Dairy wastewater treatment by anaerobic fixed bed reactors from laboratory to pilot-scale plant: A case study in Costa Rica operating at ambient temperature

Abstract

The effect of hydraulic retention time in a range from 1.0-5.5 days was evaluated in a laboratory scale anaerobic fixed bed reactor packed with a hybrid material composed of tire rubber and zeolite. Under these conditions, COD removal efficiencies varied from 28.3% to 82.1%, respectively. Over the more than 6 months of operation, no clogging was observed. The results obtained demonstrated that this type of reactor was capable of operating with dairy waste at a hydraulic retention time 5 times lower than that used in a conventional digester. Based on the laboratory-scale experimental results obtained, a pilot-scale plant was designed. The pilot plant was installed in “Cot de Oreamuno” near the city of Cartago, Costa Rica.Biogas produced in the pilot-scale anaerobic plant was used for the generation of electricity on the farm. In this case, a COD removal efficiency of 63.6 % was achieved in the full-scale anaerobic plant at a hydraulic retention time of 3 days, this value being comparable with that obtained at laboratory-scale.

El efecto del tiempo de retención hidráulica en un rango de 1,0 a 5,5 días se evaluó en un reactor anaeróbico de lecho fijo a escala de laboratorio empacado con un material híbrido compuesto por caucho de neumático y zeolita. Bajo estas condiciones, las eficiencias de remoción de DQO variaron de 28.3% a 82.1%, respectivamente. Durante los más de 6 meses de funcionamiento, no se observaron obstrucciones. Los resultados obtenidos demostraron que este tipo de reactor era capaz de operar con residuos lácteos a un tiempo de retención hidráulica 5 veces menor que el utilizado en un digestor convencional. En base a los resultados experimentales obtenidos a escala de laboratorio, se diseñó una planta a escala piloto. La planta piloto se instaló en “Cot de Oreamuno” cerca de la ciudad de Cartago, Costa Rica. El biogás producido en la planta anaeróbica a escala piloto se utilizó para la generación de electricidad en la finca. En este caso se logró una eficiencia de remoción de DQO de 63.6 % en planta anaeróbica a escala real a un tiempo de retención hidráulica de 3 días, siendo este valor comparable con el obtenido a escala de laboratorio.