Diseño de reactores. Parte 22. Lodos activados. Efecto de la variación del caudal de desecho

Diseño de reactores. Parte 22. Modelación del proceso de lodos activados. Efecto de la variación del caudal de desecho.

Este ejercicio está basado en ejercicios del capítulo 6 de Martínez y Rodríguez (2005).

Efecto de la variación del caudal de desecho, Qw, en el comportamiento del sistema de lodos activados

En este ejercicio se utilizó el sistema de ecuaciones planteado en el archivo lodosactivados.m, ejecutando cuatro veces el programa para cada variable (OD, SSV en el sedimentador, SSV en el reactor y DQO). Para resolver el sistema de ecuaciones se escribió el programa lodosactivadosQwrun.m, ejecutándolo cuatro veces para cada variable. Entre cada ejecución se cambió el valor de Qw en lodosactivados.m comenzando en 300, 600, 900 y 1200 m3/d. Se realizó únicamente un gráfico a la vez, modificando la colocación de los signos %.

El código utilizado fue el siguiente:

% lodosactivadosQwrun

% ejecuta la solución a las ecuaciones planteadas en el archivo

% lodosactivados.m

% ----------------condiciones iniciales--------------------------

[t,y]=ode45('lodosactivados',[0 10],[668 500 6500 2]);   % [DQO SSV Xr O2]

% ----------------graficos---------------------------------------

%plot(t,y(:,4),'k-')

%xlabel('tiempo (d)')

%ylabel('oxigeno disuelto (mg/L)')

%text(5,7.5,'OD en el reactor')

%text(3,6.0,'Qw=300')

%text(3,6.8,'Qw=1200')

%axis([0 10 3 7])

%hold on

%plot(t,y(:,3),'k-')

%xlabel('tiempo (d)')

%ylabel('Xr (mg/L)')

%text(5,7600,'biomasa en el sedimentador')

%text(5,6800,'Qw=300')

%text(5,1500,'Qw=1200')

%hold on

%plot(t,y(:,2),'k-')

%xlabel('tiempo (d)')

%ylabel('SSV (mg/L)')

%text(5,600,'biomasa en el reactor')

%text(5,480,'Qw=300')

%text(5,220,'Qw=1200')

%hold on

plot(t,y(:,1),'k-')

xlabel('tiempo (d)')

ylabel('DQO (mg/L)')

text(5,650,'Sustrato')

text(6,30,'Qw=300')

text(6,200,'Qw=1200')

hold on

% ----------------resultados en la ventana de comandos de MATLAB---

disp('--t (h)--DQO (mg/L)--SSV (mg/L)--Xr (mg/L)--OD (mg/L)--')

disp('------t------S-----------X------------Xr---------O2-----')

[t(end),y(end,1),y(end,2),y(end,3),y(end,4)]

Resultados parciales para diferentes valores de Qw:

Con Qw=300 m3/d

EDU>> lodosactivadosQwrun

--t (h)--DQO (mg/L)--SSV (mg/L)--Xr (mg/L)--OD (mg/L)--

------t------S-----------X------------Xr---------O2-----

ans =

           10       62.995       457.84         6014       6.2191

Con Qw=600 m3/d

EDU>> lodosactivadosQwrun

--t (h)--DQO (mg/L)--SSV (mg/L)--Xr (mg/L)--OD (mg/L)--

------t------S-----------X------------Xr---------O2-----

ans =

           10       110.04       297.06       2836.7       6.2521

Con Qw=900 m3/d

EDU>> lodosactivadosQwrun

--t (h)--DQO (mg/L)--SSV (mg/L)--Xr (mg/L)--OD (mg/L)--

------t------S-----------X------------Xr---------O2-----

ans =

           10       148.37       235.92       1769.8       6.2773

ConQw=1200 m3/d

EDU>> lodosactivadosQwrun

--t (h)--DQO (mg/L)--SSV (mg/L)--Xr (mg/L)--OD (mg/L)--

------t------S-----------X------------Xr---------O2-----

ans =

           10       180.09       201.89       1247.2        6.298

Figura 5. Gráfico de concentraciones de oxígeno disuelto en las simulaciones con Qw de 300, 600, 900 y 1200 m3/d. Caudal de desecho de los fondos del sedimentador.

Figura 6. Gráfico de concentraciones de sólidos (SSV) en el sedimentador en las simulaciones con Qw de 300, 600, 900 y 1200 m3/d. Caudal de desecho de los fondos del sedimentador.

Figura 7. Gráfico de concentraciones de sólidos (SSV) dentro del reactor biológico en las simulaciones con Qw de 300, 600, 900 y 1200 m3/d. Caudal de desecho de los fondos del sedimentador.

Figura 8. Gráfico de concentraciones de oxígeno disuelto en las simulaciones con Qw de 300, 600, 900 y 1200 m3/d. Caudal de desecho de los fondos del sedimentador.

Bibliografía

Martínez D., Sergio A. y Miriam G. Rodríguez R.2005. Tratamiento de aguas residuales con MATLAB. Editorial Reverté. Universidad Autónoma Metropolitana. México, DF, México.