Los procesos discontinuos secuenciales (SBR) han demostrado ser efectivos para el tratamiento de efluentes de tipo industrial, más aún si son operados con estrategias de control automático. Sin embargo, una limitante para la aplicación de técnicas novedosas de control en este tipo de bioprocesos es la poca disponibilidad o el alto costo de sensores adecuados para monitorear en línea algunas de las variables importantes del proceso. El proyecto de investigación que se somete pretende solventar algunas de estas deficiencias mediante el desarrollo de dispositivos de medición en línea de algunas variables de interés, tales como las concentraciones de algunos compuestos o la tasa de biodegradación. Aprovecha que el costo y dimensiones de equipo de espectrofotometría ultravioleta/visible (UV/Vis) ha disminuido, así como el incremento en las capacidades del cómputo, para proponer un sistema de medición basado en la obtención del espectro UV/Vis de una muestra que haya sido tomada de forma automática. A diferencia de las mediciones tradicionales bajo este esquema, que correlacionan la absorbancia a una longitud de onda con la concentración de un compuesto, la propuesta es extraer la información de todo un espectro en un rango amplio de longitudes de onda para simultáneamente estimar las concentraciones de todos los compuestos en una muestra. Bajo la misma premisa se planea desarrollar un algoritmo de estimación de la tasa de biodegradación usando las mediciones continuas de oxígeno disuelto, que sea adecuado para procesos de tipo SBR de tratamiento aerobio de efluentes industriales. Las dos técnicas serían validadas al ser aplicadas en otros proyectos del grupo de investigación: la remoción biológica de sulfatos en aguas residuales y la degradación de colorantes tipo azo en aguas residuales mediante un proceso acoplado fotoquímico-biológico.

La contribución principal del proyecto es el desarrollo e implementación de técnicas de monitoreo en línea de concentraciones de contaminates y otras variables de interés en procesos de tratamiento de agua residual de tipo industrial. En particular, al final del proyecto se espera contar con un dispositivo de medición en línea de algunos contaminantes como colorantes de tipo azo, sulfatos y sulfuros, el cual empleará técnicas de medición espectrofotométrica ultravioleta/visible (UV/Vis), acoplada a un sistema de toma y preparación automática de muestras. Cabe destacar que para incrementar la velocidad de medición, se emplearán técnicas de deconvolución para extraer toda la información de concentraciones de compuestos en una muestra a partir de un único espectro de absorbancia en un rango de longitudes de onda. Por otro lado, se planea diseñar e implementar un estimador en línea de la tasa de biodegradación por software a partir de la medición continua del oxígeno disuelto, empleando para ello técnicas de diseño de observadores de estado y de identificación periódica de modelos matemáticos. Los dos productos se validarán mediante su uso en dos proyectos de investigación que se llevan a cabo en el Laboratorio de Investigación en Procesos Avanzados de Tratamiento de Aguas, del Instituto de Ingeniería de la UNAM, en Jurquilla, Querétaro. Por un lado, se aplicarán para monitorear en línea la concentración de sulfatos y sulfuros en un proceso de degradación biológica de aguas residuales con sulfatos y así coadyuvar en la propuesta de mejores algoritmos de control. Por otro lado, otra aplicación se dará en el seguimiento de la degradación de colorantes, tanto en un proceso fotoquímico, como en su siguiente etapa biológica. De manera similar al otro proyecto, esto permitirá optimizar el consumo de reactivos al permitir establecer estrategias novedosas de control del proceso.