64
Barcelona, Octubre 2007 Alba Anfruns Carla Canals Maria Martin Anna Ros M. A. Lillo-Ródenas A. Linares-Solano E. Fuente M. A. Montes-Morán A dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A plicació a l’eliminació d’olors

dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

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Page 1: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

Barcelona, Octubre 2007

Alba Anfruns

Carla Canals

Maria Martin

Anna Ros

M. A. Lillo-RódenasA. Linares-Solano

E. FuenteM. A. Montes-Morán

Adsorbents/catalitzadors a partir de fangs

A plicació a l’eliminació d’olors

Page 2: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

SUBPRODUCTES DE LA PIRÒLISI/GASIFICACIÓ: RESIDU O MATERIAL?

QUIN ES EL COST?

Adsorbents/catalitzadors obtinguts a partir de fangs de depuraradora i la seva aplicació a l’eliminació de compostos causants d’olors

AguaResidual

Desarenador

1. Agua Residual2. Lodo Primario3. Lodo Activado de retorno4. Lodo Activado Residual5. Lodo Sedimentado6. Lodo Digerido7. Aditivos Químicos

SedimentadorRejilla

DecantadorPrimario

Tanques de Aireación

DecantadorSecundario

A la Salida o a un Tratamiento Terciario

A COGEN o antorchas

DigestorPrimario

DigestorSecundario

Almacenamiento de Metano Gaseoso

2233

44

55

66

77

Bomba del efluente

11

Lodos

AguaResidual

Desarenador

1. Agua Residual2. Lodo Primario3. Lodo Activado de retorno4. Lodo Activado Residual5. Lodo Sedimentado6. Lodo Digerido7. Aditivos Químicos

SedimentadorRejilla

DecantadorPrimario

Tanques de Aireación

DecantadorSecundario

A la Salida o a un Tratamiento Terciario

A COGEN o antorchas

DigestorPrimario

DigestorSecundario

Almacenamiento de Metano Gaseoso

2233

44

55

66

77

Bomba del efluente

11

Lodos

ADSORBENTS A PARTIR DE FANGS

PODEM OBTENIR “CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS?

[H2S]e

Page 3: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

Materials adsorbents a partir de fangs de depuradoraAntecedentsINTRODUCCIÓINTRODUCCIÓ

AguaResidual

Desarenador

1. Agua Residual2. Lodo Primario3. Lodo Activado de retorno4. Lodo Activado Residual5. Lodo Sedimentado6. Lodo Digerido7. Aditivos Químicos

SedimentadorRejilla

DecantadorPrimario

Tanques de Aireación

DecantadorSecundario

A la Salida o a un Tratamiento Terciario

A COGEN o antorchas

DigestorPrimario

DigestorSecundario

Almacenamiento de Metano Gaseoso

2233

44

55

66

77

Bomba del efluente

11

Lodos

AguaResidual

Desarenador

1. Agua Residual2. Lodo Primario3. Lodo Activado de retorno4. Lodo Activado Residual5. Lodo Sedimentado6. Lodo Digerido7. Aditivos Químicos

SedimentadorRejilla

DecantadorPrimario

Tanques de Aireación

DecantadorSecundario

A la Salida o a un Tratamiento Terciario

A COGEN o antorchas

DigestorPrimario

DigestorSecundario

Almacenamiento de Metano Gaseoso

2233

44

55

66

77

Bomba del efluente

11

Lodos

adsorbent

1. Raw Sewage2. Primary Sludge3. Return Activated Sludge4. Waste Activated Sludge5. Thickened Sludge6. Digested Sludge7. Chemical Additives8. Effluent

Sludge Thickener

RawSewage

BarScreens

Grit Chamber

PrimaryClarifier

AerationTanks

SecondaryClarifier

ChlorineDosing To Outfall or

Tertiary Treatment

To COGEN or ground flares

PrimaryDigester

SecondaryDigester

Sludge Disposal

Methane Gas Storage

22 33

44

55

66

77

88

Effluent Pump

11

BIOSORBENT

CARBÓ ACTIVAT

PelletPols

Granular

ADSORBENT

Page 4: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

INTRODUCCIÓINTRODUCCIÓ

AguaResidual

Desarenador

1. Agua Residual2. Lodo Primario3. Lodo Activado de retorno4. Lodo Activado Residual5. Lodo Sedimentado6. Lodo Digerido7. Aditivos Químicos

SedimentadorRejilla

DecantadorPrimario

Tanques de Aireación

DecantadorSecundario

A la Salida o a un Tratamiento Terciario

A COGEN o antorchas

DigestorPrimario

DigestorSecundario

Almacenamiento de Metano Gaseoso

2233

44

55

66

77

Bomba del efluente

11

Lodos

AguaResidual

Desarenador

1. Agua Residual2. Lodo Primario3. Lodo Activado de retorno4. Lodo Activado Residual5. Lodo Sedimentado6. Lodo Digerido7. Aditivos Químicos

SedimentadorRejilla

DecantadorPrimario

Tanques de Aireación

DecantadorSecundario

A la Salida o a un Tratamiento Terciario

A COGEN o antorchas

DigestorPrimario

DigestorSecundario

Almacenamiento de Metano Gaseoso

2233

44

55

66

77

Bomba del efluente

11

Lodos

Obtenció industrial de carbons activats

CARBÓ ACTIVAT

PelletPols

Granular 1000-2000 m2 g-1

SBET

CARBONITZACIÓ

MATERIAPRIMERA

MATERIAMATERIAPRIMERAPRIMERA

ACTIVACIÓ QUÍMICA

H3PO4

ZnCl2

H2SO4

H3PO4

ZnCl2

H2SO4

ACTIVACIÓ FÍSICA

CO2

Vapor H2O

O2

CO2

Vapor H2O

O2

RENTATÀCID

Page 5: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

INTRODUCCIÓINTRODUCCIÓ

AguaResidual

Desarenador

1. Agua Residual2. Lodo Primario3. Lodo Activado de retorno4. Lodo Activado Residual5. Lodo Sedimentado6. Lodo Digerido7. Aditivos Químicos

SedimentadorRejilla

DecantadorPrimario

Tanques de Aireación

DecantadorSecundario

A la Salida o a un Tratamiento Terciario

A COGEN o antorchas

DigestorPrimario

DigestorSecundario

Almacenamiento de Metano Gaseoso

2233

44

55

66

77

Bomba del efluente

11

Lodos

AguaResidual

Desarenador

1. Agua Residual2. Lodo Primario3. Lodo Activado de retorno4. Lodo Activado Residual5. Lodo Sedimentado6. Lodo Digerido7. Aditivos Químicos

SedimentadorRejilla

DecantadorPrimario

Tanques de Aireación

DecantadorSecundario

A la Salida o a un Tratamiento Terciario

A COGEN o antorchas

DigestorPrimario

DigestorSecundario

Almacenamiento de Metano Gaseoso

2233

44

55

66

77

Bomba del efluente

11

Lodos

ACTIVACIÓ FÍSICA DE FANGS

ADSORBENTCARBONOS

ADSORBENTADSORBENTCARBONOSCARBONOS

AGENTE ACTIVANT

SBET(m2 g-1)

CO2<300

O235

H2OV 150

1

2

3, 2

2

1 Rio, S., Faur-Brasquet, C., Le Coq, L. y Le Cloirec, P. 2005. Adsorption 11, 793-798. 2 Bosch, H., Kleerebezem, G. J. y Mars, P. 1976. Journal of Water Pollution Control Federation 48 (3) 551-561.3 Méndez, A., Gascó, G., Freitas, M. M. A., et. al., 2005. Chemical Engineering Journal 108, 169- 177.

