Libro de resúmenes - Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y ...

I JORNADA DE DIFUSIÓN DE INVESTIGACIÓN Y EXTENSIÓN EN INGENIERÍA QUÍMICA FCEFyN – UNC“Ideas y perspectivas para construir futuros distintos”5 de Mayo de 2010SÍNTESIS Y DISEÑO DE PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALESPARA REMOCIÓN BIOLÓGICA COMBINADA DE NITRÓGENO Y FÓSFORONoelia P. Alasino 1 , Miguel C. Mussati 2 , Nicolás J. Scenna 2 , Pío Aguirre 21Cátedra de Operaciones Unitarias I. FCEFyN-UNC. Ce: nalasino@efn.uncor.edu.2INGAR Instituto de Desarrollo y Diseño (CONICET-UTN), Santa Fe, Argentina. Ce:(mmussati, nscena, paguir)@santafe-conicet.gov.ar.Palabras clave: procesos de barros activados, remoción combinada de N Y P, síntesis y diseño óptimos deprocesos, ASM3+Bio-P.En el presente trabajo, se formula y soluciona un modelo de superestructura desarrolladopara la optimización simultánea de la configuración del proceso (síntesis del proceso),dimensionamiento de los equipos (diseño del proceso) y optimización de las condiciones deoperación de plantas de tratamiento de aguas residuales por barros activados en operacióncontinua para remoción de fósforo y nitrógeno. A lo largo del proceso de tratamiento porbarros activado, la corriente de aguas residuales se expone a diferentes condicionesambientales (zonas anaeróbicas, anóxicas y aeróbicas) para promover los diferentesprocesos microbiológicos necesarios para la remoción de nutrientes, como son la liberación yabsorción de fósforo y los procesos de nitrificación y denitrificación. Las características delagua residual influente, caudal y composición, se suponen conocidos, y se asumen unconjunto de valores límites permitidos para el efluente, valores máximos para las variables deoperación y un modelo de costo que incluye costos de inversión y operación. El criterio deoptimización seleccionado es la reducción del VAN (valor actual neto). Para el modelado delas reacciones microbiológicas que ocurren dentro de los compartimentos de reacción seutiliza el modelo de barros activados No. 3 extendido con el módulo de Bio-P (modeloASM3+Bio-P) y para el modelado del decantador secundario se emplea el modelo convelocidad de sedimentación doble exponencial desarrollado por Tàckacs. El problema seformula como un programa DNLP (programación matemática no lineal con derivadadiscontinua), ya que el sistema resulta altamente no lineal y con funciones no suaves. Elmodelo se implementa y resuelve empleando General Algebraic Modelling System GAMS. Elalgoritmo de gradiente reducido generalizado, codificado en el resolvedor CONOPT, se usópara la resolución del problema. Se empleó la estrategia de puntos iniciales múltiples paradetectar la ocurrencia de óptimos locales y retener las mejores soluciones. La solución óptimaglobal no puede ser garantizada debido a que los modelos matemáticos resultantespresentan no convexidades y a que el resolvedor utilizado es de tipo local. El modelo desuperestructura y método de resolución propuestos resultan robustos y flexibles, encontrandosoluciones para una gran variedad de casos de estudio. La solución óptima calculadaproporciona mejoras en los costos de alrededor del 31% respecto a procesos convencionales.Resumen presentado en 10th International Symposium on Process Systems Engineering-PSE20099