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Projecte llegit

Títol: Evaluación de la tecnología ANAMMOX sobre la digestión anaerobia de lodos de depuradoras urbanas

Estudiant que ha llegit aquest projecte:

Tutor/a o Cotutor/a: RAMOS QUIROZ, CARLOS ANTONIO

Departament: DEAB

Títol: Evaluación de la tecnología ANAMMOX sobre la digestión anaerobia de lodos de depuradoras urbanas

Data inici oferta: 08-09-2025      Data finalització oferta: 08-04-2026

Estudis d'assignació del projecte:
    MU MKET4FOOD+BIO
    MU TECH4AGRI+FOOD

Lloc de realització:
EEABB

Paraules clau:
Digestión anaerobia, biotecnología ambiental, optimización, procesos a escala industrial

Descripció del contingut i pla d'activitats:
Actualmente la humanidad se enfrente a un grave problema de generación residuos y de disponibilidad de materias primas y energía. Es por ello que se deben desarrollar e implementar nuevos procesos y tecnologías que permitan un desarrollo sostenible. Una de las alternativas con mayor prospección de implementación son los basados en los procesos biológicos, ya que permiten la transformación de sustratos en productos de valor añadido, bajo condiciones suaves de operación.
Una de la tecnología en mayor desarrollo e implementación industrial es la digestión anaerobia, el cual es un proceso biológico que permite la transformación de la materia orgánica, contenida en un residuo, a biogás; un efluente gaseoso compuesto principalmente por metano (50-75 %) y dióxido de carbono (25 - 50 %). Este gas puede ser utilizado como fuente de energía y calor, mediante motores de cogeneración. También, si el biogás es enriquecido en metano (> 95 %), se puede obtener un gas conocido como biometano, un sustito de las de red y combustible para vehículos. La digestión anaerobia permite obtener beneficios ambientales y económicos: (i) la gestión integral de un residuo, (ii) independencia energética, (iii) sostenibilidad, (iv) está en el contexto de la economía circular y (v) permite sustituir el uso de combustibles fósiles.
Actualmente en Cataluña hay en operación 68 plantas industriales de digestión anaerobia, siendo principalmente utilizada la tecnología en la gestión de lodos de depuradoras de aguas residuales urbanas.
Con el fin de mejorar el desempeño de las actuales instalaciones y reducir los costes operacionales, se ha implementado un proceso de eliminación de nitrógeno en la línea fangos, denominado ANAMMOX. Con el fin de conocer el impacto de esta tecnología sobre la digestión anaerobia del proceso a escala industrial y hacer un análisis crítico del proceso, se proponer un TFM que considere el histórico de datos y un análisis crítico de la literatura técnica.

Overview (resum en anglès): In a global context marked by the energy transition, the scarcity of water resources, and the need to reduce greenhouse gas emissions, urban Wastewater Treatment Plants (WWTPs) face the challenge of shifting from being net energy consumers to becoming true waste valorization plants. In this scenario, anaerobic digestion (AD) of sludge is positioned as a key technology to stabilize organic matter and produce biogas, but at the same time it generates return streams highly loaded with ammoniacal nitrogen, which increase the aeration requirement (and therefore the energy cost) in the main line of wastewater treatment when they are treated with conventional nitrification-denitrification schemes.
Due to this, different solutions have been implemented to reduce the nitrogen load, with 100% autotrophic biological nitrogen removal being one of the most promising for implementation, known as partial nitritation (PN) coupled with anaerobic ammonium oxidation (ANAMMOX by its acronym in English). In Catalonia, there are 2 treatment plants with this strategy to reduce the nitrogen content of the return stream.
Due to the need to understand the impact of PN coupled with ANAMMOX on AD, this Master's Final Project evaluated real operational data from the Terrassa WWTP over the last 5 years, with the main objective of assessing the operation of mesophilic AD of wastewater sludge and its integration with a PN coupled to ANAMMOX process in the return line.
The analysis of the operational data of the anaerobic digestion process made it possible to determine that the flow rate remained constant during the operation period; however, the amount of VS fed decreased slightly to 8000 kg VS per day. As a result of the loss of one reactor, the effective operating volume was reduced by half, causing the reduction of the hydraulic retention time, from 52 to 28 days, and the pronounced increase of the organic loading rate up to 1.32 kg VS/m3·d. This led to a reduction of the organic matter removal efficiency below 50%. Despite the reduction to one reactor, no acid-base instabilities were observed, with the VFA/alkalinity ratio always remaining below 0.3. Despite this operational change, the average biogas production remained constant at around 6158 m3/d, although its composition worsened, from a CH4 proportion of 63.3% to 59%. Despite this, a notable fact that could be verified is that the biogas production yield with respect to removed VS increased, from 0.98 ± 0.178 m3/kg VS removed to 1.29 ± 0.38 m3/kg VS after the implementation of PN+ANAMMOX.
With all this, the work shows that, in general terms, no effect attributable to PN+ANAMMOX is observed on the overall improvement of anaerobic digestion (neither in VS destruction nor in daily biogas/CH¿ production/quality), and the changes are mainly explained by the shift from two digesters to one. However, the specific yield expressed as biogas per removed VS does increase, which suggests a more efficient conversion of the organic fraction that is ultimately degraded. Even so, this increase should be interpreted with caution because it does not demonstrate causality and may be influenced by the change in operating regime.

Aquest projecte està relacionat amb l'adaptació al Canvi Climatic? No

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