Diseño de un reactor tipo pistón con aireación por difusión de membrana del tratamiento biológico de la EDAR Pinedo I para 832.000 h-e: estudio del efecto de la temperatura y de la población bacteriana

Abstract

[ES] El presente Trabajo de Fin de Grado se enfoca en el diseño del tratamiento biológico de la Estación Depuradora de Aguas Residuales (EDAR) Pinedo I, para realizar la transición de un reactor biológico aerobio con un sistema de fangos activos de carga convencional y aireación mediante turbinas, a un reactor de tipo flujo pistón con aireación por difusión de membrana en la sección aerobia y en la zona anóxica facultativa para llevar a cabo el proceso de desnitrificación. El cambio viene motivado por la necesidad de implementar un sistema que permita llevar a cabo los procesos de nitrificación y desnitrificación, claves para disminuir el nitrógeno. Además, en la parte anóxica del reactor, también se puede eliminar el fósforo si se alcanzan las condiciones anaerobias, gracias a los microorganismos PAO. Con ello, se consigue reducir la concentración de los principales nutrientes (nitrógeno y fósforo) causantes de la eutrofización. Este estudio aborda un problema presente en el tratamiento de aguas residuales de la EDAR Pinedo I, ofreciendo soluciones que no solo buscan mejorar la eficiencia del proceso, sino que también tienen el potencial de mitigar el impacto ambiental y promover prácticas más sostenibles reutilizando los vertidos para riego o para la recarga de la Albufera. Además, este trabajo incluirá el estudio del efecto de la temperatura en dicha transición. Para ello, se utilizará el parámetro correspondiente a la demanda química de oxígeno (DQO), como un indicador de la materia orgánica, ya que la temperatura influye en el rendimiento del reactor biológico y, por lo tanto, en la demanda de oxígeno disuelto suministrada por el sistema de aireación. Además, los procesos de nitrificación y desnitrificación también se encuentran estrechamente relacionados con la temperatura, ya que una baja temperatura inhibe el crecimiento de bacterias. Por todo ello, a partir de los resultados obtenidos en el estudio, se realizará el diseño del nuevo reactor biológico que cuente con todas las mejoras necesarias para un mejor tratamiento del agua residual.

[EN] The present Bachelor's Thesis focuses on the design of the biological treatment of the Pinedo I Wastewater Treatment Plant (WWTP), to carry out the transition from an aerobic biological reactor with a conventional load activated sludge system and aeration through turbines, to piston-type reactor with membrane diffusion aeration in the aerobic section and in the facultative anoxic zone to carry out the denitrification process. The change is motivated by the need to implement a system that allows for the nitrification and denitrification processes, key to reducing nitrogen. Additionally, in the anoxic part of the reactor, phosphorus can also be removed if anaerobic conditions are achieved, thanks to PAO microorganisms. This reduces the concentration of the main nutrients (nitrogen and phosphorus) causing eutrophication. This study addresses a current problem in the wastewater treatment of the Pinedo I WWTP, offering solutions that not only seek to improve process efficiency but also have the potential to mitigate environmental impact and promote more sustainable practices by reusing the discharges for irrigation or recharging the Albufera. Furthermore, this work will include the study of the effect of temperature on this transition. For this purpose, the parameter corresponding to the chemical oxygen demand (COD) will be used as an indicator of organic matter, since temperature influences the performance of the biological reactor and, therefore, the dissolved oxygen demand supplied by the aeration system. Additionally, the nitrification and denitrification processes are also closely related to temperature, as low temperature inhibits bacterial growth. For all these reasons, based on the results obtained in the study, the design of the new biological reactor will be carried out, incorporating all the necessary improvements for better wastewater treatment.

[CA] El present Treball de Fi de Grau es centra en el disseny del tractament biològic de l'Estació Depuradora d’Aigua Residual (EDAR) Pinedo I, per a realitzar la transició d'un reactor biològic aerobi amb un sistema de fangs actius de càrrega convencional i airejament mitjançant turbines, a un reactor de tipus flux pistó amb airejament per difusió de membrana en la secció aeròbia i en la zona anòxica facultativa per a dur a terme el procés de desnitrificació. El canvi ve motivat per la necessitat d'implementar un sistema que permeti dur a terme els processos de nitrificació i desnitrificació, clau per a disminuir el nitrogen. A més, en la part anòxica del reactor, també es pot eliminar el fòsfor si s'aconsegueixen les condicions anaeròbies, gràcies als microorganismes PAO. Amb això, s'aconsegueix reduir la concentració dels principals nutrients (nitrogen i fòsfor) causants de l'eutrofització. Aquest estudi aborda un problema present en el tractament d'aigües residuals de l'EDAR Pinedo I, oferint solucions que no només busquen millorar l'eficiència del procés, sinó que també tenen el potencial de mitigar l'impacte ambiental i promoure pràctiques més sostenibles reutilitzant els abocaments per a reg o per a la recàrrega de l'Albufera. A més, aquest treball inclourà l'estudi de l'efecte de la temperatura en aquesta transició. Per a això, s'utilitzarà el paràmetre corresponent a la demanda química d'oxigen (DQO), com un indicador de la matèria orgànica, ja que la temperatura influeix en el rendiment del reactor biològic i, per tant, en la demanda d'oxigen dissolt subministrat pel sistema d'airejament. A més, els processos de nitrificació i desnitrificació també es troben estretament relacionats amb la temperatura, ja que una baixa temperatura inhibeix el creixement de bacteris. Per tot això, a partir dels resultats obtinguts en l'estudi, es realitzarà el disseny del nou reactor biològic que compte amb totes les millores necessàries per a un millor tractament de l'aigua residual.