01 respirometría bm-t para control pdfa
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RReessppiirroommeettrrííaa BBMM--TT ppaarraa CCoonnttrrooll ddee PPrroocceessooss ddee DDeeppuurraacciióónn ppoorr FFaannggooss
AAccttiivvooss ((PPDDFFAA))
Sistema de Respirometría BM-T
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IInnttrroodduucccciióónn LLaass mmeeddiiddaass úúnniiccaammeennttee rreellaacciioonnaaddaass ccoonn llaa nnaattuurraalleezzaa ddeell aagguuaa oo ccoonn ssuu ccoommppoorrttaammiieennttoo ffííssiiccoo ppaarraa llaa ddeeccaannttaacciióónn oo ccoonncceennttrraacciióónn ddee ssóólliiddooss eenn eell lliiccoorr--mmeezzccllaa,, nnoo ppuueeddeenn ccoommbbiinnaarr ssuuffiicciieenntteess ddaattooss ppaarraa uunnaa ccoommpplleettaa ccaarraacctteerriizzaacciióónn ddee uunn pprroocceessoo ddee ddeeppuurraacciióónn bbiioollóóggiiccaa ppoorr ffaannggooss aaccttiivvooss.. EEll ffaannggoo aaccttiivvoo eess uunn pprroocceessoo vviivvoo yy ccoonn rreessppiirraacciióónn pprrooppiiaa,, yy uunnaa ffaallttaa ddee iinnffoorrmmaacciióónn ddee eessttaa bbiiooaaccttiivviiddaadd ppuueeddee ccaauussaarr uunnaa sseerriiaa ccoonnffuussiióónn aa llaa hhoorraa ddee vvaalloorraarr eell eessttaaddoo aaccttuuaall ddeell ttrraattaammiieennttoo yy ssuu ccoonnttrrooll.. LLaa uuttiilliizzaacciióónn ddeell rreessppiirróómmeettrroo BBMM--TT,, ddee uunn mmooddoo rrááppiiddoo,, pprrááccttiiccoo yy hhaacciieennddoo uussoo ddeell ffaannggoo aaccttiivvoo ggeennuuiinnoo ddee llaa pprrooppiiaa ppllaannttaa,, pprrooppoorrcciioonnaa llaa iinnffoorrmmaacciióónn eesseenncciiaall ppaarraa eell aannáálliissiiss yy ddeetteerrmmiinnaacciióónn ddee llooss ppaarráámmeettrrooss nneecceessaarriiooss ppaarraa llaa pprrootteecccciióónn,, ccoonnttrrooll yy ddiisseeññoo ddee uunn pprroocceessoo ddee ddeeppuurraacciióónn ppoorr ffaannggooss aaccttiivvooss.. LLaa RReessppiirroommeettrrííaa BBMM--TT,, nnoo ssoollaammeennttee ppuueeddee ccoonnttrroollaarr eell pprroocceessoo ddeennttrroo ddee uunnaa rruuttiinnaa ddiiaarriiaa,, ssiinnoo qquuee aaddeemmááss eess ccaappaazz ddee ddeetteeccttaarr llaa pprreesseenncciiaa ddee pprroobblleemmaass ppootteenncciiaalleess ccoonn ssuuffiicciieennttee aanntteellaacciióónn ccoommoo ppaarraa pprreevveenniirr mmaalleess mmaayyoorreess..
