Taller de Cálculos Lodos Activados

TALLER DE CÁLCULOS
BALANCE DE MASA
TALLER DE CÁLCULOS
AERACIÓN
CONVENCIONAL
Datos iniciales EXTENDIDA
L/s m3/d
Gasto Q 75.00 6480.00
mg/L Kg/m3 mg/L Kg/m3
Demanda bioquímica de oxigeno de entrada DBOe 300.00 0.30
Sólidos suspendidos volátiles en el licor mezclado SSVLM 2500.00 2.50 3500.00 3.50
Sólidos suspendidos volátiles en el lodo de recirculación SSVr 10000.00 10.00 10000.00 10.00
Sólidos suspendidos volátiles iniciales SSVi 20.00 0.02 20.00 0.02
Sólidos suspendidos volátiles a la salida SSVs 30.00 0.03 30.00 0.03
Nitrógeno amoniacal inicial SiNH 45.00 0.045
Nitrógeno amoniacal final SeNH 5.00 0.005
Fósforo inicial SiPT 4.00 0.004
Fósforo final SePT 1.00 0.001
Volumen del reactor (m ) 3
Vr 2000.00 7000.00
Velocidad de consumo de sustrato, 17 a 30 (m 3 / kg d) K 17.00
Respiración endógena, 0.01 a 0.06 (1/d) Kd 0.03
Metabolismo celular, 0.5 a 0.6
(kg SSVLM / kg DBO consumida) Y 0.60
Altitud sobre el nivel del mar (m) At 1500.00
Temperatura ambiente (°C) T 25.00
Coeficiente de transferencia de oxígeno, 0.04 a 0.16 r 0.08
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Q Qo Tanque de Qe Qf
DBOe DBOo DBOs DBOs
SSVi SSVo aeración SSVLM SSVf
Sedimentador
SSVLM
Qr Ql
DBOs DBOs
SSVr SSVl
Qp
DBOs
SSVp
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a) Cálculo del tiempo de residencia

V 2000
tr  tr   0.308d  7.41h
Q 6480
b) Cálculo de la DBO5 de salida

DBOe 0.30
DBOs  
(tr * k * SSVLM )  1 (0.308 * 17 * 2.5)  1
kg mg
DBOs  0.021 3  21
m L
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c) Cálculo de la relación alimento / microorganismos
A Q * DBOe 6480 * 0.30 Kg * DBO

   0.388
M V * SSVLM 2000 * 2.5 Kg * SSVLM * d
d) Cálculo de producción neta de biomasa
SSV  [Y * Q * ( DBOe  DBOs )]  [ Kd * SSVLM *V ]
SSV  [0.60 * 6480 * (0.30  0.021)]  [0.03 * 2.5 * 2000]
Kg
SSV  934.75
d
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e) Cálculo de la relación de recirculación
(Q * SSVLM )  SSV (6480 * 2.5)  934.75

R   0.314
Q * ( SSVr  SSVLM ) 6480 * (10  2.5)
f) Cálculo del gasto de recirculación

m3 L
Qr = R * Q = 0.314 * 6480  2035.37  23.56
d s
g) Cálculo del gasto combinado

m3 L
Qo = Q + Qr = 6480+2035.37  8515.37  98.56
d s
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h) Cálculo de gasto de purga de lodos
SSV  (Q * DBOs) 934.75  (6480 * 0.021) m3

Qp    80.10
SSVr  SSVs 10  0.03 d
i) Cálculo del gasto de lodo de salida del sedimentador

m3 L
Ql = Qp + Qr = 80.10 + 2035.37  2115 .47  24.48
d s
j) Cálculo del gasto de salida

3
m L
Qs = Q - Qp = 6480 – 80.10  6399.90  74.07
d s
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k) Cálculo de la DBO a la entrada del tanque de aeración
(Q * DBOe)  (Qr * DBOs )

DBOo 
Qo
(6480 * 0.30)  ( 2035.37 * 0.021)

DBOo 
8515.37
Kg mg
DBOo  0.23331 3  233.31
m L
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l) Cálculo de los SSV a la entrada del tanque de aeración
(Q * SSVi )  (Qr * SSVr )

SSVo 
Qo
(6480 * 0.02)  (2035.37 *10.0)
SSVo 
8515.37
Kg mg
SSVo  2.405 3  2405
m L
m) Tiempo medio de retención celular (edad de lodos)

