1. Identificación de azufre mediante difracción de rayos x
en el tratamiento del efluente de un reactor anaerobio
de membranas sumergidas (SAnMBR)
J.E.Sánchez-Ramirez**, A.Bouzas**, F.Garcia-Usach*, A. Seco** y J.Ferrer *
*Instituto de Ingeniería del Agua y Medio Ambiente (IIAMA). Universitat Politècnica de València. Camino de Vera s/n. 46022. Valencia. España
**Dpto. Ingeniería Química. Universitat de València. Avinguda de la universitat s/n. 46100 Burjassot. Valencia. España
INTRODUCCIÓN
La utilización de un reactor anaerobio de membranas sumergidas (SAnMBR) para el tratamiento de aguas residuales urbanas permite la
transformación de la materia orgánica en biogás y la minimización de los fangos producidos. Sin embargo, el tratamiento anaerobio de aguas
residuales ricas en sulfato (SO42-) es un tema importante de preocupación debido a los problemas que resultan de la reducción del sulfato
hasta sulfuro (S2-).El efluente que proviene del reactor SAnMBR contiene concentraciones importantes de nutrientes (nitrógeno y fósforo),
sulfuro y metano disuelto, siendo importante su tratamiento. En el sistema, el sulfuro (S2-) presente en el agua de entrada es oxidado hasta
sulfato (SO42-), esta oxidación puede llevarse a cabo en presencia de oxígeno y otros compuestos como nitrato y nitrito. Sin embargo, parte
del sulfuro presente en el agua de entrada puede formar compuestos intermedios como azufre elemental (S0) y tiosulfato (S2O32-). Este
estudio se centra en el análisis de los diferentes compuestos de azufre presentes y la determinación de azufre elemental mediante difracción
de rayos-x, con el fin de realizar los balances de masa de azufre en el sistema.
MATERIALES Y METODOS
Descripción de la planta piloto
La planta piloto de fangos activados está ubicada en la estación depuradora del Carraixet, Valencia,
España. Consiste en un reactor de 800 L subdividido en 3 zonas (84 L Anaerobio , Anóxico 332 L y Aerobio
384 L) y un decantador secundario de 80 L. La planta piloto ha sido operada bajo una configuración UCT y
los reactores anaerobios y anóxicos están cubiertos para minimizar la reaireacción y la pérdida de gases
disueltos. La planta piloto está equipada con sondas de pH, RedOx, oxígeno disuelto, sólidos en
suspensión, amonio y nitrato. El registro y adquisición de datos se realiza mediante un SCADA y un PLC.
Las determinaciones de S2- y SO42- fueron realizadas según el Standard Méthods (APHA, 2005). El S2O32-
fue determinado mediante cromatografía iónica. El azufre elemental y los precipitados presentes se
determinaron mediante difracción de rayos X, usando un difractómetro Bruker-AXS D5005 (DRXP).
Figura 1. Diagrama general de la planta piloto
ANALISIS DE RESULTADOS
Durante el estudio el caudal afluente se mantuvo en 30 l/h para un En la figura 3 también se observa que el sulfuro de entrada no es
tiempo de retención hidráulico (TRH) de 26 h. La concentración de totalmente oxidado a sulfato. El sulfuro que no es oxidado hasta
sulfuro y sulfato fue de 120 mg S/L y 5 mg S/L respectivamente. El sulfato forma compuestos intermedios como azufre elemental o
oxígeno disuelto se controló en 1 mg/L y la temperatura fue de 21 tiosulfato en etapas intermedias del proceso. Sin embargo en el
ºC. Los compuestos de azufre obtenidos en la oxidación del sulfuro efluente no se detecta tiosulfato.
Instituto de Ingeniería del Agua y Medio Ambiente (IIAMA) - UPV
presente y considerados en el balance se muestran en la figura 2. La figura 4a muestra una conducción de la planta piloto donde se
aprecia un compuesto de color amarillo presente en las paredes de
la tubería, este compuesto fue identificado como azufre elemental
sulfuro S2-
utilizando la técnica de difracción de rayos X. La formación de azufre
Afluente Planta piloto de fangos Efluente
en las conducciones puede ser atribuida a la baja concentración de
Sulfuro S2- activados
Sulfato SO42-
oxígeno en algunos puntos que limita la oxidación del sulfuro hasta
Sulfato SO42-
Purga Azufre S0 sulfato.
Sulfato SO42-
de Azufre S0
A
Fango
Figura 2. Compuestos de azufre presentes en el sistema.
La figura 3 muestra una oxidación del sulfuro presente en el
afluente hasta sulfato durante la operación. Esta figura también
evidencia el alto contenido de sulfatos presentes en el agua de
Departamento de Ingeniería Química - UV
Valencia (España) que son reducidos a sulfuro en el SAnMBR.
200
Sulfuro entrada Sulfato salida
180
B
160
140
Azufre (mg S. L-1)
120
100
80
60
40
20
0
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Tiempo (días)
Figura 4. Azufre precipitado en las conducciones del sistema. Difractograma del
Figura 3. Sulfuro en el afluente vs sulfato en el efluente. azufre precipitado en el afluente (A) y efluente (B). (■) Azufre elemental.
CONCLUSIONES
En el sistema estudiado, el sulfuro afluente es transformado mayoritariamente en sulfato, detectándose precipitados de azufre en
determinados puntos del sistema. La técnica de difracción de rayos X ha permitido la identificación de este azufre precipitado en el
tratamiento de efluentes anaerobios con alto contenido de sulfuros.
AGRADECIMIENTOS
Se agradece la financiación del Ministerio de Ciencia e Innovación (Proyecto CTM2011-28595-C02-01/02) y de la Universitat de València
(Proyecto precompetitivo UV-INV-AE11-40539).
XIII SEMINARIO LATINOAMERICANO DE ANÁLISIS POR TECNICAS DE RAYOS X