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GGlloossssaarriioo ddee TTeerrmmiinnooss PDFA: Proceso de depuración por fangos activos. PNFA: Proceso de nitrificación por fangos activos. DQOb: Fracción biodegradable de la DQO. Biodegradable: Apto para se degradado (depurado) por un PDFA. Biomasa: Microorganismos (bacterias) contenidos en el fango activo. DQO: Demanda química de oxígeno. Carga DQO: DQO * caudal influente. OD: Oxígeno disuelto. F/M: Carga másica (DQO) TRH: Tiempo de residencia hidráulica en el reactor biológico en donde se lleva a cabo el PDFA. Licor-mezcla: Mezcla de fango activo de recirculación con agua residual. MLSS: Sólidos en suspensión en el licor-mezcla. MLVSS: Sólidos en suspensión volátiles en el licor-mezcla. (MLVSS = VSS) – Valora la concentración de microorganismos en la biomasa. DQOrb: Fracción fácilmente biodegradable de la DQO – Componente prioritario en la eliminación de la DQO por PDFA. Respirometría BM-T: Tecnología basada en la velocidad de consume de oxígeno y determinación de la DQOb en un PDFA. Respiration rate: Defines how fast is the activated sludge consuming oxygen for its own survival, COD and Ammonium removal. DQOlb: Fracción lentamente biodegradable de la DQO. TRC: Tiempo de retención celular (edad del fango) TRCn: Tiempo de retención celular necesario para que se lleve el proceso de la Nitrificación. VSS: Sólidos en suspensión volátiles en el licor-mezcla. (MLVSS = VSS)
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PPaarráámmeettrrooss ddeetteerrmmiinnaaddooss ppoorr BBMM--TT OOUURR ((mmgg OO22//ll..hh)):: OOxxyyggeenn UUppttaakkee RRaattee Velocidad de consume de oxígeno en el licor-mezcla. SSOOUURR ((mmgg OO22//gg VVSSSS..hh)):: SSppeecciiffiicc OUR OUR específico relacionado con los VSS. RRss ((mmgg OO22//ll..hh)):: TTaassaa ddee rreessppiirraacciióónn ddiinnáámmiiccaa Tasa de respiración en modo dinámico. RRsspp ((mmgg OO22//gg VVSSSS..hh)):: Specific Rs Rs específica relacionada con los VSS. CCOO ((mmgg OO22//ll)):: Oxígeno consumido Oxígeno consumido acumulado. DDQQOObb ((mmgg OO22//ll)):: FFrraacccciióónn bbiiooddeeggrraaddaabbllee ddee llaa DDQQOO Fracción biodegradable de la DQO. DDQQOOrrbb ((mmgg OO22//ll)):: FFrraacccciióónn ffáácciillmmeennttee bbiiooddeeggrraaddaabbllee ddee llaa DDQQOO Porción de la DQOb que puede oxidarse fácilmente por PDFA.
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PPrroottooccoolloo ppaarraa llaa eelliimmiinnaacciióónn ddee llaa DDQQOO
Actividad de labiomasa
En el procesode la DQO
necesitamosconocer:
Análisis deRespirometría
BM-T
¿Tiene el PDFAel pulso normal?
¿Tiene síntomasde estar enfermo? Toxicidad
¿Que porciónde la DQO puede
ser tratada?
Determinaciónde fracciones
biodegradablesde la DQO
¿A qué velocidadse eliminala DQO?
Tasa deconsumo de
la DQO
¿Está PDFA bajoproceso decambios o
bioaumentación?
Seguimiento dela actividad del
proceso
Capacidad parala eliminación
de la carga DQO
Revisión de losparámetros
PDFAoperacionales:
TRCF/MTRH
rOD
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PPrroottooccoolloo ppaarraa llaa NNiittrriiffiiccaacciióónn
En la eliminacióndel Amonio
necesito conocer:
Análisis deRespirometría
BM-T
¿Tiene PNFAsíntomas de estar
enfermo?
Toxicidadespecífica de la
Nitrificación
¿A qué velocidadse elimina el
Amonio?
Tasa deeliminación del
Amonio
¿Está PNFA bajoproceso decambios o
bioaumentación?
Seguimiento dela actividad de
biomasanitrificante
Capacidadparaeliminación de
Amonio
Revisión deparámetros
PNFAoperacionales:
TRHTRCn
OD
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PPrroottooccoolloo ppaarraa llaa DDeessnniittrriiffiiccaacciióónn
En la eliminacióndel Nitrato
necesito conocer:
Análisis deRespirometría
BM-T
Tasa deeliminación del
Nitrato
Seguimiento dela actividad de
biomasadesnitrificante
Capacidad paraeliminación del
Nitrato
Revisión deparámetros
operacionales:TRHTRCOD
¿A qué velocidadse elimina el
Nitrato?
¿Hay suficientemateria
carbonosa paraDesnitrificación?
Determinaciónde la DQOrb
Análisis de larelación
DQOrb / NO3
¿Está ladesnitrificaciónbajo proceso de
cambios obioaumentación?
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PPrroottooccoolloo ppaarraa llaa OOppttiimmiizzaacciióónn ddee llaa EEnneerrggííaa
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RREESSPPIIRRÓÓMMEETTRROO BBMM--TT
SSee ttrraattaa ddee uunn aannaalliizzaaddoorr ddee rreessppiirroommeettrrííaa ddee llaabboorraattoorriioo ffáácciillmmeennttee ttrraannssppoorrttaabbllee
•• SSeenncciilllloo
•• MMuuyy BBaajjoo MMaanntteenniimmiieennttoo
•• AAbbiieerrttoo
•• FFlleexxiibbllee
•• AAsseeqquuiibbllee
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DDeessccrriippcciióónn ddeell BBMM--TT
A
R
cámara no-aireadadifusor de aire
bomba peristálticacámara aireada
sensor de oxígeno disuelto
unidad termostática
válvula antiretorno
fango activo + muestra
cámarano-aireada
cámaraaireada
La cámara aireada proporciona al fango activo un nivel alto de oxígeno disuelto para fijar la referencia en el inicio de los ensayos. En la cámara no-aireada, el sensor de oxígeno realiza las medidas actuales de oxígeno disuelto resultante de la respiración de los microorganismos y las procesa con el nivel de oxígeno de referencia inicial.
