Els residus biodegradables reben una atenció especial en el marc legislatiu europeu actual
(Revised Framework Directive 2008/98/CE) i en la seva transposició a Espanya a traves del
Plan Nacional Integrado de Residuos 20082015
(PNIR), degut al significatiu impacte
ambiental derivat quan aquestos residus no són tractats correctament i al seu potencial ús
com recursos renovables mitjançant l’obtenció de compost i biogàs. Pel correcte
tractament d’aquestos residus és imprescindible el desenvolupament d’instal·lacions i
plantes de tractament eficaces i eficients.
La correcta avaluació de l’efectivitat i eficiència d’aquestes instal·lacions requereix una
mesura fidedigna del contingut de matèria orgànica biodegradable dels residus i per tant
de la seva estabilitat. Aquesta mesura permetria: i) establir una classificació dels residus i
productes en base a la seva biodegradabilitat i estabilitat; ii) la correcta avaluació de les
plantes de tractament en funcionament; iii)el disseny de noves i optimitzades
instal·lacions, i iv) la determinació del potencial impacte ambiental dels productes finals.
La informació obtinguda mitjançant l’anàlisi de paràmetres purament físics o químics dels
residus no es capaç de reflectir la naturalesa biològica dels residus. És molt extensa la
bibliografia que descriu, proposa i avalua l’ús d’índexs biològics, aerobis i anaerobis, per
caracteritzar els residus orgànics. De la mateixa manera, aquestos índexs, han estat
proposats en diferents normatives de paises europeus com paràmetres d’estabilitat.
En aquesta Tesis s’han desenvolupat noves metodologies per a la determinació d’índexs
biològics aerobis i anaerobis, optimitzant les metodologies ja referenciades, eliminant les
seves limitacions i ampliant la seva utilitat: índexs respiromètrics aerobis, expressats com
velocitat de consum d’oxigen i consum acumulat durant un temps determinat i índexs
anaerobis, expressats com producció acumulada de biogàs i metà durant un temps
determinat o total.
Aquestes metodologies s’han avaluat i verificat mitjançant les següents aplicacions:
1) Optimització del procés de compostatge de fangs procedents d’EDARs urbanes,
determinant la relació d’estructurant‐fang mínima necessària per obtenir un
producte final higienitzat i estabilitzat a escala industrial.
2) Completa avaluació d’una planta de tractament mecànic‐biològic (MBT) amb
capacitat per tractar 240.000 tones/any de residus municipals, monitoratge del
procés i determinació de les eficàcies d’eliminació de matèria orgànica en cada
etapa.
3) Estudi específic del pretractament mecànic d’una MBT i la seva influencia en
l’eliminació de matèria orgànica biodegradable.
4) Determinació de potencials totals de producció de biogàs mitjançant l’anàlisi
d’índexs biològics anaerobis de curta durada.
5) Determinació de les correlacions entre indexs aerobis i anaerobis. Determinació de
les correlacions entre els diferents indexs aerobis i discusió sobre la diferent
informació que poden proporcionar.
6) Caracterització completa de residus basant‐se en la diferent informació
proporcionada pels indexs respiromètrics aerobis.
7) Redacció d’un protocol estandarditzat per a la determinació de la biodegradabilitat
de residus orgànics de diferent origen i tipologia per l’Agencia de Residus de
Catalunya, basant‐se en la determinació d’índexs biològics aerobis.
Els resultats obtinguts en tots aquestos treballs i estudis confirmen la idoneïtat de l’ús dels
índexs biològics com mesura real del contingut de matèria orgànica biodegradable dels
residus i per tant de la seva estabilitat. A més es poden considerar com un paràmetre clau
pel disseny i control de plantes de tractament de residus. / Los residuos biodegradables reciben una atención especial en el marco legislativo europeo
actual (Revised Framework Directive 2008/98/CE) y en su transposición en España a través
del Plan Nacional Integrado de Residuos 20082015
(PNIR), debido al significativo impacto
ambiental derivado cuando no son tratados correctamente y a su potencial uso como
recursos renovables mediante la obtención de compost y biogás. Para ello, es
imprescindible el desarrollo de instalaciones y plantas de tratamiento eficaces y eficientes.
La correcta evaluación de la efectividad y eficiencia de estas instalaciones requiere una
medida fidedigna del contenido de materia orgánica biodegradable de los residuos y por
consiguiente de su estabilidad. Esta medida permitiría: i) establecer una clasificación de
residuos y productos en base a su biodegradabilidad y a su estabilidad; ii) la correcta
evaluación de las plantas en funcionamiento; iii) el diseño de nuevas y optimizadas
instalaciones; y iv) la determinación del potencial de impacto ambiental de los productos
finales.
La información obtenida mediante el análisis de parámetros puramente físicos o químicos
de los residuos no es capaz de reflejar la naturaleza biológica de los residuos. Es muy
amplia la bibliografía que describe, propone y evalúa el uso de índices biológicos, aerobios
y anaerobios, para caracterizar los residuos orgánicos. Asimismo, éstos índices han sido
propuestos en diferentes normativas de países europeos.
En esta Tesis se han desarrollado nuevas metodologías para la determinación de índices
biológicos aerobios y anaerobios, optimizando las metodologías ya referenciadas,
eliminando sus limitaciones y ampliando su utilidad: índices respirómetricos aerobios,
expresados como velocidad de consumo de oxígeno y su consumo acumulado durante un
tiempo determinado e índices anaerobios expresados como producción acumulada de
biogás y metano durante un tiempo determinado o total.
