"Diseño, construcción, arranque y puesta en marcha de un reactor anaerobio para la estabilización, manejo y disposición de los lodos biológicos generados en una planta de tratamiento de aguas residuales"

 

En este trabajo estudi&eeeacute; el comportamiento de una planta de tratamiento de aguas residuales instalada en un ingenio azucarero que emplea el sistema de lodos activados. Los objetivos fueron: (1) Estudiar el estado actual de la planta, (2) Proponer un sistema de estabilización de los subproductos, en particular del exceso de biomasa generada, convirtiéndolos en biogás rico en metano (90%) y biomasa anaerobia (10%) y (3) Diseñé, construí y arranqué un reactor anaerobio para este propósito. Para ello, se lleve a cabo una etapa de caracterización física y química de la planta de tratamiento. La caracterización precisó modificaciones a fin de mejorar el comportamiento de la planta. Entre varios factores proyecté el diseño y construcción de un sedimentador primario, las consideraciones teóricas de diseño realizadas las comparé con los resultados de un simulador, llamado enpro. El siguiente paso, fue que llevé a cabo los parámetros de control físico, químico y manejo adecuado necesarios.

Al modificar esto, la planta de tratamiento incrementó su eficiencia en un 200%, influyendo favorablemente la intervención del sedimentador primario que diseñé y supervisé su construcción. Para mejorar la operación de la planta de tratamiento, planté el diseño de un sistema de degradación anaerobia del exceso de lodos generados para minimizar su impacto, ya que estos tienen un carácter altamente putrescible y son considerados como residuos peligrosos (de acuerdo a la categoría cretib de la legislación mexicana, C=corrosivo, R=reactivo, E=explosivo, T=tóxico, I=inflamable, B=biológico y/o infeccioso). En el diseño, construcción y arranque del reactor anaerobio de lecho de lodos de flujo ascendente (RALLFA o UASB-upflow anaerobic sludge blanket reactor, en sus siglas en inglés) busqué las mejores condiciones técnicas usando el programa de simulación enpro.

El RALLFA utilizado en este trabajo, es un tanque cilíndrico de fondo cónico con un volumen útil de 22.3m3. En la parte superior está provisto de un cono colector de biogás. El exceso de lodos llega directamente a un tanque de acondicionamiento donde los lodos secundarios son alimentados al reactor (previa neutralización y dilución, cuando fue requerido). Para la realización del arranque, hice lo pertinente para la obtención de un inóculo de lodos anaerobios de una planta externa con el mismo sistema anaerobio pero no del mismo tipo de alimentación que este trabajo, por lo que se procedí a la estabilización del inóculo. La estabilización la conseguí suministrando agua residual en un 100% y después lodos secundarios diluidos con la misma agua residual. Siendo que poco a poco increment&wacute; el porcentaje de lodos secundarios en la dilución. En ciertas ocasiones se neutralizó con cal hasta lograr la estabilización del reactor.

Como parámetros monitorios se realizaron análisis físicos y quómicos en el influente, efluente y en tres niveles del reactor en sus respectivas líneas dispuestas para este fin. Los análisis de material disuelto y suspendidos fueron sólidos totales, ST, fijos, STF y volátiles, STV; disueltos STD, fijos, ADF y volátiles, SSV; suspendidos, STS, fijos, SSF y volátles, SSV; índice volumétrico de lodos, IVL, demanda química de oxígeno total DQOt y soluble, DQOs; temperatura; sólidos sedimentables, producción de biogás y contenido de metano, pH; alcalinidad y relación de alcalinidades, así como la remoción de materia orgánica medida como DQOs y t. Se pudo constatar la influencia de varios parámetros en la degradación, así como la influencia tan radical que tiene el control del acondicionamiento de la alimentación, evidenciando de esta forma la importancia del control de las condiciones de operación en el arranque para garantizar el menor tiempo de estabilización del reactor. Puede concluirse que el reactor tendrá una operación estable  si se continúa incrementando la proporción de lodos con respecto a agua residual hasta alcanzar el 100% (de acuerdo con la simulación realizada con el programa ENPRO). El exceso de lodo anaerobio fue usado para inocular nuevos reactores de este tipo como mejorador de suelos, por su contenido de nitrógeno y fósforo y el biogśs como medio de calentamiento del sistema para mejorar aún más su operación.