ES2345090A1 - Sistema de control para la eliminacion biologica de nitrogeno de aguas residuales mediante sondas de bajo coste. - Google Patents
Sistema de control para la eliminacion biologica de nitrogeno de aguas residuales mediante sondas de bajo coste. Download PDFInfo
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Abstract
Sistema de control para la eliminación biológica
de nitrógeno de aguas residuales mediante sondas de bajo coste. La
presente invención describe un sistema de control, basado en la
lógica difusa, que permite optimizar la eliminación biológica de
nitrógeno en procesos en continuo de tipo predesnitrificación con
régimen de circulación de flujo de pistón o en reactores de mezcla
completa. Si los reactores son de tipo mezcla completa deben
disponer de al menos dos zonas diferenciadas aerobias y dos zonas
diferenciadas anóxicas. Cuando se trata de reactores de tipo flujo
de pistón no es necesaria esta diferenciación dentro de cada tipo
de reactor (anóxico y aerobio). Este sistema de control está basado
en el uso de sondas de bajo coste de tipo pH y ORP.
Description
Sistema de control para la eliminación biológica
de nitrógeno de aguas residuales mediante sondas de bajo coste.
La presente invención pertenece al campo técnico
del control de los procesos de depuración biológica de aguas
residuales. Concretamente la invención comprende un sistema de
control de la eliminación biológica de nitrógeno en estaciones
depuradoras de aguas residuales (EDAR) diseñadas para la eliminación
biológica de nutrientes, a partir de sondas de bajo coste.
Las aguas residuales son afluentes derivados de
residuos domésticos o de procesos industriales, los cuales por
razones de salud pública y por consideraciones legales, económicas y
estéticas, no pueden desecharse vertiéndose sin tratamiento en
lagos, ríos o mares. Los materiales inorgánicos comprendidos en
ellas, como la arcilla, sedimentos y otros residuos se pueden
eliminar por métodos mecánicos y químicos; sin embrago, cuando el
material que debe ser eliminado es de naturaleza orgánica, el
tratamiento implica otro tipo de procesos, usualmente, actividades
de microorganismos que oxidan y convierten la materia orgánica en
CO_{2}, N_{2}, etc.
Además del objetivo principal de eliminación de
materia orgánica que persiguen los procesos de depuración de aguas,
la eliminación de los nutrientes del agua residual, principalmente
nitrógeno y fósforo está cobrando gran importancia. El vertido de
estos nutrientes a las aguas superficiales y marítimas provoca su
eutrofización, es decir, la proliferación masiva de plantas en los
sistemas acuáticos, con el resultado de trastornos no deseados en el
equilibrio entre organismos presentes en el agua y la calidad del
agua a la que afecta.
Entre los procesos más extendidos para llevar a
cabo la eliminación de nitrógeno y fósforo de las aguas residuales
se encuentran los procesos de eliminación por vía biológica. Los
tratamientos biológicos de aguas residuales, denominados
tratamientos secundarios, están basados fundamentalmente en el hecho
de que ciertos microorganismos son capaces de consumir los
compuestos orgánicos solubles y coloidales presentes en el agua
residual para utilizarlos como alimento.
Los sistemas de fangos activados son los
sistemas de tratamiento biológico más habituales en el tratamiento
de aguas residuales. Por fango activado se entiende la biomasa
activa responsable del proceso de depuración de las aguas
residuales. Este sistema se compone de un tanque de aireación
agitado, trabajando en continuo, para promover el crecimiento de los
organismos consumidores de materia orgánica, seguido de un tanque de
sedimentación (decantador secundario) para separar los fangos
biológicos del agua limpia. Los procesos de fangos activados se han
desarrollado principalmente para la eliminación de la materia
orgánica y los nutrientes (nitrógeno y fósforo).
En función del esquema general del tratamiento
biológico, y las condiciones del reactor biológico (aerobio, anóxico
y/o anaerobio) se pueden alcanzar diferentes niveles de tratamiento
tales como eliminación de materia orgánica exclusivamente (reactor
biológico aerobio+decantador secundario), o eliminación conjunta de
nutrientes y materia orgánica (reactor biológico anaerobio+reactor
biológico anóxico+reactor biológico aerobio+decantador
secundario).
Las estaciones depuradoras de aguas residuales
(EDAR), también llamadas plantas de depuración, tienen el objetivo
genérico de conseguir, a partir de aguas residuales afluentes y
mediante diferentes procedimientos físicos, químicos y biológicos,
un agua efluente de mejores características de calidad, tomando como
base ciertos parámetros normalizados y estandarizados.
El principal objetivo en la explotación de las
estaciones depuradoras de aguas residuales, no es sólo el
cumplimiento de los límites de vertido marcados por la legislación,
sino además minimizar el consumo de energía. Todo esto implica la
correcta explotación de las actuales estaciones depuradoras de aguas
residuales y, en muchos casos, el incremento del rendimiento de
muchas de las estaciones depuradoras de aguas residuales ya
construidas para adaptarlas a las actuales necesidades. La gran
cantidad de factores que influyen en el funcionamiento de estos
procesos y la variabilidad del afluente a tratar, hace necesario el
control de los sistemas de depuración para cumplir requisitos de
vertido y minimizar el consumo energético, teniendo en cuenta tanto
las características del agua residual a tratar como el tipo de
proceso de depuración para el cual ha sido diseñada la estación
depuradora de aguas residuales. En general, estos sistemas de
control están basados en la lógica difusa, también llamada lógica
Fuzzy (Serralta et al 2002, Puñal et al 2003), ya que
suponen una alternativa viable para sistemas con un comportamiento
no lineal y muy dinámico como es el caso de los procesos de fangos
activados. Esta lógica, en la que están basados los controladores
difusos, es una rama de la inteligencia artificial que intenta
reproducir la forma de pensar de los seres humanos y por tanto,
admite los problemas en los que hay incertidumbre e imprecisión, al
contrario de lo que sucede con la lógica clásica (Booleana).
Básicamente, la lógica difusa proporciona un medio efectivo para
interpretar la naturaleza inexacta del mundo real.
Actualmente, los sistemas de control de
nitrógeno implementados en las EDAR que incorporan eliminación
biológica de nitrógeno, mediante fangos activados, están basados en
analizadores on-line que miden las
concentraciones de nitrato en las zonas anóxicas y óxicas y las de
amonio en las zonas óxicas del proceso de depuración. El uso de
sondas de bajo coste en inversión inicial y en mantenimiento, tales
como sondas ORP (potencial redox) y sondas de pH, supone una gran
ventaja como posible alternativa a los analizadores on line
dado el creciente interés en la minimización, no sólo de los costes
de inversión de una EDAR, sino también de operación. El uso de estas
sondas ha resultado ser una técnica viable y económica para el
control de procesos de eliminación biológica de nutrientes en
discontinuo (Y.Z. Peng. et al. 2002, N. Kishido et
al., 2003; B.S. Akin et al., 2005; M.Pius et al.