SSVLM *V 2.5 * 2000
TMRC    5.35d
SSV 934.75
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n) Índice volumétrico de lodos (IVL)

La lectura de una prueba de sedimentabilidad de 30 min. fue de 265 ml/L y
la concentración de SSVLM en el reactor fue de 2500 mg/L (2.5 g/L).
Volumen de lodos sedimentado ml/L

IVL =
SSVLM g/L
IVL = 265 / 2.5 = 106 ml/g

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Q = 75 L/s Qo = 98.56 L/s Qo = 98.56 L/s Qs = 74.07 L/s

DBOe = 300 mg/L DBOo = 233 mg/L DBOs = 21 mg/L DBOs = 21 mg/L
SSVi = 20 mg/L SSVo = 2405 mg/L SSVLM = 2500 mg/L SSVe = 21 mg/L
A/M = 0.39 d-1
SSVLM =2500 mg/L Sedimentador
Vr = 2000 m3
TMRC = 5.35 d
tr = 7.41 h
IVL = 106 ml/g
Tanque de
aeración
Ql = 24.48 L/s
DBOs = 21 mg/L
Qr = 23.56 L/s (31 %) SSVl = 10000 mg/L
DBOs = 21 mg/L
SSVr = 10000 mg/L
Qp = 80.10 m3/d
DBOs= 21 mg/L
SSVp = 10000 mg/L
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Comparación de resultados con parámetros recomendados

TMRC A/M SSLM Recir. IVL tr
(d) (mg/L) (%) (ml/g) (h)
Recomendado
5-15 0.2-0.6 1500-5000 25 a 100 150 a 35 3-8
Ejercicio
5.35 0.39 2500 31 106 7.41
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o) Volumen de aire
Consumo de oxígeno
C5H7NO2 + 5O2 → 5CO2 + 2H2O + NH3
113 + 5*32
(5*32) / 113 =1.42 Unidades de O2 / Unidad de biomasa oxidada
Oxigeno por oxidación de materia orgánica
Kg O2 / d = [Q*(1-1.42*Y)*(DBOe - DBOs)] + [1.42*Kd*SSVLM*V]
Kg O2 / d = [6480*(1-1.42*0.6)*(0.30-0.021)] + [1.42*0.03*2.5*2000]
Kg O2 / d = 480.57
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Más nitrificación
NH3 + 2O2 → NO-3 +H+ +H2O
N = 14 g/mol
(2*32) /14 = 4.57 g O2 /g de N oxidado
Kg O2 / d = [Q*(1-1.42*Y)*(DBOe - DBOs)] + [1.42*Kd*SSVLM*V]+ [4.57*Q*(SiNH-SeNH)]
Kg O2 / d = [6480*(1-1.42*0.6)*(0.30-0.021)]+[1.42*0.03*2.5*2000]+[4.57*6480*(0.045-.005)]
Kg O2 / d = 480.57 + 1184.54 = 1665.11

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Con nitrificación menos formación de células

Kg O2 / d = [Q*(1-1.42*Y)*(DBO5E - DBO5S)] + [1.42*Kd*SSVLM*V]+[4.33*Q*(SiNH-SeNH)]
Kg O2 / d = [6480*(1-1.42*0.6)*(0.30-0.021)]+[1.42*0.03*2.5*2000]+[4.33*6480*(0.045-.005)]
Kg O2 / d = 480.57 + 1122.34 = 1602.91
Volumen de aire
VA = Kg O2/d /( [(-0.00003*At) – (0.0009*T) + 0.2698] * r)
VA = 1602.91 / ([(-0.00003*1500) – (0.0009*25) + 0.2698] *0.08)
VA = 1602.91 / (0.2023*0.08) = 1602.91 / 0.0162 = 99042.88 m3/d

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p) Requerimiento de nutrientes
Composición de un microorganismo
C60H87O23N12P = 1374 g/mol
Nitrógeno = 168/1374 = 0.122 Fósforo = 31 / 1374 = 0.023
Nutrientes disponibles
Nitrógeno disponible (ND)
NH3 = 17 g/mol
Nitrógeno = 14/17 = 0.823

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Nutrientes disponibles
Nitrógeno disponible (ND)
ND = (Q*SiNH*0.823) – (Qs*SeNH*0.823)
ND = (6480*0.045*0.823) – (6399.9*0.005*0.823)
ND = 239.987 – 26.336 = 213.651 Kg/d
Fósforo disponible (PD)

