MX2013006388A - Metodo e instalacion para recuperacion y utilizacion de metano a partir de un efluente liquido anaerobico. - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un método para recuperar metano a partir de un efluente líquido de un reactor, en donde una corriente de desecho que comprende una o varias sustancias orgánicas ha sido sometida a un proceso de degradación anaeróbica, en el cual el biogás de reactor, que comprende metano, ha sido producido a partir de las una o varias sustancias orgánicas, donde el efluente líquido comprende metano disuelto, donde el método comprende transferir metano disuelto del efluente a una fase gaseosa y usar el metano para producir energía.

Description

i METODO E INSTALACION PARA RECUPERACION Y UTILIZACION DE METANO A PARTIR DE UN EFLUENTE LIQUIDO ANAEROBICO Descripción de la Invención La invención se refiere a un método para recuperar metano a partir de un efluente líquido de un reactor, en donde una corriente de desecho que comprende una o várias i sustancias orgánicas distintas de metano ha sido sometida a degradación anaeróbica, y a un sistema de reacción ara llevar a cabo el método. ! El tratamiento de desechos biológicos utiliza biómasa activa (bacterias) para convertir los contaminantes (sustancias orgánicas) en componentes inofensivos.

Básicamente, existen dos tipos de bacterias que i pueden realizar este tratamiento. Para el llamado tratamiento anaeróbico (sin oxigeno) , un conjunto de bacterias anaeróbicas convierten a los contaminantes sustancialmente en metano y dióxido de carbono, los que terminan en el biogás.

En el tratamiento aeróbico, los contaminantes se convierten, en condiciones aeróbicas, en dióxido de carbono y, también en grado considerable, en nuevas bacterias/biomasa (fango excedente) que luego debe ser separada del agua de desecho tratada y debe ser procesada por separado.

Los procesos anaeróbicos utilizan bacterias anaeróbicas para convertir los contaminantes en agua de Ref.241744 desecho y otras' corrientes de desecho en biogás (una mezcla gaseosa que comprende principalmente metano y dióxido de carbono) . Parte del metano producido se disorbe de la fase líquida y se recolecta en dispositivos para recolección de gas específicos o en el espacio de cabeza del reactor en los reactores cerrados.

Aunque se ha sabido durante más de dos décadas que los efluentes acuosos de los procesos . de tratamiento de desechos anaeróbicos pueden comprender considerables cantidades de metano disuelto, en la actualidad (al 'leal saber y entender de los inventores) este metano no se recupera del efluente.

Los inventores se dieron cuenta de quej la concentración de metano disuelto en una corriente de efluente líquido de un proceso de tratamiento de desechos puede estar particularmente saturada con metano; se contempla que en algunas circunstancias, el efluente líquido puede incluso estar sobresaturado con metano disuelto. En particular,; los inventores contemplan que la concentración de metano disuelto en un efluente liquido pueda estar en el intervalo de aproximadamente 15-60 mg/1, dependiendo de las condiciones del proceso, tales como la altura del líquido del reactor, la presión operativa y la temperatura del líquido. : Los inventores descubrieron que, particularmente para las corrientes de agua de desecho (diluidas) , tales como! las i cloacas municipales, esto puede representar hasta aproximadamente un 40% de la producción total de metano.

Los inventores descubrieron que el metano disuelto en el efluente líquido de un proceso de tratamiento de desechos anaeróbico se puede transferir a la atmósfera, donde constituye un gas invernadero mucho más potente que el dióxido de carbono. Así, descubrieron que evitar la i transferencia sería aconsejable a fin de reducir la huella de carbono de un proceso para tratar anaeróbicamente una corriente de desecho. 1 Más aún, los inventores descubrieron que resultaría ventajoso recuperar el gas metano disuelto a partir1 del efluente líquido y usarlo para la producción de energía.

En particular, descubrieron que sería : útil proporcionar una manera de recuperar el gas metano disuelto usando (principalmente) un equipo estándar, es decir, un equipo que ya se requiere para un sistema adecuadamente diseñado para el tratamiento biológico de corrientes de desecho, a fin de limitar el costo extra de inversión.

Por consiguiente, un objeto de la invención consiste en proporcionar un método para recuperar metano gaseoso a partir de un efluente líquido de un reactor, en donde una corriente de desecho ha sido sometida a una degradación anaeróbica, por la cual el gas metano se puede usar con un fin útil, si así se desea, o al menos evitar que sé emita a la atmósfera.

Otro objeto de la invención consiste en proporcionar una instalación que comprende un sistema de recuperación de metano que se puede usar para recuperar metano disuelto én un efluente líquido de un reactor de tratamiento anaeróbico de desechos, con lo cual el metano se puede usar con un fin Útil. ; i: Por consiguiente, la presente invención se refiere a un método para recuperar metano a partir de un efluente líquido de un reactor, en donde una corriente de desecho que comprende una o varias sustancias orgánicas ha sido sometida a un proceso de degradación anaeróbica en el cual se ha producido biogás de reactor, que comprende metano, a pkrtir de una o varias sustancias orgánicas, en donde el efluente líquido comprende metano disuelto, en donde el método comprende transferir metano disuelto del efluente a una ¡fase gaseosa y usar el metano para producir energía.

Más aún, la presente invención se refiere á un sistema de reactor para preparar biogás por degradación anaeróbica de una o varias sustancias orgánicas, en donde el sistema comprende un reactor, en donde el reactor está provisto de un sistema de recolección de biogás y una salida para el biogás producido en el reactor, con un medio de retiro del efluente para retirar el efluente líquido! del reactor y con una unidad de recuperación de gas metano , para recuperar el gas metano del efluente líquido, en donde la unidad de recuperación de gas metano comprende una enerada para el efluente líquido, en donde la entrada, al menos i durante el uso, está en fluida comunicación con el medio de retiro del efluente, en donde la unidad de recuperación de gas metano además comprende una salida para una fase gaseosa que comprende metano y una salida para un efluente líquido. El sistema es particularmente adecuado para usar en un método de conformidad con la invención. ! Por ende, la presente invención proporciona una manera efectiva de recuperar metano del efluente líquido: y al menos sustancialmente evitar que el metano termine en la atmósfera. Esto reduce la huella de carbono del proceso de degradación anaeróbica. Típicamente, el efluente liquidó del i cual el metano disuelto se ha transferido a la fase gaseosa de conformidad con la invención comprende menos de 15 mg/1 de metano, preferentemente 2.5 mg/1 o menos, más preferentemente 1.5 mg/1 o menos. El metano se puede eliminar esencialmente por completo (es decir, hasta una concentración por debajo del límite de detección) . En la práctica, puede haber una concentración detectable de, por ejemplo, 0.1 mg/1 o más.

Más aún, el metano se puede recuperar del efluente líquido de tal manera que se pueda usar eficientemente para la producción de energía. Se contempla que -en particular en caso de que la corriente de desecho que se somete a una degradación anaeróbica comprenda un contenido relativamente alto de agua (en particular, como en las corrientes desagua de desecho) - el aumento en la producción de energí es considerable, en particular 10% o más, más particularmente de 20% a 50%, en comparación con un proceso anaeróbico convencional, en donde sólo el biogás que se recolecta como I' gas del reactor o del interior del reactor en donde se produce la degradación se usa para la producción de energía.

