Taller de Cálculos PTAR

6.3 Taller de cálculos

A continuación se presentan una serie de cálculos para el control del reactor biológico, estos se dividen en sistema convención y aeración extendida, y estos a su vez están calculados con referencia de R.S. Ramalho y de Metclaf & Eddy. Los reactores se consideran con mezcla completa. En la figura 1 se muestran las principales corrientes y los datos iniciales son lossiguientes:

Parámetro
Siglas
Valor
Valor
Datos generales
Gasto
Qi
50 L/s
4320 m3/d
Demanda bioquímica de oxígeno 5 de entrada
DBO5 E
280 mg/L
0.28 Kg/m3
Demanda bioquímica de oxígeno 5 de salida
DBO5 S
20 mg/L
0.02 Kg/m3
Sólidos suspendidos volátiles en la recirculación
SSVr
12000 mg/L
12 Kg/m3
Sólidos suspendidos volátiles a la salida
SSVe
10 mg/L
0.01 Kg/m3Nitrógeno amoniacal a la entrada
SiNH
30 mg/L
0.03 Kg/m3
Nitrógeno amoniacal a la salida
SeNH
2 mg/L
0.002 Kg/m3
Fósforo total a la entrada
SiPT
4 mg/L
0.004 Kg/m3
Fósforo total a la salida
SePT
1 mg/L
0.001 Kg/m3
Metabolismo celular 0.5 a 0.6 Kg de SSVLM producidos/ Kg de sustrato consumido
Y
0.6

Coeficiente de descomposición microbiana = 0.01 a 0.06 d-1
Kd
0.03

Sistemaconvencional
Volumen de tanque o reactor biológico
V

750 m3
Sólidos suspendidos volátiles en el licor mezclado
SSVLM
3050 mg/L
3.05 Kg/m3
Tiempo medio de retención celular (Metclaf & Eddy)
TMRC

3 a 15 d
Sistema de aeración extendida
Volumen de tanque o reactor biológico
V

3000 m3
Sólidos suspendidos volátiles en el licor mezclado
SSVLM
4000 mg/L
4 Kg/m3
Tiempo medio deretención celular (Metclaf & Eddy)
TMRC

20 a 40 d

Figura 1 Esquema e identificación de corrientes

6.3.1 Cálculos con referencia de S.R. Ramalho

6.3.1.1 Sistema convencional

a) Cálculo de la producción neta de biomasa (SSV)

SSV = Y*Qi*(DBO5E – DBO5S) – Kd*SSVLM*V

SSV = 0.6 * 4320* (0.28 –0.0 20) – 0.03 * 3.05 * 750

SSV = 673.92 – 68.63 = 605.30 Kg/d

b) Cálculo lacarga orgánica (A)

Carga orgánica = Qi * DBO5E

Carga orgánica = 4320 * 0.28 = 1209.6 Kg/d

c) Cálculo de carga de SSVLM en el tanque (M)

Carga SSVLM = V * SSVLM

Carga SSVLM = 750 *3.05 = 2287.5 Kg

d) Relación alimento/microorganismos (A/M)

A/M = 1209.6 / 2287.5 = 0.53 d-1

e) Cálculo de la relación de recirculación ( R )


R =
Qi x SSVLM - SSV

Qi*(SSVr – SSVLM)

R =4320 * 3.05 – 605.30

4320*(12 – 3.05)


R = 0.325


f) Cálculo de caudales

Recirculación Qr

Qr = R * Qi

Qr = 0.325 * 4320

Qr = 1404 m3/d = 16.25 L/s

Alimentación al tanque de aeración Qo

Qo = Qi + Qr

Qo = 4320 + 1404 = 5724 m3/d = 66.25 L/s

Purga Qp

Qp =
SSV - Qi* DBO5S

SSVr - SSVe

Qp =
605.30 – 4320*0.02

12 – 0.01

Qp = 43.28 m3/d = 0.50 L/sSalida del sedimentador Ql


Ql = Qp + Qr

Ql = 43.28 + 1404 = 1447.28 m3/d = 16.75 L/s

Salida Qf

Qf = Qi – Qp

Qf = 4320 – 43.28 = 4276.72 m3/d = 49.50 L/s


g) Cálculo de la DBO5 a la entrada del tanque de aeración (DBO5o)

DBO5o =
Qi * DBO5E + Qr * DBO5S


Qo

DBO5o =
4320 * 0.28 + 1404 * 0.02

5724


DBO5o = 0.216 Kg/ m3 = 216 mg/L

h) Cálculo de los sólidossuspendidos volátiles a la entrada del tanque de aeración (SSVo)


SSVo =
Qi * SSVi + Qr * SSVr

Qo


SSVo =
4320 * 0 + 1404 * 12


5724


SSVo = 2.94 Kg/m3 = 2943 mg/L

i) Cálculo la carga orgánica a la entrada del tanque de aeración (Ao)

Carga orgánica = Qo* DBO5o

Carga orgánica = 5724 * 0.216 = 1236.38 Kg/d

j) Relación alimento/microorganismos a la entrada del tanquede aeración (Ao/M)

Ao/M = 1236.38 / 2287.5 = 0.54

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


TMRC =
SSVLM * V

SSV

TMRC =
3.05 * 750

605.30

TMRC = 3.78 d

l) Tiempo de residencia hidráulico

trh =
V

Qo

trh=
750

5724

trh= 0.13 d = 3.14 h

6.3.1.2 Sistema de aeración extendida


a) Cálculo de la producción neta de biomasa (SSV)

SSV =...