Biological Wastewater Treatment: Dynamic Global Sensitivity Analysis and Parameter Estimation in a System of Waste Stabilization Ponds

• Autores: Iturmendi, Facundo; Estrada, Vanina; Ochoa, María P.; Hoch, Patricia M.; Diaz, María S.
• Año de publicación: 2012
• Idioma: inglés
• Tipo de recurso: artículo
• Materia: Biological Wastewater Treatment; Parameter Estimation; Stabilization Ponds
• Institución: Universidad Nacional de Río Negro

Fil: Iturmendi, Facundo. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química (PLAPIQUI). CONICET; Argentina.
Fil: Estrada, Vanina. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química (PLAPIQUI). CONICET; Argentina.
Fil: Ochoa, María P. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química (PLAPIQUI). CONICET; Argentina.
Fil: Hoch, Patricia M. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química (PLAPIQUI). CONICET; Argentina.
Fil: Díaz, María S. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química (PLAPIQUI). CONICET; Argentina.
In this work, we propose a dynamic mathematical model describing main biochemical processes that take place within wastewater stabilization ponds. Mass balances for main microorganisms, nutrients, dissolved oxygen and biochemical demand of oxygen have been formulated. The wastewater biological treatment system under study is composed of two stages of oxygenated ponds in series. The first stage is aerobic oxygenated and the last one is facultative oxygenated. Global sensitivity analysis has been performed prior to the formulation of a parameter estimation problem, subject to the differential algebraic system describing the biological wastewater treatment system. Experimental data from a fruit juice plant have been collected throughout one year. Numerical results provide a deep insight on the complex relations among microorganisms, nutrients and organic matter concentration in wastewater treatment ponds.
En este trabajo, proponemos un modelo matemático dinámico que describe los principales procesos bioquímicos que tienen lugar dentro de los estanques de estabilización de aguas residuales. Se han formulado balances de masa para los principales microorganismos, nutrientes, oxígeno disuelto y demanda bioquímica de oxígeno. El sistema de tratamiento biológico de aguas residuales en estudio se compone de dos etapas de estanques oxigenados en serie. La primera etapa es oxigenada aeróbica y la última es oxigenada facultativa. El análisis de sensibilidad global se realizó antes de la formulación de un problema de estimación de parámetros, sujeto al sistema algebraico diferencial que describe el sistema biológico de tratamiento de aguas residuales. Se han recolectado datos experimentales de una planta de jugo de frutas a lo largo de un año. Los resultados numéricos proporcionan una visión profunda de las complejas relaciones entre microorganismos, nutrientes y concentración de materia orgánica en estanques de tratamiento de aguas residuales.