aireacion extendida

CALCULO PARA PTAR BASADO PROCESO BIOLOGICO DE AIREACION EXTENDIDA

DATOS INICIALESFLUJO 281.66 m3/diaDBO5 250 mg/ltX v,a 4000 mg/ltX v,u 12730 mg/ltY 0.7 DBO5 DIAkd 0.1 DBO5 DIAa 0.5 DBO5 DIAb 0.142 DBO5 DIAMVLSSX v,f 0Φ 0.77DBOf 30 mg/lt


Características físicas del AR

Flujo Qf 0.4Temp. Del agua en Verano Tfv 24Temp. Del agua en Invierno Tfi 16

Condiciones de operación

Temperatura ambiente Verano Tav 29Temperatura ambiente Invierno Tai -1Presión atmosférica P 755

Datos de laboratorio

DBO5 Sf 200.00 Parámetro de metabolismo celular Y 0.50000 Parámetro de metabolismo enérgetico a 0.71800 Velocidad de consumo del sustrato k 0.00123 Coeficiente de Arrehenius para k θ 1.03Parámetro de respiración endógena kd 0.00250 Parámetro de respiración endógena b 0.00355 Coeficiente de Arrehenius/kd y b θ 1.05Coeficiente global de transferencia de O2 α20°C 0.90 Coeficiente de saturación AR/agua dest. β 0.92 Alcanilidad como CaCo3 Ca 50Nitrógeno tal Kjeldahl (NKT) NKT 60MVLSS 0VSS en alimentación inicial X v,f 0Porcentaje de sólidos volátiles en el MLSS Fv 0.8

Datos de diseño para el efluente

DBO5 soluble final Se 20VSS en el efluente final X v,e 10

Datos de diseño para el reactor

VSS en el reactor X v,a 3,000.00 VSS en el clarificador X v,u 12,000.00

Datos de fabricante de aireadores

Caudal Gs 20.4Transferenica de O2 por dif (std) Cs 0.77

A18

Compuestos carbonosos en disolución. Cap. 5 Pag. 255.

A19

Producción de lodo biológico por kilogramo de sustrato total consumido. Cap. 5 pag 275

A20

Kg de O2 utilizados en el metabolismo energético por Kg de sustrato consumido. Cap.5 Pag 275

A21

Cap 5. Pag 267 y 304

A22

Cap. 2 pag 64. Por lo regular es 1.03. Esto es para corregir el parametro k por efecto de la temperatura.

A23

Fracción de MLVSS por unidad de tiempo oxidada durante el proceso de resp. Endógena. Cap. 5 Pag.280

A24

Kilogramos de O2 utilizado por día por Kg de MLVSS en el reactor en el proceso de respiración endógena. Cap. 5 Pag. 281

A25

Cap 5 Pag 329. El valor está entre 1.03 y 1.06. Esto son para corregir los parametros kd y b por efecto de la temperatura.

A26

Relación del coeficiente global de transferencia del agua residual y el agua destilada a 20°C. Cap 4 pag 212 y 214.

A27

Es el valor de la relación Coeficiente de saturación de O2 del agua residual (Csr)/ Coeficiente de saturación de O2 del agua destilada ( Cs ). Está entre 0.92 a 0.98. Cap 4. Pag 200

A28

La presencia de Carbonato de Calcio Indica alcanilidad. La regla es que se consumen 0.5 kg de CaCo3/ kg DBO5 asimiliado. Cap. 5 Pag. 325. Este dato servirá para calcular si se ocupa neutralizar por si el pH baja de 6 - 8.

A30

Sólidos volátiles en suspensión en el licor mezclado. Cap. 5 Pag 257

A31

Sólidos volátiles en suspensión en la alimentación inicial. Cap 5 Pag 255

PASO 1

kg DBO5/d=

Qf=

Sf=

Se=

kg DBO5/d=

PASO 2

HP=

kg DBO5/d=

HP=

PASO 3

Tw=

Qf=Tfv T agua (verano) =Tfi T agua (invierno) =Tav T amb (verano)=Tai T amb (invierno)=

HP=

En verano

En invierno

PASO 4

ktw=

kdtw=

btw=

k=θk=

kd=b=

θkd,b=

T=

k=

kd=

b=

T=

k=

kd=

b=

PASO 5

Criterio 1

t=

Sf=

Se=

k ( invernal ) =

Xv,a=

t=

Criterio 2

A/M opt=

t =

C149

Se toma el invernal por ser el más crítico

Sf =

X v,a =

t=

A/M real=

Sf =

Xv,a =

t =

A/M real =

Se=

Sf =

k =

Xv,a =

t =

Se

PASO 6

V=

Qf =

t =

V

PASO 7

En verano se mejora el tratamiento este será el dato

Profundidad ( 3 - 4.5 m)

