CAP 3 Ejercicios

I.

En un deserenador de sección horizontal rectangular, la alimentación es de 2840 m3/día, y las dimensiones son:

Profundidad 2.45 m Anchura 6.10 m Longitud 15.20 m Determinar si las partículas de arena de diámetro 0.1 mm y peso específico 2.5 serán arrastradas. Tomar f=0.03 y β=0.04

[

]

1

8 βgd ( s−1 ) 2 V = Q V C= C WH f m 1 0.038 8 ( 0.04 ) ( 9800 ) ( 0.1 )( 1.5 ) 2 −3 mm 0.121m s 2.405∗10 m V C= =120.97 = V = = 0.03 s s C 2.45 m∗6.1 m s

[

]

Las partículas no van a ser arrastradas.

II. La relación entre el coeficiente de fricción CD y el número de Reynolds Nr está representada por la ecuación: C D=

24 3 + +0.34 N R ( N R )1 /2

1. Utilizando esta ecuecion y la ley de Newton calcular la velocidad de sedimentación, Vs (cm/s) con separación del 100% de las partículas de arena de diámetro uniforme de 0.2mm y peso específico 2.65. la temperatura de operación es de 4°C. tomar la viscosidad cinematica del agua (v L=µL/ρL) igual a 1.57x10-2 cm2/s, y la aceleración de la gravedad g= 981 cm/s 2. Se sugiere un cálculo iterativo. 2. Calcular el factor de carga (m3/m2∙d) con separación del 100%. 3. Calcular la longitud de un desarenador con una profundidad de 1.5m y una anchura de 1.2m para la sedimentación del 100% de estas partículas, siendo el caudal de 27 000m3/día. 4. Verificar si hay arrastre de partículas en estas condiciones. El desarenador esta construido de hormigón (f=0.03) y las partículas de arena pueden ser consideradas de diámetro uniforme. Tomar β=4.

1. Con tabla 3.4 Vs= 1.1 cm/s NR= CD=

d V s ρL =1.4013 μL

24 3 + +0.34 = 20 1.4013 ( 1.4013 )1/ 2

Calculando de nuevo Vs:

[

V s=

( 2 x 10 ( )( 2.5−1 1 )

4 9.81 3 20

−4

]

) = 0.014 m/s

2° Iteración: Re= 1.87 CD= 15.26 Vs= 0.0167 3° Iteración: Re= 2.135 CD= 13.63 Vs= 0.0178 4° Iteración: Re= 2.24 CD= 12.9 Vs= 0.0143

2.

3 cm 1m 3600 s m x x 1.83 = 65.88 2 s 100 cm h m h

3. Vc=

Q HW

Vc=

27 000 m3/d m m =15000 =0.1736 d s (1.2 m ) (1.5 m)

V=

Q Q ∴ A= =18 m2 A V 2

18 m LH =18 m ∴ L= =12 m 1.5 m 2

1

4. Vc=[ 8 βgd ( s−1 ) /f ] 2=0.1857

m s

III. Una partícula de arena, de diámetro 0.15 mm y peso específico 2.65 se sedimenta en agua a 4°C. La viscosidad cinemática (νL=μL/ρL) a esta temperatura es de 1.57X10-2 cm2/s. 1. ¿En qué región (Stokes, transición o Newton) ocurre la sedimentación? 2. ¿Cuál es la velocidad de sedimentación en cm/s? 3. Para una separación total de estas partículas en un desarenador, calcular el factor de carga mínimo (m3/m2 . d). Datos d=0.15 mm S=2.65 T=4°C νL=μL/ρL=1.57X10-2 cm2/s De la gráfica 3.4 se obtiene el valor de la velocidad Vs=1.3 cm/s Calculando el número de Reynolds: N R=d V s

ρL μL

(

( 0.015 cm ) 1.3 N R=

1.5 X 10−2

cm s

cm s

2

) =1.051

c 1=22.83 c 2=26.03

Como NR es menor que 2, se encuentra en la región Stokes. Calculando el factor de carga mínimo: V s =1.3

cm 1m 3600 s m m3 x x =46.8 =46.8 2 s 100 cm 1h h m ∙h

factor de cara min .=46.8

m3 24 h m3 x =1028.85 m2 ∙h 1 d m2 ∙ d

Para una separación de 75 %

.75∗1028.85

( .05 ) ( .11 )

m3 m3 =771.6375 m2 ∙ d m2 ∙ d

( .9131 )=0.042 zona 643.19

Esta en zona de newton

[(

4 V s= 55.5

)( )( ρl μ

( ρ❑−ρl ) ρl

)]

.7142∗d 1143

m3 24 h m3 factor de cara min .=.2313 2 x =199.8432 2 m ∙h 1d m ∙d Comparando con la fig 3.4

V s =.21

cm s

IV Partículas de arena de diámetro 0.05 mm y peso específico 1.65 sedimentan en agua a 10C. La viscosidad cinemática del agua (vL=ML/PL) a esta temperatura es de 0.0131 cm2/s.

1.- Calcula el número de Reynolds 2.- Utilizando la relación apropiada de sedimentación (Stokes, Newton o transición). 3.- ¿Cuál es el factor de carga en m3/m2día? 4.- Comparar el valor de la velocidad de sedimentación calculando en la parte (2) con el valor obtenido directamente de la fig 3.4

1.- NR leyendo tabla v=0.11 m/s

ℜ=0.005 cm

1 =0.042 ( 011Cm ) ( s 0.0131 c m ) 2

2.- Vs Despejando zona

CD=

24 3 + +0.39=643.19 Está en zona de Newton Nr Nr

((( )( )) (

Vs= Factor de carga

4 5.5

PL ML

.6

PL pJ− PL

))

.7143

d

1.145

s =199,8432 m /m d ( 0.2313s cm )( 1001 mcm )( 86400 día ) 3

2

4.- comparar con fig 3.4 Leído Vs= 021 ≅ 0.2313 cm/s

( )(

Stokes vs=

1 18

)

( ps−pL ) 0.99 cm g d 2= ML s

Es muy cercano el valor calculado = 0.8999 leído = 1cm/s

V. La velocidad de sedimentación, V s , para una partícula esférica se calcula según la ley de Newton, ecuación (3.3). Sin embargo, el valor de V s no puede ser calculado directamente, ya que la determinación del coeficiente de fricción, C D , según la figura 3.2, requiere el conocimiento de la abscisa (número de Reynolds: N R) que es precisamente una función de V s . Esta dificultad puede ser eliminada mediante un criterio (parámetro K), que permita determinar en qué región de sedimentación (Stokes, transición o Newton), la separación considerada tiene lugar. Esto, en el caso de sedimentación de una partícula de diámetro, peso específico y viscosidad conocidos. Para encontrar la expresión del parámetro K deben hacerse las siguientes hipótesis:

