1.-Diseño de Lodos activados_Caqueta

10
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 Solidos suspendidos volatiles SSVLM en el reactor 3,600.00 Coeficiente de reacción a 20ºC, Kd 0.29 Coeficiente de temperatura, K (Oc) 0.15 Caracteristicas del afluente: Demanda bioquimica de oxigeno (20ºc, 5 dias) 100.00% DBO 308.90 Demanda quimica de oxigeno DQO 610.40 Sólidos Suspendidos S.S. 54.00 Sólidos totales (103ºC) S.T. 16,050.00 Sólidos Totales Volatiles S.T.V. 12,840.00 Residuo Fijo (650ºC) R.F. 10.80 Temperatura media 18.00 1. SELECCIÓN DE LA EDAD DE LODOS Ecuacion De Lawrencw y McCarty Coeficientes a 20ºC ko 2.364 dia-1 Km 24.035 mg DBO/l γ 0.396 mg SSV/mg DQO Ke 0.3069 dia-1 θ 1.047 Verano Para 28 ºC ko 3.414 dia-1 Km 34.707 mg DBO/l Invierno Para 14.5 ºC ko 1.836 dia-1 Km 18.670 mg DBO/l θc 15 dias Td 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 APLICACIÓN DE LOS MODELOS PARA LODOS ACTIVADOS COMPLETAMENTE MEZCLADOS X= (θcγ/Td)*(Fo-F)/(1+Keθc)

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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)

B6
antes 6 l/s
D7
antes 3500
D9
Base e
D10
verano 23.6ºC
D13
antes 250
D15
tabla 3.16. composicion tipica del agua residual domestica bruta
D16
del muestreo
A26
cte cinetica. Maxima tasa de remocion de sustrato
A27
constante cinetica de saturacion
C27
mg DQO/l
A28
coeficiente de produccion
A29
coeficiente endogeno
A30
coeficiente de actividad
B30
<1.00-1.03>
A40
edad de lodos
B40
valor asumido fundamentado en la tesis
A41
tiempo de retencion
B41
valor asumido
A43
Sustrato organico
A49
biomasa
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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

B74
BIOLOGICOS
B79
ENDOGENOS
B84
INERTES
A107
dX/dt = tasa de aumento de la biomasa
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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

B133
VINE DE F VERANO
B137
se considera 0.70*20
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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=

A176
de donde sale??
A180
IVL= Va/SSLM*1000 =100
A200
relacion alimento/microorganismos. FM=
B225
asumida,buscar eficiencia para este caso.
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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)

B230
verano
B247
cambiar o verificar
B248
cambiar o verificar
B272
consultar
Page 6: 1.-Diseño de Lodos activados_Caqueta

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

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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