APLICACIN DE LA RESPIROMETRA EN EL CONTROL DEL PROCESO DE LA EDAR QUART- BENGERLaura Andrs Pearrubia. EDAR Btera. Telf. 60911054

INTRODUCCINHoy en da, en la depuracin de las aguas residuales se est imponiendo el uso de tratamientos biolgicos debido a que su afeccin al medio ambiente es menor y, tambin, supone un menor coste en su explotacin. Existen un gran nmero de combinaciones posibles a la hora de depurar el agua dependiendo de si se tratan de procesos aerobios, anaerobios, anxicos o una combinacin de ellos. A parte, dentro de cada uno de estos grupos se diferencian si son cultivos en suspensin, cultivos fijos o ambos. Los tratamientos biolgicos se caracterizan porque utilizan una serie de microorganismos que son capaces de eliminar la materia orgnica presente en el agua simplemente suministrndoles principalmente dos cosas: por un lado, carga orgnica y, por otro lado, una cantidad suficiente de oxgeno. De esta forma se establece una cadena trfica en los reactores biolgicos en donde tiene lugar la depuracin del agua. A parte de la eliminacin de la materia orgnica las Autoridades han establecido que el agua de salida de una depuradora tiene que cumplir en ciertos parmetros para considerar cierta calidad en el efluente, y as, poder darle usos posteriores. Quart- Benger es una depuradora que utiliza el sistema de fangos activados para la depuracin del agua residual que recibe. Su control se lleva a cabo mediante la realizacin diaria de los anlisis pertinentes para poder conocer la evolucin del proceso de depuracin. Los parmetros rutinarios de control son, entre otros, la DQO, DBO5, slidos suspendidos, nitrgeno total y sus formas, fsforo total, etc. Pero hay veces que se utilizan herramientas auxiliares que complementan dicha informacin y que ayudan a conocer el buen funcionamiento del proceso y, por lo tanto, de la planta. Una de estas herramientas de ayuda es la Respirometra. Se trata de una tcnica, relativamente nueva, que consiste en la determinacin experimental, junto con la correspondiente interpretacin, de la velocidad de consumo biolgico de oxgeno del fango activo bajo condiciones experimentales bien definidas. Ha generado un gran inters ya que se trata de una variable importante en el proceso biolgico de fangos activos porque proporciona informacin sobre la actividad y concentracin de biomasa, composicin y concentracin del influente y, concentracin y toxicidad de la materia biodegradable en el efluente. Tambin muestra la necesidad, tanto a largo plazo como en un tiempo inmediato, de oxgeno de la biomasa y permite decidir cmo se debera suministrar el oxgeno a lo largo del proceso aerbico. Descripcin del Estudio Principalmente, el estudio se ha realizado a partir de ensayos dinmicos en modo R, nicamente se hizo ensayos OUR al inicio del trabajo para hacer una primera valoracin del proceso. A continuacin, se describen los diferentes ensayos que se han realizado durante el tiempo de trabajo: a) Calibracin del equipo Al comienzo de la parte experimental, se han realizado varios ensayos seguidos de calibracin para observar el valor obtenido y ver si existe alguna desviacin que, en caso afirmativo, habra que tener en cuenta. Este seguimiento se hizo, principalmente, para la obtencin de la constante de velocidad 2 y posteriormente se hizo para las constantes de las velocidades 1 y 3 de la bomba peristltica. Estas constantes corresponden con las diferentes velocidades con las que la bomba peristltica mezcla la muestra del interior del vaso respiromtrico durante los ensayos. Estas velocidades siguen el siguiente orden:1