El coeficiente de fricción C D , se calcula según la ecuación (3.5), con los valores de los parámetros b y n presentados en el cuadro 3.1 para cada una de las regiones de sedimentación. (ii) Los valores límites del número de Reynolds, N R, para la separación entre estas tres regiones aparecen en la fig. 3.2, siendo N R=2 y N R=500. 1. Mostrar, haciendo las transformaciones algebraicas apropiadas, que el parámetro K puede ser calculado directamente para un problema específico de sedimentación, según la expresión: 1/ 3 ( ρ S− ρ L ) ρ L g K=d 2 μL (i)

[

]

2. Mostrar que el criterio para decidir a qué región de sedimentación corresponde un problema específico, puede enunciarse de la manera siguiente: -Si: K < K 1 la sedimentación se produce en la región de Stokes. -Si: K 1 < K < K 2 la sedimentación se produce en la región de transición. -Si: K > K 2 la sedimentación se produce en la región de Newton. Aquí K es el valor calculado. Determinar los valores para K 1 y K 2 3. Utilizando el criterio desarrollado anteriormente, calcula la velocidad de sedimentación (cm/s) de una partícula de arena ( ρ S=2,65 g/cm3) con diámetro de 0,1 mm, en agua a 20°C ( ρ L=1,0 g /¿ cm3, µL = 1cp). 4. Comparar el valor de la velocidad de sedimentación calculado en (3) con el determinado según la fig. 3.4. N R= V s=

d V s ρL μL

N R μL (1) d ρL

[( )

]

1

4 g ρS −ρ L 2 V s= d ( 2) 3 CD ρL Igualando (1) y (2)

[( )

N R μ L 4 g ρ S−ρ L = d d ρL 3 CD ρL

( ) ( )

]

1 2

N R μ L 2 4 g ρS −ρL = d d ρL 3 CD ρL

( )

2

3 NR = 4 d ρL

( )

g ρS −ρ L d CD ρL μ L2

2 3 N R C D g ( ρS −ρL ) ρL = 2 4 d3 μL

√ 3

[

g ( ρ S−ρ L ) ρ L 3 2 N R C D =d 4 μL 2

k =d k=

[

√ √ √

g ( ρS− ρL ) ρ L μ L2

]

]

1 3

1 3

3 2 N R CD 4

3

k 1=

3

k 2=

3

k =d

[

3 ( )2 2 12=3.3019 4 3 ( 500 )2 0.4=42.1716 4

g ( ρS− ρL ) ρ L μ L2

]

1 3

=2.5295

Partícula de arena en sedimentación en la región de Stokes. Ley de Stokes.

1 ( ρS −ρ L ) 2 gd 18 μL

( )

V s=

3 3 1 ( 2.65 g /cm −1 g / cm ) 2 2 981 cm/s ( 0.01 cm ) =0.89925 cm/s 18 0.01 g/cm s

( )

V s=

Calculando V s con ayuda de la figura 3.4

V s =100=1.0 cm/ s

VII. El caudal de un efluente es de 91500 m^3/día. La distribución de las partículas de arena, determinada en laboratorio, aparece en el cuadro siguiente: Porcentaje en peso 40% 25% 20%

Diámetros en mm 2.0 1.0 0.5

Radio en (cm) .2/2 .1/2 .05/2

10% 5%

0.3 0.2

.03/2 .02/2

Un canal fuera de uso con 9.10m de longitud, 1.50 de anchura y 2.10 de profundidad está disponible en el emplazamiento, y se está considerando la posibilidad de utilizarlo como desarenador. Se desea separar por lo menos el 80% de la arena, con el peso específico igual a 2.65. La temperatura de operación es de 20C tomar f=0.03 y B=0.04 Calcular el porcentaje efectivo de la arena separada. ¿Es el canal disponible, adecuado para este servicio? ρ=

m m=ρV % V

Donde: Densidad=2.65 4 3 v= π r 3

Volumen de una esfera

4 v= π ( .1 )3=4.188 x 10−3 cm3 3 4 3 −4 3 v= π ( .05 ) =5.2359 x 10 c m 3 4 3 −5 3 v= π ( .025 ) =6.54499 x 10 c m 3 4 v= π ( .015 )3=1.413 x 10−5 c m3 3 4 v= π ( .01 )3=4.188 x 10−6 c m3 3

( 2.65c mKg ) ( 4.188 x 10 cm )( .4 )=4.43 x 10 2.65 Kg m= ( c m ) (5.2359 x 10 ) ( .25)=3.4687 x 10 m= ( 2.65c mKg )( 6.54499 x 10 c m )( .20) =3.4684 x 10 m= ( 2.65c mKg ) (1.413 x 10 c m )( .1) =3.7445 x 10 −3

m=

3

−3

3

−4

−4

3

−5

3

−5

3

−5

3

3

−6

m=

(

)

2.65 Kg ( 4.188 x 10−6 c m3 ) ( .05 )=5.54 x 10−7 3 cm

Kg de cada tamaño

Velocidad (con base a la Figura 3.4) cm/s

−3

13

4.43 x 10 −4 3.4687 x 10

11

−5

3.4684 x 10

10

−6

7

3.7445 x 10 5.54 x 10−7

5

% de separación 100 84.61 76.92 53.84 38.46

Fracción separada 1 0.8461 0.7692 0.5384 0.3846

Kg separados 4.43x10^-3 2.92x10^-4 2.66x10^-5 2.015x10^-6 2.1306x10^-7 Sumatoria 4.7508x10^-3

Respuesta: Separación neta sería de 4.7508x10^-3 kg de arena por cada 100, ósea 3.80x10^-3 Kg (siendo este el 80% de la arena), entonces sería el 0.00380% porcentaje de a arena separada.

2 A=LW =9.19 m ( 1.50 m )=13.78 m

A ´ =wH =( 1.50 m )( 2.10 m )=3.15 m 2 Tiempo de resistencia hidráulico th=V /Q

Vdesarenador=9.19 ( 1.50 ) ( 2.10 )=28.94

th=

3

28.94 m =3.1628 x 10−4 días=0.455 min 3 91500 m dìa

Tiempo para desarenadores son 20s-1min. Por lo tanto el desarenador es adecuado para realizar lo operación con esa cantidad de flujo.

