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Gua de Ejercicios para Ingeniera Sanitaria

Profesor:

Sr. Pedro Cisterna Osorio

Concepcin, marzo de 2011

UNIVERSIDAD DEL BO-BO FACULTAD DE INGENIERA DEPARTAMENTO

Ingeniera Sanitaria 450022

2

NDICE

1. INTRODUCCIN .................................................................................................... 3

2. AGUA POTABLE .................................................................................................... 4

3. CONTAMINACIN ATMOSFERICA ................................................................... 7

4. RELLENO SANITARIO ........................................................................................ 10

5. LODOS ACTIVOS ................................................................................................. 22

6. AGUAS RESIDUALES .......................................................................................... 34

7. EDAD CELULAR .................................................................................................. 36


3

1. INTRODUCCIN

La siguiente gua de ejercicios fue implementada para brindar el apoyo a los estudiantes del ramo de ingeniera de Sanitaria en los temas de Agua Potable, Contaminacin Atmosfrica, Rellenos sanitarios y Lodos Activos. Esta gua permitir una prctica ms clara y ordenada para alumnos de futuras generaciones, con el fin de entregarles conocimiento e idea clara de los temas de la asignatura mediante la aplicacin de ejercicios.

A continuacin se presentan una serie de ejercicios de los temas mencionados con sus respectivas soluciones:


4

2. AGUA POTABLE

Ejercicio 1: Se tiene un agua cruda proveniente de un ro con una turbiedad promedio de 15 utn con un porcentaje de material de lenta sedimentacin, no hay problemas de caudal y se debe alimentar una poblacin de 100.000 personas, una parte de la poblacin, un 25% es alimentado con una batera de pozos profundos. Proponga un sistema de tratamiento, disee el equipamiento y plantee un protocolo operacional.

Datos:

Escoja la dotacin entre 100, 150 y 200 .

Solucin:

Transformacin unidades Dotacin: Se usa una dotacin de 200 debido a la cantidad de la poblacin.

200 = 0.2

Calculo de caudales o cargas: Qt= 100.000 hab * 0.2 = 20.000 m3/dia = 833.33 m3/hr

Qsedimentador= 0.75*Qt = 625 m3/hr

Qfiltro rapido=0.75*Qt= 625 m3/hr

Qcamara de contacto= Qt

Esquema:

______________________________________________________________________

Ejercicio N 1 Agua Potable


5

Diseos:

Cmara de contacto:

THR= 0.5 hrs

THR=

V=THR*Qcamara de contacto= 0.5 hrs*833.33 m3/hr = 416.67 m3

h=2m (supuesto)

V=h*L*a 416.67 m3= 2m*2*a*a a= 10.2m 11m (para diseo real)

L=2*a = 2*11= 22m (para diseo real)

Filtro rpido:

h= 3m

TH= 80 - 160 (en este caso usaremos 120 )

TH=160 = 7.2

TH=

A= = = 86.8m2 87m2 (para el diseo)

V=A*h = 87m2*3m = 261 m3

______________________________________________________________________



6

Sedimentador (SAQ):

h=3m (supuesto)

L=3*a

TRH= = 2hr V= Qsedimentador*TRH = 625 m3/hr * 2hr = 1250 m3

V=A*h

1250 m3 = A * 3m

A= 416.67 m2 417 m2

A= L*a

417= 3*a*a

a= 11.79 m2 12 m2

L= 3*a= 36 m2

El protocolo de operacin es pasar por un sedimentador asistido qumicamente, luego pasar por un filtro rpido que opere con retro lavado segn lo requiera y finalmente la cmara de contacto, inyectando cloro para eliminar las bacterias y as cumplir con las normas establecidas.

______________________________________________________________________



7

3. CONTAMINACIN ATMOSFERICA

Ejercicio 2: Se tiene una corriente gaseosa con oxido de nitrgeno, carbono y azufre, no hay partculas. Se tiene un lavador de gases en el sistema de tratamiento para la lnea de gases. Combustible utilizado: C2H6O etano.

Datos: CO2 producido: 10 toneladas /h, calcule aire utilizado si se usa un 20% de exceso de O2 y si el porcentaje msico es 72% de nitrgeno y 28% de O2 en el aire. xidos de N2, despus del lavador= 0,1 ton xidos de S, despus del lavador = 0,2 ton La eficiencia de eliminacin de NOx y SOx son 70 y 80 % respectivamente, calcule flujos de oxido antes del lavador de gases. Calcular la eficiencia de combustin si en la lnea de gases van 0,3 ton de C2H6O

1. Caldera

2. Cicln

3. Vlvula salida

4. Salida del producto

5. Lavador de Gases Efluentes.

Determinacin peso molecular:

C = 12 (g/mol) O = 16 (g/mol) H = 1 (g/mol) C2H6O = 46 (g/mol) CO2 = 44 (g/mol)

Ecuacin de oxidacin reduccin C2H6O + O2 CO2 + H2O

Hacemos equilibrio C2H6O + 3 O2 2CO2 + 3 H2O

Flujo de aire 2 * 44 g/mol de CO2 3 * 32 g/mol de O2 10 ton X ______________________________________________________________________

Ejercicio N 2 Contaminacin Atmosfrica


8

Determinacin de masas y pesos:

X = 10,909 ton de O2, esto es necesario para producir 10 ton de CO2

Masa de oxigeno 10,909/0,2 = 54,545 ton

Masas de xidos antes de entrar al lavado: 0,3* Masa de NOx = 0,1

Masa de NOx=0,333 ton

0,2* Masa de SOx = 0,2 Masa de SOx=1 ton

Determinacin de clculo de eficiencia:

46 g/mol de C2H6O 2 * 44 g/mol de CO2 X 10 ton

La masa de combustible C2H6O es =5,227 ton Sumamos lo que va en la lnea de gases para saber el total: 5,22 + 0,3 = 5,53

Por lo tanto la eficiencia es:

______________________________________________________________________

Ejercicio N 2 Contaminacin Atmosfrica

jacksonNota adhesivapor que se divide por 0,2?..? Es como si se estuviese diciendo que se usa en combustin el 20 % del O2 suministrado.


9

Ejercicio 3:

Se tiene una lnea de gases de una caldera, que utiliza C5H12 como combustible, esta posee una contaminacin de azufre, el cual se oxida a SO2, se generan 2 ton/da de CO2. Cuanto combustible se quema, haga un diagrama de flujo del proceso de depuracin de gases. Que otro tipo de oxido se genera, inclyalo en su diagrama de flujo, que efecto coambiental provoca esta emisin.

Obtencin de ecuacin

C5H12 + O2 CO2 + H2O Balance de ecuacin C5H12 + 8O2 5CO2 + 6H2O 72 g 5*44 220 g As podemos encontrar la cantidad de combustible quemado. 72 g 220 g X g 2 ton/da X=0.65 ton La cantidad de combustible C5H12 que se quema para producir 2 ton/da de CO2 es de 0.65 ton/da El efecto ambiental que se produce es el efecto invernadero por causa del CO2.

_____________________________________________________________________________

Ejercicio N3 Contaminacin Atmosfrica

CALDERA SCRUBBER

C5H12 S

O2

2 ton CO2 SO2

SO2

CO2


10

4. RELLENO SANITARIO

Ejercicio 4: El agua faltante para saturar los RRSS es del orden de la mitad del potencial de almacenamiento de este liquido, adems se sabe que la pluviosidad anual fue un 35.3% del nivel promedio, muy por debajo de la condicin normal 680 mm/ao. Los residuos dispuestos en el nuevo ao corresponden a la misma cantidad del ao anterior, 25000 habitantes y cada habitante genera 1 Kg/da. La humedad promedio es de 20%, la cobertura tiene una humedad de 16% y la capacidad de campo de la cobertura es de 19%. Desarrollar balance de masa de residuos, clculo de lixiviados, masa total de residuos slidos y del relleno, obtener capacidad de campo y humedades de saturacin.

Datos: Altura del relleno sanitario es de 8 m. Relacin cob/RRSS = 0,1/0,9. Celdas de 4 m. Densidad de la cobertura = 1700 Kg/m3 RRSS = 600 Kg/m3.

El relleno sanitario se va a desarrollar para 2 aos de uso y as sucesivamente.

Dotacin de RRSS:

aoTonMdashabdaKghabM

RRSS

RRSS

/9125365*)*/(1*25000

=

=

Masa y volumen de RRSS:

Como la humedad de los RRSS es de un 20%:

aoTonRRSSMaoTonMhumRRSSM

agua

RRSSRRSSagua

/1825/9125*2.0*

=

==

aoTonRRSSMaoTonMhumRRSSM

a

RRSSRRSSa

/7300/9125*)2.01(*)1(

sec

sec

=

==

aomVmTonaoTonMV

RRSS

RRSS

RRSSRRSS

/3152083/6.0

/9125

=

==

______________________________________________________________________

Ejercicio N 4 Relleno Sanitario

jacksonNota adhesivarecordar verificar para que ao ocurri esta pluviosidad. en este caso fue para el primer ao.


11

Alturas:

La altura de la celda es 4m y se tiene que la relacin de alturas es: 9.01.0

=

RRSS

cob

hh

mhmh

hh

hhh

Cob

RRSS

RRSSRRSS

CobRRSSvert

4.06.3

*9.01.04

=

=

+=

+=

rea del vertedero:

24.42246.3

/315208

mAm

aomhVA

VERT

RRSS

RRSSVERT

=

==

Masa y volumen de la cobertura:

316904.0*24.4224

*

mVmmV

hAV

Cob

Cob

CobVERTCob

=

=

=

aoTonMaommTonVM

Cob

CobCobCob

/2873/31690*3/7.1*

=

==

Como la humedad de la cobertura es de un 16%:

aoTonCobMaoTonMhumCobM

agua

CobCobagua

/68.459/2873*16.0*

=

==

aoTonCobMaoTonMhumCobM

a

CobCoba

/32.2413/2873*)16.01(*)1(

sec

sec

=

==

Capacidades de campo:

La cobertura posee una humedad de 16%, entonces para 100kg de cobertura se tiene: 16Kg de agua y 84Kg de cobertura seca.