Luego, por operaciones de mantenimiento y como indica el proveedor, se ha calibrado una vez al mes solo la constante de velocidad 2 ya que es la que se utiliza habitualmente. No se utilizan en los ensayos las otras dos velocidades porque, segn el proveedor, introducen error a la hora de hacer los clculos. El mtodo de calibracin del OC utilizado es del de sulfito sdico que consiste en realizar los siguientes pasos: En primer lugar, limpiamos muy bien el reactor (tanto el vaso como la tapa). A continuacin, se aade 1 litro de agua destilada en el reactor, se coloca la tapa y se conecta el respirmetro. Se enciende la agitacin y se conecta la aireacin al 50% y la velocidad de la bomba peristltica se coloca en la posicin 2. Una vez esta conectado todo, se deja un tiempo para que se estabilice. Seguidamente, se aaden 3mL de una disolucin prepara previamente de cloruro de cobalto en proporcin 100mg en 1L de agua destilada. Se deja en funcionamiento durante mnimo 10 minutos. Para el comienzo de la calibracin, se abre un nuevo ensayo y se rellenan los huecos vacos con la informacin correspondiente dndole a aceptar al terminar: Nombre del ensayo Nombre de quien hace el ensayo Intervalo de tiempo Temperatura Vf: Volumen de la muestra que son 1000mL. Vm: 111mL que equivalen al volumen de los 100mg de sulfito sdico que se aaden. Una vez rellenado todas las casillas se inicia el ensayo siguiendo los pasos que te va indicando la pantalla, de modo que, cuando te indique que aadas los 100mg de sulfito sdico se introducen en el reactor y, cuando veamos que comienza a bajar el consumo de oxgeno le damos a aceptar. Por ltimo, esperamos hasta que el consumo de oxgeno permanezca constante. Llegados a ese punto, se para el ensayo y se guarda. Automticamente, el valor frs2 que estamos buscando se guarda. La calibracin de las velocidades frs1 y frs3 se procede de la misma manera que para la velocidad frs2 con la nica diferencia de la colocacin en el panel de la unidad de la velocidad correspondiente. Todos los resultados obtenidos se expondrn en el apartado de resultados. b) Valoracin inicial del proceso El objetivo es el anlisis biolgico del fango respecto a una tabla de valores que se muestra a continuacin: Tipo de Edad del Fango F/M (kg UNFED SOUR MLVSS proceso (das) DBO/kg VSS.d) (mg O2/g VSS.h) (g/L) 8 18 Convencional 5 - 15 0,2 0,4 1,5 3 Medio: 13 Mezcla 8 20 5 - 15 0,2 0,6 35 Completa Medio: 14 Alimentacin 8 18 5 - 15 0,2 0,4 2 3,5 Escalonada Medio: 13 Aireacin 1 12 20 - 30 0,05 0,1 36 Prolongada Medio: 6,5 Doble Etapa (2 8 20 5 - 15 0,2 0,6 1,5 3 Etapa) Medio: 14 Canales de 3 12 10 - 30 0,2 0,4 36 Oxidacin Medio: 7,5Valores predefinidos para la valoracin inicial del proceso segn el tipo de sistema utilizado en la EDAR.

2

En el caso de que se trate de un tipo de proceso que no est en la tabla, nos guiaremos por los valores de Edad del Fango, F/M y MLVSS para hacer una extrapolacin. Este ensayo consiste en ver la evolucin del consumo de oxigeno por parte de los microorganismos presentes en la muestra con el paso del tiempo mediante un ensayo OUR dejando solamente la agitacin en marcha (tanto la aireacin como la bomba peristltica es necesario que se apaguen). En este ensayo no hay que aadirle ningn sustrato. Una vez realizado los ensayos tanto de la entrada del reactor biolgico (FED OUR) como de la salida (UNFED OUR) se pueden relacionar mediante un parmetro conocido como factor de carga (FC) para hacer un diagnstico inicial del proceso. Denominamos factor de carga (FC) a la relacin entre FED OUR y UNFED OUR. FC = FED OUR / UNFED OUR FC FC < 1 1 < FC < 2 2 < FC < 5 FC >5 Diagnstico Carga inhibitoria o txica Bajo Rendimiento (1) o Baja Carga Carga aceptable Posible sobrecargaFactor de carga.

La valoracin inicial de Quart- Benger se detalla a continuacin: El da 16 de febrero se realizaron dos ensayos, ambos con fango sin endogenar, uno con fango del reactor biolgico de la entrada de la balsa y otro con fango de salida obtenindose la grfica que se adjunta a continuacin y los siguientes resultados:

Valoracin inicial del proceso.

UNFED OUR: 20,917 mg O2/L. FED OUR: 24,053 mg O2/L. Por lo tanto, el factor de carga que se obtiene es de FC= (Fed OUR)/(Unfed OUR)=24,053/20,917=1,15 Este resultado indica una baja carga en el proceso de depuracin.

3

c) Determinacin de YH Para este ensayo se necesita o bien, una solucin de acetato de sodio que es un sustrato rpidamente biodegradable o bien, un volumen de muestra influente soluble (es decir, filtrada a 0,45 m) al reactor que utiliza la biomasa como alimento. Se realiza mediante un ensayo R en donde se deja tanto la aireacin como la bomba peristltica y el agitador encendido. Esta experiencia mide el oxigeno consumido necesario para poder oxidar todo el sustrato que se ha aadido. Esto se sabe que ocurre cuando la curva que se obtiene llega a la lnea base. Como por ejemplo se muestra en la figura siguiente:

A partir del oxgeno consumido que se obtiene con esta representacin y sabiendo la DQO del sustrato aadido (o bien, acetato sdico, o bien, la propia muestra) se obtiene que la YH es:

d) Determinacin de Rsmax Esta experiencia es un ensayo dinmico en modo R que consiste en aadir 200 mg de cloruro de amonio que es la cantidad suficiente para que llegue a saturacin y as poder determinar la tasa de respiracin mxima de la biota presente en el fango. A partir de este dato se pueden determinar los parmetros biocinticos de la biomasa auttrofa como por ejemplo, el AUR, A, etc. Las grficas que se obtienen son como la siguiente:

4

Respirograma correspondiente a aun ensayo de Rsmax.

e) Toxicidad Existen distintos ensayos para determinar el grado de toxicidad que presenta un fango debido al efecto txico que el agua residual provoca. Los anlisis de toxicidad de respirometra siempre deben estar referidos a la actividad biolgica de ese fango. La mejor forma de analizarlo es por medio de ensayos dinmicos a travs del respirograma generado a partir de medidas de la tasa de respiracin (Rs). No es aconsejable la utilizacin de ensayos OUR de una sola tasa de respiracin por muestra ya que no se conoce la evolucin de la actividad a lo largo del tiempo y puede haber una falta de representatividad. Toxicidad de efecto rpido equivalente al proceso real.

