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RReessppiirroommeettrrííaa pprrááccttiiccaa BBMM--TT ppaarraa uunn ccoonnttrrooll eeffiicciieenntteeddeell pprroocceessoo ddee ffaannggooss aaccttiivvooss

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IInnttrroodduucccciióónn

Las medidas solamente relacionadas con la naturaleza del agua ocomportamiento físico no combinan suficientes datos decisivos para unacompleta caracterización del proceso biológico de depuración por fangosactivos.

Necesitamos tener en cuenta que el fango activo es un proceso vivo conrespiración propia y una falta de información sobre esta bioactividad puedecausar una seria confusión a la hora de establecer criterios coherentes devaloración, control y protección del proceso de depuración.

Necesitamos parámetros derivados de la propia biomasa (fango activo) y delefecto que el agua residual provoca en la misma, y esto solo se consigue conla Respirometría.

La Respirometría no solamente analiza le estado actual del proceso de fangosactivos (PFA) sino que además es una importante herramienta para detectarproblemas potenciales con antelación a que estos puedan realmente ocurrir.

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¿¿QQuuéé eess rreeaallmmeennttee llaa RReessppiirroommeettrrííaa ddee llooss ffaannggooss aaccttiivvooss??

La Respirometría es una técnica que mide el consumo de oxígeno de lasbacterias contenidas en un fango activo por si mismas (endógena) o en su fasede 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.

¿¿CCóómmoo ppooddeemmooss eevvaalluuaarr eenn llaass mmeeddiiddaass ddee llaa RReessppiirroommeettrrííaa??

• La contaminación es proporcional a la tasa de respiración y consumo deoxigeno total: A mayor contaminación mayor tasa de respiración máxima ymayor consumo de oxígeno.

• Para una misma contaminación el aumento progresivo de la tasa derespiración es indicativo de un aumento de la actividad del fango activo, yviceversa.

• La relación del consumo de oxígeno con la DQO total nos indica el carácterbiodegradable de la muestra a tratar.

• Para una contaminación representativa, la caída o ausencia de tasa derespiración es indicativo de una toxicidad.

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RReessppiirroommeettrrííaa BBMM--TT

EEss uunnaa tteeccnnoollooggííaa qquuee ccoommbbiinnaa llaa rreessppiirroommeettrrííaa ttrraaddiicciioonnaall ccoonn uunnaaaavvaannzzaaddaa ttééccnniiccaa ddiisseeññaaddaa ppoorr SSUURRCCIISS..

EEll ssiisstteemmaa BBMM--TT bbaajjoo uunn ppootteennttee pprrooggrraammaa ppeerrmmiittee llaa mmeeddiiddaa aauuttoommááttiiccaayy ccáállccuulloo ddee ppaarráámmeettrrooss ddeecciissiivvooss ppaarraa eell ddiisseeññoo,, ccoonnttrrooll yy pprrootteecccciióónn ddeellpprroocceessoo ddee ddeeppuurraacciióónn ppoorr ffaannggooss aaccttiivvooss ((PPFFAA))

EEll aannaalliizzaaddoorr BBMM--TT hhaaccee uussoo ddee uunn vvaassoo rreeaaccttoorr ccoonn ffaannggoo aaccttiivvoo ggeennuuiinnooddeell rreeaaccttoorr bbiioollóóggiiccoo ddee llaa ppllaannttaa yy aagguuaa rreessiidduuaall,, ppaarraa lllleevvaarr aa ccaabbooeennssaayyooss ddee RReessppiirroommeettrrííaa ddeessddee llaa pprrooppiiaa rreeaalliiddaadd ddeell pprroocceessoo ddeeddeeppuurraacciióónn..

EEss llaa úúnniiccaa rreessppiirroommeettrrííaa ddeell mmeerrccaaddoo ddoottaaddoo ddee ttrreess ddiiffeerreenntteess mmooddoossooppeerraattiivvooss ((EEssttááttiiccoo,, CCíícclliiccoo,, DDiinnáámmiiccoo)) ccoonn eell ffiinn ddee tteenneerr llaa ccaappaacciiddaadd ddeeaaddaappttaarrssee aa llooss ddiiffeerreenntteess ttiippooss ddee pprroocceessooss yy ssiittuuaacciioonneess..

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MMeeddiiddaass aauuttoommááttiiccaass rreeaalliizzaaddaass ppoorr eell ssiisstteemmaa ddee mmeeddiiddaa BBMM--TT

• OUR (mg O2/L.h): Tasa de respiración estática

Mide la velocidad de consume de oxígeno del licor-mezcla en una solamedida para un determinado periodo de tiempo.

