Simulación de un biorreactor con membranas integrando la producción de bioplásticos al tratamiento de aguas residuales

Abstract

The production of polyhydroxyalkanoates (PHA) was simulated by coupling the process to a membrane bioreactor (BRM). In order to do this, a digital model of a BRM was reproduced using GPS-X software and in this way the performance in the theoretical production of PHA was observed. For the simulation, the mathematical model Activated Sludge Model No. 3 (ASM3) developed by the International Water Association (IWA) was implemented, since it includes PHA cell storage, represented by the XSTO variable. The characteristics of the substrate and the operating conditions of the BRM were based on the experimental work carried out by (Loeza, 2017); in which the BRM was fed with two synthetic wastewater substrates manufactured from acetic acid and glucose. The independent variable was the organic load, which varied between values of 0.01 and 0.5 mgCOD/mgSSV*d. The highest theoretical rate of PHA production was obtained for the substrate based on acetic acid with an organic load of 0.5 mgCOD/mgSSV*d, which yielded a result of 11.9% of the dry cell weight. On the other hand, the higher theoretical production rate for the glucose-based substrate was achieved with an organic load of 0.4 mgCOD/mgSSV*d, obtaining a result of 9.83 of the dry cell weight.

Se simuló la producción de polihidroxialcanoatos (PHA) acoplando el proceso a un biorreactor con membrana (BRM). Para ello se reprodujo un modelo digital de un BRM utilizando el software GPS-X y de esta manera se observó el rendimiento en la producción teórica de PHA. Para la simulación se implementó el modelo matemático Activated Sludge Model No. 3 (ASM3) desarrollado por la Asociación Internacional del Agua (IWA), ya que dentro de sus procesos incluye el almacenamiento celular de PHA, representado con la variable XSTO. Las características del sustrato y las condiciones de operación del BRM se basaron en el trabajo experimental realizado por (Loeza, 2017); en el cual el BRM se alimentó con dos sustratos de agua residual sintética fabricados a partir de ácido acético y glucosa. La variable independiente fue la carga orgánica, la cual se varió entre valores de 0.01 y 0.5 mgDQO/mgSSV*d. Se obtuvo la mayor tasa teórica de producción de PHA para el sustrato a base de ácido acético con una carga orgánica de 0.5 mgDQO/mgSSV*d, la cual arrojó un resultado de 11.9% del peso seco celular. Por su parte la mayor tasa teórica de producción para el sustrato a base de glucosa se logró con una carga orgánica de 0.4 mgDQO/mgSSV*d, obteniéndose un resultado de 9.83 del peso seco celular.