%19..8416

..

sec

=

==

CobCFKgKg

CobMCobM

CobCFa

agua

Entonces la cobertura est saturada. ______________________________________________________________________



12

Como el agua faltante para saturar los RRSS es del orden de la mitad del potencial de almacenamiento de este liquido, si la masa de agua es de 1825 Ton, entonces la CC de los RRSS es 3650 Ton.

Ao 1:

Pluviosidad: 35.3% de 680mm

mmmmmPuviosidad 24.0240680*353.0 ===

Balance de lixiviados:

TonLixiviadosTonTonmTonmmLixiviados

CCRRSSMMLixiviadosCCMLixiviados

agualluvia

anteaguaingres

14.811365018253/1*24.4224*24.0

=

+=

+=

=

Entonces durante el primer ao no se generan lixiviados

Masa en el vertedero:

TonMTonTonTonM

MMMM

VERT

VERT

lluviaRRSSCObVERT

13012101491252873

=

++=

++=

Masa de agua en el vertedero:

TonVERTMTonTonTonVERTMMRRSSMCobMVERTM

agua

agua

lluviaaguaaguaagua

329810141825459

=

++=

++=

Ao 2:

Pluviosidad: 680mm=0.68m

Balance de lixiviados:

TonLixiviadostonTonTonmTonmmLixiviados

CCCCRRSSMMLixiviadosCCMLixiviados

remanenteagualluvia

anteaguaingres

236)8113650(18253/1*24.4224*68.0

)(

=

++=

++=

=

______________________________________________________________________



13

Masa en el vertedero:

TonMTonTonTonM

CCMMM

VERT

VERT

RRSSCObVERT

13823365073002873

=

++=

++=

Masa de agua en el vertedero:

TonVERTMTonTonTonVERTMMRRSSMCobMVERTM

agua

agua

lluviaaguaaguaagua

515628721825459

=

++=

++=

Masa vertedero entre los 2 aos:

TonMTonTonTonM

CCMMM

VERT

VERT

remanenteCeldaCeldaVERT

276468111382313012

21

=

++=

++=

Capacidades de campo y humedades de saturacin

CC RRSS= 50% Hs. RRSS= 20%

CC Cob.=19% Hs.Cob=16%

______________________________________________________________________



14

Ejercicio 5: El agua faltante para saturar los RRSSS es del orden de la mitad del potencial de almacenamiento de este lquido, adems se sabe que la pluviosidad anual fue un 35,3% del nivel promedio, muy por debajo de la condicin normal 680mm/ao. Los residuos dispuestos en el nuevo ao corresponden a la misma cantidad del ao anterior, 25000 habitantes y cada habitante genera 1 kg/da. La humedad promedio es de 20%, la cobertura tiene una humedad del 16% y la capacidad de campo de la cobertura es 19%. Determinar balance de masa de los residuos, clculo de lixiviado, masa total de residuos slidos y del relleno, obtener capacidades de campo y humedades de saturacin. Datos:

Altura del relleno sanitario es de 8m Relacin Cobert/RRSS = 0,1/0,9 con celdas de 4m Densidad de la cobertura seca y RRSS es 1700 kg/m3 y 600 kg/m3. El relleno sanitario se va a desarrollar para 2 aos de uso y as sucesivamente.

Solucin

La diferencia de este ejercicio con el anterior es que se trabaja con una densidad seca de cobertura, y en el anterior ejercicio la densidad era hmeda, lo que provoca una variacin en los resultados.

- 25000 habitantes - Hpromedio= 20% - Hcobertura= 16% - FCC= 19% - cobertura seca= 1700 kg/m3 - RRSS= 600 kg/m3 - Como cob/RRSS = 0,1/0,9 hRRSS= 3,6m

y hcob= 0,4m.

- Estado de la saturacin: Hcob= 16% 100g de cob hmeda tenemos 16g de agua y 84g de RRSS, luego FCC=16/84 = 19%, por lo tanto, est saturada.

- cobertura= (1700 kg/m3 * 0.84) + (1000 kg/m3* 0,16) = 1588 kg/m3

= 4224 m2

- Masa residuos=25000hab*1kg hab/da * 365 das= 9125 (T) - Masa de agua (RRSS) = 0,2*1925(T)= 1825(T) - Masa cobertura= 1588kg/m3 * 4224m2 * 0,4m= 2683 (T) - Masa agua cob= 2683(T) * 0,16= 429(T)

_____________________________________________________________________________


jacksonResaltado


15

AO 1:

- Balance de lixiviados= Masa agua ingresante CC

Balance de lixiviados= (agua RRSS + agua lluvias) CC Balance de lixiviados= 1825(T) + 1014(T) 3650(T) Balance de lixiviados=-811(T), por lo tanto, No existe lixiviados.

- Masa del vertedero= Cobertura + RRSS + AGUAS LLUVIAS Masa del vertedero= 2683(T) + 9125(T) + 1014 (T) Masa del vertedero=12822(T)

- Masa de agua del vertedero= 429(T) + 1825(T) + 1014(T) Masa de agua del vertedero= 3268(T)

AO 2:

- Lixiviados= Masa agua RRSS-(CC RRSS + Remanente CC ao anterior) + Aguas lluvias Lixiviados= 1825(T) + 2683(T) (3268(T) + 811(T)) Lixiviados= 414(T), por lo tanto, existen lixiviados.