Materials adsorbents a partir de fangs de depuradoraAntecedents

CARBONITZACIÓ

FANGSFANGSFANGS

ACTIVACIÓ QUÍMICA

H3PO4

ZnCl2

H2SO4

H3PO4

ZnCl2

H2SO4

ACTIVACIÓ FÍSICA

CO2

Vapor H2O

O2

CO2

Vapor H2O

O2

RENTATÀCID

Page 6: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

INTRODUCCIÓINTRODUCCIÓ

AguaResidual

Desarenador

1. Agua Residual2. Lodo Primario3. Lodo Activado de retorno4. Lodo Activado Residual5. Lodo Sedimentado6. Lodo Digerido7. Aditivos Químicos

SedimentadorRejilla

DecantadorPrimario

Tanques de Aireación

DecantadorSecundario

A la Salida o a un Tratamiento Terciario

A COGEN o antorchas

DigestorPrimario

DigestorSecundario

Almacenamiento de Metano Gaseoso

2233

44

55

66

77

Bomba del efluente

11

Lodos

AguaResidual

Desarenador

1. Agua Residual2. Lodo Primario3. Lodo Activado de retorno4. Lodo Activado Residual5. Lodo Sedimentado6. Lodo Digerido7. Aditivos Químicos

SedimentadorRejilla

DecantadorPrimario

Tanques de Aireación

DecantadorSecundario

A la Salida o a un Tratamiento Terciario

A COGEN o antorchas

DigestorPrimario

DigestorSecundario

Almacenamiento de Metano Gaseoso

2233

44

55

66

77

Bomba del efluente

11

Lodos

AGENT ACTIVANTE

SBET(m2 g-1)

ZnCl2 550

H2SO4400

H3PO4 300

Polímero orgánico + Lodo 900

1,3

3

1

2

1 Zhang, F.S., Nriagu, J.O. y Itoh H. Water Research 2005; 39 (2-3): 389-395. 2 Ansari, A., Bagreev, A. y Bandosz T.J. Carbon 2005; 43 (5):1039-1048.3 Martin, M.J., Balaguer, M. D. y Rigola, M. Environmental Technology 1996; 17(6):667-672.

ACTIVACIÓ QUÍMICA DE FANGS

Materials adsorbents a partir de fangs de depuradoraAntecedents

ADSORBENTCARBONOS

ADSORBENTADSORBENTCARBONOSCARBONOS

CARBONITZACIÓ ACTIVACIÓ QUÍMICA

H3PO4

ZnCl2

H2SO4

H3PO4

ZnCl2

H2SO4

ACTIVACIÓ FÍSICA

CO2

Vapor H2O

O2

CO2

Vapor H2O

O2

RENTATÀCID

FANGSFANGSFANGS

Page 7: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

INTRODUCCIÓINTRODUCCIÓ

Espesadode lodos

Agua residual

Rejasde predesbaste

Tamicesde desbaste

Decantadorprimario

Tanques de aireación Decantador

secundarioPara verter o

a tratamiento terciario

22 33

44

55

77

Bombeo

11

88

Digestor primario

Deshidratación de lodos

66

AguaResidual

Desarenador

1. Agua Residual2. Lodo Primario3. Lodo Activado de retorno4. Lodo Activado Residual5. Lodo Sedimentado6. Lodo Digerido7. Aditivos Químicos

SedimentadorRejilla

DecantadorPrimario

Tanques de Aireación

DecantadorSecundario

A la Salida o a un Tratamiento Terciario

A COGEN o antorchas

DigestorPrimario

DigestorSecundario

Almacenamiento de Metano Gaseoso

2233

44

55

66

77

Bomba del efluente

11

Lodos

AguaResidual

Desarenador

1. Agua Residual2. Lodo Primario3. Lodo Activado de retorno4. Lodo Activado Residual5. Lodo Sedimentado6. Lodo Digerido7. Aditivos Químicos

SedimentadorRejilla

DecantadorPrimario

Tanques de Aireación

DecantadorSecundario

A la Salida o a un Tratamiento Terciario

A COGEN o antorchas

DigestorPrimario

DigestorSecundario

Almacenamiento de Metano Gaseoso

2233

44

55

66

77

Bomba del efluente

11

Lodos

300 ppm NH3

1000 ppm H2SAPLICACIÓ: ELIMINACIÓ D’OLORS

OLORS

COVsNH3

H2S

Materials adsorbents a partir de fangs de depuradoraAplicació a l’eliminació d’olors

Page 8: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

INTRODUCCIÓINTRODUCCIÓ

AguaResidual

Desarenador

1. Agua Residual2. Lodo Primario3. Lodo Activado de retorno4. Lodo Activado Residual5. Lodo Sedimentado6. Lodo Digerido7. Aditivos Químicos

SedimentadorRejilla

DecantadorPrimario

Tanques de Aireación

DecantadorSecundario

A la Salida o a un Tratamiento Terciario

A COGEN o antorchas

DigestorPrimario

DigestorSecundario

Almacenamiento de Metano Gaseoso

2233

44

55

66

77

Bomba del efluente

11

Lodos

AguaResidual

Desarenador

1. Agua Residual2. Lodo Primario3. Lodo Activado de retorno4. Lodo Activado Residual5. Lodo Sedimentado6. Lodo Digerido7. Aditivos Químicos

SedimentadorRejilla

DecantadorPrimario

Tanques de Aireación

DecantadorSecundario

A la Salida o a un Tratamiento Terciario

A COGEN o antorchas

DigestorPrimario

DigestorSecundario

Almacenamiento de Metano Gaseoso

2233

44

55

66

77

Bomba del efluente

11

Lodos

APLICACIÓ: ELIMINACIÓ D’OLORS

OLORS

COVsNH3

H2S

ADSORCIÓ

Materials adsorbents a partir de fangs de depuradora Aplicació a l’eliminació d’olors

300 ppm NH3

1000 ppm H2S

Page 9: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

INTRODUCCIÓINTRODUCCIÓ

AguaResidual

Desarenador

1. Agua Residual2. Lodo Primario3. Lodo Activado de retorno4. Lodo Activado Residual5. Lodo Sedimentado6. Lodo Digerido7. Aditivos Químicos

SedimentadorRejilla

DecantadorPrimario

Tanques de Aireación

DecantadorSecundario

A la Salida o a un Tratamiento Terciario

A COGEN o antorchas

DigestorPrimario

DigestorSecundario

Almacenamiento de Metano Gaseoso

2233

44

55

66

77

Bomba del efluente

11

Lodos

AguaResidual

Desarenador

1. Agua Residual2. Lodo Primario3. Lodo Activado de retorno4. Lodo Activado Residual5. Lodo Sedimentado6. Lodo Digerido7. Aditivos Químicos

SedimentadorRejilla

DecantadorPrimario

Tanques de Aireación

DecantadorSecundario

A la Salida o a un Tratamiento Terciario

A COGEN o antorchas

DigestorPrimario

DigestorSecundario

Almacenamiento de Metano Gaseoso

2233

44

55

66

77

Bomba del efluente

11

Lodos

ADSORCIÓ

ADSORCIÓ

Volum típic (m3h-1) 500-50000

10- 18

Altos

Costos fixes (€ m-3)

Costos operacionals ReduccióCost

Amb el finançament del Ministerio de Medio Ambiente

APLICACIÓ: ELIMINACIÓ D’OLORS

FANGSOLORS

Materials adsorbents a partir de fangs de depuradora Aplicació a l’eliminació d’olors

Page 10: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

INTRODUCCIÓINTRODUCCIÓ

AguaResidual

Desarenador

1. Agua Residual2. Lodo Primario3. Lodo Activado de retorno4. Lodo Activado Residual5. Lodo Sedimentado6. Lodo Digerido7. Aditivos Químicos

SedimentadorRejilla

DecantadorPrimario

Tanques de Aireación

DecantadorSecundario

A la Salida o a un Tratamiento Terciario

A COGEN o antorchas

DigestorPrimario

DigestorSecundario

Almacenamiento de Metano Gaseoso

2233

44

55

66

77

Bomba del efluente

11

Lodos

AguaResidual

Desarenador

1. Agua Residual2. Lodo Primario3. Lodo Activado de retorno4. Lodo Activado Residual5. Lodo Sedimentado6. Lodo Digerido7. Aditivos Químicos

SedimentadorRejilla

DecantadorPrimario

Tanques de Aireación

DecantadorSecundario

A la Salida o a un Tratamiento Terciario

A COGEN o antorchas

DigestorPrimario

DigestorSecundario

Almacenamiento de Metano Gaseoso

2233

44

55

66

77

Bomba del efluente

11

Lodos

NaOH

GASIFICACIÓ/ PIRÒLISI

ACTIVACIÓQUÍMICA

APLICACIÓ A L’ELIMINACIÓ D’OLORS PER ADSORCIÓ

ASSECATGE

GASIFICACIÓ

ACTIVACIÓFÍSICA

PIRÒLISI

SC SB SL SB SL

Fangs dedepuradoraFangs de

depuradora

SL

CO2 H3PO4 KOH

CARACTERIZACIÓ

SeleccióSelecció

Carbons activatscomercials

Carbons activatscomercialsCarbons activats

comercialsCarbons activats

comercials

TRACTAMENTS TÈRMICS ACTIVACIÓ FÍSICA/QUÍMICA

Materials adsorbents a partir de fangs de depuradora Aplicació a l’eliminació d’olors

