Diseño, análisis y evaluación del proceso de biomasa en suspensión, mediante la simulación de una planta de tratamiento de aguas residuales urbanas; caso de estudio: municipio de La Piedad de Cabadas, Michoacán

Abstract

The need to minimize the environmental impact caused by discharges of untreated wastewater to natural water bodies and to reduce operating costs and to improve the wastewater treatment plants (WWTP) performances has led to develop new tools and methods that improve the design of WWTP. The activated sludge process is the most used in our country because of its capacity to remove organic matter, nitrogen and phosphorus (Metcalf and Eddy, 2003). Nowadays, in Mexico, this wastewater treatment process is designed by the method proposed by Metcalf and Eddy, which is sometimes even a requirement for the development of such kind of projects. However, recently there have been some emerging design methods (van Haandel and van der Lubbe, 2007) which can be considered as an alternative that would reduce investment, operation and maintenance costs of wastewater treatment plants. The aim of this work is to analyze two design methods of the activated sludge process for WWTP based on a simulation process tool. To perform this analysis a WWTP was designed by two methods: (i) by a traditional method (Metcalf) widely used in Mexico and the world, and (ii) by an emerging method (Haandel); subsequently modeling and simulation of both designs were conducted using the GPS-X ® software created by Hydromantis using the ASM1 model. The results show that the method of van Haandel achieves higher removal efficiencies and provides a better response under the different operating conditions tested.

La necesidad de minimizar el impacto ambiental causado por las descargas de aguas residuales sin tratamiento a los cuerpos de agua naturales, así como de reducir costos de operación y hacer más eficiente la operación de las plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR) ha llevado al desarrollo de herramientas y métodos de diseño que permiten mejorar este estas obras de la Ingeniería Ambiental. El proceso de lodos activados es el más utilizado en nuestro país dada su capacidad de remoción de materia orgánica, nitrógeno y fósforo (Metcalf y Eddy, 2003). En México, actualmente, este proceso de tratamiento es diseñado por el método propuesto por Metcalf y Eddy, el cual en algunas ocasiones incluso es un requerimiento en las licitaciones públicas para la elaboración de este tipo de proyectos. Sin embargo, recientemente han surgido nuevos métodos de diseño (van Haandel y van der Libe, 2007) los cuales pueden ser considerados como una alternativa que permitiría reducir costos de inversión, operación y mantenimiento de las plantas de tratamiento de aguas residuales. El objetivo de este trabajo es analizar dos métodos de diseño del proceso de lodos activados en plantas de tratamiento de aguas residuales, con la ayuda de una herramienta de simulación. Para realizar este análisis primeramente se diseño una PTAR con dos métodos: (i) un método tradicional y ampliamente empleado en México y el mundo, el de Metcalf y (ii) un método nuevo, el planteado por Haandel; posteriormente se realizó la modelación y simulación de ambos diseños utilizando el software GPS-X® creado por Hydromantis, usando el modelo ASM1. Los resultados muestran que el método de van Haandel alcanza mayores eficiencias de remoción y presenta una mejor respuesta ante los diferentes escenarios de operación analizados.