Análisis de sensibilidad de la caracterización del agua y de los principales parámetros del modelo en el tratamiento de agua residual urbana mediante un biorreactor anaerobio de membranas

Abstract

[EN] The amount of water available on the planet has decreased significantly forcing society to institute new ideologies on demand, consumption, use and reuse of water. These new ideologies must be accompanied in turn the development of new sustainable technologies in the wastewater treatment area.

The use of an anaerobic membrane bioreactor technology as an alternative water treatment presents interesting advantages compared with conventional biological activated sludge treatment. Perhaps the most important advantages are lower production of sludge, lower energy consumption and the production of biogas, ensuring the separation of almost all the suspended material (including pathogens) to the output of treatment. This without being limited by the available space.

Today, for the design of a biological treatment system is frequently used mathematical models able to describe the main biological, chemical and physical processes that take place in the different units of a wastewater treatment plant, both the water and sludge line.

The research group CALAGUA has developed the global mathematical model Biological Nutrient Removal Model No. 2 (BNRM2), which has been extended such that encompasses processes by sulfate-reducing bacteria. Similarly, it has been validated by comparing software simulations and experimental results in an anaerobic membrane bioreactor.

The main objective of this work is to make a sensitivity analysis of the characteristics of the water and the main kinetic parameters of the model in an anaerobic membrane system, in order to identify aspects of characterization and calibration in which greater efforts should be focus, so time and money can be saved.

[ES] a cantidad de agua disponible en el planeta ha disminuido considerablemente obligando a la sociedad a instituir nuevas ideologías sobre demanda, consumo, uso y reuso del agua. Estas nuevas ideologías deben ir acompañadas a su vez del desarrollo de nuevas tecnologías sostenibles en el área de tratamientos de aguas residuales.

El uso de biorreactores anaerobios de membrana como tecnología alterna en el tratamiento de agua presenta ventajas interesantes si se compara con un tratamiento biológico convencional de fangos activados. Quizá las más importantes ventajas son la menor producción de fangos, menor consumo energético y la producción de biogás, asegurando la separación de casi la totalidad del material suspendido (inclusive de patógenos) a la salida del tratamiento. Lo anterior sin verse limitado por el espacio disponible.

En la actualidad, para el diseño de un sistema de tratamiento biológico es frecuente el uso de modelos matemáticos capaces de describir los principales procesos biológicos, químicos y físicos que se llevan a cabo en las en las diferentes unidades de una EDAR, tanto la línea de aguas como la línea de fangos.

El grupo de investigación CALAGUA ha desarrollado el modelo matemático global Biological Nutrient Removal Model No. 2 (BNRM2), el cual ha sido extendido de tal manera que abarca los procesos de sulfurogénesis desarrollado por bacterias sulfatorreductoras. De igual forma, ha sido validado mediante la comparación de simulaciones del software DESASS y resultados experimentales en un biorreactor anaerobio de membranas.

El objetivo principal de este trabajo es hacer un análisis de sensibilidad de las características del agua y de los principales parámetros cinéticos de dicho modelo en un sistema anaerobio de membranas, con el fin de saber en qué aspectos de la caracterización y de la calibración se deben enfocar los mayores esfuerzos, de este modo ahorrar tiempo y dinero.