Estudio del sistema de lodos activados de la planta de tratamiento de aguas servidas de Los Ángeles para el control del problema de Bulking Filamentoso, utilizando herramientas de modelación

Abstract

El Bulking Filamentoso es un problema operacional que disminuye la eficiencia en los sistemas de lodos activados en las plantas de tratamiento de aguas (PTAS). Su presencia podría generar impactos en materia de gestión hídrica, consumo energético y/o implicancias medioambientales. El origen de estos eventos no se atribuye a una causa específica, sino que varía de acuerdo con la operación de la PTAS, calidad de las aguas servidas, localización geográfica, estacionalidad del clima, entre otras. Sin embargo, la mayoría de los eventos de Bulking se asocian a la predominancia de la bacteria filamentosa M. parvicella frente a los otros organismos presentes en el lodo activado. El objetivo del proyecto es construir un modelo que simule la dinámica del sistema de lodos activados de la PTAS de la ciudad de Los Ángeles, Chile, perteneciente a la empresa sanitaria ESSBIO. El modelo relaciona las principales variables de operación de la planta: F/M, TRC y flujo de aireación, con la formación en exceso de M. parvicella. Este se basa en una extensión al modelo ASM3 que incluye la presencia de la bacteria filamentosa, el cual simula los procesos biológicos de los organismos en el lodo activado. A partir de ello, se realiza un ajuste de los parámetros de las constantes de Monod para los organismos heterótrofos, autótrofos y M. parvicella, mediante la minimización de los errores absolutos medios entre los datos experimentales recopilados en planta y los resultados de modelación. Con respecto a los resultados, se identifica una tendencia al aumento de la abundancia relativa de M. parvicella ante a: 1) Disminución del indicador F/M, producto de su alta especificidad por sustrato (KM.parvicella: 0,1 [gXSTO/m3] ; KHeterótrofos: 1 [gXSTO/ m3]); 2) Aumento en el TRC, debido su baja magnitud en la tasa de respiración celular (0,04 [d-1]) en comparación con la de sus competidores (0,8 [d-1]); 3) Aumento en el flujo de aireación por la baja magnitud en su constante de Monod (KM.parvicella: 0,01 [gO2/m3]); KHeterótrofos: 0,4 [gO2/m3]). Por otro lado, de acuerdo con los resultados, la predominancia de M. parvicella se vería mermada ante bajas en la aireación, esto sugiere que la formación de Bulking en condiciones microaerofílicas se relacionaría con una posible capacidad de denitrificar de la bacteria, lo cual fue obtenido proponiendo una modificación a la extensión del modelo ASM3, que considera el crecimiento de M. parvicella en condiciones anóxicas y el efecto inhibitorio del Nitrato captado como sustrato por parte de los organismos heterótrofos de acuerdo al modelo de crecimiento microbiano de Haldane. Las simulaciones del modelo permiten proponer medidas para el control del Bulking Filamentoso clasificadas en: medidas correctivas, las que se basan en adición de productos químicos en distintos puntos del proceso, estas mitigarían en un 10% la abundancia relativa de M. parvicella; y medidas preventivas, las cuales proponen un control constante de las condiciones de operación de la PTAS, estas reducirían en un 5% la predominancia de la bacteria filamentosa. No obstante, ambas medidas podrían impactar negativamente en la eficiencia del tratamiento de aguas servidas. Se estima que las medidas preventivas serían un 15% menos costosas que las medidas correctivas, aunque estas presentan mayor incertidumbre en su efectividad. Finalmente, el estudio entrega una estandarización del sistema de lodos activados de la planta a partir del modelo construido, propone proyecciones para la investigación de la fisiología de Microthrix parvicella y entrega criterios de operación ante eventos de Bulking Filamentoso, los que podrían ser extrapolables a los sistemas de lodos activados.