Modelamiento de las condiciones hidráulicas de una planta compacta para el tratamiento de aguas residuales domésticas

摘要

En este trabajo, se ha diseñado, construido y modelado una planta de tratamiento de aguas residuales domésticas de pequeña escala, la cual se encuentra compuesta por un sedimentador primario, un reactor aerobio, un reactor anaerobio y un sedimentador secundario. Se ha propuesto, para el diseño de los sedimentadores de alta tasa, el uso de un sistema de placas en dos direcciones para el sedimentador secundario, y de un sistema de conos que simulan las placas en dos direcciones para el sedimentador primario. Se han realizado pruebas estimulo respuesta usando rodamina WT, como trazador, con el fin de evaluar el comportamiento hidráulico de los reactores de la planta de tratamiento. La metodología de evaluación consistió en un análisis de las curvas de distribución temporal y acumulada de concentración de trazador en cada reactor para posteriormente hacer ajustes con 3 modelos no ideales: 1) Dispersión, 2) Tanques en serie y 3) Modelo simplificado de Wolf-Resnick. Los resultados obtenidos permitieron concluir que el transporte de sustancias en el reactor anaerobio se puede simular haciendo uso de modelos de difusión -dispersión. Finalmente se aplica la teoría de análisis dimensional, lo cual permitió proponer diferentes experimentos para evaluar la eficiencia de las unidades de sedimentación, sin importar la escala de trabajo. / Abstract. In this work, a small domestic wastewater treatment plant was designed, built, and hydraulically modeled. The plant is composed of a primary clarifier, an aerobic reactor, an anaerobic reactor, and a secondary clarifier. A two-direction plate system was proposed for the secondary clarifier, and a conical system that simulates the two-direction plates was used for the primary clarifier. To evaluate the hydraulic behavior of the water treatment plant reactors, stimulus-response tests were conducted using rodhamine WT as a tracer. The evaluation methodology consisted on the analysis of temporal and accumulated tracer concentration distribution in each reactor. The obtained results allowed to adjust 3 no nideal models: 1) Dispersion, 2) Series tanks, and 3) Simplified Wolf-Resnick model. With this work it is possible to conclude that the transport of matter in the anaerobic reactor can be simulated using diffusion-dispersion models. Finally, dimensional analysis theory was applied to propose different experiments to evaluate de efficiency of the sedimentation units, regardless the work scale.