PD = Q* SiPT - Qs*SePT
PD = 6480* 0.004 – 6399.9*0.001
PD = 25.92 – 6.4 = 19.52 Kg/d
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Nutrientes requeridos para formación de microorganismos
Nitrógeno por microorganismos (NM) Fósforo por microorganismos (PM)
NM = 0.122 * ΔSSV PM = 0.023 * ΔSSV
NM = 0.122 * 934.75 =114.04 Kg/d PM = 0.023 * 934.75 = 21.50 Kg/d
Balance de nutrientes
BN = ND - NM BP = PD - PM
BN = 213.651 – 114.04 = 99.611 Kg/d BP = 19.52 – 21.50 = -1.98 Kg/d
Se requiere adicionar fósforo al sistema

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Resultados del control de proceso de lodos activados
Parámetro Convencional A. Extendida
tr (h) 7.41 25.93
DBOs (mg/L) 21 0.03
A/M (d-1) 0.39 0.079
ΔSSV (kg/d) 934.75 315.00
R 0.31 0.53
Qr (L/s) 23.56 39.95
Qo (L/s) 98.56 114.95
Qp (L/s) 0.93 0.14
Ql (L/s) 24.48 40.00
Qs (L/s) 74.07 74.86
DBOo (mg/L) 233.31 206.00
SSVo (mg/L) 2405.00 3476.00
TMRC (d) 5.35 77.78
Kg O2/d 1602.91 2425
Vol. de aire (m3/d) 99042 149841

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a) Cálculo del tiempo de residencia

b) Cálculo de la DBO5 de salida

c) Cálculo de la relación alimento / microorganismos

A Q * DBOe 6480 * 0.30 Kg * DBO

d) Cálculo de producción neta de biomasa

SSV  [Y * Q * ( DBOe  DBOs )]  [ Kd * SSVLM *V ]

SSV  [0.60 * 6480 * (0.30  0.021)]  [0.03 * 2.5 * 2000]

(Q * SSVLM )  SSV (6480 * 2.5)  934.75

f) Cálculo del gasto de recirculación

g) Cálculo del gasto combinado

SSV  (Q * DBOs) 934.75  (6480 * 0.021) m3

i) Cálculo del gasto de lodo de salida del sedimentador

j) Cálculo del gasto de salida

(Q * DBOe)  (Qr * DBOs )

(6480 * 0.30)  ( 2035.37 * 0.021)

(Q * SSVi )  (Qr * SSVr )

m) Tiempo medio de retención celular (edad de lodos)

n) Índice volumétrico de lodos (IVL)

Volumen de lodos sedimentado ml/L

IVL = 265 / 2.5 = 106 ml/g

Q = 75 L/s Qo = 98.56 L/s Qo = 98.56 L/s Qs = 74.07 L/s

Comparación de resultados con parámetros recomendados

(5*32) / 113 =1.42 Unidades de O2 / Unidad de biomasa oxidada

Oxigeno por oxidación de materia orgánica

Kg O2 / d = [Q*(1-1.42*Y)*(DBOe - DBOs)] + [1.42*Kd*SSVLM*V]

Kg O2 / d = [Q*(1-1.42*Y)*(DBOe - DBOs)] + [1.42*Kd*SSVLM*V]+ [4.57*Q*(SiNH-SeNH)]

Kg O2 / d = 480.57 + 1184.54 = 1665.11

Con nitrificación menos formación de células

Kg O2 / d = 480.57 + 1122.34 = 1602.91

VA = 1602.91 / ([(-0.00003*1500) – (0.0009*25) + 0.2698] *0.08)

VA = 1602.91 / (0.2023*0.08) = 1602.91 / 0.0162 = 99042.88 m3/d

Nitrógeno = 14/17 = 0.823

Fósforo disponible (PD)

Se requiere adicionar fósforo al sistema

También podría gustarte

Kg O2 / d = [Q(1-1.42Y)(DBOe - DBOs)] + [1.42KdSSVLMV]

Kg O2 / d = [Q(1-1.42Y)(DBOe - DBOs)] + [1.42KdSSVLMV]+ [4.57Q(SiNH-SeNH)]

VA = 1602.91 / ([(-0.000031500) – (0.000925) + 0.2698] *0.08)