Tasa de respiración = k * (OD ref. – OD resultante) / t T: Tiempo de retención hidráulica en la cámara no-aireada K: Factor de calibración
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Modos de Trabajo
Como instalación fija en el laboratorio de una EDAR
El sistema de Respirometría se instala en el laboratorio y se utiliza exclusivamente para una EDAR.
EDAR
Como instalación fija en un laboratorio centralizado.
El sistema de Respirometría se instala en un laboratorio centralizado para dar servicio a varias EDARs con las muestras que provienen desde cada una de ellas.
Como transportable para varias depuradoras.
El analizador se utiliza su condición de fácilmente transportable para dar servicio a distintas plantas, pasando de una a otra.
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MMooddooss ddee FFuunncciioonnaammiieennttoo
EEll BBMM--TT ttiieennee 33 mmooddooss ddee ttrraabbaajjoo::
MMooddoo EEssttááttiiccoo Un solo ensayo de OUR & SOUR
OUR (mg O2/l.h)
SOUR (mg O2/g VSS.h)
MMooddoo OOUURR CCíícclliiccoo Serie de ensayos secuenciales de OUR & SOUR en el tiempo.
MMooddoo DDiinnáámmiiccoo Ensayo continuado de la medida de la tasa de respiración dinámica Rs, con posibilidad de completar un ciclo de oxidación del sustrato. La integración de valores de Rs nos determina el oxígeno acumulado OC, y su relación con Y (índice de crecimiento de la biomasa) nos calcula la DQOb.
Rs (mg O2/l.h) Rsp (mg O2/g VSS.h) OC (mg O2/l) DQOb (mg O2/l)
En cada modo de trabajo se crea automáticamente el correspondiente Respirograma gráfico, a lo largo del tiempo.
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PPaarráámmeettrrooss yy RReessppiirrooggrraammaa eenn MMooddoo EEssttááttiiccoo && CCíícclliiccoo
OOUURR ((mmgg OO22//ll..hh)):: Velocidad de captación de oxígeno
Velocidad de consumo de oxígeno disuelto en el licor-mezcla.
SSOOUURR ((mmgg OO22//gg VVSSSS..hh)):: OUR Específico
OUR específico en relación con MLVSS; SOUR = OUR / MLVSS
Respirograma OUR
Respirograma OUR cíclico
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PPaarráámmeettrrooss yy RReessppiirrooggrraammaa eenn MMooddoo DDiinnáámmiiccoo
RRss ((mmgg OO22//ll..hh)):: Tasa de Respiración Dinámica
Velocidad dinámica de consumo de oxígeno – medida en modo continuado.
RRsspp ((mmgg OO22//gg VVSSSS..hh)):: Rs Específico
Rs específico en relación con MLVSS Rsp = Rs / MLVSS
OOCC ((mmgg OO22//ll)):: CCoonnssuummoo ddee Oxígeno
Se obtiene por integración de los valores Rs medidos en continuo.
DDQQOObb ((mmgg OO22//ll)):: FFrraacccciióónn BBiiooddeeggrraaddaabbllee ddee llaa DDQQOO
Se obtiene a partir del CO con intervención de Y (Índice de crecimiento de la biomasa heterótrofa)
Respirograma R
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DDQQOObb FFrraacccciióónn BBiiooddeeggrraaddaabbllee ddee llaa DDQQOO
Fuentede
CarbónOrgánico
Respiración CompuestosOxidados
CrecimientoBiomasa
Y
OtrosNutrientes
RespiraciónEndógena
Kd
decadenciaBiomasa Productos
Residuales
aceptor deelectrón
DQOb
DQOb*Y
OC = DQOb - DQOb*Y
DQOb = OC / (1-Y)
OC (mg/l): Oxígeno Consumido (Respirometría)
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¿¿PPaarraa qquuéé ssiirrvvee llaa DDQQOObb??
Es la única fracción de la DQO que se degrada en el proceso de depuración.
Es el parámetro que se relaciona con la carga másica real (F/M)
Participa en el cálculo de parámetros de diseño.
Es un parámetro representativo de la Biodegradabilidad.
Establece la relación de la fracción de carbono biodegradable por el fango activo con los nutrientes.
