Applicability of computational fluid dynamics to simulate ozonation processes

Resumen

Resumen
Este artículo presenta un novedoso modelo matemático que integra los principios de la dinámica de fluidos computacional, la cinética del ozono y las teorías de inactivación microbiana del ozono para pronosticar la desinfección del agua en columnas de burbujas. El modelo se describe mediante las ecuaciones de Navier- Stokes que caracterizan la hidrodinámica de la mezcla agua-aire y dos ecuaciones de transporte usadas para rastrear los micro-organismos y el ozono dentro de la columna de burbujas. La aplicabilidad del modelo fue demostrada comparando resultados numéricos obtenidos con el modelo contra datos experimentales obtenidos de ensayos realizados en una planta de ozono construida a escala piloto. Se obtuvo una excelente correlación en términos del ozono disuelto y el grado de inactivación de microorganismos sin la necesidad de asumir predeterminados patrones de recirculación del agua o de dispersión del ozono. También se pudo confirmar que en algunos casos, la presencia de zonas muertas o de recirculación podría afectar el tiempo de contacto efectivo para que la desinfección ocurra. Esto sugiere que existe una gran oportunidad, en la práctica, para mejorar la eficiencia de los reactores de desinfección del agua con ozono. La etapa siguiente de esta investigación es confirmar los pronósticos numéricos del modelo con contornos reales del proceso de inactivación.