VI. Diseñar una sección horizontal para el 100% de separación de partículas de 0.5 mm de diámetro. Diseñar la sección vertical de tal forma que sólo partículas de d=0.1

mm sean arrastradas. 1. ¿Cuál es el porcentaje de arena que se separa? 2. Preparar un esquema del deserenador, indicando todas las dimensiones, si es necesario dividir la cámara en distintos canales paralelos de deserenado, de anchura que no excedan 1,2 m 3. Calcular el tiempo de retención requerido (min) 4. 4. Si el afluente de agua residual contiene 50 mg/l de arena, suponiendo que el lodo concentrado en el fondo del deserenador alcanza una concentración de 5% en arena, estimar la acumulación de este lodo concentrado en el fondo del deserenador alcanza una concentración del 5% en arena, estimar la concentración de este lodo concentrado en m3/h 5. El caudal del agua es de 80,000 m3/d A partir de la fig. 3.4 se observa que Vs= 5cm/s cm ∗1 m s ∗3600 s 100 cm ∗24 h 1h m3 Vs=5 =4320 2 1d m d

Área de la sección horizontal y con 100% de separación.

m3 d A= =18.518 m3 3 m 4320 2 m d 80,000

Sección vertical de tal forma que sólo partículas de d=0.1 mm sean arrastradas. A´=

Q Vc

V c =[ 8 βgd ( s−1)/ f ]

[

1/ 2

( 9800 )∗0.01 ( 2.65−1 ) V c = 8 ( 0.04 ) 0.03

]

1 2

V c =129.73 A´=

Grupo

% en peso

1 2 3 4

50 20 20 10

Tamaño de partícula 1 0.5 0.2 0.1

mm m =0.12973 s s 3

0.926 m / s m 0.12973 s ¿ 7.1373 m2

Vs 3.4)

(fig. %Separación Fracción separada

9 6 2.9 0.66

100 100 48.33 11

1 1 0.483 0.11

Kg separados 50 20 9.66 1.1

Considerando A´=14.2746 m2=wH y A=18.518 m2=LW y W=1.2 m L=18.518m2/1.2m =15.46 H=14.2746 m2 /1.2 m =11.89 Tiempo de retención. V= volumen del deserenador= 1.2*15.43*11.89=220.15 m3 th=

V 220.15 m 3 = =¿2.7518*10-3=3.9627 min Q 80,000

VIII. sedimentación (discreta). Se obtiene una distribución de tamaños de partícula a partir de análisis de tamizado de arenas. Para cada fracción se calcula la velocidad media de sedimentación. Los datos son los indicados a continuación: Vel. De sedimentación m/min 3 1.5 0.6 0.3 0.225 0.150

Fraccion restante en peso 0.55 0.46 0.35 0.21 0.11 0.03

1. Hacer un grafico de la fracción de partículas que tienen menos de la velocidad fijada, con respecto a la velocidad de sedimentación (m/min).

Fracc. Restante 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

Datos leidos de grafica entrando con fracción restante d= 0.05cm

N R=d V s

CD=

[( )

V s=

4 g 3 CD

(

ρL cm =0.05 cm 300 μL min

)

(

24 3 24 3 + +0.34= + +0.34=1.425 NR NR 25 25

[( )

cm 980 2 0.5 ρs −ρ L 4 s d = ( 1.65 )( 0.05 cm ) ρL 3 1.425

]

d=0.02cm

(

N R=( 0.02 cm ) 2.5

CD=5.74

cm s

)

( )

g cm3 =5 g 0.01 s ∙cm

Vs=2.74 cm/s

d=0.01cm NR=1

)

g cm3 =25 g 0.6 min ∙ cm 1

CD=27.34

Vs=0.888 cm/s

1

]

0.5

=8.69

cm s

d=0.006cm NR=0.3

CD=144.34

Vs=0.273 cm/s

d=0.005cm NR=0.1875

CD=144.34

Vs=0.273 cm/s

CD=270.34

Vs=0.1786 cm/s

d=0.004cm NR=0.1

2. Para una carga de 4,000 m3/m2∙d, calcular el rendimiento total utilizando la ecuación (3.39). t=1.66min

h=0.04m

t= 2.08

h=0.05m

t= 1.66min

h=0.06m

t= 1.38min

h=0.09m

t= 1.24min

h=0.3m

t= 1.042min

h=0.54m

resultado en excel anexo. SS%=4.3645

IX. Sedimentación con floculación. Los resultados de unos ensayos de sedimentación en el laboratorio nos dan los datos recogidos a continuación. Tiempo (min) 10 20 30 45 60

% SS eliminados a distintas profundidades 0.6 m 1.2 m 1.8 m 40 25 16 54 37 28 62 47 37 71 56 46 76 65 53

Los datos para el % de solidos de lodos compactados en funcion del tiempo de sedimentacion se han tomado tambien de una valvula de 2.4 m por debajo de la superficie del liquido en el cilindro. Estos datos son los siguientes: Tiempo de sedimentación. t. min 10 20 30

% sólidos en lodo 0.40 0.75 0.97

40 50 60 70 80 90

1.17 1.34 1.48 1.60 1.69 1.75

1. Hacer un análisis de los datos y obtener las curvas del 1% de sólidos en suspensión separados en función del tiempo de retención (min), y él % de sólidos en suspensión separados en función del factor de carga (m3/d m2)

Solidos en suspension en funcion del ti empo 80 70

% SS separados

60 50 40 30 20 10 0

0

10

20

30

40

50

60

70

t,min 0.6 m

% SS Separados 5 10 20 30 40 50 60 70

t ( para 0.6 m) 1 2.2 4.5 7.2 10 16.5 28 43

1.2 m

1.8 m

t ( para 1.2 m) 2 3.7 7.5 13.25 22.7 35 51.6 -

Construir el grafico de sedimentación a partir de la tabla anterior

t ( para 1.8 m) 3.1 5 13.2 22 39.6 53.2 -

Grafico de sedimentacion 1.8 1.6 1.4

Profudidad, m

1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

t, min 10% 35%

5% 45%

20% 55%

30% 65%

40% 15%

50% 25%

60% 7.50%

70%

Calcular las velocidades de sedimentación (m/h), seleccionando la profundidad H= 1.8 y observando los valores de t (min) correspondientes a los %SS separados

Velocidad de sedimentación (H = 1.8 metros) % SS Separados t (min) Velocidad de sedimentación (m/h) Vs= 1.8/(t/60) = 108/t 5 3.1 34.8 10 5 21.6 20 13.2 8.2 30 22 4.91 40 39.6 2.72 50 53.2 2.03

