De acuerdo a los resultados que se obtuvieron de coeficientes globales de transferencia de oxígeno que se muestran en la tabla N° 13, se puede ver que éstos varían. La variación que experimenta, es de modo tal que, cuando la concentración de DQO (concentración de materia orgánica) del agua residual sintética se incrementa, el coeficiente global de transferencia de
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oxígeno disminuye. Este comportamiento que se manifiesta es debido a la presencia de los contaminantes, que en este caso se incorporó intencionalmente al agua potable para obtener la concentración deseada de DQO. Pues, tal como se encuentra en la bibliografía especializada referido a la oxigenación del agua, la salinidad y las características que tienen las sustancias contaminantes, afectan la concentración de saturación de oxígeno disuelto en agua, y dado que la concentración de oxigeno disuelto interviene en el cálculo del coeficiente global de transferencia, entonces se verifica esta variación. Haciendo un cálculo rápido con los datos promedio de la tabla N°13, la disminución del KLa cuando la concentración de DQO aumenta de 0 a 450 ppm, es 0.0184 min-1, luego, cuando la concentración de DQO, aumenta de 450 a 591.8 ppm, el KLa disminuye 0.0136 min-1, y cuando la concentración de DQO aumenta de 591.8 a 750 ppm, el KLa disminuye 0.005 min-1. Como se puede apreciar con estos resultados, la disminución no es constante; es decir, no es lineal la variación del coeficiente global con la concentración de DQO.
Respecto al perfil de concentración de oxigeno disuelto en el agua residual sintética que se obtuvo con los datos experimentales, se encuentra el típico comportamiento del proceso de oxigenación de agua libre de contaminantes, que en la literatura especializada se revisó. Todos los perfiles se ajustan bastante bien a la ecuación linealizada de Lewis y Whitman, pues observando además del gráfico, los coeficientes de correlación para cada caso, son cercanos a 1. En estos perfiles de concentración también se puede ver que la concentración de saturación de oxigeno disuelto a las temperaturas que se llevaron a cabo los experimentos, disminuyen con el incremento de la concentración de DQO, esto por la razón mencionada anteriormente. También, los perfiles de concentración de oxígeno disuelto mostrados de manera resumida en la figura N° 6 muestra cómo va incrementándose hasta alcanzar la saturación. Este comportamiento se da porque los
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experimentos se llevaron a cabo en lotes, por lo que el oxígeno disuelto va acumulándose. De no ser así, se tendría otro perfil.
En relación a los coeficientes globalesl de transferencia obtenidos, no son valores altos. Esto a razón de que el dispositivo empleado para la oxigenación, es adaptado y no permite hacer que las burbujas tengan un área interfacial de mayor extensión. A pesar de ello, la oxigenación se realizó satisfactoriamente y demoró en todos los casos un tiempo que va desde 40 a 60 minutos. Este tiempo se puede disminuir mejorando el coeficiente global de transferencia. En este caso, como se puede apreciar en el esquema del módulo, no se utilizó agitador para homogenizar el medio líquido, solo se aprovechó el movimiento de las burbujas en su ascenso, para homogenizar y lograr la transferencia de masa convectiva. Por ello, puede plantearse una investigación que evalué la influencia de modos de agitación en el coeficiente global, para con ello tomar la decisión de utilizar o no un mecanismo de agitación.
Finalmente, las variaciones del coeficiente global de transferencia de oxigeno por efecto de la modificación de la concentración de DQO, se encuentra que es significativo. Esto quiere decir que la carga contamínate en el agua residual es un factor muy importante en la rapidez de transferencia de oxígeno, que se debe tomar en consideración para la selección de los dispositivos de aireación de aguas residuales para su tratamiento biológico.
75 Conclusiones
Se evaluó la influencia de la concentración de materia orgánica del agua residual doméstica sintética en el coeficiente global de transferencia de oxígeno (KLa) y se concluye que este factor afecta significativamente. De modo tal que, cuando aumenta la concentración de materia orgánica, disminuye el KLa.
Se determinó el perfil de evolución de la concentración de oxígeno disuelto en el tiempo a diferentes concentraciones de materia orgánica del agua residual doméstica sintética, con los que se concluye que, en todos los casos se ajustan satisfactoriamente al modelo matemático propuesto por Lewis y Whitman con su teoría de doble película.
Se calculó los coeficientes globales de transferencia de oxígeno a las condiciones ambientales de Huancayo (520 mmHg y 19 °C), para la temperatura promedio del agua residual sintética de 18 °C. y para las concentraciones de DQO de 450 ppm, 591.8 ppm y 750 ppm, los cuales son 0.0859 min-1, 0.0723 min-1 y 0.0673 min-1 respectivamente.
Se determinó la significancia de la influencia de la concentración de materia orgánica del agua residual doméstica sintética en el coeficiente global de transferencia de oxígeno, y se concluye que es significativo.
76 Recomendaciones
1. Adicionar al mecanismo de aeración un intercambiador de calor para mantener una temperatura constante, ya que nivel laboratorio es un factor que influye significativamente en la solubilidad del oxígeno en el agua (motivo por el cual los valores de kLa de un mismo ARDS variaron en cada repetición). Esto ayudará a obtener valores de kLa con menor margen de error.
2. En caso de contar con más sensores de OD aplicar otros modelos matemáticos como el
“Modelo de Dos Zonas Simplificado” propuesto por Durán Herrera y Rojas (2006), debido a que se obtendrán datos más reales, ya que se medirá la concentración de OD en distintos puntos del recipiente contenedor del agua residual.
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79 Anexos
(Fuente, Elaboración propia)
Fotografìa 2. Preparación del agua residual (Fuente, Elaboración propia) Fotografìa 1. Pesado de reactivos
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Fotografìa 3. Oxigenación del agua residual (Fuente, Elaboración propia)
Fotografìa 4. Monitoreo del proceso de oxigenación (Fuente, Elaboración propia)
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Fotografìa 5. Visualización de variables (P, OD, T) (Fuente, Elaboración propia)
Fotografìa 6. Registrador de variables marca Field Logger (Fuente, Elaboración propia)
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Fotografìa 7. Medidor de presión (0-40 mbar) (Fuente, Elaboración propia)
Fotografìa 8. Recipiente sensor de OD, acrílico y toberas (Fuente, Elaboración propia)
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Fotografìa 9. Regulador de presión (32,38 mbar) (Fuente, Elaboración propia)
Fotografìa 10. Rotámetro (Fuente, Elaboración propia)
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Fotografìa 11. Compresor (Fuente, Elaboración propia)
Fotografìa 12. Tobera y boquillas (Fuente, Elaboración propia)
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Fotografìa 14.Vial para analisis de DQO (K2CrO3,H2SO4,HgSO4) (Fuente, Elaboración propia) Fotografìa 13. Muestra de ARDS enviada para analisis de DQO (Fuente, Elaboración propia)