Sesión_06_Diseno de PTAR

Curso

Diseño y Operación de Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales

FRANCISCO

Quezada Neciosup

Sesión No 06

1. Parámetros de calidad de las aguas

1. Materia Orgánica La materia orgánica representa la parte más importante de la contaminación, aquella que agota el oxígeno disuelto en las masas de agua, ríos, lagos y mares.

La materia orgánica está compuesta de: • Carbono • Hidrogeno • Oxígeno • Nitrógeno. También están presentes a menudo otros compuestos como: • Fósforo • Azufre • Hierro, etc.

1. Parámetros de calidad de las aguas

1. Materia Orgánica La materia orgánica se divide en diferentes grupos como sigue:

1. Parámetros de calidad de las aguas 1. Materia Orgánica La materia orgánica se divide en diferentes grupos como sigue:

1. Parámetros de calidad de las aguas 1. Materia Orgánica La materia orgánica se divide en diferentes grupos como sigue:

1. Parámetros de calidad de las aguas 1. Materia Orgánica La materia orgánica se divide en diferentes grupos como sigue:

1. Parámetros de calidad de las aguas 2. Oxigeno Disuelto

1. Parámetros de calidad de las aguas 2. Oxigeno Disuelto

1. Parámetros de calidad de las aguas 2. Oxigeno Disuelto

1. Parámetros de calidad de las aguas 2. Oxigeno Disuelto

1. Parámetros de calidad de las aguas

2. Oxigeno Disuelto La cantidad de oxígeno presente en el agua es afectada por la temperatura, la salinidad y la presión atmosférica. La concentración de oxígeno en agua es inversamente proporcional con la temperatura (Figura 1). Si elevamos la temperatura del agua a su punto de ebullición generamos una solución libre de oxígeno.

1. Parámetros de calidad de las aguas

2. Oxigeno Disuelto

1. Parámetros de calidad de las aguas

2. Oxigeno Disuelto

1. Parámetros de calidad de las aguas

2. Oxigeno Disuelto

1. Parámetros de calidad de las aguas

3. Demanda Bioquímica de Oxigeno Disuelto

1. Parámetros de calidad de las aguas

3. Demanda Bioquímica de Oxigeno Disuelto

1. Parámetros de calidad de las aguas

3. Demanda Bioquímica de Oxigeno Disuelto

Sin embargo , pueden realizarse a diferentes tiempos, por ejemplo la DBO7, es la demanda medida a los 7 días, y la DBOu (DBO última total) es la medida hasta el agotamiento total de la MO, lo que usualmente toma de 20 a 30 días. En las aguas residuales domésticas, la DBO5  0.70 DBOu.

1. Parámetros de calidad de las aguas

3. Demanda Bioquímica de Oxigeno Disuelto

1. Parámetros de calidad de las aguas

3. Demanda Bioquímica de Oxigeno Disuelto

1. Parámetros de calidad de las aguas

3. Demanda Bioquímica de Oxigeno Disuelto

1. Parámetros de calidad de las aguas

3. Demanda Bioquímica de Oxigeno Disuelto

1. Parámetros de calidad de las aguas

3. Demanda Bioquímica de Oxigeno Disuelto

1. Parámetros de calidad de las aguas

4. Demanda Química de Oxigeno

1. Parámetros de calidad de las aguas

5. Sólidos

1. Parámetros de calidad de las aguas

5. Sólidos

1. Parámetros de calidad de las aguas

5. Sólidos

1. Parámetros de calidad de las aguas

6. pH

1. Parámetros de calidad de las aguas

7. Nitrógeno

1. Parámetros de calidad de las aguas

7. Nitrógeno

1. Parámetros de calidad de las aguas

7. Nitrógeno

1. Parámetros de calidad de las aguas

7. Nitrógeno

1. Parámetros de calidad de las aguas

8. Fosforo

1. Parámetros de calidad de las aguas

8. Fosforo

1. Parámetros de calidad de las aguas

9. Azufre

1. Parámetros de calidad de las aguas

Composición típica de las aguas residuales

Diseño de PTAR

Diseño de PTAR a) Características del agua residual

Caudales a ser Drenados a la PTAR Pachacutec Población Servida

Caudal Promedio

Caudal Máximo Horarios

Año m3 /día

Hab.

m3 /día

L/s

L/s

0

207384

1747

20.22

3145

36.40

1

212112

24818

287.24

44672

517.03

5

230598

26964

312.08

48535

561.74

10

255987

29898

346.04

53816

622.87

15

284171

33146

383.64

59664

690.55

20

315458

36750

425.35

66150

765.63

Diseño de PTAR a) Características del agua residual Parámetros Proyectados al Final de Proyecto Población beneficiada 315458 425.35 Caudal de Tratamiento 36750.24

Hab L/s m3/d

Características de Aguas Residuales* Parámetros

Aporte Per Cápita

Demanda Bioquímica de Oxígeno

gr/(hab. día)

50

Sólidos en Suspensión **

gr/(hab. día)

55

Nh3 - N como N

gr/(hab. día)

8

N Kjeldahl total como N

gr/(hab. día)

12

Fósforo total

gr/(hab. día)

3

Coliformes fecales.