Obtener los sólidos separados, expresados en % para cada tiempo, Los sólidos separados, expresados en % (para t= 3 min) serán: 100% de separación del 5% 5% Intervalo 1 (7.5 %) H1/h x 100 = 1.25/1.8 x 10 6.94 = Intervalo 2 (15%) H1/h x 100 = 0.50/1.8 x 10 2.78 = Intervalo 3 (25%) H1/h x 100 = 0.31/1.8 x 10 1.72 = Intervalo 4 (35%) H1/h x 100 = 0.20/1.8 x 10 1.11 = Intervalo 5 (45%) H1/h x 100 = 0.16/1.8 x 10 0.89 = Intervalo 6 (55%) H1/h x 100 = 0.07/1.8 x 10 0.39 = Intervalo 7 (65%) H1/h x 100 = 0.04/1.8 x 10 0.22 = Total de ss separados después de 3 min: 19% Los sólidos separados, expresados en % (para t= 5 min) serán: 100% de separación del 10% 10% Intervalo 1 (15%) H1/h x 100 = 1.049/1.8 x 10 5.83 = Intervalo 2 (25%) H1/h x 100 = 0.511/1.8 x 10 2.84 = Intervalo 3 (35%) H1/h x 100 = 0.355/1.8 x 10 1.97 = Intervalo 4 (45%) H1/h x 100 = 0.250/1.8 x 10 1.39 = Intervalo 5 (55%) H1/h x 100 = 0.143/1.8 x 10 0.79 = Intervalo 6 (65%) H1/h x 100 = 0.083/1.8 x 10 0.46 = Total de ss separados después de 5 min: 23.3% Los sólidos separados, expresados en % (para t= 13 min) serán: 100% de separación del 20% 20% Intervalo 1 (25%) H1/h x 100 = 1.475/1.8 x 10 8.19 = Intervalo 2 (35%) H1/h x 100 = 0.890/1.8 x 10 4.94 = Intervalo 3 (45%) H1/h x 100 = 0.631/1.8 x 10 3.50

= Intervalo 4 (55%) H1/h x 100 = 0.365/1.8 x 10 2.03 = Intervalo 5 (65%) H1/h x 100 = 0.221/1.8 x 10 1.23 = Total de ss separados después de 13 min: 39.9% Los sólidos separados, expresados en % (para t=22 min) serán: 100% de separación del 30 % 30% Intervalo 1 (35%) H1/h x 100 = 1.45/1.8 x 10 8% = Intervalo 2 (45%) H1/h x 100 = 0.99/1.8 x 10 5.5% = Intervalo 3 (55%) H1/h x 100 = 0.63/1.8 x 10 3.5% = Intervalo 4 (65%) H1/h x 100 = 0.37/1.8 x 10 2% = Total de ss separados después de 22 min: 49 %

Los sólidos separados, expresados en % (para t= 39.7 min) serán: 100% de separación del 40 % 40% Intervalo 1 (45%) H1/h x 100 = 1.65/1.8 x 10 9.17 % = Intervalo 2 (55%) H1/h x 100 = 1.13/1.8 x 10 6.28% = Intervalo 3 (65%) H1/h x 100 = 0.70/1.8 x 10 3.89 % = Total de ss separados después de 22 min: 59.34 %

Los sólidos separados, expresados en % (para t= 53 min) serán: 100% de separación del 50 % 50% Intervalo 1 (55 %) H1/h x 100 = 1.0/1.8 x 10 5.56 % = Total de ss separados después de 53 min: 55.56 % A partir de los datos anteriores se obtiene:

SS separados, en %, en función del tiempo de retención, o residencia t (min) % SS separados 3 19 5 23.3 13 39.9 22 49 39.7 59.34 53 55.56 A partir de la tabla anterior se obtiene el siguiente gráfico:

Separacion de solidos en suspension (%SS), en funcion del tiempo de retencion 70 60

% SS separados

50 40 30 20 10 0

0

10

20

30

40

50

60

Tiempo de retencion, min

% SS separados en función del factor de carga t (min) Velocidad de Factor de carga (m3m2d) sedimentación, Vs Vs x 24 (m/h) 3 5 13 22 39.7 53

34.8 21.6 8.2 4.91 2.72 2.03

835.2 518.4 196.8 117.84 65.28 48.72

% SS separados

19 23 39.9 49 59.44 55.72

Separacion de solidos en suspension (%SS), en funcion de la carga superfi cial 70 60

% SS separados

50 40 30 20 10 0

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

Factor de carga, m3/ dia m2

2. Si la concentración inicial de lodos es 430 pmm, diseñar un tanque de sedimentación (calcular el diámetro y la profundidad efectiva) para separar el 55% de los sólidos en suspensión para un caudal de 160 m3/h Para una separación del 55% se obtiene: De la gráfica: Separación de sólidos en suspensión (%SS), en función del tiempo de retención t= 29.5 De la gráfica: Separación de sólidos en suspensión (%SS), en función de la carga superficial Factor de carga: 87 Utilizando el factor 1.25 t= 1.25 X 29.5 min = 36.875 min Factor de carga = 87/1.25 = 69.5 m3/m2 d De la gráfica: % de sólidos en los lodos, en función del tiempo de retención, para t= 29.5 min se lee: Xu = 0.96%  9600 mg/l Para separar el 55% Xe = 0.55 x 430 = 236.5 mg/l

Calcular Qe y Qu Qe =Q0 ¿ ¿ Qu=Q 0−Qe =160

3

3

3

m m m −156.70 =3.3 h h h

Calcular el área de la sección, diámetro y altura efectiva del tanque de sedimentación m3 156.70 ×24 Qe h 2 A= = =54,11 m 3 Factor carga m 69.5 2 m d

( ) (

4A D= π

H=

1/ 2

4 ( 54.11 m2 ) = π

V Q0 t = = A A

160

)

1/ 2

=8.30 m

3

m 1h × × 36.875 min h 60 min =1.82 m 54.11 m2

3. ¿Cuál será el rendimiento alcanzado con el tanque diseñado anteriormente (2). Si el caudal se multiplica por 2, es decir, es de 320 m3/h? Calcular Qe y Qu Qe =Q0 ¿ ¿

Qu=Q 0−Qe =320

3

3

3

m m m −313.39 =6.61 h h h

Calcular el área de la sección, diámetro y altura efectiva del tanque de sedimentación 3

m 313.39 ×24 Qe h 2 A= = =108.22 m 3 Factor carga m 69.5 2 m d

( ) (

4A D= π

H=

1/ 2

2 4 ( 108.22 m ) = π

V Q0 t = = A A

320

3

)

1/2

=11.74 m

m 1h × × 36.875 min h 60 min =1.82 m 108.22 m2

El rendimiento es el mismo

4. Para el caudal de 160 m3/h, en condiciones del aparatado 2, calcular la acumulación diaria de lodos en Kg/dia y el bombeo necesario en m3/h m3 24 h m3 Qu=3.3 × =79.2 de lodocompactado h 1 dia d

En peso total: 79.2

3

m kg aproximadamente es 79037 d d

En peso, contenido en solidos: 79037 ×

0. 96 =758.75 kg de materia seca 100

Bombeo,3 . 3

3

m h

X utilizando las curvas de sedimentación de la figura 3.5, determinar el porcentaje

De sólidos sedimentados en un clarificador diseñado para separar partículas con floculación, si la profundidad de 1.20 m y el tiempo de retención de 20 min.