Ancho ( 2 veces la altura

Longitud

PASO 8

kg O2 / d =

a =

Sf =

Se =

Qf =

b =

Xv,a =

V =

kg O2 / d =

a =

Sf =

Se =

Qf =

b =

Xv,a =

V =

kg O2 / d =

C217

Profunidades recomendadas ( Cap. 4, pag.228)

C219

El ancho debe ser 2 veces la altura, con esto se mantiene una mezcla adecuada ( Cap. 4, pag.228)

PASO 9

Gs

Cs

PASO 10

CV=

1 ma=

2 We=

Ro=

1 ma =

1.1 Gs

1.2 N=

1.2.1 ( kg O2 h difusor )real=

( kg O2 h difusor )std=

α20°C=

Tw=

β=

Cs,m=

1.2.1.1 Cs,m=

Cs,s=

1.2.1.1.1 Cs,s =

P =

Pv =

( Cs,s ) 760 =

Pb =

1.2.1.1.2 Pb =

P =

d =

Ot =

1.2.1.1.3 Ot =

B =

Є

Cs,m=

CL =

2 We=

P2=

P1=

T2=Tav=

T1

We

CV=

CV=

HP PRELIMINAR=

PASO 11

ΔXv =

Y=Sf=

Se =Qf=kd=

Xv,a=V =

ΔXv

YSf

Se Qfkd

Xv,aV

ΔXv

PASO 12

r=

Qf

Xv,a

ΔXv

Xv,u

Xv,f

r

Qf

Xv,a

ΔXv

Xv,u

Xv,f

r

PASO 13

Qr=

Qf=

r=

Qr=

Qo =

Qo=

Qw =

ΔXv

Xv,f

Xv,e

Xv,u

Qw=

ΔXv

Xv,f

Xv,e

Xv,u

Qw=

Qe=

Qe=

Qu =

Qu=

th=

t=

th=

PASO 14

Xnva=

Fv=

X v,a=

Xnva=

Xnvu=

Qf=

r=

Qu=

Xnvu=

Xnvf =

Xnvf=

PASO 15

(VSS) w=

ΔXv=

Qf=

Xvf=

Qe=

Xve=

(VSS) w=

(VSS) w =

Qw=

Xvu=

(VSS) w=

ΔXv=

Qf=

Xvf=

Qe=

Xve=

(VSS) w=

VSSw=

Qw=

Xvu=

(VSS) w=

(NVSS) w=

Qf

Xnvf

(NVSS) w=

(TSSw) =

(TSS) w=

(TSS) w=

(TSS) w=

PASO 16

So=

Sf=Se=

r=

So=

Sf=Se=

r=

So=

Xvo=

Xvf=

r=

Xvu=

Xvo=

PASO 17

Qf=

Alcanilidad como CaCO3

PASO 18

1

Verano

ΔXv

Invierno

ΔXv

2

1

PASO 19

DBOt =

A/M

Ψ

Se=

Xve=

DBOt=

Se=

Xve=

DBOt=


m3/s°C°C

°C°Cmm Hg

mg/lMLVSS producido/kg DBO5 DIAkg O2/kg DBO5/h

/h/h

mg/lmg/l

x 100

mg/lmg/l

mg/lmg/l

m3/hkg O2/hr

Consumo diario kg/DBO5

86.4*Qf*(Sf-Se)

0.4 m3/s

200 mg DBO5/l

20 mg DBO5/l

6,220.80 kg/dia

Estimación de potencia preliminar

(kg DBO5/d) / 21

6,220.80 kg/dia

296.23

Temperatura de operación en el reactor

( 3.6 x 10^6 * Qf * Tf) + 1134 ( HP ) Ta( 3.6 x 10^6 * Qf ) + 1134 ( HP )

0.4 m3/s 24 °C 16 °C 29 °C -1 °C

296.23

24.95 °C

12.78 °C

Efecto de la temperatura en los factores biocineticos: k, kd, b

k20θ^(Tw-20) ( 1.0 < θ < 1.135 )

kd20θ^(Tw-20) ( 1.03 < θ < 1.06 )

b20θ^(Tw-20) ( 1.03 < θ < 1.06 )

0.00123 1.03

0.00250.00355

1.05

Verano

25 °C

0.00142 lt/mg*h 0.0342

0.00318 /h 0.0764

0.00452 /h 0.1085

Invierno

13 °C

0.0010 lt/mg*h 0.0238

0.0018 /h 0.0422

0.0025 /h 0.0599

Tiempo de residencia

De acuerdo a factores biocinéticos y las calidad del efluente dependiente del DBO5

( Sf - Se ) / k*Xv,a * Se

200 mg/l

20 mg/l

0.0010

3000 mg/l

3.02 hora 0.1258

Siempre el de invierno es más crítico

Por las condiciones óptimas de floculación y la relación ( A / M ) óptima

0.60 /día

Sf / ( Xv,a * ( A/M opt )

Nota: los factores biocinéticos Y y a son independientes de la temperatura

200 mg/l

3000 mg/l

0.11 día 2.67

Sf / ( Xva*t )

