Modelación y cinética de oxidación de materia orgánica y nitrificación simultaneas en biopelículas auto-aireadas

Resumen

La Tesis trata sobre la modelación dinámica de sistemas biopelícula basados en reactores biomembrana tanto de membrana plana como de fibra hueca. El modelo utilizado consiste en un sistema de ecuaciones diferenciales construidas sobre la base de las leyes de conservación de la masa. El modelo comprende tanto la dinámica de consumo de sustrato por la biomasa como la evolución del crecimiento de la biopelícula. El número de sustratos y de especies de microorganismos que pueden ser considerados es arbitrario y lo establece el modelador. Además, el modelo es capaz de incorporar expresiones matemáticas que reflejen los procesos de transferencia interfacial que se pueden dar en la superficie de la biopelícula (por ejemplo, el fenómeno de desprendimiento). El modelo tiene en cuenta los efectos de la resistencia al transporte de masa desde el seno del líquido hacia la biopelícula. Para describir matemáticamente la biopelícula es necesario tener en cuenta la heterogeneidad de estos sistemas. Esto lleva, tal como se puede ver en el Capítulo 3, a compartimentar el sistema y a considerar las diferentes fases que lo componen (sólidas, líquida y gaseosa). De modo que para la solución de la compleja serie de ecuaciones que se genera se ha recurrido a un programa como el AQUASIM. Este programa desarrollado por el profesor Peter Reichert del Instituto Federal Suizo de Ciencia y Tecnología Ambiental (EAWAG) sirve para el análisis y simulación de sistemas acuáticos en general, incluyendo reactores biopelícula. Entre las posibilidades que ofrece el AQUASIM está la de poder analizar la viabilidad de diferentes cinéticas para un proceso biopelícula. Con estas herramientas se han construido sendos modelos reales que simulan el funcionamiento de reactores de biomembrana plana y de fibra hueca.