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Hydraulic assessment of waste stabilization ponds: comparison of computational fluid dynamics simulations against tracer data

Abstract:

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-3 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 MASKANA, Vol. 2, No. 1, 2011 Revista semestral de la DIUC 82 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.