H2SNH3

COVS

Page 11: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

INTRODUCCIÓINTRODUCCIÓ

AguaResidual

Desarenador

1. Agua Residual2. Lodo Primario3. Lodo Activado de retorno4. Lodo Activado Residual5. Lodo Sedimentado6. Lodo Digerido7. Aditivos Químicos

SedimentadorRejilla

DecantadorPrimario

Tanques de Aireación

DecantadorSecundario

A la Salida o a un Tratamiento Terciario

A COGEN o antorchas

DigestorPrimario

DigestorSecundario

Almacenamiento de Metano Gaseoso

2233

44

55

66

77

Bomba del efluente

11

Lodos

AguaResidual

Desarenador

1. Agua Residual2. Lodo Primario3. Lodo Activado de retorno4. Lodo Activado Residual5. Lodo Sedimentado6. Lodo Digerido7. Aditivos Químicos

SedimentadorRejilla

DecantadorPrimario

Tanques de Aireación

DecantadorSecundario

A la Salida o a un Tratamiento Terciario

A COGEN o antorchas

DigestorPrimario

DigestorSecundario

Almacenamiento de Metano Gaseoso

2233

44

55

66

77

Bomba del efluente

11

Lodos

Materials adsorbents a partir de fangs de depuradora Aplicació a l’eliminació d’olors

OBTENCIÓ

GG PP

None

Filter Press

FeCl3

Ca(OH)2

Gravity

SL

Thermal Drying

Centrifuge

Organic Polymer

None

Gravity

SB

Stabilisation

Conditioning

Dewatering

Final treatment

Thickening

Sludge Treatment

None

Filter Press

FeCl3

Ca(OH)2

Gravity

SL

Thermal Drying

Centrifuge

Organic Polymer

None

Gravity

SB

Stabilisation

Conditioning

Dewatering

Final treatment

Thickening

Sludge Treatment

Thermal Treatment700 ºCNN22

OO2 2 // NN22(3 % v/v)(3 % v/v)

Sludge Drying105 ºC

SludgeSludge

DD

SBSBSLSL

CARACTERITZACIÓ

APLICACIÓ

Page 12: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

TratamientoLodos SC SB SL

Gravedad

Ninguno

Polímero orgánico

Centrífuga

Ninguno

Gravedad

Ca(OH)2

FeCl3

Filtro prensa

Ninguno

Gravedad

Ninguno

Polímero Orgánico

Filtros banda/Centrifuga

Secado térmico

Espesamiento

Estabilización

Acondicionamiento

Secado

Tratamiento final

Banyoles-Terri (SB)

Lloret de Mar (SL)

Cassà de la Selva (SC)

INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN

AguaResidual

Desarenador

1. Agua Residual2. Lodo Primario3. Lodo Activado de retorno4. Lodo Activado Residual5. Lodo Sedimentado6. Lodo Digerido7. Aditivos Químicos

SedimentadorRejilla

DecantadorPrimario

Tanques de Aireación

DecantadorSecundario

A la Salida o a un Tratamiento Terciario

A COGEN o antorchas

DigestorPrimario

DigestorSecundario

Almacenamiento de Metano Gaseoso

2233

44

55

66

77

Bomba del efluente

11

Lodos

AguaResidual

Desarenador

1. Agua Residual2. Lodo Primario3. Lodo Activado de retorno4. Lodo Activado Residual5. Lodo Sedimentado6. Lodo Digerido7. Aditivos Químicos

SedimentadorRejilla

DecantadorPrimario

Tanques de Aireación

DecantadorSecundario

A la Salida o a un Tratamiento Terciario

A COGEN o antorchas

DigestorPrimario

DigestorSecundario

Almacenamiento de Metano Gaseoso

2233

44

55

66

77

Bomba del efluente

11

Lodos

Materials adsorbents a partir de fangs de depuradora FANGS DE PARTIDA

Fangs dedepuradoraFangs de

depuradora

Page 13: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

TratamientoLodos SC SB SL

Gravedad

Ninguno

Polímero orgánico

Centrífuga

Ninguno

Gravedad

Ca(OH)2

FeCl3

Filtro prensa

Ninguno

Gravedad

Ninguno

Polímero Orgánico

Filtros banda/Centrifuga

Secado térmico

Espesamiento

Estabilización

Acondicionamiento

Secado

Tratamiento final

INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN

AguaResidual

Desarenador

1. Agua Residual2. Lodo Primario3. Lodo Activado de retorno4. Lodo Activado Residual5. Lodo Sedimentado6. Lodo Digerido7. Aditivos Químicos

SedimentadorRejilla

DecantadorPrimario

Tanques de Aireación

DecantadorSecundario

A la Salida o a un Tratamiento Terciario

A COGEN o antorchas

DigestorPrimario

DigestorSecundario

Almacenamiento de Metano Gaseoso

2233

44

55

66

77

Bomba del efluente

11

Lodos

AguaResidual

Desarenador

1. Agua Residual2. Lodo Primario3. Lodo Activado de retorno4. Lodo Activado Residual5. Lodo Sedimentado6. Lodo Digerido7. Aditivos Químicos

SedimentadorRejilla

DecantadorPrimario

Tanques de Aireación

DecantadorSecundario

A la Salida o a un Tratamiento Terciario

A COGEN o antorchas

DigestorPrimario

DigestorSecundario

Almacenamiento de Metano Gaseoso

2233

44

55

66

77

Bomba del efluente

11

Lodos

Materials adsorbents a partir de fangs de depuradora FANGS DE PARTIDA

Banyoles-Terri (SB)

Lloret de Mar (SL)

Cassà de la Selva (SC)Fangs de

depuradoraFangs de

depuradora

Page 14: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

SUBPRODUCTES DE LA PIRÒLISI/GASIFICACIÓ: RESIDU O MATERIAL?

QUIN ES EL COST?

Adsorbents/catalitzadors obtinguts a partir de fangs de depuraradora i la seva aplicació a l’eliminació de compostos causants d’olors

AguaResidual

Desarenador

1. Agua Residual2. Lodo Primario3. Lodo Activado de retorno4. Lodo Activado Residual5. Lodo Sedimentado6. Lodo Digerido7. Aditivos Químicos

SedimentadorRejilla

DecantadorPrimario

Tanques de Aireación

DecantadorSecundario

A la Salida o a un Tratamiento Terciario

A COGEN o antorchas

DigestorPrimario

DigestorSecundario

Almacenamiento de Metano Gaseoso

2233

44

55

66

77

Bomba del efluente

11

Lodos

AguaResidual

Desarenador

1. Agua Residual2. Lodo Primario3. Lodo Activado de retorno4. Lodo Activado Residual5. Lodo Sedimentado6. Lodo Digerido7. Aditivos Químicos

SedimentadorRejilla

DecantadorPrimario

Tanques de Aireación

DecantadorSecundario

A la Salida o a un Tratamiento Terciario

A COGEN o antorchas

DigestorPrimario

DigestorSecundario

Almacenamiento de Metano Gaseoso

2233

44

55

66

77

Bomba del efluente

11

Lodos

ADSORBENTS A PARTIR DE FANGS

PODEM OBTENIR “CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS?

