Integrating computational fluid dynamics and biological model to assess wastewater reactor design

Abstract

This doctoral thesis has integrated biological models (activated sludge models “ASM”) with simulation tools of computational fluid dynamics “CFD”, and has applied them to the design of two advanced technologies for wastewater treatment: “Microbial Fuel Cells” and the “Anammox” process. Wastewater treatments based on Microbial Fuel Cells use the catalytic bioelectrochemical activity of certain microorganisms to oxidise organic compounds and produce electricity without needing additional chemical compounds. In Anammox process (Anaerobic Ammonium Oxidation) microorganisms also play a main role in the autotrophic removal of nitrogen compounds.

Aquesta tesi doctoral ha integrat models biològics - en concret, models de fangs activats “ASM” amb eines de simulació de dinàmica de fluids computacional “CFD”, i les ha aplicat al disseny de dues tecnologies avançades per al tractament de les aigües residuals: les “Microbial Fuel Cells” o piles bioelectroquímiques i el procés “Anammox”. El sistemes de tractament d’aigües residuals basats en Microbial Fuel Cells aprofiten l’activitat catalítica bioelectroquímica de determinats microorganismes per oxidar compostos orgànics i produir electricitat sense necessitat d’addicionar compostos químics. També en el procés Anammox (Anaerobic Ammonium Oxidation) els protagonistes són els microorganismes, en aquest cas per eliminar de manera autotròfica compostos de nitrogen, i reduir així la quantitat de fangs generats i les necessitats d’aeració.