El objetivo de este ensayo es tratar de analizar de forma rpida y prctica si el agua residual o un compuesto determinado pueden provocar en el fango algn tipo de toxicidad de efecto rpido. Para ver la explicacin de cmo se realiza mirar en el punto de determinacin de los parmetros cinticos de las bacterias hetertrofas y auttrofas el apartado de toxicidad. Este ensayo no se recomienda para hacer una valoracin precisa de la toxicidad sino ms bien para un anlisis cualitativo prctico para la deteccin de una toxicidad de efecto rpido. Toxicidad equivalente al proceso real superior a 24 horas.

Se trata del ensayo de toxicidad ms importante ya que se valora el efecto txico superior a 24 horas con un licor-mezcla que guarda la misma relacin de muestra de fango que el proceso real.

5

RESULTADOSA continuacin se expondrn los resultados obtenidos tras la realizacin de las diferentes calibraciones realizadas durante el estudio (una vez por mes). En la tabla se muestra el valor obtenido tras la finalizacin de cada ensayo y con el que posteriormente funciona el equipo hasta la prxima calibracin mientras se utilice la velocidad 2 en la bomba peristltica. Calibracin del equipo 10 de Marzo de 2009 6 de Abril de 2009 5 de Mayo de 2009 9 de Junio de 2009 frs 2 0,248 0,393 0,259 0,359

Calibraciones del equipo.

Ensayos para la calibracin del equipo.

Tras el seguimiento de la depuradora con anlisis prcticamente diarios para poder determinar, por un lado, el rendimiento de las bacterias hetertrofas (YH), y por otro lado, el clculo de los parmetros biocinticos de las bacterias auttrofas se pueden mostrar los datos obtenidos en las tablas que se muestran a continuacin. Adems, cada da que se ha realizado un ensayo se han determinado, tambin, de la muestra de licor- mezcla: el pH, los SSV, Temperatura en la que estaba los reactores biolgicos, OD, DQO del influente al reactor. Todos los ensayos realizados se hicieron a una temperatura de 20C para, de esta forma, poder comparar con valores de bibliografa ya que la mayora de los datos que se encuentran en los libros estn a esa temperatura. Tambin se llevaron a cabo ensayos de toxicidad cuando se producan y/o se detectaban vertidos que pudiesen afectar al proceso de depuracin. A continuacin, se muestran los datos que se han ido recopilando durante el estudio y que se van a clasificar segn el mes y los parmetros estudiados para una visin ms clara y precisa.

6

MARZOEDAR QB QB QB QB QB QB QB QB QB QB QB QB QB QB QB QB QB QB QB QB Fecha 02/03/09 03/03/09 04/03/09 05/03/09 06/03/09 09/03/09 10/03/09 11/03/09 12/03/09 13/03/09 16/03/09 17/03/09 18/03/09 20/03/09 23/03/09 24/03/09 25/03/09 26/03/09 30/03/09 31/03/09 Tipo muestra Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin T (C) 17,90 18,00 18,20 18,50 16,70 18,90 19,10 18,80 19,00 19,30 19,80 19,50 18,40 19,20 19,80 20,40 20,70 19,70 20,40 17,30 pH (u.d) 7,34 7,55 7,87 7,39 8,01 8,22 8,19 7,98 7,75 7,83 7,90 8,38 8,21 8,45 8,41 8,39 8,12 8,53 8,44 8,08 OD (mg/l) 3,46 2,50 2,34 1,67 1,69 1,77 1,43 1,60 1,98 1,42 1,34 0,95 2,89 2,30 2,80 2,10 2,40 1,90 1,76 5,20 SSV (g/l) DQO entrada 444 280 280 356 550 530 708 660 426 462 576 888 660 354 638 700 676 594 330 360 DBO5/NKT (*) 6,54 6,54 6,54 6,54 6,54 6,54 6,54 6,54 6,54 6,54 6,54 6,54 6,54 6,54 6,54 6,54 6,54 6,54 6,54 6,54 N-NH4+ (mg/L) YH 0,76 0,96 0,62 0,59 0,96 0,72 0,69 0,78 0,69 0,73 0,75 0,58 0,55 0,47 0,60 0,78 0,85 0,85 0,57

(*) Hay que aclarar que al valor obtenido de la relacin DBO5/ NKT es de la media obtenida de todas las DBO5 del ao anterior y de todos los los nitrgenos totales del influente al reactor biolgico (decantada) y es siempre el mismo valor porque es una constante.

