RESPIROMETRÍA
Se puede definir la respirometría como una técnica de análisis cuantitativo basada en la medida e interpretación de la velocidad con la que los microorganismos involucrados en un proceso biológico de degradación de un sustrato orgánico o de eliminación de nitrógeno, consumen oxígeno bajo unas condiciones experimentales bien definidas (Spanjers et al., 1998).
Las técnicas respirométricas se basan en el estudio de la variación de la concentración de OD con el tiempo, es decir, la velocidad de consumo de oxígeno (OUR) y su importancia radica en que el consumo de oxígeno es directamente proporcional tanto al crecimiento de la biomasa como a la pérdida del sustrato y permite por tanto obtener información relativa a los diferentes procesos biológicos que se dan en un sistema de fangos activos, siendo algunas de sus principales aplicaciones las que se describen a continuación:
– Evaluación continua de la actividad metabólica de la biomasa o de una determinada fracción de la misma (autótrofa o heterótrofa) ante un determinado sustrato.
– Caracterización del influente en cuanto a contaminación, toxicidad o inhibición de la actividad del fango activo, tanto global como específica para la nitrificación.
– Determinación del carácter biodegradable del agua residual y de las fracciones rápidamente biodegradable (SS) y lentamente biodegradable (XS).
– Análisis de los parámetros biocinéticos y estequiométricos que describen el proceso de depuración biológica y que sirven de soporte a los programas de simulación. Algunos de estos parámetros son: los coeficientes de crecimiento (YH, YA), coeficientes de decaimiento de biomasa (bH_O2, bA_O2), tasa de crecimiento autótrofa (µA) y heterótrofa (µH), constantes de semi-saturación (KS, KNH), etc.
– Evaluación del estado de la instalación: capacidad de tratamiento, capacidad nitrificante/desnitrificante, requerimientos de oxígeno, cantidad de agua residual que puede ser tratada, posibles sobrecargas, etc.
– Determinación de parámetros operacionales del proceso como el tiempo de retención celular mínimo para que se lleve a cabo el proceso de nitrificación, así como análisis de la influencia y optimización del valor de diferentes condiciones operacionales tales como temperatura, pH, conductividad, etc.
– Aporte de información que facilite la toma de decisiones sobre el diseño de EDARs y sobre las acciones de control que es necesario llevar a cabo para mantener el rendimiento óptimo del sistema de depuración, especialmente en relación a la eficacia del proceso y a las necesidades de aire para llevarlo a cabo.
– Optimización energética del sistema de depuración basada en el estudio de las necesidades reales de oxígeno.
– Análisis de reducción de costes.
– Detección y solución de problemas operacionales como la aparición de espumas, descompensación de la carga orgánica, etc.
Unidad de respirometría modelo BM-T fabricada por SURCIS S.L.
Por todo ello, actualmente está considerada como una de las herramientas fundamentales para el análisis y control de EDARs. Además, la combinación del uso de técnicas respirométricas con el conocimiento y los medios técnicos de los que dispone VICENOR para la simulación de depuradoras, supone una herramienta fundamental para poder conocer en profundidad las características del proceso biológico que tiene lugar en la EDAR, ya que la respirometría permitirá determinar con precisión el valor de los principales parámetros cinéticos y estequiométricos incluidos en el modelo matemático que describe el proceso, así como una mejor caracterización de las diferentes fracciones que componen el influente que llega a la planta, facilitando así la calibración del modelo y asegurando una mayor precisión en los resultados de las simulaciones de la EDAR a analizar.
VICENOR ha apostado por esta técnica desde sus inicios y por ello cuenta con dos unidades de respirometría diferentes para poder dar respuesta a las necesidades particulares de cada cliente. La primera de ellas es un respirómetro modelo BM-T fabricado por la empresa SURCIS S.L, cuyo funcionamiento se basa en un método batch (discontinuo) de circuito cerrado en el que se mide de manera continua la concentración de OD en el fango activo. Una de las principales ventajas de este respirómetro consiste en que el sistema de aireación está dotado de un regulador que permite al usuario seleccionar el aporte de aire en función del objetivo del experimento.
Unidad de respirometría BioCalibra desarrollada por CALAGUA (UPV).
El segundo de los respirómetros disponibles fue desarrollado por el Grupo de Investigación CALAGUA de la Universidad Politécnica de Valencia y, al igual que en el caso anterior, permite realizar dos tipos de ensayos: respirometrías puntuales que permiten obtener la respuesta del fango activo (cambio en el OUR) frente a la adición de una cantidad determinada de sustrato o inhibidor y respirometrías continuas, que permiten obtener la evolución del OUR con el tiempo. En este caso, una de sus principales ventajas es la capacidad para re-planificar los ensayos a medida que se van obteniendo resultados, de manera que se optimiza el tiempo de análisis, el consumo de reactivos y los recursos técnicos y humanos necesarios, permitiendo así la realización de los ensayos encaminados a obtener los parámetros de Monod tanto para bacterias autótrofas como para bacterias heterótrofas en un tiempo mucho menor al necesario para obtener estos parámetros utilizando un respirómetro convencional.
Gracias a los medios de los que dispone, el equipo técnico de VICENOR ha prestado servicio durante la puesta en marcha de EDARs de nueva construcción como la EDAR de Úbeda (Jaén) o a ampliaciones como la EDAR de El Bobar (Almería), así como la realización de numerosos proyectos de I+D+i en colaboración con el Grupo de Tecnologías para la Gestión y el Tratamiento del Agua (TEP-239) de la Universidad de Granada, para empresas como CADAGUA, EMASAGRA, Aguas y Servicios de la Costa Tropical, etc.