Estudio de la sensibilidad global y estimación de parámetros en un reactor SBR, con nitrificación desnitrificación, utilizando el modelo ASM1

Résumé

El presente documento muestra el modelado y la simulación dinámica de un reactor biológico secuencial (SBR), utilizado de manera común en el tratamiento biológico de aguas. Las etapas que tienen lugar en este reactor son la carga de un cierto volumen de efluente a tratar (con alta concentración en materia orgánica), una primera etapa de reacción anóxica (donde se produce la desnitrificación, o transformación del nitrato soluble en nitrógeno gaseoso), una segunda etapa aerobia (donde se produce la nitrificación, o transformación del amonio en nitrato), un periodo de reposo (realizado para fomentar la sedimentación de la materia particulada), y finalmente, la descarga del agua tratada (cuya concentración en materia orgánica es muy inferior a la de alimentación). Para simular las reacciones biológicas y químicas que suceden en las etapas anóxica y aerobia, se utiliza el modelo ASM1, que tiene en cuenta el crecimiento y muerte de los diferentes tipos de microorganismos (heterótrofos aerobios, heterótrofos anóxicos, nitrosomonas, nitrobacter, etc.), así como la hidrólisis del nitrógeno y el sustrato biodegradable y la amonificación del nitrógeno soluble. A partir de una serie de datos experimentales de las etapas anóxica y aerobia, se estiman los parámetros del modelo ASM1 de los que no se tienen valores bibliográficos. Típicamente, para poder estudiar la estimación de parámetros y poder decidir si los valores obtenidos son adecuados y fiables, se recurre al cálculo de sensibilidades. Sin embargo, en la mayoría de los casos, la sensibilidad calculada se realiza solo de manera local, lo que, en cierto modo, deja el problema sin completar. Por ello, en este documento, se realiza el cálculo de la sensibilidad global, que si bien es computacionalmente mucho más complejo, sus resultados son más robustos y aplicables.