Elduayen-Echave, B., Lizarralde, I., Schneider, P.A., Ayesa, E., Larraona, G.S., Grau, P. (2021). Inclusion of shear rate effects in the kinetics of a  discretized population balance model: Application to struvite precipitation. Water Research 200, 117242. (link)

 

Título

Inclusion of shear rate effects in the kinetics of a discretized population balance model: Application to struvite precipitation

(Inclusão dos efeitos da taxa de cisalhamento na cinética de um modelo de equilíbrio populacional discretizado: Aplicação à precipitação de estruvita)

 

Resumo

The effect of mixing in the modelling of processes based on mass transfer phenomena is commonly ignored in wastewater treatment industry. In this contribution, the effect of the average shear rate in the nucleation and growth rates of struvite is analyzed by combining experimental data with simulation results obtained with a previously presented mass-based discretized population balance model. According to the obtained results, the effect of the average shear rate is identifiable for the selected data and mechanisms. Therefore, it should be considered when a detailed modelling of the process is needed. Consequently, in this contribution, the average shear rate has been decoupled from the kinetic constants. In addition, kinetic rates where it is explicitly included as a power law function have been proposed. The exponents in these power law functions for the primary homogeneous nucleation and growth are 1.3 and 0.3, respectively. Considering shear rate effects allowed to see in the simulation outputs experimentally observed effects: a faster pH decay and smaller particle distribution for increasing mixing intensities.

 

TRADUÇÃO LIVRE

O efeito da mistura na modelagem de processos baseados em fenômenos de transferência de massa é comumente ignorado na indústria de tratamento de efluentes. Nesta contribuição, o efeito da taxa média de cisalhamento nas taxas de nucleação e crescimento da estruvitaé analisado pela combinação de dados experimentais com resultados de simulação obtidos com um modelo de balanço populacional discretizado baseado em massa apresentado anteriormente. De acordo com os resultados obtidos, o efeito da taxa média de cisalhamento é identificável para os dados e mecanismos selecionados. Portanto, deve ser considerado quando uma modelagem detalhada do processo é necessária. Consequentemente, nesta contribuição, a taxa média de cisalhamento foi desacoplada das constantes cinéticas. Além disso, foram propostas taxas cinéticas onde é explicitamente incluída como uma função de lei de potência. Os expoentes nestas funções de lei de potência para a nucleação homogênea primária e crescimento são 1,3 e 0,3, respectivamente. Considerando os efeitos da taxa de cisalhamento, é possível ver nos resultados da simulação os efeitos observados experimentalmente.

 

Artigo publicado no site ScienceDirect, no Journal of the International Water Association (IWA).