Modelo Semifísico de Base Fenomenológica de la Transferencia de Oxígeno para el Tratamiento de Aguas Residuales en una Planta Piloto Aireada por Difusión

Abstract

La aireación en una planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR) es un proceso de alto consumo energético y de gran importancia para transferencia de masa, ya que de este depende la calidad del lodo activado (biomasa bacteriana concentrada), encargado de remover los contaminantes orgánicos y los sólidos suspendidos en el agua, por lo tanto de la calidad de dicho lodo depende la eficiencia en la remoción de contaminantes y las condiciones del agua al realizar su disposición final. Dada la importancia de este proceso, la transferencia de ox´ıgeno en sistemas tanques aireados ha sido ampliamente estudiada a través de los a˜nos, estudios que en su mayor´ıa se basan en la propuesta de nuevas correlaciones emp´ıricas que permiten la determinación del coeficiente de transferencia de masa, el área interfacial espec´ıfica de transferencia de masa y la retención de gas, asociados a la din´amica de la concentración de ox´ıgeno. En este trabajo se desarrollo un modelo semifísico de base fenomenológica (MSBF) para una planta piloto aireada mediante una metodología formal de modelado y se propuso una ecuación constitutiva de base teórica para el coeficiente de transferencia de masa, a partir de la teoría de la penetración de Higbie y el diámetro promedio de la burbuja. Finalmente, se realizó una comparación entre la soluci´on num´erica del modelo matem´atico al emplear diferentes correlaciones emp´ıricas y teóricas para el coeficiente de transferencia de masa, con respecto a los datos experimentales obtenido de la planta piloto. Se evidenció que al emplear la ecuación constitutiva propuesta para determinar el coeficiente volumétrico de masa, los resultados del MSBF tienen un porcentaje de error menor al 10%, con respecto a los datos experimentales. En los casos en los que se emplearon aproximaciones emp´ıricas, el porcentaje de error con respecto a los datos experimentales se encuentra entre el 30 y 32%.