Representa el sustrato biodegradable a tener en cuenta en los procesos de Nitrificación / Desnitrificación
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TTOOMMAANNDDOO EELL PPUULLSSOO AALL PPRROOCCEESSOO
La Respirometría BM-T, a modo de chequeo y de forma rápida y práctica, permite tomar el pulso al proceso de
depuración por fangos activos con un solo ensayo
UNFED OUR
El UNFED OUR se puede complementar con su relación con el FED OUR (Factor de Carga)
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UNFED SOUR
Medida de una tasa de respiración específica correspondiente a un fango activo efluente del reactor biológico. Con este ensayo se valora el resultado final del proceso biológico, a través de la actividad del fango de salida del reactor, a partir de una tabla de valores típicos de UNFED SOUR El objetivo de este ensayo es el estado del proceso y no del fango. Por ello, la valoración solo es posible si el fango se encuentra bien.
Tipo de proceso Edad del Fango (días)
F/M (kg DBO/ Kg VSS.d
UNFED SOUR
(mg O2/ g VSS.h)
MLVSS (g/l)
Convencional
5 - 15
0,2 – 0,4
8 - 18
1,5 – 3
Mezcla Completa
5 - 15
0,2 – 0,6
8 - 20
3 – 5
Alimentación Escalonada
5 - 15
0,2 – 0,4
8 - 18
2 – 3,5
Aireación Prolongada
20 - 30
0,05 – 0,1
1 - 12
3 - 6
Doble Etapa (2ª
Etapa)
5 - 15
0,2 – 0,6
8 - 20
1,5 – 3
Canales de Oxidación
10 - 30
0,2 – 0,4
3 - 12
3 – 6
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FFaaccttoorr ddee CCaarrggaa ((FFCC))
De forma rápida y práctica podemos seguir tomando el pulso al proceso mediante la valoración de la relación entre el OUR del inicio (FED OUR) y del final del proceso (UNFED OUR)
FED OUR
UNFED OUR
FFCC == FFEEDD OOUURR // UUNNFFEEDD OOUURR
FC Diagnóstico
FC < 1 Carga inhibitoria o tóxica 1 < FC < 2 Bajo Rendimiento (*), o
Carga diluida 2 < FC < 5 Carga aceptable
FC > 5 Alta carga (*)1 < FC < 2: Se considera como bajo rendimiento cuando UNFED OUR sobrepase por encima el rango de normalidad.
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VVeelloocciiddaadd EEssppeeccííffiiccaa ddee CCoonnssuummoo ddee llaa DDQQOObb:: qq
Esta aplicación nos permite conocer la capacidad del fango activo a eliminar la DQO.
Se lleva a cabo con un ensayo R en donde registramos la DQOb parcial en el punto de su respiración máxima. En caso de que se desee hacer un estudio comparativo con varios fangos, podemos hacer uso de un compuesto estándar (acetato sódico)
qq == ((DDQQOObbppaarrcciiaall ** VVmm // 11000000)) ** 2244 // ((VVSSSS ** tt))
Vm (ml): Volumen de muestra estándar añadida
t (h): Tiempo transcurrido en horas
LLaa ccoonnddiicciióónn eess qquuee qq ddeebbee sseerr mmaayyoorr qquuee llaa FF//MM ((DDQQOO)) ccoonn llaa qquuee eell pprroocceessoo eessttáá aaccttuuaallmmeennttee ttrraabbaajjaannddoo
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RReepprroodduucccciióónn ddee uunn PPrroocceessoo EEqquuiivvaalleennttee aall ddee llaa PPllaannttaa
Mediante el modo de trabajo “Cíclico” el analizador BM-T puede llevar a cabo una secuencia continua de OUR & SOUR en un licor mezcla equivalente al real, durante el proceso de depuración. De este modo podemos analizar el tiempo necesario que necesita el tratamiento biológico, la demanda de oxígeno en los distintos periodos del proceso, y un posible efecto inhibitorio o tóxico que se manifieste lentamente a lo largo del proceso.
MMooddoo CCíícclliiccoo
L ico r-M ez c la E q u iva len te 2 ª E tap a Ag u a E n trad a a P lan ta + F . R ec ircu lac ió n
0102030405060708090
0:28:16
0:49:36
1:13:3
6
1:42:24
2:19:4
4
2:57:36
3:50:2
4
4:52:48
6:09:36
7:48:1
6
9:39:12
12:00
:32
15:00 :16
T ie m po
OU
R -
SOU
R
O URS O UR
22
DDeetteerrmmiinnaacciióónn ddee llaa FFrraacccciióónn BBiiooddeeggrraaddaabbllee ddee llaa DDQQOO ((DDQQOObb))
En el tratamiento del agua residual, desde la DQO total, la DQOb es la única fracción oxidable por el fango activo.
