tratamiento aguas residuales filtros percoladores
TRANSCRIPT
8/9/2019 Tratamiento Aguas Residuales Filtros Percoladores
http://slidepdf.com/reader/full/tratamiento-aguas-residuales-filtros-percoladores 1/18
Tratamiento Biológico de
Aguas ResidualesConsideraciones Tecnológicas y de Calidad
Dr. Eduardo Márquez CanosaEnero de 2009
Lima, Perú
8/9/2019 Tratamiento Aguas Residuales Filtros Percoladores
http://slidepdf.com/reader/full/tratamiento-aguas-residuales-filtros-percoladores 2/18
8/9/2019 Tratamiento Aguas Residuales Filtros Percoladores
http://slidepdf.com/reader/full/tratamiento-aguas-residuales-filtros-percoladores 3/18
8/9/2019 Tratamiento Aguas Residuales Filtros Percoladores
http://slidepdf.com/reader/full/tratamiento-aguas-residuales-filtros-percoladores 4/18
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
8/9/2019 Tratamiento Aguas Residuales Filtros Percoladores
http://slidepdf.com/reader/full/tratamiento-aguas-residuales-filtros-percoladores 5/18
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
8/9/2019 Tratamiento Aguas Residuales Filtros Percoladores
http://slidepdf.com/reader/full/tratamiento-aguas-residuales-filtros-percoladores 6/18
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
8/9/2019 Tratamiento Aguas Residuales Filtros Percoladores
http://slidepdf.com/reader/full/tratamiento-aguas-residuales-filtros-percoladores 7/18
8/9/2019 Tratamiento Aguas Residuales Filtros Percoladores
http://slidepdf.com/reader/full/tratamiento-aguas-residuales-filtros-percoladores 8/18
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 =
8/9/2019 Tratamiento Aguas Residuales Filtros Percoladores
http://slidepdf.com/reader/full/tratamiento-aguas-residuales-filtros-percoladores 9/18
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
8/9/2019 Tratamiento Aguas Residuales Filtros Percoladores
http://slidepdf.com/reader/full/tratamiento-aguas-residuales-filtros-percoladores 10/18
8/9/2019 Tratamiento Aguas Residuales Filtros Percoladores
http://slidepdf.com/reader/full/tratamiento-aguas-residuales-filtros-percoladores 11/18
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.
8/9/2019 Tratamiento Aguas Residuales Filtros Percoladores
http://slidepdf.com/reader/full/tratamiento-aguas-residuales-filtros-percoladores 12/18
8/9/2019 Tratamiento Aguas Residuales Filtros Percoladores
http://slidepdf.com/reader/full/tratamiento-aguas-residuales-filtros-percoladores 13/18
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.
8/9/2019 Tratamiento Aguas Residuales Filtros Percoladores
http://slidepdf.com/reader/full/tratamiento-aguas-residuales-filtros-percoladores 14/18
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)
8/9/2019 Tratamiento Aguas Residuales Filtros Percoladores
http://slidepdf.com/reader/full/tratamiento-aguas-residuales-filtros-percoladores 15/18
15
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
8/9/2019 Tratamiento Aguas Residuales Filtros Percoladores
http://slidepdf.com/reader/full/tratamiento-aguas-residuales-filtros-percoladores 16/18
16
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
8/9/2019 Tratamiento Aguas Residuales Filtros Percoladores
http://slidepdf.com/reader/full/tratamiento-aguas-residuales-filtros-percoladores 17/18