Tratamiento biológico aerobio

Datos de Partida

DATOS

ParámetroValor Medio

mg/L

Valor Máximo

mg/L

Limite Vertido

mg/LAceite Grasas 300 500 10DBO5 350 500 25DQO 600 850 125pH 7.5-9.5 5--10 7--8SST 350 600 35

NKT 50 100 //

N-NH+4 // // 5

NO-3 // // 15

0 Consideraciones inicialesEl sistema utilizado para el tratamiento biológico aerobio es representado por la siguiente figura:

Además, se adopta las siguientes suposiciones iniciales:

1 Tratamiento biológico con eliminación de materia orgánica y nitrógeno2 Ubicación: Bilbao. Temperatura de diseño 15°C y Altitud = 19m3 El tratamiento reducirá los niveles de nitrógeno hasta 0.5mgN/L4 Vamos a suponer que el agua residual entrante tiene las siguientes características/

4.1 nbSSV=0 SSFijos=0 SST=SSV/0.855 Factor de seguridad:

FS=TKN Peak/TKN Average = 26 De acuerdo con la tabla de los parámetros de diseño XSST=(2 - 3.5) kgDBO5/m^3*d

Vamos a suponer XSST=3.5kgDBO5/m^3*d7 Xe=100 gSSV/m^3

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Nota:

La siguiente tabla fue utilizada para definir los puntos 6 y 7

Tabla 1

1 Calculo del volumen reactor aerobio

Se calcula el volumen del reactor a partir del siguiente planteamiento:

De forma que el primer paso adoptado fue calcular los coeficientes cinéticos de nitrificación:

2

A seguir, se calcula el tiempo de retención celular teniendo en cuenta un factor de seguridad (FS) definido en el apartado de consideraciones iniciales:

Ne 0.5 mgN/L

Se obtiene los coeficientes cinéticos para el cálculo de la biomasa heterótrofa a partir de la siguiente tabla:

Ahora se calcula la concentración de sustrato S a la salida del reactor biológico y la concentración de sustrato en el influente S0:

3

Donde el valor del DBO utilizado corresponde al valor máximo según los datos del problema:

ParámetroValor Medio

mg/L

Valor Máximo

mg/LDBO5 350 500DQO 600 850

De forma que ya es posible calcular la producción de biomasa biológica:

Además, debido a la suposición n°4 del apartado de consideraciones iniciales se puede afirmar que PX,SSV=PX,BIO

Se calcula PX,SST a partir de la siguiente relación:

Finalmente procedemos a calcular el volumen del reactor:

2 Parámetros del proceso

2.1 Tiempo hidráulico

2.2 Tiempo de retención de sólidos

4

Ya calculado SRT 11.12 d

2.2 Carga Volumétrica

Si se comparan los parámetros calculados con los rangos admisibles de la tabla 1 vemos que el TRH y el CV calculado no están dentro del intervalo esperado.

Se recalcula dichos parámetros para ver como el sistema se comportaría si en lugar de adoptar XSST=3.5 kgSST/m^3 se adoptase XSST=3 kgSST/m^3. A seguir se expone los resultados bajo el nuevo valor de XSST.

Se observa que el Cv sigue fuera del rango y el TRH se va todavía mas del rango de diseño. Así que se mantiene el supuesto inicial de Xsst=3.5kgSST/m^3.

2.4 SSVLM

Se calcula a partir de la siguiente expresión.

Para verificar si los valores encontrados son coherentes se calcula X.

2.5 SSLM Se trata del valor que hemos supuesto en base a la tabla de parámetros de diseño.

5

SSLM 3.5 kgSST/m^3

3 Producción de Fango (kg/d)

Ya calculado Px,SST 755.05 kgSST/d

4 Caudal de purga y recirculación

Se define la relación Qr/Q=0.8 teniendo en cuenta el rango de valores definidos en la tabla 1 (parámetros de diseño).

Xe se va a calcular teniendo en cuenta la caracterización del agua residual definida en el enunciado. Así:

Xe= 100 gDQO/m^3 Menor que el límite de vertido definido0.1 kgSSV/m^3

Se calcula Xr a partir de la expresión:

Qr/Q=X/(Xr-X)

Xr =

5.68 kgSSV/m^3

Teniendo en cuenta el balance de microorganismo en el sedimentador y que Q=Qe+Qw llegamos a la siguiente relación:

Qw= [X*(Qr+Q)-Xe*Q-Xr*Qr]/(Xr-Xe)

Qw= 452.9 m^3/dQw/Q 12.58 %

5 Necesidad aire proceso + Dimensionado sistema aeración

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A seguir se define los parámetros necesarios para el cálculo de este apartado:

Se ha utilizado la siguiente tabla para poder definir algunos de los datos antes expuestos:

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1º) Cálculo de la demanda de oxígeno.

R0=Q*(S0-S)-1,42*Px,bio R0 (kg/h) 119.82Q (m3/d) 3600S0 (g/m3) 800S (g/m3) 0.92Px,bio (g/d) 641.79

2º) Determinación del flujo de oxígeno.

Se parte de la siguiente expresión:

(AOTR/SOTR)=((beta*Cmsth-CL)/Cs)*((1,024)^(T-20))*(alfa)*(F)Donde:

Cs=Cs,20 (mg/L)=9.8 y CL=DO. Además:

Cmsth=Csth*0,5*((Pd/Patm)+(Ot/21))

Csth=Cs,15*(Pb/Pa)

(Pb/Pa)=exp(-((g*M*(z-a))/(RT))

g (m/s2) 9.81M=Maire (Kg/(mol*K)) 28.97a (m) 0R ((kg*m2)/(s2*kg*mol*K)) 8314T (K) 288.15

Patm=((Pb/Pa)*(Patm [KN/m2]))/(gamma [KN/m3])

Patm (KN/m2)= 101.325 y gamma (KN/m2)= 9.802

Patm= 10.314 m.c.a

Pd=Patm+Pw Pw=H-h Pw=4.5 m.c.a

Pd= 14.814 m.c.a

Csth=10.047 mg/L

Cmsth=11.761 mg/L

Finalmente:

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(AOTR/SOTR) = 0.5

Se ha utilizado la siguiente tabla para los cálculos de este apartado:

Se sabe que la transferencia de oxígeno en el agua residual=AOTR->AOTR=R0 y que la transferencia de oxígeno en agua limpia en condiciones estándar=SOTR. Así, se tiene:

SOTR=AOTR/(AOTR/SOTR)

Flujo de oxígeno necesario, mO2=SOTR/E

3º) Determinación del flujo de aire

4º) Cálculo del número de difusores.

Número de difusores=N=maire/q incluido en el conjunto de los números enteros

N'=maire/q N' (difusores)=1012.96

N (difusores) 1013

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SOTR (kg/h) 241.713

mO2 (kg/h) 732.464

En resumen los resultados obtenidos en este apartado son:

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