200 mg/l

3000

0.1258 día 3.02

0.53 /dia

Se compara el A/M opt vs. A/M real

Se toma el mayor de los 2 tiempos

Se actualiza la DBO5 de acuerdo al nuevo tiempo de residencia

Sf / ( 1 + k * Xv,a * t ) se toma k de verano

200

0.0014

3,000.00

3.0189 horas

14.40 mg/l

Volumen del reactor

Qf * t

0.4 m3/s

0.126 día

4,347.18 m3

Dimensiones del reactor

En verano se mejora el tratamiento este será el dato Se para verano para los cálculos subsecuentes

4.20 m Propuesta

8.40 m

123.22 m

Necesidades de O2 de acuerdo a la temperatura

a * ( Sf - Se ) * Qf + b Xv,a * V

Verano

0.718 kg O2/kg DBO5

200 mg/l

14.40 mg/l

0.40 m3/s

0.1085 /día

3,000.00 mg/l

4,347.18 m3

6,019.98 kg/d

250.83 kg/h

Invierno

0.718 kg O2/kg DBO5

200 mg/l

20.00 mg/l

0.40 m3/s

0.0599 /día

3,000.00 mg/l

4,347.18 m3

5,247.94 kg/d

218.66 kg/h

Las condiciones de verano controlan las necesidades de O2

Selección de aireadores ( difusores ) datos de fabricante

Caudal de operación del difusor 20.40 m3/h

Transferencia de O2 por difusor en condic. Std 0.77 kg O2/hr

Potencia requerida para aireación con soplador

.00153*ma*We/Ro

(1.29 kg/m3)*(Gs)*N masa de aire ( kg aire/h)

0.2398*T1(1-(P2/P1)^0.2857 Trabajo en el eje por ley de gas ideal

Rendimiento global del compresor (de fabricante) 0.70

(1.29 kg/m3)*(Gs)*N 11,122.15 kg aire/h


(kg O2/h req) / ( kg O2 h difusor )real 422.64 difusores

kg O2/h req ( verano ) = 250.83 kg/hr

( kg O2 h difusor )std * α20°C * 1.024^T-20 * ( β*Cs,m - CL)/ 9.2 0.59

0.77 kg O2/hr

0.90 Corrección por relación AR/Agua corriente por solidos

25 °C Temperatura de funcionamiento (verano)

0.92 Factor relación O2 disuelto AR/Agua destilada

Concentración de O2 a saturación para el AR donde se ubica el difusor

Cs,s * ( (Pb / 1.033) + ( Ot / 21 ) ) * 0.5

Concentración de O2 en la superficie a presión de trabajo ( donde se ubica la PTAR )

8.34 mg O2/l

Saturación de O2 en la superficie cond. Std ( ver tabl 8.40 mg O2/l

Presión barómetrica local ( ubicación PTAR ) 755.00 mm Hg

Presión de vapor por temperatura ( ver tabla) 23.76 mm Hg

( Cs,s )760 * ( P - Pv ) / ( 760 - Pv )

E304

Dato de laboratorio

F308

Dato de laboratorio

D318

Cap 4. Cuadro 4.1. Pag 200.

D322

Cap 4. Tabla 4.2 Pag. 202

Presión total en donde se ubica el difusor 1.59 kg/cm2

P + ( d / 10.33) x 1.033 kg/cm2 + pérdida de carga en el sistema ( kg / cm2 )


ubicación del difusor 4.20 m

Pérdidas de carga en el sistema máxima ( por diseño 0.14 kg/cm2

% en mol de O2 en el gas que sale por la superficie del tanque

( B / ( 1.429 - 0.1429 * B ) ) * 100 19.78 %

( 1 - Є ) / ( ( 1 - Є ) + 3.292 ) 0.22

% de O2 que se absorbe 7.00 %

Cs,s * ( (Pb / 1.033) + ( Ot / 21 ) ) * 0.5 10.33 mg O2 / l

Oxígeno disuelto 2.50 mg/l


Presión atmosférica mm Hg 755.00 1.03

Presión en el fondo del reactor 1.59

Temperatura en el ambiente en verano °C 29.00 302.00

Temperatura del aire por cambio de presión 348.42 °K

T1= T2 * (P2/P1)^( γ-1)/γγ=1.4

Trabajo en el eje - 11.07 kcal/kg

.00153*ma*We/Ro

269 CV 265.42

296.23 HP

El dato se compara con el HP del paso 2

Producción neta biomasa

Y( Sf - Se) * Qf - kd * Xv,a * V

D340

Es la relación Kg O2 transferido/Kg O2 suministrado. Típico 0.05 <=Є <= 0.15. Dato de laboratorio. Cap 4 pag 216-217

D344

En proceso aeróbicos continuos para eliminar materia orgánica el valor CL está entre 0.5 y 1.5 mg/l. Para conseguir la nitrificación se usan mayores a 2.0 mg/l

