HydroThane

Historia

HydroThane es un grupo de empresas especializadas en el tratamiento de

agua industrial residual, reciclaje de agua, digestión de residuos sólidos y
tratamiento de biogás.

HydroThane es una empresa con más de 35 años de experiencia práctica

en el diseño, ingeniería y construcción de plantas biológicas de tratamiento
de aguas residuales para aplicación industrial.

Desde su sede en Holanda HydroThane opera a nivel mundial mediante

varias filiales y/o diferentes empresas asociadas.

Larenweg 56, 5234 KC, ‘s-Hertogenbosch, The Netherlands Phone: +31 613 349 842,
Chamber of Commerce Eindhoven: 51476177, VAT nr.: NL 8500.39.046.B01
Organización de HydroThane

HydroThane Holding bv

HydroThane STP HydroThane

The Netherlands China
2008 2012

HydroThane UK HydroThane
Urbancharge Ltd. Poland
England 2013
2009

HydroThane T&C United HydroThane

Greece India
2011 2016

HydroThane T&C HydroThane Spain S.L.

Romania Spain
2011 2020

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Empresas asociadas por todo el mundo

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 Ubicación & Empresa
Empresa Colasit en ‘s Hertogenbosch. Paises
bajos

Empresa líder en la fabricación de plásticos,

produciendo estándares de calidad según
NEN ISO 9001 y AMCA durante muchos años.

Procesos de producción de formación de

vacío, mecanizado CNC y varios métodos de
soldadura.

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 El alcance de nuestros servicios

 1st fase: Desarrolo con empresa asociada/solución personalizada cliente

 Test de biodegradabilidad (laboratorio)

 Test continuo (laboratorio)
 Test en planta piloto (in situ / laboratorio)

 Alcance de suministro de HydroThane

 Diseño / ingeniería básica de toda la planta
 Ingeniería mecánica detallada & filosofía del proceso
 Gestión del proyecto & obtención de equipo
 Consejos de construcción de instalciones (alcantarillado, HVAC, iluminación, etc)*
 Supervisión de trabajos civiles*
 Elementos clave del proceso anaerobio
 Suministro de equipo electromecánico (según el cliente)
 Supervisión del montaje del equipo clave
 Comisionamiento y Puesta en marcha
 Servicio/solución de problemas
 Nutrientes / suministro de biomasa granular

* Países de origen

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Tratamiento de aguas residuales
Tratamiento de aguas residuales

Tratamiento Tratamiento Tratamiento

Primario Secundario terciario

• Eliminación de • Sistemas • Filtración

sólidos aerobios • Desinfección
• Filtración • Reactores • Eliminación de
• Sedimentación biológicos nutrientes
ananerobios

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Ventajas digestión anaerobia
Ventajas sistema anaerobio:
Pequeña huella ecológica (4-8 veces menor)
 No se necesita aire=bajo requerimiento energético
 Menor producción de fango (10 veces menos)
 Generación de biogas para su posible reutilización

Método de tratamiento adecuado para para:

 Cerveceras
 Destilerías
 Empresa de pulpa y papel
 Lácteos
 Almidón/Trigo
 Química/Farmacéutica
 (Bio)etanol/Biodiesel
 Azúcar
 Otro tipo de aguas residuales altamente
contaminadas con bajo contenido en SS, FOG (o
después de tratamiento) y nutrientes

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Digestión Anaerobia

En los procesos de biodegradación, por vía anaerobia (sin oxígeno), de la

materia orgánica presente en el efluente residual, esta se convierte
básicamente en biogás, especialmente en metano (70-90%) y dióxido de
carbono (10-30%).

