Modelado y simulación de EDAR, ¿aplicable a las aguas residuales INDUSTRIALES? - Héctor Rey Gosálbez

Modelado y simulación de EDAR, ¿aplicable a las aguas residuales INDUSTRIALES?

23/10/2016

Modelado y simulación de EDAR, ¿aplicable a las aguas residuales INDUSTRIALES?


Héctor Rey Gosálbez

Héctor Rey Gosálbez

  • Ingeniero Químico
  • Especialista de proceso en la empresa Prointec
  • Profesor e investigador colaborador del Aula Bioindicación Gonzalo Cuesta


Se trata de una pregunta habitual que se plantean muchos técnicos que se inician en el campo de la simulación del proceso en las estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR), y que por su trabajo habitual o puntual se enfrenta al tratamiento de este tipo de aguas, alejadas de la relativa semejanza que suelen presentar entre sí las más comunes y estudiadas aguas residuales urbanas.
 
Si bien los modelos matemáticos de fangos activados (los denominados ASM1, ASM2d, ASM3, etc.,), comunes a cualquier marca comercial de simulador, han sido desarrollados a partir de multitud de ensayos con aguas residuales urbanas, tanto en las propuestas de rangos para el fraccionamiento del afluente, como en la calibración resultante de los parámetros cinéticos y estequiométricos que rigen cada modelo, se puede afirmar que SÍ son aplicables a un amplio grupo de aguas residuales industriales, pero con algunas consideraciones a adoptar, tal y como advierten al respecto diferentes publicaciones de la IWA Task Group on Good Modelling Practice.
 
Sin necesidad de generar un modelo matemático de depuración específico para tal tipo concreto de vertido industrial (dejemos esta alternativa para cuando el lector posea mayor conocimiento sobre los modelos), utilizando directamente los modelos ASM de la IWA, se puede calibrar tanto el influente, como los coeficientes cinéticos y estequiométricos de dichos modelos. Para ello sería necesario disponer de datos experimentales conocidos de dicha EDARI (siempre que sea existente y sobre la cual se quiera remodelar o ampliar), tal y como lo es el rendimiento de depuración de la misma ante su vertido industrial habitual (analíticas habituales de control de su afluente y efluente).
 
Con la adopción progresiva de experiencias en la simulación de aguas residuales industriales por sectores (bodegas, curtidos, lácteos, etc.), se podrá elaborar una “librería” de caracterización de afluentes, coeficientes cinéticos y estequiométricos cada vez más extensa y fiable en cuanto a predicción de los resultados de la simulación con la que trabajar de una manera más ágil en futuros estudios y proyectos de diseño de EDARI.
 
Como ejemplos de cómo simular con leves modificaciones de los modelos ASM oficiales, casos de aguas de carácter industrial, se exponen los siguientes:
 
 
¿Se puede simular la evolución de la concentración de un contaminante concreto de origen industrial con efecto inhibidor en la EDAR?
 
No, pero sí su efecto global en el rendimiento del proceso de depuración, ya sea traducido en una reducción de la tasa de nitrificación estándar del modelo, y/o aumento de la velocidad de la muerte de las bacterias autótrofas encargadas de dicha nitrificación.
 
 
¿Se puede incorporar la conductividad al agua afluente,y por lo tanto, su efecto inhibidor sobre el proceso?
 
Directamente los ASM más utilizados no incorporan la posibilidad de incorporar la conductividad en el afluente, pero se puede estimar dicho efecto inhibidor de la actividad de la biomasa indirectamente al simular, el efecto de ósmosis natural que se produce a través de la pared celular de la biomasa desde su interior hacia el licor mezcla, y que aumenta el coeficiente cinético de muerte de las mismas (mueren con mayor rapidez).
 
 
¿Y si deseo específicamente generar el modelo de una EDARI, con la mayor capacidad de predicción posible?
 
En ese caso, ya con el conocimiento y experiencia suficiente, sería necesario partir de alguno de los modelos publicados por la IWA, y sobre el mismo, realizar las incorporaciones necesarias de nuevos parámetros específicos a incorporar en el modelo que repercutan significativamente en, por ejemplo, la generación de fangos, consumo de oxígeno, o que cualquier otra variable que deba ser medida expresamente en la calidad del efluente.
 
Para ello se requeriría en primer lugar de un estudio profundo tanto a nivel de laboratorio, y luego en escala real, necesitando por tanto una dedicación notable a cambio de la más alta capacidad de predicción. Esta vía de trabajo concreta,que requiere la reprogramación del modelo comercial, sería de aplicación precisamente en un software de modelado y simulación como WEST, prácticamente el más abierto del mercado, el cual aplica el Aula Bioindicación Gonzalo Cuesta en sus estudios específicos, proyectos de investigación y actividades formativas.
 
Si estás interesado en aprender un poco más sobre el potencial y forma de trabajo de estas herramientas de modelado y simulación, puedes consultar el programa de la próxima jornada de Modelado y Simulación en EDAR que tendrá lugar el  próximo 19 de enero de 2017 en la Universitat Politècnica de València, entrando en el siguiente ENLACE.
 
 
Héctor Rey Gosálbez
 
 

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03/01/2017
Emilio Serrano escribió:
Simplemente dejar constancia de que un aliado fundamental en el Modelado y Simulación de una EDAR y una EDARi es la Respirometría en cuanto a la determinación de los coeficientes estequiométricos y constantes cinéticas a introducir en el programa de simulación. Estos parámetros son decisivos cuando el proceso se pueda encontrar para la influencia de una inhibición como puede ser la conductividad o una caída de la actividad biológica por efecto de la presencia de una DQO recalcitrante entre otros. En cuanto a la nitrificación, además de la conductividad, sus parámetros cinéticos pueden verse seriamente afectados por la influencia del pH y la temperatura.
Otra constante fundamental en la nitrificación (y que no se le da la importancia que merece) y que figura en los programas de simulación, es la constante de saturación de oxígeno (KOA). Esta constante solamente puede ser calculada a través de la Respirometría e interviene directamente en el cálculo de la tasa de nitrificación, siendo por lo tanto la base de parámetros cinéticos de este proceso.
En cualquier caso, creo que es importante remarcar que en los programas de simulación puede existir un riesgo importante con la utilización de los valores que trae por defecto de parámetros estequiométricos, cinéticos y constantes.
03/01/2017
gamaliel martinez escribió:
Los primeros modelos relacionados con depuradoras los encontre en USA en las grandes ferias de la WEF,pero se consideraba solo eran capaces para seguir la explotacion.
En mi opinion,estos modelos tambien deberian servir para redactar proyectos.Se consiguio que apareciera un consultor en España pero no encontro el apoyo necesario.
En mi opinion,tambien,cada depuradora de un cierto nivel ,deberia tener su propio modelo de Proyecto y explotacion,pero no consegui se llevara a cabo.
Muy interesante se estudie esta posibilidad

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