06 Vigilancia y Control de Una EDAR

7/31/2019 06 Vigilancia y Control de Una EDAR

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VIGILANCIA Y CONTROL DEL PROCESO DE LADEPURACIN BIOLGICA EN UNA ESTACIN

DEPURADORA DE AGUAS RESIDUALES POR MEDIO DEUN ANALIZADOR DE RESPIROMETRA

Uno se puede formular la siguiente cuestin: Cmo va a ser posible evaluar o predecir elefecto que puede provocar una contaminacin orgnica o txica en un proceso biolgico deuna E.D.A.R. mediante la sola medida de parmetros qumicos o fsicos?. Debemos tener encuenta que el fango activo de una estacin depuradora es un proceso vivo y con respiracinpropia; por lo tanto, una falta de informacin sobre este aspecto puede causar seriasconfusiones en el seguimiento y control de un proceso de depuracin por fangos activos, ypoder repercutir en la calidad del efluente y en el consumo de energa a aplicar en el sistemade aireacin u oxigenacin.

Por el razonamiento arriba expuesto existe la lgica alternativa de llevar a cabo la protecciny control del reactor biolgico de una planta depuradora por medio de ensayos y medidas

selectivas de respirometra basada en la respiracin de los propios microorganismos delproceso de depuracin y seguir utilizando los parmetros fsico-qumicos como complementoimportante.

1. QU TIPO DE RESPIROMETRA DEBEMOS UTILIZAR?

La respirometra que demos utilizar para la proteccin y control del proceso de la depuracinbiolgica de una EDAR debe mantener el requerimiento de la utilizacin de tcnicas ymtodos basados en el uso del propio fango activo o licor-mezcla del reactor biolgico de laplanta desde su estado actual.

La utilizacin de otros cultivos biolgicos o fangos que no se correspondan con los que hay

en la planta depuradora pierden representatividad y, por lo tanto, no pueden reflejar ningnparmetro derivado de la actividad biolgica actual del proceso.

Existen varias clasificaciones de respirometra.

En la que se refiere a respirmetros abiertos y cerrados, en general recomendaremos elabierto, aunque para equipos de proceso pueda no ser aconsejable ni posible.

Otra clasificacin se refiere al sistema de medida: manomtrica, volumtrica, por sensor deoxgeno al aire, por sensor de oxgeno sumergido (medida directa)

Recomendamos la utilizacin de mtodos directos por sensor de oxgeno sumergido, endonde se est midiendo la realidad actual, y no otro tipo de mtodos en donde se debenextrapolar la medidas realizadas Por ejemplo, si lo que se va a medir es la respiracin de

unas bacterias contenidas en el fango activo, recomendamos que se mida la cantidad deoxgeno que estn respirando en el propio fango y no los efectos secundarios derivados deesta respiracin -

Para nuestro propsito, en el presente tratado, vamos a referirnos exclusivamente a equiposde medida directa con la simple clasificacin de respirmetro de laboratorio, laboratorio-transportable y de proceso (medidas en secuencia continua)

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1.1. Respirmetro de Laboratorio

Se refiere a respirmetros que solamente pueden estar ubicados de forma fija en el bancode un laboratorio.

El papel de estos respirmetros puede limitarse a la depuradora para la que se ha destinado,

pero tambin puede tratarse de un equipo, instalado en un centro o laboratorio dereferencia, destinado a recibir muestras y fangos de otras depuradoras o vertidos de distintandole.

Cuando este respirmetro se destina a la proteccin y control de la depuracin biolgica deuna EDAR, deben de tenerse en cuenta que la representatividad de las medidas y ensayos vaa depender de su correlacin con la realidad temporal del reactor biolgico de la planta. Conello simplemente queremos decir que si queremos tener un control de hoy no lo podemoshacer con parmetros de ayer, o si queremos tener un control de la tarde no lo podemosllevar a cabo con ensayos realizados por la maana, por ejemplo.

La limitacin de los respirmetros de laboratorio, puede estar en la dificultad de obtenerdatos en tiempo real correlacionados con lo que le est pasando actualmente al reactor de laplanta.

