Hidrodinámica del flujo multifase dentro de un reactor de biopelícula

Abstract

Se desarrolló un modelo hidrodinámico para flujos multifase apto para analizar el campo de flujo que se genera en la operación de un Reactor Anaeróbico de Flujo Ascendente (UASB). La fase líquida constituida por agua residual se modeló utilizando un esquema Euleriano; entre tanto, para los gránulos anaeróbicos ó biopartículas se utilizó un esquema Lagrangiano, teniendo en cuenta el arrastre y el empuje como interacción entre la fase continua (agua residual) y la fase dispersa (gránulos anaeróbicos ó biopartícula anaeróbicos), interacciones partícula–partículas con base en el modelo de esfera blanda permitiendo modelar el contacto de más de dos partículas. Se estableció una propiedad escalar que se transporta con el agua para modelar el efecto que tienen la hidrodinámica sobre la digestión de la materia orgánica. El modelado del reactor permitió simular las zonas de lodos y fangosas que son reportadas en la literatura, también fue posible encontrar una tendencia a la segregación lo que permite clasificar los gránulos anaeróbicos según su tamaño y por ende su edad, siendo los de mayor tamaño los más maduros. Con el modelo se predijo la presión que ejercen dichos gránulos sobre el flujo de agua residual, lo cual se crean las condiciones para que se generen burbujas de agua residual, lo que afecta negativamente la digestión de la materia orgánica./Abstract. We developed a hydrodynamic model for multiphase flows suitable for analyzing the flow field generated in the operation of Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB). The liquid phase consists of waste water was modeled using an Eulerian scheme, meanwhile, bioparticles or anaerobic granules used a Lagrangian scheme, taking into account the drag and lift forces like interaction between the continuous phase (waste water) and phase dispersed (bioparticles or anaerobic granules), particle-particle interactions based on the soft sphere model to model the contact of more than two particles. Scalar property was established that water is transported to model the effect of hydrodynamics on the digestion of organic matter. Modeling of the reactor allowed simulating sludge and blanketing zones that are reported in the literature, it was also possible to find a tendency to segregate allowing anaerobic granules classified according to their size and therefore its age, being the larger the more mature. In model predicted the solid pressure on flow of wastewater by anaerobic granules, which create conditions for generation of wastewater bubbles, this bring negative effects to digestion of organic material.