Tesis doctoral de Emérita Jiménez Douglas
Los procesos biológicos en una edar consisten en transformaciones bioquímicas que realizan los microorganismos durante su crecimiento. La modelación matemática de estos procesos de crecimiento es fundamental para el diseño, simulación y control óptimo de una edar. Habitualmente, el proceso de nitrificación 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 edars ha surgido la necesidad de considerar el nitrito como un nuevo componente en la modelación de los procesos biológicos. Esto ha llevado a la aparición de modelos en los que se divide el proceso de nitrificación en dos etapas. aunque son varios los modelos de nitrificación en dos etapas propuestos, aun no hay un modelo ampliamente aceptado, apropiado para tratar las cuestiones mencionadas y proporcionar un rango de valores de parámetros fiable para reproducir adecuadamente las transformaciones del nitrito en los sistemas de fangos activos. Además, tampoco se ha definido una metodología de calibración para estos modelos que facilite la determinación de los valores de los parámetros incluidos en estos. por ello, 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. Como se pretende validar el modelo en dos sistemas de operación con características completamente diferentes, un reactor sharon a escala de laboratorio y una planta piloto de fangos activados, ha sido necesario el desarrollo de una metodología de calibración adaptada a cada uno de los sistemas. La metodología de calibración aplicada al reactor sharon incluye únicamente la determinación de los valores de los parámetros correspondientes a las bacterias amonioxidantes (aob), ya que son las únicas presentes en este sistema. En cambio, en la planta piloto se desarrollan tanto bacterias nitritoxidantes (nob) como aob, con lo que la calibración exige ensayos enfocados a la determinación de los parámetros de cada grupo de bacterias por separado. 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. 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 aob, que las bacterias características del reactor sharon son diferentes a las de la planta piloto, lo que conlleva valores de los parámetros totalmente diferentes. La calibración del modelo en la planta piloto ha permitido observar las diferencias entre las bacterias aob y las bacterias nob en cuanto afinidad por el o2, efecto del ph, velocidad máxima de crecimiento. Además, la planta piloto fue operada en una primera etapa con la inclusión de un reactor babe en el esquema de operación que posteriormente fue eliminado, lo que ha permitido observar el efecto de este reactor sobre las bacterias. finalmente, el modelo desarrollado ha sido validado en el reactor sharon mediante el ajuste del modelo a los resultados experimentales obtenidos en el seguimiento analítico de estos reactores. Las simulaciones realizadas utilizando el modelo matemático con los parámetros obtenidos, implementado en el software desass, reproducen con precisión los resultados experimentales de los reactores.
Datos académicos de la tesis doctoral «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.«
- Título de la tesis: 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
- Universidad: Politécnica de Valencia
- Fecha de lectura de la tesis: 22/07/2010
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- José Ferrer Polo
- Tribunal
- Presidente del tribunal: aurora Seco torrecillas
- Jesús Colprim galcerán (vocal)
- Alberto Bouzas blanco (vocal)
- eduardo Ayesa iturralde (vocal)