Eliminación biológica de nutrientes en sistemas sbr avanzados - integración de nitrificación parcial y eliminación simultánea de fósforo y nitrito
- Autores: Marcos Marcelino Represas
- Directores de la Tesis: Albert Guisasola Canudas (dir. tes.), Juan Antonio Baeza Labat (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Autònoma de Barcelona ( España ) en 2009
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Ignasi Rodríguez-Roda Layret (presid.), Julian Carrera Muyo (secret.), Eduardo Ayesa Iturralde (voc.)
- Materias:
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- Resumen
El presente trabajo versa sobre la eliminación biológica simultánea de nutrientes: materia orgánica (DQO), nitrógeno (N) y fósforo (P). Este estudio surge como continuación a las investigaciones realizadas previamente por el grupo de investigación sobre un sistema en continuo para obtener nitrificación parcial (Jubany 2007) y dos estudios en reactor discontinuo secuencial (SBR) para la eliminación de P y DQO (Pijuan 2004, Vargas 2009) El objetivo principal de la tesis es estudiar las sinergias surgidas de la combinación de la nitrificación parcial con la eliminación biológica de P y DQO. A la hora de realizar este estudio se optó por trabajar en un sistema SBR debido a la versatilidad que presentan estos sistemas frente a los que operan en continuo.
El análisis de las sinergias producidas por la combinación de los trabajos previos se realizó de dos formas, vía operación de planta piloto y vía modelización. El estudio vía planta piloto se realizó mediante la operación de un sistema dos lodos como el descrito en Kuba et al. (1996). Este sistema se caracteriza por la separación física de los dos tipos de población biológica predominantes en función de su carácter heterótrofo o autótrofo. En el reactor con biomasa heterótrofa se realiza la eliminación de materia orgánica, desnitrificación y eliminación de fósforo, mientras que en el segundo reactor se realiza la nitrificación del amonio del influente del proceso. Según los estudios previos (Kuba et al. 1996), este proceso supone un ahorro de materia orgánica y costes energéticos asociados a la aireación. La innovación aportada por el presente trabajo a este tipo de sistemas es la operación de una configuración dos lodos con la estrategia de nitrificación parcial en el reactor autótrofo.
La inclusión de esta estrategia permite tratar efluentes con una relación DQO/N baja, problemática para la eliminación de nitrógeno por limitaciones de materia orgánica. Además, se realizó un estudio de la estabilidad del sistema en función del pH del alimento de entrada cuando el sistema no dispone de control de pH. Este estudio es importante ya que en condiciones reales el sistema no tiene pH constante. La influencia del pH deriva del hecho de que los procesos biológicos que tienen lugar suponen la producción y consumo de especies ácidas/básicas que producen cambios de pH que pueden llegar a inhibir algún proceso biológico para pH inferior a 6.5 o superior a 8.5, donde también se producen procesos de precipitación de especies fosfatadas que perturban la eliminación biológica de fósforo.
El estudio mediante modelización se realizó basándose en los modelos biológicos ampliamente establecidos por la International Water Association (IWA): Activated Sludge Models (ASM) (Henze, 2000). A partir de estos modelos previos, se incorporaron nuevos procesos biológicos y variables tanto químicas como biológicas para implementar la nitrificación y desnitrificación vía nitrito que permiten modelizar la estrategia de nitrificación parcial. La modelización del proceso dos lodos permitió estudiar diversos aspectos del sistema no implementables experimentalmente por limitaciones de tiempo debido a la dinámica lenta de estos procesos biológicos. Principalmente, la modelización se utilizó para realizar un estudio de la influencia de la composición del alimento de entrada y de la proporción relativa entre los distintos nutrientes a eliminar presentes en el influente.
Este estudio de modelización se realizó también para un sistema sin separación de poblaciones (Sistema un lodo) descrito en Lemaire et al. (2008) a partir de una estancia (Sept. 2006 - Dic. 2006) de investigación en el Advanced Wastewater Management Centre (AWMC) en la Universidad de Queensland (Brisbane, Australia).
Por último, se incluyen dos capítulos referentes a dos publicaciones en revistas internacionales que describen dos técnicas desarrolladas durante el transcurso del trabajo para analizar aspectos concretos del proceso estudiado. El primero de ellos es un estudio titrimétrico basado en equilibrios ácido-base y control del pH, para determinar la especie fosfatada que se capta y se libera en los procesos de eliminación biológica de fósforo. En él se determina que la especie captada es titrimétricamente equivalente a H2PO4-. El segundo estudio describe una técnica experimental para la medición del coeficiente de transferencia de oxígeno entre fase líquida y gaseosa en sistemas biológicos. El método propuesto se basa en la adición de un pulso de H2O2 y en la modelización del perfil de OD obtenido. Este método es útil para sistemas biológicos con aireación superficial donde otras técnicas no son aplicables.
