Oxygen Transfer in Anoxic Water using a Dispositive of Paddle Wheel Aerators at Low Revolutions

Transferencia de oxígeno en agua anóxica utilizando un dispositivo de aireadores de rueda de paletas a bajas revoluciones

La reducción de oxígeno disuelto (OD) en el agua es asociada como un efecto del cambio climático. La carencia de oxígeno en cuerpos de agua afecta directamente las especies biológicas presentes en diferentes cuerpos de agua poco profundos como pantanos y humedales, así como en procesos de acuicultura. Un valor óptimo en la concentración de OD favorece la reproducción de estas especies biológicas presentes en entornos tanto artificiales como naturales. Para esto, diversos equipos se han desarrollado para favorecer el aumento de OD en el agua a valores aceptables. Sin embargo, algunos de estos sistemas son costosos, energéticamente ineficientes y ruidosos, lo que genera impactos adversos en los ecosistemas acuáticos por perturbaciones en el agua. Este estudio mide la eficiencia ($kg{O}_2$​·kW$h^{-1}$​) de la introducción de OD en el agua mediante un sistema de aireación de rueda de aspas a bajas RPM destinado a masas de agua poco profundas. Las pruebas se realizaron en muestras de agua anóxica utilizando aireadores de 6, 12 y 24 aspas a nivel de laboratorio. Al aumentar el voltaje (6, 9 y 12V) también aumentaron las RPM aplicadas a cada dispositivo a través de un motorreductor. Los resultados muestran una tasa de transferencia de OD más alta en el rango de 1 y 5 mg de $O_2$​·$L^{-1}$​. La mejor configuración en relación al consumo de energía funcionó a bajas revoluciones utilizando el aireador de rueda de 6 aspas a 6V. Esto establece que, además de la gestión de bajas revoluciones, el uso de un menor número de ruedas favorece un aumento de la eficiencia durante el proceso de restauración de OD en cuerpos de agua poco profundos.

INTRODUCCIÓN

Los procesos de aireación son un factor clave para el tratamiento y restauración de las aguas residuales, favoreciendo el crecimiento bacteriano, la mineralización y la eliminación de la mayoría de los contaminantes presentes en las aguas residuales [1]. Estos procesos han sido ampliamente utilizados para la transferencia de oxígeno disuelto (OD) en el agua. Sin embargo, este fenómeno está sujeto a cambios climáticos [2,3], microbianos [4] y físicos [5,6]. También depende de la presencia de oxígeno en el aire, lo que dificulta la transferencia del oxígeno presente entre el aire y las masas de agua [5,7].

Debido a la necesidad de restaurar las concentraciones normales de OD en el agua, se han desarrollado diversos mecanismos de aireación. Estos sistemas tienen normalmente un consumo energético de 0,3 y 1,2 KgO₂-kWh^-1 en los sistemas de aireación difusa y entre 0,5 y 2,1 KgO₂-kWh^-1 en los dispositivos de aireación mecánica [8]. Los difusores de burbujas tienen una eficiencia en la transferencia de oxígeno del 2 al 7 % por metro dependiendo de la profundidad del tanque de almacenamiento; sin embargo, se prefiere el uso de sistemas de aireación mecánica en varios procesos debido a su mayor eficiencia [9].