Evaluación del protocolo de la STOWA para la determinación de las fracciones de DQO del modelo ASM1 en aguas residuales municipales de Toluca.

Abstract

En las tres últimas décadas se han presentado cambios importantes en las teorías y prácticas de diseño en los procesos biológicos de tratamiento de aguas residuales. Las tendencias actuales están basadas en la formulación de modelos mecanísticos más precisos como el modelo ASM1, capaz de describir la degradación de materia orgánica, nitrificación y denitríficación. Para la aplicación de estos modelos en plantas existentes o en proyecto se necesita realizar estudios anteriores para caracterizar las aguas residuales bajo un nuevo esquema diferente del tradicional y hallar las nuevas constantes cinéticas del mismo modelo para su calibración. Si varios trabajos de investigación han sido iniciados en el mundo y varias aplicaciones realizadas en plantas, aún en México, no se han logrado avances concretos en el estudio o en la aplicación de estos modelos. El objetivo de este trabajo de investigación fue conocer el padrón de fraccionamiento de la DQO en el agua residual municipal de dos plantas tratadoras de la Ciudad. de Toluca, las cuales utilizan un sistema biológico de lodos activados. Para lograr este objetivo se plantearon una serie de pruebas fisicoquímicas, biológicas (DBO) y respirométricas. Para determinar el padrón de fraccionamiento de la DQO, se siguió el protocolo de la STOWA (Roeleveld y Loosdrecht, 2002), el cual consiste en una serie de pruebas esencialmente fisicoquímicas, para aproximar las fracciones de DQO. Este protocolo ha recibido una importante atención debido a la relativa facilidad para poder utilizarlo en la caracterización de las aguas residuales, ya que elimina muchas de las pruebas respirométricas y balance de masas empleados en otros métodos y que los hacen hasta cierto punto complejos El trabajo se realizó en aguas residuales municipales procedentes de las plantas Toluca Norte y Oriente de la Ciudad de Toluca. Para cada tipo de agua, el estudio de fraccionamiento se realizó en siete muestras compuestas durante una semana. Para la variabilidad diurna se seleccionó el día de mayor carga. Para el caso de la Planta Toluca Norte, la fracción fácilmente biodegradable, Ss presenta valores entre 21% y 32% con una media de 27%, mientras que los valores de Xs oscilan entre12% y 37% con un valor promedio de 26%. En las fracciones de DQO no biodegradables se observan valores promedios de 10% para Si y 36% para Xi La Planta Toluca Oriente presenta el siguiente padrón de fragmentación promedio: La fracción fácilmente biodegradable muestra valores entre 12% y 24% con una media de 17%, mientras que los valores de Xs oscilan entre 29% y 63% con un valor promedio de 40%. En las fracciones de DQO no biodegradables (Si, Xi) se observan valores promedios de18% y 25% respectivamente. El coeficiente de rendimiento heterotrófico (YH) fue determinado de manera exitosa de acuerdo a los rangos establecidos para el mismo, con un valor de 0.638 (g de DQO de células formadas/g de DQO oxidados) para la Planta Norte y de 0.604 (g de DQO de células formadas/g de DQO oxidados) para la Planta Oriente. De forma paralela se determinó bH, H, Xh0 por respirometría, presentando un comportamiento semejante entre ambas Plantas. Los valores para la PTN son los siguientes: bH, 0.51 d-1; H, 6.1 d-1 y Xh0 10%. y para la PTO bH, 0.57 d-1; H, 5.3 d-1 y Xh014% Las pruebas experimentales facilitaron la caracterización de componentes y parámetros de los procesos heterotróficos de la Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales Municipales de la Ciudad de Toluca, presentando una mayor estabilidad en la PTO con respecto a la PTN, pero con características similares.