tratamiento aguas residuales filtros percoladores

8/9/2019 Tratamiento Aguas Residuales Filtros Percoladores

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Tratamiento Biológico de

Aguas ResidualesConsideraciones Tecnológicas y de Calidad

Dr. Eduardo Márquez CanosaEnero de 2009

Lima, Perú



4

3) % Remoción (%R)

La eficiencia deseada será

100%5

55×⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎝

⎛ −=

afluente

efluenteafluente

DBO

DBO DBO R

103,92

203,92% ×⎟

⎠

⎞⎜⎝

⎛ −= R

3,78% = R

Con este valor de eficiencia de remoción esperada se puede determinar la

razón de recirculación (r).

4) DBO5 de recirculación (SI)

R

DBOS efluente I

%100

1005

−

×=

3,78100

10020

−

×= I S

SI = 92,16 mg O2 /L



5

Qr , SI

Q, Qt DBO5 efluente DBO5 afluente

5) Razón de recirculación (r)

efluente I

I afluente

DBOS

S DBOr

5

5

−

−=

002,02016,92

16,923,92

=−

−=r

La razón de recirculación significa que para lograr la DBO de salida

(efluente) deseada no se requiere recirculación.

6) Gasto de recirculación (m3 /d)→ Qr

Qr = Q0 x fr

fr: factor de recirculación que se determina como:

( )21,01

1

r

r fr

×+

+=

1= fr



6

Qr = 512 m3 /h

7) Gasto de diseño (m3 /d)→ Qt

Qt = 512 m3 /h

8) Volumen del filtro (m3) → V

De acuerdo con el NRC, el volumen de la empaquetadura de un filtro

percolador puede calcularse según,

Donde

V: volumen m3

W: carga de DBO kgd-1

E: eficiencia de depuración %

F: factor asociado a la recirculación,

W: carga de DBO5 de entrada (kg/d)

240923,0512 3

3

∗∗=∗= m

kg

h

me DBOefluent QW t



8

π

A D

∗=

4

m D 4,38=

Se estandariza un diámetro de 40 m

11) Carga orgánica del filtro (kg DBO5 /m3d) → Bv

V

QS B t I

v

310

−××=

2898

101228816,923−××

=v B

SI = 92,16 mg O2 /L

Qt = 512 m3 /h = 12288 m3 /d

Bv = 0,4 kg DBO5 /m3d

La carga orgánica del filtro se encuentra en el rango establecido

12) Carga hidráulica (m3 /m2d) → BA

32898mV =

A

Q B t

A =



9

2,1159

12288= A B

d m

m B A 2

3

6,10=

Se encuentra acorde a los valores recomendados para este tipo de filtro.

Comparación de los lechos de baja, media y alta carga.

ParámetroOperación de

baja cargaOperación decarga Media

Operación de altacarga

Cargahidráulicam3 /m2dia

1,0 – 4,0 4,0 – 8,5 8,5 - 40,7

Cargaorgánica(DBO) kg/m3.

día

0,082 - 0,25 0,3 – 0,55 0,6 - 4,85

ProfundidadEtapa simple

(m)

1,50 - 2,50 0,90 - 2,50 0,90 - 2,50

Efluente Muy nitrificadoIncompletamente

nitrificadoIncompletamente

nitrificado

Recirculación

Generalmente nose incluye, peropuede incluirsesi la cargahidráulica no esexcesiva

Generalmente seincluye, aunqueen algunos tipossolo se usadurante períodosde cargahidráulica baja

Siempre seincluye, aunqueen algunos tipossolo se usadurante períodosde cargahidráulica baja

Intervalo entredosis

Hasta 5 minutos Hasta 30segundos

Hasta 15segundos

13) Dimensiones del filtro

13.1) Longitud del brazo (m)→ Lb



11

METODOLOGIA PARA EL DISEÑO DE UN

DIGESTOR DE LODOS

METODOLOGIA PARA EL DISEÑO DE UN DIGESTOR DE LODOS

Los métodos más comunes para calcular el volumen de un digestor

son:

1. Basado en el tiempo de residencia medio de la célula

2. Usando el factor de carga volumétrica

3. Reducción observada del volumen

4. Factor de carga basado en la población equivalente (volumen

asignado por persona)

Uno de los métodos más empleados es el basado en el factor de

carga volumétrica y será el desarrollado en esta metodología (el

resto de los métodos se encuentran explicados en la conferencia

correspondiente a este modulo).