El ratio de conversión anaerobia depende de:

• La naturaleza de la materia orgánica (composición del agua residual).
• La biomasa anaerobia, concentración y capacidad de adaptación.
• La mezcla y tiempo de contacto de la materia orgánica y la biomasa.
• Los factores medioambientales

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Sistemas anaerobios
Sistemas Anaerobios
Evolución de Sistemas Anaerobios → reactores de primera generación
• Biomasa en suspension >> contacto inadecuado entre biomasa y materia
orgánica.
• TRH de hasta 30 días
• Reactores muy grandes
• Producción de biogas a partir de desechos agrícolas y ganaderos y
residuo doméstico

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Sistemas Anaerobios Biogas

CSTR → Continuous stirred Tank reactor

Influent

• TRH mayores de 25 días

• Cargas típicas 1 – 7 kg COD/m3.day

Influent

• Biomasa floculante

• Agua residual con alta cantidad de sólidos biodegradables

• Agua residual con alta concentración de grasas

• Residuos sólidos biodegradables

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Sistemas Anaerobios
Evolución de Sistemas Anaerobios → reactores de segunda generación
• TRH entre 12 – 24 h

• Reactores más reducidos

• Microorganismos retenidos en el reactor:

• Inmovilización del lodo por adhesión a material sólido

Filtros anaerobios de flujo ascendente

y descendente

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Sistemas Anaerobios
Evolución de Sistemas Anaerobios → reactores de segunda generación
• TRH entre 12 – 24 h

• Reactores más reducidos

• Microorganismos retenidos en el reactor:

• Separación líquido-sólido del efluente, con retorno de
sólidos separados al reactor –
UASB, el cual usa un sedimentador interno

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Anaerobic systems
HydroThane UASB → Upflow Anaerobic Sludge Blanket

Influent Biogas

Effluent

Anaerobic
effluent Neutralisation
Tank Tank
HydroThane STP UASB

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Sistemas Anaerobios
Evolución de Sistemas Anaerobios → reactores de tercera generación
• TRH menores de 12 h

• Reactores más reducidos

• Cargas típicas del orden de 15 – 35 kg COD/m3.day

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Proceso anaerobio
Proceso anaerobio Macromoléculas
(almidón, proteinas, grasas)

Hidrólisis

Micromoléculas
(azúcares, aminoácidos)

Acidogénesis
(Acidificacción)

Ácidos Grasos volátiles

(propiónico, butírico, acético...)

Acetogénesis

H2 + CO2 Ácido acético

30% 70%

Metanogénesis CH4 + CO2 Metanogénesis

Hidrogenotrófica Acetoclásica
(Producción de metano) (Producción de metano)

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Proceso anaerobio
Biomasa granular→ características principales
 Composición:
o Contenido orgánico 60 - 90%
o Contenido Inorgánico 10 - 40%
 Alta velocidad de sedimentación (40 - 80 m/h)
 Crecimiento fango 1 - 5% de la DQO eliminada:
o 20-40% crecimiento granular
o 60-80% crecimiento floculante
 En el reactor 60 – 100 kg/m3 (aprox. 80%
orgánico)
 En buenas instalaciones, la carga de biomasa
es < 1.0 kgDQO/kgSV.día para garantizar
suficiente capacidad extra.

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Proceso anaerobio
Biomasa granular / floculante
Biomasa Biomasa
granular Floculante
Estructura Fuerte, Compacta Débil, Difusa
 Menor volumen ECSB necesario
Alta
Concentración (60 - 80 kgST/m3) Baja
(SV aprox. 80%)
 Mínima pérdida de biomasa
Alta Baja
Sedimentación (40-80 m/h) (5-10 m/h)
 Altas cargas orgánicas
 Buena separación líquido/sólido
Alta
Actividad (0.5-2 KgCOD/KgVS.day)
Baja
 Altas eficiencias de tratamiento
Capacidad
Alta Baja
Hydrúlica  Condiciones óptimas
necesarias para la granulación
Crecimiento Bajo Alto  (Temperatura, pH, nutrientes)

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Proceso anaerobio
Biomasa granular→ composición química

 Níquel
 Cobalto
 Manganeso
 Zinc
 Cobre
 …etc.

Vitcomplete® + (41%) FeCl3

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Proceso anaerobio
Condiciones de operación → nutrientes necesarios
 Fósforo y Nitrógeno

Basándonos en el ratio AGV/DQO, el agua residual se puede calificar

como:
Pre-acidificación AGV/DQO(%) Ratio DQO:N:P

Alta acidificación > 50% 1000:5:1

Media acidificación 35%-50% 500:5:1 Tratamiento aerobio

DQO : N : P = 100 : 5 : 1
Baja acidificación <35% 350:5:1 (Debido al alto crecimiento)

Dependiendo de la pre-acidificación el ratio de Nitrógeno y fósforo cambiará…

 La concentración de NH4-N en el efluente anaerobio debe ser >5-10 mg/l.