CO: Oxígeno Consumido
DDQQOObb ppaarrcciiaall
DQOrb = 354
CO = 120
click
CCoonn eell ffiinn ddee aannaalliizzaarr llaa eevvoolluucciióónn ddee llaa DDQQOObb,, eell BBMM--TT ppeerrmmiittee oobbtteenneerr ssuuss vvaalloorreess ppaarrcciiaalleess ssoollaammeennttee ccoonn uunn cclliicckk ddee rraattóónn eenn eell ppuunnttoo ddeesseeaaddoo ddeell RReessppiirrooggrraammaa..
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FFrraacccciioonnaammiieennttoo ddee llaa DDQQOO
DQO totalDQO
DQO biodegradableDQOb
DQO biomasaheterótrofa
DQO inerteDQOi
DQO solublefacilmente
biodegradableDQOrb
DQO particuladalentamente
biodegradableDQOlb
DQOsolubleinerteDQOi
DQOparticulada
inerteDQOi
DQOb
DQOrb
Teniendo en cuenta que la DQOrb es la fracción fácilmente tratable por el fango activo, su valor constituye un parámetro esencial en el fraccionamiento de la DQO y en el criterio de biodegradabilidad del agua residual, tanto para el funcionamiento del proceso como para su modelación.
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¿¿DDee qquuéé DDeeppeennddee eell EEqquuiilliibbrriioo ddeell PPrroocceessoo??
BBaajjoo ccoorrrreeccttaass ccoonnddiicciioonneess ffííssiiccoo--qquuíímmiiccaass yy ddee nnuuttrriieenntteess,, eell eeqquuiilliibbrriioo ddeell pprroocceessoo ddeeppeennddee::
•• FF//MM
•• EEddaadd ddeell FFaannggoo ((TTRRCC))
La efectividad y ausencia de problemas en la depuración biológica pasa por el equilibrio entre F/M y SRT. Una F/M fuera de rango y que no esté acorde con SRT puede provocar problemas tan graves como el bulking, desperdicio de energía, deficiente nitrificación (si la hubiere), entre otros.
1/SSRRTT = Y * q – kd
Condición: q > F/M
q, Y, kd: Se determinan por Respirometría
Cuando el proceso incluye la Nitrificación, la Edad del Fango mínima pasa a ser un parámetro clave para este proceso:
SSRRTT min. (d) = 1 / (µ - kd) max,N µmax,N : Tasa específica máxima de crecimiento de la biomasa nitrificante
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AAIIRREEAACCIIÓÓNN
AA ppaarrttiirr ddee llooss vvaalloorreess ddee OOUURR,, ppoorr mmeeddiioo ddee uunn sseenncciilllloo ccáállccuulloo,, aavveerriigguuaammooss eell rreeqquueerriimmiieennttoo aaccttuuaall ddee ooxxííggeennoo ddeell pprroocceessoo ddee ddeeppuurraacciióónn yy llaa vvaalloorraacciióónn rreessppeeccttoo aa ssuu ssiisstteemmaa aaccttuuaall..
AAOORR:: RReeqquueerriimmiieennttoo AAccttuuaall ddee OOxxííggeennoo
AOR (Kg O2/d ) = OUR medio (Kg O2/m3.d)*V (m3)
AOR se compara con la tasa de transferencia de oxígeno del sistema de aireación actual (OTR) con el fin de
valorar el oxígeno que se está transfiriendo respecto al que el proceso está demandando.
OTR: Tasa de Transferencia de Oxígeno con el sistema de aireación actual.
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BBiiooddeeggrraaddaabbiilliiddaadd
RReeffeerriiddaa aa uunn FFaannggoo AAccttiivvoo
La relación de la DQOb y DQOrb con la DQO total, nos permite valorar el carácter biodegradable de una muestra. Biodegradabilidad referida a la DQOb
DQOb/DQO Carácter
> 0,8
Biodegradable
0,7 - 0,8
Biodegradable
0,3 y < 0,7
Poco biodegradable
< 0,3
No biodegradable
Biodegradabilidad referida a la DQOrb
DQOb/DQO Carácter
> 0,3
Biodegradable
0,1 - 0,3
Biodegradable
0,05 - 0,1
Poco biodegradable
< 0,05
No biodegradable
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TTooxxiicciiddaadd
EEnn ddeeffiinniittiivvaa,, ssee ttrraattaa ddee vveerr eell ppoossiibbllee eeffeeccttoo ttóóxxiiccoo qquuee uunnaa mmuueessttrraa ppuueeddee pprroodduucciirr eenn eell ffaannggoo aaccttiivvoo.. PPooddeemmooss ddiiffeerreenncciiaarr ddooss eessttaaddooss::
•• VVaalloorraacciióónn ddee uunnaa ttooxxiicciiddaadd yyaa pprreesseennttee eenn eell
pprroocceessoo ddee ddeeppuurraacciióónn.. •• VVaalloorraacciióónn ddeell eeffeeccttoo ttóóxxiiccoo qquuee uunn aagguuaa rreessiidduuaall
pprroodduuccee eenn eell ffaannggoo aaccttiivvoo.. HHaayy ddooss ccaassooss bbiieenn ddeeffiinniiddooss::
•• TTooxxiicciiddaadd GGlloobbaall
•• TTooxxiicciiddaadd eessppeeccííffiiccaa ppaarraa llaa NNiittrriiffiiccaacciióónn
PPaarraa llaa ddeetteecccciióónn yy vvaalloorraacciióónn ddee llaa ttooxxiicciiddaadd nnooss bbaassaammooss eenn llooss •• SSíínnttoommaass
•• CCoommppaarraacciióónn ccoonn uunnaa mmuueessttrraa yy//oo ffaannggoo ddee
rreeffeerreenncciiaa..
