Estudio técnico-económico de diferentes estrategias de control para la optimización de la eliminación biológica de nutrientes en EDAR. Aplicación a reactores de flujo en pistón

Abstract

[ES] En los últimos años se ha incrementado la población mundial reduciéndose la cantidad de recursos disponibles, haciéndose cada vez más necesaria la optimización de los mismos. Uno de los principales problemas que surgen es la necesidad de tratar las aguas procedentes de núcleos urbanos e industriales para su reutilización antes de ser vertida de nuevo a cauce público por su falta de calidad. El papel de los sistemas de control en las estaciones de depuración de aguas residuales (EDAR) sigue siendo de gran interés en la actualidad, debido principalmente a la variabilidad que presenta en agua residual afluente en lo que respecta a composición, caudal y carga contaminante. En el presente trabajo se estudia el comportamiento de una EDAR basada en el esquema de tratamiento propuesto en el modelo BSM1, pero con una peculiaridad: la duplicación del número de líneas de tratamiento mediante la duplicación del caudal afluente propuesto en dicho modelo. La EDAR ha sido implementada en el software de simulación DESASS y está formada por dos líneas en flujo pistón con 5 zonas (las primeras dos zonas anaerobias y las 3 últimas aerobias) más decantación secundaria, incorporando además un sistema de aireación. Al esquema de tratamiento se le añade un sistema de control que será implementado, calibrado y validado con el software LoDif BioControl, con el objetivo de optimizar el proceso de eliminación biológica de nitrógeno y materia orgánica.

[CA] En els últims anys s'ha incrementat la població mundial reduint-se la quantitat de recursos disponibles, fent-se cada vegada més necessària l'optimització dels mateixos. Un dels principals problemes que sorgeix és la necessitat de tractar les aigües procedents de nuclis urbans i industrials per a la seua reutilització abans de ser abocada de nou a llit públic per la seua falta de qualitat. El paper dels sistemes de control a les estacions depuradores d'aigües residuals (EDAR) segueix estant en estudi en l'actualitat, sobretot pel que fa a la variabilitat que es presenta en l'aigua influent amb pertorbacions pel que fa a cabal i càrrega contaminant, juntament amb la diferent composició de les aigües residuals entrants. En el present treball es realitzen simulacions mitjançant una sèrie de programes que ens donaran una estratègia de control òptima per a l'eliminació del nitrogen de l'influent de manera biològica. Este en un tipus de planta de tractament basat en els reactors de flux pistó amb el model BSM1 però amb un canvi i el flux s'incrementa dues vegades perquè el model siga més paregut a la major quantitat d'EDAR. L'EDAR creada presenta dos línies en flux pistó amb 5 zones (les primeres dos zones anaeròbies i les 3 últimes aeròbies) més decantació secundària. A l'esquema de tractament se li afegeix un sistema de control que serà implementat, calibrat i validat amb el programa LoDif BioControl, amb l'objectiu d'optimitzar el procés de eliminació biològica de nitrogen i matèria orgànica.

[EN] In recent years the world population has increased reducing the amount of available resources, becoming increasingly necessary to optimize them. One of the main problems that arise is the need to treat water from urban and industrial centers for reuse before being poured back into public waterways for their lack of quality. The role of control systems at wastewater treatment plants (WWTP) is still of interest for the scientific community, mainly due to the significant variability occurring in composition, flow and pollutant load of influent wastewaters. This study aims to evaluate the performance of a WWTP based on the layout proposed in the model BSM1, which was modified in order to account for peculiarities found in full-scale WWTPs. Specifically, the WWTP was design with two treatment lines by doubling the influent flow rate proposed in the before-mentioned model. The WWTP was implemented in the simulation software DESASS and consisted of two piston flow-based reactors with 5 zones (the first two zones were anaerobic and the last 3 zones were aerobic) and one secondary settler each line. The aeration system was also designed. The treatment schedule is added to a control system to be implemented, calibrated and validated with BioControl LoDif software, in order to optimize the biological process to removal nitrogen and organic matter.