Optimización de sistema de MBfR en serie para tratamiento de agua de proceso minero y recuperación de azufre elemental.

Abstract

Se implementaron dos reactores de biopelícula sobre membranas (MBfR por sus siglas en inglés) en serie. y su objetivo principal es optimizar los procesos de remoción de sulfato y producción de azufre elemental. La primera etapa fue un reactor alimentado por hidrógeno (H2-MBfR) y la segunda etapa un reactor alimentado con oxígeno (O2-MBfR). El sistema está diseñado para remover sulfato (SO2 -4 ) mediante su reducción por parte de bacterias reductoras de sulfato (SRB por sus siglas en inglés) a H2S. Estas SRB están asentadas en las membranas del H2-MBfR.El propósito del, O2-MBfR, es obtener S0 , gracias a la acción de bacterias oxidantes de sulfuro (SOB por sus siglas en inglés). La fuente de sulfato es agua de proceso minero, que posee baja salinidad, baja alcalinidad y un contenido alto de sulfato (1.4 g/l promedio). Para lograr esto se implementó un sistema de control de pH mediante inyección de HCl en ambos reactores y se controló el flujo de gases para hacer más eficiente su uso. Junto con esto, se ajustó la tasa de carga del sustrato de sulfato (SO2 -4 -SLR), disminuyendo el tiempo de residencia hidráulico (TRH) por etapas. Se alcanzó una remoción de sulfato del 73% (con una SLR de 10.6 g S/m3 -día) y una producción de S0 del 44% del sulfato afluente en la última etapa operacional. El control de pH demostró ser clave para lograr estabilizar la remoción de sulfato en el H2-MBfR y evitar la inhibición por los efectos tóxicos del H2S, pues se mantuvo un pH donde el sulfuro se presenta en forma HS- . También se evita la precipitación de CaCO3 sobre las membranas, pues impide la subida exagerada del pH. Los análisis microbiológicos de una muestra de efluente mostraron una abundancia relativa de 22.3% de microorganismos del género Desulfovibrio, que son SRB, en H2-MBfR. También hubo un 41.0% de presencia del género Desulfomicrobium. En el efluente del O2- MBfR prevalecieron grupos de organismos heterótrofos. Mostró una abundancia relativa de 14.02% de desulfovibrio y 26.97% de desulfomicrobium. También una importante presencia del género Sulfurospirillum con 14.03%. Se analizaron también muestras de membranas de ambos reactores. En el H2MBfR los resultados mostraron que hubo un asentamiento mayoritario de Desulfomicrobium y Desulfovibrio, mientras que en el O2MBfR se observó una presencia mayoritaria de los géneros Hydrogenophaga y Brevundimonas. Los resultados son prometedores y abren la posibilidad de experimentar a escalas mayores para lograr un manejo más fino de los gases y del sistema de control de pH, además de incluir un sistema de remoción de metales pesados. Este proyecto se basó en trabajos previos con MBfRs hechos en los laboratorios de Hidráulica y Calidad del Agua del Departamento de Ingeniería de la Universidad de Concepción.