Diseño e implementación de estrategias de control en un biofiltro percolador anóxico para la desulfuración de biogás

Resumen

El H2S es el principal compuesto de azufre reducido presente en el biogás, y aunque su eliminación puede llevarse a cabo mediante el uso de biofiltros percoladores anóxicos, alcanzado altas capacidad de eliminación, la eficiencia del sistema puede verse afectada considerablemente ante perturbaciones que se produzcan en el proceso. Una de las perturbaciones más comunes que se produce son los cambios en la concentración de entrada de H2S. El efecto de este cambio sobre el sistema biológico podría mitigarse con la implementación de un sistema de control adecuado. De esta forma, se puede dotar al proceso de una herramienta muy importante ante perturbaciones de tipo externas, además de proporcionar un control preciso en la dosificación del aceptor de electrones. Este último aspecto cobra mayor importancia si el nitrato o nitrito que se emplea no provienen de un proceso biológico. En el empleo de métodos biológicos para la desulfuración de biogás, y específicamente el uso de biofiltros percoladores, han sido implementadas estrategias de control basadas en el uso del potencial de oxidación reducción (Fernández et al., 2013; Almenglo et al., 2016), con el objetivo de reducir el consumo de nitrato y/o mantener altos porcentajes de eliminación. No obstante, la implementación de modos de control más complejos, como el control anticipado o el control retroalimentado (controladores P, PI, PID), en biofiltros percoladores, ha sido poco estudiada hasta la fecha. Esta tesis tiene como objetivo mejorar el rendimiento y disminuir el efecto de perturbaciones en un sistema biológico de desulfuración anóxica, empleando un biofiltro percolador. Se proponen diferentes estrategias de control, con vistas a minimizar el efecto de cambios en la concentración de entrada de H2S y el caudal de biogás, así como el estudio de cambios del aceptor de electrones sobre el porcentaje de eliminación de H2S y las poblaciones del sistema. Para el desarrollo del trabajo experimental, se realizó el diseño, la instalación y la puesta en marcha de un biofiltro percolador anóxico, así como el desarrollo del sistema de control. Este biofiltro a escala de laboratorio tiene un volumen de lecho empaquetado de 2,8 L de anillos Pall, y se alimentó con un efluente gaseoso compuesto de una mezcla de H2S (concentración de entrada de 700 a 3800 ppmV) y resto N2, a un caudal de 1,1 L min-1, operando en flujo paralelo.