- Masa vertedero ao 2= Masa cob + Masa RRSS + CC Masa vertedero ao 2=2683(T) + 7300(T) + 3650(T) Masa vertedero ao 2=13633(T)

- Masa total= Masa vertedero ao1 + Masa vertedero ao2 + Remanente ao1 Masa total= 12822(T) + 13633(T) + 811(T) Masa total=27266(T)

_____________________________________________________________________________



16

Ejercicio 6:

Se tienen los siguientes datos de un vertedero:

RSU colocados por da = 300 T Das de explotacin = 300 Peso especifico compactado RSU = 620 kg/m3 Humedad inicial RSU = 20% Altura del nivel = 3m RSU/Cubricin = 8/1 en altura Peso especifico del suelo = 1600 kg/m3 Humedad del suelo = 12% Humedad de saturacin del suelo = 20% En el primer ao no hay produccin de gas Factor de capacidad de campo FC = 0.57-0.07*T

FC = Fraccin de agua en los residuos basado en peso seco T = ao de operacin de vertedero

Pluviosidad = 125 cm/ao

Determinar para un ao: Masa del material de cubricin y de los RSU brutos Masa seca RSU Humedad RSU Masa agua lluvia entrante Gas producido Vapor de agua en gas de vertedero, kg Capacidad de retencin de agua por tonelada de residuo Masa de agua que puede retenerse en RSU y material de cobertura sin generar

lixiviado Determinar cantidad de agua en vertedero al final de ao Masa total del vertedero Cantidad de lixiviados producidos

_____________________________________________________________________________



17

Solucin:

3m/9 = 0.333 m ; Altura RSU = 8*0.333m = 2.67 m Altura cobertura = 0.33 m

Masa RSU = 300 dias*300 Ton/dia = 90000 Ton

*V = 90000 Ton = RSU*Area*h

23 5436867.2/62.0

90000_ m

mmTonTon

vertederoArea =

=

Masa de la cobertura = h*A*= 0.33m*54368m2*1.6Ton/m3= 28706 Ton

Masa seca RSU = 90000Ton*(1-H)= 90000Ton*(1-0.2)= 72000 Ton

Humedad RSU = 20%

Masa agua lluvia = 1.25m*54368m2 = 67960 m3, como agua =1Ton/m3 = 67960 Ton

Gas = 0, no se produce primer ao

Vapor agua = 0.

_____________________________________________________________________________



18

Capacidad retencin agua por tonelada de residuos

Para RSU:

FC= 0.57-0.07*1 =0.5

FC=0.5*1Ton RSU seco=0.5Ton agua/Ton RSU

Masa agua a retener RSU = 72000 T*0.5 = 36000 Ton

Para la cobertura:

Masa seca = 28706Ton*(1-0.12)=25261Ton

1 Kg cobertura 0.2 Ton 0.8 Ton seco X 25261 Ton

X= 6315 Ton

Masa de agua total a retener = 36000 Ton + 6315 Ton = 42315 Ton

Cantidad de agua en el vertedero:

Como la suma de las aguas que vienen en los RSU, la cobertura y las aguas lluvias es mayor a lo que puede retener el vertedero, se tiene:

Masa total de agua = 42315 Ton

Masa total del vertedero:

Masa total = Masa RSUseco + Masa COBERTURAseca + Masa de agua

Masa total = 72000 Ton + 25261 Ton + 42315 Ton = 139576 Ton

Cantidad de lixiviados:

Lixiviados = Masa total de agua Capacidad de campo total

Masa total de agua = Agua cobertura + Agua RSU + Aguas lluvias

Masa total de agua = 3445 Ton + 18000 Ton + 67960 Ton = 89405 Ton

Lixiviados = 89405 Ton 42315 Ton = 47090 Ton

_____________________________________________________________________________



19

Ejercicio 7: La capacidad de campo de un vertedero es de 36.000 m3, incluyendo la cobertura. Los RSU poseen una humedad de un 20%, y su factor de capacidad de campo es de 0,4. Se pide: a) Calcular la masa total de residuos. b) Si la cobertura se satura con 6.000 m3 de agua, y su humedad de saturacin es de 20%, calcular la masa total del vertedero c) Obtener si se producen lixiviados para una lluvia anual de 12.000 m3 sobre el vertedero. d) Calcular la masa total de agua en el vertedero.

Solucin:

Como la densidad del agua es 3/1 mTon= , entonces:

TonTotalCampodeCapacidadmTonVolumen

Masa 000.36/1 3 ===

Capacidad de Campo Total = CCCOBERTURA + CCRSU Capacidad de Campo Total = 36.000 Ton.

