; Siles, J.; Martín, M.; Chica, A.; Estévez-Pastor, F.; Toro-Baptista, E. (2016). Improvement of anaerobic digestion of sewage sludge through microwave pre-treatment. Journal of Environmental Management 177, 231–239. DOI: 10.1016/j.jenvman.2016.03.048 DOI
  7. Lallement, A.; Siaud, A.; Peyrelasse, C.; Kaparaju, P.; Schraauwers, B.; Maunas, S.; Monlau, F. (2021). Impact of Operational Factors, Inoculum Origin, and Feedstock Preservation on the Biochemical Methane Potential. Bioengineering 8(11), 176. DOI: 10.3390/bioengineering8110176 DOI
  8. Zahan, Z.; Othman, M.Z.; Rajendram, W. (2016). Anaerobic Codigestion of Municipal Wastewater Treatment Plant Sludge with Food Waste: A Case Study. BioMed Research International 2016, 1–13. DOI: 10.1155/2016/8462928 DOI

Todas las fuentes del sitio: bibliografía.

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