Monitorización de un proceso biológico de tratamiento de aguas residuales mediante narices electrónicas

Abstract

Durante los procesos biológicos de tratamiento de aguas residuales en un reactor anaeróbico se generan gases y compuestos orgánicos volátiles cuya monitorización permite hacer un seguimiento estrecho del proceso para disminuir la variabilidad y mejorar la eficiencia. Controlar este proceso mediante técnicas analíticas convencionales consume tiempo y recursos económicos, por lo que el desarrollo de sensores capaces de monitorizar el proceso de depuración en tiempo real sin intervención humana tiene gran interés. Es por ello que en el presente TFG se ha investigado el empleo de narices electrónicas para controlar un biorreactor anaerobio a escala piloto. Las narices electrónicas están constituidas por sensores electrónicos capaces de detectar gases y compuestos volátiles, obteniendo señales analíticas que se pueden tratar matemáticamente para construir un perfil que permite la monitorización continua del proceso. Para estudiar la viabilidad del presente trabajo se han llevado a cabo primeramente ensayos de laboratorio para medir la respuesta de los sensores a los gases más característicos del proceso anaeróbico. El reactor anaeróbico monitorizado es un prototipo al cuál se le han realizado modificaciones para mejorar su operatividad, así como su automatización. Mediante la conexión de la nariz electrónica a una salida de gases del reactor anaeróbico se ha estudiado su funcionamiento y su capacidad para eliminar la materia orgánica de aguas residuales. Las señales registradas han sido contrastadas con los resultados de análisis físico-químicos (pH, DQO, ácidos grasos volátiles) para validar las respuestas de los sensores y ver la capacidad real del seguimiento del tratamiento anaeróbico y la viabilidad del uso de las narices electrónicas en este campo.

During the biological processes of wastewater treatment in an anaerobic reactor, gases and organic compounds are generated. The monitoring of which allows a close tracking of the process to reduce variability and improve efficiency. Following this process using conventional analytical techniques consumes time and economic resources. Therefore, in this work the anaerobic process will be monitored using an e-nose. E-noses are made up of electronic sensors capable of detecting volatile compounds by recording analytical signals that can be mathematically processed to build a profile that allows continuous monitoring of the process. In order to study the viability of this work, laboratory tests have been carried out to measure the response of the sensors to the most characteristic gases of the anaerobic process. The anaerobic reactor studied is a prototype to which modifications will be made to improve its operability as well as its automation. By connecting the e-nose to a gas exit of the anaerobic reactor, its operation and its ability to remove organic matter from wastewater will be studied. The observations made by conventional analytical tests will be validated to check the effectiveness of monitoring the anaerobic treatment and the viability of the use of e-noses in this field.