Estas metodologías se han evaluado y verificado mediante las siguientes aplicaciones:
1) Optimización del proceso de compostaje de lodos procedentes de EDARs urbanas,
determinando la relación de estructurante‐lodo mínima necesaria para obtener un
producto final higienizado y estabilizado a escala industrial.
2) Completa evaluación de una planta de tratamiento mecánico‐biológico (MBT) con
capacidad para tratar 240.000 toneladas/año de residuos municipales,
monitorización del proceso y determinación de las eficacias de eliminación de
materia orgánica en cada etapa.
3) Estudio específico del pretratamiento mecánico de una MBT y su influencia en la
eliminación de materia orgánica biodegradable.
4) Determinación de potenciales totales de producción de biogás mediante el análisis
de índices biológicos anaerobios de corta duración.
5) Determinación de correlaciones entre índices aerobios y anaerobios.
Determinación de correlaciones entre diferentes índices aerobios y discusión
sobre la diferente información que proporcionan.
6) Caracterización completa de residuos basándose en la diferente información
proporcionada por los índices respirométricos aerobios.
7) Redacción de un protocolo estandarizado para la determinación de la
biodegradabilidad de residuos orgánicos de diferente origen y tipología para la
Agència de Residus de Catalunya basándose en la determinación de índices
biológicos aerobios.
Los resultados obtenidos en todos estos trabajos confirman la idoneidad del uso de índices
biológicos como medida real del contenido de materia orgánica biodegradable de los
residuos y por lo tanto de su estabilidad. Además pueden considerarse como un
parámetro clave para el diseño y control en plantas de tratamiento de residuos. / Biodegradable waste receives especial attention in the European Legislation (Revised
Framework Directive 2008/98/CE) and this has been also reflected in Spanish Legislation
in the Plan Nacional Integrado de Residuos 20082015
(PNIR), due to the high importance
that this municipal solid waste fraction has on the waste treatment environmental impact
when it is not treated correctly and the possibility of recycling the biodegradable waste, to
finally obtain compost or/and biogas that means green energy. For this purpose is
necessary to develop suitable facilities for all waste treatments and assure the correct and
efficient operation of such treatment and management facilities or plants.
The correct determination of process efficiency in these facilities requires a reliable
measure of the biodegradable organic matter content of the wastes and their stability. This
measure would allow: i) to establish a waste classification based on the biodegradability
and stability; ii) the correct evaluation of plant and facilities performance; iii) the design of
new and optimum facilities and waste treatments; and iv) to determinate the
environmental impact of the final products of these facilities.
The information given by the analysis carried out just considering physical and chemical
parameters is not able to reflect the correct biological nature of the wastes. It is really
considerable the bibliographic references regarding the description, use and evaluation of
biological indices, both aerobic and anaerobic, to characterize organic wastes.
Additionally, these indices have already been proposed in some European countries’
Legislations.
In this Thesis, new methodologies have been developed to determine aerobic and
anaerobic biological indices, trying to optimize the already published methodologies by
detecting their weaknesses, proposing improvements and increasing their utility. The
indices obtained using these methodologies are: aerobic respirometric indices, expressed
as the oxygen consumption rate and cumulative oxygen consumption during a given time
and anaerobic indices, expressed as cumulative biogas and methane production during a
given time or total biogas or methane production.
These methodologies have been assessed, evaluated and verified in different facilities,
different treatments and in several works with different aims:
1) Optimization of the composting process of dewatered wastewater sludge,
determining the minimum ratio of pruning waste used as bulking agent to obtain a
hygienized and stabilized product in full scale facilities.
2) Complete assessment of a mechanical‐biological treatment (MBT) plant treating
240.000 tones each year of municipal solid wastes. Process monitoring an
determination of process efficiency regarding organic matter biodegradation.
3) Specific study of the mechanical pretreatment in a MBT plant and how it affects to
the biodegradable organic matter removal.
4) Determination of the biogas production potential using anaerobic biological
indices, measured in a short experimental time.
5) To obtain correlations between aerobic and anaerobic indices. Additionally, to
correlate aerobic indices among them and analyzing the different information that
they provide.
6) Using the information provided by aerobic respiration indices to completely
characterized organic wastes.
7) Establishment of a standardized protocol to determine the biodegradability of
organic wastes, from different origin and nature using aerobic biological indices to
Agència de Residus de Catalunya.
The results obtained in all works and studies confirm the suitability of biological indices to
be measure the biodegradable organic matter content and stability of solid wastes.
Additionally, these indices can be considered as key parameters to design and control
waste treatment facilities and processes.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:TDX_UAB/oai:www.tdx.cat:10803/48707 |
| Date | 17 December 2010 |
| Creators | Ponsá Salas, Sergio |
| Contributors | Sánchez Ferrer, Antoni, Gea Leiva, Teresa, Universitat Autònoma de Barcelona. Departament d'Enginyeria Química |
| Publisher | Universitat Autònoma de Barcelona |
| Source Sets | Universitat Autònoma de Barcelona |
| Language | English |
| Detected Language | Spanish |
| Type | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
| Format | 321 p., application/pdf |
| Source | TDX (Tesis Doctorals en Xarxa) |
| Rights | ADVERTIMENT. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs., info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0108 seconds