Influencia de la separación de agua residual porcina en fracciones sólida y líquida, en la producción de metano con Iodo anaerobio granular y disperso

Autores/as

  • Marisol Valdez
  • Yesenia Bobadilla
  • Refugio Garcia
  • Claudia Martinez
  • Luis Humberto Alvarez Valencia Instituto Tecnológico de Sonora

DOI:

https://doi.org/10.18633/biotecnia.v24i1.1537

Palabras clave:

agua residual porcina, metano, separación de sólidos, lodo granular, lodo disperso

Resumen

Las estrategias actuales de tratamiento de efluentes porcinos en México son en muchos casos poco eficientes, que se traduce en la descarga de aguas tratadas parcialmente y no tratadas, así como el desaprovechamiento de un recurso energético. El objetivo de este estudio fue evaluar el impacto de la separación sólida-líquida del agua residual porcina sobre la producción de metano, utilizando lodo granular (LG) y lodo disperso (LD), bajo tres concentraciones. La concentración de DQO en el efluente crudo (EC) fue de 13,640 mg/L, con 69 % correspondiente a la fracción sólida (FS) y el resto para la fracción líquida (FL). Los resultados indican que los cultivos con la FS produjeron una mayor cantidad de metano, incrementándose 1.47, 1.31 y 1.22 veces en comparación al EC, para las concentraciones de 3, 6 y 9 g SSV/L de LD. La estrategia de separación sólida-líquida resultó en incrementos en la producción de metano, evidenciado porque la suma del metano acumulado por la FS y FL fue entre 2.14 y 2.28 veces mayor que la cantidad obtenida por el EC. La aplicación de procesos anaerobios para tratar residuos sólidos y líquidos permitirá recuperar de manera más eficiente la energía a partir de la transformación de la materia orgánica a metano.

Citas

Alvarez, L.H., García-Reyes, R.B., Ulloa-Mercado, R.G., Arellano Gil, M., García-González, A., 2019. Potencial biotecnológico para la valorización de residuos generados en granjas porcinas y cultivos de trigo. Entreciencias 7, 1–21.

APHA, 2005. Standard Methods for Examination of Water and Wastewater.

Barker, J.C., Zublena, J.P., 1996. Livestock manure nutrient assessment in North Carolina. North Carolina.

Baştabak, B., Koçar, G., 2020. A review of the biogas digestate in agricultural framework. J. Mater. Cycles Waste Manag. https://doi.org/10.1007/s10163-020-01056-9

Boursier, H., Béline, F., Paul, E., 2005. Piggery wastewater characterisation for biological nitrogen removal process design. Bioresour. Technol. 96, 351–358. https://doi.org/10.1016/J.BIORTECH.2004.03.007

Boxall, A.B.A., Kolpin, D.W., Halling-Sørensen, B., Tolls, J., 2003. Are veterinary medicines causing environmental risks? Environ. Sci. Technol. 37, 286A-294A.

Cervantes, F.J., Saldívar, J., Yescas, J.F., 2007. Estrategias para el aprovechamiento de desechos porcinos en la agricultura. Rev. Latinoam. Recur. Nat. 3, 3–12.

Cestonaro do Amaral, A., Kunz, A., Radis Steinmetz, R.L., Scussiato, L.A., Tápparo, D.C., Gaspareto, T.C., 2016. Influence of solid–liquid separation strategy on biogas yield from a stratified swine production system. J. Environ. Manage. 168, 229–235. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2015.12.014

Cioabla, A.E., Ionel, I., Dumitrel, G.A., Popescu, F., 2012. Comparative study on factors affecting anaerobic digestion of agricultural vegetal residues. Biotechnol. Biofuels 5. https://doi.org/10.1186/1754-6834-5-39

Dourmad, J.Y., Ryschawy, J., Trousson, T., Bonneau, M., Gonzàlez, J., Houwers, H.W.J., Hviid, M., Zimmer, C., Nguyen, T.L.T., Morgensen, L., 2014. Evaluating environmental impacts of contrasting pig farming systems with life cycle assessment. Animal 8, 2027–2037. https://doi.org/10.1017/S1751731114002134

FIRA, 2020. Panorama Agroalimentario: Carne de Cerdo.

Fitzpatrick, J.A., Roam, G.D., You, B.T., 1989. Anaerobic microbial aggregation and model development of a UASBR, in: Symposium on Anaerobic Digestion. Taipei, Taiwan, pp. 15–18.

Garzón-Zúñiga, M.A., Buelna, G., 2014. Caracterización de aguas residuales porcinas y su tratamiento por diferentes procesos en México. Rev. Int. Contam. Ambient. 30, 65–79.

Hanselman, T.A., Graetz, D.A., Wilkie, A.C., 2003. Manure-borne estrogens as potential environmental contaminants: a review. Environ. Sci. Technol. 37, 5471–8.

Hulshoff Pol, L., 1989. The phenomenon of granulation of anaerobic sludge. Wageningen University, Wageningen.

Kaparaju, P., Rintala, J., 2013. Generation of heat and power from biogas for stationary applications: Boilers, gas engines and turbines, combined heat and power (CHP) plants and fuel cells, in: The Biogas Handbook: Science, Production and Applications. Elsevier Inc., pp. 404–427. https://doi.org/10.1533/9780857097415.3.404

Kebede-Westhead, E., Pizarro, C., Mulbry, W.W., 2006. Treatment of swine manure effluent using freshwater algae: Production, nutrient recovery, and elemental composition of algal biomass at four effluent loading rates. J. Appl. Phycol. 18, 41–46. https://doi.org/10.1007/s10811-005-9012-8

Rico, C., Rico, J.L., García, H., García, P.A., 2012. Solid - Liquid separation of dairy manure: Distribution of components and methane production. Biomass and Bioenergy 39, 370–377. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2012.01.031

Tomei, M.C., Braguglia, C.M., Cento, G., Mininni, G., 2009. Modeling of Anaerobic Digestion of Sludge. Crit. Rev. Environ. Sci. Technol. 39, 1003–1051. https://doi.org/10.1080/10643380801977818

Van Epps, A., Blaney, L., 2016. Antibiotic Residues in Animal Waste: Occurrence and Degradation in Conventional Agricultural Waste Management Practices. Curr. Pollut. Reports. https://doi.org/10.1007/s40726-016-0037-1

van Lier, J.B., van der Zee, F.P., Frijters, C.T.M.J., Ersahin, M.E., 2015. Celebrating 40 years anaerobic sludge bed reactors for industrial wastewater treatment. Rev. Environ. Sci. Biotechnol. https://doi.org/10.1007/s11157-015-9375-5

Vanotti, M.B., Ro, K.S., Szogi, A.A., Loughrin, J.H., Millner, P.D., 2018. High-Rate Solid-Liquid Separation Coupled With Nitrogen and Phosphorus Treatment of Swine Manure: Effect on Water Quality. Front. Sustain. Food Syst. 2, 49. https://doi.org/10.3389/fsufs.2018.00049

Wang, K., Mao, H., Wang, Z., Tian, Y., 2018. Succession of organics metabolic function of bacterial community in swine manure composting. J. Hazard. Mater. 360, 471–480. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2018.08.032

Yang, D., Deng, L., Zheng, D., Liu, G., Yang, H., Wang, L., 2015. Separation of swine wastewater into solid fraction, concentrated slurry and dilute liquid and its influence on biogas production. Fuel 144, 237–243. https://doi.org/10.1016/J.FUEL.2014.12.044

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Publicado

2022-02-23

Número

Sección

Artículos