DISEÑO DE MEZCLA COMPLETA

Zona: Caqueta

Datos de diseño:

Caudal de diseño 4.5 l/s = 388.80 Sólidos Suspendidos SSLM en el reactor 4,500.00 mg/l Solidos suspendidos volatiles SSVLM en el reactor 3,600.00 mg/l Coeficiente de reacción a 20ºC, Kd 0.29 1/d Coeficiente de temperatura, K (Oc) 0.15

Caracteristicas del afluente: Demanda bioquimica de oxigeno (20ºc, 5 dias) 100.00% DBO 308.90 mg/l Demanda quimica de oxigeno DQO 610.40 mg/l Sólidos Suspendidos S.S. 54.00 mg/l Sólidos totales (103ºC) S.T. 16,050.00 mg/l Sólidos Totales Volatiles S.T.V. 12,840.00 mg/l Residuo Fijo (650ºC) R.F. 10.80 mg/l Temperatura media 18.00 ºC

1. SELECCIÓN DE LA EDAD DE LODOS Ecuacion De Lawrencw y McCarty Coeficientes a 20ºC

ko 2.364 dia-1Km 24.035 mg DBO/l

γ 0.396 mg SSV/mg DQOKe 0.3069 dia-1

θ 1.047

Verano Para T= 28 ºCko 3.414 dia-1

Km 34.707 mg DBO/l

Invierno Para T= 14.5 ºCko 1.836 dia-1

Km 18.670 mg DBO/l

θc 15 diasTd 0.13 dias (3horas)

F=(Km(1+Keθc)/(θc(yKo-Ke-1)) S=F

Verano Para T= 13.254 mg DBO/l

Invierno Para T= 19.724 mg DBO/l

Verano Para T= 2507.203 mg SSV/l

Invierno Para T= 2452.334 mg SSV/l

2. CONCENTRACIÓN DE SOLIDOS SUSPENDIDOS EN EL REACTOR

m3/d

APLICACIÓN DE LOS MODELOS PARA LODOS ACTIVADOS COMPLETAMENTE MEZCLADOS

X= (θcγ/Td)*(Fo-F)/(1+Keθc)

Aplicando directamente la ecuacion

PX= QY(Fo-F`)/(1+Keθc)*(1+0.1Keθc+Xii)

F`= (1-0.90)*Fo 31 mg DBO/l

Px = 1.08 gr/s

Px = 93653.79 gr/dia

Px = 93.65 kg/dia

Forma segregada

a) SSV/l BIOLOGICOS

X= θcY(Fo-F)/ (Td(1+Ke*θc)X= 2357.640 (BIOLÓGICOS)

b) SSV/l ENDÓGENOS

Xe=0.1*KeXθcXe= 1085.340 (ENDOGENOS)

c) SSV/l INERTES

Xi=Xiiθc/TdXi= 1296.000 (INERTES)

d) SSV/l TOTALES

XT= X+Xe+XiXT= 4738.979 mg SSLM/l

Volumen del aireador

V=Td*QoV = 48.600 m3

Px=V*XT/θcPx= 15.354 Kg/día

Fracción viable "r"

r=X/XTr = 0.497

Empleando ecuaciones de produccion

a) Lodos biológicos

dX/dt=y*dF/dt - KeXdX/dt= 157.176 mg SSV/l/día

b) Lodos endógenos

dXe/dt=0.1KeXdXe/dt= 72.356 mg/l/día

c) Lodos inertes

dXi/dt=Xii/tddXi/dt= 86.400 mgSSF/l/día

d) Solidos totales

dXT/dt=dX/dt+dXe/dt+dXi/dtdXT/dt= 315.932 mg/l/día

PX=VdTX/dtPXt= 15354.293 g/día

15.35 Kg/día

1. TANQUE DE AIREACIÓN

F(SOLUBLE)= 13.254

F(TOTAL)= F(SOLUBLE)+F(SSV efluente)

F(TOTAL)= 27.254 mgDBO5/l

Calculo del tiempo de retencionXT= 4738.979

X= 2357.640 Con una carga max de 50%

Fo= 463.35

Td=θcy(Fo-F)/(X(1+Ke+θc)Td= 0.20 dias

4.86 horas

Volumen del reactor

V=Qo*TdV= 78.683 m3

Producción de lodos (calculada anteriormente)PX= 15.354 Kg/día

Calculo del oxigeno requerido

Xb=0.28XT

∆XT/V= 54.639 g/día/m3

∆O2= VdO2/dt= V(dF/dt-1.42dX/dt)