[H2S]e

Page 15: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

MATERIALS OBTINGUTS PERMATERIALS OBTINGUTS PERPIRÒLISI/GASIFICACIÓPIRÒLISI/GASIFICACIÓ

Secado

Gasificación

Secadas (S) Gasificadas (G)

Secado 105 ºC durante 12 horas

700ºC, aire/N2 atm, (1/5)30 min tiempo mantenimiento

Condiciones Experimentales

ADSORBENTES OBTENIDOS

SC SB SL

OBTENCIÓ

Banyoles-Terri (SB)

Lloret de Mar (SL)

Cassà de la Selva (SC)Fangs de

depuradoraFangs de

depuradora

Page 16: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

Elementos principales (% peso)Carbono

NitrógenoHidrógeno

Azufre Oxigeno 24,7

33,75,014,840,66

31,3

27,72,304,840,45

14,1 8,6

Elementos Seleccionados (mg g-1)SiFeCaAlNaMgKZnCuP

47,020,134,218,51,365,15,80,590,28

28,334,41819,5

0,884,311,480,350,15

SC

S G S G S G

SB SL

pHRendimiento

Materia Inorgánica

8,0

36,4

11,2

40,2Propiedades texturales SBET (m2g-1) <5 <5

Volumen de poros (cm3g-1) - -

38,97,216,631,3334,9

32,010,931,84,63,54,255,80,320,1926,9

7,3

17,6<5

-

MATERIALS OBTINGUTS PERMATERIALS OBTINGUTS PERPIRÒLISI/GASIFICACIÓPIRÒLISI/GASIFICACIÓ

CARACTERÍSTIQUES

Page 17: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

Elementos principales (% peso)Carbono

NitrógenoHidrógeno

Azufre Oxigeno

Elementos Seleccionados (mg g-1)SiFeCaAlNaMgKZnCuP

SC

S G S G S G

SB SL

pHRendimiento

Materia InorgánicaPropiedades texturales SBET (m2g-1)

Volumen de poros (cm3g-1)

15,08

18,5 2,15 0,88 0,37

25,4

84,036,156,945,22,399,3711,10,930,35

9,748,2

73,255

0,35

17,9

34,7 5,08 1,01 0,57

70,2

68,029,687,9

13,758,6611,714,30,740,41

8,136,1

52,145

0,26

16,6

5,1 0,05 0,41 0,62

13,5

73,170,434224,51,478,63,7

0,600,35

12,354,1

82,512

0,65

24,7

33,75,014,840,66

14,1

47,020,134,218,51,365,15,80,590,28

8,0

36,4<5

-

38,97,216,631,3334,9

32,010,931,84,63,54,255,80,320,1926,9

7,3

17,6<5

-

31,3

27,72,304,840,45

8,6

28,334,41819,5

0,884,311,480,350,15

11,2

40,2<5

-

CARACTERÍSTIQUESMATERIALS OBTINGUTS PERMATERIALS OBTINGUTS PERPIRÒLISI/GASIFICACIÓPIRÒLISI/GASIFICACIÓ

Page 18: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

CARACTERIZACIÓN DRX

SC

SC-G

Q

I,MF,K

I,M M II,K

I,Ca

F,I

I,KF KIMCa

Ca

Ca

I,MI,M

F

F,I Ca

Q Q,K

Q

FK

IM

SiO2

CaCO3

(KH3O)Al2Si3AlO10(OH)2

(Na,Ca) Al (Si,Al)3O8

Rico sedimentos

10 20 30 40 50 60 70

º 2 θ

SiO2

CaCO3

(KH3O)Al2Si3AlO10(OH)2

(Na,Ca) Al (Si,Al)3O8

CARACTERÍSTIQUESMATERIALS OBTINGUTS PERMATERIALS OBTINGUTS PERPIRÒLISI/GASIFICACIÓPIRÒLISI/GASIFICACIÓ

Page 19: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

CARACTERIZACIÓN DRX

SB

SB-G

B

Q

Ca

CaF,G

B,Ca,GCaCa B

B

Cr,F

Cr

F

B,Ca,G

Ca

B,G

GB,F

QQ

Q

Ca18Mg2H2(PO4)14

CaCO3

CaPO3(OH),2H2OCaSO4,2H2O

SiO2

CaSO4, 2H2O

Alto Contenido

P

10 20 30 40 50 60 70

º 2 θ

Ca

W

W,F

W

WW

W

WW

Ca

W

W,F

W

WW

W

WW

CARACTERÍSTIQUESMATERIALS OBTINGUTS PERMATERIALS OBTINGUTS PERPIRÒLISI/GASIFICACIÓPIRÒLISI/GASIFICACIÓ

Page 20: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

CARACTERIZACIÓN DRX

SL

SL-G

FeFe

Fe

FeCa

CaCaCa

CaCaCa

CaCa

P,FeP

P

PP

P

Ca

Q Q

FexCay(CO3)z, Ca(OH)2

CaCO3

10 20 30 40 50 60 70

º 2 θ

FexCay(CO3)z, Ca(OH)2

Ca2Fe2O5

Catalizador 1

D

D

DD

DD D D

D

D

DD

DD D D

1 Ikenaga, N., Ohgaito, Y. E. Suzuki, T. Energy and Fuels 2005; 19(1): 170-179.

CARACTERÍSTIQUESMATERIALS OBTINGUTS PERMATERIALS OBTINGUTS PERPIRÒLISI/GASIFICACIÓPIRÒLISI/GASIFICACIÓ

Page 21: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

MATERIALS OBTINGUTS PERMATERIALS OBTINGUTS PERPIRÒLISI/GASIFICACIÓPIRÒLISI/GASIFICACIÓ

ELIMINACIÓ DE H2S

Page 22: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

33

3

4

64

4 4

48

1. Compresor aire2. Bala de H2S3. Controlador másico4. Llave de paso5. Columna6. Lecho adsorbente7. Bala de N28. Detector de fotoionización9. Recipiente NaOH10. Salida aire limpio

1

2

3

4

5

6

7

98

150

11139

3

3

10

4

4

4

4

4

MATERIALS OBTINGUTS PERMATERIALS OBTINGUTS PERPIRÒLISI/GASIFICACIÓPIRÒLISI/GASIFICACIÓ

ELIMINACIÓ DE H2S

Page 23: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

12

34

56

7

98

150

11139

3

3

10

4

4

4

4

4

1000 ppm H2S

150 ml min-1

flujo descendente

0,25 g adsorbente

Detector de fotoionización

[H 2S ]o

[H 2S ]e

VH2S(l)

0 500 1000 1500 2000 25000

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

1

0,9

⎟⎟

⎜⎜

⎛−×

××

= ∫t s

dtVwMWQ

Mx tctc so

M 0)(

Centrada= Csalida

Capacidad de eliminación

x/M (mg H2S g-1 adsorbente)

MATERIALS OBTINGUTS PERMATERIALS OBTINGUTS PERPIRÒLISI/GASIFICACIÓPIRÒLISI/GASIFICACIÓ

ELIMINACIÓ DE H2S

Page 24: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

LLORETCASSÀ BANYOLES

0

20

40

60

80

100

120

140

SC-H SC-G SC-G H SB-H SB-G SB-G H SL-H SL-G SL-G H

Cap

acid

ad d

e el

imin

ació

n de

l H2S

(mg

g-1)

1,5

3023

39

18

40

<1

62

131

Efecto del agua

SólidoComercial

x/M (mg g-1)

Centaur 350

Carbón activado bituminosoTratado con UREA y activado a 800 ºCpH básico

Materiales de referencia

MATERIALS OBTINGUTS PERMATERIALS OBTINGUTS PERPIRÒLISI/GASIFICACIÓPIRÒLISI/GASIFICACIÓ

ELIMINACIÓ DE H2S

Page 25: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

LLORETCASSÀ BANYOLES

0

20

40

60

80

100

120

140

SC-G H SB-G H SL-G H

Cap

acid

ad d

e el

imin

ació

n de

l H2S

(mg

g-1)

39 40

131

OXIDACIÓN CATALÍTICA

+Gas SO2H2S-Columna

xM

=AE:Stotal retenido sólido

xM

xM

+ +x

M S-Sel

xM S-SO4

-2

xM S-S-2

> 90%

66,4%51,7%

MATERIALS OBTINGUTS PERMATERIALS OBTINGUTS PERPIRÒLISI/GASIFICACIÓPIRÒLISI/GASIFICACIÓ

ELIMINACIÓ DE H2S

Page 26: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

LLORETCASSÀ BANYOLES

0

20

40

60

80

100

120

140

SC-G H SB-G H SL-G H

Cap

acid

ad d

e el

imin

ació

n de

l H2S

(mg

g-1)

39 40

131

DEPOSITOSDEPOSITOSAZUFREAZUFRE

DEPOSITOSDEPOSITOSAZUFREAZUFRE

AZUFRE AZUFRE UNIFORMEMENTE UNIFORMEMENTE

DISTRIBUIDODISTRIBUIDO

SEM

/ED

XMATERIALS OBTINGUTS PERMATERIALS OBTINGUTS PERPIRÒLISI/GASIFICACIÓPIRÒLISI/GASIFICACIÓ

ELIMINACIÓ DE H2S

Page 27: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

LLORETCASSÀ BANYOLES

0

20

40

60

80

100

120

140

SC-G H SB-G H SL-G H

Cap

acid

ad d

e el

imin

ació

n de

l H2S

(mg

g-1)