En Verano0.5

200 DBO5 14.40 DBO5

0.4 m3/s 0.0764

3000 4,347.18 m3

2,211.20 kg/d

En Invierno

0.5200 DBO5

20.00 DBO5 0.4 m3/s

0.0422 3000

4,347.18 m3

2,560.12 kg/d

Relación de reciclado

( Qf * Xv,a - ΔXv - Qf * Xv,f ) / Qf * ( Xv,u - Xv,a)

En Verano

0.40 m3/s

3,000.00 mg/l

2,211.20 kg/d

12,000.00 mg/l

0

0.33 32.62 %

En Invierno

0.40 m3/s

3,000.00 mg/l

2,560.12 kg/d

12,000.00 mg/l

0

0.33 32.51 %

Cálculo de caudales restantes

Qr,Qo;Qw,Qe, Qu y th

r * Qf

0.4 m3/s

0.33

0.13 m3/s Volumen Reciclado de Lodos

Qf + Qr

0.53 m3/s Gasto combinado en la alimentación inicial

(ΔXv + Qf * Xv,f - Qf * Xv,e) / Xv,u - Xv,e

Verano

2,211.20 kg/d

-

10.00 mg/l

12,000.00 mg/l Purga del lodo sedimentado

155.60 m3/d 0.001801

Invierno

2,560.12 kg/d

-

10.00 mg/l


184.70 m3/d 0.002138

Qf - Qw

0.397862 m3/s Efluente final

Qr + Qw

0.13 m3/s Descarga de lodos del clarificador

t / (r+1)

3.02 h

2.276291 h Tiempo de residencia hidráulico

Balance de materia de sólidos no volátiles

(1-Fv) * Xv,a / Fv

0.8

3000

750 mg/l Concentración de SNV en el reactor

Qf * (r+1) * Xnva / Qu

0.4 m3/s

0.33

0.13 m3/s Concentración de SNV en los

2,999.89 mg/l sedimentos del clarificador.

(r +1) * Xnva - r * XnvuConcentración de SNV en el

16.03 mg/l efluente final.

Producción total de lodos en la purga

ΔXv + Qf * Xvf - Qe * Xve

Verano

2,211.20 kg/d

0.4 m3/s

0

0.3979 m3/s

10 mg/l

1,867.45 kg/d VSS en la purga

óQw * Xvu

0.0018 m3/s

12000 mg/l


Invierno

2,560.12 kg/d

0.4 m3/s

0

0.3979 m3/s

10 mg/l


óQw * Xvu

0.0021 m3/s

12000 mg/l


Cálculo de ( NVSS) w

Qw * Xnvu = Qf * Xnvf

0.4 m3/s

16.03 mg/l

554.07 kg/d NVSS en la purga

Cálculo (TSS) w

Verano

(VSS) w + (NVSS) w

2,421.52 kg/d TSS en la purga

Invierno

(VSS) w + (NVSS) w

2,770.43 kg/d TSS en la purga

Cálculo de concentraciones de alimentación combinada So

(Sf + rSe) / (1+r)

Verano

200 14.40 0.33

150.84 mg/l

Invierno

200 20.00 0.33

150.98 mg/l

Xvo

( Xvf + r * Xvu ) / ( 1 + r )

0

0.33

12000

2,951.76 mg/l Concentración de volátiles combinados

Neutralización requerida

Consumo diario 6,220.80 kg/d

Alcalinidad consumida 3,110.40 kg/d

Alcanilidad de la alimentación inicial 86.4*Qf*Alc

0.4 m3/s

50 mg/l

Alcanilidad inicial 1,728.00 kg/d

D637

0.5 kg de CaCO3 por kg de DBO5

Se comparan la alcanilidad consumida y la inicial. Si la inicial es menor que la consumidano se requiere neutralizar el influente de manera previa

Nutrientes requeridos

Nitrogeno

Perdido en el sistema de purga de lodos

2,211.20 kg/d

265.34 kg/d

2,560.12

307.21 kg/d

Nitrógeno perdido en el efluente

86.4Qf(1.0) 34.56 kg/d

Nitrógeno total perdido ( 1+2 )

Verano 299.90 kg/d

Invierno 341.77 kg/d

Nitrógeno disponible: 86.40 *Qf * (NTK) 2,073.60 kg/d

Comparar el N consumido debe de ser menor que el disponible.

Fósforo

Perdido en el efluente

Evaluación de la DBO total del efluente

Se + Ψ * Xve

Ψ Se obtiene de una tabla en base a A/M

0.12 * ΔXv

D659

Se pierde el 12 % en los lodos purgados

D675

Nitrogeno perdido en el efluente es de 1.0 mg/l

0.53

0.52

Verano

14.40 mg/l

10.00 mg/l

19.60 mg/l

Invierno

20 mg/l

10 mg/l

25.20 mg/l

lt/mg*d

/dia

/dia

lt/mg*d

/dia

/dia

dia

horas

horas

Trabajo en el eje por ley de gas ideal

kg O2 h

Corrección por relación AR/Agua corriente por solidos

Temperatura de funcionamiento (verano)

Factor relación O2 disuelto AR/Agua destilada


kg/cm2

kg/cm2

°K

HP

Volumen Reciclado de Lodos

Gasto combinado en la alimentación inicial

Purga del lodo sedimentado m3/s


Descarga de lodos del clarificador

Tiempo de residencia hidráulico

Concentración de SNV en el reactor

Concentración de SNV en los sedimentos del clarificador.

