Fase Anaerobia

4.1.1.1 Reactor UASB

Inicialmente, el reactor UASB no contaba con un sistema apropiado de decantación, por lo cual durante la operación se presentó una acumulación de lodos encima de la placa que conduce los gránulos ascendentes hacia la zona interna del separador trifásico.

Esta deposición de lodos en las placas decantadoras puede llevar a una producción de gas y turbulencia dentro del sistema de separación y a la pérdida de lodos (van der Meer, 1979). En general, la pérdida de lodos no se puede evitar completamente, pese a una formación buena de gránulos y suficientes capacidades del separador trifásico y del sistema de decantación, sin embargo, esta pérdida es tolerable y oportuna, ya que estos lodos floculentos interfieren de manera negativa en la formación de los gránulos (Böhnke et al., 1993). Las concentraciones de pérdida observadas no fueron significativas, alcanzando niveles máximos de 230 mg SST/L, que siempre estuvieron dentro el rango dado por Böhnke et al. (1993) de una concentración de SST del efluente de 0,05 a 1,1 g/L y de SSV de 0,2 a 0,6 g/L respectivamente.

Como contramedida se instaló un cono truncado hueco idéntico a la placa pre-instalada, directamente encima de la misma, pero en sentido opuesto. La placa fue fabricada en acrílico transparente por el Sr. Sergio Contreras V. de la Universidad de Chile (Santiago). Un dibujo junto a sus dimensiones se encuentra en el Anexo F. La Figura 6 muestra la modificación hecha, que garantizará pérdidas mínimas de gránulos y la operación segura bajo velocidades de flujo ascendente más elevadas.

Figura 6: Modificación de la placa decantadora

La configuración garantiza la condición de van der Meer (1979) al interceptar el gas en el separador trifásico antes que entren los lodos al sistema de decantación. La placa decantadora tiene una pendiente de 47°, lo que asegura la decantación independiente (Böhnke et al., 1993).

La placa fue instalada al final del período de operación de los reactores, por lo tanto su funcionamiento no fue comprobado. Por el hecho que el corte horizontal del reactor no es un círculo exacto, sino un poco ovalado, hay que verificar de vez a cuando la impermeabilización de las placas que se llevó a cabo con silicona.

4.1.1.2 Sistema de Alimentación

El bidón que almacena la alimentación cruda cuenta con dos bocas estrechas para su llenado. En la práctica esta característica se muestra muy desventajosa, tanto al llenarlo, como frente al ajuste de pH del RIL, lo que requiere la mezcla de su contenido.

Como el rango de tolerancia para microorganismos anaerobios se encuentra entre 6,8 a 7,5 de pH, Böhnke et al. (1993) subraya la necesidad de corrección anticipada del pH. Como un pH bajo puede inhibir la formación de metano se propone el empleo de un sistema de ajuste de pH parecido al del reactor aerobio. Durante el marco del proyecto sin embargo eso no fue llevado a cabo debido a la falta de bombas peristálticas en el laboratorio. De todos modos, se instaló un enchufe al setpoint 1 para conectar una bomba en el futuro. Se propone además instalar otro

enchufe al setpoint 2 para evitar tanto un pH elevado como demasiado bajo. Como alternativa se podría operar las bombas a través de la unidad de control RTU.

Además se podría conectar la bomba de alimentación a los setpoint especiales (“alarmas”), para pararla en caso de emergencia, sea por un pH extremo en los reactores debido a un pH extremo en la alimentación, o por una concentración baja de oxígeno disuelto en el tanque de aireación provocada por sobrecarga.

4.1.1.3 Sistema de Recirculación

Para garantizar una velocidad de flujo ascendente de 0,5 m/h se necesita un flujo mínimo de 11,1 L/h al atravesar el reactor.

En la práctica se observaron problemas con roturas en la manguera de bombeo de recirculación debido al desgaste provocado en el cabezal de la bomba ya mucho antes del tiempo de servicio garantizado por Cole-Parmer (1996). Para operar el reactor UASB a altas velocidades de flujo ascendente por lo tanto tendría que seleccionarse mangueras mejor adaptadas al desgaste, como el tipo NORPRENE (número 6404) de la marca MASTERFLEX. Otra opción es la utilización de mangueras de mayor diámetro interno como la SILICONE de alta performancia con un diámetro interno de 4,8 mm (número 96400-15) o de 6,4 mm (número 96400-24). De todos modos hay que establecer un mantenimiento regular de las bombas.

0 100 200 300 400 500 600 0 1 2 3

Velocidad de flujo ascendente (m/h)

r.p.m. Di=3,1 mm Di=4,8 mm Di=6,4 mm Tiempo de servicio: 150 h Tiempo de servicio: 300 h Tiempo de servicio: 450 h Tiempo de servicio: 825 h

En base a la Figura 7 se puede deducir en función del diámetro interno (Di) de la manguera de

bombeo, tanto las revoluciones del cabezal para alcanzar la velocidad de flujo ascendente requerida, como el tiempo de servicio de la manguera garantizado por el fabricante.

4.1.1.4 Sistema de Calefacción

El calentamiento del reactor UASB fue crítico durante todo el marco del proyecto. El ajuste de la temperatura con el material existente en el laboratorio de RILes solamente fue posible de manera indirecta, involucrando variables externas importantes como la temperatura del ambiente y el volumen del agua caliente en el baño. Para amortiguar la influencia de la temperatura del ambiente se cubrió el reactor y el baño con plumavit. Mejores resultados fueron logrados con una temperatura en el baño (lleno) de 53 °C, 6 minutos de trabajo (bomba de circulación y calefacción) y 15 minutos de pausa. Con tal forma de trabajo, sin embargo se evaporan alrededor de 2,5 L de agua durante 24 horas, lo que detuvo el sistema de calefacción al quedar debajo de cierto nivel crítico de agua. A través de un mejoramiento de la tapa del baño se logró el funcionamiento de la calefacción durante cinco días, sin necesidad de rellenar.

La temperatura del reactor UASB varió de 32 °C a 40 °C durante las fases cortas de funcionamiento óptimo. Pocas veces sufrió una temperatura más alta (hasta 45 °C), pero durante fases de mal funcionamiento de la calefacción debido a contactos intermitentes, el reactor operó a temperatura ambiental.

Se agregó un cable al output análogo del MONEC 8930 para poder transferir los datos de la temperatura medidos por el electrodo de pH (Pt100) a la unidad de control RTU. Aquella cuenta con dispositivos que pueden manejar el sistema de calefacción de manera directa según la temperatura actual dentro del reactor UASB, asegurando una temperatura constante. Sin embargo, dichos dispositivos, los llamados módulos “opto” de la RTU, solamente pueden conmutar intensidades de corriente de 3 A, lo que implica la involucración de otro equipo adicional para no dañar la RTU por la corriente nominal de 5,7 A que gasta el equipo de calefacción de la empresa HETO LAB EQUIPMENT.

Debido a esta intensidad de corriente alta no fue posible operar el equipo de calefacción a través de las alarmas del medidor de pH MONEC 8930 porque solamente pueden conmutar corrientes de 5 A (lo que equivale alrededor de 1,250 kW).