Estudio y modelización de la velocidad de sedimentacion zonal y de la aceleración de los fangos activados

[EN] It has been found that in industrial wastewater treatment plants, or those with a previous process of coagulation-flocculation, sludge does not settle conventionally since there is not a unique hindered settling stage. Chen et al. (1996) and Zhao (2004a, 2004b) observed during the settling tests, an initial stage with constant hindered settling velocity, an intermediate stage of accelerating settling velocity and a final stage with constant settling velocity once again. This form of activated sludge settleability has not been studied in detail. Chen et al. (1996) and Zhao (2004a, 2004b) studied the stages with constant zone settling velocity, but they did not study or model the accelerating process of the sludge, nor paid attention to the moment at which this process starts taking place. They did not explain the mechanism that triggers the process of acceleration of settling rate, or the formation of large flocs with an initial homogeneous structure. The secondary clarifiers in biological wastewater treatment plants are mostly designed from empirical criteria based on acquired experience in the design of urban treatment plants. The use of these criteria can be a problem in industrial plants where the biological sludge settleability may be affected by the type of wastewater and the physico-chemical treatment. The same happens when simulation programs are used to estimate hindered settling velocity of activated sludge from empirical formula developed at urban treatment plants. Modelling hindered settling velocity for activated sludge in such treatment plants can help to improve the methods used for the design and simulation of secondary clarifiers. The main objective of this thesis is the study and development of a general model for the hindered settling velocity and the accelerating process for the activated sludge in wastewater treatment plants. The activated sludge used for settling tests come from the industrial wastewater treatment plant of Ford Spain. Initi
[ES] Se ha comprobado que con cierta frecuencia en depuradoras de aguas residuales industriales o en depuradoras con un proceso de coagulación-floculación previo, los fangos no sedimentan de modo convencional debido a que no presentan una única etapa de sedimentación zonal. Chen et al. (1996) y Zhao (2004a, 2004b) observaron en ensayos de sedimentación con este tipo de fangos, una etapa inicial con velocidad de sedimentación zonal constante, una etapa intermedia donde se producía la aceleración de los fangos y una etapa final donde la velocidad de sedimentación zonal volvía a ser constante. Este modo de sedimentación de los fangos activados no se ha estudiado con detalle. Chen et al. (1996) y Zhao (2004a, 2004b) estudiaron las etapas con velocidad de sedimentación zonal constante, pero no estudiaron ni modelizaron el proceso de aceleración del fango, ni le prestaron atención al tiempo a partir del cual se produce este proceso. Tampoco explicaron el mecanismo que desencadena el proceso de aceleración, ni la formación de grandes flóculos partiendo de un fango con una estructura inicial homogénea. Los decantadores secundarios en los tratamientos biológicos de aguas residuales son mayoritariamente diseñados a partir de criterios empíricos basados en la experiencia adquirida en el diseño de depuradoras urbanas. El uso de estos criterios puede ser problemático en depuradoras de aguas residuales industriales donde la sedimentabilidad del fango biológico puede verse afectada por el tipo de agua residual y por el tratamiento físico-químico previo. Lo mismo ocurre cuando se utilizan programas de simulación donde se calcula la velocidad de sedimentación zonal de los fangos activados a partir de fórmulas empíricas obtenidas en depuradoras urbanas. La modelización de la velocidad de sedimentación zonal de los fangos activados en este tipo de depuradoras puede ayudar a mejorar los métodos utilizados para el diseño y simulación de decantadores secundarios. El objetivo principal de
[CA] S'ha comprovat que amb certa freqüència en depuradores d'aigües residuals industrials o en depuradores amb un procés de coagulació-floculació previ, els fangs no sedimenten de manera convencional pel fet de no presentar una única etapa de sedimentació zonal. Chen et al. (1996) i Zhao (2004a, 2004b) van observar en assajos de sedimentació amb aquest tipus de fangs, una etapa inicial amb velocitat de sedimentació zonal constant, una etapa intermèdia on es produïa l'acceleració dels fangs i una etapa final on la velocitat de sedimentació zonal tornava a ser constant. Esta manera de sedimentació dels fangs activats no s'ha estudiat amb detall. Chen et al. (1996) i Zhao (2004a, 2004b) van estudiar les etapes amb velocitat de sedimentació zonal constant, però no van estudiar ni modelitzar el procés d'acceleració del fang, ni li van prestar atenció al temps a partir del qual es produeix este procés. Tampoc van explicar el mecanisme que desencadena el procés d'acceleració, ni la formació de grans flòculs partint d'un fang amb una estructura inicial homogènia. Els decantadors secundaris en els tractaments biològics d'aigües residuals són majoritàriament dissenyats a partir de criteris empírics basats en l'experiència adquirida en el disseny de depuradores urbanes. L'ús d'estos criteris pot ser problemàtic en depuradores d'aigües residuals industrials on la sedimentabilidad del fang biològic es pot veure's afectada pel tipus d'aigua residual i pel tractament fisicoquímic previ. El mateix passa quan s'utilitzen programes de simulació on es calcula la velocitat de sedimentació zonal dels fangs activats a partir de fórmules empíriques obtingudes en depuradores urbanes. La modelització de la velocitat de sedimentació zonal dels fangs activats en este tipus de depuradores pot ajudar a millorar els mètodes utilitzats per al disseny i simulació de decantadors secundaris. L'objectiu principal de la present tesi és estudiar i desenvolupar un model general de la velocitat de sedim