2007). Sin embargo su aplicación a procesos de fangos activados en
continuo no está tan extendida.
En el campo del tratamiento biológico de aguas
residuales, existen documentos en los que se detallan la aplicación
de las etapas de nitrificación-desnitrificación y
aireación, con vistas a la reducción de la carga orgánica y de
nitrógeno presente, así como referencias a la utilización de la
lógica difusa como modelo de decisión en la automatización de la
operación de tratamientos de aguas residuales. Pero en dichas
referencias se han utilizado sistemas de control basados en la
lógica difusa utilizando analizadores on line de
nutrientes.
Existen documentos que describen el uso de
sondas ORP, pH y OD (oxígeno disuelto) para el control de la
evolución del tratamiento del agua residual (Ma Y. et al.
2006; Y.Z. Peng. et al. 2006). En ellos se contempla que es
plausible el establecimiento de medidas de control del proceso de
nitrificación mediante medidas de pH y de OD en las etapas de
nitrificación. Se cita la correlación entre las medidas de sondas
ORP y la evolución de la concentración de nitrato y amonio en el
reactor aerobio, la correlación entre el ORP y la concentración de
nitrato en el reactor anóxico, y la correlación entre el OD y la
concentración de amonio afluente. Los datos proporcionados por
dichas sondas (pH, ORP y OD) alimentan a modelos de lógica difusa
para las operaciones del procedimiento.
En la presente invención se describe un sistema
de control basado en la lógica difusa que permite optimizar la
eliminación biológica de nitrógeno en procesos en continuo de fangos
activados, con configuraciones de tratamiento de
predesnitrificación. Las configuraciones de tratamiento de
predesnitrificación corresponden con aquellas que integren en el
proceso biológico una etapa anóxica que preceda a una etapa aerobia,
tales como: las configuraciones en continuo de
Ludzack-Ettinger modificado (Barnard, 1973), la
configuración A^{2}/O (Hong et al., 1981) o la
configuración UCT (Universidad Cape Town) (Ekama et al.,
1983). En concreto la presente invención fue validada en un esquema
de tratamiento biológico UCT. Los procesos UCT se desarrollaron en
la universidad de Cape Town a mediados de los 80's. Estos sistemas
incluyen tres zonas básicas: anaerobia, anóxica y aerobia y 2
caudales de recirculación interna.
El sistema de control descrito en la presente
invención se basa en el uso de sondas de bajo coste, ORP (potencial
redox) y pH, sin necesidad del empleo de analizadores on line
de amonio y nitrato. Además de la reducción de costes de inversión,
mantenimiento y operación, las sondas de bajo coste propuestas
presentan unos tiempos de repuesta menores que los analizadores
on line de nutrientes. Adicionalmente un menor tiempo de
respuesta de las sondas implica una optimización en el
funcionamiento del controlador. Este sistema de control ha sido
implementado en una aplicación informática para ser ejecutado desde
el PC de control de la EDAR. Además el sistema descrito en la
presente invención se ha validado con agua residual procedente de
una EDAR. En contraste con otros estudios realizados con agua
residual sintética (Y.Z. Peng et al., 2006), la realización
de estas pruebas con agua residual afluente a una EDAR, confiere
mayor fiabilidad a la hora de aplicar el sistema de control
desarrollado a escala industrial.
La singularidad de este sistema de control es la
sustitución del uso general de analizadores de nutrientes on
line, por sondas de bajo coste, de tipo ORP y pH. Se diferencia
de los sistemas descritos en el estado de la técnica, en que los
sistemas descritos en el estado de la técnica son específicos para
un tratamiento en continuo del agua residual según el esquema A/O
(reactor anóxico+reactor aerobio, con 2 recirculaciones internas al
primer reactor anóxico), además difieren en la ubicación y número de
sondas de pH y ORP y en el uso adicional de sondas OD, así como en
el esquema de decisión del método de lógica difusa, ya que proponen
un sistema de control del proceso de nitrificación y aireación
integrado en un mismo algoritmo de decisión. Otra diferencia
destacable es que, en los documentos antes mencionados, las
correlaciones entre las sondas de bajo coste empleadas (pH, ORP, OD)
y los procesos de nitrificación y desnitrificación se han obtenido a
partir del seguimiento analítico de la concentración de nitrógeno y
amonio en las zonas aerobias y anóxicas del reactor. En cambio, en
la presente invención, la validación del uso de las sondas de bajo
coste (pH y ORP), se ha realizado a partir del seguimiento de
analizadores de nutrientes de amonio y nitrato (contrastando sus
valores con las correspondientes medidas analíticas en laboratorio),
realizando de este modo un análisis comparativo y validando el uso
de sondas de bajo coste como una mejor alternativa al uso de
analizadores on line de nutrientes. Por otro lado, como se ha
mencionado anteriormente, el sistema de control de la presente
invención se ha validado con agua procedente de una EDAR. Estas
diferencias hacen que el sistema de control de la presente invención
ofrezca una reducción en los costes de inversión inicial y de
mantenimiento, una mayor facilidad de operación, y una alternativa
viable al uso de analizadores on line de nutrientes.
\vskip1.000000\baselineskip
En la presente invención se describe un sistema
de control, basado en la lógica difusa, que permite optimizar la
eliminación biológica de nitrógeno en procesos en continuo de tipo
predesnitrificación (etapa anóxica previa a la aerobia) con régimen
de circulación de flujo de pistón o en reactores de mezcla. Dicho
sistema de control se basa en el uso de sondas de bajo coste, de
tipo ORP y pH, sin necesidad del empleo de analizadores de
nutrientes on line. A partir de las medidas tomadas de las
sondas de pH y ORP se ejecutan dos algoritmos de lógica difusa. Con
los resultados obtenidos se modifica la consigna de oxígeno disuelto
perteneciente al controlador de aireación de la EDAR y al caudal de
recirculación interna de la zona aerobia a la anóxica. Con este
control se optimiza la eliminación biológica de nitrógeno en
procesos continuos de predesnitrificación.
Este sistema de control ha sido implementado en
una aplicación informática para ser ejecutado desde el PC de control
de la EDAR. Además, el sistema descrito en la presente invención, se
ha validado con agua residual procedente de una estación depuradora
de aguas residuales.
A efectos de la presente invención, se hacen
constar los siguientes términos:
- -
- Afluente: líquido que llega a una planta depuradora para su posterior tratamiento.
