El modelo de lodos activados es un nombre genérico para un grupo de métodos matemáticos para modelar sistemas de lodos activados . La investigación en esta área está coordinada por un grupo de trabajo de la Asociación Internacional del Agua (IWA). Los modelos de lodos activados se utilizan en la investigación científica para estudiar procesos biológicos en sistemas hipotéticos. También se pueden aplicar en plantas de tratamiento de aguas residuales a gran escala para su optimización, cuando se calibran cuidadosamente con datos de referencia para la producción de lodos y nutrientes en el efluente.
Alrededor de 1983 se formó un grupo de trabajo de la Asociación Internacional sobre la Calidad del Agua (una de las asociaciones que formaron IWA). Comenzaron a crear un marco generalizado para modelos matemáticos que podrían usarse para modelar lodos activados para la eliminación de nitrógeno. [1] [2] Uno de los principales objetivos era desarrollar un modelo cuya complejidad fuera lo más baja posible y simple de representar, aunque todavía capaz de predecir con precisión los procesos biológicos. Después de cuatro años, el primer modelo IAWQ, denominado ASM1, estaba listo e incorporó un modelo básico que toma en cuenta la demanda química de oxígeno (DQO), el crecimiento bacteriano y la degradación de la biomasa .
Un modelo de lodos activados consta de:
- Variables de estado : incluyen las diferentes fracciones de DQO, biomasa y diferentes tipos de nutrientes, tanto orgánicos como inorgánicos.
- una descripción de los procesos dinámicos : enumera los diferentes procesos biológicos que se modelan, junto con sus fórmulas
- parámetros : variables que describen las circunstancias del sistema biológico, tales como tasa de crecimiento y descomposición, coeficiente de semisaturación para la hidrólisis, etc.
Historia
Antes de que comenzara el trabajo en ASM1 en 1983, ya existían unos 15 años de experiencia en la modelización de lodos activados, aunque cada grupo de investigación que trabajaba en sistemas matemáticos de lodos activados creaba su propio marco modelo, incompatible con todos los demás. Por lo tanto, ASM1 catalizó la investigación y tuvo un gran impacto en el modelado de lodos activados.
ASM1 fue la base de numerosas ampliaciones. [2] Estas extensiones incluyen, por ejemplo, una mejor predicción de la eliminación de nitrógeno y fósforo. Los modelos extendidos ampliamente utilizados incluyen ASM2, ASM2d y ASM3P. En el momento de la publicación del modelo ASM1, ya se utilizaba la eliminación biológica de fósforo, aunque este proceso no se entendía completamente en ese momento. El conocimiento básico de las bacterias que eliminan el fósforo se incluyó en el modelo ASM1 y los parámetros se ajustaron en consecuencia. Por lo tanto, después de 8 años, ASM2 se publicó en 1995.
ASM1 no incluye el papel de los organismos acumuladores de fósforo ni la relación entre la eliminación biológica de fósforo y la eliminación de nitrógeno . Se desarrolló una versión mejorada de ASM1, simplemente denominada ASM2, para incluir la eliminación biológica (y química) de fósforo. A medida que creció la comprensión científica a fines de la década de 1990, ASM2 se extendió a ASM2d, principalmente mediante la adición de absorción anóxica y aeróbica de fósforo.
Disponibilidad
Los modelos de lodos activados IWA se utilizan comúnmente en programas existentes. Los más comunes son Biowin , GPS-X , WEST , STOAT , SIMBA # y SUMO . Además, hay implementaciones de Matlab disponibles para investigadores universitarios, código Fortran en el informe COST 682 Benchmarking y código Modelica en la biblioteca WasteWater de Modelica .
Ver también
- Lodo activado
- Crecimiento bacterial
- Biorreactores de membrana
- Cinética de Michaelis-Menten
- Ecuación monod
Referencias
- ^ Modelado usando ASM1
- ^ a b Mogens, Henze; Gujer Willi; Mino Takashi; van Loosdrecht Mark (2000). Modelos de lodos activados ASM1, ASM2, ASM2d y ASM3 . Londres: publicación de IWA. ISBN 1-900222-24-8.
Enlaces externos