Como beneficio adicional de la invención, la remol!ción de metano del efluente líquido reduce el riesgo de explosión y/o el riego de asfixia (este último en particular en los espacios cerrados) , lo cual puede ser importante, " por ejemplo, en caso de que el método de la invención se use como parte de un método de purificación de agua. Después de todo, i si el metano disuelto en un líquido acuoso se deja acumular en espacios cerrados (por ejemplo, en una red cloacal) , puede causar explosiones. ¡ Se hace notar que la remoción de metano de un líquido acuoso como tal es conocida en el arte. Por ejemplo,! GB-A 2 381 761 describe un aparato y un método para remover metano de los desechos comerciales, tales como lixiviados de tierras de relleno, de modo que el líquido procesado se pueda desechar de manera segura en un sistema cloacal. No se divulga la recuperación de metano de un reactor en donde una corriente de desecho ha sido sometida a degradación anaeróbica, ni se menciona la recuperación de energía a partir del metano removido. En particular, no se sugiere el uso del aparato descrito de modo tal que la mezcla de aire y metano que se obtiene se pueda usar como aire de combustión.

El término "o", según se usa en la presente, se define como "y/o", a menos que se especifique lo contrario. i El término "un" o "una", según se usa en la presente, i se define como "al menos uno/a" , a menos que se especiffique lo contrario. ¡ Cuando se hace referencia a un sustantivo ¡ (por ejemplo, un compuesto, un aditivo, etc.) en singular, se incluye también el plural.

La composición del combustible, o la parte de éste · que se obtiene al recuperar el metano del efluente líquido, puede variar en un amplio intervalo dependiendo del método específico de recuperación del metano y -si la recuperación comprende ventilación con aire (ambiente) - de la velocidad de ventilación aplicada. Dependiendo de la técnica usada y de las condiciones del método, la concentración de metano en la fase gaseosa que se obtiene puede estar por debajo del límite inferior de explosión para el metano en la fase gaseosa ¡ (para una mezcla de metano y aire 5.1% en volumen a 20°C o estar al menos en el límite inferior de explosión (preferentemente por sobre el límite superior de explosión de 15% en volumen) para el metano en fase gaseosa) . En el caso anterior, la fase gaseosa comprende metano puede usarse en particular como aire de combustión (cuando se emplea una técnica que hace uso de aire para recuperar el metano disuelto) . De esta formal aún es posible recuperar la energía liberada por la oxidación del metano. La fase gaseosa que comprende metano en una concentración por sobre el límite inferior de explojsión, preferentemente por sobre el límite superior de explosión, se puede usar (como parte de) combustible para producir energía.

Según se usa en la presente, 'aire de combustión' significa una fase gaseosa que comprende oxígeno en una concentración adecuada para hacer entrar en combustión el metano recolectado en el reactor, nitrógeno y opcionalmente metano y dióxido de carbono, donde el metano generalmente está presente en una concentración por debajo del límite inferior de explosión. En particular, el aire de combustión puede comprender 0-5% en volumen de metano, 0-10% en volumen de dióxido de carbono, 60-80% en volumen de nitrógeno, 10-21% en volumen de oxígeno. En conjunto, estos gases usualmente conforman más del 95% en volumen. El resto -si lo hubíere-suele estar formado esencialmente por uno o varios gases que generalmente están presentes en el aire (en particular uno o varios gases noble, vapor de agua, sulfuro de hidrógeno gaseoso) .

Según se usa en la presente, 'combustible' significa una fase gaseosa que comprende metano en una concentración por sobre el límite inferior de explosión que se hará entrar en combustión. En particular, el combustible puede ser biogás (recolectado como una fase gaseosa en el reactor anaeróbico, típicamente con una fracción de metano que comprende al menos 50% en volumen de CH4, donde el biogás puede haber ¡ sido acondicionado, en particular puede haber sido enriquecido en metano, por ejemplo a través de la eliminación del agua, dióxido de carbono y/u otro componente no deseado. Más; aún, se puede usar como combustible una fase gaseosa recuperada que comprende metano que ha sido transferido del efluente líquido de conformidad con la invención, donde la 1 fase gaseosa comprende metano en una concentración por sobre el límite superior de explosión.

Por ejemplo, en una modalidad específica, en particular una modalidad en donde se aplica una velocidad de ventilación relativamente alta, la parte del combustible obtenido por recuperación del metano del efluente líquido i comprende 15 - 30% en volumen de metano, 5 - 30% en volumen de dióxido de carbono, hasta 65% en volumen de nitrógeno y hasta 18% en volumen de oxígeno. Esta parte del combustible generalmente se mezcla con biogás directamente obtenido del reactor anaeróbico que se hace entrar en combustión.

En otra modalidad, específica, en particular, una modalidad en donde se aplica una velocidad de ventilación relativamente baja del aire, o en donde el metano se recupera sin usar aire (por ejemplo, en una modalidad en donde el metano se recupera por extracción al vacío) , la parte del combustible obtenido puede comprender más del 30% de metano, en particular 50-80% en volumen de metano, y más del 20% en volumen de dióxido de carbono, en particular 20-50% en volumen de dióxido de carbono. En la modalidad; la concentración de nitrógeno generalmente es de 0-25% en volumen. En la modalidad, la concentración de oxígeno generalmente es de 0-5% en volumen. í La corriente de desecho se puede seleccionar en particular del grupo que consiste en corrientes de agµa de desecho, lechadas, lodos, residuos orgánicos y residuos de fermentación.

La corriente de desecho, tal como la corriente de agua de desecho, puede ser de origen municipal o industrial.

Un método o sistema de conformidad con la invención se considera particularmente ventajoso para el tratamiento de una corriente de desecho, en donde el efluente líquido consiste principalmente en agua (más del 50% en pesó, en particular al menos 80% en peso, más en particular 90% en peso o más) . El contenido de desecho (sólido) puede se¡r del 50% o menos, 20% o menos, 10% o menos, o 2% o menos. El alto contenido de agua generalmente significa que la cantidad de metano que sale del reactor como metano disuelto en el efluente líquido es relativamente alta, y por ende que el beneficio de recuperar el metano disuelto es por lo geheral relativamente alto también.

El proceso de degradación anaeróbica puede j ser cualquier proceso de degradación anaeróbica para degradajr una sustancia, orgánica en una corriente de desecho. De esta forma, el sistema de reactor puede ser cualquier sistema de reactor para degradación anaeróbica de sustancias orgánicas.

En particular, el proceso se puede llevar a cabo en un i reactor seleccionado del grupo que consiste en reactores de manto de lodo anaeróbicos de flujo ascendente (UASB, por sus siglas en inglés) , reactores de manto de lodo granular expandido (EGSB, por sus siglas en inglés) , reactores de circulación interna (IC, por sus siglas en inglés) , reactores de lecho fluido, biorreactores de membrana anaeróbicos i( BR, por sus siglas en inglés) , proceso por contacto, digestores completamente mixtos, reactores anaeróbicos con deflector y filtros anaeróbicos. En una modalidad específica, el reactor UASB es un manto de lodo de flujo ascendente por hidrólisis (HUSB, por sus siglas en inglés) .

En particular, el reactor en un método o sistema de reacción de conformidad con la invención puede ser un reactor UASB. Los reactores, y las maneras adecuadas para operalrlos, generalmente son conocidos en el arte. Por ejemplo, se puede usar un reactor o proceso UASB como se describe en WO 2005/095288 o WO 2007/078194.