No de bact./(hab.día)

2.0E+11

* Regl a mentos Na ci ona l de Edi fi ca ci ones - Norma OS.090 Pl a nta s de Tra ta mi ento de Agua s Res i dua l es . Juni o 2006. ** Los Sól i dos Sus pendi dos Tota l es es i gua l a 1.10 l a concentra ci ón de DBO.

Diseño de PTAR a) Características del agua residual

Caracterización de Aguas Residuales - PTAR Pachacutec. Demanda Bioquímica de Oxígeno

429.19

mg/L

Sólidos Suspendidos Totales

472.11

mg/L

94.42

mg/L

377.69

mg/L

68.67

mg/L

103.01

mg/L

25.75

mg/L

1.7E+09

mg/L

Sólidos Suspendidos Fijos (20%SST) Sólidos Suspendidos Volátiles (80% SST) NH3 - N como N N Kjeldahl Total como N Fósforo Total Coliformes Fecales. Temperatura del Agua

(19 a 27)

o

C

Diseño de PTAR a) Características del agua residual

Calidad de Afluente de PTAR Ventanilla Demanda Química de Oxigeno mg/l

Demanda Sólidos Sólidos Sólidos Bioquímica Suspendidos Suspendidos Suspendidos de Oxígeno Totales Fijos Volátiles mg/l

mg/l

mg/l

pH

Temperatura del Agua o

mg/l

C

Coliformes Totales

Coliformes Termotolerantes

NMP/100 ml

NMP/100 ml

Prom.

1680

454

789

265

531

7.18

23.71

3.2E+08

2.7E+08

Máx

3230

1458

2946

1312

1635

8.24

27.00

1.6E+09

1.6E+09

Mín

768

241

264

13

212

3.31

19.10

2.0E+06

2.0E+06

Desv

353

342

228

79

183

1.50

1.59

4.5E+08

2.4E+08

Calidad de Afluente de PTAR San Antonio de Carapongo Fecha

Prom. Máx Mín Desv

Demanda Química de Oxigeno

Demanda Bioquímica de Oxígeno

Sólidos Suspendidos Totales

Sólidos Suspendidos Fijos

Sólidos Suspendidos Volátiles

mg/l

mg/l

mg/l

mg/l

mg/l

1007 2170 395 455

344 604 192 52

320 594 107 41

76 271 16 12

Temperatura del Agua

pH

o

240 444 83 46

7.69 8.33 7.10 0.28

C

22.64 26.10 8.03 2.41

Coliformes Totales

Coliformes Termotolerantes

NMP/100 ml

NMP/100 ml

2.6E+08 1.3E+09 4.8E+07 8.6E+07

2.3E+08 1.3E+09 4.8E+07 1.1E+08

Diseño de PTAR b) Calidad de efluente LIMITES MAXIMOS PERMISIBLES PARA LOS EFLUENTES DE PTAR

UNIDAD

LMP DE EFLUENTES PARA VERTIDOS A CUERPOS DE AGUA

mg/L

20

NMP/100 ml

10000

Demanda Bioquímica de Oxígeno

mg/L

100

Demanda Química de Oxígeno

mg/L

200

pH

mg/L

6.5 - 8.5

Sólidos Totales en Suspensión

mg/L

150

PARAMETRO

Aceites y Grasas Coliformes Termotolerantes

Temperatura

o

C

< 35

Diseño de PTAR b) Calidad de efluente

Diseño de PTAR

b) Calidad de efluente

Diseño de PTAR b) Calidad de efluente CATEGORIA 2: ACTIVIDADES MARINO COSTERAS SUB CATEGORIA 3: OTRAS ACTIVIDADES. PARAMETRO Aceites y Grasas DBO5 Oxigeno Disuelto

UNIDAD

VALOR

mg/L mg/L mg/L

2 10 mayor igual a 4 6.8 - 8.5 70 0.08 1000

pH Sólidos Suspendidos Totales Sulfuro de Hidrogeno Coliformes Termotolerantes

mg/L mg/L NMP/100 ml

Diseño de PTAR c) Coste y disponibilidad de terreno

Diseño de PTAR c) Coste y disponibilidad de terreno

Diseño de PTAR c) Coste y disponibilidad de terreno

d) Consideración de las futuras ampliaciones o la previsión de límites de calidad de vertidos más estrictos, que necesiten el diseño de tratamientos mas sofisticados en el futuro

1. Pre Tratamiento

1. 1. Cribado

1. 1. Cribado

1. 1. Cribado

1. 1. Cribado

1. 1. Cribado

1. 1. Cribado Reja automática a cadena

1. 1. Cribado Reja automática a cadena

1. 1. Cribado Reja automática a cadena

1. 1. Cribado Reja automática a cadena

1. 1. Cribado

Reja Step Screen

1. 1. Cribado

Tamiz Rotatorio

1. 1. Cribado

CALCULO DE LAS DIMENSIONES DE UNA REJA FINA Y PERDIDA DE CARGA Base de cálculo físico Flujo máximo: Flujo de diseno:

Símbolo

Unidad

Qmáx.

m3/h

2756

l/s

765.63

Qdiseno

m3/h

1531

l/s

425.35

Valor

Unidad

Valor

1. 1. Cribado

Rejas Fina

Referencia

0.60

0.6 - 1.0

Pacheco

m/s

1.20

1.2

Pacheco

t

mm

6.00

6.0 - 9.5

Azevedo Neto

Grosor del marco

L

mm

40.00

38 - 50

Azevedo Neto

Separación entre barras

a

mm

12.00

10 - 20

Azevedo Neto

Inclinación de las rejillas

a

o

75.00

75 - 85

Pacheco

Pérdida de carga en rejillas sucias

hf

mm

150.00

150

Pacheco

Ancho total del canal

W

m

1.40

Tasa de residuos sólidos (L/1000 m 3)

RS

L/1000 m3

50.00

Número de rejas mecánias

NR

Unid.

2.00

Símbolo

Unidad

Velocidad en el canal de llegada

V1

m/s

Velocidad a través de las rejas (limpio)

Vr

Espesor de barra

Datos de diseno

Forma de las rejas

B

Eficiencia de remoción del compactador

e

Forma de barras trapezoidal

Valor

1.84 %

30.00

Pacheco 38 - 50

Azevedo Neto

1. 1. Cribado

Diseño de las rejas caudal máximo

Tirante de agua en el canal

Criterio

Símbolo

Valor

Unidad

0.46

m

0.25

m

1.32

m

73

m

H

Ancho libre a través de las rejillas

w

w=W-2L/1000

Número de barras

Nb

Nb = (w-t)/(t+a)

Eficiencia de rejas

E

E= a/(t+a)

0.67

Velocidad a través de las rejas

Vr

Vr = V1/E

0.90

m/s

Vr30% = Vr/(100%-30%)

1.29

m/s

Velocidad en rejas obstruidas 50%

V30%

Pérdida de carga

hL

hL = B*(t/a) 4/3*Sena*(Vr302/2g)

0.06

m

Tirante máximo aguas arriba

d1'

d1'= H + hL

0.52

m

Prducción de residuos sólidos

PRS

PRS = RS*Qd

1.84

m3/dia

Producción de residuos sólidos deshidratados

RSD

RSD = PRS*(100-e)

1.29

m3/dia

2 Desarenador

2 Desarenador

2 Desarenador

2 Desarenador

2 Desarenador

2 Desarenador

2 Desarenador

2 Desarenador

2 Desarenador

2 Desarenador PROCESO DE PRE TRATAMIENTO CALCULO DE LAS DIMENSIONES DE DESARENADORES AIREADOS Base de cálculo físico Flujo máximo:

Símbolo Qmáx.

Flujo de diseno:

Qdiseno

Datos de diseno

Unidad m /h

Valor 2756

m3/h

1531

3

Valor 765.63

l/s

425.35

Símbolo

Unidad

Número de desarenadores

Nd

Unid.

4

Periodo de retención

Td

min.

3

1.50 - 3.0

Angulo de inclinación del tornillo

a

o

30

30

Velocidad de sedimentación

Vs

m/s

0.3

0.3

Tasa de aire

Taire

CFM/m

3

Diámetro del tornillo

D

Pulg.

12

Capacidad del tornillo

Cap

m3/h

1.90

Ancho de desarenador

a

m.

2.2

h1

m

3

h2

m

4

Ancho de canal de recolección

ac

m

1.5

Altura de agua en desarenador

h

m

0.5

Tarena

L/1000m3

45

10.0 - 90.0

2

Mínimo 2

Profundidad de desarenador

Tasa de arena extraída Materila del tornillo Número de sopladores

Valor

Unidad l/s

Rangos

1.6 - 4.0

Acero inoxidable 304 Ns

Unid.

2 Desarenador

Diseño

Símbolo

Criterio

Valor

Unidad

0.191

m3/s

689.07

m3/h

34.45

m3

Caudal de cada desarenador

q

q = Qmax/(1000*ND)

Volumen de desarenador

Vd

Vd = q*Td*60

Longitud L1

L1

L1 = h1/(Tan(90o-a*pi/180))

1.73

m

Longitud L2 (Incluye canal de recolección)

L2

L2 = h2/(Tan(a*pi/180))

6.93

m

Longitud Total Incluyendo canal de recolección

LT

LT= L1 + L2

8.66

m

7.16

m

Longitud Neta de Desarenador

LND

LND = LT - ac

Volumen Real de Desarenador

VRD

VRD = ((LT*h2/2 + (h*LTD))*a

45.98

m3

Cantidad de Aire por Desarenador

Sp 1

Sp1 = Ta*Lt

25.98

CFM

Requerimiento Total de Aire

SPT

SPT = SP1*Nd

103.92

CFM

176.57

m3/h

Flujo de soplador

Fs

Fs = SPT/Ns

51.96

CFM

88.28

m3/h

Relación profundidad/ancho

h/a

1.82

m/m

debe estar entre (1.50 - 2.0)

Observacion

3 Medidor de flujo

3 Medidor de flujo

3 Medidor de flujo

4 Reactores en medio suspendido

4 Reactores en medio suspendido

4 Reactores en medio suspendido

4 Reactores en medio suspendido

4 Reactores en medio suspendido

4 Reactores en medio suspendido CALCULO DE LAS DIMENSIONES DE TANQUES DE AIREACION DEL PROCESO DE AIREACION EXTENDIDA Unidad

Flujo máximo:

Símbolo Qmáx.