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TTooxxiicciiddaadd yyaa pprreesseennttee eenn eell pprroocceessoo ddee ddeeppuurraacciióónn
SSíínnttoommaass
1. Factor de carga (FC = FED OUR / UNFED OUR) cercano o inferior a uno.
2. Velocidad especifica de consumo de DQOb (q) muy por debajo de la F/M. Normalmente q < 0,03
3. Cuando se le añade cloruro de amonio al fango en un ensayo R, la
señal es muy débil o sin señal de actividad por nitrificación.
4. El fango pierde su color habitual (se vuelve más claro) y puede formar más espumas.
EEnnssaayyooss
Referencia: Acetato / Cloruro Amonio + LM (Agua destilada+Fango referencia)
Mezcla1: Acetato + LM (agua residual+Fango referencia) Mezcla2: Acetato + LM (agua residual+Fango activo problema)
Cada LM (licor-mezcla) se deja aireándose hasta alcanzar la fase de respiración endógena.
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TTooxxiicciiddaadd GGlloobbaall
La toxicidad global se basa en el principio de que si hay toxicidad para la biomasa heterótrofa también la hay para la biomasa autótrofa (nitrificante) Comparamos la actividad de un compuesto estándar de referencia (acetato sódico) con la actividad producida por la muestra.
Referencia: Acetato + LM (Agua destilada+Fango) Mezcla1: Acetato + LM (Agua residual+Fango)
Cada LM (licor-mezcla) se deja aireándose hasta alcanzar la fase de respiración endógena.
I% = (1 – Rs / RsMax) * 100
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TTooxxiicciiddaadd eessppeeccííffiiccaa ppaarraa llaa NNiittrriiffiiccaacciióónn
CCoommppaarraammooss llaa aaccttiivviiddaadd ddee uunn ccoommppuueessttoo eessttáánnddaarr ddee rreeffeerreenncciiaa ((cclloorruurroo ddee aammoonniioo)) ccoonn llaa aaccttiivviiddaadd pprroodduucciiddaa ppoorr llaa mmuueessttrraa..
Referencia: ClNH4 + LM (Agua destilada + fango) Mezcla1: ClNH4 + LM (Agua residual + fango)
Cada LM (licor-mezcla) se deja aireándose hasta alcanzar la fase de respiración endógena.
I% = (1 – Rs / RsMax) * 100
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CCaappaacciiddaadd ddee NNiittrriiffiiccaacciióónn
Hacemos uso del Cloruro de Amonio en cantidad equivalente a la concentración de N-NH4 en el inicio del proceso de depuración.
Tasa de Nitrificación
Rn (mg N-NH4 / l . h) = Rs.max / 4,57
Tasa global Específica de Consumo de Amonio
AUR (mg N-NH4 / g VSS . h) = Rn / VSS
Tasa Específica de Nitrificación
qN (mg N-NH4 / mg VSSA.d) = Rn * 24 / VSSA
Tiempo para la Nitrificación
Tn (h) = [N-NH4] / Rn
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CCaappaacciiddaadd ddee NNiittrriiffiiccaacciióónn ccoonn llaa TTeemmppeerraattuurraa
Para unas condiciones de proceso, es fundamental la confección de una tabla que nos relaciones los valores AUR con la temperatura.