También se puede encontrar más información en Feasibility of the Upflow Anaerobio Sludge Blanket (UASB) Process, Dr. Ir. G lettinga et al. Proceedings 1979 National Conference on Environmental Engineering, ASCE/ San Francisco, California, 9-11 de julio de 1979, y en UASB Process Design for Various Types of Waste Water, Lettinga efc al. 1991, Water Science & Technology 24(8), 87-107. < En Biological Waste Water Treatment Series, Volumen 4: Reactores anaeróbicos, IWA Publishing, Carlos Augusto de Lemos Chernicharo, ISBN 1 - 84339 164 3 y 13 - 9781843391647, se describen los siguientes sistemas para el tratamiento de i las cloacas municipales: UASB, filtro anaeróbico, digestores de lodo (una etapa + dos etapas) , proceso por contacto, reactor anaeróbico con deflector y también el reactor de lecho de lodo granular expandido (EGSB) (industrial) y el reactor IC.

Específicamente respecto de UASB, se hace referencia a: Van Haandel y Lettinga, 1994; "Anaerobio sewage treatment", Wiley, UK.

En cuanto a HUSB: Wang Kaijun (Beijing Academy of Environ. Sci., Beijing 100037, P,R. China) Last A. R. M Van der G. Lettinga (Depart. of Environ. Technology, Agricultural Univ. Biotechnion, Bomenweg 2, 6703 HD, Wageningen, The Nethérlands) .

En cuanto a AnMBR, se hace referencia a: The First Two Years of Full-Scale Anaerobio Membrane Bioreactor (AnMBR) Operation Treating High-Strength Industrial Waste Water, Scott Christian, Shannon Grant, Peter McCarthy, Dwain tyilson y Dale Mills.

El reactor anaeróbico (usado) de conformidad cpn la invención puede ser abierto (en la parte superior) o esencialmente cerrado (excepto por las entradas y salidas í específicas, en particular para introducir la corriente de desecho, para remover gas y para remover el efluente líquido) . Un reactor cerrado tiene la ventaja de evitar -o al menos reducir- el contacto con la atmósfera que causaría pérdidas de metano en el medio ambiente. Por ejemplp, el reactor puede ser un tanque reactor. En una modalidad específica, el reactor anaeróbico puede estar provisto de una entrada de aire para ventilar el espacio de cabeza del reactor. Éste puede ser aire ambiente.

La producción de energía a partir de metano generalmente comprende la oxidación del metano. Ésta se 'puede llevar a cabo de manera convencional por combustión o quema.

Se puede usar una chispa para encender el metan0 para que éste se queme.. Así se forma (principalmente) dióxido de carbono, agua y calor. El calor luego generalmente se disipa a la atmósfera.

Ventajosamente, la oxidación del metano se usa, no sólo para convertir el metano, sino también para recuperar la energía producida, de modo tal que la energía se pueda usar con un fin útil. La energía recuperada puede estar en forma de energía eléctrica y/o en forma de calor, la cual se puede usar para calentar un objeto o medio de intercambio de calor. La energía eléctrica se puede producir usando equipos conocidos per se, tales como un motor a gas, una turbina a gas o similar. Opcionalmente , este equipo está provisto con un medio para producir calor, por ejemplo al convertir un motor a gas en una unidad de generación de calor y enérgía combinados (CHP, por sus siglas en inglés) . La producción de calor en cuestión se puede lograr, por ejemplo, e una caldera a gas. ¡ I1 Se puede proporcionar ventajosamente una turbina a gas, además de proporcionar medios para oxidar el metano. Ésta puede proporcionar (en parte) la fuerza motriz i para transportar las fases gaseosas a través de conductos del sistema de reacción. Más aún, las turbinas pueden ser muy robustas, lo cual permite la combustión de una fase acuosa relativamente impura que comprende metano. Las impurezas incluyen agua, dióxido de carbono y/o compuestos de azufre. Esto se aplica tanto al biogás como a la fase gaseosa que comprende metano obtenido del efluente líquido.

Para transferir el metano disuelto del efluente líquido a la fase gaseosa, en principio se puede usar cualquier técnica adecuada para tal fin.

De conformidad con la invención, la transferencia de metano disuelto a la fase gaseosa generalmente se realizará si la presión parcial del metano (pCH4) en la fase gaseosa es menor que el producto de la concentración del metano disUelto (cCH4) en el efluente líquido por el coeficiente de Henry para el metano en el efluente líquido (kHCH4) . El valor del coeficiente de Henry que determina la solubilidad del gás en agua ha sido determinado para diversos gases como función de la temperatura, por ejemplo, en Metcalf y Eddy, Waste Water Engineering - Treatment and Reuse 2003, McCraw Hill Publishing, página 67, el cual también brinda un método de cálculo para obtener la concentración de equilibrio resultante en las páginas 65 - 69.

Si así se desea, la concentración de metano én la fase gaseosa se puede controlar a una concentración por debajo del límite inferior de explosión, en particular si la fase gaseosa se ha de usar como aire de combustión. La Figura 1 muestra una modalidad ilustrativa de un sistema para el método (en adelante, también denominado CASO 1) . Esta Opción tiene la ventaja de que el reactor anaeróbico (cubierto) es simultáneamente ventilado.

En este último caso (en donde la introducción de aire de ventilación en la recolección de gas se minimiza o impide) , la concentración de metano está por encima del límite inferior de explosión, y preferentemente en el límite superior de explosión o por encima de él, la fase gaseosa que comprende metano se puede usar como combustible, por ejemplo junto con el biogás recolectado como fase gaseosa del reactor anaeróbico. Una ventaja de esta modalidad específica, en comparación con la modalidad en donde la concentración de metano está por debajo del límite inferior de explosión, es un flujo de gas reducido y, de esta forma, menores requisitos de tratamiento del gas. La Figura 2 muestra una modalidad I ilustrativa de un sistema en donde parte del metano recuperado del efluente líquido se puede combinar con el biogás recolectado como gas en el reactor anaeróbico, de modo tal que se pueda usar como combustible, mientras que se usa i una segunda corriente de metano (diluido) como aire de combustión (en adelante, también denominado CASO 2) .

CASO 1 ! La Figura 1 muestra esquemáticamente un sistema de reactor para un método en donde el metano se transfiere "a una fase gaseosa, en donde la fase gaseosa se puede usar posteriormente como aire de combustión. El reactor 1 mostrado en la Figura 1 es un reactor de flujo ascendente, por ejemplo un reactor UASB. Si se desea, se puede proporcionar otro tipo de reactor. Los interiores del reactor mostrados son sólo ilustrativos . Hay recolectores 2 presentes para recolectar el i efluente líquido (que puede ser conductos efluentes sumergidos o canales de recolección, preferentemente con I desviador de derrames, como se muestra esquemáticamente, por ejemplo, en la Figura 3. Los aspectos preferidos de los recolectores se describirán a continuación.) Los recolectores 2 están -al menos durante el uso- en fluida comunicación con un vertedero de recolección 3. El vertedero de recolección 3 i comprende una salida 4 para la fase gaseosa (aire + metano, adecuado para usar como aire de combustión) y una salida 5 para el efluente líquido.

Se proporciona el conducto 6 para transportar el efluente desde la salida 5 hasta una o varias unidades (opcionales) para mejorar la recuperación de metano desde el efluente líquido. La una o varias unidades se pueden proporcionar en serie o en paralelo. La Figura 1 muestra dos unidades -8 y 16- para recuperar metano. Una de ellas puede omitirse. La unidad 8 y/o 16 puede ser en particular un dispositivo de extracción, en donde la fase líquida se puede poner en contacto íntimo con la fase gaseosa, tal como ¡aire, lo cual mejora la transferencia de metano disuelto a la! fase gaseosa.