Vs=1.20/(t /70) Donde Vs la profundidad efectiva t tiempo de retención requerido en una partícula determinada Velocidad de sedimentación (H = 1.2 metros) separación %

t minutos

velocidad de sedimentación

30 11 7.636363636 40 18 4.666666667 50 24 3.5 60 33 2.545454545 70 45 1.866666667 Obtener los sólidos separados, expresados en % para cada tiempo Los sólidos separados, expresados en % (para t= 20 min) serán:

intervalo de 10 % %separados 100% semaparcion del 20% 1do intervalo30% 2er intervalo40% 3to intervalo50% 4to intervalo60%

H1/h x 100 H1/h x 100 H1/h x 100 H1/h x 100

20% 7.41666667 5.25833333 3.04166667 1.84166667

XI. Un lodo floculento se sedimenta en una probeta de laboratorio. Fueron tomadas muestras en un punto situado 1.5m bajo la superficie del líquido a intervalos fijo de tiempo. Se determinaron las fracciones de partículas en estas muestras. Estas fracciones corresponden al cociente entre las concentraciones de sólidos en suspensión medidas en las válvulas de muestreo y la concentración inicial uniforma de los sólidos en suspensión en la probeta. Los datos obtenidos fueron los siguientes: Tiempo de muestreo. min 10 15 20 30 60

Fracción de partículas en suspensión 0.81 0.62 0.46 0.26 0.06

Se pide: 1. Construir el grafico siguiente: Abscisa: velocidad de sedimentación, m/s Ordenada: Fracción de partículas en suspensión con velocidad inferior al valor indicado por las abscisas correspondientes.

Fracción de partículas en suspensión 0,81 0,62 0,46 0,26 0,06

Tiempo de muestreo. min 10 15 20 30 60

Velocidad de sedimentación (m/h) 9 6 4,5 3 1,5

10

Velocidad de sedimetación (m/h)

9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

Fraccion de partículas en suspensión

2. Calcular el porcentaje de partículas sedimentadas en un clarificador cuyo factor de carga es de 1.36 litros/(s) (m2). l 1 m3 3600 s 24 h m3 ∙ 1.36 2 ∙ 3 ∙ = 117.504 s m 10 l 1 h 1 día d ∙ m2 3

m Leyendo de la figura 3.17 : con un Fc= 117.504 2 el %SS ≈ 43 % d∙m

XII. Sedimentación por zonas. Se desea diseñar un tanque de sedimentación secundario para producir una concentración en los extraídos de 8000mg/l, a partir de un contenido en sólidos del agua residual de 2500mg/l. El caudal es de 4350 m^3/d. las velocidades de sedimentación determinadas en los ensayos en discontinuo son as siguientes: Concentración de sólidos (mg/l) 500 1000 1500 2000 2500

Velocidad de sedimentación (m/h) 6.67 4.63 3.11 2.23 1.42

3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000

1.00 0.738 0.542 0.408 0.317 0.243 0.188 0.148 0.119 0.100 0.083

1.- dibujar la curva de flujo en discontinuo Gb= (kg/m^2d) vs X(mg/l) 2.- determinar la sección requerida para el espaciamiento (m^2) y diámetro en m 3.- comprobar el área de la sección requerida para la clarificación. Despreciar la concentración en sólidos que sale con el líquido clarificado. 4.- estimar la altura del clarificador basado en un tiempo de retención de 2 horas. ρ=2.65 Kg /m

3

1.Gb

80.04 111.12 111.96 107.04 85.2 72 61.992 52.032 44.064 38.04 32.076 27.072 23.088 19.992 18 15.936

xi

0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8

vi

160.08 111.12 74.64 53.52 34.08 24 17.712 13.008 9.792 7.608 5.832 4.512 3.552 2.856 2.4 1.992

Gb= Xi∗Vi

Dónde:

Kg/m^2d Kg/m^2d 120 100

Gb= caudal de sólido en (kg

Xi= concentración de sólido lo que requiere dividir el fac para obtener valores de Kg/

Vi= velocidad de sedimenta para una concentración Xi m por 24 para pasar a día.

80 60 40 20 0

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

2.- Sección requerida para el espaciamiento kgsolidos M día At= = ¿ Kgsolido /m2 d

GT=(Vi1Xi1)+(xi2Vi2)….. ¿=899.652

( )(

8 Kg M= m3

)

4350 m3 34800 Kg = d d

34800 Kg d 2 At= =38.63 m 2 899.652 kg /m d

Para el diámetro A=4 π r 2 r =√ A /4 π d=2r

√

38.63 m2 r= =1.75 m 4π d=1.75m ( 2 )=3.50 m

3.Ac=Qe/Vs

Dónde: Ac= área requerida para la clarificación (m^2) Qe=caudal (m^3/h) Vs=velocidad de sedimentación por zonas (m/d) leída de la tangente de la gráfica Qe= 4350 m^3/d. Vs=4.2m/d

4350 m3 d Ac= =1035.7142 m2 4.2 m/d

4.Altura del clarificador

Vs=

H t

t= 2horas Vs= 4.2 m/día H=Vs∗t=

( 0.175h m ) ( 2 h)=0.35m

XIII. Para el estudio de sedimentación de un lodo activo se ha realizado un test en laboratorio, utilizando una provea estándar. Los resultados aparecen en el cuadro siguiente:

Experimento núm. 1 2 3 4

Vi, velocidad de sedimentación 3,96 1,22 0,49 0,15

X1, mg/l 3,000 6,000 10,000 20,000

1. Trazar la curva de flujo discontinuo (kg/m2∙d en función de los mg/l). GB =Xi ∙ Vi

Xi (mg/l)

GB (kg/m2 d)