7

EDAR QB QB QB QB QB QB QB QB QB QB QB QB QB QB QB QB QB QB QB QB

Fecha 02/03/09 03/03/09 04/03/09 05/03/09 06/03/09 09/03/09 10/03/09 11/03/09 12/03/09 13/03/09 16/03/09 17/03/09 18/03/09 20/03/09 23/03/09 24/03/09 25/03/09 26/03/09 30/03/09 31/03/09

Tipo muestra Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin

RsmaxA (mg/l.h)

AUR ( mg NNH4+/g VSS*h)

qn (mg NNH4+/mg VSSA*d)

YA

fn (***)

mAmx

mA

Edad fango mnima para la nitrificacin

0,014

2,284 2,177 3,338

0,253 0,305 0,391

0,129 0,145 0,210

0,100 0,100 0,100

0,047 0,047 0,047

0,013 0,012 0,020

0,008 0,008 0,012

128,771 126,406 83,295

8

ABRIL

EDAR QB QB QB QB QB QB QB QB QB QB QB QB

Fecha 03/04/09 06/04/09 07/04/09 14/04/09 15/04/09 16/04/09 21/04/09 22/04/09 24/04/09 27/04/09 28/04/09 29/04/09

Tipo muestra Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin

T (C)

pH (u.d)

OD (mg/l)

SSV (g/l)

DQOentrada 438

DBO5/NKT

N-NH4+ (mg/L)

YH

20,00

5,42

498 804 344

0,66 0,57 6,54 6,54 6,54 6,54 6,54 6,54 6,54 6,54 0,67 46,80 49,90 0,75 0,69 0,64 0,76

19,20 19,00 20,00 19,40 20,00 20,00 20,80 21,30

8,39 8,57 8,07 8,52 8,57 8,44 8,36 8,52

1,59 1,69 1,64 1,61 1,50 1,50 0,82 2,31

1,108 1,14 1,72 1,672 1,504 1,624 1,384 1,204

436 366 460 610 420 452 344

9

EDAR QB QB QB QB QB QB QB QB QB QB QB QB QB QB

Fecha 03/04/09 06/04/09 07/04/09 14/04/09 06/04/09 15/04/09 16/04/09 21/04/09 21/04/09 22/04/09 24/04/09 27/04/09 28/04/09 29/04/09

Tipo muestra Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Decantada Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin

RsmaxA. (mg/l.h)

AUR ( mg NNH4+/g VSS*h)

qn (mg NNH4+/mg VSSA*d)

YA

fn

mAmx

mA

Edad fango mnima para la nitrificacin

13,704

2,706

1,386

0,100

0,047

0,139

0,085

11,754

19,727 14,372 14,296 14,105 10,472

2,582 2,091 1,926 2,230 1,903

1,321 1,070 0,986 1,141 0,974

0,100 0,139 0,308 0,160 0,116

0,047 0,047 0,047 0,047 0,047

0,132 0,149 0,304 0,183 0,113

0,081 0,099 0,182 0,088 0,079

12,271 10,061 5,485 11,301 12,691

10

MAYO

EDAR QB QB QB QB QB QB QB QB QB QB QB QB QB

Fecha 04/05/09 08/05/09 09/05/09 11/05/09 12/05/09 13/05/09 15/05/09 18/05/09 19/05/09 22/05/09 25/05/09 26/05/09 29/05/09

Tipo muestra Aireacin Aireacin Vertido Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin

T (C) 21,00 24,00 23,70 23,900 24,300 23,100 21,000 24,000 24,200 22,800 22,800 24,200 24,800

pH (u.d) 8,42 8,38 8,38 7,92 8,02 8,37 8,40 8,25 8,33 8,28 8,03 8,43 8,37

OD (mg/l) 2,50 3,68 0,87 1,49 0,34 5,39 6,82 1,41 2,02 3,17 3,17 0,42 1,41

SSV (g/l) 1,164 1,720 1,540 1,900 1,776 1,754 1,200 1,924 1,690 1,554 1,540 1,312 1,570

DQOentrada 370 826 522 1.074 488 262 390 384 306

DBO5/NKT 6,54 6,54 6,54 6,54 6,54 6,54 6,54 6,54 6,54 6,54 6,54 6,54

N-NH4+(mg/L)

YH

0,56 0,69 0,79 0,77 0,73 0,68 0,85 0,77 0,81 0,77

164

6,54

11

EDAR QB QB QB QB QB QB QB QB QB QB QB QB QB

Fecha 04/05/09 08/05/09 09/05/09 11/05/09 12/05/09 13/05/09 15/05/09 18/05/09 19/05/09 22/05/09 25/05/09 26/05/09 29/05/09

Tipo muestra Aireacin Aireacin Vertido Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin Aireacin