• SOUR (mg O2/g VSS.h): Specific OUR

OUR específico referido a la concentración de MLVSS: SOUR = OUR /MLVSS

• Rs (mg O2/L.h): Tasa de respiración dinámica

Mide la velocidad de consume de oxígeno a tiempo fijo para la mezclaformada por fango activo y cierta cantidad de muestra a analizar, dentrode 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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PPuunnttooss ccllaavvee eenn eell ccoonnttrrooll ddee uunn pprroocceessoo ddee ddeeppuurraacciióónn ppoorr ffaannggooss aaccttiivvooss

• 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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EEss ssiisstteemmaa ddee RReessppiirroommeettrrííaa BBMM--TT,, ddee ffoorrmmaa rrááppiiddaa yy pprrááccttiiccaa,, eess ccaappaazz ddee aannaalliizzaarr yy vvaalloorraarr llooss ppuunnttooss ccllaavvee ddee uunn pprroocceessoo ddee ddeeppuurraacciióónn

ppoorr ffaannggooss aaccttiivvooss ccoonn eell ffiinn ddee ccoonnffeecccciioonnaarr uunn ccrriitteerriioo ccoohheerreennttee ppaarraa ssuu ccoonnttrrooll

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AApplliiccaacciioonneess ddee llaa RReessppiirroommeettrrííaa BBMM--TT ppaarraa eell ccoonnttrrooll ddee llaa ddeeppuurraacciióónn ppoorr ffaannggooss aaccttiivvooss

ddeessddee llooss ppuunnttooss ccllaavvee ddeell pprroocceessoo

9

DDiiaaggrraammaa ddee bbllooqquueess ddeell pprroottooccoolloo ddee RReessppiirroommeettrrííaa BBMM--TT aapplliiccaaddaa aall

pprroocceessoo ddee ffaannggooss aaccttiivvooss

Pulso delproceso

OK?

Salud deNitrificación

OK?PFA está OK

Salud en laeliminaciónde la DQO

OK?

Salud en laNitrificación

OK?

Revisar pH, OD,Nutrientes,F/M & TRC

Tiempo deadaptación

Toxicidad

ComienzoS S

N

N

S

N

N

s

Pulso delproceso

OK?

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PPuullssoo aall pprroocceessoo

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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CCoonnttrrooll ddee llaa ttaassaa ddee rreecciirrccuullaacciióónn

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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SSaalluudd ddeell pprroocceessoo ddee eelliimmiinnaacciióónn ddee llaa DDQQOO bbiiooddeeggrraaddaabbllee

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 altiempo es proporcional a la qH.

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Fraccionamiento de la DQO

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RReellaacciióónn ddee NNuuttrriieenntteess

La deficiencia en la relación de nutrients puede ser una de las probables cuasas de lafalta de actividad del proceso de fangos activos y una fuente potencial de problemas tipobulking & foaming. Por esta razón el análisis de la relación de nutrientes resultafundamental.

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 debenrelacionarse.

Relación de Nutrientes = C : N : P = DQOrb: N : P = 100 : 5 : 1

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SSaalluudd ddeell pprroocceessoo ddee llaa NNiittrriiffiiccaacciióónn && TTRRCC

La tasa de respiración máxima (Rs.Max) es la base de cálculo para la tasa de eliminacióndel 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 DesnitrificaciónLa tasa de desnitrificación (NUR) puede ser estimada desde el valor de latasa de respiración específica de los microorganismos facultativos de lazona anóxica en la que transcurre este proceso

NUR / SOUR (b. facultativa) = fd

fd ≈ 3 (específico de cada proceso)

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AA tteenneerr eenn ccuueennttaa eenn llaa ooppttiimmaacciióónn ddee llaa eenneerrggííaa

• La fijación de un punto de consigna de oxígeno disueltooperativo excesivamente bajo puede causar importantesproblemas y crear una barrera contra las posibilidades deoptimación de la energía.

• La máxima optimación de energía y posible ahorroenergético solamente se puede alcanzar cuando lascondiciones físico-químicas y parámetros operativos delproceso son coherentes con su estado actual.

• No se puede fijar criterio alguno para la optimaciónenergética del proceso si el tiempo que se necesita paraeliminar suficientemente la DQO y Amonio es mayor que eltiempo de residencia hidráulica disponible en el reactorbiológico.

• Bajo correctas condiciones físico-químicas, por medio de laRespirometría BM-T, se pueden fijar los parámetrosoperativos adecuados y actividad biológica para determinarel nivel de oxígeno adecuado para la optimación de laenergía y posible ahorro energético.

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OOppeerraannddoo eell OODD ppaarraa llaa ooppttiimmaacciióónn ddee eenneerrggííaa

La Nitrificación no empieza realmente hasta que un la DQOrb alcance un bajo nivel en suproceso de eliminación. La relación nivel de DQOrb respecto a nivel de actividadnitrificante y su comienzo pueden determinarse por medio de la Respirometría BM-T paradistintas temperaturas.

En este tipo de seguimiento, se puede controlar el proceso de Nitrificación y confeccionarun criterio coherente para la optimación de energía.

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SSíínnttoommaass ddee TTooxxiicciiddaadd qquuee yyaa eessttáá

pprreesseennttee eenn eell pprroocceessoo ddee ffaannggooss aaccttiivvooss

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LLaa RReessppiirroommeettrrííaa BBMM--TT eess MMuucchhoo MMááss

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: eserrano@surcis.com Internet : www.surcis.com