Simulación de una PTAR basado en el modelo de lodos activos N°1 (ASM1) para evaluar la eficiencia de remoción de materia orgánica y nutrientes de las aguas residuales municipales

Abstract

La simulación de una PTAR es una herramienta muy potente, con mucha aplicabilidad y flexibilidad para todo tipo de tratamientos, con la cual se puede simular y analizar diversos escenarios en poco tiempo y a un menor costo. El modelo matemático más empleado para el caso del tratamiento por lodos activos es el ASM1, un modelo muy complejo con trece variables de estado y diecinueve parámetros, reconocido por describir muy bien casi todos los aspectos de los procesos biológicos del sistema. El presente estudio tiene como objetivo aplicar el modelo ASM1 para simular el comportamiento de la PTAR Santa Clara, con la finalidad de evaluar la eficiencia de remoción de la materia orgánica y nitrogenada de las aguas residuales municipales. La metodología se basó en el Protocolo Unificado de las Buenas Prácticas de Modelado (GMP, por sus siglas en inglés), una propuesta desarrollada por la International Wastewater Association (IWA), la cual fue adaptada a cinco pasos: definición del proyecto, recolección y reconciliación de datos, configuración del modelo de planta, calibración del programa y resultados y discusión. Los resultados de la caracterización establecieron que el agua residual del afluente tenía una composición de materia orgánica principalmente particulada (58% de XS, 20% de XI, 17% de SS y 5% de SI), mientras que el material nitrogenado era de tipo amoniacal en su mayoría (64% de SNH, 22% de XND, 13% de SND y 1% de SNO); dichos valores mostraron que la caracterización del afluente fue coherente con los resultados reportados por trabajos similares, lo que permitió implementar satisfactoriamente el modelo altamente complejo del ASM1 en MATLAB®. Asimismo, la simulación del programa calibrado proporcionó concentraciones del efluente de 51.75, 2.55, 3.99, 2.99, 0.22, 68.82 y 7.05 mg/L para el DQO total, DBO5, SST, SSV, N-NH3, N-NO3 y OD, respectivamente. Además, los errores de estas variables, expresados como residuales absolutos, tuvieron valores muy por debajo de lo estipulado por el protocolo GMP, salvo en el caso del DBO5, cuyo error fue de 26.08 mg/L. En tanto que, los porcentajes de remoción fueron de 94.33, 99.47, 98.99, 99.06 y 25.99 % para el DQO total, DBO5, SST, SSV y N total, respectivamente, observando una elevada eficiencia en la remoción de la materia orgánica pero baja para los nitrogenados, causado posiblemente por defectos en el diseño u operación de la planta.