- -
- Efluente: líquido procedente de una planta depuradora después de su tratamiento.
- -
- Anóxico: sistema capaz de desarrollar sus funciones en ausencia de oxígeno y presencia de nitratos.
- -
- Aerobio: sistema que necesita de la presencia de oxígeno para realizar sus funciones.
- -
- Anaerobio: sistema caracterizado por la ausencia de oxígeno y nitrato, donde se llevan a cabo funciones específicas.
- -
- Procesos en continuo: aquellos procesos en los que los tratamientos de las aguas residuales se desarrollan secuencialmente en diferentes tanques.
- -
- Procesos en discontinuo: aquellos procesos en los que los tratamientos de las aguas residuales se realizan mediante ciclos de depuración. Un mismo reactor opera en función del tiempo en diferentes condiciones biológicas (aerobia, anaerobia y/o anóxicas).
- -
- Reactores de mezcla completa: la característica de estos reactores es que la concentración de materia orgánica, de microorganismos, así como las características del proceso en general, se mantienen constantes en todo el volumen de reacción.
- -
- Reactores de flujo de pistón: la característica de estos reactores es la variación a lo largo de su longitud de la concentración de materia orgánica, de microorganismos y de las características del proceso en general. Habitualmente se construyen en forma de canal. Su configuración se puede obtener a partir de la disposición de varios reactores de mezcla completa en serie.
Figura 1. Esquema de planta, con una
configuración de tratamiento tipo UCT compuesta por 5 reactores de
mezcla completa. an: anaerobio; ax: anóxico; o: inicial; f: final;
ae: aerobio; A: afluente; E: efluente; DC: decantador secundario;
CD: controlador de desnitrificación; CA: controlador de la
aireación; CN: controlador de nitrificación; Q_{L}: caudal de
recirculación interna; \DeltaQ_{L}: incremento del caudal de
recirculación interna; ODc: consigna de la concentración de oxígeno
disuelto; \DeltaODc: incremento de la consigna de la concentración
de oxígeno disuelto; ORP: potencial redox.
Figura 2. Algoritmo de control utilizado en el
proceso de nitrificación. Representación de las cinco etapas difusas
que comprenden el algoritmo de control. Los números 1, 2, 3, 4 y 5
representan cada una de las cinco etapas difusas que comprende el
algoritmo. E: entrada; S: salida, ae: aerobio;
\varepsilon_{dpHae,M}: error de la media móvil de la diferencia
de pH entre la primera zona aerobia y la última zona aerobia
(Ecuación 2); \Delta\varepsilon_{dpHae,M}: variación del error
de la media móvil de la diferencia de pH entre la primera zona
aerobia y la última zona aerobia (Ecuación 3); \mu(): función de
pertenencia de la variable física a la variable difusa (Ecuación 4);
GN: variable difusa Grande Negativo; PN: variable difusa Pequeño
Negativo; PP: variable difusa Pequeño Positivo; GP: variable difusa
Grande Positivo; C: variable difusa Cero; ODc: consigna de la
concentración de oxígeno disuelto; \DeltaODc: incremento de la
consigna de la concentración de oxígeno disuelto.
Figura 3. Controlador de nitrificación sin
especificar las reglas de lógica difusa aplicadas. CN: controlador
de nitrificación; ae: aerobio; o: inicial; f: final;
\varepsilon_{dpHae,M}: error de la media móvil de la diferencia
de pH entre la primera zona aerobia y la última zona aerobia
(Ecuación 2); \Delta\varepsilon_{dpHae,M}: variación del error
de la media móvil de la diferencia de pH entre la primera zona
aerobia y la última zona aerobia (Ecuación 3); ODc: consigna de la
concentración de oxígeno disuelto; \DeltaODc: incremento de la
consigna de la concentración de oxígeno disuelto.
Figura 4. Algoritmo de control utilizado en el
proceso de desnitrificación Representación de las cinco etapas
difusas que comprenden el algoritmo de control. Los números 1, 2, 3,
4 y 5 representan cada una de las cinco etapas difusas que comprende
el algoritmo. E:entrada; S:salida, ax: anóxico; ORP: potencial
redox; dORP: diferencia de potencial redox entre la primera zona
anaerobia y la última zona anóxica (Ecuación 9);
\DeltadpH_{ax,M}: evolución de la media móvil de la diferencia
de pH entre la última zona anóxica y la última zona aerobia
(Ecuación 10); \mu(): función de pertenencia de la variable física
a la variable difusa (Ecuación 4); GN: variable difusa Grande
Negativo; PN: variable difusa Pequeño Negativo; PP: variable difusa
Pequeño Positivo; GP: variable difusa Grande Positivo; C: variable
difusa Cero; QL: caudal de recirculación interna; \DeltaQ_{L}:
incremento del caudal de recirculación interna.
Figura 5. Controlador de desnitrificación sin
especificar las reglas de lógica difusa aplicadas. CD: controlador
de desnitrificación an: anaerobio; ax: anóxico; o: inicio; f: final;
Q_{L}: caudal de recirculación; \DeltaQ_{L}: incremento del
caudal de recirculación interna; (-): muy negativo; (+): positivo;
ORP: potencial redox; dORP: diferencia de potencial redox entre la
primera zona anaerobia y la última zona anóxica (Ecuación 9);
\DeltadpH_{ax,M}: evolución de la media móvil de la diferencia
de pH entre la última zona anóxica y la última zona aerobia
(Ecuación 10).
La presente invención describe un sistema de
control, basado en la lógica difusa, del proceso de eliminación
biológica de nitrógeno en procesos continuos de tipo
desnitrificación-nitrificación con régimen de
circulación de flujo de pistón o en reactores de mezcla completa, en
Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales (EDAR). Dicho sistema de
control permite optimizar el funcionamiento del proceso de fangos
activados, ya que mantiene el nitrógeno por debajo de los límites de
vertido con el mínimo consumo energético mediante el uso de un
controlador que toma sus datos de sondas de bajo coste de tipo pH y
ORP (potencial redox). El controlador ha sido implementado en una
aplicación informática para ser ejecutado desde el PC de control de
la EDAR. Este controlador se ha validado con agua residual
procedente de una estación depuradora de aguas residuales.
La configuración de la planta tiene que disponer
como mínimo de un reactor anóxico (donde se produce la
desnitrificación) seguido de otro reactor aerobio (donde se produce
la nitrificación), con un caudal variable de recirculación de agua
del aerobio al anóxico. Si los reactores son de tipo mezcla completa
deben disponer de al menos dos zonas diferenciadas aerobias y dos
zonas diferenciadas anóxicas. Cuando se trata de reactores de tipo
flujo de pistón no es necesaria esta diferenciación dentro de cada
tipo de reactor (anóxico y aerobio), debido al flujo longitudinal
característico de este tipo de reactores (Figura 1). En este
sentido, el sistema de control descrito en la presente invención se
compone de 2 controladores independientes basados en el sistema de
lógica difusa:
* Controlador del proceso de nitrificación:
modifica la consigna de oxígeno disuelto del reactor aerobio a
partir de dos sondas de pH situadas en la primera y en la última
zona aerobia. En la Figura 1 se representa la aplicación de la
presente invención a una EDAR con configuración tipo UCT.