 La concentración de orto-P en el efluente anaerobio debe ser >1-3 mg/l.

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Proceso aerobio
Condiciones de operación→ pH
 Óptimo pH depende de:
o Tipo de organismo: bacterias acidificantes, metanogénicas
o Proceso del organismo

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Proceso anaerobio
Condiciones de operación → pH

100

90
% methanogenic activity

80

70

60

50

40

30

20

10

0
5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5
pH

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 Proceso anaerobio
Condiciones operacionales → temperatura

Methanogenic activity at various temperatures

120

100
Biomass activity (%)

80

60

40

20

0
0 10 20 30 40 50
Temperature (°Celcius)

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Proceso anaerobio
Conidciones de operación → temperatura

Condiciones de temperature para las bacterias (°C)

Minimo Optimo Maximo

Psicrofílicas 5 15 20
Mesofílicas 15 37 39
Termofílicas 40 60 70

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Proceso anaerobio
Condiciones de operación

 El crecimiento y actividad de la biomasa depende de:

o pH

o Temperatura

o Dosis de nutrientes

o Características de la biomasa (contenido orgánico)

o Características del agua residual

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 Proceso anaerobio
Condiciones de operación

 El volume de diseño del reactor depende de la Actividad Vol reactor

actividad de la biomasa
V= m3
Actividad de la BM= 1.0 KgDQO/KgSV.día
ECSB
V = 2 m3

Actividad de la BM= 0.5 KgDQO/KgSV.día

ECSB 2x más
biomasa
necesaria!!

→ Cuando hay suficiente biomasa en el reactor (crecimiento de

biomasa) > es possible trabajar a diferentes condiciones (T, pH) > ahorro
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Biogás
Biogas
Composición

 Metano 60 – 90% CH4

 Dioxido de carbono 10 - 40% CO2

 Sulfuro de hidrógeno 50 ppm – 5% H2S

o Reducción of sulfato a sulfuro
Consumo DQO
1 kg SO42- consume 0.67 kg COD Menos producción de biogás!

 Agua, Nitrógeno y otros ca. 4 -5%

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Biogás

El Biogás es un gas combustible cuya composición depende

fundamentalmente del tipo de sustrato utilizado y digerido en el proceso, y su
alta concentración en metano, de elevada capacidad calorífica, que le confiere
características combustibles ideales para su aprovechamiento energético:
• En una caldera para generación de calor o electricidad.
• En motores o turbinas para generar electricidad.
• En pilas de combustible.
• Gas natural.
• Material base para síntesis de productos metanol, gas natural licuado.
• Combustible de automoción.

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 PSV Gasómetro
Presión: >60-70mbar Presión: max 100mbar
Biogas: CH4, CO2, H2O, ↑H2S Biogas: CH4, CO2, H2O,
H2S <100-300 ppm
Reactor Anaerobio
Presión: 20-50mbar
Biogas: CH4, CO2, H2O, ↑H2S

Scrubber
Presión: 20-50mbar-pérdida
presión (10-20mbar)
Biogas: CH4, CO2, H2O,
H2S <100-300 ppm
Caldera salida
Soplador entrada
Vapor de agua
Presión: < 50mbar
Intercambiador de calor
Biogas: CH4, CO2
H2S <100-300 ppm
Minimum flow: 10-20 Nm3/CH4

Soplador salida Antorcha

Caldera entrada Presión: max 200 mbar Presión: 50mbar
Presión: 40-50mbar Biogas: CH4, CO2 Nivel gasómetro
Biogas: CH4, CO2 H2S <100-300 ppm Biogas: CH4, CO2
H2S <100-300 ppm H2S <100-300 ppm
Eficiencias: 50-60%
Cálculos
Análisis
Demanda química de oxígeno (DQO)

 Demanada química de oxígeno: medida de la cantidad de

componentes orgánicos (contaminación) en el agua residual.
 Necesario para la supervision del tratamiento y para realizar el
balance de masas.
 La eficiencia de limpieza del reactor, la carga de la biomasa y otros
cálculos se basan en el análisis de DQO