La Fu (DBOu)

y5=L(1-2.303^(-kt))

L=y5/(1-2.303^(-kt))Fu(DBOu)= 670.63 mgDBO/l

DISEÑO DEL PROCESO DE LODOS ACTIVADOS

dF/dT=(Fu-F)/TddF/dT= 3248.330 g/m3/día

∆O2= 238.03 KgO2/día

Caudal de retorno

R= XT*IVL/(10^5-XT*IVL)R= 0.90

Qr=RQQr= 4.05 l/s

Caudal de desecho

Qw=Q/(X-Xeflu)(((V*X/(86400*θc*Q))-Xeflu)Qw= 0.023 m3/dia

Carga Volumetrica

Cv (máx)= Fmax*Q/VCv (máx)= 2.290 KgDBO/m3/día

Cv = Fo*Q/VCv= 1.526 KgDBO/m3/día

Cv = (Fo-F)*Q/VCv= 1.461 KgDBO eliminada/m3/día

Relación F/MF/M =Fo/(X*Td)

F/M = 0.647 KgDBO5/KgSSV/día

F/M max=F/(X*Td)F/M max= 0.971 KgDBO5/KgSSV/día

Dimensiones del tanque de aireación

La profundidad del tanque varia entre 1.5m a 3.5m (+0.40 de borde libre)H= 2.5 m

A=V/HA= 31.47 m2

La relación largo/ancho entre 1 a 2

L/B= 2.00

L= 7.93 mB= 3.97 m

L dis = 8.00 mB dis = 4.00 m

2. MECANISMO DE AIREACION0.25m debajo de la superficie

Eficiencia= 2 kg.O2/Kw-hr

0.85 <0.8-0.85>α 20ºC=

βCs,s= 13.03

CL= 2

9.02T= 23.6 ºC

Potencia requerida del aireador

RT (real)= 2.264 Kg.O2/Kw-hrOxigeno transferido por diaO2 transferido/dia =RT (real)*24

O2= 54.339 Kg.O2/Kw-dia

Potencia total requerida

P= 4.380 kwP= 5.872 HP

3. TANQUE CLARIFICADOR

Criterios:

Carga superficial pico= 58

Carga superficial promedio= 16

Area requerida (A req.)Areq=Q/CSP

Areq= 24.30Proponiendo un tanque de seccion rectangular, de 3 m de altura

h= 3 mLongitud de lado (L)

B= 1.95 m

Ldis= 6.23

Volumen del tanque clarificadorV = A*h

V= 72.9

La profundidad de la capa de lodos es:

Masa de solidos en el clarificador = 111.86 kgMasa = A*d*concentracion

XT= 6,302.36 mg/lPor balance de masas: Qef Xef + Qr Xr = (Q + Qr)X, Xef ≈ 0

Xr = XT/R + XT = 18,677.15 mg/lR= 0.34

concentracion = (XT+Xr/2)Concentracion = 11,708.07 mg/l

d = 0.39 mNo debe permitirse que los solidos sedimentados permanezcan alli pormas de 30 minutos

LECHO DE SECADO

mgO2/l

mgO2/l

C20= mgO2/l

RT(real) o N = RT(referencia)α 20ºC*1.024(T-20)*(βCs,s-CL/C20)

P=∆O2/O2 transf.

m3/m2/dia

m3/m2/dia

m2

m3

Masa de solidos en el clarificador = 0.30*Vreactor(m3)*XT(mg SSML/l)

Caudal de desecho Q 0.023 m3/dia

caudal de desecho θc =11dias 0.250 m3

Volumen total a disponer, tiempo de secado 33 dias V= 0.75 m3

Dimensiones del lecho de secado

considerando una altura de 0.20mA= 3.75 m2L= 1.50 mB= 2.50 m

CARACTERISTICAS ESPERADAS DEL ELFUENTE

DBO < 20 mg/lSST < 20 mg/lCOLIFORMES TOTALES < 3 E5COLIFORMES FECALES < 1.7 E5

RESUMEN

Periodo de retencion 4.86 horasEdad de lodos 15 diasCarga volumetrica

Cv (max) = 2.290Cv = 1.526Cv = 1.461

Remocion de DBO 94% %Concentracion de solidos en suspension volatiles en el tanque SSVL 3,600.00 mg SSVLM/lCarga de la masa

F/M = 0.647 kg DBO/kg SSVLM.diaF/M max = 0.971 kg DBO/kg SSVLM.dia

Tasa de recirculacion o tasa de retorno 90 %

kg DBO/m3/diakg DBO/m3/diakg DBO eliminada/m3/dia