Simulación de un Control no Lineal de Oxígeno Disuelto y Demanda Química de Oxígeno en un Reactor de Lodos Activados

Abstract

El presente Trabajo de Título tuvo por objetivo la simulación del control de Oxígeno Disuelto (OD) y la Demanda Química de Oxígeno (DQO) biodegradable en un sistema de lodos activados utilizando el modelo IWA ASM1 (considerando solo la remoción de carbono). Los datos de dimensionamiento, concentraciones y cinética bacteriana necesarias para la implementación del control fueron obtenidos de la ingeniería de una planta de tratamiento de aguas servidas. El control se basó en dos lazos feedback que controlaban el OD y DQO modificando las variables de entrada coeficiente de transferencia global de oxígeno (KLa) y tasa de recirculación de lodos activos ( r ), las que corresponden a flujo de aire alimentado y a flujo de lodos reciclado. La medición de las variables controladas se llevó a cabo mediante un método directo de medición de OD y uno indirecto para inferir la DQO biodegradable. La simulación dinámica del control realizado ante perturbaciones en la DQO biodegradable alimentada responde ajustándose dentro de límites impuestos por autoridad ( 70 ppm de DQO biodegradable en el efluente) y los límites necesarios para la operatividad del proceso (1 ppm de OD en el reactor). Otro objetivo que se persigue es un tiempo de asentamiento de las respuestas de los sistemas controlados sea cercano a medio turno de operador. Los resultados de la simulación son bastante alentadores respecto a la utilización de un sensor virtual de DQO biodegradable basado en la medición de OD y en una relación constante DQO biodegradable/OD, puesto que al cerrar el lazo de control de DQO con esta medición, se ajusta bastante bien al comportamiento del valor teórico. No obstante, esta medición no es certera y produce problemas de estabilidad, por lo que resulta más complejo hacer la sintonización y debiera utilizarse acompañado de mediciones periódicas de DQO biodegradable que permitan corregir valores predichos. En cualquier caso, es posible mantener las respuestas bajo los criterios de control impuestos. También se pudo observar que el sistema entrega valores distantes a los empíricamente esperados en algunos casos, producto de la hipótesis simplificatoria que mantiene la concentración de biomasa de los lodos constante, esto debe ser corregirse en futuras experiencia mediante un sensor virtual de DQO biodegradable basado en un balance de masa de lodos sedimentados o mediante un sensor de sólidos suspendidos. Ya sea utilizando una hipótesis de densidad constante o un balance de masas más estricto, debiese realizarse periódicamente una comprobación de la densidad de los lodos con tal de predecir comportamientos con mayor grado de certeza. Finalmente, se considera que el programa es un buen complemento para el control (no necesariamente automático) del funcionamiento de la planta puesto que sus resultados pueden ser aplicados en el programa de control diario.