39 40

131

MATERIALS OBTINGUTS PERMATERIALS OBTINGUTS PERPIRÒLISI/GASIFICACIÓPIRÒLISI/GASIFICACIÓ

ELIMINACIÓ DE H2S

SólidoComercial

x/M (mg g-1)

Centaur 350Carbón activado bituminosoTratado con UREA y activado a 800 ºCpH básico

Materiales de referencia

S S elel

SOSO4422--

SOSO22

Page 28: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

LODO LLORET Ca Fe

Secado

SL

Pirólisis

105ºC durante 12 horas

600-1100 ºC, aire/N2 atm, (1/5)30 min, tiempo mantenimiento

Condiciones Experimentales

Secado

Gasificación

600-1100 ºC, N2 atm,30 min, tiempo mantenimiento

SL-P 600-1100 SL-G 600-1100

MATERIALS OBTINGUTS PERMATERIALS OBTINGUTS PERPIRÒLISI/GASIFICACIÓPIRÒLISI/GASIFICACIÓ

ELIMINACIÓ DE H2S

Page 29: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

62,1 57,3 45,5 41,2 41,1 40,870,5 74,1 85,5 89,6 92,7 91,711,4 11,9 12,5 12,6 12,6 12,7

24 30 39 54 40 41

16,16 14,76 8,31 6,21 7,0 8,920,54 0,47 0,27 0,13 0,10 0,100,48 0,33 0,86 1,06 0,94 0,870,65 0,67 0,80 0,85 0,85 0,85

54,6 51,6 41,2 40,1 40,0 38,877,4 82,3 91,5 93,9 95,4 96,211,3 11,5 12,6 12,5 12,5 12,8

24 14 11 9 5 2

0,90 0,36 0,23 0,23

0,00 0,00 0,00 0,00

0,51 0,56 0,35 0,53

0,91 0,91 0,92 0,57

600 700 800 900 1000 1100

7,980,170,280,60

6,330,090,120,76

P G P GP GP GP GP G

pH

RendimientoMateria Inorgánica

SBET (m2g-1)

Carbono

Nitrógeno

Hidrógeno

Azufre

Propiedades texturales

Elementos principales (% peso)

CARACTERIZACIÓN SL

MATERIALS OBTINGUTS PERMATERIALS OBTINGUTS PERPIRÒLISI/GASIFICACIÓPIRÒLISI/GASIFICACIÓ

CARACTERÍSTIQUES

Page 30: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

CaCa Q

Ca

I QCa

Ca CaI

Ca

I

Ca

Ca

Q CaCa Ca

CaI

CaI, D QI

P D QD DL, D

Ge

L L

LLDD Ge DD, Ge

P DQ

L, D

Ge

L

L

L

LAu

FeºAuP AuGe

P Q

L, D

Ge

L

L

L

LAuGe

PAu

GeFeº

Au

P Q

L, D

Ge

L L

LL

Feº

AuGeP Au

Au, PGe

D

D

SL-P 600

SL-P 700

SL-P 800

SL-P 900

SL-P 1000

SL-P 1100

Inten

sidad

Au

º 2 θ

10 20 30 40 50 60 70

CaCa Q

Ca

I QCa

Ca CaI

Ca

I

Ca

Ca

Q CaCa Ca

CaI

CaI, D QI

P D QD DL, D

Ge

L L

LLDD Ge DD, Ge

P D2Q

L, D2

Ge

L

L

L

LAu

FeºAuP AuGe

P Q

L, D2

Ge

L

L

L

LAuGe

PAu

GeFeº

Au

P Q

L, D2

Ge

L L

LL

Feº

AuGeP Au

AuGe

D2

D2

SL-P 600

SL-P 700

SL-P 800

SL-P 900

SL-P 1000

SL-P 1100

Au

CaCa Q

Ca

I QCa

Ca CaI

Ca

I

Ca

Ca

Q CaCa Ca

CaI

CaI, D QI

P D QD DL, D

Ge

L L

LLDD Ge DD, Ge

P DQ

L, D

Ge

L

L

L

LAu

FeºAuP AuGe

P Q

L, D

Ge

L

L

L

LAuGe

PAu

GeFeº

Au

P Q

L, D

Ge

L L

LL

Feº

AuGeP Au

Au, PGe

D

D

SL-P 600

SL-P 700

SL-P 800

SL-P 900

SL-P 1000

SL-P 1100

Inten

sidad

Au

º 2 θ

10 20 30 40 50 60 70

CaCa Q

Ca

I QCa

Ca CaI

Ca

I

Ca

Ca

Q CaCa Ca

CaI

CaI, D QI

P D QD DL, D

Ge

L L

LLDD Ge DD, Ge

P D2Q

L, D2

Ge

L

L

L

LAu

FeºAuP AuGe

P Q

L, D2

Ge

L

L

L

LAuGe

PAu

GeFeº

Au

P Q

L, D2

Ge

L L

LL

Feº

AuGeP Au

AuGe

D2

D2

SL-P 600

SL-P 700

SL-P 800

SL-P 900

SL-P 1000

SL-P 1100

Au

Inten

sidad

DRX

inte

nsid

ad

SL-P*

Condiciones muy reductoras

CaFeO4 Fe, CFeº

CaCO3 SiO2 (KH3O)Al2Si3AlO10(OH)2

Ca2Fe2O5

CaCO3

Ca(OH)2

CaOCa2Fe2O5

MATERIALS OBTINGUTS PERMATERIALS OBTINGUTS PERPIRÒLISI/GASIFICACIÓPIRÒLISI/GASIFICACIÓ

CARACTERÍSTIQUES

Page 31: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

0

50

100

150

200

250

300

SL-G 600 SL-G 700 SL-G 800 SL-G 900 SL-G 1000 SL-G 1100

7594

194174 183

162

x/M

(mg

g-1 )

0

50

100

150

200

250

300

SL-P 600 SL-P 700 SL-P 800 SL-P 900 SL-P 1000 SL-P 1100

x/M

(mg

g-1 )

95127

201216

246

200

S-Sel

S-SO42-

S-S2-

MayoritariamenteOxidación catalítica

del H2S a Sel

MATERIALS OBTINGUTS PERMATERIALS OBTINGUTS PERPIRÒLISI/GASIFICACIÓPIRÒLISI/GASIFICACIÓ

ELIMINACIÓ DE H2SSL

-G*

SL-P

*

SólidoComercial

SBET(m2g-1)

x/M (mgg-1)

Sorbalit 1 -

Sorbalit 2 107 257

Sorbalit 3 - 173

145

152

Sorbalit 4 131

Page 32: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

150 ml min-1

flujo descendente

0,25 g adsorbente

Sensor electroquímico

VH2S(l)

0 500 1000 1500 2000 25000

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

1

0,9

⎟⎟

⎜⎜

⎛−×

××

= ∫t s

dtVwMWQ

Mx tctc so

M 0)(

Centrada= Csalida

Capacidad de eliminación

x/M (mg NH3 g-1 adsorbente)

300 ppm NH3

1

2

34

5

6

98

150150150

111111139139139

3

3

10

4

4

4

4

4

Cs/

Ce

MATERIALS OBTINGUTS PERMATERIALS OBTINGUTS PERPIRÒLISI/GASIFICACIÓPIRÒLISI/GASIFICACIÓ

ELIMINACIÓ DE NH3

Page 33: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

pH 8,2 10,2

SBET(m2g-1)

13 49

0,06Vt(cm3g-1)

0,04A/C

SB-P SL-P WV-1100 Centaur

x/M (mg NH3 g-1)

0

1

2

3

4

5

6

6 7,8

1767 851

0,441,19

MATERIALS OBTINGUTS PERMATERIALS OBTINGUTS PERPIRÒLISI/GASIFICACIÓPIRÒLISI/GASIFICACIÓ

ELIMINACIÓ DE NH3

Page 34: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

pH 8,2 10,2

SBET(m2g-1)

13 49

0,06Vt(cm3g-1)

0,04

6 7,8

1767 851

0,441,19

0

100

200

300

400

500

600

700

800Toluè

Limonè

MEK

x/M

(mg COV . g-1)

MATERIALS OBTINGUTS PERMATERIALS OBTINGUTS PERPIRÒLISI/GASIFICACIÓPIRÒLISI/GASIFICACIÓ

ELIMINACIÓ DE COVs

SB-P SL-P WV-1100 Centaur

Page 35: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

SUBPRODUCTES DE LA PIRÒLISI/GASIFICACIÓ: RESIDU O MATERIAL?

