Doctor en Ingeniería Eléctrica / En la actualidad existen industrias (petroquímicas, farmacéuticas) cuyos residuos líquidos contienen elevadas concentraciones de nitrógeno. Una alternativa altamente utilizada es la Remoción Biológica de Nitrógeno en Sequencing Batch Reactors. Esta técnica ofrece como ventajas alta eficiencia de conversión y consumo reducido de productos químicos. Como desventaja posee los gastos operacionales inherentes del proceso, como por ejemplo: gastos energéticos y costos asociados a la eliminación de biomasa. Gran parte de las investigaciones que buscan optimizar la eficiencia de la Remoción Biológica de Nitrógeno, se centran en la fase de nitrificación (fase aeróbica), por ser la encargada de la conversión de productos que son utilizados posteriormente en la desnitrificación. Dentro de estas investigaciones se cuentan el uso de modelos fenomenológicos, estimación de estados, estimación del término de fase aeróbica y la estrategia denominada nitrificación parcial, que destaca por sus alcances en reducción de costos y tiempos de operación del reactor. A pesar de que existe un gran número de investigaciones, todavía existen brechas importantes que acortar, y una de esas representa la falta de una integración de estrategias , en la cual, estrategias tales como estimación del término de fase aeróbica, permitan potenciar y mantener una nitrificación parcial estable en el largo plazo. En el presente trabajo de Tesis se propone la elaboración de estrategias de estimación y pronóstico del término de la fase aeróbica para el proceso de Remoción Biológica de Nitrógeno en un Sequencing Batch Reactor, con el fin de aumentar la eficiencia del proceso y reducir sus costos. En primer lugar y mediante simulación, se analiza la influencia de la duración de la fase aeróbica sobre la eficiencia global del proceso de Remoción Biológica de Nitrógeno operado bajo nitrificación parcial. En segundo lugar, se proponen y desarrollan dos tipos de enfoques que aportan con la estimación del término de la fase aeróbica. El primero es un enfoque basado en extracción de características y clasificadores Support Vector Machines. En cambio, el segundo es un enfoque basado en Filtro de Partículas para estimar la concentración de amonio en el reactor y posteriormente pronosticar el término de la fase aeróbica. Los resultados de simulación refuerzan la idea de incorporar herramientas que estimen el término de la fase aeróbica de manera precisa, para así lograr una reducción de los costos y de los tiempos de operación de manera estable en el largo plazo. En cuanto a los enfoques propuestos, su entrenamiento, verificación y posterior validación fueron realizados utilizando datos experimentales provenientes de un reactor secuencial batch a escala piloto.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil / El objetivo del presente trabajo es implementar un modelo de simulación para la mejora de la planta de tratamiento de RILes de la Bodega Cachapoal, propiedad de Viña Concha y Toro, utilizando el software GPS-X. La metodología utilizada contempla una revisión bibliográfica sobre las tecnologías disponibles para el tratamiento de RILes de la industria vitivinícola, enfocada en un sistema de biorreactores de membrana (MBR), considerando que la planta ya posee un sistema de lodos activados, la migración a un sistema de MBR implica un menor costo que migraciones hacia otros tipos de tratamiento, y además es una tecnología ya aplicada en otras bodegas de la viña. A su vez, se realiza una breve revisión acerca del software GPS-X. Para la implementación del modelo se comienza por realizar una caracterización de los RILes de la Bodega de San Javier, donde se ha realizado una migración de un sistema de lodos activados a un sistema de membranas MBR, con la finalidad de poder extrapolar dicha caracterización hacia la planta de la Bodega Cachapoal. A su vez, se caracteriza el RIL existente en la Bodega Cachapoal, en particular los parámetros de DQO, SST, N y P. Luego, se construye un modelo de simulación de la bodega de San Javier, de modo de ajustar los parámetros de fraccionamiento de la DQO para luego utilizarlos como referencia en el modelo realizado en la Bodega Cachapoal. Posteriormente se proponen 2 escenarios de modelación de la planta de tratamiento para la Bodega Cachapoal. Ambos escenarios consideran la aplicación de un biorreactor de membrana (MBR). El primer escenario considera el tamaño actual del reactor, esto es, 550 m3 y un área de membrana de 550 m2 para tratar un caudal de 300 m3/d. El segundo contempla la ampliación del volumen del reactor hasta 750 m3, con un área de membrana de 800 m2, para tratar un caudal de 400 m3/d. Además, se realiza un análisis de sensibilidad, donde se concluye que las variables que influyen mayormente en el funcionamiento de la planta son la edad del lodo, caudal y la DQO. Este ejercicio no considera variaciones en la presión transmembrana (TMP). Los resultados obtenidos para el efluente cumplen con la normativa, en particular la Tabla 1 del Decreto Supremo 90, la cual define los límites máximos de contaminantes permitidos para la descarga de RILes a cuerpos de aguas superficiales sin capacidad de dilución.