RsmaxA (mg/l.h) 14,650

AUR ( mg N-NH4+/g VSS*h) 3,206

qn (mg NNH4+/mg VSSA*d) 2,754

YA (**) 0,034

fn (***) 0,047

mAmx 0,049

mA 0,032

Edad fango mnima para la nitrificacin 31,512

7,746 5,795 4,977 11,855 15,582 14,049 16,882 16,041 21,131

0,892 0,689 0,908 1,349 2,018 1,978 2,399 2,671 2,945

0,457 0,353 0,464 0,690 1,032 1,012 1,228 1,369 1,507

0,100 0,163 0,100 0,100 0,100 0,100 0,150 0,100 0,100

0,047 0,047 0,047 0,047 0,047 0,047 0,047 0,047 0,047

0,046 0,057 0,046 0,069 0,103 0,101 0,184 0,205 0,151

0,027 0,048 0,028 0,040 0,069 0,068 0,123 0,137 0,088

36,607 20,625 35,887 24,773 14,481 14,769 8,119 7,280 11,341

(**) Cuando se da el valor de 0,100 a YH es porque este dato lo toman como referencia en al manual de aplicaciones del respirmetro. (***) Es la fraccin de nitrificantes presentes en el fango; es una constante de ah que siempre presente el mismo valor y, se obtiene a partir del siguiente cuadro de valores haciendo una interpolacin:DBO5 / NTKdec Fn 0,5 0,35 1 0,21 Tabla 1. 2 0,12 3 0,083 Relacin DBO5/NKT. 4 0,064 6 0,043 8 0,033

12

De las anteriores tablas se puede comentar que el valor del rendimiento de las bacterias hetertrofas (YH) oscila dentro del rango de normalidad que se da en bibliografa. Es decir, que se encuentra en torno a un valor de 0,67. Es cierto, que se pueden observar valores tanto por debajo del de la referencia (0.49, 0,53, etc.) como por encima (0.96, 0.85) debido a la entrada en la planta de vertidos incontrolados producidos por ciertas empresas. Generalmente se trataban de vertidos de tensioactivos. A continuacin se va a mostrar una representacin de todos los valores de la YH obtenidos tras los ensayos sin tener en cuenta aquellos valores alterados en los das posteriores a los vertidos.

0,67

Comparacin de la Yh con el valor de referencia que se da en bibliografa.

Hay que resaltar que, descartando estos valores anmalos producidos por los vertidos incontrolados, si se hace una media de todos los valores obtenidos tras los ensayos se puede decir que el rendimiento de la biomasa hetertrofa (YH) es de 0,69. Referente a la determinacin de los parmetros biocinticos de los microorganismos auttrofos se puede establecer la misma relacin en lo referente a un decaimiento en la tasa de respiracin de la biomasa por la accin del vertido y, se puede observar la evolucin que siguen la microbiota hasta conseguir recuperar la normalidad y el tiempo que necesitan para ello. En la grfica siguiente se puede observar todos los valores obtenidos de tasas de respiracin mxima de los ensayos realizados pudindose ver como a mitad de marzo (del 13 al 17) y a principios de mayo (del 8 al 12) se produjeron vertidos puntuales generando una disminucin brusca de dichas tasas.

13

Zona de tolerancia de valores Vertidos

Evolucin de la Rsmax.

La deteccin de la toxicidad se puede determinar, o bien, realizando el ensayo de toxicidad correspondiente o, simplemente, comparando las grficas de las tasas de respiracin de unos das con otros. Por ejemplo, en marzo se produjo un vertido de tensioactivos afectando tanto a los microorganismos hetertrofos como auttrofos como se puede observar en las grficas que se muestran seguidamente: En la primera grfica se muestra como el 11 de Marzo la curva tiene un comportamiento normal en donde los microorganismos detectan el sustrato rpidamente biodegradable y empiezan a consumir oxgeno para poder eliminar la muestra aadida, de ah que la curva alcanza una tasa de respiracin mxima entorno a unos 18 mg O2/L.h y, posteriormente, empieza a decrecer lo cual se corresponde con la eliminacin total del sustrato (este hecho se consigue una vez haya llegado la curva a la lnea de base). Mientras que en el 18 de Marzo no tiene ese comportamiento tpico debido a que la biomasa est afectada por el vertido de detergentes producido lo cual se indica tanto por un valor bajo de YH (0,55) como por la poca actividad respiratoria que tienen la biomasa como se puede comprobar con los altibajos del consumo de oxgeno y que la tasa de respiracin mxima no supera los 6 mg O2/L.h. Pero, adems, las bacterias hetertrofas necesitaron ms de una semana para poder recuperar el metabolismo normal de ellas; por eso, que el da 25 de Marzo an se obtenga una curva con esas oscilaciones y con una tasa de consumo de oxgeno tan pequea.

14

Comparacin de varias YH segn el da.

A nivel de planta se observ que durante el perodo de vertidos se incrementaba los valores obtenidos de DQO, DBO5 o NT del agua efluente de la planta llegando incluso a incumplir la normativa vigente. Para demostrar este hecho, se va exponer una tabla donde se puede observar el antes, durante y despus del funcionamiento de la EDAR frente a los vertidos en los tres meses del estudio (Marzo, Abril, Mayo).OC DQO (mg/L) (mg/L) Antes de la poca de vertidos 52 01/03/2009 1,41 41 02/03/2009 3,46 44 03/03/2009 2,34 48 04/03/2009 1,67 58 05/03/2009 1,69 43 06/03/2009 58 07/03/2009 57 08/03/2009 1,77 61 09/03/2009 1,43 69 10/03/2009 1,6 101 11/03/2009 1,98 70 12/03/2009 1,42 74 13/03/2009 62 14/03/2009 71 15/03/2009 1,34 89 16/03/2009 Durante la poca de vertidos 0,95 200 17/03/2009 MARZO DBO5 (mg/L) 16 7 10 11 8 5 10 9 13 13 20 14 12 9 23 21 37 Nt (mg/L)

18,5 22,5

18 26

15

2,89 18/03/2009 19/03/2009 2,3 20/03/2009 21/03/2009 22/03/2009 2,8 23/03/2009 2,1 24/03/2009 2,4 25/03/2009 1,9 26/03/2009 1,9 27/03/2009 Durante la poca de vertidos 28/03/2009 29/03/2009 1,76 30/03/2009 5,2 31/03/2009Tabla 2.

