Applying performance indices in plantwide modelling for a comparative study of wastewater treatment plant operational strategies

 em Artigos Científicos e Teses Acadêmicas, WEST

Sanchez, F., Rey, H., Viedma, A., Nicolas-Perez, F., Kaiser, A.S., Martínez, M. (2018). CFD simulation of fluid dynamic and biokinetic processes within activated sludge reactors under intermittent aeration regime. Water Research 139, 47–57. (link)

 

Título

CFD simulation of fluid dynamic and biokinetic processes within activated sludge reactors under intermittent aeration regime

(Simulação CFD de processos fluidodinâmicos e biocinéticos em reatores de lodo ativado sob regime de aeração intermitente)

 

Resumo

Due to the aeration system, biological reactors are the most energy-consuming facilities of convectional WWTPs. Many biological reactors work under intermittent aeration regime; the optimization of the aeration process (air diffuser layout, air flow rate per diffuser, aeration length …) is necessary to ensure an efficient performance; satisfying the effluent requirements with the minimum energy consumption.
This work develops a CFD modelling of an activated sludge reactor (ASR) which works under intermittent aeration regime. The model considers the fluid dynamic and biological processes within the ASR. The biological simulation, which is transient, takes into account the intermittent aeration regime. The CFD modelling is employed for the selection of the aeration system of an ASR. Two different aeration configurations are simulated. The model evaluates the aeration power consumption necessary to satisfy the effluent requirements. An improvement of 2.8% in terms of energy consumption is achieved by modifying the air diffuser layout. An analysis of the influence of the air flow rate per diffuser on the ASR performance is carried out. The results show a reduction of 14.5% in the energy consumption of the aeration system when the air flow rate per diffuser is reduced. The model provides an insight into the aeration inefficiencies produced within ASRs.

 

TRADUÇÃO LIVRE

Devido ao sistema de aeração, os reatores biológicos são as instalações que mais consomem energia das ETARs convectivas. Muitos reatores biológicos trabalham sob regime de aeração intermitente; a otimização do processo de aeração (layout do difusor de ar, vazão de ar por difusor, comprimento da aeração…) é necessária para garantir um desempenho eficiente; satisfazendo os requisitos de efluentes com o mínimo consumo de energia.
Este trabalho desenvolve uma modelagem CFD de um reator de lodo ativado (ASR) que trabalha sob regime de aeração intermitente. O modelo considera os processos fluidodinâmicos e biológicos dentro do ASR. A simulação biológica, que é transitória, leva em consideração o regime de aeração intermitente. A modelagem CFD é empregada para a seleção do sistema de aeração de um ASR. Duas configurações de aeração diferentes são simuladas. O modelo avalia o consumo de energia de aeração necessário para satisfazer os requisitos de efluentes. Uma melhoria de 2,8% em termos de consumo de energia é obtida pela modificação do layout do difusor de ar. Uma análise da influência da vazão de ar por difusor no desempenho do ASR é realizada. Os resultados mostram uma redução de 14,5% no consumo de energia do sistema de aeração quando a vazão de ar por difusor é reduzida. O modelo fornece uma visão sobre as ineficiências de aeração produzidas dentro dos ASRs.

 

Artigo publicado no jornal Water Research, o site Science Direct.

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