0 3 6 10 20

0 17,1072 10,5408 7,056 4,32

CURVADE FLUJO DISCONTINUO 18 16 14 12

GB

10 8 6 4 2 0

0

5

10

15

20

25

Xi

2. Si la concentración de sólidos en la salida bajo el clarificador propuesto es del 2%, calcular la superficie de su sección horizontal en m 2. El caudal entrante al

clarificador es de 5700m3 /d, y contiene una concentración de sólidos en suspensión de 4000mg/l. A=

De la tabla 3.26 t=13.96min

Qe Factor de carga

H0 0.34 m m = =0.024 t 13.96 min min Como sale solo un 2% entonces X0=3920 mg/L m3 ( mg 5,700 4,000−3,920 ) 3 Q 0 ( X u− X 0 ) d L m Qc = = =114 d ( X u− X e ) mg 4,000 L V s=

Qc Ac = = Vs

V =5,700

(

(

114

m d

3

)( 14401 dmin ) =3.2986 m

0.024 3

(

)

2

m min

)

m 1d ( 13.96 min )=38.77 m3 d 1440 min

V 38.77 m3 L= = =11.75 m A 3.2986 m2

3. Dick, R.I. y Young, K.W. sugieren las siguiente relación entre la velocidad de sedimentación y la concentración de los sólidos en suspensión: Vi=g X−h i

Utilizando los datos presentados en el cuadro adjunto y el grafico lineal apropiado determinar los parámetros g y h. Observación: h es una cantidad adimensional, mientras que g tiene dimensión de velocidad (m/h). El valor de g es dependiente de las unidades utilizadas para las concentraciones Xi Determinar los valores de g:  

Con unidades m/h, Xi en mg/l Con unidades m/min, Xi en kg/kg

XIV el caudal del efluente de un reactor biológico en una planta de lodos activos es 6900m3/día, y la concentración de sólidos en suspensión es 2500mg/l. los sólidos en suspensión son separados por un clarificador secundario. Un clarificador fuera de uso con un diámetro de 12 m, está disponible y debe ser considerado para este uso. Un estudio de laboratorio se ha realizado utilizando una probeta estándar, para la sedimentación de un lodo activo obteniendo en una planta piloto, tratando el agua residual en cuestión. Los resultados de este estudio son los indicados a continuación:

1.

trazar la curva de flujo en discontinuo ( kg/m3d en función de los mg/l)

Qe =

test num

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Xn, MLSS

450 1500 3000 4500 6000 7500 9000 10500 12000 13500

Q0 (X U −X 0 ) XU− X0

V

Gb

4,52 2,51 1,49 0,95 0,53 0,27 0,15 0,087 0,051 0,027

2928,96 5421,6 6436,8 6156 4579,2 2916 1944 1315,44 881,28 524,88

7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

Gb

XVI un estudio experimental de flotación fue efectuado con una agua residual industrial de 20 c. el caudal es 1600 m3/d y el efluente contiene 900 mg/l de sólidos en suspensión. La relación A/S optima fue determinada a .025.la velocidad de flotación fue determinada a 7.6 cm/ min para este valor de A/S tomar f=.5. Para una operación sin reciclaje, calcular: Datos:

T =20 c . Q=1600 m 3/d x=900 mg /l A/ S=.025 . velocidad de flotación fue determinada7.6 cm/min f =.5 Sa=18.7 1. La presión de operación en atm

P=

1 F

[( )

A X0 +1 S 1.2 S

P= F

1 ¿ .5

0,5

A/S

0,025

XO

900

mg/l

]

P

74,9

atm

2. Factor de carga M3/M2d

A 1.2 S( FP−1) = S X XA =( FP−1) 1.2 S∗S XA +1 1.2 S∗S =F P 900 .025+1 1.2∗18.7 =F 74.9 F A/S XO P sa

0,5 0,025 900 mg/l 74,9 atm 18,7 0,0267379 7 m3/m2h

f 3. Sección horizontal m2

A= A.

Q F

59840

M2

Tiempo de retención, min. t= t

HA Q 56,1

Para una operación con reciclaje a la misma presión establecida para la operación sin reciclaje calcular

1. El reciclaje R,m3/d

A/ S=.025 Calulo de R

()

QX R= a s 1.2 S( FP−1) R=( .025 )

1600∗900 1.21∗1.87 (.5∗74,9−1)

F A/S XO P sa f Q R 2.

0,5 0,025 900 mg/l 74,9 atm 18,7 0,02673797 m3/m2h 1600 43,649371 1 M3/d

La sección horizontal de la unidad de flotación M2

Q=1600 m 3/d

Superficie

Q+ R−→1600

1600∗1 R 24 suerficie=Q+ = f 0,02673797 suerficie=¿ 2493,33333 m2

XVII. Un estudio en plata piloto fue hecho con unidades de flotación, para un efluente industrial con 1200mg/l de sólidos en suspensión. Este estudio indicó un valor óptimo de 0.03 para A/S. La velocidad lineal de flotación de los sólidos fue determinada a 5.8cm/min para este valor A/S.Para el flotador que deseamos diseñar, suponer una profundidad de 1.5m. Tomar el factor f= 0.8. Para la operación sin reciclaje, calcular: 1. La cantidad de aire liberado en kg/d y m3estándar/d (condiciones estándar referidas a P=1 atm y t=0°C). El caudal es 1380 m3/d. Cantidad de aire liberado a condiciones estándar P= 1 atm y T=0°C

A=

Q(C 1−C 2) 1000

Para la densidad del aire @ 0°C = 1.2 C2=ρaSa=1.2(29.2

−6

3

3

mg 1 x 10 kg 10 l 3 ∙ ∙ 3 )= 0.035 kg/m l 1 mg 1m

C1=fP(1.2Sa)= 0.8(35.04 A=1380

kg m3

mg 1 x 10−6 kg 103 l 3 ∙ ∙ 3 )= 0.028 kg/m l 1 mg 1m

(

)

m kg kg 0.028 3 −0.035 3 = 9.66 kg/d d m m

2. Sección horizontal del flotador, m2. A=

Fc= 5.8

Q FC 3

cm 1 m 60 min m m ∙ ∙ =3.48 =3.48 2 min 100 cm 1 h h m h

Q= 1380

3 3 m 1d m ∙ =57.5 d 24 h h

m3 h 2 A= =16.53 m 3 m 3.48 2 m h 57.5

3. Tiempo de retención, min. t= t=

2

1.5 m(16.53 m ) =0.43h ≈ 26 min m3 57.5 h

4. Presión de operación, atm. (T=20°C). A T=20°C Sa= 18.7cm3/L

HA Q

P = (1/f)[(A/S)Xo/1,2Sa+1] P=

[

]