* Controlador del proceso de desnitrificación:
modifica el caudal de recirculación interna del reactor aerobio al
anóxico, a partir de la diferencia de pH dado por dos sondas de pH,
situadas en la primera y la última zona anóxica, y del valor del ORP
en la última zona anóxica. Si la EDAR cuenta con un reactor
anaerobio, también se utilizará una sonda adicional de ORP
localizada en la última zona anaerobia, utilizándose la diferencia
de ORP entre la sonda situada en la última zona anaerobia y el ORP
de la última zona anóxica para el sistema de control. (Figura
1).
Por un lado, para poder controlar el proceso de
nitrificación, la EDAR ha de disponer de un sistema de control de la
aireación. El sistema de control de la aireación de una EDAR
controla la concentración de oxígeno del reactor aerobio,
manteniéndola a una consigna determinada. En este caso, el
controlador del proceso de nitrificación actúa como control
supervisor de la consigna de concentración de oxígeno disuelto del
reactor aerobio, modificándola en función de las condiciones del
proceso de nitrificación. De esta manera se minimiza el consumo
energético, manteniendo al mínimo la aireación siempre y cuando la
concentración de amonio en el efluente cumpla con las condiciones de
vertido específicas.
Por otro lado, para poder modificar el caudal de
recirculación interna del reactor aerobio al anóxico, la EDAR ha de
disponer de un variador que permita modificar el caudal de la bomba
de recirculación interna. El sistema de control del proceso de
desnitrificación sólo incrementará el caudal cuando el proceso tenga
capacidad para desnitrificar el incremento de nitrato asociado al
aumento de la recirculación interna. Por este motivo este sistema de
control también minimiza el coste energético derivado de los costes
de bombeo (Figura 1).
A partir de las medidas tomadas de las sondas de
pH y ORP (potencial Redox) se ejecutan dos algoritmos de lógica
difusa. Con los resultados obtenidos se modifica por un lado la
consigna de oxígeno disuelto perteneciente al controlador de
aireación de la EDAR y por otro el caudal de recirculación interna
de la zona aerobia a la anóxica, optimizando la eliminación
biológica de nitrógeno en procesos en continuo.
Los algoritmos de control han sido implementados
en una aplicación informática para su ejecución desde el PC de
control de la EDAR. Esta aplicación permite, mediante la
comunicación entre el sistema de adquisición de datos, SCADA, de la
EDAR, realizar las acciones de control sobre los elementos finales
de control manteniendo los valores de las variables de control en
los respectivos valores de consigna.
La invención no está restringida a este tipo de
esquema, sino que es aplicable a cualquier sistema en continuo de
eliminación biológica de nutrientes en el que exista al menos dos
zonas anóxicas seguidas de dos zonas aerobias, para reactores de
tipo mezcla completa, o una zona anóxica seguida de una zona aerobia
para reactores de tipo flujo de pistón.
Como se ha mencionado anteriormente, el sistema
de control desarrollado en la presente invención consta de dos
algoritmos de control independientes, basados en la lógica difusa,
para el proceso de eliminación biológica de nitrógeno. Con uno de
los algoritmos se controla el proceso de nitrificación para
optimizar la eliminación de amonio en la zona aerobia llevado a cabo
por los organismos autótrofos que oxidan el amonio a nitrato. El
otro de los algoritmos utilizados controla el proceso de
desnitrificación para la eliminación o el aprovechamiento del
nitrato como aceptor de electrones, con el objetivo de disminuir el
consumo energético global del proceso de fangos activados. El
proceso de desnitrificación tiene lugar en la etapa anóxica, donde
los organismos heterótrofos utilizan el nitrato como aceptor de
electrones reduciéndolo a nitrógeno gas que se difunde directamente
a la atmósfera.
El sistema de control descrito en la presente
invención es aplicable a configuraciones de EDAR de sistemas en
continuo con régimen de circulación en flujo de pistón o en
reactores de mezcla completa. Si los reactores son de tipo mezcla
completa deben disponer de al menos dos zonas diferenciadas aerobias
y dos zonas diferenciadas anóxicas. Cuando se trata de reactores de
tipo flujo de pistón no es necesaria esta diferenciación dentro de
cada tipo de reactor (anóxico y aerobio), debido al flujo
longitudinal característico de este tipo de reactores. Además, dicha
EDAR ha de disponer de un sistema de control de la aireación que
controle la concentración de oxígeno disuelto en la zona aerobia, ya
que el sistema de control del proceso de nitrificación actúa como
control supervisor de la consigna de oxígeno disuelto del sistema de
control de la aireación. En general una EDAR dispone de sistemas de
control de la aireación donde la consigna de oxígeno disuelto del
reactor aerobio se establece manualmente. Habitualmente estas
consignas de oxígeno suelen establecerse en valores elevados para
cumplir requisitos de vertido en materia orgánica y nutrientes. Con
el sistema de control de la nitrificación propuesto, el valor de
consigna de oxígeno disuelto se establecerá automáticamente a través
del controlador, en función de las necesidades de aireación de cada
momento. De este modo el sistema de control de la invención supone
un ahorro energético considerable en la explotación de una EDAR.
La EDAR también ha de disponer de un variador
que modifique el caudal de circulación interna de nitratos del
reactor aerobio al anóxico, ya que el sistema de control del proceso
de desnitrificación de la presente invención, modifica este caudal
en función de las condiciones del proceso.
Las variables a manipular por cualquier sistema
de control dependerán de la configuración de la EDAR para la
eliminación biológica de nutrientes. En la presente invención, el
sistema de control desarrollado es aplicable a sistemas de
eliminación biológica de nitrógeno con esquemas de tratamiento de
tipo predesnitrificación, pudiendo incluir también eliminación
biológica de fósforo, siempre que exista una etapa anaerobia previa
a la etapa anóxica. Según este tipo de esquemas de tratamiento, en
el proceso de nitrificación, el principal parámetro de control es la
concentración de amonio y/o la concentración de nitrato al final de
la etapa aerobia, manipulando la concentración de oxígeno del
reactor aerobio, y en el proceso de desnitrificación, la
concentración de nitrato al final de la etapa anóxica y al final de
la etapa aerobia, modificando el caudal de recirculación del aerobio
al anóxico.