De todos modos, su efectividad va a depender del programa de trabajo y de sus aplicacionesespecficas: hay que tener en cuenta que el proceso de la depuracin biolgica de unaestacin depuradora es relativamente lento y que no siempre es necesario un control entiempo real - incluso a veces puede hasta no ser recomendable

Probablemente en algunos casos la limitacin ms significativa pueda venir del riesgo de nodetectar en tiempo de proceso la presencia de una toxicidad o punta de carga imprevistaque pueda daar seriamente al fango. En cualquier caso, repito, va a depender del programadiario de trabajo establecido para el respirmetro.

Es importante hacer hincapi de la conveniencia de utilizar equipos de laboratorio denaturaleza abierta en donde, adems de los ensayos automticos del propio analizador, se

puedan llevar aplicaciones derivadas de los parmetros bsicos de medida, as como anlisisy estudios diseados por el propio usuario.

1.2. Respirmetro de Laboratorio-Transportable

El respirmetro de laboratorio-transportable es aquel que va provisto de un contenedor omaleta apropiada para su transporte.

Todo lo anteriormente dicho para los respirmetros de laboratorio se puede perfectamentetrasladar a los respirmetros de laboratorio-transportables.Sin embargo, un respirmetro que fcilmente se puede transportar e instalar en laboratoriosde distintas depuradoras adquiere importantes ventajas cuando se utiliza como unaherramienta de trabajo de una entidad o empresa dedicada al mantenimiento, reformas,estudios y puesta a punto de varias depuradoras.

1.3. Respirmetro de Proceso

Entendemos por respirmetro de proceso, aquel que lleva a cabo una serie de medidas encontinuo o en secuencia continua.

Este tipo de equipos, normalmente no pueden ser de naturaleza abierta y, por lo tanto,deben ceirse exclusivamente a los parmetros para los que el analizador ha sido diseado.

La ventaja evidente de este tipo de analizadores es la facultad de poder medir en los

parmetros en proceso y, de este modo, poder adquirir un criterio de control o proteccin sindilacin de tiempo.

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En los respirmetros de proceso debemos distinguir dos grupos de analizadores: losrespirmetros que miden directamente en el licor-mezcla desde el propio reactor biolgico(tanque de aireacin) de la depuradora y los que, por medio de su propio sistema, realizanuna mezcla de fango con muestra para poder llevar a cabo las medidas antes de que el aguaresidual entre en el reactor biolgico para pasar a formar parte del licor-mezcla.

Las ventajas de los que realizan las medidas directamente desde el licor-mezcla son lasmedidas del efecto real y la mayor sencillez de infraestructura para su instalacin. Existe, noobstante, la posible desventaja de que miden hechos consumados y en muchas veces, estetipo de sistema de medida, no permite un tiempo de reaccin suficiente como para formar uncriterio de control y proteccin del sistema.

Los equipos que realizan su propia mezcla y pueden detectar y medir la contaminacinorgnica o txica mucho antes de que pueda entrar a formar parte del biolgico obviamentepresentan un importante beneficio al poder conceder al usuario o sistema la ventaja deformar un criterio con tiempo suficiente para tomar medidas para la proteccin y control delproceso de depuracin.

Estos analizadores, sin embargo, necesitan una mayor infraestructura de instalacin debidoprincipalmente al hecho de tener que transportar, por medio de sistemas de bombeo, el

fango y la muestra hasta el equipo.

1.4. Combinacin Respirmetro de Laboratorio con Mdulo deProceso

En la actualidad ya existen sistemas de respirometra transportables que pueden actuarindistintamente como respirometra de laboratorio y como de proceso.

Desde el concepto aceptado de que la vigilancia y control de un reactor biolgico necesitanensayos de laboratorio y el seguimiento en continuo de determinados parmetros, el sistemacombinado que puede actuar tanto en continuo como en laboratorio adquiere importantes yfundamentales beneficios a tener muy en cuenta a la hora de adquirir un equipo de

respirometra para estos cometidos.

El conjunto est formado por el mdulo de laboratorio transportable y el mdulo de procesoadicional, tambin transportable.