Por otro lado, se sabe que la cobertura se satura con 6.000 Ton de agua, lo que implica: TonCCCOBERTURA 000.6=

Entonces: -Capacidad de Campo RSU: Es la masa de agua que retienen los residuos

CCTOTAL= CCCOBERTURA + CCRSU CCRSU = CCTOTAL - CCCOBERTURA CCRSU = 36.000 6.000

Ton 30.000 C RSU =C

-Masa Seca RSU:

0,430.000

Seca Masa

CC Seca Masa

FC * Seca Masa = CC

RSU

RSURSU

RSURSU

=

=

FC

Ton 75.000 Seca Masa RSU =

Entonces: 75.000 Ton 80 % Masa Total RSU 100 %

_____________________________________________________________________________



20

De donde: Masa Total RSU= 93.750 Ton

Por lo tanto la Masa de Agua de los RSU se obtiene:

000.75750.93 ==

RSU

RSURSURSU

AguaMasaSecaMasaTotalMasaAguaMasa

TonAguaMasa RSU 750.18=

-Masa Seca de Cobertura: Como la Masa de Agua en Cobertura = 6.000 Ton y su Humedad de Saturacin es de un 20%, entonces:

6.000 Ton 20 % Masa de Cobertura (con Agua) 100 %

Por lo tanto:

20100*000.6)( =AguaconCoberturadeMasa TonAguaconCoberturadeMasa 000.30)( =

Si a este valor se le resta la Masa de Agua en la Cobertura se puede obtener la Masa Seca de Cobertura:

000.6000.30)(

=

=

CoberturadeSecaMasaCoberturaenAguadeMasaAguaconCoberturadeMasaCoberturadeSecaMasa

TonCoberturadeSecaMasa 000.24=

La masa total de agua en el vertedero corresponde a los Lixiviados, que se calculan de la siguiente manera:

TOTALCOBERTUTRARSU CCAguaMasaAguaMasaaodPluviosidaVertederoenAguadeTotalMasaLixiviadosVertederoenAguadeTotalMasa

++=

=

)1(

De donde: -Pluviosidad = 12.000 Ton -Masa Agua RSU = 18.750 Ton -Agua de Cobertura=0, debido a que la cobertura es completamente permeable

Por lo tanto:

000.360750.18000.12)1(++=

++=

LixiviadosCCAguaMasaAguaMasaaodPluviosidaLixiviados TOTALCOBERTUTRARSU

TonLixiviados 250.5=

_____________________________________________________________________________



21

Nota: Este signo negativo indica que no existen lixiviados. La Masa Total de Agua en el Vertedero es:

0750.18000.12 ++=++=

VERTEDERO

COBERTURARSUVERTEDERO

AguaMasaAguaMasaAguaMasadPluviosidaAguaMasa

TonAguaMasa VERTEDERO 750.30=

La masa total del vertedero se calcula de la siguiente manera:

750.30000.24000.75 ++=++=

VertederoTotalMasaAguaMasaSecaMasaSecaMasaVertederoTotalMasa VERTEDEROCOBERTURARSU

TonVertederoTotalMasa 750.129=

Por lo tanto los resultados son:

Masa Total de Residuos = 93.750 Ton Masa Total del Vertedero = 129.750 Ton Lixiviados Producidos = NO SE PRODUCEN LIXIVIADOS (-5.250 Ton) Masa Total de Agua en Vertedero = 30.750 Ton

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5. LODOS ACTIVOS

Ejercicio 8: Se tiene una PTAR que posee un caudal de recirculacin de 1000m3/hr, la concentracin de SSLM es 3500gr/m3 y la carga msica de trabajo normal es de 0.1. En el efluente salen 30g/m3 de GYA. El agua residual de entrada posee una DQO de 500gr/m3. La carga orgnica que ingresa en un da es un 120% del incremento de biomasa diario.

a) Calcular el plus de biomasa y caudal de purga. b) Calcular la edad celular y el TRH.

c) Para el clculo del caudal de purga se tiene que SSP=7(kg/m3). Se sabe adems que la purga funciona con un sistema de control que posee 3 partidas de 20 minutos y la sumatoria del volumen de agua corresponde al 5% del Qr

La purga es de 310 kg/hrs. Calcular: DQO del efluente y los SST Se debe calcular adems la sumatoria de agua de recirculacin

Datos: Qr = 1000(m/hr) Sslm = 3.5 (kg/m)

)**

(1.0 daSslmKgkgDBO

Cm =

DQO entrada = 500(gr/m) Biodegradabilidad global: 0.8

Solucin:

Preguntas a) y b)

Clculo de la DBO de entrada:

DBO=0.8 *DQO = 400(gr/m)

Clculo del coeficiente de productividad:

Como existe un 120% de M.O. entrante en funcin de lo producido, se tiene:

Q*DBO=Q*DBO*Y*1.2

Y = 0.833

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Ejercicio N 8 Lodos Activos


23

Clculo del caudal de entrada

Por balance en el tanque de aireacin, se tiene que: Asumiendo que los Ssr = Ssp

)/(10005.375.31000

hrmQQsslmSsrSslm

QQr

entrada =

=

=

Clculo del volumen del tanque de aireacin.

SslVDBOQ*

*1.0 =

6,274285.3*4.0*24*1000

1.0 mVV ==

Clculo de plus de biomasa

B = Q*DBO*Y

B = 1000*24*0.4*0.8333 = 8000(kg/da)

Clculo del caudal de Purga.

