Operation and control of high rate activated sludge process in urban wastewater treatment plants

Aquesta tesi doctoral tracta sobre el procés High Rate Activated Sludge (HRAS) que emergeix com a alternativa al decantador primari dels sistemes de fangs activats (CAS) per reduir el consum d’energia, analitzant els seus efectes en la eliminació de matèria orgànica i nutrients en comparació amb el CAS. Es va utilitzar una planta pilot per a la recerca, operant amb baixos temps de residència i oxigen dissolt. Els resultats mostren que l’HRAS és eficient i estable, amb una alta eliminació de contaminants i una baixa demanda energètica. S’analitza l’oxidació de matèria orgànica i la eliminació de nitrogen i fòsfor, destacant la importància de la decantació i la estabilitat del procés. El procés HRAS demostra una millor eliminació de diversos contaminants respecte al decantador primari, amb taxes d’eliminació que estan relacionades amb les concentracions de nutrients a l’entrada. Es destaca que l’eliminació de nitrogen i fòsfor mostra correlacions positives amb la demanda química d’oxigen (DQO) total i la fracció particulada, indicant la importància dels processos d’adsorció, independentment de l’oxidació de la DQO. El fet que hi hagi un superàvit d’eliminació de DQO soluble suggereix un possible emmagatzematge intracel·lular o un alt contingut de nitrogen en la biomassa de l’HRAS. l’HRAS demostra un baix consum específic d’oxigen (SOC) per a diversos paràmetres com la DQO total, soluble i la demanda bioquímica d’oxigen en 5 dies (DBO5), indicant una elevada eficiència energètica. Aquest SOC està influït tant per la concentració de l’influent com per la seva biodegradabilitat. S’ha notat una alta oxidació de la DQO durant períodes amb altes concentracions de DQO soluble a l’influent, suggerint que estratègies de control de l’oxigen basades en la concentració de DQO soluble a l’influent poden ser útils per regular l’oxidació de la DQO. La simulació realitzada amb el software SUMO va proporcionar un bon ajust pels valors de SOC, excepte quan es tracta de valors molt baixos de DQO soluble a l’influent. En un anàlisi a llarg termini, s’indica que la millor via per a l’eliminació de nitrogen en la següent etapa de tractament és la presència d’un procés de nitrificació/desnitrificació, complementat amb ANAMMOX a la línia de retorn. A més, s’observa que l’HRAS té una eficiència energètica més alta a concentracions d’influent elevades, amb un consum d’oxigen específic influenciat per la concentració de l’influent i la seva biodegradabilitat.