La unidad 8 puede ser en particular un extractor diseñado para derramar efluente sobre una grilla o malla, por ejemplo, como se muestra esquemáticamente en la Figura 4', con j la grilla o malla 14 y el derrame 15 o un dispositivo de extracción por vacío. Si la unidad 8 está presente, se proporciona la salida 10 para la fase gaseosa que comprende metano recuperado (aire de combustión) . La unidad 8 está provista de una salida 9, la cual está -al menos durante; el uso- en fluida comunicación con el conducto 51 para dirigir el efluente líquido a la unidad 16 (a través de la entrada 11), si se usa una unidad adicional, o alternativamente !el conducto 11 puede estar provisto de modo tal de conducir el efluente hacia un proceso post-tratamiento (convencional) ¦ o hacia otro lado.

En la Figura 1, la unidad 16 se muestra como ún dispositivo aireado. Este dispositivo se muestra en la Figura 1 como ejemplo preferido únicamente. El dispositivo se prefiere en particular no sólo porque es particularmente efectivo para recuperar metano, sino también porque el dispositivo de aireación puede servir para oxidar compuestos de azufre no deseados, los cuales pueden estar presentes en el efluente líquido. La unidad 16 está provista de un equipo de aireación 64 y una salida para el efluente líquido (típicamente a ser conducido a un proceso post-tratamientó (convencional) o a otro lado) . Más aún, la unidad 16 comprende una salida 19 para la fase gaseosa (aire) qué comprende metano recuperado (aire de combustión) .

La chispa 22 y/o la unidad 23 para recuperar energía (tal como la energía de una reacción química liberada por el metano en combustión) comprenden una entrada 38 para el biogás recolectado del reactor anaeróbico 1. El sistema de recolección para el biog s puede ser un sistema conocido per se. En particular, el sistema de reactor puede estar provisto de un reservorio de gas 43 para almacenar biogás, el cual; se conecta con los recolectores de biogás 50 en el reactor 1 a través de las salidas 40 para el biogás, el conducto 41 y, la entrada 42. El reservorio de gas preferentemente está presente porque se evitan las variaciones de la producción de metano (biogás) debido a las cargas pico de los reactores anaeróbicos .

El reservorio de gas 43 está provisto de una salida 44 a través de la cual el biogás se puede transportar á la chispa 22 o la unidad para recuperar energía 23. Usualmente, el biogás del reservorio de gas 43 (o del reactor si el reservorio está ausente) se somete a un tratamiento de< gas (para remover componentes no deseados, tales como sulfuro de hidrógeno y agua. Esto se puede realizar de manera convencional. Por consiguiente, generalmente se proporciona un conducto 45 entre la salida 44 y una entrada 46 dé una instalación de tratamiento de biogás 47. La instalación de tratamiento de biogás 47 está provista de una salida 48, conectada a un conducto 49, a través del cual el biogás (acondicionado) se puede transportar a la chispa 22 (en la Figura 1, a través del conducto 37, una válvula y . la entrada 38) o la unidad 23 para recuperar la energía de reacción (en la Figura 1, a través del conducto 36 y la entrada 35) .„ Las salidas para la fase gaseosa (4, 8, 19) de las unidades para transferir metano disuelto (aire de combustióín) a la fase gaseosa están conectadas a los conductos (17, 20, i 21) a través de los cuales la fase gaseosa se puede de válvulas, según se desee, a fin de regular el flujo (los ejemplos preferidos se muestran en la Figura 1 y ¡se identifican como NNF) . | La Figura 1 muestra una modalidad en la cual hay chispa 22 y una unidad 23 para recuperar la energía í reacción (formada por la oxidación del metano) . En un sistema respectivamente en un método de conformidad con la invención, es suficiente, sin embargo, que uno de ellos esté presenté o se use, respectivamente, para reducir el potencial de gas i invernadero. Si se ha de recuperar energía, habrá una unidad 23 para recuperar energía de reacción presente. Hay ijina chispa 22 preferentemente presente como respaldo, para convertir el metano en cualquier período en el cual f la i capacidad de la unidad 23 no sea suficiente para convertir II todo el combustible. ' Los conductos (17, 20, 21) que comprenden metano recuperado (y típicamente aire) pueden conducir directamente a la entrada 39 para la chispa 22 (en la Figura 1 a través; de los conductos 24 y 39) . Usualmente hay una válvula de contrapresión presente a fin de regular el flujo hacia la chispa 23. Generalmente, esta válvula se cierra durante la operación normal. La chispa puede estar ventajosamente equipada con un dispositivo para servir como entrada para conducir aire adicional (aire de reemplazo) hacia la chispa, por ejemplo, un faldón ranurado alrededor de la chispa. El faldón ranurado proporciona aberturas alargadas verticales en la parte inferior de la chispa, a través de las cuales el aire ambiente puede fluir hacia la chispa.

En una modalidad que tiene una unidad 23 para recuperar energía de reacción, el sistema puede estar provisto de una unidad de ventilación o de tratamiento del gas de combustión 26, en donde uno o varios componentes no deseados (por ejemplo, agua, sulfuro de hidrógeno) se pueden eliminar de la fase gaseosa que comprende metano (aire de combustión) . Esta unidad se muestra en la Figura 1. Ésta ; es una unidad opcional, cuya presencia por lo general depende de la composición de la corriente de desecho y la composición prevista del aire de combustión, y además depende de los requisitos del vendedor del equipo de las unidades de oxidación de metano. El experto en el arte será capaz de decidir si se incluye esta unidad o no, sobre la base de su conocimiento general habitual y la información suministrada en la presente descripción. Se proporciona una entrada 25¡ y una salida 26. La salida 26 está conectada con un conducto 28 para la fase gaseosa tratada que comprende metano recuperado.

Si se utiliza biogás en la unidad 23, entonces puede haber una cámara de mezclado 30, en donde la fase gaseosa que comprende metano recuperado (aire de combustión) se púede mezclar con aire de reserva para proporcionar suficiente cantidad de oxígeno para la combustión de la corriente de biogás obtenida como fase gaseosa del reactor 1 (el biógás que se ha recolectado a través de los recolectores 40) .1 La cámara de mezclado 30, por ejemplo un recipiente de succión con motor a gas en la unidad 23 del caso es un motor a gas, está provisto de una entrada 29 para la fase gaseosa que comprende metano (aire de combustión) , una entrada 31 para el aire de reserva y una salida 32 para la mezcla de aire1 de combustión (que comprende metano) obtenida en la cámara, de mezclado 30. La salida 32 está conectada con un conducto: 33 para transportar la mezcla de aire de combustión hacia ! la unidad 23 a través de la entrada 34.

CASO 2 La Figura 2 muestra esquemáticamente una modalidad¡ en la cual parte del metano recuperado que se recupera en i el sistema de recolección de efluentes hasta la unidad 8 (alto contenido de metano) se combina con el biogás recolectado como gas en el reactor 1. Aquí, al menos una de las salidas para la fase gaseosa desde el vertedero de recolección1 3 (salida 53) y la opcionalraente presente unidad 10 (salida 4), que en esta modalidad es preferentemente un dispositivo1 de extracción por vacío, se conecta a un sistema de conductos adaptado para transportar finalmente la fase gaseosa ¡que comprende metano recuperado hasta la chispa 22 o la unidad 23 para recuperar energía de reacción, en cuya chispa 22 o unidad 23 la fase gaseosa se puede usar como combustible.1 La Figura 2 muestra un ventajoso diseño en donde se proporcionan los conductos 52 y 53 para la fase gaseosa, conductos ,que conducen a un compresor 54 desde el cual se extiende el conducto 55, a través del cual el gas se puede introducir' en el conducto 41. El resto del dispositivo de la Figurá 2 corresponde esencialmente al dispositivo de la Figura 1. Si la parte superior del reactor está cerrada (cubierta) , entonces preferentemente se proporciona un sistema para ; el tratamiento de gas de ventilación, en particular si la fase gaseosa recuperada que comprende metano se ha de usar como parte del combustible. Éste puede ser cualquier sistema disponible en el comercio, tal como un limpiador químico o una unidad de oxidación, un biolimpiador, una unidad ; de carbono activado, etc.