1
3
5
7
10 15 20
AU
R (m
g N
_NH
4/gV
SS.h
Temperatura en licor mezcla ºC
9
El sistema BM-T facilita esta posibilidad por medio del uso de una Unidad Termostática, variando la temperatura de para cada ensayo OUR o R referido a la Nitrificación. Existen otras relaciones que son especialmente importantes, tales como AUR / OD, AUR / TRC, qN/pH, …
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EEddaadd ddeell FFaannggoo MMíínniimmaa ppaarraa llaa NNiittrriiffiiccaacciióónn
Con los parámetros de diseño de a planta y sin salirnos del rango TRC (Edad del Fango) establecido de entre 4 y 15 días, periódicamente iremos modificando la edad del fango y realizando el AUR correspondiente para determinar la edad del fango que nos proporcione una Nitrificación óptima.
TTRRCC (d) = 1 / (µmax,N - kd)
3
10
4 15TRCn (días)
AUR
(mg
N_NO
4/gV
SS.h
)
34
MMaatteerriiaa OOrrggáánniiccaa CCaarrbboonnoossaa ppaarraa llaa DDeessnniittrriiffiiccaacciióónn
EEss ffuunnddaammeennttaall ccoonnoocceerr ssii ssee ddiissppoonnee ddee ssuuffiicciieennttee mmaatteerriiaa oorrggáánniiccaa ccaarrbboonnoossaa ppaarraa ssaattiissffaacceerr llooss rreeqquueerriimmiieennttooss ddeell pprroocceessoo ddee llaa ddeessnniittrriiffiiccaacciióónn.. PPooddrrííaammooss ddiissppoonneerr ddee uunnaa bbuueennaa ttaassaa ddee ddeessnniittrriiffiiccaacciióónn ((NNUURR)) ppeerroo ssii nnoo hhaayy ssuuffiicciieennttee mmaatteerriiaa ccaarrbboonnoossaa,, ééssttaa nnoo ssee ppooddrráá ccoommpplleettaarr.. Nitratos a desnitrificar: N_NO3d = N_NH4n - Norge - N_NO3e
N_NH4n: nitrógeno nitrificado en la zona aerobia Norge: nitrógeno orgánico en el efluente de planta N_NO3e: N_NO3 en el efluente de planta
CCoonnssiiddeerraammooss ccoommoo mmaatteerriiaa ccaarrbboonnoossaa nneecceessaarriiaa ppaarraa llaa ddeessnniittrriiffiiccaacciióónn aa llaa DDQQOOrrbb qquuee gguuaarrddaa uunnaa ddeetteerrmmiinnaaddaa rreellaacciióónn ccoonn llooss nniittrraattooss aa ddeessnniittrriiffiiccaarr::
DDQQOOrrbb ((mmíínniimmoo)) // NN__NNOO33dd == 22,,8866
0,1
0,2
0,3
25 50 75 100DQOrb (mg/l)
NU
R (m
g N
O3d
/gVS
S.d)
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RELACIÓN SOUR / NUR PARA DESNITRIFICACIÓN
Con las debidas condiciones, existe una proporcionalidad entre el SOUR y la tasa específica de desnitrificación NUR de un mismo licor mezcla. NUR = [(NO3-N)o – (NO3-N)e] / (VSS. t) Activated Sludge Treatment of Industrial Wastewater por W.W. Ekenfelder & J.L. Musterman, 1995
El licor mezcla que se encontraba en medio anóxico se airea en el respirómetro, y se procede a realizar el ensayo SOUR.
Oxígeno
Proceso Aerobio
CCO2
Proceso Anóxico
CCO2
Sistema deAireación
Oxígeno Nitratos
SOUR
NUR
Al tener en cuenta que cada 2,86 mg de oxígeno consumido corresponde a 1 mg de NO3-N reducido:
SOUR / NUR = 2,86
NU
R (m
g N
O3-
con
sum
ido/
g V
SS
.d)
SOUR (mg O2/gVSS.d)
36
PPuunnttooss ddee CCoonnttrrooll eenn eell PPrroocceessoo ddee DDeeppuurraacciióónn
A: DQOb, DQOrb, DQOlb, F/M, Toxicidad, DQO, TSS,
NKT, NH4-N, NO3-N B: SOUR / DQOrb / N-NO3d / NUR C: FED OUR & SOUR, AOR, F/M & TRC, DQOrb/N/P, AUR,
qN, DQO, NH4-N D: UUNNFFEEDD OOUURR && SOUR, MLSS E: DQOb, TSS F: DQOb, DQO, TSS, NKT, NH4-N, NO3-N G: SOUR, MLSS
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Diagrama de Respirometría General
Tomar el pulso alfango y proceso:
kd, q,UNFED SOUR
¿Síntomas Toxicidad?
EnsayosToxicidad
DQOrb
Revisión deparámetrosoperativos:
F/M, SRT, RR
¿Bajaactividad?
¿Sobrecarga?Bajar F/M
&Subir SRT
RevisarDQOrb/N/P
&Condiciones
físico/químicas
FED SOUR&
FC
OptimizarAireación
AOR AOR / OTR¿OK?
