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Respirometría práctica BM-T para un control eficiente
del proceso de fangos activos
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Introducción
Las
medidas solamente relacionadas con la naturaleza del agua o
comportamiento físico no combinan suficientes datos decisivos para una
completa caracterización del proceso biológico de depuración por fangos
activos.
Necesitamos tener en cuenta que el fango activo es un proceso vivo con
respiración propia y una falta de información sobre esta bioactividad puede
causar una seria confusión a la hora de establecer criterios coherentes de
valoración, control y protección del proceso de depuración.
Necesitamos parámetros derivados de la propia biomasa (fango activo) y del
efecto que el agua residual provoca en la misma, y esto solo se consigue con
la Respirometría.
La Respirometría no solamente analiza le estado actual del proceso de fangos
activos (PFA) sino que además es una importante herramienta para detectar
problemas potenciales con antelación a que estos puedan realmente ocurrir.
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¿Qué es realmente la Respirometría
de los fangos activos?
La Respirometría es una técnica que mide el consumo de oxígeno de las
bacterias contenidas en un fango activo por si mismas (endógena) o en su fase
de degradación de un sustrato orgánico o de amonio (exógena).
Este consumo de oxígeno se mide principalmente bajo dos variantes:
• Velocidad de consumo de oxígeno (tasa de respiración)
• Oxígeno total o parcial consumido en la degradación de un sustrato.
¿Cómo podemos evaluar en las medidas de la Respirometría?
• La contaminación es proporcional a la tasa de respiración y consumo de
oxigeno total: A mayor contaminación mayor tasa de respiración máxima y
mayor consumo de oxígeno.
• Para una misma contaminación el aumento progresivo de la tasa de
respiración es indicativo de un aumento de la actividad del fango activo, y
viceversa.
• La relación del consumo de oxígeno con la DQO total nos indica el carácter
biodegradable de la muestra a tratar.
• Para una contaminación representativa, la caída o ausencia de tasa de
respiración es indicativo de una toxicidad.
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Respirometría BM-T
Es una tecnología que combina la respirometría tradicional con una
avanzada técnica diseñada por SURCIS.
El sistema BM-T bajo un potente programa permite la medida automática
y cálculo de parámetros decisivos para el diseño, control y protección del
proceso de depuración por fangos activos (PFA)
El analizador BM-T hace uso
del reactor biológico de la
ensayos de Respirometría
depuración.
de un vaso reactor con fango activo genuino
planta y agua residual, para llevar a cabo
desde la propia realidad del proceso de
Es la única respirometría del mercado dotado de tres diferentes modos
operativos (Estático, Cíclico, Dinámico) con el fin de tener la capacidad de
adaptarse a los diferentes tipos de procesos y situaciones.
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Medidas automáticas realizadas por el
sistema de medida BM-T
• OUR (mg O2/L.h):
Tasa de respiración estática
Mide la velocidad de consume de oxígeno del licor-mezcla en una sola
medida para un determinado periodo de tiempo.
• SOUR (mg O2/g VSS.h): Specific OUR
OUR específico referido a la concentración de MLVSS:
MLVSS
SOUR = OUR /
• Rs (mg O2/L.h): Tasa de respiración dinámica
Mide la velocidad de consume de oxígeno a tiempo fijo para la mezcla
formada por fango activo y cierta cantidad de muestra a analizar, dentro
de una cadena continuada de medidas.
• rbCOD (mg O2/L): DQO fácilmente biodegradable
Fracción de la DQO soluble rápidamente biodegradable, basada en la
integración de la cadena de medidas de Rs en función del tiempo.
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Puntos clave en el control de un proceso de
depuración por fangos activos
• Pulso al proceso, de tal modo que podamos valorar de forma práctica y
rápida cómo se encuentra la salud actual del proceso
• Detección de problemas potenciales de toxicidad.
• Salud de la biomasa (heterótrofa) responsable de la eliminación de la DQO.
• Salud de la biomasa (autótrofa) responsable de la eliminación de la DQO.
• Carga másica actual (F/M)
• Oxígeno disuelto actual y su nivel más adecuado para que se pueda
desarrollar el proceso de la Nitrificación sin desperdiciar energía.
• Edad del fango mínima (TRC) para la Nitrificación y fijar la concentración
correcta de MLSS en el reactor biológico aerobio.
• Materia orgánica carbonosa necesaria para el desarrollo del proceso de la
Desnitrificación.
• Salud de la biomasa (heterótrofa facultativa) responsable del proceso de la
Desnitrificación.
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Es sistema de Respirometría BM-T, de forma
rápida y práctica, es capaz de analizar y valorar
los puntos clave de un proceso de depuración
por fangos activos con el fin de confeccionar un
criterio coherente para su control
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Aplicaciones de la Respirometría BM-T para el
control de la depuración por fangos activos
desde los puntos clave del proceso
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Diagrama de bloques del protocolo de
Respirometría BM-T aplicada al
proceso de fangos activos
Pulso del
proceso
OK?
Comienzo
S
Salud de
Nitrificación
OK?