Un punto a favor de este sistema es que el usuario puede adquirir el mdulo de laboratorioinicialmente y posteriormente ampliar el sistema a proceso mediante la adquisicin delmdulo de proceso.

Otra ventaja es que en caso de que se trate de una entidad que comprenda variasdepuradoras o rectores de una misma, se pueden instalar varios mdulos de laboratorio encada depuradora y que el mdulo de proceso se desplace a cada una de ellas cuando el casolo requiera.

MDULO DE

LABORATORIO

MDULO DE

PROCESO

agua residual

fango activo

compuesto standard

SISTEMA DE RESPIROMETRA

DE PROCESO

medidas on-line

La composicin de un respirmetro de laboratorio con un mdulo de proceso dan como resultado laformacin de un sistema de respirometra de proceso para la obtencin de medidas en continuo.

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MDULO DE

LABORATORIO

transportable

Previsin para

mdulo deproceso

SISTEMA DE

RESPIROMETRA DE

LABORATORIO Y PROCESO

MDULO DELABORATORIO

transportable

Previsin paramdulo de

proceso

SISTEMA DE

RESPIROMETRA DE


MDULO DE

LABORATORIOtransportable

Previsin para

mdulo deproceso

SISTEMA DE

RESPIROMETRA DE


MDULO DEPROCESO

transportable

Laboratorio 1

Laboratorio 2

Laboratorio 3

Ejemplo de una combinacin de un solo mdulo de proceso transportable para su desplazamiento adistintos laboratorios dotados de un mdulo de laboratorio, para la formacin de sistemas de medida deen continuo.

2. ENSAYOS DE RESPIROMETRA APLICABLES AL CONTROL Y

PROTECCIN DE UN REACTOR BIOLGICO

No existe un nico criterio de control y proteccin en una estacin depuradora de aguasresiduales. Este puede ser muy especfico de la misma y depender no solamente de suspropias caractersticas sino adems del criterio personal del jefe de planta.

Las posibilidades de la respirometra son muy amplias y aqu nos vamos a describir algunosparmetros para que, a partir de los cuales, se vayan a confeccionar los ensayos y clculosfundamentales para la proteccin y control de la depuracin biolgica.

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2.1. Tasa de Respiracin por Consumo de Sustrato:Rs (mg O2 / l.h)

Rs es la velocidad de consumo de oxgeno que se provoca en el fango activo cuando se leaade una determinada cantidad de muestra.

La representacin grfica de una secuencia continua de valores de Rs nos crea una lnea devalores denominada Respirograma, en donde podemos distinguir perfectamente la fase desntesis y su evolucin hasta llegar a la respiracin endgena.

Es importante que junto con los valores Rs el respirmetro sea capaz de calcular de formasimultnea la relacin de Rs con el valor de los MLVSS (introducido). A esta relacin ladenominamos Rsp (Tasa de Respiracin Especfica) (mg O2/g MLVSS.h)

Rsp nos indica en cada momento, a lo largo de la representacin grfica de valores de Rs, unparmetro indicativo de la actividad biolgica que el licor-mezcla va adquiriendo durante suproceso de metabolizacin del sustrato aadido.

Respirograma de valores Rs, Rsp y DBOst simultneos

2.3. Demanda Bioqumica de Oxgeno de Perodo Corto:DBOst (mg O2 / l)

Se trata de la demanda de oxgeno provocada por una muestra de agua residual en el fangoactivo del reactor biolgico para la metabolizacin del sustrato fcilmente degradable llevadoa cabo por los microorganismos contenidos en dicho fango.

En un respirmetro de laboratorio que permite la medida secuencial de tasas de respiracinRs y Rsp, la DBOst se puede calcular por medio del rea determinada por la grfica delrespirograma de las tasas de respiracin en un proceso completo de metabolizacin delsustrato fcilmente biodegradable.

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2.4. OUR (mg/l.h)

El principio de la OUR (Oxygen Uptake Rate) no es otro que el medir la velocidad de consumode oxgeno del propio licor-mezcla del reactor biolgico de la estacin depuradora.Por ello, el propio licor del reactor se convierte en la muestra a analizar.