Concentración de SNV en el

VSS en la purga

VSS en la purga

VSS en la purga

VSS en la purga

NVSS en la purga

TSS en la purga

TSS en la purga

Concentración de volátiles combinados


Características físicas del AR

Flujo Qf 0.00113888888888889Temp. Del agua en Verano Tfv 20Temp. Del agua en Invierno Tfi 20

Condiciones de operación

Temperatura ambiente Verano Tav 20Temperatura ambiente Invierno Tai 20Presión atmosférica P 760

Datos de laboratorio

DBO5 Sf 1,200.00 Parámetro de metabolismo celular Y 0.70000 Parámetro de metabolismo enérgetico a 0.50000 Velocidad de consumo del sustrato k 0.00123 Coeficiente de Arrehenius para k θ 1.03Parámetro de respiración endógena kd 0.10000 Parámetro de respiración endógena b 0.14200 Coeficiente de Arrehenius para kd y b θ 1.05Coeficiente global de transferencia de O2 α20°C 0.90 Coeficiente de saturación AR/agua dest. β 0.92 Alcanilidad como CaCo3 Ca 50Nitrógeno tal Kjeldahl (NKT) NKT 60MVLSS 0VSS en alimentación inicial X v,f 0Porcentaje de sólidos volátiles en el MLSS Fv 0.8% de lodos biodegradables ( constante ) Φ 77

Datos de diseño para el efluente

DBO5 soluble final Se 50VSS en el efluente final X v,e 0

Datos de diseño para el reactor ( propuestos)

VSS en el reactor X v,a 4,000.00 VSS en el clarificador X v,u 12,730.00

Datos de fabricante de aireadores

Caudal Gs 20.4Transferenica de O2 por dif (std) Cs 0.77

A18

Compuestos carbonosos en disolución. Cap. 5 Pag. 255.

A19

Producción de lodo biológico por kilogramo de sustrato total consumido. Cap. 5 pag 275

A20

Kg de O2 utilizados en el metabolismo energético por Kg de sustrato consumido. Cap.5 Pag 275

A21

Cap 5. Pag 267 y 304

A22

Cap. 2 pag 64. Por lo regular es 1.03. Esto es para corregir el parametro k por efecto de la temperatura.

A23

Fracción de MLVSS por unidad de tiempo oxidada durante el proceso de resp. Endógena. Cap. 5 Pag.280

A24

Kilogramos de O2 utilizado por día por Kg de MLVSS en el reactor en el proceso de respiración endógena. Cap. 5 Pag. 281

A25

Cap 5 Pag 329. El valor está entre 1.03 y 1.06. Esto son para corregir los parametros kd y b por efecto de la temperatura.

A26

Relación del coeficiente global de transferencia del agua residual y el agua destilada a 20°C. Cap 4 pag 212 y 214.

A27

Es el valor de la relación Coeficiente de saturación de O2 del agua residual (Csr)/ Coeficiente de saturación de O2 del agua destilada ( Cs ). Está entre 0.92 a 0.98. Cap 4. Pag 200

A28

La presencia de Carbonato de Calcio Indica alcanilidad. La regla es que se consumen 0.5 kg de CaCo3/ kg DBO5 asimiliado. Cap. 5 Pag. 325. Este dato servirá para calcular si se ocupa neutralizar por si el pH baja de 6 - 8.

A30

Sólidos volátiles en suspensión en el licor mezclado. Cap. 5 Pag 257

A31

Sólidos volátiles en suspensión en la alimentación inicial. Cap 5 Pag 255

A39

Concentración de Sólidos Suspendidos Volátiles en en el efluente final.

A43

Concentración de Sólidos Suspedidos volátiles en el reactor de aireación.

A44

Concentración de Sólidos Suspendidos Volátiles que llegarán al clarificador y se sedimentarán.