\vskip1.000000\baselineskip
Así el objeto de la presente invención se
refiere a un sistema de control de la eliminación biológica de
nitrógeno en procesos en continuo de tratamiento de líquidos
afluentes residuales, que comprendan, secuencialmente, al menos una
zona de tratamiento en anoxia, dónde se produce la desnitrificación
y, al menos, una zona de tratamiento en aerobiosis, donde se produce
la nitrificación, de los afluentes, con un caudal variable de
recirculación de la zona aerobia a la anóxica, caracterizado porque
dispone, al menos, de un primer y de un segundo controlador
independientes,
- un primer controlador, del proceso de
desnitrificación, que dispone de al menos una sonda de pH en la zona
anóxica, calculando este primer controlador la diferencia entre los
valores de pH de cada zona anóxica, y además, dispone de una sonda
de ORP en la última zona anóxica, determinando dicha diferencia de
pH junto con el valor de la sonda ORP el caudal de recirculación
interna de la zona aerobia a la anóxica;
- un segundo controlador, del proceso de
nitrificación que modifica la consigna de oxígeno disuelto en la
zona aerobia, a partir de al menos una sonda de pH dispuesta en
dicha zona, que efectúa mediciones periódicas del pH
correspondiente, calculando este segundo controlador la diferencia
entre los valores de pH de cada zona aerobia.
\vskip1.000000\baselineskip
En una realización preferida, el sistema de
control de la presente invención, se caracteriza por comprender en
el proceso continuo de tratamiento de líquidos afluentes residuales,
adicionalmente, al menos una zona de tratamiento inicial en
anaerobiosis, disponiendo entonces el sistema de, al menos, una
sonda redox ORP adicional, situada en dicha zona anaerobia,
calculando también el segundo controlador, la diferencia de
potenciales redox entre la zona anaerobia y la zona anóxica.
\vskip1.000000\baselineskip
En otra realización preferida, cuando el sistema
de control de la presente invención es llevado a cabo mediante
régimen de circulación de flujo de pistón dispone de:
- al menos una sonda de pH en la primera y
última zona aerobia,
- al menos una sonda de pH en la primera y
última zona anóxica
- una sonda redox en la última zona anóxica
- una sonda redox adicional situada en la última
zona anaerobia;
\vskip1.000000\baselineskip
Y, cuando es llevado a cabo mediante un régimen
de circulación en reactores de mezcla completa dispone de:
- al menos una sonda de pH en la primera y
última zona aerobia,
- al menos una sonda de pH en la primera y
última zona anóxica
- una sonda redox en la última zona anóxica
- una sonda redox adicional situada en la última
zona anaerobia.
\vskip1.000000\baselineskip
En otra realización preferida, el sistema de
control de la presente invención se caracteriza porque la zona
aerobia dispone de un sistema de control de la aireación que
modifica la consigna de oxígeno disuelto y la zona anóxica dispone
de un variador que modifica el caudal de recirculación de la zona
aerobia a la anóxica.
El segundo objeto de la presente invención se
refiere al procedimiento de eliminación biológica de nitrógeno en
procesos en continuo de tratamiento de líquidos afluentes
residuales, que comprendan, secuencialmente, al menos una zona de
tratamiento en anoxia y, al menos, una zona de tratamiento en
aerobiosis, de dichos afluentes, con un caudal variable de
recirculación de la zona aerobia a la zona anóxica caracterizado por
utilizar el sistema de control descrito anteriormente.
En una realización preferida, el procedimiento
de la presente invención se caracteriza por comprender en el proceso
continuo de tratamiento de líquidos afluentes residuales,
adicionalmente, al menos una zona de tratamiento inicial en
anaerobiosis.
\vskip1.000000\baselineskip
En otra realización preferida, el procedimiento
de la presente invención se caracteriza porque cuando el proceso en
continuo es llevado a cabo mediante un régimen de circulación de
flujo de pistón el sistema de control dispone de:
- al menos una sonda de pH en la primera y
última zona aerobia,
- al menos una sonda de pH en la primera y
última zona anóxica
- una sonda redox en la última zona anóxica
- una sonda redox adicional situada en la última
zona anaerobia.
\vskip1.000000\baselineskip
Y cuando el proceso en continuo es llevado a
cabo mediante un régimen de circulación en reactores de mezcla
completa el sistema de control dispone de:
- al menos una sonda de pH en la primera y
última zona aerobia,
- al menos una sonda de pH en la primera y
última zona anóxica
- una sonda redox en la última zona anóxica
- una sonda redox adicional situada en la última
zona anaerobia.
\vskip1.000000\baselineskip
En otra realización preferida, el procedimiento
descrito en la presente invención se caracteriza porque la zona
aerobia dispone de un sistema de control de aireación y de un
variador para la regulación automática del caudal de recirculación
interna entre la zona aerobia y la zona anóxica.
En otra realización preferida el procedimiento
descrito en la presente invención se caracteriza porque el proceso
continuo se lleva a cabo en estaciones depuradoras de aguas
residuales (EDAR).
Los ejemplos que se exponen a continuación
tienen el objetivo de ilustrar la invención sin limitar el alcance
de la misma.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
1
El algoritmo de control del proceso de
nitrificación permite mantener una concentración baja de amonio en
la última zona aerobia (que cumpla las condiciones de vertido
específicas) con el mínimo consumo energético. Para ello el
controlador actúa como un control supervisor modificando la consigna
de oxígeno disuelto del controlador del sistema de aireación de que
disponga la zona aerobia. El esquema del algoritmo de control basado
en la lógica difusa contiene cinco etapas que se muestran en la
Figura 2 y se detallan a continuación.
\vskip1.000000\baselineskip
\bulletEtapa 1. Entrada de datos físicos
al controlador. Las variables físicas medidas corresponden con
los valores de pH_{ae,o} y pH_{ae,f}. Con estos valores se
calcula la variable dpH_{ae} según la Ecuación 1
\vskip1.000000\baselineskip
Seguidamente se calcula la media móvil de esta
variable, dpH_{aeM}, calculando para cada tiempo de control, la
media de los valores de dpH_{ae} para un intervalo de tiempo fijo
y previo a cada tiempo de control. A partir del valor de dpH_{aeM}
se determinan las variables de entrada al controlador, que
corresponden con:
- \circ
- Error de dpH_{ae,M}, \varepsilon_{dpH_{aeM}}. Esta variable representa el error del valor de la variable de control dpH_{aeM}, con respecto al valor fijado como consigna, dpH_{aeC}, definido como:
\vskip1.000000\baselineskip
- Si la variable \varepsilon_{dpH_{aeM}} es negativa, la variable de control está por encima de la consigna establecida, indicando que el proceso de nitrificación no se ha completado y que el sistema requiere de más aireación para una nitrificación adecuada del amonio entrante. En este caso el sistema de control aumentará la consigna de oxígeno disuelto del sistema de control de la aireación, OD_{C} Por el contrario, si \varepsilon_{dpH_{aeM}} es positiva, implicará que se está suministrando una aireación en exceso, porque se está nitrificando más amonio del necesario para cumplir requisitos de vertido. Por ello el sistema de control disminuirá la consigna OD_{C}.