1 1200 ( 0.03 ) =1.92 atm 0.8 1.2 ( 35.04 ) +1

5. Para una operación con reciclaje, a la misma presión establecida enla parte (4), determinar el factor de carga, en l/m2 ∙ min, para la misma unidad de flotación diseñada en las partes (1) a (4). Tomando el mismo factor de carga que el inciso anterior: 3.48

3 1l l 1h m = 58 2 3 ∙ 2 ∙ m min m h 0.001m 60 min

1. La cantidad de aire liberado en kg/d y m3 estándar/d (condiciones estándar referidas a P=1 atm y t=0°C). El caudal es 1380 m3/d. Cantidad de aire liberado a condiciones estándar P= 1 atm y T=0°C A=

R( C1−C 2) 1000

C2=ρaSa=1.2(29.2)=35.04mg/L = 0.035 kg/m3 C1=fP(1.2Sa)= 0.8(35.04)=28.032mg/L= 0.028 kg/m3

[

R= (A/S)QX0/1.2Sa(fP-1)

(

0.03 1380

R=

1.2

3

3

−6

m mg 10 l 1 x 10 kg ∗1200 ∙ ∙ d l 1 m3 1 mg −6

3

)

kg mg 1 x 10 kg 10 l ( 29.2 ∙ ∙ )(0.8−1) 3 3 l 1 mg m 1m

A= A=5.14

]

3 =¿5.14 m /d

R( C1−C 2) 1000

m3 kg kg (0.028 3 −0.035 3 ) = 0.035kg/d d m m

2. Sección horizontal del flotador, m2. Superficie=

Q+ R Fc

(1380

Superficie=

3

3

m m 1d +5.14 ) d d 24 h =16.58m2 3 m 3.48 2 mh

3. Tiempo de retención, min. t= t=

HA Q 2

1.5 m(16.58 m ) =0.43h ≈ 26 min m3 57.5 h

IIXX Un efluente, con un caudal de 820 m 3/d y temperatura de 30°C contiene una concentración de sólidos en suspensión de 130 mg/L. Se desea reducir este valor a 20 mg/L antes de combinar este efluente con otros, y alimentar el caudal combinado a una planta de tratamiento biológico. Estudios de laboratorio fueron hechos para evaluar el funcionamiento de un sistema de flotación operado a 4.4 atm. Los resultados de estos estudios aparecerán en la fig. 3.51

Se pide:

Calcular el reciclaje (m3/d), el porcentaje y el flujo total (m3/d) tomar f=0.8 Calcular la superficie de la unidad de flotación (m3) para un factor de carga de 140 m3/m d. Calcular el aire requerido en kg/d y en m3 estándar/d (condiciones estándar referida a P=1 atm y t=0°C). Si la profundidad de la unidad de flotación es de 3 m, Calcular el volumen efectivo en m3 y el tiempo de retención (min) Calcular kg/d( base seca) del lodo flotado. Esto debe de incluir no solamente los sólidos flotados, sino también el alumbre utilizado para ayudar la flotación. 50 mg/L de alumbre son adicionados para esta finalidad y es estimado, por pruebas de laboratorio, que la contribución de alumbre en el lodo flotado es de 0.3 mg de lodo por mg de alumbre utilizado. Si la concentración del lodo flotado es 2.9 % en peso de sólidos, estimar los L/min del lodo flotado. Si el cociente anchura/profundidad para la unidad de floculación es WL=1/4, establecer sus dimensiones.

( )

R= R=( 0.04 )

Q X0 A S 1.2 Sa ( fP−1 ) 180∗130

1.2∗15.7∗( 0.8+4.4−1 ) = 89.812 m3 ¿ d ¿

SS separados= 130-20=110 mg/L % de reciclaje= 820m3/d-----100% 89.812 m3/d-----X X=10.95% El flujo total es: Q+R=820m3/d+89.812 m3/d =909.812 m3/d Superficie de la unidad de flotación: Fc=140 m3/m2d

Superficie=

909.812 140

3

m d

3

m 2 m d

=6.499m2

Aire requerido en kg/d y en m3 /d Con P=1atm y T=0°C; para sistemas de flotación: A1=Q*C1 C 1=fP ( 1.2∗Sa )¿ 0.8∗1 atm∗( 1.2∗29.2 ) C 1=28.032 3

m ∗28.032∗1 d kg aire A 1=820 =22.986 1000 d kg ∗1.406 m3 3 d m A 1=22.986 =32.32 1 kg d

Volumen efectivo= Profundidad=3m Para el volumen efectivo Superficie por profundidad =6.499 m2*3m= 19.5 m3 Para el tiempo de retención= th=

V 19.5 m3 = =0.0230 días Q m3 820 d

días∗24 h ∗60 min 1 día 0.0238 =34.244 min . 1h A Q Q Q

E

QS Q

R*

R+A=R* Q+A=QS+R *Considerando la densidad del agua como 1000 kg/m3 y tomando de base de cálculo un día. 820

m3 kg m3 kg 3 3 ∗1000 3 =820 ¿10 kg=Q R=89.812 ∗1000 3 =89.812∗10 kg día día m m

mg l m3 3 mg 5 ∗1000 3 =50∗10 3 ∗89.812 =44906∗10 mg=4490.6 kg l día m m 3 R∗¿ 4490.6 kg+ 89.812∗10 kg=94302.6 kg 94,302.5−−−−−14490.6−−−−−−X 50

X =0.0476E=Q+ R∗¿ 820∗103 kg+94,302.6 kg=914302.6 kg914302.6 kg−−−−−−1 3

m ∗50∗103 mg 4490.6 kg−−−−−−−x x=0.00491 día 6 820 =41∗10 mg=41 kg 3 m 3 QS=820∗10 + 41 kg=820,041kg 820,041 kg−−−−−−141 kg−−−−−−−x x=0.00005 E X E + A X A =QS X QS + R X R ( 0.00005∗820,041 ) + ( 0.0476∗94,302.6 ) kg A= =4529.80 =4529.81∗106 mgalumbre 1 día mglodo kgl odo 6 9 0.3 ∗4529.81∗10 mg alumbre=1.358943∗10 mg lodo=1358.943 mg alumbre día 1358.943 kg−−−−−−100 % x−−−−−−−−−2.9 % 3

1.32 m ∗1000 l día ∗1 día 3 kg m x=1319.5336 = ∗1h /60 min ¿ 0.9163 l /min 1000 kg 24 h m3

IXX. Una unidad de flotación es utilizada para concentrar 0.011 m3/s de un lodo activo de 0.3 a 4% de sólidos. Operación en planta piloto indicó un cociente A/S= 0.02 y un factor de carga de 0.54 l/m2*s. Determinar para los casos con y sin reciclaje r=R/Q=1.2, los siguientes parámetros de diseño: Presión en el tanque de retención, atm. Superficie en la unidad de flotación, m2 Factor de carga de sólidos, kg/hm2 Tomar f=0.6 y la solubilidad del aire en agua: 22.4 mg/l a 1atm y 20°C.