1 kg DQO eliminada = 0.35 Nm3 metano

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Cálculos
Eficiencias-DQO
 Eficiencia ananerobio en %
DQORWW - DQOanaerobio,efluent/ DQORWW x 100%

Cargas DQO
 Carga DQO en kg/día
Caudal (m3/d)RWW x T-DQO (mg/l)RWW /1000
 DQO eliminada en kg/día
Carga DQO (kg/día) x Eficiencia DQO/100
 Carga volumétrica en el reactor en kg/m3.d
Carga DQO (kg/día)/volume reactor (m3)

Producción de biogas
 Contenido de metano en volumen %
o 100 - % CO2 - % H2S
 Producción biogás (Nm3/d)
o DQO eliminada (kg/día) x 0.35 / Contenido metano (%)

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Cálculos
Demanda química de oxígeno (DQO) > Cálculo balance de masas

 DQO en el agua residual = 6,000 mg/l > 6 kg DQO/m3 RWW

 Caudal entrada = 8 m3 RWW/h
 DQO eficiencia = 85%
 CH4 en biogás = 80%

 Generación de biogas esperada:

o 6 kg DQO/m3 x 8 m3 RWW/h = 48 kg DQO/h
o 48 kg DQO/h x 0.85 x 0.35 Nm3 CH4/kg DQO = 14.3 Nm3 CH4/h
o 14.3 Nm3 CH4/h /0.8 = 17.9 Nm3 biogás/h

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Cálculos
Ejercicio de cálculo

Planta tratamiento residual:

 Caudal agua : 240.34 m3/h
 Influente T-DQO : 5200 mg/l
 Influente S-DQO : 4600 mg/l
 Efluente T-DQO : 1220 mg/l
 Efluente S-DQO : 620 mg/l
 CO2 biogas : 18 volumen % no H2S
 Volumen : 1500 m3

Calcular:
1. Eficiencias DQO
2. Cargas diarias DQO
3. Producción teórica de biogas

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Plantas de tratamiento de agua residual
INDUSTRIA LÁCTEA
Agua residual
Caudal: 2000 (1200+250) m3/día
DQO: 10000 (4747+54369) mg/l
Grasas y aceites: 500 mg/l
INDUSTRIA LÁCTEA
Agua residual
Caudal: 2000 (1200+250) m3/día
DQO: 10000 (4747+54369) mg/l
Grasas y aceites: 500 mg/l
MATADERO
Agua residual
Caudal: 1800 m3/día
DQO: 5800 mg/l
Grasas y aceites: 260 mg/l
MATADERO
Agua residual
Caudal: 1800 m3/día
DQO: 5800 mg/l
Grasas y aceites: 260 mg/l
Agua residual:
- Sacrificio animales (sangre, grasa…)
Planta de - Lavado de equipos
despiece

Establos y Estiércol Biol (efluente) Efluente

planta de Biodigestores DAF ECSB
engorde (750 m3)

Flotante

Biogás
Biogás

90% de energía
de planta >>
energía Lagunas Aerobias
renovable

Filtros
Cogeneración Scrubber
carbon
DESTILERÍA
Agua residual Agua residual diluida
Caudal: 2100 m3/día Caudal: 12600 m3/día
DQO: 107532 mg/l DQO: 62696 mg/l
Ca: 2500 mg/l Ca: 625 mg/l
DESTILERÍA
Agua residual Agua residual diluida
Caudal: 2100 m3/día Caudal: 12300 m3/día
DQO: 107532 DQO: 62696
Ca: 2500 mg/l Ca: 625 mg/l
DESTILERÍA

Total Biogas Production

3
Flow (in m /h) 2,452
Methane content (vol.%) 70
Potential available energy (kW) 16,735
expected H2S (vol.%) 1.162
RESIDUOS URBANOS
Caudal: 2180 m3/día
DQO: 16052 mg/l

ECSB
1950 m3
RESIDUOS URBANOS
Caudal: 2180 m3/día
DQO: 16052 mg/l
PAPELERA
Caudal: 15715 m3/día
DQO: 3500 mg/l
 Confidential

Gracias!!

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