- \circ
- Variación del error de dpH_{aeM}, \Delta\varepsilon_{dpH_{aeM}}. La variación del error es utilizada para identificar la tendencia de la variable de control dpH_{aeM} en el proceso. La expresión de cálculo de la variación del error en el instante t, corresponde con la siguiente expresión:
- donde:
\hskip0.3mm
- Si la variable \Delta\varepsilon_{dpH_{aeM}} es mayor que cero implica que la variable dpH_{aeM} se está alejando del valor de consigna. En este caso, la acción del sistema de control desarrollado deberá ser más brusca. Por el contrario si es menor que cero, implicará que la variable de control se está acercando al valor de consigna, de manera que la acción del controlador deberá ser más suave.
\vskip1.000000\baselineskip
\bulletEtapa 2. Fuzzificación. Tras la
determinación de las variables físicas de entrada al controlador,
\varepsilon_{dpH_{aeM}} y \Delta\varepsilon_{dpH_{aeM}}
éstas son transformadas a las variables difusas representadas en el
esquema. Se definen las funciones de pertenencia representativas de
cada etiqueta lingüística, en forma de un distribución gaussiana
definida por la siguiente expresión:
- donde:
- \mu(p): grado de pertenencia de la variable física, es la variable difusa
- P: es la variable física
- c: es el centro de la curva gaussiana
- \sigma: es el ancho de la curva gaussiana
- Como se puede observar en la Ecuación 4, las funciones de pertenencia vendrán definidas por dos parámetros, el centro c y la anchura \sigma. Los valores de estos parámetros serán específicos de cada EDAR donde sea implementado el sistema de control. Por ello, los valores adecuados serán determinados en el proceso de calibración del sistema de control.
\vskip1.000000\baselineskip
\bulletEtapa 3. Inferencia. Etapa en
la que se obtiene el valor de cada una de las etiquetas lingüísticas
de la variable difusa de salida, incremento de la consigna de
oxígeno \mu(\DeltaOD_{C}), en base al conocimiento
lingüístico que se dispone. Para ello se definen una serie de reglas
y se evalúan empleando el procedimiento Max-Prod de
Larsen (1980), descrito con las siguientes ecuaciones:
\vskip1.000000\baselineskip
\bulletEtapa 4. Desfuzzificación. En
esta etapa la variable de salida difusa
\mu(\DeltaOD_{C}), es transformada a la variable de
salida física del sistema de control, \DeltaOD_{C}, que
corresponde con el incremento de consigna de oxígeno disuelto. Esta
salida implica un aumento o disminución de la consigna de oxígeno
disuelto. Para realizar esta transformación se ha utilizado, el
método de la media difusa (Mendel, J.M., 1995), descrito por la
siguiente ecuación:
donde:
p: representa el valor físico de la variable de
salida
\mu(p_{i}): es variable de salida
difusa
c_{i}: es el centro de la función de
pertenencia de cada etiqueta lingüística de
\mu(p_{i})
\bulletEtapa 5. Salida física del sistema
de control. En esta etapa la variable de salida física obtenida
en la etapa previa de desfuzzificación, \DeltaOD_{C}, es
utilizada para calcular el valor de la consigna de oxígeno disuelto,
según la siguiente expresión:
donde:
OD_{C,ant} es la consigna de oxígeno disuelto
anterior a la acción de control.
\vskip1.000000\baselineskip
En la presente invención, el sistema de control
del proceso de nitrificación actúa como control supervisor del
sistema de control de la aireación, actuando sobre la consigna de
oxígeno disuelto en la última zona aerobia. El controlador del
sistema de aireación es totalmente independiente del controlador de
la nitrificación y su única función es la de mantener el OD en el
valor de consigna establecido por éste. El sistema de aireación de
la EDAR, mantendrá una concentración de oxígeno disuelto baja en la
primera zona aerobia, (alrededor de 0.5 ppm), y la consigna de
oxígeno disuelto (OD) en la última zona es controlada mediante este
sistema de control supervisor. De esta forma, este controlador
permite ahorrar energía ya que sólo aumenta la consigna de OD en los
casos en que realmente es necesario para eliminar el amonio.
Tras el procesado de las variables de entrada al
sistema de control de lógica difusa, la salida del controlador
modifica la consigna de oxígeno disuelto perteneciente al
controlador de aireación instalado en la EDAR.
En la Figura 3 se muestran las variables de
entrada al sistema de control y la tendencia que independientemente
tendría cada una de ellas sobre la variable de salida del
controlador. Además se refleja como la combinación del valor de las
dos variables (\varepsilon_{dpH_{M}} y
\Delta\varepsilon_{dpH_{M}}), tras el procesado del sistema de
control basado en la lógica difusa (mostrado en la Figura 2), actúa
convenientemente modificando la consigna de oxígeno disuelto del
sistema de aireación.
De esta forma, en lugar de utilizar un
analizador de amonio para el control del proceso de nitrificación,
se emplean dos sondas de pH. Con esta invención, la aireación se
mantendrá al mínimo siempre que se cumplan los requisitos de
vertido, minimizando así los costes energéticos de aireación de una
EDAR. Cabe resaltar la importancia de esta minimización energética
ya que los sistemas de aireación de una EDAR suponen el 50% de la
energía total consumida.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
2
El algoritmo de control del proceso de
desnitrificación permite mantener una concentración baja de nitrato
en la última zona anóxica, modificando el caudal de recirculación
interna de la zona aerobia a la zona anóxica. El esquema del
algoritmo de control basado en la lógica difusa, que contiene cinco
etapas, se muestra en la Figura 4 y se detalla a continuación.