Flujo de diseno: Coeficiente caudal máximo diario Coeficiente caudal máximo horario

Qdiseno K1 K3

m3/h

Datos de diseno

Símbolo

Unidad

So Xo TKNi Xv/Xo Xf/Xo Xi/Xv T E Se Xe

mg/l mg/l mg/l % % %

Base de cálculo físico

m3/h

Valor 2821 1567 1.3 1.8 Valor

Unidad l/s

Valor 783.63

l/s

435.35

Rangos

Referencia

19 - 27

Datos EOMPTAR

CALIDAD DE AGUAS RESIDUALES:

Demanda Bioquímica de Oxigeno Afluente Sólidos Suspendido Totales Afluente Nitrogeno Kjendahl Relación de VSS/SST Relación SSF/SST Relación VSS inerte Temperatura del agua Elevación Demanda Bioquímica de Oxigeno Efluente Sólidos Suspendido Totales Efluente

o

C msnm mg/l mg/l

450 495 68.67 80% 20% 30% 27.00 20 30 30

4 Reactores en medio suspendido

PARAMETROS DE DIMENSIONES

Carga volumétrica Número de Tanques Forma del tanque Profundidad del tanque Borde Libre Ancho del tanque

CV Nt H BL A

kg/m3.d Unid. RECTANGULAR m m m

0.36 5.00

0.2 - 0.4

WEF

5.00 0.50 60.00

COEFICIENTES CINETICOS

Factor de decaimiento endógeno (20 oC) Factor de crecimiento celular Fcator de DBO última Factor de crecimiento máximo Factor de seguridad x nitrificación Edad de lodos

Ke Y DBOu Umax Fsnit qc

d-1

0.060 0.05 - 0.06

WEF WEF

d-1

0.40 0.30 - 0.50 0.68 0.45 0.45 1.50 20.00 20 - 30

días

WEF WEF

4 Reactores en medio suspendido DATOS AMBIENTALES

Concentración de saturación de O 2 en agua limpia (20 o

C y 1 atm)

9.02

CST O2 mg/l

2

Concentración de O2 en el reactor

Ci

Relación entre la transferencia de O2 en el agua servida y el agua limpia, varia entre 0.85 cuando el agua servida contiene grasas que dificulta la transferencia y 0.94. Valor conservador 0.85

a

0.9 (0.85 - 0.94)

Relación entre la concentración de saturación de oxigeno de las aguas servidas y la del agua limpia. Varia entre 0.90 y 0.97, adoptándose el valor más conservador 0.90

β

0.92 (0.90 - 0.97)

Rendimiento de airerador (fabricante) a condiciones estádar (20 oC y 1 Atm) Potencia de aireador

N20

kg O2/Kwh

1.8

Pair

HP

75 1.12

Factor de servicio

Fs

Sólidos suspendidos en el retorno de lodos

Xr

mg/l

10000.00

Peso especifico

Pe

kg/m3

1003.40

4 Reactores en medio suspendido

Diseno

Símbolo

Criterio

Valor

Unidad

Observacion

DIMENSIONES DEL TANQUE

16926 kg/m3.d 47018 m3 1.25 dia 30.00 hora

Carga orgánica de ingreso Volumen total de tanques

Corg Vol

Corg = Qd*So*0.0864 Vol = Corg/Cv

Periodo de retención

Pd

Pd = Vol/(Qp*86.4)

Volumen de tanque de aireación

Vt

Vt= Vol/Nt

9404

Area del tanque

At

At = Vt/H

Profundidad total del tanque

Ht

Ht = H + BL

1881 5.50

Largo del tanque

L

L = At/A

Factor de decaimiento endógeno (27 oC) Edad de lodos mínimo (95% remoci. DBO soluble y nitrificación)

Ket qcmin

Ket=Ke*(1.04)(T-20) qcmin=K1*K3*Fsnit/(Umax*e (0.098*(T-15)))

31 0.079 2.406

días

18 - 36

4 Reactores en medio suspendido Diseno

Símbolo

Criterio

Valor

Unidad

REQUERIMIENTO DE OXIGENO

Requerimiento de oxigeno por DBO

AOR DBO = (Qp*0.0864*(So-Se)*(1+(Ket*qc)-1.42*Y)/(1+(qc*Ket)*24*DBOu) AOR (DBO)

NTK removido por nitrificación

NTK remov

1189

kg/h

NTK remov = 0.2*TKNi

14

mg/l

55

mg/l

393

kg/h kg/h

NKT remanente

NTK exist

NTK exis = NTKi - NTKrem

Requerimiento de oxigeno por NTK

AOR (NTK)

AOR (NTK) = 4.57*NTKexis*Op*0.0864/24

Requerimiento total de oxigeno

AOR (total)

