Hydrogen production in a novel configuration of UASB reactor under different hydraulic retention time

Abstract

The aim of this work was to evaluate the production of hydrogen in a conventional and hybrid Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) reactors by modifying the hydraulic retention time (HRT). Both reactors operated continuously close to 135 days, with organic loading rate (OLR) of 11.26 kgCOD.m-3.d-1 at 12, 8 and 4 h. In the hybrid reactor, Biopack® rings with polyurethane foam at its center were used. The results showed that the UASB hybrid reactor achieved a stable and continuous production of over 60% of hydrogen gas at each HRT, related to carbon dioxide reduction until the end of the operation. The ANOVA and TUKEY tests, with a 95% reliability level, showed that there was a significant difference between the HRT evaluated, observing that the highest hydrogen production was obtained with 4 h of HRT. In the conventional UASB reactor, there was no stability during the operation time.

El objetivo de este estudio fue evaluar la producción de hidrógeno en un reactor anaerobio de manto de lodos y flujo ascendente (UASB) convencional y otro híbrido, modificando el tiempo de retención hidráulica (TRH). Los dos reactores operaron cerca de 135 días continuamente, con una carga orgánica volumétrica de 11.26 kgDQO.m-3.d-1 y valores TRH de 12, 8 y 4 h. En el reactor híbrido se utilizaron anillos de marca Biopack, adicionando espuma de poliuretano en su centro. Los resultados mostraron que la producción de hidrógeno en el reactor UASB híbrido fue estable y superior al 60% en cada uno de los TRH, relacionada con la reducción de dióxido de carbono hasta el final de la operación. Las pruebas de ANOVA y TUKEY mostraron que existen diferencias significativas entre los TRH evaluados, con un nivel de confiabilidad del 95%, observando que la mayor producción de hidrógeno fue obtenida con un TRH de 4 h. En el reactor UASB convencional no se detectó estabilidad en la producción de hidrógeno durante el tiempo de operación.