340 168 123 120 122 124 120 110 95 82

120 33 19 22 20 18 9 24 23 17

49,5 31

48 40,5

85 89 92 109

15 19 16 21

Parmetros analticos del mes de Marzo.

ABRIL

OC

DQO 62 68 70 55 51 57 61 64 64 63 61 66 61 72 61 56 68 66 56 39 41

DBO5 16 17 20 11 9 10 11 10 11 9 8 14 16 15 13 8 14 13 12 7 7

Nt

Durante los vertidos 4,14 01/04/2009 02/04/2009 7,7 03/04/2009 04/04/2009 05/04/2009 5,42 06/04/2009 07/04/2009 Despus de los vertidos 08/04/2009 09/04/2009 10/04/2009 11/04/2009 12/04/2009 13/04/2009 14/04/2009 3,2 15/04/2009 1,65 16/04/2009 1,5 17/04/2009 18/04/2009 19/04/2009 20/04/2009 1,64 21/04/2009

34,5 36,5

33,5 50,5

11 14

17,5

16

22/04/2009 23/04/2009 24/04/2009 25/04/2009 26/04/2009 27/04/2009 28/04/2009 29/04/2009 30/04/2009

2,9

0,5 0,82 3,2Tabla 3.

50 59 64 57 53 45 49 51 50

10 13 12 13 10 7 9 11 10

13

20,5

12,5

Parmetros analticos del mes de Abril.

MAYO

OC

DQO 89 99 95 97 99 99 154 140 122 110 49 95 155 110 70 40 44 72 65 61 63 64 59 41 45 39 35

DBO5 20 21 22 20 26 25 38 30 24 22 21 42 38 39 24 15 12 17 14 13 13 11 14 13 12 13 11

Nt

Siguen los vertidos 01/05/2009 02/05/2009 03/05/2009 2,5 04/05/2009 0,64 05/05/2009 06/05/2009 07/05/2009 3,68 08/05/2009 0,87 09/05/2009 10/05/2009 1,49 11/05/2009 0,34 12/05/2009 5,39 13/05/2009 14/05/2009 Despus de los vertidos 6,82 15/05/2009 16/05/2009 17/05/2009 1,41 18/05/2009 2,02 19/05/2009 20/05/2009 3,17 21/05/2009 22/05/2009 23/05/2009 24/05/2009 3,27 25/05/2009 1,22 26/05/2009 27/05/2009

30

26

42 43,5

22,5 16

7,5

17

28/05/2009 29/05/2009 30/05/2009 31/05/2009

4,74 1,42

46 43 53 63

10

9,9 9

Tabla 4.

Parmetros analticos del mes de Mayo.

poca de vertidos

Representacin de los anlisis de control de la EDAR.

Se aprecia que al inicio del mes de marzo se obtienen unos valores que entran dentro del rango de normalidad sin tener problemas de incumplimientos de legislacin hasta que a partir del da 17 de marzo empiezan los vertidos de detergentes provocando un incremento del valor del efluente de la planta de los tres parmetros (DQO, DBO5, NT) alcanzando valores, por ejemplo, de DQOe = 340 mg/L DBO5 = 120 mg/L Nt = 49,5 mg/L siendo los valores mximos permitidos de DQOe = 150 mg/L DBO5 = 25 mg / L Nt = 15 mg/L Este perodo de vertidos fuertes comprende, aproximadamente, del 17 al 27 de marzo aunque, despus esta fecha, se siguen produciendo vertidos, aunque de menor medida que los producidos en dichas fechas como se muestra en la grfica siguiente:

18

Representacin de los anlisis de control de la EDAR.

En este caso, cabe destacar solo que los valores de nitrgeno hasta el da 8 de abril fueron bastante elevados debido a las mismas causas explicadas anteriormente. Finalmente, en el mes de mayo se puede observar como hasta el 13 de mayo se siguen produciendo vertidos y es, a partir de esta fecha cuando ya empiezan a remitir y, junto que se empiezan a hacer ciclos de parada y puesta en marcha de las soplantes de los reactores biolgicos, vuelve a disminuir los valores de los tres parmetros hasta valores permitidos por la ley.

Tabla 5.

Representacin de los anlisis de control de la EDAR.