PASO 1

kg DBO5/d=

Qf=

Sf=

Se=

kg DBO5/d=

PASO 2

POTENCIA =

kg DBO5/d=

POTENCIA =

PASO 3

Tw=

Qf=Tfv T agua (verano) =Tfi T agua (invierno) =Tav T amb (verano)=Tai T amb (invierno)=

POTENCIA =

En verano

En invierno

PASO 4

ktw=

kdtw=

btw=

k=θ para k=

kd=b=

θ para kd y b=

T=

k=

kd=

b=

T=

k=

kd=

b=

PASO 5


t=

Φ =

Y =

Sf=

Se=

kd ( invernal ) =

X v,a=

t=

PASO 6

C153

Se toma el invernal por ser el más crítico

A/M real=

Sf =

Xv,a =

t =

A/M real =

Se=

Sf =

k =

Xv,a =

t =

Se

PASO 7

V=

Qf =

t =

V

PASO 8

Profundidad ( 3 - 4.5 m)

Ancho ( 2 veces la altura

Longitud

En verano se mejora el tratamiento este será el dato

C209

Profunidades recomendadas ( Cap. 4, pag.228)

C211

El ancho debe ser 2 veces la altura, con esto se mantiene una mezcla adecuada ( Cap. 4, pag.228)

PASO 9

kg O2 / d =

a =

Sf =

Se =

Qf =

b =

Xv,a =

V =

kg O2 / d =

a =

Sf =

Se =

Qf =

b =

Xv,a =

V =

kg O2 / d =

PASO 9

Gs

Cs

PASO 10

CV=

1 ma=

2 We=

Ro=

1 ma =

1.1 Gs

1.2 N=

1.2.1 ( kg O2 h difusor )real=

( kg O2 h difusor )std=

α20°C=

Tw=

β=

Cs,m=

1.2.1.1 Cs,m=

Cs,s=

1.2.1.1.1 Cs,s =

P =

Pv =

Pb =

1.2.1.1.2 Pb =

P =

d =

( Cs,s ) 760 =

Ot =

1.2.1.1.3 Ot =

B =

Є

Cs,m=

CL =

2 We=

P2=

P1=

T2=Tav=

T1

We

CV=

CV=

HP PRELIMINAR=

PASO 11

ΔXv =

Φ =Y=

Sf =Se =Qf=

ΔXv

Φ =Y =

Sf =Se =Qf =

ΔXv

PASO 12

r=

Φ =

Xv,a

Y =

Sf =

Se =

Xv,u

r =

PASO 13

Qr=

Qf=

r=

Qr=

Qo =

Qo=

Qw =

ΔXv

X v,f

Xv,e

Xv,u

Qw=

ΔXv

Xv,f

Xv,e

Xv,u

Qw=

Qe=

Qe=

Qu =

Qu=

th=

t=

th=

PASO 14

Xnva=

Fv=

X v,a=

Xnva=

Xnvu=

Qf=

r=

Qu=

Xnvu=

Xnvf =

Xnvf=

PASO 15

VSSw=

ΔXv=

Qf=

Xvf=

Qe=

Xve=

VSSw=

VSSw =

Qw=

Xvu=

VSSw=

ΔXv=

Qf=

Xvf=

Qe=

Xve=

VSSw=

VSSw=

Qw=

Xvu=

VSSw=

NVSSw=

Qf

Xnvf

NVSSw=

TSSw=

TSSw=

TSSw=

TSSw=

PASO 16

So=

Sf=Se=

r=

So=

Sf=Se=

r=

So=

Xvo=

Xvf=

r=

Xvu=

Xvo=

PASO 17

Qf=

Alcanilidad como CaCO3

PASO 18

1

Verano

ΔXv

Invierno

ΔXv

2

1

PASO 19

DBOt =

A/M

Ψ

Se=

Xve=

DBOt=

Se=

Xve=

DBOt=


m3/s°C°C

°C°Cmm Hg

mg/lMLVSS producido/kg DBO5 DIAkg O2/kg DBO5/h

/h/h

mg/lmg/l

x 100%

mg/lmg/l

mg/lmg/l

m3/hkg O2/hr

Consumo diario sustrato

86.4 * Qf * ( Sf - Se )

0.00113888888888889 m3/s

1,200 mg DBO5/l

50 mg DBO5/l

113.16 kg/dia

Estimación de potencia preliminar

(kg DBO5/d) / 21

113.16 kg/dia

5.39 HP

Temperatura de operación en el reactor

( 3.6 x 10^6 * Qf * Tf) + 1134 ( HP ) Ta( 3.6 x 10^6 * Qf ) + 1134 ( HP )

0.00113888888888889 m3/s 20 °C 20 °C 20 °C 20 °C

5.39 HP

20.00 °C

20.00 °C

Efecto de la temperatura en los factores biocineticos: k, kd, b

k20θ^(Tw-20) ( 1.0 < θ < 1.135 )

kd20θ^(Tw-20) ( 1.03 < θ < 1.06 )

b20θ^(Tw-20) ( 1.03 < θ < 1.06 )

0.00123 1.03

0.10.142

1.05

Verano

20 °C

0.0012 lt/mg*h 0.0295

0.1000 /h 2.4000

0.1420 /h 3.4080

Invierno

20 °C

0.0012 lt/mg*h 0.0295

0.1000 /h 2.4000

0.1420 /h 3.4080

Tiempo de residencia


77 %

0.70000 MLVSS producido/kg DBO5 DIA

1200 mg/l

50 mg/l

0.1000 /h

4000 mg/l

1.55 dia 37.1910

Siempre el de invierno es más crítico

Cálculo de la relación Alimentos / Microorganismos A/M

Nota: los factores biocinéticos Y y a son independientes de la temperatura

Φ * Y * ( Sf - Se ) / kd * Xv,a

Sf / ( Xv,a * t )