Aunque han sido propuestos varios factores a considerar, los más

aceptados por diferentes autores son los basados en:

1) Los kilogramos de sólidos volátiles adicionados por día

por metros cúbicos de capacidad del digestor (kg SV/

m3d).

2) Los kilogramos de sólidos volátiles adicionados por díapor kilogramos de sólidos volátiles en el digestor.



13

III. Metodología

1. Determinación del contenido de SST que entran al digestor

de lodos (SSTedig) mg/L ó kg/1000 m3

Considerando una planta con tratamiento biológico, debe poseer

dos sedimentadores el primario y el secundario correspondiendo al

siguiente esquema.

Sed Sec.Filtro BiológicoSed Prim.

1 2

3

4 5

6

Digestor

De acuerdo al esquema de tratamiento los sólidos suspendidos

totales que entran al digestor (SSTedig) serán los sólidos

suspendidos totales (SST) de los sedimentadores primario y

secundario.



14

Diferentes autores coinciden en señalar que en los sedimentadores

primarios el % de sólidos totales removidos están entre un 50 y 70

%, mientras que en los sedimentadores secundarios el % de sólidos

totales está entre un 60 y 80%. Asumiremos un 60 % de remoción

de sólidos totales en los sedimentadores.

En el filtro biológico, debido al crecimiento de biomasa existirá un

incremento del volumen de sólidos lo que se puede asumir como un

10% adicional.

De acuerdo a lo anterior y según esquema de tratamiento se

identifica en cada corriente el contenido de sólidos suspendidos

totales como sigue:

1. SSTE

2. SSTSP = SSTE * 0,43. SSTE * 0,6 = SSTSP DIGESTOR

4. SSTSP + (SSTSP * 0,1) = SSTFB

5. SSTFB * 0,4

6. SSTFB * 0,6 = SSTSS DIGESTOR

Al digestor entran los (SSTedig):

(SSTedig) = SSTSP DIGESTOR (3) + SSTSS DIGESTOR (6)



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2. Determinación del volumen total de lodo que entra al

digestor (VL) m3

100*%100 humedad

SST V

edig

L−

=

3. Determinación de la cantidad de sólidos volátiles (SV) kg/día

Considerando que el 75 % de los sólidos totales son volátiles, de

acuerdo a lo planteado por diferentes autores:

MAX edigV QSST S ∗∗= 75,0

4. Cálculo del volumen del digestor Vd (m3

)

q

S V V d =

Donde:

q: factor de carga basado en la concentración de fango y el tiempo

de retención hidráulico (kg/m3d).

El factor de carga se puede determinar a partir de la siguiente tabla

reportada en la conferencia del módulo teórico del tema



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Tabla1. Factor de carga basado en la concentración de fango y el tiempode retención hidráulico (kg/m3.día)

Tiempo de retención hidráulico, días

Concentración de

lodos (%)

10 12 15 20

43,06 2,55 2,03 1,54

53,81 3,18 2,55 1,91

64,44 3,81 3,06 2,29

75,34 4,46 3,56 2,68

85,79 5,10 4,08 3,06

9 6,87 5,72 4,59 3,43

107,64 6,35 5,10 3,81

Como asumimos que el tiempo de retención hidráulico (TRH) 10

días y la concentración de sólidos en el lodo de un 5%, entonces

q = 3,81 kg/m3.día

Por experiencia en la explotación en planta se puede asumir en el

diseño una altura entre 6 y 8 m, para calcular el área total en m2 del

digestor. Se debe asumir el número de digestores (entre 2 y 4)

determinando el área en m2 por digestor, sus dimensiones (el largo

y el ancho), asumiéndolo cuadrado o rectangular, que garantice el



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5.3 % reducción de sólidos totales (%ST)

1001

1

% ∗

−

=

DIGERIDOST

ST

5.4 % reducción de sólidos volátiles (%SV)

100%

%%% ∗

−=

FC

FC FC

SV

SF SV SV

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