Resumen

El presente trabajo consiste en el planteamiento y desarrollo de un modelo matemático del proceso en continuo de biodegradación de fenol que toma parte en el tratamiento de aguas residuales industriales de las principales refinerías de la empresa ECOPETROL. El agua residual con compuestos fenólicos provenientes de los diferentes efluentes de procesos, es sometida a un proceso de tratamiento biológico utilizando un consorcio bacteriano altamente especializado.  

En una primera fase se evaluaron cada una de las variables del bio-proceso y se planteó un modelo matemático global que describe el proceso a partir de las variables más importantes involucradas en el sistema de biodegradación del fenol. Para la cinética de crecimiento celular se utilizó la ecuación de Haldane, se determinaron los parámetros cinéticos a partir de pruebas experimentales a escala laboratorio y piloto y se evaluaron los efectos de condiciones de pH, suministro de oxígeno y componentes inhibitorios del bio-proceso. 

En el presente trabajo, el conjunto de ecuaciones diferenciales ordinarias simultáneas obtenidas a partir del planteamiento del modelo matemático, fue resuelto mediante un método numérico (Runge-Kutta de cuarto orden) utilizando Matlab 6.5. El desarrollo del modelo matemático y el diseño y puesta en marcha de una aplicación software, como herramienta metodológica, logró a partir de las interacciones virtuales con el bio-proceso, una mayor comprensión del sistema de biotransformación de fenol y la identificación de sus variables más relevantes. 

INTRODUCCIÓN

Actualmente, uno de los mayores problemas de contaminación ambiental es el aumento de la descarga de residuos contaminantes y sustancias tóxicas generadas por la actividad industrial. Entre los residuos contaminantes, las aguas residuales provenientes de los procesos de refinación de petróleo constituyen un grave problema de polución de los cuerpos de agua receptores. Esta agua, pueden contener, entre otros compuestos contaminantes, compuestos fenólicos, que por su toxicidad, generan graves problemas en los ecosistemas acuáticos. Es por ello que estas aguas debieran ser tratadas antes de ser vertidas en los efluentes industriales. No obstante, el tratamiento de estos compuestos orgánicos implica, por lo general, tratamiento biológico, donde un grupo de microorganismos bajo condiciones ambientales adecuadas, es capaz de utilizar estos contaminantes como sustrato y eventualmente biodegradarlos de manera económica y eficaz.

Sin embargo, el proceso de biodegradación del fenol en las aguas residuales de refinerías es un proceso bastante complejo, el cual puede ser considerado como un sistema que es afectado por muchas variables de proceso y condiciones ambientales, las cuales son generalmente inherentes al proceso de biodegradación.

• Materias:Aguas residuales Tratamiento terrestre de aguas residuales Modelos matemáticos Métodos de simulación Biodegradación de aguas residuales
• Subjects:Sewage Land treatment of wastewater Mathematical models Simulation methods Biodegradation of sewage
• Palabras claves:Aguas residuales industriales, Tratamiento biológico, Modelo matemático, Simulación
• Keywords:Industrial wastewater, Biological treatment, Mathematical model, Simulation