AOR Total = AOR TKN + AOR DBO

1583

Csw(Tx) = 14.652-0.410022T+0.007991T2-0.000077774T3

7.88

Patm= 760*e (-E/8000)

758

CALCULO DE AIREADORES

Concentración de saturación de O 2 a nivel del mar y temperatura Presión atmosferica a niveld e PTAR Presión de vapor del agua a T de diseno Factor de corrección por presión y altura Concentración de saturación de O 2 a nivel de PTAR

CSW (Tx) Patm Pvapor Fc1 Csw'(TX)

Pvapor = e (1.52673+0.07174*T-0.000246T*T)

26.69

Fc1 = (Patm - Pvapor)/(760-Pvapor)

0.997

Csw'(TX) = Csw(Tx)*Fc1

7.86

Factor de corrección a nivel de PTAR

Fc2

Fc2 = a*(Csw'*β - Ci)*1.024(T-20)/Cst O2

0.62

Rendimiento de airerador real a nivel de PTAR

Nc

Nc = N20*Fc2

1.11 kg O2/Kwh

Potencia Total

Ptot

Ptot=AORtotal/Nc

1428 1915

kW HP

Potencia de aireadores real

Ptair

Ptair = Fs*Ptot

2145

HP

Número de aireadores

Nair

Nair=Ptair/Pair

29

Unidad

Densidad de energía

Dw

Dw=Ptot/Vol

0.04

W/m3

O2/DBO rem. =AORtotal*24*Fs/(Qp*(So-Se)*0.0864)

2.69

kg O2/g DBO rem

Relación de oxigeno/DBO removido

O2/DBO rem.

4 Reactores en medio suspendido Diseno

Símbolo

Criterio

Valor

Unidad

Observacion

Referencia

3000 - 6000

WEF

(0.05 - 0.15)

WEF

CALCULO DE SOLIDOS EN EL TANQUE DE AIREACION

Sólidos suspendidos no volátiles

Zio

Zio = Xo*(Xf/Xo)

Sólidos suspendidos no volátiles biodegradables

Zno

Zno=Xo*(Xv/X)*(Xi/Xv)

Sólidos suspendidos licor mezclado

SSLM

Sólidos volátiles en el licor mezclado

SSVLM

Relación F/M

F/M

99

mg/l

119

mg/l

SSLM=qc/Pd((Y*(So-Se)/(1+Ket*qc))+Zio+Zno)

4527

mg/l

SSVLM=SSLM*(Xv/X)

3622

mg/l

F/M = (Qp*So*86.4)/(Vol*SSVLM)

0.10

kg DBO/kg SSVA.d

8518

kg/d

849

m3/d

CALCULO PRODUCCION DE LODOS

Producción de lodos

Plodo

Plodo=0.0864*Q*((Y*(So-Se)/(1+β*qc))+Zio+Zno)

Flujo de lodos

Qlodos

Qlodos =(Plodos*106)/(Xr*Pe)

Relación de reciclado

r

r =100*XV.a/(XV.u - XV.a)

82.72

%

CAPACIDAD DE BOMBA DE RECIRCULADO

Caudal de recirculado Altura dinámica a bombear a pérdida de Potencia de la bomba

Qr H HP

Qr=Qd*r/100 Aproximado

96.6875 1533 348 16.50 35.45

l/s gpm m3/h m HP

50 - 150

4 Reactores en medio suspendido

4 Reactores en medio suspendido

4 Reactores en medio suspendido

4 Reactores en medio suspendido

5 Sedimentación secundaria

5 Sedimentación secundaria

5 Sedimentación secundaria

5 Sedimentación secundaria

5 Sedimentación secundaria

5 Sedimentación secundaria

5 Sedimentación secundaria

5 Sedimentación secundaria

5 Sedimentación secundaria

5 Sedimentación secundaria

CALCULO DE LAS DIMENSIONES DE CLARIFICADORES SECUNDARIOS Base de cálculo físico Flujo máximo:

Símbolo Qmáx.

Unidad m3/h

Valor 2756

Flujo de diseno:

Qdiseno

m3/h

1531

Datos de diseno Número de clarificadores

Símbolo Nc

Unidad

SSVLM Xv/Xo Xe

l/s m3/d mg/L % mg/L

4 340 29374 4442 80% 30

Csprom

m3/m2/d

16.3

Caudal de recirculación de lodos (RAS)

Qras

Sólidos volátiles en el licor mezclado Relación de SSV/SST Sólidos Suspendido Totales Efluente Carga hidraulica promedio ( Clarificadores secundarios) y sediemtación despues del proceso de lodos activados por aireación extendida Carga hidraulica pico ( Clarificadores secundarios) Profundidad (clarificadores circulares) Borde libre

