Caracterización y modelado de un reactor anaerobio de flujo ascendente empacado con lecho de lodos

107 páginas. Doctorado en Ingeniería de Procesos.La generación y deficiente disposición de residuos sólidos urbanos es una problemática ambiental y de salud pública. Ante esto es necesario generar tecnologías de valorización energética de los residuos o implementar las ya existentes. En este breve contexto, el objetivo del presente trabajo fue caracterizar una nueva configuración de reactor para el tratamiento anaerobio de residuos de frutas y verduras (RFV). El reactor consiste en un dispositivo tubular que consta de diferentes secciones que son: un lecho de lodos, una sección buffer y una sección de empaque de RFV. En este trabajo, primero se evaluó el desempeño del Reactor Anaerobio de Flujo Ascendente Empacado con Lecho de Lodos (RAFAELL). El reactor presentó 67 % de remoción de sólidos y la productividad de metano fue de 3.6 LCH4∙LR-¹∙d-¹, que es similar a la reportada para sistemas de dos etapas que tratan RFV con velocidades de carga orgánica mayores a 5 g SV∙L-¹∙d-¹. El desempeño óptimo del reactor fue alcanzado operando con una velocidad superficial de 1.4 m·h-¹ y un tiempo de retención hidráulica (TRH) de 10 d; los valores de los parámetros de operación y control fueron: pH de 6.5 – 8, velocidad de carga orgánica de 10 g SV∙L-¹∙d-¹ y temperatura de 35 °C y. A estas condiciones, la productividad de metano que se obtuvo fue de 3.6 LCH4∙LR-¹∙d-¹. Posteriormente se determinó experimentalmente la distribución de tiempos de residencia en el reactor con la finalidad de conocer su patrón de flujo. En todos los casos, el patrón de flujo se encontró en uno intermedio entre flujo pistón y mezcla completa, esta información permite confirmar que existe una separación de etapas en el reactor. Se encontró como fuente principal de retromezcla el flujo de biogás, la concentración de sólidos en el lecho de lodos y la zona de empaque de residuos, sin embargo, este efecto es minimizado al incrementar la velocidad superficial de la fase líquida. El patrón de flujo fue descrito satisfactoriamente a través de un modelo de dispersión axial considerando también la presencia de zonas de estancamiento. Por otro lado, se analizó la cinética de degradación anaerobia de RFV, encontrando efecto significativo del tamaño de partícula y composición del sustrato sobre la producción de metano. La digestión anaerobia de RFV con tamaño de partícula < 500 μm y con una fracción de fácil biodegradación de 0.73 presentó fenómenos de inhibición. La información permitió establecer un modelo matemático en el que las principales variables son el tamaño de partícula y la proporción de la fracción fácilmente biodegradable en el residuo.The generation and deficient disposal of solid urban waste is an environmental and public health problem. Hence, it is necessary to develop energy recovery technologies of this kind of waste or implement existing ones. In this brief context, the objective of this work was to characterize a novel reactor for the anaerobic treatment of fruit and vegetable residues. The performance of the novel up-flow anaerobic sludge bed was first experimentally evaluated. The reactor exhibited 67% of solids removal, and the methane productivity was similar to that reported for two-stage systems treating fruit and vegetable wastes (FVW) with organic load speeds greater than 5 g SV·L-¹·d-¹. Optimal reactor performance was achieved by operating at superficial velocities of 1.4 m·h-1 and a hydraulic residence time (HRT) of 10 d, with pH control and operation parameters of 6.5 – 8, temperature of 35 C and organic load velocity of 10 g SV·L-¹·d-¹. At these conditions, the methane productivity obtained was 3.6 LCH4·LR-¹·d-¹. Subsequently, the residence time distribution (RTD) in the reactor was experimentally determined in order to know its flow pattern. In all cases, the flow pattern was found in an intermediate behavior between plug flow and complete mixing. Thus, this information allows to confirm that there is a separation of sections in the reactor. It was found as the main source of back-mixing the biogas flow and solids concentration in the sludge bed and waste packing area, however, this effect is minimized by increasing the surface velocity of the liquid phase. The flow pattern was satisfactorily described through an axial dispersion mathematical model, also considering the presence of stagnation zones. Moreover, the superficial velocity of the liquid phase decreases the effect of biogas flow. The flow pattern was satisfactorily described through an axial dispersion model also considering the presence of stagnation zones. Finally, the kinetics of anaerobic degradation of FVW were analyzed, finding significant effect of particle size and substrate composition on methane production. Anaerobic digestion of FVW with a particle size < 500 μm and a readily biodegradable fraction of 0.73 showed inhibition phenomena. The information allowed to establish a mathematical model in which the main variables are the particle size and the proportion of the readily biodegradable fraction in the residue