\bulletEtapa 1. Entrada de datos físicos
al controlador. Las variables físicas medidas corresponden con
los valores ORP_{an}, ORP_{ax}, pH_{ax,o} y pH_{ax,f}. Con
estos cuatro valores se calculan las 3 variables físicas de entrada
al sistema de control difuso que son las siguientes:
- \circ
- ORP_{ax}. Si la variable de control ORP_{ax} es muy poco negativa, (este valor será poco negativo si el valor ORP_{ax} es muy próximo al valor de la etiqueta lingüística PP (pequeño positivo), el valor de esta etiqueta definido por los parámetros centro y ancho de la curva gaussiana, serán determinados específicamente para cada EDAR donde el sistema de control sea implementado. Los valores de estos parámetros junto con los parámetros que definen el resto de etiquetas lingüísticas son los valores a determinar en el proceso de calibración del sistema de control) el sistema de control deberá disminuir el caudal de recirculación aerobio-anóxico, con el fin de reducir la concentración de nitrato en exceso en la última etapa anóxica y minimizar su posible recirculación en la etapa anaerobia (en el caso en el que exista). Por el contrario, si el valor de esta variable es muy negativo (este valor será muy negativo si el valor ORP_{ax} es muy próximo al valor de la etiqueta lingüística GN (grande negativo), el valor de esta etiqueta definido por los parámetros centro y ancho de la curva gaussiana GN, serán determinados específicamente para cada EDAR donde el sistema de control sea implementado.) el caudal de la bomba podrá ser aumentado por el sistema de control para aumentar la concentración de nitrato afluente a la etapa anóxica.
- \circ
- dORP, esta variable es opcional en el caso de que exista etapa anaerobia en el esquema de tratamiento. Esta variable se obtiene a partir de la siguiente expresión:
- Si la variable de control, dORP es muy negativa (este valor será muy negativo si el valor dORP es muy próximo al valor de la etiqueta lingüística GN (grande negativo), el valor de esta etiqueta definido por los parámetros centro y ancho de la curva gaussiana GN, serán determinados específicamente para cada EDAR donde el sistema de control sea implementado), el potencial redox de la última zona anóxica esta muy por encima del de la última etapa anaerobia. En este caso, este valor es indicativo de la presencia de nitrato en exceso en la etapa anóxica, por lo que el sistema de control no deberá aumentar la recirculación aerobio-anóxico. Por otro lado, si el valor de esta variable es poco negativo (este valor será poco negativo si el valor dORP es muy próximo al valor de la etiqueta lingüística PP (pequeño positivo), el valor de esta etiqueta definido por los parámetros centro y ancho de la curva gaussiana PP, serán determinados específicamente para cada EDAR donde el sistema de control sea implementado), indicará que las condiciones de la última etapa anóxica son más próximas a condiciones anaerobias. En esta situación el sistema de control podrá aumentar el caudal de recirculación.
- \circ
- Evolución de la media móvil del pH a lo largo de la etapa anóxica, \DeltadpH_{axM}. Esta variable se obtiene a partir de la siguiente expresión:
- donde:
- dpH_{axM}: media móvil de la variable dpH_{ax} cada 30 minutos. Esta variable se obtiene a partir de la siguiente expresión:
- donde:
- dpH_{axM,ant}: media móvil de la variable dpH_{ax} cada 3 horas
\vskip1.000000\baselineskip
\bulletEtapa 2. Fuzzificación. Tras la
determinación de las variables físicas de entrada al controlador,
ORP_{ax}, dORP y \DeltadpH_{axM} éstas son transformadas a las
variables difusas representadas en la Figura 4. Se definen las
funciones de pertenencia representativas de cada etiqueta
lingüística, en forma de curvas gaussianas, tal y como se representa
en la Ecuación 4.
\bulletEtapa 3. Inferencia. Etapa en
la que se obtiene el valor de cada una de las etiquetas lingüísticas
de la variable difusa de salida, incremento del caudal
\mu(\DeltaQ_{L}), en base al conocimiento lingüístico
que se dispone. El proceso de inferencia consiste en la definición
de una serie de reglas y empleando el procedimiento
Max-Prod de Larsen (1980) para la evaluación de las
mismas, descrito anteriormente.
\bulletEtapa 4. Desfuzzificación. En
esta etapa la variable de salida difusa
\mu(\DeltaQ_{L}), es transformada a la variable de
salida física del sistema de control, \DeltaQ_{L}, que
corresponde con el incremento de caudal de recirculación. Esta
salida implica un aumento o disminución del caudal de recirculación
interna aerobio-anóxico. Para realizar esta
transformación se ha utilizado, el método de la media difusa
(Mendel, J.M., 1995), descrito anteriormente.
\bulletEtapa 5. Salida física del sistema
de control. En esta etapa la variable de salida física obtenida
en la etapa previa de desfuzzificación, \DeltaQ_{L}, es
utilizada para calcular el valor del caudal de recirculación aerobio
anóxico, según la siguiente expresión:
donde:
Q_{Lant}: caudal de recirculación
aerobio-anóxico anterior a la acción de control.
\vskip1.000000\baselineskip
El controlador del proceso de desnitrificación
utiliza las señales de dos sondas de pH situadas en la primera y
última zonas anóxicas, pH_{ax,o} y pH_{ax,f} respectivamente
(Figuras 1, 4 y 5). Si la diferencia de pH entre estas dos zonas es
positiva implica que la etapa anóxica tiene capacidad de
desnitrificación. Además, tiene en cuenta el potencial redox de la
última zona anóxica, ORP_{an}, que nos indica la mayor o menor
presencia de nitrato en la última zona anóxica y adicionalmente, el
potencial redox de la última zona anaerobia, ORP_{an}, que nos
indica las condiciones anaerobias de la última zona anóxica, siempre
que el esquema de tratamiento de la EDAR incluya eliminación
biológica de fósforo con una zona anaerobia previa (Figuras 1, 4 y
5).
Tras el procesado de las variables de entrada al
sistema de control de lógica difusa, la salida del controlador
modifica adecuadamente el caudal de recirculación interna de la zona
aerobia a la anóxica. En este caso, en lugar de utilizar dos
analizadores de nitrato, uno en la zona anóxica y otro en la
aerobia, se utilizan una sonda ORP (dos si existe etapa anaerobia) y
dos de pH. La señal ORP_{ax}, indicará la mayor o menor presencia
de nitratos en la última zona anóxica, al igual que la variable dORP
(si es el caso de un esquema de tratamiento que incluya una zona
anaerobia previa). Cuanto más próxima a cero sea dORP, más anaerobia
será la última zona anóxica y por tanto menos concentración de
nitrato habrá en esa zona. Y por último las dos sondas de pH, cuya
diferencia determinada por la variable dpH_{ax}, es un indicador
del grado de desnitrificación de las zonas anóxicas.
En resumen, solo cuando ORP_{ax} y dORP sean
indicativos de poca presencia de nitrato en la última zona anóxica y
el sistema sea capaz de asimilar más nitrato para desnitrificar,
\DeltadpH_{axM} > 0, el sistema de control irá incrementando
la recirculación interna de la zona aerobia a la anóxica,
optimizando de esta manera el proceso de desnitrificación y
minimizando los costes energéticos derivados del bombeo.
