Implementación de la recirculación del biol en la digestión anaerobia del estiércol avícola

Abstract

RESUMEN : La digestión anaerobia de la fracción líquida, producto de la extracción de materia orgánica del estiércol avícola con biol (efluente del proceso), fue evaluada en digestor piloto UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket). Tres tipos de estiércol avícola, gallinaza de jaula californiana, gallinaza de banda transportadora con y sin insuflado de aire, fueron caracterizadas fisicoquímica y microbiológicamente, para dar cuenta del efecto de la aireación y la acumulación antes de la disposición final. La gallinaza de banda con insuflado de aire presentó los mayores contenidos de Sólidos Totales (ST) (45.1%) y Volátiles (SV) (66.4%ST), la mayor densidad (0.43 g/cm3), respirometría (3.08 mgCO2/g) y porcentaje de partículas <2mm (11.8%), el menor pH (7.9), así como, las mayores poblaciones de mesófilos (7.9 x109 ufc/g), enterobacterias (1.1 x104 ufc/g) y la presencia de levaduras (3.5 x103 ufc/g); estas últimas, no fueron encontradas en las gallinazas sin insuflado y de jaula californiana. Mediante el monitoreo del pH, la conductividad, Sólidos Totales, Volátiles y Fijos en un proceso de dilución de gallinaza con agitación, se llevó a cabo un seguimiento cinético del proceso de solubilización de los sólidos durante 30 horas para los tres tipos de gallinaza. El insuflado de aire y la acumulación del estiércol antes de la disposición final, mostraron un efecto sobre el proceso de solubilización de los sólidos, siendo más acentuado en la gallinaza con insuflado de aire, la cual, registro la mayor solubilización de ST, 13.18 ±0.08 g/L, en 15h y de materia orgánica, expresadas como SV 7.14 ±0.09 g/L en 3h y sin mostrar cambios importantes a tiempos mayores. La gallinaza sin insuflado de aire mostro la mayor solubilización de ST, 8.50 ± 0.08 g/L en 12h y de materia orgánica, 5.02 ±0.16 g/L SV en 6h, mientras, la gallinaza de jaula registró un comportamiento intermedio, alcanzando una máxima solubilización de 9.89 ± 0.25 g/L ST en 15 h y 5.98 ±0.07 g/L SV. Una vez se alcanzó la mayor solubilización de sólidos (ST, SV) para la gallinaza con insuflado, los valores registrados para los sólidos y pH no varían significativamente en el tiempo, en contraste con los otros dos tipos de gallinaza, que luego mostraron una fuerte variación en los niveles estos parámetros, probablemente, debido a procesos de degradación que se activan con la adición de agua y la agitación. Estos resultados indican que el insuflado de aire facilita la solubilización de la materia orgánica y el tiempo requerido para el proceso, dado que, se favorece el desarrollo de poblaciones microbianas, que transforman el material en formas químicas más simples y disponibles durante el transporte hasta el sitio de disposición. La fracción líquida que se obtuvo de la dilución de la gallinaza con insuflado con biol, en una proporción inicial de 1:5, fue evaluada durante 93 días en un digestor UASB acoplado a un lecho de lodos como digestor soporte, de esta manera se monitoreo en el pH, la Demanda Química de Oxígeno (DQO), los Sólidos Totales (ST), Volátiles (SV) y Fijos (SF), la relación Ácidos Grasos Volátiles/ Alcalinidad (AGV/ALK) y la producción de biogás en el UASB. A partir de los resultados obtenidos del monitoreo durante el periodo de evaluación de la digestión en el UASB, la relación gallinaza/ biol fue reducida a 1:3 para incrementar la velocidad de carga orgánica (OLR), sin embargo, posteriormente se presentaron obstrucciones en el sistema de bombeo que alimenta el digestor UASB, que imposibilitaron la evaluación completa a esta relación. Para la relación 1:5 se obtuvo una Producción Especifica de biogás (Pesp) de 1.83 ±0.19 L/LReactor.día, con una OLR de 5.69 ±0.42 gDQO/L.día y una remoción del 82.5% del DQO. Para la relación 1:3 se registraron 2.87 L/LR.día y una OLR de 7.29 ± 0.02 g DQO/L.día. Además, se alcanzaron rendimientos de 57.94 y 54.54L/kg de gallinaza húmeda para las relaciones 1:5 y 1:3, respectivamente. Factores ajenos al estudio imposibilitaron el seguimiento del Nitrógeno amoniacal, sin embargo, los resultados obtenidos indican que no se presentó una inhibición por acumulación de Amoniaco.

