Thermal efficiency and biogas production of a small-scale anaerobic digester

Abstract

Este proyecto busca obtener una comprensión más profunda de la relación entre la temperatura y la producción de gas de un digestor anaeróbico a pequeña escala y de bajo costo bajo condiciones psicrófilas y mesófilas. Se realizó un análisis térmico del sistema y se obtuvo que el digestor se instaló en condiciones desfavorables para la ganancia térmica ya que las plantas que rodeaban el sistema redujeron su temperatura en 6 ºC en comparación con el resto del invernadero. Además, se encontró que el biol dentro del digestor experimenta una variación de temperatura diaria de 3 ºC, fluctuando entre regímenes psicrófilo y mesófilo, lo que resulta en una reducción significativa de la producción de biogás. El modelo térmico desarrollado tiene una precisión de 1,66 ºC (8,2 %) para la temperatura media. Se observó que el digestor estaba sobredimensionado porque el estiércol producido no podía cumplir con las tasas de carga de diseño. Los resultados mostraron que el digestor produjo un promedio de 397 litros de biogás por día. Sin embargo, este resultado es aproximadamente 2m3 menos que el valor obtenido por el modelo de producción de biogás. Esta diferencia se atribuye a los patrones de carga irregulares, el tiempo de retención excesivo, la acumulación de sólidos en suspensión y las variaciones diarias de temperatura que experimenta el sistema.

This project sought to gain a deeper understanding of the relationship between temperature and gas production of a low-cost, small-scale anaerobic digester under psychrophilic and mesophilic conditions. A thermal analysis of the system was conducted. It was found that the digester was placed in unfavourable conditions for thermal gain as plants surrounding the system reduced its ambient temperature by 6 °C as compared to the rest of the greenhouse. Moreover, it was found that the slurry inside the digester experiences a daily temperature variation of 3°C, fluctuating between the psychrophilic and mesophilic regimes on a daily basis, resulting in a reduction of the biogas yield. The thermal model developed has an accuracy of 1.66 °C (8.2%) for the average digestate temperature. It was observed that the digester was oversized as the manure produced could not meet the design loading rates. Results showed that the digester yielded an average of 397 litres of biogas per day. However, it was nearly 2m3 less than the value obtained by biogas production model. This difference is attributed to the irregular loading patterns, excessive retention time, accumulation of suspended solids and daily temperature variations experienced by the system.