XX. En este problema hay que referirse al afluente en el que analizan las fluctuaciones de la DBO5 en función del tiempo (figura 3.41 y cuadro 3.15). Como se indica en el ejemplo 3.12, estudios piloto y cálculos de diseño con sistema de lodos activos muestran que el efluente de la balsa de homogenización, diseñada en el ejemplo 3.13, no debe tener una DBO 5 superior a 896 mg/l. esto es necesario para hacer efectivo el criterio de calidad de calidad del efluente final de la planta de lodos activos, que trata 18,000 m3/d del agua residual en cuestión. Sin embargo, en la proximidad del emplazamiento de la planta de lodos activos, existe una balsa fuera de servicio con las siguientes dimensiones: Longitud: 70m Anchura: 30m Profundidad: 4m Se ha sugerido utilizar esta balza para la homogenización de la DBO 5 del afluente. En este caso, se pregunta con qué nivel de confianza, en % podríamos asegurar que el efluente respetaría el criterio de calidad establecido. Háganse comentarios apropiados sobre la posibilidad de utilizar esta balsa fuera de servicio, como equipo de homogenización en esta aplicación. El proceso de lodos activados requiere de aireación prolongada con soplante por aire comprimido y distribución por difusores. Todas las partículas que entran al biorreactor deben permanecer en el interior del mismo durante idéntico periodo de tiempo. La eficacia de eliminación (DBO5) debe ser del 75% al95%. El volumen calculado de acuerdo al caudal por día es de 8352m3 con un 95% de confianza.

El volumen de acuerdo a la balza: 70m(30m)(4m)= 8400m 3. La balza fuera de servicio podría ser utilizada, ya que cuenta con el volumen requerido de acuerdo al caudal y los sólidos permitidos. XXI. Neutralización. Para el lecho de caliza de 0,9 m diseñado en el ejemplo 3.14, preparar una gráfica del volumen de caliza requerido en el intervalo de valores de pH seleccionados para el efluente (seleccionar pH= 5,6,7,8,9 Y 10). pH 5 6 7 8 9 10

Altura (m) 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9

Factor de carga (m3/h*m2) 54 42 34 28 21 12

Sección (m2) 0.4259 0.5476 0.6765 0.8214 1.0952 1.9167

Volumen (m3) 0.38331 0.49284 0.60885 0.73926 0.98568 1.72503

Volumen de caliza requerido a diferente pH 2 1.72503

1.8

Volumen de caliza (m3)

1.6 1.4 1.2

0.98568

1 0.8 0.6

0.38331

0.4

0.49284

0.73926

0.60885

0.2 0

4

5

6

7

8

9

10

11

pH

XXII. El proyecto de una planta industrial, incluye la descarga de aguas residuales acidas a pH=2,0 a la temperatura de 35°C, a un rio, en el cual el caudal critico se estima en 3,200 m3/h, y la temperatura critica es 15°C. La alcalinidad del agua del rio es 200 mg/l de CaCO3, y el pH es 7,5. Suponer que hay un efecto tampón debido a las reacciones del carbonato. Calcular la descarga máxima permisible del agua residual acida en m3/h, de tal forma que el pH del agua del rio aguas abajo del vertido no sea nunca inferior a 6,5. Paso 1.

( 3.114 ) log K 1=

−17052 −215.21 log (T ) +0.12675 T + 545.56 T

( 3.115 ) log K 2=

−2902.39 −0.02379 T +6.498 T

A 25 ° C K 1=4.313 x 10

−7

K 2=4.682 x 10−11 Paso 2.

( 3.125 ) ¿ ( 3.127 ) ¿ ( 3.128 ) [ Alc . ] =

g /lde CaC O3 =4 x 10−3 equivalentes /l 50

Paso 3.

( 3.124 ) α =

K1 K 1 +¿ ¿

Paso 4.

( 3.123 ) β=2.3 ¿ −4

β=6.466440859 x 10 equivalentes /l Paso 5. −4

β=6.466440859 x 10 equivalentes/ l x

1000 l m3 h x 3200 x 24 =49662.2658equivalentes /d 3 h d m

Paso 6.

¿

(

)

1000 l m3 h 10 equivalente/l x x 206.9261 x 24 =49662.2658 equivalentes/d 3 h d m −2

Paso 7.

∆ ( pH )=−∆ ¿ ¿ pH =7.5−1=6.5 Descarga máxima permisible 206.9261

m3 h

XXII. El caudal de un efluente es representado por la relación:

Qt=Qm+ KQm sen∗wt

Siendo w=

2π T

T =Periodo=24 h K=0.6 Qt=caudal( Qm=caudal medio

3

m ) d

3

m d

Una industria química desecha una solución ácida de pH=3 y caudal de 460m^3/d en este efluente. Aguas de este desecho ácido (Q), el pH del efluente es 8.0 y su alcalinidad es de 250mg/l, en términos de CaCO. 1.- Para el efluente aguas arriba del desecho ácido, trace una gráfica caudal de Qt (m^3/d) en función del tiempo (h) para un intervalo de t=0 a t=24 h Tomar Qm=4600m^3/d Intervalos de 3horas, t= 0,3,6,9,….24. Para estos mismos valores de t trazar una gráfica de pH del efluente combinado (aguas bajo del desecho ácido) en función del tiempo (t). Discutir las formas de estas gráficas.

Qt(m^3/d)

1.t

0 3 6 9 12 15 18

Qt

4600 4573.6260 6 4547.2545 2 4520.8878 1 4494.5283 1 4468.1784 5 4441.8406 3

8000 7000 6000 5000

Qt(m^3/d)

4000 3000 2000 1000 0

0

5

10

15

20

25

30

21 24

4415.5172 4 4389.2107 1

2.t

0 3 6 9 12 15 18 21 24

pH 0.0002173 9 0.0001526 3 0.0001358 7 0.0001526 3 0.0002173 9 0.0003775 9 0.0005434 8 0.0003775 9 0.0002173 9

pH 0.0006 0.0005 0.0004 0.0003 0.0002 0.0001 0

0

5

10

15

20

25

30