fundamentos fenomenologicos de reactores de lodos activados

FUNDAMENTOS FENOMENOLOGICOS DE REACTORES DE LODOS

ACTIVADOS

EL REACTOR BIOLOGICO

AlimentaciónDBO5= 2000 mg/lQ = 900 m3/d

RAS Retorno de Lodo Activado

Efluente

REACTOR Clarif.2º

Lodo


Fenomenos Físicos + Biológicos:

(1) El transporte de alimentos hasta la superficie del m.o.(2) La adsorción del alimento a través de la membrana celular(3) La predigestión con enzimas de superficie para reducir tamaño(4) La adsorción através de la membrana celular(5) La metabolización (anabolismo, catabolismo, respiración endógena)

ALIMENTACION AL REACTOR F = Q*DBO5 = 900(m3/d)*2000(g/m3)

= 1800 (kg/d)


MASA DE MICRORGANISMOS EN EL REACTOR MLSS = SOLIDOS SUSPENDIDOS EN LICOR DE MEZCLAMLVSS = SS VOLATILES EN LM

MLSS = MATERIAL INERTE + MATERIA NO BIOLOGICA +MICROORGANISMOS ACTIVOS + MATERIAL ORGANICO

El propósito de un sistema de lodo activado es establecer y mantener una población viable de microorganismos que se alimenten de la DBO5 ingresada en un ambiente apropiado.

El m.o. Convierte la materia soluble y coloidal en nuevas células (lodo activado) y productos finales (CO2 y H2O)


CARGA DE LODOS2500 (mg/l) < MLVSS > 6000 (mg/l)

F/M = 2000 (mg/l)*900 (m3/d) /4000 (mg/l)*V

F/M = 0.5 (d-1) V = 900 (m3)

Tiempo de retención = V/Q = 900/900 (dias) = 1 (dia)

valores normales de lodo activado 0,25< F/M < 0,5

CARGA ORGANICALa carga orgánica se define como:

kgDBO5/m3.d = 1800 (kgDBO5/d)/900 (m3)

= 2.00

Las variaciones en la carga deben estar consideradas en el diseño

EFICIENCIA

Eficiencia = E = 100*(So-Sf)/So = 100* (2000-200)/2000= 90 %

donde

So = DBO5 alimentación

Sf = DBO5 final (objetivo)

EDAD DEL LODOU = (F/M)*E/100 consumo específico de sustrato

U = 0.5 * 90/100 = 0.45

1/SRT = Y*U - Kd

donde:

SRT = tiempo de retención de sólidos = “edad del lodo”Kd = coeficiente decaimiento endógenoY = rendimiento celular (0.5)

EDAD DEL LODO (Cont.)

una forma alternativa de estimar la edad del lodo es:

Edad de lodo = (V/Qp)*(SST/SSTr)

donde:

V = volumen del reactorQp = Caudal de lodo purgadoSST = SST en el reactor = 70% MLVSSSSTr = SST del lodo de recirculación

Biological Nutrient Removal (BNR)

Membrane Bioreactor (MBR)

Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR)

TIPOLOGIA DE PROCESOS

Variantes delproceso

Edad del fango(d)

Tiempo deretención (h)

Carga másica(kgDBO5/kgMLSSV)

Carga volumétrica(kgDBO5/d m3)

MLSSV(mg/L)

Convensional 4-12 4-8 0,2 – 0,4 0,32 – 0,64 1,5 – 3,5Mezclacompleta

4-12 4-8 0,2 – 0,6 0,8 – 1,8 2,5 – 4

Aireaciónescalonada

4-12 4-8 0,2 – 0,4 0,64 – 1,0 2,0 – 3,5

Contacto-estabilización

3-10 3-6 0,5 – 2 1,5 – 3 1,0 – 3,0

Alta carga 4-18 2-4 0,4 – 1 1,3 – 3,0 4,0 – 10,0Aireaciónprolongada

>20 16-24 0,005 – 0,15 0,16 – 0,35 3,0 – 6,0

MECANISMO DE TRANSFERENCIA DE O2

Teoría de la doble película de Lewis

Resistencias:

R = RG + RI + RL

RL>> RG

Se define:

VdC/dt = KL*A*(CS-C)

donde:

KL = Coeficiente global de transferencia de masa

A = area interfacial

CS,C son las concentraciones de oxígeno disuelto en la interfase y el seno del líquido

Pelicula Gaseosa

Pelicula Líquida

Fase Líquida

Fase Gas

Interfase

P

P*

C*

C

FACTORES QUE AFECTAN LA TRANSFERENCIA DE O2

Considerando a = A/V la expresión queda como:

dC/ (CS-C) = KL*a*dt

Factores que afectan la transferencia de oxígeno:•presión atmósferica•factor alfa = (KL*a) ril/ (KL*a)agua

limpia0,7 < alfa < 1,1•factor beta =(CS)ril/(C) •Tipo de aireación•Naturaleza de SS

Factores que afectan al KL*a:• temperatura

(KL*a)T = (KL*a)20*(1,024)T-20

• materiales con superficie activa, i.e. Detergentes

• acidos grasos, que son absorbidos en la interfase

N = No beta (C*w-C*)/Cs20 1,024 T-

20*alfa

C*w= conc.sat.O2 agua a T,P realC* = conc.sat.O2 ril a t,P real

Cs20= conc.sat.agua a 20°C


Autor CoeficientesA B

Eckenfelder y O´Connor 0,48 0,08Logan y Budd 0,52 0,09Quirk 0,53 0,15Mastantuono Carga másica

0,1 0,66 0,0650,2 0,59 0,0650,3 0,56 0,080,4 0,53 0,080,5 0,5 0,08

W.R.C. 0,75 0,048


Factores que afectan a Cs•Temperatura : Solubilidad del oxígeno (disminuye con T)•presión parcial de oxígeno, dada por:pc = mc P ====> C* = mc P /Hc (Ley de Henri)•mc=fracción molar de O2 en el gas•P = presión total del gas•Efectos de otros solutos, la solubilidad del

oxígeno se reduce

fundamentos fenomenologicos de reactores de lodos activados

Documents