| TAZ-TFG-2020-2094 |
Desinfección bacteriana de aguas residuales mediante fotocatálisis heterogénea: Modelado cinético, diseño y optimización de un foto-reactor anular
Moreno Quiñones, Raúl
Mosteo Abad, Rosa (dir.) ; Monzón Bescós, Antonio (dir.)
Universidad de Zaragoza,
CIEN,
2020
Departamento de Ingeniería Química y Tecnologías del Medio Ambiente,
Graduado en Biotecnología
Resumen: Debido a la escasez mundial de agua potable, en este Trabajo Fin de Grado, se plantea la reutilización de las aguas residuales urbanas previamente depuradas para ciertas aplicaciones cotidianas. Para ello, se propone un tratamiento fotoquímico de desinfección: la fotocatálisis heterogénea, proceso en el que la inactivación microbiana se debe a la acción de los radicales hidroxilo generados en la superficie de un catalizador, como el TiO2, por acción de la radiación ultravioleta. Sin embargo, debido a la dificultad de implantación de esta tecnología a escala industrial, como paso previo, en este TFG se ha estudiado el proceso a escala de planta piloto.
Para ello, utilizando como modelo las bacterias indicadoras de la contaminación fecal, se han evaluado diferentes ecuaciones cinéticas de inactivación mediante su ajuste a datos experimentales obtenidos en anteriores investigaciones. Seleccionar un modelo cinético con el menor número de parámetros ajustables ha sido la principal restricción impuesta, seleccionando así el Modelo de Gompertz, y estudiando también el efecto de diferentes variables de operación, como el tipo de agua, la intensidad UV y la concentración de TiO2, sobre el valor de la constante cinética de inactivación.
A partir de los resultados del estudio cinético, se ha abordado, a escala de planta piloto, el diseño y optimización de un foto-reactor tubular de tipo anular, que opera en régimen laminar y para diferentes caudales (6-36 m3/día), minimizando en cada caso la longitud del reactor y los principales costes de operación. El diseño y optimización se han realizado a partir del Modelo de Gompertz, aunque la metodología desarrollada puede ser fácilmente aplicada a cualquier otro modelo cinético. Los resultados obtenidos indican que este proceso es potencialmente viable desde un punto de vista tecno-económico, aunque, todavía son necesarios estudios adicionales a nivel de laboratorio y de planta piloto para disponer de una evaluación más completa del proceso global.
Para ello, utilizando como modelo las bacterias indicadoras de la contaminación fecal, se han evaluado diferentes ecuaciones cinéticas de inactivación mediante su ajuste a datos experimentales obtenidos en anteriores investigaciones. Seleccionar un modelo cinético con el menor número de parámetros ajustables ha sido la principal restricción impuesta, seleccionando así el Modelo de Gompertz, y estudiando también el efecto de diferentes variables de operación, como el tipo de agua, la intensidad UV y la concentración de TiO2, sobre el valor de la constante cinética de inactivación.
A partir de los resultados del estudio cinético, se ha abordado, a escala de planta piloto, el diseño y optimización de un foto-reactor tubular de tipo anular, que opera en régimen laminar y para diferentes caudales (6-36 m3/día), minimizando en cada caso la longitud del reactor y los principales costes de operación. El diseño y optimización se han realizado a partir del Modelo de Gompertz, aunque la metodología desarrollada puede ser fácilmente aplicada a cualquier otro modelo cinético. Los resultados obtenidos indican que este proceso es potencialmente viable desde un punto de vista tecno-económico, aunque, todavía son necesarios estudios adicionales a nivel de laboratorio y de planta piloto para disponer de una evaluación más completa del proceso global.
Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Grado
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