Modelo matemático de crecimiento de bacterias filamentosas en el proceso biológico de tratamiento de aguas residuales

Ponente(s): Edson Ivan Hernández Bautista, Dra. Laura Rocío González Ramírez, Dra. Lourdes Fabiola Uribe Richaud.

En este trabajo se propone un modelo matemático para representar el comportamiento e interacción de dos bacterias presentes en el tratamiento de aguas residuales: Candidatus Microthrix parvicella (M. parvicella) y Zoogloea spp. M. parvicella ha sido identificada como causante de la desestabilización del proceso debido al abultamiento filamentoso, mientras que Zoogloea spp. beneficia el tratamiento al formar flóculos biológicos que favorecen la sedimentación de lodos activados. El modelo, desarrollado a partir de datos microbiológicos reportados en la literatura (Niansi et al., 2018), considera las interacciones competitivas entre ambas especies mediante un sistema de ecuaciones diferenciales acopladas que describen el consumo de sustrato, la dinámica de biomasa y su relación con el Índice de Volumen de Lodo (SVI), un indicador clave de la eficiencia del proceso. Mediante simulaciones numéricas, se analiza el comportamiento del sistema bajo distintas cargas de lodo (0.07, 0.04 y 0.12 kgCOD/(kgMLSS·d)), contrastando los resultados con datos experimentales. Los hallazgos permiten identificar parámetros críticos que influyen en la estabilidad del proceso, lo cual puede contribuir a estrategias de control más efectivas.