Diseño del electrodo de un reactor electroquímico mediante modelamiento y simulación hidrodinámica

88 páginas. Maestría en Ingeniería de Procesos.El proceso electroquímico se ha colocado como una alternativa importante para el tratamiento de aguas residuales con concentraciones de Cr (VI) superiores a las permitidas por la legislación en materia ambiental. A diferencia de los electrodos rotatorios reportados en otros trabajos, aquí se proponen dos tipos de electrodos estáticos de un reactor electroquímico para la remoción de este metal pesado, en el cual se mantiene la mezcla completa mediante impulsores tipo pitched blade turbine (PBT). En una de las configuraciones evaluadas se utiliza un electrodo estático con anillos intercalados, que tienen la función de cátodos y ánodos, y que se distribuyen a lo largo de la altura del reactor (Caso 1). La segunda configuración, utiliza dos tubos de acero inoxidable en forma de deflector (Caso 2). El objetivo de emplear electrodos estáticos es evitar el movimiento de los electrodos y hacer un uso más eficiente de la energía aplicada en la agitación. Los sistemas fueron analizados utilizando mediciones experimentales, así como dinámica computacional de fluidos (CFD, por sus siglas en ingles), herramienta moderna que se emplea en el diseño, evaluación y optimización de tecnologías en las diversas ramas de la ingeniería. El análisis se llevó a cabo con el software ANSYS Fluent®, el cual se ha aplicado con éxito en el estudio de tanques agitados, este análisis cumple con el objetivo de identificar cuál arreglo tiene un mejor desempeño hidrodinámico, cuantificando la energía utilizada para la agitación del fluido y los tiempos requeridos para alcanzar un cierto grado de homogeneidad en la concentración dentro del reactor. La validación de los resultados obtenidos con la simulación se realizó con la medición experimental del torque y de los tiempos de mezclado con la técnica de medición de conductividad eléctrica. El análisis CFD permitió identificar que el Caso 2 promueve una mejor circulación en todo el volumen del tanque reduciendo en un 70% el tiempo de mezclado, en comparación con los electrodos rotatorios. Para las pruebas experimentales, se utilizó un reactor electroquímico con una capacidad de 19 L, se construyeron los electrodos de acero al carbón y se realizaron pruebas de remoción de Cr (VI) a una concentración inicial de 130 mg/L. La remoción del Cr(VI) siguió una cinética de orden variable. Los resultados obtenidos muestran que el tiempo de tratamiento obtenido con los arreglos propuestos se reduce en al menos 50%, con respecto a los encontrados con electrodos rotatorios. Con toda la información generada en este trabajo fue posible calcular la energía total que se requiere en cada uno de los sistemas para remover 1 g de Cr (VI), los resultados muestran que los diseños propuestos reducen en 70% el consumo energético total para el proceso electroquímico, en comparación con los electrodos rotatorios, lo que demuestra que la mejora en la eficiencia hidrodinámica dentro del reactor, impacta directamente en los costos del proceso, haciéndolo más factible para la aplicación del tratamiento electroquímico a este tipo de efluentes a nivel industrial.Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (México)

Hidrodinámica del flujo multifase dentro de un reactor de biopelícula

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.Maestrí

Evaluación hidráulica de un floculador convencional en la planta potabilizadora de la Junta Administradora de Agua Potable Regional Bayas-Azogues