Volviendo al tema de la toxicidad en el agua residual, al igual que tuvieron problemas las bacterias hetertrofas tras el vertido de los detergentes, los microorganismos auttrofos presentaron tambin una serie de deficiencias en el consumo de oxgeno, como se puede observar en la grfica, y que

19

contribuyeron a que se necesitara un tiempo de retencin celular mayor para poderse llevar a cabo los procesos de nitrificacin- desnitrificacin y que sta tuviera lugar con xito. En el da 18 de Marzo la tasa de respiracin no superaba los 2,5 mg O2/L.h como ocurre del mismo modo con el da 25 de Marzo (3,3 mg O2/L.h). Ambos das presentan tasas de respiracin reducidas lo que provoca que otros parmetros biocinticos no alcancen el lmite establecido como ocurre con la tasa de consumo mxima de amonio (AUR) o que el TRC sea muy superior a lo establecido por el tipo de proceso.

Comparacin entre Rsmax para el clculo de los parmetros auttrofos.

Diariamente se determinaban los parmetros biocinticos tanto de las auttrofas como de las hetertrofas. Entonces, cuando se observaba algn aspecto extrao o diferente se hacan ensayos de toxicidad para saber si el problema lo presentaba el fango o, si bien, era debido a la presencia de alguna sustancia inhibitoria que provocara dicho efecto. Este hecho se traduca en el proceso de depuracin de la EDAR en episodios de inhibicin de la nitrificacin. El mecanismo para la realizacin de los ensayos de toxicidad se ha explicado anteriormente, por lo que simplemente se expondrn las grficas obtenidas de los ensayos y se comentaran. Se han realizado durante diferentes das ensayos de toxicidad distinguiendo dos resultados bien diferenciados: Los das que se hicieron los ensayos de toxicidad de efecto rpido y que no dieron una inhibicin lo suficientemente clara como para que hubieran problemas de toxicidad. Los das que al realizar el ensayo de toxicidad rpido mostraba cierta inhibicin en el fango, considerando oportuno llevar a cabo el ensayo de toxicidad superior a 24 horas al da siguiente. Todos estos resultados se resumen en una tabla para su mejor visualizacin. Ensayo de Toxicidad rpida 5 de Mayo de 2009 8 de Mayo de 2009 Ensayo de Toxicidad equivalente al proceso real superior a 24 horas 7 de Abril de 2009 9 de Mayo de 2009 % Inhibicin 23,54 % 11,55 % % Inhibicin 100 % auttrofas 47,54 % hetertrofas 62,35 % auttrofas No presentan las

20

hetertrofasEnsayos de Toxicidad

El da 5 de Mayo se realiz un ensayo de toxicidad de efecto rpido obtenindose un 23,54% de inhibicin lo cual indicaba que haba presente en el fango alguna sustancia txica que estaba provocando problemas de toxicidad, aunque en un grado no muy grande. Mientras que el da 8 de Mayo se realizaron el mismo ensayo de toxicidad obtenindose un 11,55 % de inhibicin, este dato no era muy elevado pero a pesar de ello decidimos realizar al da siguiente un ensayo de toxicidad que determinaba con mayor exactitud el % de inhibicin presente y saber si afectaba ms a la biomasa auttrofa o a la hetertrofa. Las grficas obtenidas para estos das son las siguientes:

Ensayo de Toxicidad de efecto rpido.

Ensayo de Toxicidad de efecto rpido.

21

El da 7 de abril se hicieron los ensayos correspondientes para detectar toxicidad equivalente del proceso superior a 24 horas obteniendo unos resultados que indicaba una fuerte toxicidad en los microorganismos auttrofos (100 %) frente al 47,54 % de la inhibicin presente en la biomasa hetertrofa. Las grficas que muestran estos resultados se muestran a continuacin:

Ensayo de Toxicidad para las bacterias hetertrofas.

Ensayo de Toxicidad para las bacterias auttrofas.

El da 9 de Mayo se realiz el ensayo de toxicidad superior a 24 horas el cual es un ensayo con mayor precisin que el de efecto rpido. En este caso, se obtuvo que los microorganismos hetertrofos no presentaban ningn problema de inhibicin ya que al realizarse el ensayo y obtener la grfica correspondiente se poda observar que la tasa de respiracin mxima es superior a la de la muestra con agua decantada que la de la muestra de referencia como se puede ver en la siguiente grfica:

22

Ensayo de Toxicidad para las bacterias hetertrofas.

Ensayo de Toxicidad para las bacterias auttrofas.

23

CONCLUSIONESLas conclusiones obtenidas tras la realizacin del estudio son las siguientes: Se puede concluir diciendo que el rendimiento de la biomasa hetertrofa (YH) de la EDAR Quart- Benger tiene una media de 0,71 lo cual implica que se encuentra dentro del rango de normalidad de trabajo. Se demuestra con el proyecto que los microorganismos auttrofos son ms sensibles que las hetertrofos a los cambios bruscos en las condiciones del medio por lo que pueden ser un buen bioindicador de posibles deficiencias en el fango. Ello conlleva que la actividad microbiana auttrofa este directamente relacionada con la temperatura, y cuanto mayor sea esta menor tiempo de retencin celular ser necesario. Referente a los ensayos de toxicidad se puede decir que cuando el fango presenta un cierto grado de inhibicin provoca una alteracin en los microorganismos necesitando unos 5 das para que todo el sistema vuelva a funcionar correctamente. La respirometra permite conocer el estado de los microorganismos presentes en el fango biolgico de una depuradora y, complementa a los parmetros rutinarios de control de la EDAR para un correcto funcionamiento del sistema, Por todo ello, la respirometra es una tcnica muy til que permite evaluar el funcionamiento de la EDAR, y si este no es correcto, conocer si se debe a un vertido y como actuar en consecuencia.