Valor

Unidad l/s

Valor 765.63

l/s

425.35

Rangos

Referencia

8.2 - 16.3 Referencia 1 y 4

Csmax

m3/m2/d

32.6

32.6

H BL

m m

4.50 0.50

3.7 - 4.6

5 Sedimentación secundaria

Diseno Caudal promedio por clarificador Caudal máximo por clarificador

Símbolo

Criterio

Valor

Unidad

Qc

Qc = Qdiseno/Nc

106.34

L/s

Qmc

Qmc = Qmáx / Nc

191.41

L/s

Area promedio

Aprom

Aprom= Qc/Csprom

563.65

m2

Area máxima

Amax

Amax= Qmc/Csmax

507.29

m2

Diámetro promedio

Dprom

Dprom = (4*Aprom/p )0.5

26.79

m

Diámetro máximo

Dmáx

Ds = (4*Amáx/p )0.5

25.41

m

26.00

m

Diámetro seleccionado

Ds

Volumen del clarificador

Vc

Vc = p * Ds2*H/4

2389.19

m3

Periodo de retención Qprom (incluido recirculación)

Tprom

Tprom = Vc/(Qprom + Qras)

3.47

horas

Periodo de retención Qmax (incluido recirculación)

Tmáx

Tmáx = Vc/(Qmax + Qras)

2.40

horas

CL prom

CL prom=SSLM*Qc*0.0036

1700.57

kg/h

Ingreso de sólidos promedio a cada clarificador Carga de sólidos (flujo promedio)

Lprom

L prom = CL prom * 4/(Ds2*p )*24

Ingreso de sólidos máximo a cada clarificador

CL mx

CL máx=SSLM*Qmc*0.0037

Carga de solidos( flujo pico)

L mx

L prom = CL prom * 4/(Ds2*p )*24

76.87

kgSST/m2.d

3061.03

kg/h

138.37

kgSST/m2.d

6 Sistema de cloración CALCULO DE LAS DIMENSIONES DE EQUIPOS DE CLORACION Y CAMARA DE CONTACTO DE CLORO

Base de cálculo físico

Símbolo

Unidad

Qmáx.

3

m /h

Flujo de diseno:

Qdiseno

3

m /h

Datos de diseno

Símbolo

Unidad

Valor

Coliformes Termotolerantes en el Afluente

CTTA

NMP/100ml

1.70E+08

Coliformes Termotolerantes en el efluente del tanque de aireación

No

NMP/100ml

1.70E+06

Coliformes Termotolerantes en el Efluente

N

NMP/100ml

1.00E+03

Tiempo de retención

T

min

25

15 - 45

Tiempo de retención en caudal punta

Tp

min

15

15

Demanda de cloro

DCl

mg/l

3

Se debe evaluar en laboratorio

Tasa de flujo de extracción de cloro gas en cilindro de 1 ton.

TCl

kg/d

181

Número de cloradores

Nc

Unidad

3

Número de camaras de contacto de cloro

Nb

Unidad

2

Altura de agua

H

m

1.8

Borde libre

BL

m

0.5

Ancho de canales de cloracion

w

m

1.6

Número de canales

N

Flujo máximo:

Valor

Unidad

Valor

2756

l/s

765.63

1531

l/s

425.35

Rangos

Referencia

12

En condiciones normales de temperatura

Metcalf & Eddy

Instituto del cloro

6 Sistema de cloración

Diseno DISENO DE CLORADORES Cloro residual

Dosis de cloro

CR

D

Valor

Criterio

Símbolo

CR= (1/(0.23*T)*((No/N

)1/3

- 1))

1.90

Unidad

Observacion

Referencia

2-8

Dosis de cloro para efluente de lodos activados (R.S. Ramalho y Metcalf & Eddy).

mg/L

D = CR + DCl

4.90

mg/L

kg/h kg/d Lb/h Lb/d

Capacidad de cloradores

P

P = Qmax*D

14 324 30 715

Consumo promedio de cloro

C

C =Qprom*D

180

kg/d

Número de cilindros operando

Nc

NC=P/TCl

1.00 1.00

Unidad Unidad

Sugerido

2.00

Unidad

Sugerido

Número de cilindros instalados(operando + stand by)

Ncinst

6 Sistema de cloración

Ingreso de datos Datos

Simbolo

Unidad

Dosis de Cloro

D

mg / L

8.00

Caudal de Máximo de Tratamiento

Q

L / Seg

765.00

Parámetro

Cálculo de los Dosificadores de Cloro Parámetro

Dosificación de coagulante

Simbolo

C

Unidad

Criterio

Resultado

Kg / Hora

C=D*Q*0,0036

22.03

Kg / Día

C=D*Q*0.0864

529

Lb / Hora

C=D*Q*0,0079

48.57

Lb / Día

C=D*Q*0.19048

1166

6 Sistema de cloración

Diseno

Símbolo

Criterio

Valor

Unidad

Observacion

CAMARA DE CONTACTO DE CLORO V=Qprm*T*60/1000

638

m

Volumen a caudal promedio

V=Qmáx*Tp*60/1000

689

m3

Volumen a caudal pico

345

m

87

m3

Volumen de total cámara de contacto

V

Volumen de cámara de contacto

Vc

Vc=V/Nb

Volumen de zona de vueltas de camara

V1

V1 =(N/2)* p*(2*w)2/4*H

Volumen de zona recta de cámara

V2

V2=Vc-V1

Volumen de canal en camara

Vcan

3

3

258

Vcan=V2/N

21 7.5

m

Longitud de canal recto de camara

L

L=Vcan/(w*H)

