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     Modelación matemática del proceso de nitrificación en dos etapas: Desarrollo de metodologías de calibración del modelo para un reactor SHARON y un proceso de fangos activados.

    AUTOR: Emérita Jiménez Douglas

    TIPO: Tesis Doctoral

    UNIVERSIDAD/FACULTAD: Politécnica de Valencia / Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos.

    AÑO: 2010

     


     

    Introducción

    Tradicionalmente, el proceso de nitrificación, llevado a cabo por dos grupos de bacterias, era modelado como una única etapa en la que el amonio era oxidado a nitrato. Sin embargo, con el desarrollo de nuevas tecnologías y la aparición de problemas de acumulación de nitrito en algunas EDAR ha surgido la necesidad de considerar el nitrito como un nuevo componente en la modelación de los procesos biológicos y de representar el modelo de nitridficacion en dos etapas. Aunque son varios los modelos propuestos considerando la nitrificación en dos etapas, aun no hay un modelo ampliamente aceptado por la comunidad científica que incluya el nitrito , y que pueda proporcionar un rango de valores de parámetros fiable para reproducir adecuadamente las transformaciones del nitrito en los sistemas de fangos activos. Asimismo, tampoco se ha definido una metodología de calibración para estos modelos que facilite la determinación de los valores de los parámetros incluidos en estos. Los objetivos generales de esta tesis son el desarrollo de un modelo general del proceso de nitrificación vía nitrito que considere tanto la oxidación de amonio a nitrito como del nitrito a nitrato y la metodología de calibración para los parámetros de las bacterias implicadas en dicho modelo.

     

     Descripción

    En el presente trabajo se ha desarrollado, en primer lugar, un modelo del proceso de nitrificación que incluye tanto a las bacterias amonioxidantes (proceso de oxidación de amonio a nitrito) como las bacterias nitritoxidantes (proceso de oxidación de nitrito a nitrato). Además, el modelo propuesto ha sido validado en dos sistemas de operación con características completamente diferentes: un reactor SHARON a escala de laboratorio y una planta piloto de fangos activados. Para dicha validación, ha sido necesario el desarrollo de una metodología de calibración adaptada a cada uno de los sistemas. Las metodologías de calibración están basadas fundamentalmente en técnicas respirométricas y en el estudio individualizado de los diferentes procesos involucrados mediante experimentos en discontinuo realizados en laboratorio. Estas metodologías se han desarrollado con un especial énfasis en la simplicidad y facilidad para poder reproducirlas con la frecuencia necesaria y sin la necesidad de un equipo específico ni técnicas de laboratorio especialmente complejas. La metodología de calibración del proceso en el reactor SHARON incluye únicamente la determinación de los valores de los parámetros correspondientes a las bacterias amonioxidantes, ya que son predominantes en este sistema. En cambio, en la planta piloto se desarrollan tanto bacterias nitritoxidantes como amonioxidantes, con lo que la calibración exige ensayos enfocados a la determinación de los parámetros de cada grupo de bacterias por separado.

     

    Conclusiones

    El modelo desarrollado ha sido validado en dos sistemas de operación diferentes mediante el ajuste del modelo a los resultados experimentales obtenidos durente la calibración. Mediante la aplicación de estas metodologías y el seguimiento de las poblaciones bacterianas presentes en cada uno de los sistemas se ha podido comprobar, en el caso de las bacterias amonioxidantes, que las bacterias características del reactor SHARON son diferentes a las de la planta piloto, lo que conlleva valores de los parámetros del modelo totalmente diferentes. La calibración del modelo en la planta piloto ha permitido observar también las diferencias entre las bacterias amonioxidantes y las bacterias nitritoxidantes en cuanto afinidad por el oxígeno, efecto del pH, velocidad máxima de crecimiento ..etc. Las simulaciones realizadas utilizando el modelo matemático con el conjunto de parámetros obtenidos, implementado en el software DESASS, reproducen con precisión los resultados experimentales de los reactores.

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