QUIN ES EL COST?

Adsorbents/catalitzadors obtinguts a partir de fangs de depuraradora i la seva aplicació a l’eliminació de compostos causants d’olors

AguaResidual

Desarenador

1. Agua Residual2. Lodo Primario3. Lodo Activado de retorno4. Lodo Activado Residual5. Lodo Sedimentado6. Lodo Digerido7. Aditivos Químicos

SedimentadorRejilla

DecantadorPrimario

Tanques de Aireación

DecantadorSecundario

A la Salida o a un Tratamiento Terciario

A COGEN o antorchas

DigestorPrimario

DigestorSecundario

Almacenamiento de Metano Gaseoso

2233

44

55

66

77

Bomba del efluente

11

Lodos

AguaResidual

Desarenador

1. Agua Residual2. Lodo Primario3. Lodo Activado de retorno4. Lodo Activado Residual5. Lodo Sedimentado6. Lodo Digerido7. Aditivos Químicos

SedimentadorRejilla

DecantadorPrimario

Tanques de Aireación

DecantadorSecundario

A la Salida o a un Tratamiento Terciario

A COGEN o antorchas

DigestorPrimario

DigestorSecundario

Almacenamiento de Metano Gaseoso

2233

44

55

66

77

Bomba del efluente

11

Lodos

ADSORBENTS A PARTIR DE FANGS

PODEM OBTENIR “CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS?

[H2S]e

Page 36: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

“CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS?“CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS?

Pirólisis

Pirolizadas (P)

Secado

SBSL

Pirólisis

Secado

PirolizadasÁcido (PA)

Lavado Ácido

105 ºC durante 12 horas

700ºC, N2 atm, 30 min, tiempo mantenimiento

Condiciones Experimentales

Lavado ácido (HCl 5M) y H2O hasta pH constante

RENTAT AMB ÁCID

Page 37: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

Volatilización parcial M.O.

Los cambios mineralógicos

durante la fase de transformación

- 44,6 - 61,5

31,2 66,1 40,9 64,9

< 5 13 < 5 49

31,4 24,4 27,9 17,7

4,4 2,7 1,5 0,5

4,8 1,0 4,3 0,5

1,0 0,4 0,2 0,2

21,5 14,9 24,0 20,7

56,3 94,6 28,3 44,5

10,5 25,4 40,2 55,0

38,3 89,2 205,6 393,9

11,5 27,5 6,5 11,6

24,1 53,7 5,8 9,3

SB SL

S -P -PA S -P -PA

RendimientoMateria Inorgánica

SBET (m2g-1)

CarbonoNitrógeno

Hidrógeno

Azufre

Propiedades texturales

Elementos principales (% peso)

Oxigeno

Elementos seleccionados ( mg g-1)SiFeCa

AlP

Cambios equivalentes a las muestras G

“CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS?“CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS? CARACTERÍSTIQUES

Page 38: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

- 44,6 53 - 61,5 27,7

31,2 66,1 45,5 40,9 64,9 35,8

< 5 13 < 5 49 428

31,4 24,4 37,2 27,9 17,7 45,6

4,4 2,7 4,1 1,5 0,5 2,3

4,8 1,0 1,6 4,3 0,5 1,9

1,0 0,4 0,7 0,2 0,2 1,4

21,5 14,9 11,8 24,0 20,7 12,6

56,3 94,6 149 28,3 44,5 173

10,5 25,4 6,9 40,2 55,0 54

38,3 89,2 3,0 205,6 393,9 244

11,5 27,5 14,4 6,5 11,6 11,5

24,1 53,7 6,5 5,8 9,3 3

SB SL

S -P -PA S -P -PA

RendimientoMateria Inorgánica

SBET (m2g-1)

CarbonoNitrógeno

Hidrógeno

Azufre

Propiedades texturales

Elementos principales (% peso)

Oxigeno

Elementos seleccionados ( mg g-1)SiFeCa

AlP

188Desarrolloporosidad

Eliminaciónfracción

inorgánica

Mejor accesibilidad

fracción de C remanente

“CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS?“CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS? CARACTERÍSTIQUES

Page 39: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

- 44,6 53 - 61,5 27,7

31,2 66,1 45,5 40,9 64,9 35,8

< 5 13 < 5 49 428

31,4 24,4 37,2 27,9 17,7 45,6

4,4 2,7 4,1 1,5 0,5 2,3

4,8 1,0 1,6 4,3 0,5 1,9

1,0 0,4 0,7 0,2 0,2 1,4

21,5 14,9 11,8 24,0 20,7 12,6

56,3 94,6 149 28,3 44,5 173

10,5 25,4 6,9 40,2 55,0 54

38,3 89,2 3,0 205,6 393,9 244

11,5 27,5 14,4 6,5 11,6 11,5

24,1 53,7 6,5 5,8 9,3 3

SB SL

S -P -PA S -P -PA

RendimientoMateria Inorgánica

SBET (m2g-1)

CarbonoNitrógeno

Hidrógeno

Azufre

Propiedades texturales

Elementos principales (% peso)

Oxigeno

Elementos seleccionados ( mg g-1)SiFeCa

AlP

188

Ca, Fe Ca, Fe,constante

“CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS?“CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS? CARACTERÍSTIQUES

Page 40: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

CO2

METODOLOGÍA DE ACTIVACIÓN

D P PA

ACTIVACIÓN

Activación Física Activación Química

H3PO4

Lentejas

Impregnación

NaOH / KOH

Mezcla Física

Pulverizado

“CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS?“CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS? OBTENCIÓ

Page 41: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

670 10 12

750 17 62

800 33 7

SB-P

SL-P

670

750

800

20

-

-

21

-

-

T (ºC)Porcentaje Activación (%) SBET (m2g-1)

RESULTADOS ACTIVACIÓN CO2

13

49

PRECURSOR

N2 Activación700ºC, 5ºC/min, tiempo mantenimiento x h

N2

CO2

Adsorbente Carbonoso

Adsorbente Carbonoso

Precursor derivado de lodo

Precursor derivado de lodo

Enfriamiento

Bajo estas condiciones experimentales ha habido un escaso

desarrollo de porosidad

“CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS?“CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS? ACTIVACIÓ FISICA CO2

Page 42: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

CO2

METODOLOGÍA DE ACTIVACIÓN

D P PA

ACTIVACIÓN

Activación Física Activación Química

H3PO4

Lentejas

Impregnación

NaOH / KOH

Mezcla Física

Pulverizado

“CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS?“CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS? VIES D’OBTENCIÓ

Page 43: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL: H3PO4

+++

precursor

N2

Agitar2h 85 ºC

Precursor H3PO4Solución

Secado 105 ºC

Evaporación

Activación 450 ºC, 5ºC min-1, tiempo mantenimiento 4h

Lavado con Agua

Adsorbente Carbonoso

Adsorbente Carbonoso

+

“CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS?“CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS?

Page 44: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

RESULTADOS ACTIVACIÓN H3PO4

<5SB-P30 70 < 5

50 63 < 5

30 51 < 5

50 64 < 5SL-P <5

%(peso)de H3PO4

Rendimiento (% peso) SBET (m2g-1)

PRECURSOR

N2

Agitar2h 85 ºC

Precursor H3PO4Solución

Secado 105 ºC

Evaporación

Activación 450ºC, 5ºC/min, tiempo mantenimiento 4h

Lavado con Agua

Adsorbente Carbonoso

Adsorbente Carbonoso

+

Bajo estas condiciones experimentales no hay desarrollo de porosidad

“CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS?“CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS?

Page 45: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

CO2

METODOLOGÍA DE ACTIVACIÓN

D P PA

ACTIVACIÓN

Activación Física Activación Química

H3PO4

Lentejas

Impregnación

NaOH / KOH

Mezcla Física

Pulverizado

“CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS?“CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS?

Page 46: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

METODOLOGÍAS DE MEZCLADO

+

Agitar 2h 60ºC

Precursor Hidróxido solución

Impregnación (I) Mezcla Física Triturada (MFt)Mezcla Física (MF)

Precursor Hidróxido lentejas

Activación 700 ºC, 5ºC/min, tiempo mantenimiento 2h,

Lavado con ácido (HCl 5M)N2

Adsorbente Carbonoso

Adsorbente Carbonoso

+ Precursor Hidróxidopulverizado+

Hidróxidolentejas

Molturación

Secado 105ºC

Filtrado

“CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS?“CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS?