OUR (Oxygen Uptake Rate): Velocidad de consume de oxgeno en el licor mezcla.Normalmente el OUR se lleva a cabo con una muestra integrada compuesta por distintospuntos representativos del reactor.

Es interesante en muchos casos llevar a cabo un OUR al inicio (OURo) y final (OURe) delproceso biolgico con el fin de confirmar la lgica del proceso, en donde OURo > OURe.

Respirograma para la determinacin del OUR y SOUR

2.5. SOUR (mg O2 / g MLVSS. h)

El SOUR (Specific OUR) es el OUR especfico o Actividad Biolgica del licor-mezcla referida alos MLVSS (VSS) TS

SOUR = OUR / Xs

Xs: MLVSS ( TS)

Normalmente las unidades son SOUR (mg O2/g VSS.h), pero se puede requerir su conversinpara determinados clculos relacionados con los parmetros Biocinticos.

Al igual que para Rsp, aqu tambin es importante que simultneamente a las medidas delOUR se suceda simultneamente el clculo del SOUR.

Para algunos autores la ventana de trabajo en una depuradora convencional los valores delSOUR pueden estar entre 8 y 20

Al igual que sucede para el OUR, se debe esperar normalmente que SOURo > SOURe

En el caso de que el proceso consiga llegar a una respiracin endgena, el valor de SOURepuede estar perfectamente por debajo de 8.

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3. APLICACIONES DE CONTROL Y PROTECCIN PORRESPIROMETRA DE LABORATORIO

La efectividad de las aplicaciones de respirometra de laboratorio va a depender de laplanificacin de los ensayos en hojas de trabajo diario adaptadas a las necesidadesespecificas generales de la planta y de las particulares del momento.

3.1. Control por Respirometra de Laboratorio

Para aplicaciones en donde la respirometra de laboratorio puede intervenir, entendemoscomo control a aquellos ensayos medidas y clculos que pueden intervenir directamente enaplicaciones para la confeccin de un criterio coherente para mantener las condiciones deequilibrio del proceso de depuracin.

En nuestro caso algunos de las aplicaciones pueden ser las siguientes:

Actividad Biolgica F/M

Biodegradabilidad Nitrificacin

3.1.1. Actividad Biolgica

En general podemos definir a la actividad biolgica como la velocidad especfica demetabolizacin del sustrato.

En palabras llanas, podramos decir que un fango es ms activo cuando, para una mismacantidad de sustrato y una misma poblacin de microorganismos (MLVSS), depura msdeprisa.

Actividad biolgica = Velocidad de depuracin / MLVSSEn un respirmetro de laboratorio podemos establecer como actividad biolgica al parmetroSOUR.

SOUR (mg O2/g MLVSS.h) = OUR / MLVSS

MLVSS (Mixed Liquor Volatile Suspended Solids): Slidos Voltiles (Biomasa)

Normalmente el SOUR se suele medir en el licor mezcla de salida del reactor biolgico.

Tal como hemos comentado en el punto anterior, para un reactor biolgico convencional,varios autores establecen una ventana de referencia del SOUR entre los valores de 8 y 20(aprox.). Fuera de este rango la relacin F/M puede quedar muy desequilibrada y repercutir

en la calidad del fango y su actividad (p.e. aparicin del fenmeno bulking & foaming). Enotras palabras, se podra establecer el criterio de que por debajo de 8 la relacin F/M esexcesivamente baja y por encima de 20 la F/M es excesivamente alta.

De cualquier manera, cuando se detecte una baja actividad, antes de afirmar que la F/M esexcesivamente baja, deberamos proceder a realizar una prueba de toxicidad del fango.

Una alternativa a este ltimo punto es la de medir el OUR y SOUR en un licor mezcla creadopor medio de la mezcla equivalente del fango de retorno aireado y el volumen proporcionalde agua residual de entrada a biolgico.

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El seguimiento de la actividad biolgica adquiere una importancia fundamental en elseguimiento de su funcin de forma peridica. Un fango que est perdiendo actividad,depura ms lentamente y pudiera llegar el caso de que, para las caractersticas del reactor,no pudiera terminar su proceso. Por otro lado, la prdida de actividad biolgica siempre debetener alguna razn y el averiguar la causa de la misma es (o debera ser) de obligadocumplimiento.