)/(86,1062724*310

damSspPQpurga ===

Clculo de la edad celular

)(128333.0*1.01

*

1dasYCm ===

Clculo del tiempo de residencia Hidrulico TRH

)(14,124*10006,27428

dasQV

TRH ===

_____________________________________________________________________________



24

Pregunta c)

Se sabe que: sseQBP *=

Por lo tanto, de acuerdo a los clculos antes obtenidos

Sse*24*1000800024*310 =

Sse = 0.023 (kg/m)

De esta forma, por relacin de DQO Se tiene:

1gr de Sse ----------- > 1.5gr de DQO sse 0.023 gr de Sse --------> X gr de DQO sse

Por lo tanto la DQO del efluente es 0.035 (Kg/m)

Nota: Con respecto a los ciclos de trabajo de 20 mn, estos completan una hora en total manteniendo en ellos la relacin en la magnitud de la purga, por ello no influyen en el clculo de los Sse

Como el caudal de Purga es 1062.83 m/da, en los 3 ciclos de 20 minutos, se tiene un volumen total de:

1062.83 m-------------------------------- 1 da X m------------------------3 ciclos de 20 minutos=1hora

X= 44.28 m de agua salen de la purga en los 3 ciclos de 20 minutos

Como este volumen corresponde al 5% del Qr, se tiene:

44.28 m-------------------------5% X m------------------------------100%

X= 885.7 m de agua de recirculacin en los 3 ciclos de 20 minutos

_____________________________________________________________________________



25

Ejercicio 9: Se tiene un tanque de aireacin con un volumen de 300 ( )3m , se evacuan del sistema de tratamiento 120 kg de biomasa/da, se trabaja con una Cm=0.1 kg DBO/(kgSSLM*da). La DQO de salida es 50 gr/ 3m de la cual un 25% es soluble, todas las grasas son eliminadas por un desgrasador, la DBO de entrada es 400gr/

3m

y los SS de purga son 9000 gr/

3m

.

La masa de CO2 y H2O generada por el tanque de aireacin es 30 kg/da, adems 1 gr. de Gy A son 2gr de DQO de GyA, y 1 gr. de SST son 1,4 gr. de DQO de SST. Calcular la edad celular, caudal de la purga y caudal de recirculacin.

Solucin:

Datos:

V= 300 3

m

Delta B= 120 kg/da

CM= 0,1 (indica aireacin extendida, por lo tanto podemos suponer que SSR=SSP) DQOsalida= 50 gr/ 3m DBOentrada= 400 gr/

3m

SSP= 9 kg/3

m

CO2 y H2O= 30 kg/da SSA=0

Esquema:

Materia orgnica= B + CO2 y H2O Materia orgnica =120 kg/da + 30 kg/da = 150 kg/da Materia orgnica= Q*DBO=150 kg/da

_____________________________________________________________________________



26

Q= = 375 3m /da

B = Y*Q*DBO

Y=B/Q*DBO= = 0.8

CM=

SSLM= = 5 kg/ 3m

= = = 12.5 das

=

Qr= = 468.75 m3/da

DQOtotal=DQOss+DQOsol+DQOG yA DQO Gy A=0 (Porque al haber un desgrasador elimina todas las grasas y aceites).

50 gr/ 3m = 0.25*50 gr/ 3m +DQOss

DQOss=37.5 gr/m3

1gr = 1.4 DQOss 37.5 gr/m3 DQOss= 26.78 gr/m3 SSefluete

P= deltaB - Q*SSefluente= 120 kg/da - 375 3m /da*0.02678 kg/m3=110.25 kg/da

Qp= = =12.25 m3/dia

_____________________________________________________________________________

Ejercicio N 9 Lodos Activo


27

Ejercicio 10: Se tiene una PTAR que posee un caudal de recirculacin de 1000 m3/h, la concentracin de SSLM es de 3500 g/m3 y la carga msica de trabajo normal es de 0,1 KgDBO5/(KgSSLM*da). La materia particulada no grasosa ni aceitosa que se va por el efluente posee una DQO de 15 g/m3 y salen 30g/m3 de G y A. El agua residual de entrada posee una DQO de 500 g/m3. La carga orgnica que ingresa en un da es un 120% del incremento de biomasa diario.

a) Calcular la Purga y el Plus de Biomasa y Caudal de Purga. b) Calcular la edad celular y el TRH

Para el clculo del caudal de purga se tiene que SSP= 7 Kg/m3

Si aumenta la purga en un 15% durante cinco das, qu afecta y cunto? Y Qu pasa con el principal parmetro de diseo? Las grasas no son biodegradables.

Solucin:

Calculo del plus de biomasa.

Caudal del afluente:

Haciendo balance de masas en el tanque de aireacin: Como SSR = SSP = 7 Kg/m3

3/240003/5.33/7

3/5.3/324000

mKgQafmKgmKg

mKgQaf

damSSLMSSR

SSLMQafQr

=

=

=

Considerando que la biodegradabilidad de las aguas residuales en la entrada es 80%

3/4003/500*8.0*

mgDBOmgDQODBO

DQODBO

=

==

=

_____________________________________________________________________________

Ejercicio N10 Lodos Activos

Tanque de aireacin SSLM

Sedimentador

Qaf, DQOaf Qef, DQOef

Purga Qr Qp


28

Plus de biomasa:

Como la carga orgnica que ingresa en un da es un 120% del incremento de biomasa:

daKgB

daKgB

BOMdaKgmKgdamDBOQOM

/80002.1

/9600*2.1..

/96003/4.0*/324000*..

=

=

====

Calculo de la purga.