1200 mg/l

4000

1.5496 dia 37.19

0.19 /dia

Se actualiza la DBO5 de acuerdo al nuevo tiempo de residencia

Sf / ( 1 + k * Xv,a * t ) se toma k de verano

1200

0.0012

4,000.00

37.1910 horas

6.522458 mg/l

Volumen del reactor

Qf * t

0.00113888888888889 m3/s

1.55 día

152.48 m3

Dimensiones del reactor

4.20 m Propuesta

8.40 m

4.32 m

En verano se mejora el tratamiento este será el dato Se para verano para los cálculos subsecuentes

Necesidades de O2 de acuerdo a la temperatura

a * ( Sf - Se ) * Qf + b Xv,a * V

Verano

0.5 kg O2/kg DBO5

1200 mg/l

6.52 mg/l

0.0011389 m3/s

0.1420 /h

4,000.00 mg/l

152.48 m3

145.33 kg/d

6.06 kg/h

Invierno

0.5 kg O2/kg DBO5

1200 mg/l

50.00 mg/l

0.0011389 m3/s

0.1420 /día

4,000.00 mg/l

152.48 m3

143.19 kg/d

5.97 kg/h

Las condiciones de verano controlan las necesidades de O2

Selección de aireadores ( difusores ) datos de fabricante


Transferencia de O2 por difusor en condic. Std 0.77 kg O2/hr

Potencia requerida para aireación con soplador

.00153*ma*We/Ro

(1.29 kg/m3)*(Gs)*N masa de aire ( kg aire/h)


Rendimiento global del compresor (de fabricante) 0.70

(1.29 kg/m3)*(Gs)*N 278.45 kg aire/h


(kg O2/h req) / ( kg O2 h difusor )real 10.58 difusores

kg O2/h req ( verano ) = 6.06 kg/hr

( kg O2 h difusor )std * α20°C * 1.024^T-20 * ( β*Cs,m - CL)/ 9.2 0.57

0.77 kg O2/hr

0.90 Corrección por relación AR/Agua corriente por solidos

20 °C Temperatura de funcionamiento (verano)

0.92 Factor relación O2 disuelto AR/Agua destilada

Concentración de O2 a saturación para el AR donde se ubica el difusor

Cs,s * ( (Pb / 1.033) + ( Ot / 21 ) ) * 0.5

Concentración de O2 en la superficie a presión de trabajo ( donde se ubica la PTAR )

8.40 mg O2/l

Saturación de O2 en la superficie cond. Std ( ver tabl 8.40 mg O2/l


Presión de vapor por temperatura ( ver tabla) 23.76 mm Hg

Presión total en donde se ubica el difusor 1.59 kg/cm2

P + ( d / 10.33) x 1.033 kg/cm2 + pérdida de carga en el sistema ( kg / cm2 )


ubicación del difusor 4.20 m

Pérdidas de carga en el sistema máxima ( por diseño 0.14 kg/cm2

( Cs,s )760 * ( P - Pv ) / ( 760 - Pv )

E296

Dato de laboratorio

F300

Dato de laboratorio

D310

Cap 4. Cuadro 4.1. Pag 200.

D314

Cap 4. Tabla 4.2 Pag. 202

% en mol de O2 en el gas que sale por la superficie del tanque

( B / ( 1.429 - 0.1429 * B ) ) * 100 19.78 %

( 1 - Є ) / ( ( 1 - Є ) + 3.292 ) 0.22

% de O2 que se absorbe 7.00 %

Cs,s * ( (Pb / 1.033) + ( Ot / 21 ) ) * 0.5 10.43 mg O2 / l

Oxígeno disuelto 2.00 mg/l


Presión atmosférica mm Hg 760.00 1.03

Presión en el fondo del reactor 1.59

Temperatura en el ambiente en verano °C 20.00 293.00

Temperatura del aire por cambio de presión 337.81 °K

T1= T2 * (P2/P1)^( γ-1)/γγ=1.4

Trabajo en el eje - 10.67 kcal/kg

.00153*ma*We/Ro

6 CV 6.41

5.39 HP

El dato se compara con el HP del paso 2

Lodos purgados

En Verano

77 % 0.7

1200 DBO5 6.52 DBO5

0.00113888888888889 m3/s

0.22 kg/d

( 1 - Φ ) * Y * ( Sf - Se) * Qf

D332

Es la relación Kg O2 transferido/Kg O2 suministrado. Típico 0.05 <=Є <= 0.15. Dato de laboratorio. Cap 4 pag 216-217

D336

En proceso aeróbicos continuos para eliminar materia orgánica el valor CL está entre 0.5 y 1.5 mg/l. Para conseguir la nitrificación se usan mayores a 2.0 mg/l

