Evaluación hidráulica de estanques de estabilización de residuos: comparación de simulaciones de dinámica de fluidos computacional con datos de trazadores
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El rendimiento general de un sistema de tratamiento de aguas residuales depende, además de la efectividad de los procesos bio-cinemáticos, del desempeño hidrodinámico de los reactores que componen el sistema. En plantas de tratamiento de aguas residuales de gran escala, la información obtenida en pruebas de trazadores no es suficiente para un completo entendimiento de la hidrodinámica del sistema, además, estos experimentos son frecuentemente influenciados por factores externos no controlados. Como una alternativa, los modelos computacionales de flujo dinámico (CFD) han sido progresivamente utilizados en la última década como herramientas para el diseño y evaluación de sistemas de tratamiento de agua residual. El presente artículo detalla los resultados de una prueba de trazadores en comparación con los obtenidos con un modelo CFD de una laguna de maduración de gran escala (7 ha). La prueba de trazadores se realizó con la sustancia fluorescente Rodamina WT empleando la técnica estímulo-respuesta. El modelo CFD en tres dimensiones fue construido considerando una distribución variable de la densidad de elementos en la discretización espacial de acuerdo los característicos específicos del sistema. Para las simulaciones de flujo no estacionario fue utilizado el modelo de turbulencia k-e. Se realizó una evaluación de las dos alternativas por medio de curvas de distribución del tiempo de residencia (RTD) con un ajuste aceptable. Los perfiles de velocidad del modelo CFD fueron comparados con observaciones experimentales confirmando la gran capacidad de los modelos CFD para describir la hidráulica de un sistema lagunar; no obstante, con una gran demanda de recursos computacionales.
The overall performance of a wastewater treatment plant is in addition to the effectiveness of the biokinetic processes controlled by the flow dynamics. A wide used technique to characterize the water flow dynamics is the use of tracers. At full-scale tracer experiments in wastewater treatment plants provide insufficient information to completely grasp the flow dynamics. Additionally results are often biased by uncontrolled external factors. As alternative, computational fluid dynamic (CFD) models for performance analysis of existing and the design of new wastewater treatment plants have been increasingly used over the last decade. The paper presents the results of a tracer experiment against the output of a CFD model with application to a 7 ha large maturation pond. The tracer study was conducted with the fluorescence dye Rhodamine WT using the stimulus response technique. The three dimensional CFD model was built considering a variable density distribution of spatial grids based on the specific characteristics of the system. For the unsteady flow simulations the turbulence model k-e was adopted. Residence time distribution (RTD) generated by both approaches were compared and showed fairly good agreement. The velocity and turbulence profiles of the CFD model were compared with experimental data confirming, although the high computational demand, the robustness of the used CFD model.
- Publication Year
- 2011
- Language
- eng
- Topic
- Repository
- REVISTAUC
- Rights
- openAccess
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