Se observa que, en principio, al menos en algunas formas de modalidad, se puede omitir la unidad 16, es decir, I en aquellas formas de modalidad en las cuales se recupera suficiente metano disuelto del efluente líquido. Sin embargo, especialmente si el efluente líquido comprende uno o varios compuestos de azufre no deseados, generalmente hay1 un dispositivo de aireación presente, y los gases de escape del dispositivo de aireación puede estar provisto de un sistema para introducir los gases de escape en la chispa o unidad 23, donde se pueden usar como aire de combustión. En general,11 se contempla que de esta forma mejore la recuperación de metano, ya que la aireación se considera una técnica altamente efectiva para eliminar el metano del efluente líquido.11 La fase gaseosa que contiene el metano tomado del dispositivo de aireación se puede tratar adicionalmente , en particula ¡ se puede secar y/o someter a una etapa de eliminación de H2S '(si hay una cantidad sustancial de H2S presente), antes de: su ulterior uso previo a ser descartado. En particular, se puede usar como aire de combustión, como se analiza en la Figura ¡1.

Los canales de recolección adecuados incluyen tuberías y desagües cubiertos. Los canales de recolección 2 generalmente son estructuras cerradas. Al tener canales : de recolección cerrados, se reduce el riesgo de una sustancial pérdida del metano a la atmósfera. De esta forma, los contenidos de los canales están esencialmente rodeados por los lados a, por ejemplo como se muestra en ambos canales cilindricos ilustrados en la Figura 3, con la condición i de que se puedan proporcionar aberturas e, f para introducir : el fluido (efluente líquido y/o fase gaseosa) en los canales , en uno o varios de los lados. Las aberturas e, f están presentes además de una salida para el efluente líquido (y la fase gaseosa, si está presente en los canales) d, generalménte presente en un extremo del canal. Estas aberturas típicamente desaguan en un encabezado de efluente común (canal o tiubp cerrado, que no se muestra en las Figuras 1, 2 y 3) , el cual a su vez desagua en el vertedero de recolección 3. Las aberturas pueden ser perforaciones o muescas (por ejemplo, muestras triangulares) .

Las aberturas e, f generalmente están provistas a lo largo de al menos parte de una pared a del canal ¡(en particular, a lo largo de al menos parte de la pared definida por la superficie a lo largo de la línea de generación b del canal) . El extremo c del canal se puede cerrar o puéde i, proporcionar una entrada para la fase gaseosa, que está opcionalmente presente. La entrada en cuestión (no mostrada en la Figura 3) puede en particular estar provista de úna válvula, de modo de poder regular el flujo de gas a través del canal.

En una modalidad específica, la fase gaseosa introducida en el canal de recolección se puede tomar desde el espacio de cabeza del reactor anaeróbico (el espacio que está sobre el nivel del líquido en el reactor) . En particular, en una modalidad en donde el espacio de cabeza i, es ventilado con aire, la fase gaseosa en el espacio de cabeza puede tener un contenido relativamente bajo de metano, y. así la transferencia de metano del efluente líquido a la !fase gaseosa tiende a llevarse a cabo. La fase gaseosa; así obtenida (que comprende aire y metano) puede usarse en particular como aire de combustión.

Durante el uso, los canales de recolección pueden en principio estar completamente llenos con efluente líquido. Preferentemente, durante el uso, Los canales de recolección están (en promedio) sólo parcialmente llenos con efluente, en particular hasta un 75%, por ejemplo 5-50%. Esto permite un retiro equilibrado de efluente a través del reactor : para lograr una ventajosa eficiencia del tratamiento. ' Como entenderá el experto en el arte, el efluente se puede retirar de manera continua o intermitente. Por consiguiente, el flujo a través de los canales de recolección puede ser, de vez en cuando, cero, y así los canales de recolección se pueden vaciar de vez en cuando.

Asimismo, poniendo en contacto el efluente líquido en los canales de recolección (o en cualquier otro lugar ¡de un sistema o método de la invención) con una fase gaseosa que está libre de metano o tiene un contenido relativamente bajo de metano, es posible transferir el metano disuelto desde la í fase líquida en el canal de recolección.

Los canales de recolección generalmente están ubicados de modo tal que las aberturas para el efluente líquido estén por debajo del nivel del líquido en el reactor, al menos durante parte de la operación del reactor anaeróbico. En particular en el caso de un reactor UASB, si se usa un tubo sumergido, los canales de recolección se ubican ventajosamente cerca de la superficie de la fase líquida en el reactor, en particular a 0-100 mm, más en particular a 0-80 mm por debajo de la superficie. En el! caso de un canal de recolección equipado con un desviador de f derrame con ranura en forma de V, el nivel de líquido típicamente varía entre 0 - 50 mm por sobre la basé del desviador de derrame . i El diámetro de los canales de recolección, en particular de los tubos de recolección de efluente, se puede seleccionar dentro de amplios intervalos, por ejemplo en el intervalo de 150 a 300 mm.

Las aberturas tienen dimensiones adecuadas ' para introducir líquido en los canales. En particular, ¡estas aberturas pueden tener un diámetro en el intervalo de 15 a 40 mm.

La velocidad de flujo del liquido a través de las aberturas en los canales de recolección puede yariar adecuadamente dentro de un amplio intervalo. Usualmente, la velocidad varía entre 0 y 1.5 m/s. Preferentementje, la velocidad promedio durante el uso está entre 0.2 y 1.25 m/s, en particular entre 0.4 y 1.0 m/s, más en particular entre O .5 y O .7 m/s .

En una modalidad en la cual no se desea introducir una cantidad sustancial de gas (aire) desde el espacio de cabeza del reactor anaeróbico 1 dentro del recolector 2, el recolector se puede adaptar ventajosamente con medios; para evitar o al menos reducir la introducción de gas en los canales .

A fin de lograr esto, el recolector puede estar provisto de un cierre hermético, por ejemplo según se muestra esquemáticamente en la Figura 5. El cierre hermético puede ser una cubierta 59 sobre el canal de recolección 2, con los lados extendidos por debajo el nivel de líquido mínimo durante el uso del reactor 1 y por debajo de las aberturas e, f de los canales de recolección 2. La figura de la izquierda muestra una situación en la cual no se retira efluente. En ausencia de una cubierta 59, el gas fluiría hacia él cañal 2 ; sin embargo, la presencia de la cubierta evita un sustancial flujo de gas en el canal 2. La figura de la derecha muestra la situación durante la operación normal, en la cual el líquido fluye al canal 2.