Page 47: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

+

KOH

NaOH

Relación Na/K OH/ precursor

Relación Na/K OH/ precursor

Pirolizado

Precursor

SB

Lodo

3/1

2/1

1/1

3/1

2/1

1/1

RelaciónKOH/

precursor

16.4

32.3

34.5

5.6

27.3

34.1

Rendimiento(% peso)

500

100

Flujo N2

(ml/min)

1061

1686

1058

1494

1607

853

SBET(m2/g)

Pirolizado

Precursor

SB

Lodo

3/1

2/1

1/1

3/1

2/1

1/1

RelaciónKOH/

precursor

16.4

32.3

34.5

5.6

27.3

34.1

Rendimiento(% peso)

500

100

Flujo N2

(ml/min)

1061

1686

1058

1494

1607

853

SBET(m2/g)

1/1 500 34,5 1058

Pirolizado

Precursor

SB

Lodo

3/1

2/1

1/1

3/1

2/1

1/1

RelaciónNaOH/

precursor

2.6

33.4

39.6

2.2

24.1

30.5

Rendimiento(% peso)

500

100

Flujo N2

(ml/min)

1079

1224

725

969

1224

689

SBET(m2/g)

Pirolizado

Precursor

SB

Lodo

3/1

2/1

1/1

3/1

2/1

1/1

RelaciónNaOH/

precursor

2.6

33.4

39.6

2.2

24.1

30.5

Rendimiento(% peso)

500

100

Flujo N2

(ml/min)

1079

1224

725

969

1224

689

SBET(m2/g)

1/1 500 39,6 725

“CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS?“CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS?

Page 48: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

+

KOH

NaOH

Relación Na/K OH/ precursor

Relación Na/K OH/ precursor

Pirolizado

Precursor

SB

Lodo

3/1

2/1

1/1

3/1

2/1

1/1

RelaciónKOH/

precursor

16.4

32.3

34.5

5.6

27.3

34.1

Rendimiento(% peso)

500

100

Flujo N2

(ml/min)

1061

1686

1058

1494

1607

853

SBET(m2/g)

Pirolizado

Precursor

SB

Lodo

3/1

2/1

1/1

3/1

2/1

1/1

RelaciónKOH/

precursor

16.4

32.3

34.5

5.6

27.3

34.1

Rendimiento(% peso)

500

100

Flujo N2

(ml/min)

1061

1686

1058

1494

1607

853

SBET(m2/g)

1/1 500 34,5 1058

Pirolizado

Precursor

SB

Lodo

3/1

2/1

1/1

3/1

2/1

1/1

RelaciónNaOH/

precursor

2.6

33.4

39.6

2.2

24.1

30.5

Rendimiento(% peso)

500

100

Flujo N2

(ml/min)

1079

1224

725

969

1224

689

SBET(m2/g)

Pirolizado

Precursor

SB

Lodo

3/1

2/1

1/1

3/1

2/1

1/1

RelaciónNaOH/

precursor

2.6

33.4

39.6

2.2

24.1

30.5

Rendimiento(% peso)

500

100

Flujo N2

(ml/min)

1079

1224

725

969

1224

689

SBET(m2/g)

“CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS?“CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS?

Page 49: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

Composición de los adsorbentes obtenidos

Condiciones ExperimentalesMétodo: Activación MFt

Agente Activante: KOH

Flujo N2: 500 ml min-1

31,2 31,4 4,4 4,8 1,1 21,5 56,3 10,5 38,3 11,5

66,1 24,2 2,7 1,0 0,4 14,9 94,6 25,4 89,2 27,5

48,4 32,5 1,7 1,8 0,3 30,4 109 6,9 0,8 4,6

53,4 27,9 1,5 4,2 0,2 24,0 28,3 40,2 206 6,5

64,9 17,7 0,5 0,5 0,2 20,7 44,5 55,0 394 11,6

47,6 30,8 1,1 1,6 0,7 16,8 119 11,4 2,7 13,8

< 5

13

1058

< 5

49

1301

SB

SL

SBET

(m2g-1)Cenizas

(% peso)

Elementos principales (% peso)

Elementos seleccionados (mg g-1)

C H S ON Si Fe Ca Al Na

2,3

4,5

-

0,8

1,0

-

Lodo Seco

Pirolizado

ActivadoKOH

Lodo Seco

Pirolizado

ActivadoKOH

Elevado contenido

cenizas

50%

DisminuciónCa y Fe

“CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS?“CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS?

Page 50: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

Composición de los adsorbentes obtenidos

Condiciones ExperimentalesMétodo: Activación MFt

Agente Activante: KOH

Flujo N2: 500 ml min-1

31,2 31,4 4,4 4,8 1,1 21,5 56,3 10,5 38,3 11,5

66,1 24,2 2,7 1,0 0,4 14,9 94,6 25,4 89,2 27,5

48,4 32,5 1,7 1,8 0,3 30,4 109 6,9 0,8 4,6

53,4 27,9 1,5 4,2 0,2 24,0 28,3 40,2 206 6,5

64,9 17,7 0,5 0,5 0,2 20,7 44,5 55,0 394 11,6

47,6 30,8 1,1 1,6 0,7 16,8 119 11,4 2,7 13,8

< 5

13

1058

< 5

49

1301

SB

SL

SBET

(m2g-1)Cenizas

(% peso)

Elementos principales (% peso)

Elementos seleccionados (mg g-1)

C H S ON Si Fe Ca Al Na

2,3

4,5

-

0,8

1,0

-

Lodo Seco

Pirolizado

ActivadoKOH

Lodo Seco

Pirolizado

ActivadoKOH

Partículas de aparienciaesponjosa, elevada [Si]

superficial

SB-P1/1

SEM/EDX

“CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS?“CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS?

MATÈRIAMINERAL

FANG BIOLÒGIC

Page 51: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

47,6 30,8 1,1 1,6 0,7 16,8 119 11,4 2,7 13,81301 -

48,4 32,5 1,7 1,8 0,3 30,4 109 6,9 0,8 4,61058 -

11,5

27,5

6,5

11,6

Al Na

2,3

4,5

0,8

1,0

Ca

Composición de los adsorbentes obtenidos

31,2 31,4 4,4 4,8 1,1 21,5 56,3 10,5 38,3

66,1 24,2 2,7 1,0 0,4 14,9 94,6 25,4 89,2

53,4 27,9 1,5 4,2 0,2 24,0 28,3 40,2 206

64,9 17,7 0,5 0,5 0,2 20,7 44,5 55,0 394

< 5

13

< 5

49

SBET

(m2g-1)Cenizas

(% peso)

Elementos principales (% peso)

C H S ON Si Fe

57,1 34,2 4,0 0,6 0,4 8,8 nd 9,6 39,9 16,2 145,4

4 - - - - - - - - - -

7

1882

47,1 25,7 4,4 3,9 0,6 22,1 nd 7,3 27,8 19,6 112,8

Elementos seleccionados (mg g-1)

<5

SB

SL

Lodo Seco

Pirolizado

ActivadoKOH

Lodo Seco

Pirolizado

ActivadoKOH

BIO

Lodo Seco

Pirolizado

ActivadoKOH

“CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS?“CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS?

Page 52: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

47,6 30,8 1,1 1,6 0,7 16,8 119 11,4 2,7 13,81301 -

48,4 32,5 1,7 1,8 0,3 30,4 109 6,9 0,8 4,61058 -

11,5

27,5

6,5

11,6

Al Na

2,3

4,5

0,8

1,0

Ca

Composición de los adsorbentes obtenidos

31,2 31,4 4,4 4,8 1,1 21,5 56,3 10,5 38,3

66,1 24,2 2,7 1,0 0,4 14,9 94,6 25,4 89,2

53,4 27,9 1,5 4,2 0,2 24,0 28,3 40,2 206

64,9 17,7 0,5 0,5 0,2 20,7 44,5 55,0 394

< 5

13

< 5

49

SBET

(m2g-1)Cenizas

(% peso)

Elementos principales (% peso)

C H S ON Si Fe

57,1 34,2 4,0 0,6 0,4 8,8 nd 9,6 39,9 16,2 145,4

4 - - - - - - - - - -

7

1882

47,1 25,7 4,4 3,9 0,6 22,1 nd 7,3 27,8 19,6 112,8

Elementos seleccionados (mg g-1)

<5

SB

SL

Lodo Seco

Pirolizado

ActivadoKOH

Lodo Seco

Pirolizado

ActivadoKOH

BIO

Lodo Seco

Pirolizado

ActivadoKOH

Diferentes composicionestodos activan

favorablementeKOH

Cenizasprecursor

SBET

Agente Activante(A.A)

Cenizas Cenizas

M.O.M.O.

“CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS?“CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS?

Page 53: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

CnCn

CnAlCn Q

Cn Q Q

Al

Q

Estudio fracción mineral durante activación

W

Q

IF Ca

QQCa Q

CaQCaIQCa

Ca

W

W,F

W,QWWI WF

Q

W

Q

IF Ca

QQCa Q

CaQCaIQCa

Ca

W

W,F

W,QWWI WF

Q

10 20 30 40 50 60 70

º 2 θ

DRX

SBSB--PP--ACTIVATACTIVAT

“CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS?“CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS?

CaCOCaCO33, , SiOSiO22,,

CaCa1818MgMg22HH22(PO(PO44))1414

(KH(KH33O)O)AlAl22SiSi33AlOAlO1010(OH)(OH)22

SBSB--PP

KKxxAlAlyy(SiO(SiO44))z z

SiOSiO22

A. A.A. A.actúaactúa

fundentefundente

Consecuencia del contenido

N que se enlaza con M.O.

Principales reflexiones Fe4(Fe(CN)6)3

Page 54: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

SELECCIÓN DE LOS ADSORBENTES

Secado

Pirólisis

SECADAS

Secado

SB

Pirólisis

Secado

LavadoÁcido

PIROLIZADAS PIROLIZADASLAVADAS

SL

Pirólisis

Secado

LavadoÁcido

Activación (I)

Pirólisis

Secado

LavadoÁcido

Activación (MFt)

PIROLIZADASACTIVADA (I)

LAVADA

PIROLIZADASACTIVADA (MFt)

LAVADA

“CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS?“CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS?

Page 55: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

73 959348

119183 179153

0

100

200

300

400

500

-P -PA -P-AIN-A -P-AMFtK-A -P-AMFtN-A

x/M

(mg

g-1)

0

100

200

300

400

500

-P -PA -P-AIN-A -P-AMFtK-A -P-AMFtN-A

x/M

(mg

g-1)

pH 8,2 3,4 3,6 3,4

725

0,71

S BET(m2 g-1)

13 188 294 1058

0,32

3,2

0,22Vt(cm3g-1)

0,04 0,84

pH 10,2 2,7 4,1 3,8

943

0,91

S BET(m2 g-1)

49 428 505 1301

0,59

3,2

0,55Vt(cm3g-1)

0,08 0,99

SB SLSL>>SB

Ca Fe

“CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS?“CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS? ELIMINACIÓ DE H2S

Page 56: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

73 959348

119183 179

153

0

100

200

300

400

500

x/M

(mg

g-1)

0

100

200

300

400

500

x/M

(mg

g-1)

SB SL

Adsorbente

Adsorbente + NaOH

113 149

266333

298201

386456

350

446

-P -PA -P-AIN-A -P-AMFtK-A -P-AMFtN-A -P -PA -P-AIN-A -P-AMFtK-A -P-AMFtN-A

pH 8,2 3,4 3,6 3,4

725

0,71

S BET(m2 g-1)

13 188 294 1058

0,32

3,2

0,22Vt(cm3g-1)

0,04 0,84

pH 10,2 2,7 4,1 3,8

943

0,91

S BET(m2 g-1)

49 428 505 1301

0,59

3,2

0,55Vt(cm3g-1)

0,08 0,99

“CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS?“CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS? ELIMINACIÓ DE H2S

Page 57: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

mg

NH

3 / g

0

5

10

15

20

25

SBET x/M

mg

NH

3 / g

0

5

10

15

20

25

ComposiciónQuímica ??

4,3

23,4 21,9

15,5

2

8,9

16,5

21,2

pH 10,2 2,7 3,8 3,2

SBET(m2g-1)

49 428 943 1301

0,990,60 0,91Vt(cm3g-1)

0,06

pH 8,2 3,4 3,2 3,4

SBET(m2g-1)

13 188 725 1058

0,840,22 0,71Vt(cm3g-1)

0,04

A/C SBET x/Mx

-P -PA -P -PA -P-AMFtK-A -P-AMFtN-A-P-AMFtK-A -P-AMFtN-A

SB SL

SólidoComercial

SBET(m2g-1)

pH x/M (mgg-1)

5,7

2,8

851Centaur

1767

7,8

WV-A1100 6

“CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS?“CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS? ELIMINACIÓ DE NH3

Page 58: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

mg

CO

V . g

-1

MEKTolueno Limoneno

SB

20 27

141 10974

396

SL SB(KOH)

SL(NaOH)

338

208

634

242

144

399

SB(NaOH)

228178

655

ACTIVADOPIROLIZADO+ LAVADO ÁCIDO

“CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS?“CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS? ELIMINACIÓ DE COVs

Page 59: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

mg

CO

V . g

-1

MEKTolueno Limoneno

NORIT RB3

394

103

325

814

WV-A1100 CENTAUR-HSV

206

97

185

110

378

CA COMERCIALES

ACTIVADO

338208

634

10974

396

PIROLIZADO

ADS. OBTENIDOS A PARTIR DE LODOS DE EDAR

SL

SL SB

“CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS?“CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS?

Page 60: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

SUBPRODUCTES DE LA PIRÒLISI/GASIFICACIÓ: RESIDU O MATERIAL?

QUIN ES EL COST?

Adsorbents/catalitzadors obtinguts a partir de fangs de depuraradora i la seva aplicació a l’eliminació de compostos causants d’olors

AguaResidual

Desarenador

1. Agua Residual2. Lodo Primario3. Lodo Activado de retorno4. Lodo Activado Residual5. Lodo Sedimentado6. Lodo Digerido7. Aditivos Químicos

SedimentadorRejilla

DecantadorPrimario

Tanques de Aireación

DecantadorSecundario

A la Salida o a un Tratamiento Terciario

A COGEN o antorchas

DigestorPrimario

DigestorSecundario

Almacenamiento de Metano Gaseoso

2233

44

55

66

77

Bomba del efluente

11

Lodos

AguaResidual

Desarenador

1. Agua Residual2. Lodo Primario3. Lodo Activado de retorno4. Lodo Activado Residual5. Lodo Sedimentado6. Lodo Digerido7. Aditivos Químicos

SedimentadorRejilla

DecantadorPrimario

Tanques de Aireación

DecantadorSecundario

A la Salida o a un Tratamiento Terciario

A COGEN o antorchas

DigestorPrimario

DigestorSecundario

Almacenamiento de Metano Gaseoso

2233

44

55

66

77

Bomba del efluente

11

Lodos

ADSORBENTS A PARTIR DE FANGS

PODEM OBTENIR “CARBONS ACTIUS” A PARTIR DE FANGS?

[H2S]e

Page 61: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

QUIN ES EL COST?QUIN ES EL COST?

COST TRACTAMENTS TÈRMICS/ACTIVACIONS

2- 4 €/KgPREU DE MERCAT CARBONS ACTIVATS

Pirólisis Activación

Inversión (M€) 4 9Funcionamiento (M€/año) 2.4 5.2Coste unitario de tratamiento (€/t MS)(1) 60 106Producción ads/cat (MT/año) 20 8.1Potenciales Ingresos por ventas (M€/año)(2) 10 12

Page 62: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

QUIN ES EL COST?QUIN ES EL COST?

THICKNED MIXED SLUDGE

ANAEROBIC DIGESTION

MECHANICAL DEWATERING

MECHANICAL DEWATERING

THERMAL DRYING

LAND APPLICATION

LANDFILL

PYROLYSIS

INCINERATION

ACTUAL SCENARIO

ALTERNATIVE SCENARIOS

Page 63: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

QUIN ES EL COST?QUIN ES EL COST?

Eutrophication GlobalWarming

AcidificationOxidant-

CompoundsFormation

HumanToxicity

TerrestrialToxicity

16,27

-1,5-0,5

0,51,52,5

3,54,5

5,56,57,5

8,59,5

Alternative 1

Alternative 2

Alternative 3

ACTUAL SCENARIO

Page 64: dsorbents/catalitzadors a partir de fangs A

Barcelona, Octubre 2007

Adsorbents/catalitzadors a partir de fangs

A plicació a l’eliminació d’olors

[email protected]