Simulation and optimization of a lamella settler for cattle feedlot wastewater treatment and nutrients recovery. Experimental validation in the field

Autores
Fleite, Santiago Nicolás; García, Ana Rosa; de Los Santos, Christian Nahuel; Missoni, Leandro Luis; Torres, Rocío; Lagorio, María Gabriela; Cassanello, Miryan
Año de publicación
2020
Idioma
inglés
Tipo de recurso
artículo
Estado
versión publicada
Descripción
Cattle concentrated animal feeding operations (feedlots), whose number has grown considerably in the last years, generate large volumes of wastewaters with a high organic load. The wastewaters are formed by rainfall-runoff of the accumulated manure and may contain hormones and antibiotics, which hampers the use of biological treatments. In this work, the feasibility of continuous separation of the suspended colloidal organic matter and nutrients to clarify the liquid and recover the solid is studied. A flocculation sedimentation system using a decentralized lamella settler is proposed, optimized and further tested in the field. Computational fluid dynamic (CFD) simulation is used to analyze the motion of the liquid and suspended inertial particles representing the formed flocs, for optimizing the settler. The simulations helped in the design of the bench-scale unit tested in the field. The clarified liquid was characterized to analyze its use for fertigation. The proposed treatment allowed excellent removal of organic matter (~98% chemical oxygen demand, and almost complete turbidity) and phosphorus (~95%). Organic nitrogen was partially removed (~70%) and ammonia nitrogen mostly remained in the liquid. Spectral characterization of the clarified liquid suggests that the remaining organic nitrogen is related to soluble protein-like compounds.
Fil: Fleite, Santiago Nicolás. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Industrias; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Departamento de Recursos Naturales y Ambiente. Cátedra de Química Analítica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina
Fil: García, Ana Rosa. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Departamento de Recursos Naturales y Ambiente. Cátedra de Química Analítica; Argentina
Fil: de Los Santos, Christian Nahuel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Departamento de Recursos Naturales y Ambiente. Cátedra de Química Analítica; Argentina
Fil: Missoni, Leandro Luis. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentina
Fil: Torres, Rocío. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentina
Fil: Lagorio, María Gabriela. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentina
Fil: Cassanello, Miryan. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Industrias. Instituto de Tecnología de Alimentos y Procesos Quimicos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Tecnología de Alimentos y Procesos Quimicos.; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Industrias; Argentina
Materia
CATTLE FEEDLOT WASTEWATER TREATMENT
CFD OPTIMIZATION
EFFLUENT CHARACTERIZATION
FEEDLOT EFFLUENT SPECTRAL ANALYSIS
LAMELLA SETTLER
PARTICLE SETTLING
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
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Repositorio
CONICET Digital (CONICET)
Institución
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
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In this work, the feasibility of continuous separation of the suspended colloidal organic matter and nutrients to clarify the liquid and recover the solid is studied. A flocculation sedimentation system using a decentralized lamella settler is proposed, optimized and further tested in the field. Computational fluid dynamic (CFD) simulation is used to analyze the motion of the liquid and suspended inertial particles representing the formed flocs, for optimizing the settler. The simulations helped in the design of the bench-scale unit tested in the field. The clarified liquid was characterized to analyze its use for fertigation. The proposed treatment allowed excellent removal of organic matter (~98% chemical oxygen demand, and almost complete turbidity) and phosphorus (~95%). Organic nitrogen was partially removed (~70%) and ammonia nitrogen mostly remained in the liquid. Spectral characterization of the clarified liquid suggests that the remaining organic nitrogen is related to soluble protein-like compounds.Fil: Fleite, Santiago Nicolás. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Industrias; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Departamento de Recursos Naturales y Ambiente. Cátedra de Química Analítica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: García, Ana Rosa. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Departamento de Recursos Naturales y Ambiente. Cátedra de Química Analítica; ArgentinaFil: de Los Santos, Christian Nahuel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Departamento de Recursos Naturales y Ambiente. Cátedra de Química Analítica; ArgentinaFil: Missoni, Leandro Luis. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. 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