Otra manera de evitar la introducción no deseada de gas se muestra en la Figura 6 y consiste en equipar el recolector 2 con medios para adaptar el nivel dé las aberturas de los recolectores con respecto al nivél de líquido del reactor anaeróbico 1, por ejemplo con un flotador 60. La salida para el líquido del recolector 2 es un canal flexible 61, a través del cual el efluente fluye hacia el canal de efluente 62. Desde allí, generalmente fluye al vertedero de recolección. En la figura de la izquierda, que representa la operación normal, el nivel de líquido en el recolector 2 está por encima del nivel de líquido de derrame 63 del canal de efluente 62, con lo cual el efluente se retirará del reactor 1. En la figura de la derecha, el nivel de líquido en el reactor 1 baja tanto que el nivel de líquido en el recolector 2 está a la misma altura que el nivel de derrame 63 en el canal de efluente 62, con lo cual no se retira efluente del reactor 1.

Como se ilustra en las Figuras 1 y 2, el sistema de la invención puede estar provisto de un vertedero de recolección 3. El vertedero está equipado ventajosamente con una salida 4 para la fase gaseosa (fase gaseosa a la que se puede hacer referencia como gas de ventilación del réactor anaeróbico) , además de una salida 5 para el efluente líquido.

De esta forma, en el vertedero de recolección, la fase gaseosa se puede separar del efluente, si en un método de la invención el efluente líquido se recolecta del reactor anaeróbico 1 junto con una fase gaseosa.

El efluente líquido es introducido en el vertedéro de recolección 3 desde el/los recolector/es 2 a través de la entrada 57 (véase, por ejemplo, la Figura 1) . Puede haber un Í conducto intermedio (tal como el canal de efluente 62, según se muestra en la Figura 6) , entre el/los recolector/es ry la entrada 57. Ventajosamente, el efluente líquido! es introducido en el vertedero 3 por sobre el nivel de líquido, lo cual permite la caída libre del líquido introducido. , Esto aumenta el contacto con la fase gaseosa, y de esta forma la transferencia de metano.

El vertedero de recolección 3 está opcionalmente provisto de un dispositivo para mejorar la liberación de Í metano disuelto en la fase gaseosa. Los dispositivos incluyen, en particular, dispositivos para causar turbulencias en la fase líquida del vertedero de recolección, por ejemplo una serie de cascadas o varias mallas de vertedero. La fase gaseosa se puede extraer desde el vertedero de recolección con un ventilador o compresor de gas, o similar (en particular, en el caso descrito anterior 1, mostrado como ítem 56 en la Figura 1) . Si así se desea, el vertedero de recolección está equipado con un sistema de ventilación para introducir aire en el sistemk de recolección. De esta forma, la transferencia de metano del efluente líquido a la fase gaseosa por lo general "se ve mejorada. En particular, si el espacio de cabeza por sobre el reactor anaeróbico es ventilado con aire, el gas se , puede tomar del espacio de cabeza para poner en contacto con el efluente líquido.

Alternativamente, en particular en una modalidad a la que se hizo referencia anteriormente como Caso 2, o ilustrada por la Figura 2, la transferencia de metano del efluente líquido a la fase gaseosa se puede mejorar operando el vertedero de recolección en condiciones de presión sub-atmosférica (empleando extracción al vacío) . En : esta modalidad, la fase gaseosa obtenida puede ser adecuada en particular como combustible.

Dependiendo de la concentración de metano y oxígeno en la fase gaseosa, ésta se puede usar como aire de combustión o como combustible (con el biogás recolectado como fase gaseosa en el reactor 1) . Si así de desea, el sistema puede tener un sensor para monitorear el metano y, si se desea, el oxígeno, y una válvula que permita cambiar el flujo de gas entre la corriente a ser usada para combustible (por ejemplo, a través de los conductos 53, 55, 41, etc. cómo se muestra en la Figura 2) y la corriente a ser usada para aire de combustión (por ejemplo, a través de los conductos 6, 20, etc. como se muestra en la Figura 1) .

Como se ilustra en las Figuras 1 y 2, se pueden proporcionar uno o varios dispositivos de recuperación de gas metano (en el conducto entre 1 y opcionalmente 16) , , tales como un dispositivo de extracción de metano. En la Figura 4 se muestra esquemáticamente un dispositivo de extracción preferido. El dispositivo se conoce como desgasificador de vacío.

Las maneras adecuadas de operar el dispositivo se pueden basar, por ejemplo, en Handleiding voor het gebruik van water in de industrie, 1971, Vereniging krachtwerktuigen, Kluwer, ISBN 90 201 059 30, sectie 6.9 uitdrijven van gassen, pp 429 - 450 (en holandés) . : Otras tecnologías que se pueden utilizar incluyen separadores de Venturi (por ejemplo, como se describe en GB 2381 761 A) o membranas desgasificadoras . Las membranas desgasificadoras están disponibles en el comercio, por ejemplo de Liqui-Cell: (http : //www. iqui-cel . com/applications/other-gas-transfer . cfm) . r El efluente líquido que sale de la unidad final de recuperación de gas metano se puede someter a una etapa post-tratamiento o se puede conducir a su desecho final. Un método de conformidad con la invención generalmente se lleva á cabo sin ningún reciclado sustancial del efluente liquido desgasificado en el reactor en donde se realiza la degradación anaeróbica, aunque en principio es posible reciclar una parte del efluente desgasificado, por ejemplo el 50% o menos del volumen o menos, en particular menos del 10% r del volumen o menos. Llevar a cabo un método de conformidad con la invención sin reciclar o sólo reciclando una parte menor del volumen del efluente desgasificado es ventajoso, ya que el flujo sometido a la remoción de metano aumenta con el mayor reciclaje. Un mayor flujo generalmente significa qúe se necesita más equipo o equipo más grande. Asimismo, agrega complejidad al proceso.

Preferentemente, el sistema de la invención está provisto de un reactor para el post-tratamiento del efluente anaeróbico, ajustado a un dispositivo de aireación!. El dispositivo de aireación se usa ventajosamente, no sólo¡, para f recuperar el metano disuelto, sino también para oxidar uno o varios compuestos de azufre (compuestos de azufre orgánico, H2S) . El dispositivo de aireación y las condiciones operativas se pueden seleccionar según la tecnología conocida per se, por ejemplo como se describe en Metcalf y Eddy, Waste Water Engineering - Treatment and Reuse 2003, McCraw1 Hill Publishing, sección 5-12, Sistemas de aireación, página's 430 i - 456.

La fase gaseosa obtenida al someter el efluente liquido a la aireación se puede usar en particular como aire de combustión para quemar el biogás recolectado (como fase gaseosa) del proceso de degradación anaeróbica.

En una modalidad en la cual el sistema de reacción de la invención se diseña para tener una fase gaseosa que comprende aire y metano para ser usada como aire de combustión para una unidad para quemar biogás, en particular una unidad en donde el calor de reacción liberado por la combustión se utiliza para generación de energía o calor, el sistema preferentemente está provisto de un tanque de entrada de aire de combustión, donde el tanque además comprende una entrada para aire (ambiente) , a través de la cual el 1 aire (ambiente) se puede introducir en el tanque de entrada de aire de combustión en momentos en que no hay suficiente" aire de combustión proporcionado por la fase gaseosa que comprende aire y metano para quemar todo el biogás que se debe usar para la producción de energía. El aire introducido por esta entrada también se denomina aire de reserva. El tanque además comprende una salida para el aire de combustión, a través de la cual el aire de combustión se puede dirigir a una unidad de combustión, en donde el biogás se debe quemar, con lo cual se produce energía.

