Diseño
de reactores. Parte 23. Modelación del proceso de lodos activados. Variación de
Qr y Qw.
Este
ejercicio está basado en ejercicios del capítulo 6 de Martínez y Rodríguez
(2005).
Variación
de Qr y Qw
El
programa lodosactivados.m se modifica de la siguiente manera:
function dy=lodosactivados(t,y) Esta instrucción
cambia por:
function
dy=lodosactivadosQrQw(t,y,unused,Qr,Qw)
Para
ejecutar la solución del sistema de ecuaciones se escribe el programa
lodosactivadosQrQwrun.m con las siguientes instrucciones:
%
lodosactivadosQrQwrun
%
este programa ejecuta el sistema de ecuaciones planteado en el
%
programa lodosactivadosQrQw.m
% Se
ejecuta el sistema de ecuaciones con diferentes valores para Qr y Qw
for Qr=1000:250:3000
for Qw=400:200:1000
[t,y]=ode45('lodosactivadosQrQw',[0 20],[668 1000 6500 2],[],Qr,Qw);
Qr,Qw
[t(end),y(end,1),y(end,2),y(end,3),y(end,4)]
pause
end
end
Los
resultados desplegados en la ventana de comandos son como sigue:
EDU>> lodosactivadosQrQwrun
Qr = 1000 Qw =
400 ans = 1.0e+003 *
0.0200 0.0478 0.5701
4.4794 0.0062
Qr = 1000 Qw =
600 ans = 1.0e+003 *
0.0200 0.0675 0.4311
2.9636 0.0062
Qr = 1000 Qw =
800 ans = 1.0e+003 *
0.0200 0.0860 0.3564
2.1781 0.0062
Qr = 1000 Qw = 1000 ans =
1.0e+003 *
0.0200 0.1033 0.3090
1.6994 0.0063
Qr = 1250 Qw =
400 ans = 1.0e+003 *
0.0200 0.0406 0.6528
4.4510 0.0062
Qr = 1250 Qw =
600 ans = 1.0e+003 *
0.0200 0.0575 0.4893
2.9758 0.0062
Qr = 1250 Qw =
800 ans = 1.0e+003 *
0.0200 0.0736 0.4015
2.2031 0.0062
Qr = 1250 Qw = 1000 ans =
1.0e+003 *
0.0200 0.0889 0.3458
1.7288 0.0062
.
.
.
Qr = 2750 Qw =
400 ans = 1.0e+003 *
0.0200 0.0238 1.0330
4.1814 0.0062
Qr = 2750 Qw =
600 ans = 1.0e+003 *
0.0200 0.0335 0.7638
2.9069 0.0062
Qr = 2750 Qw =
800 ans = 1.0e+003 *
0.0200 0.0431 0.6144
2.2068 0.0062
Qr = 2750 Qw = 1000 ans =
1.0e+003 *
0.0200 0.0526 0.5191
1.7650 0.0062
Qr = 3000 Qw =
400 ans = 1.0e+003 *
0.0200 0.0226 1.0821
4.1374 0.0062
Qr = 3000 Qw =
600 ans = 1.0e+003 *
0.0200 0.0317 0.8003
2.8899 0.0062
Qr = 3000 Qw =
800 ans = 1.0e+003 *
0.0200 0.0408 0.6430
2.1999 0.0062
Qr = 3000 Qw = 1000 ans =
1.0e+003 *
0.0200 0.0498 0.5424
1.7630 0.0062
EDU>>
Un
gráfico 3D para cada parámetro se puede obtener introduciendo los vectores
caudal de reciclaje, Qr, y caudal de purga o de desecho, Qw, de la siguiente
manera:
Qr=[1000:250:3000]
Qw=[400:200:1000]
A
continuación se introduce la matriz con los resultados de DQO obtenidos para
los diferentes Qr y Qw:
DQOL=[47.8 67.5 86.0 103.3;
40.6 57.5 73.6 88.9;
35.6 50.5 64.8 78.6;
32.0 45.3 58.2 70.8;
29.2 41.3 53.2 64.8;
27.0 38.1 49.1 59.9;
25.2 35.6 45.8 55.9;
23.8 33.5 43.1 52.6;
22.6 31.7 40.8 49.8];
surf(Qw,Qr,DQOL);
shading interp
colorbar;
xlabel('SSVS Qw (mg/L)')
ylabel('SSV Qr (mg/L)')
zlabel('DQO (mg/L)')
Figura
9. Gráfico de concentraciones de DQO en las simulaciones con Qw de 400:200:1000
m3/d y Qr de 1000:250:3000 m3/d. Caudal de desecho de los fondos del
sedimentador, Qw, y caudal de reciclaje de lodos, Qr.
Se
procedió de la misma manera con los datos que se generaron para las variables
SSV, SSVS y OD.
Figura
10. Gráfico de concentraciones de SSV en el biorreactor en las simulaciones con
Qw de 400:200:1000 m3/d y Qr de 1000:250:3000 m3/d. Caudal de desecho de los
fondos del sedimentador, Qw, y caudal de reciclaje de lodos, Qr.
Figura
11. Gráfico de concentraciones de SSVS en el sedimentador en las simulaciones
con Qw de 400:200:1000 m3/d y Qr de 1000:250:3000 m3/d. Caudal de desecho de
los fondos del sedimentador, Qw, y caudal de reciclaje de lodos, Qr.
Figura
12. Gráfico de concentraciones de OD en el biorreactor en las simulaciones con
Qw de 400:200:1000 m3/d y Qr de 1000:250:3000 m3/d. Caudal de desecho de los
fondos del sedimentador, Qw, y caudal de reciclaje de lodos, Qr.
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.
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