Transferencia de oxígeno disuelto utilizando aspas rectas y curvas en un aireador mecánico

Autores/as

  • Nicolás Rojas Arias Universidade Federal de São Carlos
  • Cesar René Blanco-Zúñiga Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia

DOI:

https://doi.org/10.15665/rp.v19i1.2527

Palabras clave:

Aireador mecánico, oxígeno disuelto (OD), coeficiente de transferencia de oxígeno, eficiencia de aireación estándar, geometría de las aspas

Resumen

En este trabajo se analizó la implementación de dos tipos de aspas en un prototipo de aireación mecánica de eje horizontal, partiendo del análisis de transferencia de oxígeno disuelto (OD). Las mediciones se realizaron en muestras de agua anóxica, utilizando dos tipos de aspas con una misma área y ángulo de impacto, pero con una diferente curvatura. Los datos obtenidos muestran que los dos tipos de aspas presentan la misma eficiencia estándar de aireación (SAE) en ambos dispositivos, obteniendo un valor de 0.50 kgO2/kWh. Sin embargo, la tasa de transferencia estándar de oxígeno (SOTR) para el aireador de aspas rectas fue un 34.9% mayor que el obtenido con aspas curvas. Los valores de KLa presentaron valores de 2.61 h-1 para el aireador de aspas rectas y de 1.94 h-1 para el de aspas curvas, reflejando una menor tasa de transferencia de oxígeno para este último. Sin embargo, el consumo energético es menor cuando se implementan las aspas curvas, demostrando la importancia de estos parámetros durante el diseño de sistemas aireadores. Los resultados de este estudio contribuyen en la mejora de aireadores mecánicos, disminuyendo el consumo de energía asociado a los procesos de oxigenación.

Citas

United States Department of Agriculture and N. R. C. Service, “Aeration of ponds used in aquaculture,” 2011.

J. A. Rojas Romero, Tratamiento de aguas residuales. Teoría y principios de diseño, 3rd ed. Bogotá. Colombia: Escuela Colombiana de Ingeniería, 2010.

C. M. Barreto et al., “Sidestream superoxygenation for wastewater treatment: Oxygen transfer in clean water and mixed liquor,” J. Environ. Manage., vol. 219, pp. 125–137, 2018, doi: 10.1016/j.jenvman.2018.04.035.

G. Tchobanoglous, F. Louis Burton, and H. D. Stensel, Wastewater Engineering Treatment and Reuse, Fouth Edit. Mc Graw Hill, 2004.

N. Tahri, W. Bahafid, H. Sayel, and N. El Ghachtouli, “Biodegradation: Involved Microorganisms and Genetically Engineered Microorganisms,” Biodegrad. - Life Sci., 2013, doi: 10.5772/56194.

J. Daw, K. Hallett, J. DeWolfe, and I. Venner, “Energy Efficiency Strategies for Municipal Wastewater Treatment Facilities,” Tech. Rep. NREL/TP-7A30-53341 January 2012, no. January, p. 25, 2012.

T. Itano et al., “Water circulation induced by mechanical aerators in a rectangular vessel for shrimp aquaculture,” Aquac. Eng., vol. 85, pp. 106–113, 2019, doi: 10.1016/j.aquaeng.2019.03.006.

A. S. Ren, F. Chai, H. Xue, D. M. Anderson, and F. P. Chavez, “A Sixteen-year Decline in Dissolved Oxygen in the Central California Current,” Sci. Rep., vol. 8, no. 1, pp. 1–9, 2018, doi: 10.1038/s41598-018-25341-8.

W. Bao, Z. Peng, D. Zhou, S. Zhu, and Z. Ye, “Performance evaluation of an intensive pond aquaculture system for commercial freshwater fish production,” pp. 3–12, 2018, doi: 10.13031/aim.201801093.

A. Torres, J. Quintero, and L. Atehortúa, “Determination of the specific oxygen uptake rate in microorganisms including electrode time response,” Rev. Fac. Ing. Univ. Antioquia, vol. 43, pp. 33–41, 2018.

Y. Qiu et al., “Optimal surface aeration control in full-scale oxidation ditches through energy consumption analysis,” Water (Switzerland), vol. 10, no. 7, 2018, doi: 10.3390/w10070945.

S. Bahri, Jufriadi, and H. Anwar, “The Ineffectiveness of Water Splash on Paddlewheel Aerator,” IOP Conf. Ser. Earth Environ. Sci., vol. 268, p. 012162, Jul. 2019, doi: 10.1088/1755-1315/268/1/012162.

L. Uby, “Next steps in clean water oxygen transfer testing – A critical review of current standards,” Water Res., vol. 157, pp. 415–434, Jun. 2019, doi: 10.1016/j.watres.2019.03.063.

H. A. Abdelrahman and C. E. Boyd, “Effects of mechanical aeration on evaporation rate and water temperature in aquaculture ponds,” Aquac. Res., vol. 49, no. 6, pp. 2184–2192, Jun. 2018, doi: 10.1111/are.13674.

A. Bahadori and H. B. Vuthaluru, “Simple Arrhenius-type function accurately predicts dissolved oxygen saturation concentrations in aquatic systems,” Process Saf. Environ. Prot., vol. 88, no. 5, pp. 335–340, Sep. 2010, doi: 10.1016/j.psep.2010.05.002.

R. Sander, “Compilation of Henry’s law constants (version 4.0) for water as solvent,” Atmos. Chem. Phys., vol. 15(8), pp. 4399–4981, 2015.

A. S. of C. Engineers, ASCE Standar: Measurement of Oxygen Transfer in Clean Water (2-06). 2007.

S. Bahri, R. P. A. Setiawan, W. Hermawan, and M. Z. Junior, “Simulation on Blade Geometry and Operational Condition toward Torque Requirement and Drag Force in Paddle Wheel Aerator,” vol. 6, no. 2, pp. 812–816, 2015.

L. Tian, Z. Xu, L. Chen, Y. Liu, and T. Zhang, “Study on oxygen gas holdup and kinetics using various types of paddles during marmatite leaching process,” Hydrometallurgy, vol. 180, pp. 158–171, Sep. 2018, doi: 10.1016/j.hydromet.2018.06.011.

C. D. DeMoyer, E. L. Schierholz, J. S. Gulliver, and S. C. Wilhelms, “Impact of bubble and free surface oxygen transfer on diffused aeration systems,” Water Res., 2003.

Descargas

Publicado

2021-02-17

Número

Sección

Articles