Por lo tanto, en un programa de trabajo diario de respirometra aplicada al control de unreactor biolgico, el SOUR debera ser el primer parmetro a medir, con el fin de conocer,antes de proseguir, en qu condiciones de actividad se encuentra el fango.

La actividad biolgica es proporcional al tiempo de degradacin de una misma cantidad desustrato: a mayor actividad menos tiempo de degradacin y viceversa.

Grficas superpuestas correspondientes a tres fangos con distinta actividad biolgica

3.1.2. F/M

A efectos prcticos podemos considerar a la carga msica como la conocida relacin F/M(Food /Microorganisms)

F/M = Carga / (V * Xs)

Carga: Kg. DBOst/daDBOst: Demanda bioqumica de oxgeno en el fango activo referida al sustrato solublefcilmente biodegradable.V: Volumen del reactor biolgico (m3)Xs: MLVSS (Kg / m3)

F/M referida a la DBOst se medir en Kg DBOst / (Kg MLVSS . da)

Es importante hacer notar que la relacin F/M es uno de los parmetros que mejor refleja larealidad actual del licor-mezcla

Las medidas aisladas de la DBO, DQO o del oxgeno disuelto quedan incompletas al no teneren cuanta el conjunto de componentes que forman una F/My, por lo tanto, no tener encuenta la realidad global de la composicin del licor-mezcla.

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En cada caso se debe hacer un estudio de la situacin y de las caractersticas especficas decada reactor. En general, a modo orientativo, podemos basarnos en la siguiente tabla:

TIPO DE PROCESO F/M MLSS (g/l) TIEMPO DERETENCINHIDRULICO ( horas)

Flujo Pistn 0,2 - 0,4 1,5 - 3 4 - 8

Mezcla Completa 0,2 - 0,6 3 - 5 3 - 6

Alimentacin Escalonada 0,2 - 0,4 2 3,5 3 - 5

Aireacin Prolongada 0,05 0,1 3 - 6 18 - 34

Canales de Oxidacin 0,05 0,1 3 - 6 18 - 36

Contacto

Estabilizacin0,2 0,6

1 3

4 - 6

0,5 - 1

3 - 6

Doble Etapa 1 Etapa 2 6

2 Etapa 0,2 0,6

-

-

0,6 1

3 - 7

Oxgeno Puro 0,2 1 3 - 5 1 - 3

Los valores de F/M deben ir acompaados de un IVF coherente.

La respirometra de laboratorio interviene en esta aplicacin aportando el ensayo DBOst.

Existe una alternativa prctica basada en la medida del SOUR en el licor-mezcla, eligiendo el

punto de muestreo equivalente al inicio del proceso de depuracin biolgica.En realidad, SOUR no deja tambin de ser una relacin de comida / microorganismos en eltiempo y su correspondencia puede tener cierta lgica.

La base del criterio puede partir del cotejo de ventanas de normalidad entre SOUR y F/M.

A modo de screening el criterio que se puede formar de esta equivalencia puede sersuficiente. Pero, para una correlacin coherente, debe tenerse en cuenta la temperatura yrecurrirse a parmetros biocinticos por medio de la ecuacin: SOUR = a x F/M + b ((aquhay que tener en cuanta que SOUR y F/M deben operar con las mismas unidades)

SOUR

F/M

Ordenada en Origen= b

Pendiente: a

SOUR = a x F/M + b

Ecuacin de la recta que relaciona SOUR con F/M

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Hay que darse cuenta de que estamos relacionando una actividad biolgica con una relacindefinida entre la carga que entra y los microorganismos que la reciben; y en el proceso de ladepuracin biolgica de un reactor, con el fin de tener en cuenta las posibles variaciones detemperatura, se puede recurrir a situar la referencia de los 20 C por medio del siguientealgoritmo:

SOUR @20C = SOURT x K(20 T)

T = Temperatura a la que se realiza el ensayoK = 1,05 para T > 20 CK = 1,07 para T < 20 C

3.1.3. Biodegradabilidad

Mediante esta aplicacin obtenemos los siguientes parmetros indicativos del tratamientobiolgico:

Demanda de oxgeno del sustrato soluble fcilmente biodegradable (Ss)

Ss = DBOst

Demanda de oxgeno del sustrato soluble lentamente biodegradable (Xs)

Xs = DQOs - DBOst

ndice de biodegradabilidad(B)

B = DBOst/DQOs

ndice de produccin de biomasa hetertrofa o metabolismo celular(Yh)

Yh = 1 - B

DQO eliminada(DQOe)

DQOe = DQO(inicio) DQO(final)

En esta aplicacin la respirometra de laboratorio interviene nicamente con el ensayo DBOst

3.1.4. Nitrificacin

Esta aplicacin tiene como objetivo el detectar la presencia de bacterias nitrificantes activas y elefecto de la nitrificacin.

El ensayo se basa en analizar el efecto que se produce en el fango acondicionado cuando se leaade una dosis de Cloruro de Amonio con una concentracin de Amonio (N-NH4

+) equivalentea la que normalmente recibe el biolgico.

Como regla --> N-NH4+ (mg/l) = 0,26 * ClNH4 (mg/l)

En el caso de que exista nitrificacin, la respuesta de la presencia de la grfica de Rs por encimade su nivel inicial debe ser prcticamente inmediata y su tasa de respiracin nos indicara lavelocidad en que las bacterias nitrificantes estn actuando en el proceso de nitrificacin.

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3.2. Vigilancia por respirometra de laboratorio

Por proteccin, para la aplicacin de respirometra de laboratorio, entendemos la deteccin loantes posible de

Punta de carga

Toxicidad

3.2.1. Punta de Carga

El concepto de punta de carga lo podemos definir como la presencia de una importantecantidad de contaminacin orgnica o de amonio (o ambas a la vez) en un tiemporelativamente corto, para la cual el reactor biolgico podra no estar preparado.

La punta de carga puede venir por un notable incremento del caudal de entrada o por unaelevada concentracin del sustrato.

Carga = Q * [S]

Q: Caudal del influente al reactor. Se suele medir en m3/da o m3/h.[S] : Concentracin de sustrato. Si se trata de materia orgnica, para el concepto de

carga, se suele por medio de la DBO o DQO, en Kg O2/m3. Si se trata de amonio semide directamente como concentracin de nitrgeno amoniacal (NH4)

Punta de carga por caudal = Q * [S]Punta de carga por sustrato = Q * [S]

El respirmetro de laboratorio interviene en la deteccin de puntas de carga por medio de laDBOst.

No obstante, cuando se trata de una punta de carga por sustrato, normalmente no seranecesario esperar a obtener una DBOst completa ya que, a modo de screening, se podra

averiguar la posibilidad de una punta de carga por medio del anlisis de las medidas inicialesde la tasa de respiracin Rs. En otras palabras, si estas medidas son sensiblemente mayoresde lo habitual existe la posibilidad de que estemos detectando una punta de carga porsustrato.

3.2.2. Toxicidad

Hay que tener claro que no se trata de analizar o medir la toxicidad del agua o undeterminado compuesto sino del efecto txico que ste pueda ejercer sobre el fango activo.No debemos olvidar que el objetivo es el de controlar y proteger al fango activo de cualquiercontaminacin, incluida la txica, referida a su actividad biolgica.

Los ensayos de Toxicidad del agua realizados con otro tipo de microorganismos distintos alos del fango activo genuino no tienen absolutamente nada que ver con la Toxicidad que nosinteresa. De hecho, un ensayo de Toxicidad standard puede perfectamente no tener utilidadalguna a la hora de tratar de proteger a un fango activo ya que se desconoce el efecto queeste posible txico pueda ejercer sobre el fango activo (Podra tratarse de un fango quetolera perfectamente un determinado txico y ejercer su funcin en condiciones normales oviceversa)Por esta razn, podra ser un grave error tratar de proteger a un fango de una toxicidadmedida con otro tipo de tcnica que no estuviera basada con la actividad biolgica del propiofango activo que queremos proteger.

Un respirmetro de laboratorio tipo batch de circuito cerrado puede realizar un ensayo muysencillo y rpido para la Toxicidad.