¿Bulking? ¿F/M muy baja?
Subir F/M
S
N
S
N
N
N
N S
S
S
S
BINGO
N
Kd MLVSS oxidada en la respiración endógena / día q (DQO/VSS.d) Velocidad específica de eliminación de sustrato. UNFED SOUR (mgO2/gVSS.h) Tasa respiración específica del final del proceso. FC Relación entre el OUR de entrada y salida. Toxicidad (%) Ensayo de la actividad del fango comparada con un estándar. AOR (kg O2/d) Requerimiento actual de oxígeno. OTR (kg O2/d) Transferencia de oxígeno del sistema de aireación. DQOrb (mg/l) Fracción fácilmente biodegradable de la DQO F/M Carga másica (DQOrb) SRT (d) Edad del fango. RR (%) Tasa de recirculación.
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Diagrama de Respirometría para la Nitrificación
Comprobarcondiciones f/qde Nitrificación
Condiciones¿OK?
Corregircondiciones
Capacidad deNitrificación:
Rn & AUR
CapacidadNitrificación
¿OK?
BINGO
SRTn
SRTn¿OK?
CorregirSRTn
Test deNitrificación
¿HayNitrificación?
Ensayo deToxicidad
paraNitrificación
N
N
N
N
S
S
S
Condiciones f/q Nitrificación SRT: 4 - 15 días. F/M < 0,6 pH: entre 7 - 8,5 T > 15ºC OD > 1,5 ppm Toxicidad para la Nitrificación Ensayo de Respirometría de la actividad por Nitrificación con estándar (NH4Cl) Test de Nitrificación Test de reacción del fango al N-NH4 Rn (mgN-NH4/l.h) Ensayo de Respirometría para la Tasa de eliminación de N-NH4 AUR (mgN-NH4/gVSS.h) Capacidad específica de la Nitrificación, desde Rn
SRTn (d) Edad Mínima del fango para la Nitrificación, calculada desde kd y AUR por Respirometría
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Diagrama de Respirometría para Desnitrificación
Comprobarcondiciones f/q de
Desnitrificación
Condiciones¿OK?
Corregircondiciones
DQOrb
DQOrb / NO3d 2,86
Ratio¿OK?
Suministrarfuente
carbonosaadicional
NUR
NUR¿OK?
EnsayoToxicidad
BINGO
Condiciones f/q para Desnitrificación pH: 6,5 – 8 OD < 0,3 ppm DQOrb/NKT = 2,5 - 5 N_NO3d Nitratos a desnitrificar: N_NH4n - Norge -N_NO3e DQOrb Fracción fácilmente biodegradable de la DQO NUR Velocidad específica de la Desnitrificación
40
VVaalloorraacciióónn yy DDiisseeññoo ccoonn PPrrooggrraammaa ddee SSiimmuullaacciióónn
41
MMUUCCHHAASS MMÁÁSS AAPPLLIICCAACCIIOONNEESS
El respirómetro BM-T es un sistema abierto y, por esta razón, el nº de aplicaciones que se pueden llevar a cabo es inmenso. En esta presentación ha pretendido dar una idea de algunas aplicaciones prácticas que se pueden llevar a cabo en una rutina de trabajo periódica. Así mismo, el BM-T ha demostrado que se pueden llevar estudios de envergadura relacionados con cualquier aspecto del proceso de depuración biológica y desarrollar programas para establecer modos específicos de control, diseño, I + D, e intervenir en programas de simulación. PPoorr oottrroo llaaddoo,, SSuurrcciiss aaddeemmááss ddee ssuummiinniissttrraarr eell aannaalliizzaaddoorr,, ccoommoo iinnggeenniieerrííaa eessppeecciiaalliizzaaddaa eenn RReessppiirroommeettrrííaa yy PPrroocceessooss ddee DDeeppuurraacciióónn BBiioollóóggiiccaa,, eessttáá ccaappaacciittaaddaa ppaarraa ddaarr ssooppoorrttee ttééccnniiccoo eenn eessttee sseennttiiddoo aa ssuuss cclliieenntteess yy aa rreeaalliizzaarr SSeerrvviicciiooss ddee RReessppiirroommeettrrííaa iinnddeeppeennddiieenntteess..
42
43
EELL SSIISSTTEEMMAA DDEE RREESSPPIIRROOMMEETTRRÍÍAA BBMM--TT HHAA SSIIDDOO DDEESSAARRRROOLLLLAADDOO YY
FFAABBRRIICCAADDOO PPOORR SSUURRCCIISS,, SS..LL..
Dirección Técnica
Emilio Serrano Tel. 652 803 255
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