24

BIBLIOGRAFABeltrn de Heredia Alonso, Jess; Torregrosa Antn, Joaqun; Gonzlez Montero, Teresa. Manuales UEX. Ferrer Polo, Jos; Seco Torrecillas, Aurora. Tratamientos biolgicos de aguas residuales. Editorial UPV. Ferrer Polo, Jos; Seco Torrecillas, Aurora. Tratamientos fsicos y qumicos de aguas residuales. Editorial UPV. Gatti, Marcela Noem. Estudio de la caracterizacin del agua influente de una estacin depuradora. Aplicacin a la modelacin del proceso de eliminacin biolgica de materia orgnica y nutrientes. Gil Rodrguez, Manuel. Depuracin de aguas residuales: Modelizacin de Procesos de Lodos Activados. Hernndez Muoz, Aurelio. Depuracin y desinfeccin de AR. Metcalf y Eddy (1995). Ingeniera de aguas residuales. Tratamiento, vertido y reutilizacin. Mc Graw Hill. Manual de explotacin de una depuradora.

Pginas de Internet: www.tdr.cesca.es/TESIS_UPC/.../TDX...//08Mjkm08de18.pdf http://www.drcalderonlabs.com/Publicaciones/Respirometria.htm http://www.inescop.es/0servidor0/inescop/medioa/tecnicas_respirometria.pdf http://www.surcis.com/Presentacion_1_.d_Respirometria.pdf http://www.surcis.com/html/respirometria.html http://www.surcis.com/Presentacion.h_BMT_Respirometria.pdf http://www.surcis.com/Respirometria_Eliminacion_Nitrogeno_vc.pdf http://www.surcis.com/Aplicaciones_BM-T._V15.pdf http://www.surcis.com/Respirometria_practica_BMT_para_un_control_eficiente_del_proceso_de_fangos_activos.pdf http://www.chemlabor.es/archivos/catalogos/pres_resp.pdf Articulos: Capacidad de nitrificacin de un proceso de depuracin biolgica segn el nivel de oxigeno disuelto (Tecnologa del agua. Febrero 2008, n293, pgs 81-86). Control de la deficiencia de nutrientes en un proceso de depuracin biolgica (Tecnologa del agua. Octubre 2005, n 265, pgs 72-78). Control del proceso biolgico por fangos activados de una EDAR (Tecnologa del agua. Abril 1996, n151, Pgs. 46-52). Descripcin e implantacin de las tcnicas respiromtricas en el tratamiento de las aguas residuales (Tecnologa del agua. Mayo 2002, n224, pgs 32-39). Determinacin de la estabilidad del fango activo por medio de tres parmetros (Tecnologa del agua. Enero 2006, n268, pgs 53-56) Empleo de la respirometra en la determinacin de la inhibicin provocada sobre lodos activados por sustancias txicas. (Tecnologa del agua. Ao 2001, n21, n219, Pgs. 28-33).

25

ANEXO: CURRICULUM VITAE

Datos personales Nombre: Laura Apellidos: Andrs Pearrubia Fecha Nacimiento: 4 de Marzo de 1987 Lugar de Nacimiento: Valencia DNI: 73587212-T Domicilio: C/ Manises, 34 Poblacin: Aldaia Telfono: (96) 150 72 97 Mvil: 609 11 09 54

Formacin acadmica E.G.B en Colegio Mariano Serra, Aldaia. E.S.O. en Colegio Mariano Serra, Aldaia. Bachiller (Ciencias de la Salud): I.E.S. Doctor Faust Barber, Alaqus. Ingeniera tcnica industrial, especialidad qumica industrial.

Formacin complementaria Curso de Ingeniera de Diseo Medioambiental. ISO 14000. Funcin de diseo y objetivos medioambientales en octubre-diciembre de 2007 de 58 horas de duracin en la Universidad Politcnica de Valencia. Curso de ingls en Hastings English Language Center, Hastings (Inglaterra) durante 3 semanas en el verano de 2005. 1 Bsico de Ingls en la Escuela oficial de idiomas de Quart de Poblet.

26

Actividad en Empresas y Profesin Libre Monitora de tiempo libre en Expojove para el Ayuntamiento de Valencia durante la campaa de Navidad en los aos 2006-2007 y 2007-2008. Maquetadora y diseadora en la imprenta Grficas Agua S.L. durante el verano de 2007. 13 meses de becaria en el laboratorio de la E.D.A.R Quart- Benger. 2 meses de analista en el laboratorio de la E.D.A.R de Btera.

Otros Permiso de conducir tipo B y vehculo propio.

27