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El procedimiento consiste en hacer uso de un compuesto standard conocido que sea capaz deprovocar una Rs mxima durante un periodo de tiempo suficientemente representativo y,durante ese periodo, aadir la muestra problema provista de sustrato orgnico. Si existetoxicidad, los valores de Rs iniciarn un descenso respecto al valor del nivel de referencia.

El grado aproximado de inhibicin en cada momento se puede calcular manualmente delsiguiente modo: I (%) = (1 Rs/Rsmax) * 100

Rs: Tasa de respiracin actual en fase de deteccin de toxicidad (Rs < Rsmax)Rsmax: Tasa de respiracin provocada por el compuesto orgnico (C.O.) conocido.

Ejemplo de Toxicidad Aguda (100%) al aadir una muestra cuando el Respirograma registraba unareferencia por adicin de sobredosis de acetato.

4. APLICACIONES DE CONTROL Y PROTECCIN PORRESPIROMETRADE PROCESO

Las aplicaciones en un respirmetro de proceso muchas veces van a depender del tipo derespirmetro y de las caractersticas de su instalacin.

Aqu nos vamos a referir exclusivamente a la respirometra que utiliza el fango activogenuino del propio reactor biolgico de la planta porque, a criterio del autor, es el que puede

adquirir una mayor coherencia con la realidad del proceso actual de la depuracin biolgicareal.

4.1. Control por Respirometra de Proceso

Como control, entendemos aquellas aplicaciones derivadas de medidas y clculos en procesoque se pueden utilizar para formar un criterio coherente para mantener el equilibrio dedepuracin del reactor biolgico.

Aunque existe la posibilidad de que parte de este control pudiera llevarse a cabo de formaautomtica a travs de seales de control emitidas por el equipo de proceso, se suele

recomendar que cualquier accin a tomar tenga una decisin final a travs de un criteriohumano (p.e. jefe de planta o jefe de mantenimiento)

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Algunas aplicaciones de control pueden ser las siguientes:

Rs Aireacin

4.1.1. Rs y SOUR

El analizador de proceso debe estar diseado para llevar a cabo diferentes medidasproporcionales a la contaminacin orgnica (o por amonio) que est entrando en el reactorbiolgico: Rs, Rsp, OUR, SOUR

Para la Rs y Rsp, el respirmetro efecta su propia mezcla de fango y muestra.Estas medidas adquieren la ventaja de que la muestra normalmente se bombea desde unpunto de muestreo situado mucho antes de que entre en el reactor biolgico y, de estemodo, los resultados se conocen con toda la anticipacin que el flujo del paso del aguaresidual pueda permitir.

Para OUR y SOUR, para que el equipo pueda desarrollar su funcin, el licor mezcla deber

ser bombeado directamente desde un punto representativo del reactor. Es decir, que paraesta aplicacin habr un solo fluido: el licor-mezcla.

Conociendo OUR y SOUR en continuo, en base a una ventana de criterio se puede interveniren los parmetros controlables.

SOUR F/M

8

20ventana

de

trabajo

CONTROL

CONTROL

Esquema de bloques para la formacin de un criterio de control al sobrepasar los valores de consignaestablecidos en la ventana de trabajo del reactor biolgico.

Al tener en cuenta que el SOUR puede tener una relacin con F/M, hay que tener en cuantatambin que la F/M es inversamente proporcional a la Edad del Fango (MCRT)

4.1.2. Aireacin

Esta aplicacin esta relacionada con el control del sistema de aireacin en base a la cargaque est actualmente soportando la biomasa del reactor.

En realidad es una extensin del punto anterior ya que la forma ms lgica de llevar a caboeste control es por medio de la medida en continuo del SOUR.

No obstante, en caso de que valiera la pena preparar al reactor con antelacin a que la cargaentre en el mismo, puede existir la variante de instalar un respirmetro de procesoalimentado por el fango activo y la muestra de agua residual desde un punto de muestreosituado antes del reactor (salida de decantacin primaria o de desarenadotes).