Area de perimetro mojado

Ac

Ap=H*W

2.88

m2

Longitud total de canales de cloracion

Lc

Lc=Vc/Ac

120

m

Relación L/w

Lc/w

75

40 - 70

Relación H/w

H/w

1.1

0.8 - 1.0

7 Tratamiento de lodos – Espesador de lodos

CALCULO DE LAS DIMENSIONES DE ESPESADORES POR GRAVEDAD Base de cálculo físico

Símbolo

Unidad

Qmáx.

m3/h

Flujo de diseño:

Qdiseno

m3/h

Datos de diseño

Símbolo

Unidad

Producción de lodos

Plodos

kg/d

8518

Concentración de lodos

C

%

0.85

Peso especifico de lodo

Pe

kg/m3

1003.4

Qlodos

m3/d

849

Flujo máximo:

Caudal de lodos

Valor

Unidad

Valor

2756

l/s

765.63

1531

l/s

425.35

Rangos

Referencia

25 - 40

WEF

1.5 - 2.5

WEF

Valor

Número de espesadores

Ne

2

Carga de sólidos

Cs

kg/m2.d

Altura del espesador

H

m

Borde libre

BL

Concentración de lodos espesados

Ce

%

2

Eficiencia de captura de sólidos

E

%

90

35 4.00 0.50

7 Tratamiento de lodos – Espesador de lodos Diseño Caudal promedio de espesador Área de espesador

Criterio

Símbolo Qesp A

Diámetro espesador

D

Diámetro seleccionado

Ds

Volumen de cada espesador

V

Tiempo de retención

T

Qesp=Qlodos/Ne A = Plodos/(Cs*Ne) Dprom = (4*A/p )0.5

V = p * Ds2*H/4 T=V/Qesp*24

Valor 424

Unidad m3/d

121.69

m2

12.45

m

12.00

m

453.02

m3

25.61

horas

Peso especifico de lodo espesado

Pes

Pes=(Ce*1400/100)+(100-Ce)*1000/100

1008.00

kg/m3

Lodos espesados

Lesp

Lesp=Plodos*E/100

7666.30

kg/d

Caudal total de lodos espesados

QLesp

QLesp=Lesp/(Pes*Ce)

380.27

m3/d

7 Tratamiento de lodos – Espesador de lodos

7 Tratamiento de lodos – Espesador de lodos

7 Tratamiento de lodos – Espesador de lodos

8 Tratamiento de lodos – Digestor aerobio CALCULO DE LAS DIMENSIONES DE DIGESTOR AEROBIO

Datos de diseño Concentración de lodos espesados

Símbolo

Unidad

Lesp

kg/SST.d

Concentracion de lodos espesados

Ce

%

Peso especifico

Valor

Rangos

15333 2

3

Pe

kg/m

Qlodos

3

m /d

%SSV

%

75.00

Sólidos suspendidos volatiles en lodos espesados

SSVesp

kg/d

11499

Sólidos suspendidos fijos en lods espesados

SSFesp

kg/d

3833

Cantidad de espumas

Lnat

kg/SST.d

50.00

Concentración de espumas y natas

Cnat

%

3.00

Caudal de lodos espesados % sólidos suspendidos volátiles en lodos espesados

Peso especifico de espumas

Referencia

1008 761

3

Pnat

kg/m

Caudal de espumas

Qnat

3

m /d

1.65

% sólidos suspendidos volátiles en espumas

%SSV

%

93.00

Sólidos suspendidos volatiles en espumas

SSVnat

kg/d

46.50

Sólidos susoendidos fijos en espumas

SSFnat

kg/d

3.50

Número de digestores aireados

Nt

Unidad

1.00

Periodo de retención

Qp

horas

5.00

Altura del tanque

H

m

4.00

Borde libre

BL

m

0.50

Relación Largo/ancho

R

Largo de digestor Tasa de aire requerido para el digestor

L Ta

SCFM/1000 pie

Número de sopladores

Ns

Unidad

Dato vinculado

1012.00

m 3

6.00 30.00 1.00

30

WEF

8 Tratamiento de lodos – Digestor aerobio Diseño Caudal promedio

Símbolo Qp

Criterio

Valor

Unidad

Qp=Qlodos + Qnat/Nt

762.20

m3/d

152.44

m3 m2

Volumen de digestor

V

V = Qp/Pd

Area de digestor

A

A=V/H

38.11

Ancho de digestor

a

a=A/L

6.35

ancho seleccionado

5.90

Volumen real de digestor

Vr

Vr = H*a*L

141.60

m m3

Solidos suspendidos volátiles en el lodo aireado

SSVa

SSVa=SSVesp + SSVnat

11545.95

kg/d

Solidos suspendidos fijos en el lodo aireado

SSFa

SSFa = SSFesp +SSFnat

3836.65

kg/d

Solidos suspendidos totales en el lodo aireado

SSTa

SSTa = SSVa + SSFa

15382.60

kg/d

1008.00

kg/m3

763.03

m3/d

150.02

Scfm

254.88

m3/h

Peso especifico Caudal total de lodos aireados Flujo de aire soplador Numero de sopladores