En una modalidad en donde la fase gaseosa que comprende aire y metano se ha de usar como aire de combustión en una chispa en donde se enciende el biogás, la chispa i preferentemente está provista de una entrada para , aire adicional (aire de reserva, ítem 58 de la Figura 1 y la Figura 2) , a ser introducido en la chispa en momentos en que no hay suficiente aire proporcionado a través de la; fase gaseosa que comprende aire y metano a fin de asegurar una completa combustión del biogás . La chispa comprende un quemador colocado dentro de un encajonado (chispa cerrada) , donde este encajonado puede ser básicamente un tubó. EÍ aire II se deja ingresar libremente desde las aberturas ranuradas en el extremo inferior del encajonado, en grado suficiente 1 para dejar ingresar la cantidad requerida de aire si no hay suministro de aire de combustión o éste es insuficiente.

En una modalidad ventajosa, se proporciona un dispositivo de extracción al vacío para la recuperación de metano. En el dispositivo, el efluente se puede someter; a la extracción al vacío, con lo cual el metano se transfiere del efluente a la fase gaseosa. La extracción de vacío es í particularmente adecuada para obtener una fase gaseosa con un alto contenido de metano, generalmente por sobre el límite inferior de explosión, en particular por sobre el límite superior de explosión, más en particular un contenido de metano en el intervalo de 15% a 80% en volumen. De¡ esta forma, la técnica es particularmente adecuada , para proporcionar una fase gaseosa que se pueda' usar como combustible. La extracción al vacío comprende someter el efluente líquido a una presión sub-atmosférica, generalmente una presión de 0.8 bares o menos, en particular una presión de 0.5 bares o menos. Por razones prácticas, la presión sub-atmosférica puede ser en particular de 0.1 bares o mas, ó 0.25 bares o más, especialmente en una modalidad comprende (el uso de) un reactor UASB .

Preferentemente, el efluente líquido de la etapa de extracción al vacío se somete a aireación para recuperar adicionalmente el metano disuelto en el efluente líquido de la etapa de extracción al vacío.

En una modalidad ventajosa, el sistema de reactor (usado) de conformidad con la invención tiene un conducto entre la salida para el biogás producido en el reactor anaeróbico y la unidad para producir energía a partir del i metano, conducto que comprende un medidor del flujo de gas y opcionalmente un sensor de metano. El medidor de flijo o sensor puede estar presente, por ejemplo, en cualquiera de los conductos 41, 45 y 49, como se muestra en la Figura 1 y 2) para transportar el biogás desde el reactor anaeróbico (1) hasta una chispa (22) o unidad para recuperación de energía (23).

La presencia del medidor de flujo, y opcionalmente el sensor de metano, es particularmente ventajosa para una mejor regulación de la velocidad de flujo del aire de combüstión hacia la unidad de producción de energía.

Sobre la base de la velocidad de flujo, se , puede determinar un requisito estimado de oxígeno (aire) para la combustión del biogás, y se puede regular la velocidad de flujo del aire de combustión de manera acorde. La presencia de un medidor de velocidad de flujo en el conducto para transportar el biogás que conduce desde el reactor anaeróbico (41) es ventajosa, ya que permite una retroalimentación i directa a la velocidad de producción de metano en el reactor anaeróbico. Por lo tanto, es ventajoso un medidor de flujo en I1 un conducto para transportar biogás corriente (un conducto 45 que conduce desde el depósito de almacenamiento del biogás 44 o un conducto 49 desde la unidad de tratamiento del biogás) , ya que mide la velocidad de flujo real hacia la chispa 22 y/o la unidad de recuperación de energía 23, lo cual suministra más datos instantáneos para regular la velocidad de flujo del aire de combustión.

En particular cuando se opera en condiciones de estado estacionario, la composición del biogási es relativamente estable. De esta forma, por lo general se puede realizar una determinación lo suficientemente precisa de la velocidad de flujo de aire de combustión requerida; sin necesidad de monitorear la concentración de metano en el j biogás. En una modalidad ventajosa, uno o varios dé los conductos (provistos de un medidor de flujo) comprenden un sensor de metano, el cual permite una mayor precisión en la determinación de la velocidad de flujo de aire de combustión requerida, ya que en la modalidad las fluctuaciones en la concentración de metano se pueden tomar en cuenta.

Más aún, el sistema de reactor (usado) de conformidad con la invención puede comprender un conducto : para transportar la fase gaseosa desde la unidad de recuperación de gas metano hasta la unidad para producir energía a partir del metano, donde el conducto comprende un medidor de ; flujo de gas y opcionalmente un sensor de metano. 1 En caso de que (parte de) el aire de combustión comprenda metano (recuperado del efluente líquido) , la concentración de metano en el aire de combustión se puede tomar en cuenta también al determinar la velocidad de flujo de aire de combustión requerida. Por lo tanto, se puede proporcionar un medidor de la velocidad de flujo en un conducto para transportar la fase gaseosa que comprende metano recuperado desde cualquier unidad de recuperación de metano. En condiciones de estado estacionario,' la concentración de metano es relativamente estable, pero -si así se desea- se puede proporcionar también un sensor de metano, con lo cual las fluctuaciones en la concentración de metano se pueden tomar en cuenta. Otra ventaja del sensor de metano sensor en un conducto para transportar la fase gaseosa que comprende metano recuperado desde cualquier unidad de recuperación de metano se relaciona con la seguridad. El sensor se puede usar para monitorear si la concentración de metano en cualquier punto en el tiempo alcanza un valor entre el límite inferior y el límite superior de explosión, y así se pueden tomar medidas para llevar la concentración de metano fuera de este intervalo, con lo cual se evita un potencial peligro de explosión. También es posible proporcionar un sensor de oxígeno para este fin.

A continuación, se ejemplifica el uso de medidores de flujo en un método en donde se regula la velocidad de, flujo I del aire de combustión, con referencia a los Casos 1 y 2 y las Figuras 1 y 2 antes mencionados.

CASO 1 (uso de gas de ventilación extraído y gases de escape pre-aireación como aire de combustión) Se puede proporcionar un medidor de flujo en al menos uno de los conductos 41, 45 y 49. Sobre la base de la velocidad de flujo del biogás hacia el dispositivo i, para producir energía (un dispositivo de combustión tal como una chispa, motor a gas, etc.), se calcula un requisito estimado t de oxígeno (y aire) para la combustión.

Se puede agregar un determinado valor de multiplicación (> 1.0) (ajustable por el supervisor de las operaciones) para compensar la demanda adicional de oxígeno que resulta ¡de la presencia de metano en el aire de combustión y para el menor contenido de oxígeno (en comparación con el aire) . Es'to se refiere tanto al aire de combustión desde el sistema de recolección de efluente 3 como a los gases de escape de la unidad pre-aireación (16) .

La velocidad de flujo del aire hacia la unidad pre-aireación se mide también (en el conducto de 64 a 16). Sobre la base de la demanda de oxígeno (aire) calculada¦ y el suministro a la unidad 16, la diferencia sirve como ' punto fijo para el flujo de extracción de gas de ventilación (21 + 17) .

Si no hay flujo de corriente de desecho al sistema de reactor (y por ende no hay producción de biogás) , la ventilación normalmente continúa a una velocidad relativamente baja en comparación con los períodos en los cuales hay un flujo de corriente de desecho. Luego del tratamiento en una unidad de tratamiento de gas de ventilación, el gas de ventilación tratado generalmente se descarga en la atmósfera.