S
PFA está OK
N
N
Salud en la
eliminación
de la DQO
OK?
S
s
Salud en la
Nitrificación
OK?
Pulso del
proceso
OK?
N
Toxicidad
N
Revisar pH, OD,
Nutrientes,
F/M & TRC
Tiempo de
adaptación
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Pulso al proceso
La Respirometría BM-T puede tomar el pulso al proceso por medio de una simpla tasa de
respiración desde la salida del reactor biológico: UNFED SOUR
Un valor de UNFED SOUR fuera de los límites del rango específico nos indicaría que algo
anormal está sucediendo en el proceso:
• Demasiado alto: Posible sobrecarga o nitrificación incompleta.
• Demasiado bajo: Posible infracarga o síntoma de toxicidad.
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Control de la tasa de recirculación
La diferencia entre el SOUR del inicio y final para una determinada tasa de recirculación
define el grado Banquete / Hambre específico del proceso.
El valor de esta diferencia tiene una variación que es inversamente proporcional a la
tasa de recirculación.
Estableciendo una relación entre el grado Banquete / Hambre y Tasa de recirculación
permite al operador de la planta a llevar un control coherente del caudal del fango de
recirculación.
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Salud del proceso de eliminación
de la DQO biodegradable
La tasa de eliminación de DQO (qH) se puede valorar mediante un seguimiento diario y
compararlo con la carga másica actual (F/MDQO) para analizar la condición por la que qH
debería ser igual o mayor que F/M.
Para cada proceso específico, la tasa de respiración máxima (Rs.Max) relativa a S.S. y al
tiempo es proporcional a la qH.
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Fraccionamiento de la DQO
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Relación de Nutrientes
La deficiencia en la relación de nutrients puede ser una de las probables cuasas de la
falta de actividad del proceso de fangos activos y una fuente potencial de problemas tipo
bulking & foaming. Por esta razón el análisis de la relación de nutrientes resulta
fundamental.
La Respirometría BM-T contribuye a ello mediante la determinación de la DQO asimilable
(DQOrb) que es, en realidad, la mayor fuente carbonosa con la que los nutrientes deben
relacionarse.
Relación de Nutrientes = C : N : P = DQOrb: N : P = 100 : 5 : 1
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Salud del proceso de la Nitrificación & TRC
La tasa de respiración máxima (Rs.Max) es la base de cálculo para la tasa de eliminación
del amonio y por lo tanto de la salud actual de la actividad nitrificante.
Desde Rs.Max podemos determinar la edad del fango (TRC) minima para la Nitrificación
para ser valorada mediante su comparación con un gráfico normalizado de referencia en
vase a la temperatura.
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Estimación de la Tasa de Desnitrificación
La tasa de desnitrificación (NUR) puede ser estimada desde el valor de la
tasa de respiración específica de los microorganismos facultativos de la
zona anóxica en la que transcurre este proceso
NUR / SOUR (b. facultativa) = fd
fd ≈ 3
(específico de cada proceso)
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A tener en cuenta en la optimación de la energía
• La fijación de un punto de consigna de oxígeno disuelto
operativo excesivamente bajo puede causar importantes
problemas y crear una barrera contra las posibilidades de
optimación de la energía.
• La máxima optimación de energía y posible ahorro
energético solamente se puede alcanzar cuando las
condiciones físico-químicas y parámetros operativos del
proceso son coherentes con su estado actual.
• No se puede fijar criterio alguno para la optimación
energética del proceso si el tiempo que se necesita para
eliminar suficientemente la DQO y Amonio es mayor que el
tiempo de residencia hidráulica disponible en el reactor
biológico.
• Bajo correctas condiciones físico-químicas, por medio de la
Respirometría BM-T, se pueden fijar los parámetros
operativos adecuados y actividad biológica para determinar
el nivel de oxígeno adecuado para la optimación de la
energía y posible ahorro energético.
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Operando el OD para la optimación de energía
La Nitrificación no empieza realmente hasta que un la DQOrb alcance un bajo nivel en su
proceso de eliminación. La relación nivel de DQOrb respecto a nivel de actividad
nitrificante y su comienzo pueden determinarse por medio de la Respirometría BM-T para
distintas temperaturas.
En este tipo de seguimiento, se puede controlar el proceso de Nitrificación y confeccionar
un criterio coherente para la optimación de energía.
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Síntomas de Toxicidad que ya está
presente en el proceso de fangos activos
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La Respirometría BM-T es
Mucho Más
El respirómetro BM-T es un sistema abierto y por lo tanto
puede cubrir un número ilimitado de aplicaciones:
• AOR (Requerimiento actual de oxígeno)
• Parámetros cinéticos para modelación
• Producción de fango
• Soporte a programas de simulación & modelación
• Diseño & Modificaciones del proceso de fangos activos
• I&D
• Compost, Lixiviados
• Todo tipo de aplicaciones que el operador sea capaz de
confeccionar por sí mismo …
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Emilio Serrano
SURCIS, S.L.
Teléfono: +34 652 803 255
E-mail: [email protected]
Internet : www.surcis.com
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