Así, el sistema de control del proceso de
desnitrificación no sólo tiene en cuenta una medida de ORP lo
suficientemente baja que asegure una concentración pequeña de
nitrato en la última etapa anóxica, sino que también se tiene en
cuenta la capacidad de desnitrificación de la etapa anóxica. De
manera que si la variable \DeltadpH_{axM} no es positiva no se
va a recircular más puesto que la etapa anóxica no será capaz de
asimilar ese incremento y se estaría desperdiciando energía en el
bombeo necesario para dicha recirculación.
En la Figura 5 se representan las tres variables
de entrada al controlador (ORP_{ax}, dORP y \DeltadpH_{axM})
obtenidas a partir de las sondas previamente citadas e instaladas en
la EDAR. Tras el procesado del valor de estas tres variables, se
obtiene la salida del controlador, el caudal final de recirculación
interna.
Tanto el controlador del proceso de
nitrificación y el controlador del proceso de desnitrificación, que
integran el sistema de control descrito en la presente invención,
optimizan la eliminación biológica del nitrógeno de una EDAR,
minimizando el coste energético relacionado con las variables
manipuladas por el sistema de control. Además, con esta invención se
minimiza la inversión inicial sustituyendo los analizadores por
sondas de bajo coste, las cuales incluyen la ventaja adicional de
una mayor facilidad en su mantenimiento y un menor tiempo de
respuesta lo que optimiza la acción del sistema de control.
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Claims (12)
1. Sistema de control de la eliminación
biológica de nitrógeno en procesos en continuo de tratamiento de
líquidos afluentes residuales, que comprenden, secuencialmente, al
menos una zona de tratamiento en anoxia, dónde se produce la
desnitrificación y, al menos, una zona de tratamiento en aerobiosis,
donde se produce la nitrificación, de dichos afluentes, con un
caudal variable de recirculación de la zona aerobia a la anóxica,
caracterizado porque dispone, al menos, de un primer y de un
segundo controlador independientes,
- un primer controlador, del proceso de
desnitrificación, que dispone de al menos una sonda de pH en la zona
anóxica, calculando este primer controlador la diferencia entre los
valores de pH dentro de dicha zona anóxica, y además, dispone de una
sonda redox ORP en la propia zona anóxica, determinando dicha
diferencia de pH junto con el valor de ORP en la etapa anóxica, el
caudal de recirculación de la zona aerobia a la anóxica;
- un segundo controlador, del proceso de
nitrificación que modifica la consigna de oxígeno disuelto en la
zona aerobia, a partir de al menos una sonda de pH dispuesta en
dicha zona, que efectúa mediciones periódicas del pH
correspondiente, calculando este segundo controlador la diferencia
entre los valores de pH dentro de la zona aerobia.
2. Sistema de control según la reivindicación 1
caracterizado por comprender en el proceso continuo de
tratamiento de líquidos afluentes residuales, adicionalmente, al
menos una zona de tratamiento inicial en anaerobiosis, disponiendo
entonces el sistema de, al menos, una sonda redox ORP adicional,
situada en dicha zona anaerobia, calculando también el segundo
controlador, la diferencia de potenciales redox entre la zona
anaerobia y la zona anóxica.
\vskip1.000000\baselineskip
3. Sistema de control según la reivindicación 1
o 2 que cuando el proceso en continuo es llevado a cabo mediante un
régimen de circulación de flujo de pistón dispone de:
- al menos una sonda de pH en la primera y
última zona aerobia,
- al menos una sonda de pH en la primera y
última zona anóxica
- una sonda redox en la última zona anóxica
- una sonda redox adicional situada en la última
zona anaerobia.
\vskip1.000000\baselineskip
4. Sistema de control según la reivindicación 1
o 2 que cuando el proceso en continuo es llevado a cabo mediante un
régimen de circulación en reactores de mezcla completa dispone
- al menos una sonda de pH en la primera y
última zona aerobia,
- al menos una sonda de pH en la primera y
última zona anóxica
- una sonda redox en la última zona anóxica
- una sonda redox adicional situada en la última
zona anaerobia.
\vskip1.000000\baselineskip
5. Sistema de control según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4 caracterizado porque la zona aerobia
dispone de un sistema de control de la aireación que modifica la
consigna de oxígeno disuelto y la zona anóxica dispone de un
variador que modifica el caudal de recirculación de la zona aerobia
a la anóxica.
6. Procedimiento de eliminación biológica de
nitrógeno en procesos en continuo de tratamiento de líquidos
afluentes residuales, que comprende, secuencialmente, al menos una
zona de tratamiento en anoxia y, al menos, una zona de tratamiento
en aerobiosis, de dichos afluentes, con un caudal variable de
recirculación de la zona aerobia a la zona anóxica
caracterizado por utilizar el sistema de control de las
reivindicaciones 1 a 5.
7. Procedimiento según la reivindicación 6
caracterizado por comprender en el proceso continuo de
tratamiento de líquidos afluentes residuales, adicionalmente, al
menos una zona de tratamiento inicial en anaerobiosis.
\vskip1.000000\baselineskip
8. Procedimiento según las reivindicaciones 6 o
7 caracterizado porque el proceso en continuo es llevado a
cabo mediante un régimen de circulación de flujo de pistón
caracterizado porque el sistema de control dispone de:
- al menos una sonda de pH en la primera y
última zona aerobia,
- al menos una sonda de pH en la primera y
última zona anóxica
- una sonda redox en la última zona anóxica
- una sonda redox adicional situada en la última
zona anaerobia.
\vskip1.000000\baselineskip
9. Procedimiento según las reivindicaciones 6 o
7 caracterizado porque el proceso en continuo es llevado a
cabo mediante un régimen de circulación en reactores de mezcla
completa caracterizados porque el sistema de control dispone
de:
- al menos una sonda de pH en la primera y
última zona aerobia,
- al menos una sonda de pH en la primera y
última zona anóxica
- una sonda redox en la última zona anóxica
- una sonda redox adicional situada en la última
zona anaerobia.
\vskip1.000000\baselineskip
10. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 6 a 9 dónde la zona aerobia dispone de un sistema
de control de aireación.
11. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 6 a 10 en el que se dispone de un variador para la
regulación automática del caudal de recirculación interna entre la
zona aerobia y la zona anóxica.
12. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 6 a 11 caracterizado porque el proceso
continuo se lleva a cabo en estaciones depuradoras de aguas
residuales (EDAR).
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|---|---|---|---|
| ES200900820A ES2345090B2 (es) | 2009-03-13 | 2009-03-13 | Sistema de control para la eliminacion biologica de nitrogeno de aguas residuales mediante sondas de bajo coste. |
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