CASO 2 (uso del gas de ventilación extraído como biogás (combustible) y uso de gases de escape pre-aireación como aire de combustión) En comparación con el Caso 1, la cantidad de fase gaseosa obtenida en una unidad de recuperación de metano que se ha de usar como aire de combustión generalmente es mucho menor. Si se usa el dispositivo mostrado en la Figura 2, entonces idealmente sólo se utiliza el gas de escape de la unidad 16 como aire de combustión. La operación de' esta unidad generalmente no depende de la velocidad de combustión real del metano, ya que esta unidad generalmente también se usa para la oxidación del sulfuro, lo cual normalmente se produce durante todo el uso del método. En momentos en los cuales no hay combustión de metano, el gas de escape sei puede tratar en una unidad de gas de ventilación solamente y se puede descargar en la atmósfera.

En momentos en los cuales el flujo de corriente de desecho hacia el reactor se detiene o de torna demasiado ? lento, el nivel de líquido en el reactor disminuirá, y podría ingresar aire en el sistema de recolección de efluente j por ejemplo a través de las entradas e, f de la Figura 3. La entrada de aire en la línea del biogás no es recomendable, ya que podría causar la formación de una mezcla explosiva entré el metano y el oxígeno. Por lo tanto, es preferible tomar i precauciones para evitar el ingreso de aire en el sistema de recolección de efluente (por ejemplo, como se muestra en las Figuras 5 y 6) o, si no se toman las precauciones anteriores (Figuras 5 y 6) , que, con un flujo bajo o ausente, la extracción de gas de ventilación del conducto 4 y la inyección en el conducto de biogás 41 se interrumpa o, alternativamente, se envíe hacia el tratamiento de gas de ventilación y luego se descargue en la atmósfera. : Las precauciones se pueden tomar a un nivel central (es decir, por debajo de un determinado punto fijo de la f velocidad de flujo) o al nivel del reactor (por ejemplo, usando un simple interruptor de nivel (como una válvula de flotador o llave de bola usada en los depósitos de inodoros) que interrumpe la extracción de gas. de ventilación en un determinado nivel mínimo. Como medida de seguridad secundaria, se pueden instalar sensores de metano o sensores de oxígeno en el conducto 53, 55 ó 41, los cualjss se dispararán en un determinado punto fijo y detendrán la inyección del gas de ventilación en el conducto del biogás 1 |l 41.

La recuperación de metano de la unidad 8 puede continuar también cuando el flujo de corriente de desecho hacia el reactor se detiene o se torna muy lenta, yá que generalmente se proporcionan cierres herméticos que evitan el ingreso de aire en esta unidad.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar 1 a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (16)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes ¦ 5 reivindicaciones:

1. Un método para recuperar metano a partir de un efluente líquido de un reactor, caracterizado porqué una corriente de desecho que comprende una o varias sustancias orgánicas ha sido sometida a un proceso de degradación 10 anaeróbica en el cual se ha producido biogás del reactor, que comprende metano, a partir de dicha una o varias sustancias orgánicas, donde el efluente líquido comprende metano disuelto, donde el método comprende transferir metano disuelto desde el efluente hasta una fase gaseosa y usar el 15 metano para producir energía.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el metano se somete a una reacción de oxidación usando una unidad en donde la energía de reacción liberada por la oxidación se recupera o en donde el metano se 20 oxida usando una chispa.

3. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el efluente del reactor se hace pasar a través de un canal de recolección, donde el canal de recolección comprende el efluente líquido y una fase gateeosa, 25 en particular aire, donde el canal tiene aberturas a través de las cuales el efluente líquido se introduce en el canal de recolección y se pone en contacto con la fase gaseosa, canal de recolección en donde el metano se transfiere del efluente a la fase gaseosa.

. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la fase gaseosa y el efluente, que han pasado a través del canal de recolección, se introducen Jen un vertedero de recolección, en el cual la fase gaseosa se separa del efluente.

5. El método de conformidad con . cualquiera dé las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el efluente se introduce en un dispositivo de extracción de gas, en donde el metano se extrae del efluente, con lo cual el metano se transfiere del efluente líquido a la fase gaseosa.

6. El método de conformidad con cualquiera dé las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la transferencia comprende someter el efluente líquido a aireación, con lo cual se forma una fase gaseosa que comprende aire y metano.

7. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 3-5, caracterizado porque la fase gaseosa que comprende aire y metano se usa como aire de combustión para quemar el biogás obtenido del proceso de degradación anaeróbica.

8. El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque la fase gaseosa que comprende aire y metano que se usará como aire de combustión se introduce en un tanque de entrada de aire de combustión, donde el tanque además comprende una entrada para aire ambiente, a través de la cual el aire ambiente se introduce en el tanque de entrada de aire de combustión en momentos en los cuales nó hay suficiente aire de combustión proporcionado por la , fase gaseosa que comprende aire y metano para quemar todo el biogás que se usará para la producción de energía, donde el tanque además comprende una salida para el aire de combustión, a través de la cual el aire de combustión es dirigido a una unidad de combustión en donde el biogás se quema, con lo cual se produce energía.

9. El- método de conformidad con cualquiera dé las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el efluente se somete a extracción al vacío, con lo cual el metano se transfiere del efluente a la fase gaseosa.

10. El método de conformidad con la reivindicación 8 ó 9, caracterizado porque la fase gaseosa que comprende el metano transferido se combina con el biogás que se ha recolectado como fase gaseosa del reactor y luego se usa para recuperación de energía o se quema.

11. Un sistema de reactor para preparar biogás por degradación anaeróbica de una o varias sustancias orgánicas, caracterizado porque comprende un reactor, donde el reactor está provisto de un sistema de recolección de biogás y una salida para el biogás producido en el reactor, con medios de retiro del efluente para retirar el efluente líquido del reactor, y con una unidad de recuperación de gas metanoi para recuperar el gas metano del efluente líquido, donde la unidad de recuperación de gas metano comprende una entrada para el efluente líquido, donde la entrada, al menos durante el' uso, está en fluida comunicación con el medio de retiró del efluente, donde la unidad de recuperación de gas metano además comprende una salida para una fase gaseosa que comprende metano y una salida para un efluente líquido.

12. El sistema de reactor de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque la salida para una fase gaseosa de la unidad de recuperación de gas metano y la salida de gas para el biogás se adaptan para estar en fluida comunicación con una unidad para producir energía a partir de metano, al menos durante la operación del sistema.

13. El sistema de reactor de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque se proporciona un conducto entre la salida para el biogás producido "en el reactor anaeróbico y la unidad para producir energía a partir de metano, donde el conducto comprende un medidor de flujo de gas y opcionalmente un. sensor de metano. ¡,

14. El sistema de reactor de conformidad con la reivindicación 12 ó 13, caracterizado porgue hay un conducto para transportar la fase gaseosa presente entre la unidad de recuperación de gas metano y la unidad para producir energía a partir de metano, donde el conducto comprende un medidor de flujo de gas y opcionalmente un sensor de metano.

15. El sistema de reactor de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 11-14, caracterizado porque el medio de retiro de efluente comprende canales de recolección, ¡donde los canales tienen aberturas para introducir el efluente i líquido en los canales de recolección y · una salida para el efluente líquido, donde la salida está, al menos durante la operación del sistema, en fluida comunicación con la unidad de recuperación de metano, donde los canales de recolección comprenden una entrada para una fase gaseosa, la entrada puede ser una o varias aberturas para el efluente líquido o una entrada separada. '

16. El sistema de reactor de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 11-15, caracterizado porque la unidad de recuperación de gas metano comprende un dispositivo seleccionado del grupo que consiste en dispositivos de aireación, dispositivos de extracción de gas y dispositivos de extracción de gas al vacío.