Slidos suspendidos del efluente:

Como 3/15 mgDQO part = y 0=GyADQO

3/15 mgDQODQODQODQO

SSef

SSGyApart

=

+=

Si consideramos que 1 g de slidos suspendidos corresponde a 1.5 g de DQO

3/103/15

5.11

mgSSefDQOmgx

gDQOgSSSSef

SS

=

Purga:

daKgPmKgdamdaKgP

SSefQBP

/77603/1.0*/324000/8000

*

=

=

=

Clculo del caudal de la purga.

horamQdamQ

mKgdaKg

SSPPQ

P

P

P

/319.46/357.1108

3/7/7760

=

=

==

_____________________________________________________________________________



29

Clculo de la edad celular.

Coeficiente de productividad:

83.03/4.0*/324000

/8000*

=

=

=

mKgdamdaKg

DBOQB

Edad celular:

dasCm

121.0*83.0

1*

1

=

=

=

Calculo del tiempo de residencia hidrulico.

Volumen del tanque de aireacin:

327429*

1.0*3/5.3

3/4.0*/324000*

*

mVdaKgSSLM

KgDBOmKg

mKgdamCmSSLM

DBOQV

=

==

Tiempo de residencia hidrulico:

horasTRHdasTRH

damm

QVTRH

43.27143.1

/324000327429

=

=

==

Si aumenta la purga en un 15% durante cinco das.

SSefQBP *= El plus de biomasa permanece constante, pues no existe variacin en el caudal o la DBO. El efluente tampoco sufre variacin. Entonces al aumentar la purga lo que tenemos es un desbalance en el tanque de aireacin pues estamos sacando ms de lo que se produce, generando una disminucin de SSLM y por ende un aumento de la carga msica, disminuyendo la calidad de los lodos.

_____________________________________________________________________________



30

Calculamos la nueva purga:

dakgPdaKgP

PP

/8924/7760*15.1

*15.1

2

2

12

=

=

=

La variacin de la purga:

daKgPdaKgdaKgP

PPP

/1164/7760/8924

12

==

=

A los 5 das:

KgPdasdaKgdasPP

das

das

58205*/11645*

5

5

===

Biomasa total:

KgBiomasammKgBiomasa

VSSLMBiomasa

5.96001327429*3/5.3

*

1

1

1

=

=

=

Biomasa despus del aumento de la purga:

KgBiomasakgKgBiomasa

PBiomasaBiomasa das

5.9018158205.96001

2

2

512

=

=

=

Nueva concentracin de materia orgnica:

3/29.3327429

5.901812

mKgSSLMm

KgV

BiomasaSSLM

=

==

_____________________________________________________________________________



31

Ejercicio 11:

Se tiene un agua residual que posee un caudal de 600m/h, con una DQO soluble de 900 g/m, 100 g/m slidos suspendidos totales y la biodegradabilidad global es de 0.7 y de los slidos es de 60 %. Estas A.R. contienen 80 g/m de aceites, las que no son biodegradables, se utiliza un desengrasador sedimentador que elimina el 100 % de las G Y A y un 50 % de los slidos. Calcular el volumen del tanque de aireacin que tratara esta agua residuales. La concentracin de SSLM es de 4000 g/m y la carga msica es de 0.1 Kg. DBO/Kg. SSLM*da. Datos: 1 g de G Y A corresponde a 2 g/m de DQO, 1 g de SS corresponde a 1.5 g/m de DQO.

Calcular purga si esta es eliminada por el tanque de aireacin. Cual va ser el caudal si se elimina por sedimentador y en ambos casos la DQO particulada del efluente es de 15 g/m.

Solucin:

Calculo DQO

1 g de ss 1.5 g/m de DQO 100 g/m de ss x DQO ss

X= 100*1.5 = 150 g/m DQO SST 1

1 g de GyA 2 g/m de DQO 80 g/m GyA x DQO GyA

X= 80*2 = 160 g/m DQO GyA 1

*DQO SIN PASAR POR EL DESENGRASADOR-SEDIMENTADOR:

DQOtotal=DQOsst + DQOsoluble + DQO GyA DQOtotal=150 g/m+ 900 g/m + 160 g/m DQOtotal= 1210 g/m

*DQO CON PASAR POR EL DESENGRASADOR-SEDIMENTADOR DQOsoluble=900 g/m DQOsst =0.5*150 g/m = 75 g/m (fue eliminado el 50 %) DQO GyA = 0 g/m (fue eliminado el 100 %)

_____________________________________________________________________________



32

DQOtotal=DQOsst + DQOsoluble + DQO GyA DQOtotal=75 g/m+ 900 g/m + 0 g/m DQOtotal= 975 g/m

Calculo DBO:

*HACIENDO BALANCE ANTES DE ENTRAR AL DESGRASADOR-SEDIMENTADOR:

DBOtotal =DBOsst + DBOsoluble + DBO GyA t*DQOtotal = sst*DQOsst + soluble*DQOsoluble + GyA*DQO GyA 0.7*1210 g/m = 0.6*150 g/m + soluble*900 g/m +0*160 g/m

soluble=0.7*1210 0.6*150 = 0.84 900

*DBO SIN PASAR POR EL DESENGRASADOR-SEDIMENTADOR:

DBOsoluble=0.84*900 g/m= 756 g/m DBOsst =0.6*150 g/m = 90 g/m DBO GyA = 0* 160 g/m = 0 g/m

DBOtotal =DBOsst + DBOsoluble + DBO GyA DBOtotal = 90 g/m + 756 g/m + 0 g/m DBOtotal =846 g/m

*DBO CON PASAR POR EL DESENGRASADOR-SEDIMENTADOR:

DBOsoluble=0.84*900 g/m = 756 g/m DBOsst =0.5*0.6*150 g/m = 45 g/m (fue eliminado el 50 %) DBO GyA = 0* 160 g/m = 0 g/m (fue eliminado el 100 %)

DBOtotal =DBOsst + DBOsoluble + DBO GyA DBOtotal = 45 g/m + 756 g/m + 0 g/m DBOtotal =801 g/m

Esquema:

_____________________________________________________________________________



33

Calculo de volumen:

V= Q * DBO = 1440 (m/dia) * 0.801 (kg/m) Cm* SSLM 0.1 (kg DBO/kgSSLM*dia) * (4 kg/m)

V=28836 m

Calculo de purga

DQOpart = DQOgya + DQOsst DQOgya=0

DQOpart = DQOsst = DQOssef = 15 g/m

1g de SS 1.5 g/m DQOss X 15 g/m DQOss

SSef = 15/1.5 =10 g/m

* Asumiendo, valor de Y = 0.7

Se tiene:

B = Y * Q * DBO B = 0.7*14400(m/dia)*0.801(kg/m)

B =8074.08 (kg/dia)

P = B Q * SSef P = 8074.08 (kg/dia) 14400 (m) * 0.010 kg/m

P = 7930.08 kg/dia misma purga para cuando se hace desde el T.A. o S.SEC!

Se purga del T.A.

QP = P/SSLM = 7930.08 (kg/dia) / 4 (kg/m)

QP = 1982.52 (m/dia).

Se purga desde el S.SEC.

* Asumiendo SSR = 8000 (g/m)

QP = P/SSR = 7930.08 (kg/dia) / 8 (kg/m)

QP = 991.26 (m/dia).

_____________________________________________________________________________


jacksonResaltado

jacksonNota adhesivaQ=600x24=14 400 m3/da


34

6. AGUAS RESIDUALES

Ejercicio 12: Se tiene un agua residual con las siguientes caractersticas:

Biodegradabilidad global = 45 % Grasas y Aceites = 100 g/m3, no son biodegradables SST = 140g/m3, estos son un 75% biodegradables DBO5 = 500 g/m3

Adems se sabe que 1 g de G y A equivale a 2 g de DQO, 1 g de SST equivale a 1,5 g de DQO. Determinar Biodegradabilidad de la materia orgnica soluble, que parmetros se ven afectados si se instala un desgrasador y en qu magnitud. (20)

Solucin:

3

3 11,111.145.0

50045.0

5m

gmg

TT

DBODQO ===

320021 mg

AyGDQODQOgAyGg =

32105,11 mg

SSTDQODQOgSSTg =

3410)( mg

SSTAyGp DQODQODQO =+=

si SST son 75% biodegradables, entonces:

75.0)(

)(=

p

p

DQODBO

adems 0)(5 =AyGDBO (no son biodegradables)

35,15721075,075.0)(5)(5 mg

SSTSSTp DQODBODBO ====

311,70141011,111.1)()( mg

PTS DQODQODQO ===

35,3425,157500)(55)(5 mg

PTS DBODBODBO ===

_____________________________________________________________________________

Ejercicio N12 Aguas Residuales


35

%85.4811,7015,342lubdeg

)(

)(5===

S

S

DQODBO

leSodradabilidaBio

Si asumimos un 90% de eficiencia del desgrasador, tenemos:

100 g/m3 10 g/m3 Desgrasador

Elimina

90 g/m3 (90%)

)(3180 Pmg DQO=

Tmg DQO= 3180

(g/m3) - 90 % G y A. DQOT 1.111,11 1.111,11 180 =

931,11 DQO(S) 701,11 DQO(P) 410 410 180 = 230

DBO5 T 500 DBO5 (S) 192,5 DBO5 (P) 307,5

SST 140 G y A 100 10

_____________________________________________________________________________

Ejercicio N12 Aguas Residuales


36

BB

=

YDBOQSSLMVol

**

*=

YCm

1

=

DBOQSSLMVolCm

*

*1=

SSLMVolDBOQCm

*

*=

SSLMVolBiomasa *=

YDBOQB **=Coeficiente de productividad. (Si fuese 1, todo se convierte en Biomasa, nada se oxida).

7. EDAD CELULAR

Ejercicio 13: - Derivar la relacin, edad celular = 1/(y*carga msica) o = 1/(y*Cm) (10puntos).

Solucin:

Donde:

Sabiendo que:

Podemos apreciar la siguiente expresin en la Edad Celular:

Reemplazando se tiene

Obteniendo finalmente como resultado

____________________________________________________________________________

Ejercicio N13 Edad Celular

BOM

C radableBiomdeg..

=

Comida disponible.

Masa Bacteriana (Bichos)

YCm *1

=

guia ejercicios sanitaria haciendo.pdf

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