En Invierno

77 % 0.7

1200 DBO5 50 DBO5

0.00113888888888889 m3/s

0.21 kg/d

Relación de reciclado

77.00 %

4,000.00 mg/l

0.70 kg/d

1,200.00

50.00

12,730.00 mg/l

0.44

Cálculo de caudales restantes

Qr,Qo;Qw,Qe, Qu y th

r * Qf

0.00113888888888889 m3/s

0.44

0.0004977 m3/s Volumen Reciclado de Lodos

Qf + Qr

0.001637 m3/s Gasto combinado en la alimentación inicial

(ΔXv + Qf * Xv,f - Qf * Xv,e) / Xv,u - Xv,e

( Xv,a - ( 1 - Φ ) * Y * ( Sf - Se ) ) / ( Xv,u - Xv,a)

Verano

0.22 kg/d

-

- mg/l

12,730.00 mg/l

0 m3/d 1.9897E-07

Invierno

0.21 kg/d

-

- mg/l


0.02 m3/d 1.9172E-07

Qf - Qw

0.00113869717087281 m3/s Efluente final

Qr + Qw

0.0005 m3/s Descarga de lodos del clarificador

t / (r+1)

1.55 día

1.07838884083907 día Tiempo de residencia hidráulico

Balance de materia de sólidos no volátiles

(1-Fv) * Xv,a / Fv

0.8

4000

1,000 mg/l

Qf * (r+1) * Xnva / Qu

0.00113888888888889 m3/s

0.44

0.00 m3/s

3,287.16 mg/l

(r +1) * Xnva - r * Xnvu

0.55 mg/l

Producción total de lodos

ΔXv + Qf * Xvf - Qe * Xve

Verano

0.22 kg/d

0.00113888888888889 m3/s

0

0.0011 m3/s

0 mg/l

0.22 kg/d

óQw * Xvu

0.0000 m3/s

12730 mg/l

0.22 kg/d

Invierno

0.21 kg/d

0.00113888888888889 m3/s

0

0.0011 m3/s

0 mg/l

0.21 kg/d

óQw * Xvu

0.0000 m3/s

12730 mg/l

0.21 kg/d

Cálculo de NVSSw

Qw * Xnvu =Qf * Xnvf

0.00113888888888889 m3/s

0.55 mg/l

0.05 kg/d

Cálculo TSSw

Verano

VSSw + NVSSw

0.27 kg/d

Invierno

VSSw + NVSSw

0.27 kg/d

Cálculo de concentraciones de alimentación combinada So

(Sf + rSe) / (1+r)

Verano

1200 6.52 0.44

837.07 mg/l

Invierno

1200 50.00 0.44

850.29 mg/l

Xvo

( Xvf + r*Xvu ) / ( 1 + r )

0

0.44

12730

3,871.15 mg/l

Neutralización requerida

Consumo diario 113.16 kg/d

Alcalinidad consumida 56.58 kg/d

Alcanilidad de la alimentación inicial 86.4*Qf*Alc

0.00113888888888889 m3/s

50 mg/l

Alcanilidad inicial 4.92 kg/d

Se comparan la alcanilidad consumida y la inicial. Si la inicial es menor que la consumidano se requiere neutralizar el influente de manera previa

Nutrientes requeridos

Nitrogeno

Perdido en el sistema de purga de sulfatos

0.22 kg/d

0.03 kg/d

0.21

0.12 * ΔXv

D616

0.5 kg de CaCO3 por kg de DBO5

D638

Se pierde el 12 % en los lodos purgados

0.03 kg/d

Nitrógeno perdido en el efluente

86.4Qf(1.0) 0.10 kg/d

Nitrógeno total perdido ( 1+2 )

Verano 0.12 kg/d

Invierno 0.12 kg/d

Nitrógeno disponible: 86.40 *Qf * (NTK) 5.90 kg/d

Comparar el N disponible contra el consumido este último debe ser menor.

Fósforo

Perdido en el efluente

Evaluación de la DBO total del efluente

Se + Ψ * Xve

Ψ Se obtiene de una tabla en base a A/M

0.19

0.52

Verano

6.52 mg/l

- mg/l

6.52 mg/l

Invierno

50 mg/l

0 mg/l

50.00 mg/l

D654

Nitrogeno perdido en el efluente es de 1.0 mg/l

lt/mg*d

/dia

/dia

lt/mg*d

/dia

/dia

horas


kg O2 h

Corrección por relación AR/Agua corriente por solidos

Temperatura de funcionamiento (verano)

Factor relación O2 disuelto AR/Agua destilada


kg/cm2

kg/cm2

°K

HP

Volumen Reciclado de Lodos

Gasto combinado en la alimentación inicial

m3/s


Efluente final

Descarga de lodos del clarificador

Tiempo de residencia hidráulico

Se comparan la alcanilidad consumida y la inicial. Si la inicial es menor que la consumida

aireacion extendida

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