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En este tipo de respirmetro el equipo crea su propio licor mezcla y analiza el efecto del aguaresidual en el fango; de este modo puede obtener un parmetro representativo de la cargaque le va a entrar al reactor, antes de que ello suceda. Este parmetro puede ser muy bienla Rs o la Rsp medidos en continuo.

En cualquier caso, para cada uno de los parmetros que se utilice, hay que establecer unospuntos de consigna especficos de la planta que nos proporcionen unas seales de aviso paraque, a partir de las mismas, seamos capaces de formar un criterio de control de la aireacin.

Es importante remarcar que el control de la aireacin equivale al control energtico de unsistema que representa probablemente ms del 80% de la energa que se consume en laplanta depuradora. Por ello, un control en este sentido puede representar un notable ahorroenergtico y econmico.

4.2. Vigilancia por Respirometra de Proceso

Las aplicaciones de Vigilancia en un respirmetro de proceso pueden ser las mismas que lasque se pueden realizar en un equipo de laboratorio, con la particularidad de que aqu las

medidas se efectan en continuo.

No podemos afirmar siempre que la proteccin que se lleva a cabo con un respirmetro deproceso es ms efectiva que la de laboratorio. En realidad, va a depender de las condicionesy caractersticas especficas del reactor biolgico.En cualquier caso hay que tener en cuenta que el equipo de laboratorio es mucho mspreciso que el de proceso y que el de proceso debe orientarse ms para medidas de tipocualitativo y tendencias. En muchos casos, por ejemplo, se puede necesitar averiguar conmucha ms precisin el nivel de toxicidad o el valor de la F/M.

4.2.1. Punta de Carga

La presencia de una alta carga prolongada en el tiempo puede desestabilizar el F/M y eloxgeno disuelto en que normalmente suele trabajar el reactor. Por ello, la deteccin depuntas de carga es uno de los cometidos del equipo de proceso en su aplicacin deVigilancia.

Cuando se monitoriza en continuo la Rs con toma de muestra antes del biolgico, la punta decarga se detecta con anticipacin a que suceda.

En el caso de que se detecte en tiempo real por medio de la medida SOUR del licor mezcladesde un punto representativo del reactor, se podra establecer una base de criterio a travsde determinados puntos de consigna.

ventana

detrabajo

SOUR F/M

8

20

ALARMA POR

EXCESO

Punto de

consigna alto

Punto deconsigna bajo

ALARMA POR

DEFECTO

Esquema de bloques para la formacin de un criterio de alarmas al sobrepasar los valores de consigna

establecidos en la ventana de trabajo del reactor biolgico.

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4.2.2. Toxicidad

Probablemente la deteccin de la toxicidad en proceso sea la aplicacin ms importante queeste tipo de respirometra pueda tener. La razn de ello es que, si el respirmetro estdiseado para que realice su propia mezcla de fango con agua residual desde un punto demuestreo situado antes del reactor biolgico, la posible toxicidad se detecta con anticipacin

antes de que sta pueda introducirse en el reactor. Esto representa un importante beneficio,ya que esta circunstancia puede conceder al sistema de control u operador de la planta atomar las medidas oportunas antes de que el hecho pueda suceder.

Todo lo comentado en el punto 3.2.2. acerca del hecho de que se tome como referencia alpropio fango del reactor es perfectamente vlido para el sistema de proceso.

Normalmente el equipo de proceso, al detectar una toxicidad, podr emitir una seal dealarma o control.

Una de las aplicaciones de aprovechar una de las seales emitidas por el analizador sera ladel accionamiento de un sistema toma-muestras para la recogida automtica de la muestratestigo responsable de la toxicidad detectada incluido el registro de la fecha y momento delevento.

MDULO DE

LABORATORIO

MDULO DE

PROCESO

fango activo

compuesto standard

SISTEMA DE RESPIROMETRA

DE PROCESO PARA

TOXICIDAD

medidas on-line

agua residual

alarma por TOXICIDADTOMAMUESTRAS

La seal generada por la alarma de toxicidad acciona el tomamuestras para la recogida automtica de lamuestra testigo del evento.

J. Emilio SerranoJefe de la Lnea de Productos de RespirometraE-mail: [email protected]

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06 Vigilancia y Control de Una EDAR

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