ABSTRCACT : The anaerobic digestion of the liquid fraction, a product of the extraction of organic matter from poultry manure with biol (process effluent), was evaluated in a UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) pilot digester. Three types of poultry manure, Californian cage manure, conveyor belt manure with and without air blowing, were characterized physicochemically and microbiologically, to account for the effect of aeration and accumulation before final disposal. The belt manure with air blowing presented the highest contents of Total Solids (TS) (45.1%) and Volatiles (VS) (66.4%ST), the highest density (0.43 g/cm3), costometry (3.08 mgCO2/g) and percentage of particles <2mm (11.8%), the lowest pH (7.9), as well as the largest populations of mesophiles (7.9 x109 cfu/g), enterobacteria (1.1 x104 cfu/g) and the presence of yeasts (3.5 x103 cfu/g); The latter were not found in the chicken manures without inflation and in the Californian cage. By monitoring pH, conductivity, Total, Volatile and Fixed Solids in a chicken manure dilution process with agitation, a kinetic monitoring of the solids solubilization process was carried out for 30 hours for the three types of chicken manure. The air blowing and the accumulation of manure before final disposal showed an effect on the solubilization process of the solids, being more accentuated in the chicken manure with air blowing, which recorded the highest solubilization of ST, 13.18 ± 0.08 g/L, in 15h and organic matter, expressed as SV 7.14 ±0.09 g/L in 3h and without showing important changes at longer times. The chicken manure without air blowing showed the highest solubilization of ST, 8.50 ± 0.08 g/L in 12h and of organic matter, 5.02 ±0.16 g/L SV in 6h, while the cage manure recorded an intermediate behavior, reaching a maximum solubilization of 9.89 ± 0.25 g/L ST in 15 h and 5.98 ±0.07 g/L SV. Once the highest solid solubilization (ST, SV) was reached for the blown chicken manure, the values recorded for solids and pH do not vary significantly over time, in contrast to the other two types of chicken manure, which later showed a strong Variation in the levels of these parameters is probably due to degradation processes that are activated with the addition of water and agitation. These results indicate that air blowing facilitates the solubilization of organic matter and the time required for the process, since it favors the development of microbial populations, which transform the material into simpler and more available chemical forms during transport to the disposal site. The liquid fraction obtained from the dilution of the chicken manure with biol blowing, in an initial proportion of 1:5, was evaluated for 93 days in a UASB digester coupled to a sludge bed as a support digester, in this way it was monitored. in the pH, the Chemical Oxygen Demand (COD), the Total Solids (ST), Volatile (SV) and Fixed (SF), the Volatile Fatty Acids/Alkalinity ratio (VFA/ALK) and the production of biogas in the UASB . Based on the results obtained from monitoring during the digestion evaluation period at the UASB, the chicken manure/biol ratio was reduced to 1:3 to increase the organic loading rate (OLR), however, obstructions subsequently occurred in the pumping system that feeds the UASB digester, which made it impossible to fully evaluate this relationship. For the 1:5 ratio, a Specific Biogas Production (Pesp) of 1.83 ±0.19 L/LReactor.day was obtained, with an OLR of 5.69 ±0.42 gCOD/L.day and a removal of 82.5% of the COD. For the 1:3 ratio, 2.87 L/LR.day and an OLR of 7.29 ± 0.02 g COD/L.day were recorded. In addition, yields of 57.94 and 54.54L/kg of wet chicken manure were achieved for the 1:5 and 1:3 ratios, respectively. Factors outside the study made it impossible to monitor ammoniacal Nitrogen, however, the results obtained indicate that there was no inhibition due to the accumulation of Ammonia.