Pe Qlair Ca Nst

Pe = (Ce*1400/100)+(100-Ce)*1000/100 Qlair = SSTa*100/(Pe*Ce) Ca=Ta*Vol/(1000*(0.3048) 3 (1 operacion + o1 stand by)

2.00

9 Tratamiento de lodos – Centrifugas CALCULO DE LAS DIMENSIONES PARA SELECCION DE TAMANOS DE CENTRIGUGAS PARA DESHIDRATACION DE LODOS Datos de diseño

Símbolo

Unidad

Lod

kg/SST.d

C

%

Qlodos

m3/d

763

Días de producción de lodos

Dp

dias

7.00

Horas de producción de lodos\

Hp

horas

24.00

Dias de operación de centrifugas

Dop

dias

7.00

Horas de operación de centrifugas

Hop

horas

7.00

Nc

Unidad

2.00

Cdesh

%

20.00

E

%

95.00

Lodo procedente de tanque aireado Concentración de lodos Caudal de lodos

Número de centrifugas Concentración de lodos deshidratados % de eficiencia de centrífugas

Valor

Rangos 15383 2

Vinculo

Referencia

9 Tratamiento de lodos – Centrifugas

Diseño

Símbolo

Criterio

Tiempo de producción semanal

Tp

Tp=Dp*Hp

Tiempo de operación semanal

Top

Top=Dop*Hop

Lodos a centrifugar

Qcent

Qcent= Qlod*Tp/(Top*24)

Capacidad de centrifugas

Qu

Qu=Qcent/Nc

Peso específico

Ped

Ped=(Cdesh*1400/100)+(100-Cdesh)*1000/100

Lodos deshidratados total

Ldesh

Ldesh=Lod*E/100

Volumen de lodos deshidratados total

Vdesh

Vdesh=Ldesh*100/(Ped*Cdesh)

Valor

Unidad

168

hora/semana

49

hora/semana

109

m3/h

55

m3/h

1080

kg/m3

14613

kg/d

68

m3/d

9 Tratamiento de lodos – Centrifugas

9 Tratamiento de lodos – Centrifugas

9 Tratamiento de lodos – Centrifugas

10 Tratamiento de lodos – Dosificador de polímero

Diseño

Símbolo

Criterio

Valor

Unidad

Capacidad de Dosificador de Polimero Dosis de Producto Químico

D

Consumo de Coagulante

C

Caudal de Bomba

q

kg/m3

1.00

Kg / Hora

C=D*Qcent

54.50

L / Hora

q=C/d

54.50

10 Tratamiento de lodos – Dosificador de polímero

11 Tratamiento de lodos – Lechos de secado

CALCULO DE LAS DIMENSIONES DE ERAS DE FANGO Datos de diseño

Símbolo

Unidad

Caudal total de lodos

Qlodo

m3/d

763.03

Porcentaje de Caudal de lodos a secar en eras

%ls

%

20.00

Concentración de sólidos en el lodo

Cs

kg/m3

20.00

Concentración de sólidos en el lodo seco

Csc

kg/m3

400.00

Días anuales de producción de sólidos

T

d/año

365.00

Csa

kg/m2.año

100.00

50 - 125

e

m

0.40

0.20 -0.40

Población equivalente servida

Peq

habitantes equivalentes

Número de eras de secado

Ne

unidad

Relación longitud/ancho de eras

R

Dosis de polielectrolito

D

Carga de sólidos media annual Espesor de la capa de lodos fresco en eras

Valor

Rangos

301 - 600

63148.40 16.00 1.80

kg/ton materia seca

3.50

3.0 - 6.0

Referencia

11 Tratamiento de lodos – Lechos de secado Diseño Caudal de lodos a secar

Símbolo Q

Criterio

Unidad

152.61

m3/d

55701

m3/año

3052

kg/d

Q=Qlodo*%ls/100 Ss=Q*Cs

Sólidos a secar en eras

Valor

Rango

Ss Ssa=Ss*Csa

1114018

kg/año

11140

m2

Superficie requeridas en eras

A

A = Ssa/Csa

Longitud de eras

L

L = (A/Ne)*R) 0.5

35

m

Ancho de era

a

a=L/R

20

m

Número de ciclos de secado anuales

Nciclos

Nciclos=Q/(A*e)

12.5

Superficie de era por habitante equivalente

A/hab

A/hab=A/Peq

0.18

m2/hab

2785.04

m3/año

Volumen annual de la torta de lodos seco

Va

Va=Ssa/Csc

Consumo de polielectrolito

Pp

Pp=(D/1000)*Ss

10.68

3 - 12

kg/d

0.1 - 0.5

11 Tratamiento de lodos – Lechos de secado

11 Tratamiento de lodos – Lechos de secado

11 Tratamiento de lodos – Lechos de secado

11 Tratamiento de lodos – Lechos de secado

11 Tratamiento de lodos – Lechos de secado

11 Tratamiento de lodos – Lechos de secado