La floculación es uno de los procesos prioritarios para la potabilización del agua; el mismo que siendo ineficaz da como resultado agua potable de menor calidad para los procesos de tratamiento aguas abajo, poniendo en peligro la calidad del agua tratada y aumentando los costos operativos. El objetivo de este estudio fue evaluar la eficiencia hidráulica de un floculador de pantallas de flujo horizontal en la planta potabilizadora de la Junta Administradora de Agua Potable Regional Bayas-Azogues. Para ello, primero se midieron las características geométricas de las tres zonas del floculador. Posterior, se realizó la prueba de trazadores con sal para los tres caudales de estudio (6.78, 7.84 y 8.59 l/s). Para predecir de manera sistemática el comportamiento real del floculador se utilizaron los modelos matemáticos Hec-RAS (unidimensional) e IBER (bidimensional). Los principales resultados se dividen en una primera fase del estudio que consistió en la obtención y comparación de los factores hidrodinámicos experimentales y analíticos que determinan el funcionamiento de este reactor. La segunda fase consistió en el estudio y comparación de los resultados hidráulicos obtenidos de los modelos (Hec-RAS e IBER). Como conclusiones, el floculador funciona predominantemente en flujo pistón, con presencia de zonas muertas en mayor porcentaje en la zona 3 del mismo. De los resultados del modelo IBER (bidimensional) se determinó que, en las esquinas del floculador, es decir donde se producen los cambios de dirección, existen zonas de estancamiento debido a las velocidades muy bajas que se alcanzan en esas secciones. Estudios en los que sea necesario analizar con mayor detalle el comportamiento hidráulico debe realizarse la modelación con IBER (bidimensional), puesto que Hec-RAS (unidimensional) no ofrece resultados al respecto.Flocculation is one of the priority processes for the purification of water; which, being ineffective, results in lower quality drinking water for downstream treatment processes, decreasing the quality of the treated water and increasing operating costs. The objective of this study was to evaluate the hydraulic efficiency of a horizontal flow screen flocculator in the water treatment plant of the “Bayas-Azogues”. To do this, first the geometric characteristics of the three zones of the flocculator were measured. Subsequently, the salt tracer test was performed for the three study flows (6.78, 7.84 and 8.59 l/s). To systematically predict the real behavior of the flocculator, the Hec-RAS (one-dimensional) and IBER (twodimensional) mathematical models were used. The main results are divided into a first phase of the study that consisted in obtaining and comparing the experimental and analytical hydrodynamic factors that determine the operation of this reactor. The second phase consisted of the study and comparison of the hydraulic results obtained from the models (Hec-RAS and IBER). As conclusions, the flocculator works predominantly in piston flow, with the presence of dead zones in a higher percentage in zone 3 of it. From the results of the IBER model (two-dimensional), it was determined that, in the corners of the flocculator, that is, where changes in direction occur, there are areas of stagnation due to the very low speeds reached in those sections.Ingeniero CivilCuenc

Sesión 459, Ordinaria, del Vigésimo Segundo Consejo Académico, celebrada los días 7, 13 y 20 de junio de 2019

1 archivo PDF (693 páginas).Escrito de algunos consejeros académicos solicitando a la Rectora en funciones, ejercer el derecho de veto con respecto a la “Lista de aspirantes que se registraron en tiempo y forma y que cumplieron con los requisitos previstos en los numerales 2 y 3 de la Convocatoria para participar en el procedimiento de integración de la lista de cuando menos cinco aspirantes que deberá proponerse al Rector General para el nombramiento de la Rectora o del Rector de la Unidad Azcapotzalco, periodo 2019-2023.” -- Lista de asistencia. -- Orden del Día. -- Oficios de continuación de la Sesión 459 para los días 13 y 20 de junio de 2019. -- Acta de la Sesión 459. -- Acuerdos de la Sesión 459. -- Informe que presenta la Comisión encargada de verificar que los aspirantes cumplan con los requisitos previstos en la convocatoria, y de coordinar el procedimiento de auscultación para integrar la lista de cuando menos cinco aspirantes a ocupar la Rectoría de la Unidad Azcapotzalco, período 2019-2023. -- Escritos leídos por la Fis. Luisa Gabriela del Valle durante la valoración a la aspirante Dra. Margarita Mercedes González Brambila