7 Tanque Anoxico Convencional FP

DISEÑO DE TANQUE ANOXICO

PROYECTO:

DATOS DE FLUJO:

CAUDALES Qp L/s Qmd L/s Qmh L/s Qmimh L/sFACTORES 1068.62

K1 1.3 1389.21K2 2 2137.24K3 0.5 534.31

A. DATOS SOBRE LA ALIMENTACION INICIAL:1.07 m3/s Caudal de alimentacion inicial.52.1 mg/L DBO soluble de la alimentacion inicial verano.

0 mg/L Solidos volatiles en la alimentacion inicial, despreciable.50 mg/L Alcalinidad.

82.71 mg/L Nitrogeno Kjeldahl inhabilitador de nitrificacion.P = 4 mg/L Fosforo en el afluenteTemperat. T° = 19 °C En el verano.Temperat. T° = 10 °C En el invierno.

B. DATOS DE LA CALIDAD DEL EFLUENTE:25.00 mg/L DBO soluble máximo permisible del efluente.10.00 mg/L Solidos en suspension para verificar en el rebosadero del

sedimentador secundario como VSS.0.00 mg/L Depreciable la concentracion NVSS en el rebosadero del clarific.

debido a que esta diseñado para capturar casi el 100% de solidos.25 mg/L Nitrogeno efluente.

C. PARAMETROS DEL DISEÑO DEL REACTOR:3000 mg/L Bajo condiciones de mezcla completa en el reactor.

(2000 a 3000 mg/L de VSS)12000 mg/L Bajo condiciones de carga intermedia en el clarificador.

(10000 a 15000 mg/L de MLSS)0.8 Fracción de sólidos volatiles en el reactor.

(80 a 90% de solidos volatiles en el MLSS)Temperat. T° = 16 °C Del ambiente en el verano.Temperat. T° = 1 °C Del ambiente en el invierno.# de camaras= 1 und

D. PARAMETROS BIOCINETICOS PARA T° = 20°C:k = 0.029 Para aguas residual urbana.

(0.017 a 0.03) cte de velocidad de consumo.1.02237 Constante de Arrhenius.

dk por cada 10°C de T° (de 1 a 1.135)0.73 Kg MLVSS/Kg de DBO consumido Parametro de produccion de lodo.

(0.73 para aguas residuales urbanas)0.06 coeficiente de descomposicion microbiana.

(0.075 para aguas residuales urbanas)

MEJORAMIENTO Y AMPLIACION DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE LA CIUDAD DE JULIACA, PROVINCIA DE SAN ROMAN - PUNO

QF=

SFver=

XV.F≈CaCO3 =

(NTK)F =

Se=

XV.e=

XNV.e=

(NTK)e =

XV.a=

XV.u=

FV=

d-1*1/mg

Өk=

Y=

kd = d-1

1.05 Constante de Arrhenius.dk por cada 10°C de T° (de 1.03 a 1.06)

0.718 Fraccion de sustrato consumido.(0.52 para aguas residuales urbanas)

b = 0.0852 Fraccion de sustrato consumido.

8.6E-03 Constante de nitrificacion.(0.017 a 0.03) cte de velocidad de consumo.

1.07 Constante de Arrhenius.

0.05 Kg/d Coeficiende de produccion de biomasa autotrofa.

500 mg/L.d Coeficiende de produccion de biomasa autotrofa.

DISEÑO DEL SISTEMA DE TANQUE ANOXICO:

CARGA ORGANICA ASIMILADO:

1.07 m3/s52.15 mg/L25.00 mg/L

2506.46577 KgDBOr/d

ESTIMACION PRELIMINAR DE POTENCIA:Fd = 21.96

114 HP

TEMPERATURA DE OPERACIÓN DEL REACTOR:a.- Para condiciones de verano:

19 °C16 °C

1.07 m3/s

19 °C

b.- Para condiciones de invierno:

10 °C1 °C

10 °C

PARAMETROS BIOCINETICOS PARAEL VERANO E INVIERNO.a.- Para condiciones de verano:Tw = 19 °C

0.0280.0580.082

0.008

b.- Para condiciones de invierno:

Өkd /b=

a = Kg O2/Kg DBO consumido.

d-1

debe guardar que b/Kd≈1.42.

kN = d-1*1/mg

ӨN=

YN =

XL =

QF =

SF =

Se =

KgDBOr/d =86400/1000*QF*(SE-Se)=

HP≈KgDBOr/d/(20 a 21)KgDBOr/HP*d=

TF =

Ta =

QF =

Tw=(3.6*106*QF*TF+1134*(HP)*Ta)/(3.6*106*QF+1134*(HP)) =

TF =

Ta =

Tw=(3.6*106*QF*TF+1134*(HP)*Ta)/(3.6*106*QF+1134*(HP)) =

kTw,19= k20*Ө(T-20) = d-1

kd,19= kd,20*Ө(T-20) = d-1

b19= kd,20*Ө(T-20) = d-1

kN.Tw,19= kN.20*Ө(Tw-20) = d-1

Tw = 10 °C0.0230.0360.052

0.0043

0.730 Kg MLVSS/Kg de DBOr0.718

0.05 Kg/d

500 mg/L.d

1. CALCULO DEL TIEMPO DE RESIDENCIA.Caso 1.- En funcion al DBO soluble para condiciones de invierno crítico.

0.0230.016 d =====> 0.376 h

Por lo tanto se elige el tiempo de residencia = 0.016 d

Verificacion del Se en condiciones de Verano:

22.295 mg/L

2. VOLUMEN DEL REACTOR.

1447 m3

3. PRODUCCION DE BIOMASA EN EL TANQUE DE AIREACION:0.73 Kg MLVSS/Kg de DBOr

52.15 mg/L3000.0 mg/L

1.07 m3/sV = 1447 m3

Caso 1.- Para condiciones de verano:

0.05822.30 mg/L

1761.757 Kg/d

Caso 2.- Para condiciones de invierno:

0.03625.00 mg/L

1672.036 Kg/d

0.05Caso 1.- Para condiciones de verano:

255.844 Kg/d

kTw,9= k20*Ө(T-20) = d-1

kd,9= kd,20*Ө(T-20) = d-1

b9= kd,20*Ө(T-20) = d-1

kN.Tw,9= kN.20*Ө(Tw-20) = d-1

Y=a = Kg O2/Kg DBOrYN =

XL =

k9= d-1

t=(SF-Se)/(k*XV.a*Se)=

Se=SF/(k18*XV.a*t)=

V=QF*t=

Y=SF=

XV.a=

QF=

kd= d-1

Se=

∆XV=Y*(SF-Se)*QF - kd*XV.a*V=

kd= d-1

Se=


4. ESTIMACION PRELIMINAR DE XN:

YN =

∆XN=YN*{86.4*((NKT)F-(NKT)e)*QF - 0.12*ΔXV} =


256.383 Kg/d


80.753


80.870

6. TIEMPO DE RESIDENCIA PRELIMINAR EN LA NITRIFICACION:Caso 1.- Para condiciones de verano:

0.215 d =====> 5.153 h


0.258 d =====> 6.190 h

7. PRIMERA ITERACION DEL VOLUMEN DEL REACTOR.Caso 1.- Para condiciones de verano:

19822.886 m3


23812.988 m3

8. COMPROBACION DE LA RELACION A/M:Caso 1.- Para condiciones de verano:t = 0.215 d ====> 5.153 hVerificacion de las caracteristicas de la sedimentación:

0.081

Caso 2.- Para condiciones de invierno:t = 0.258 d ====> 6.190 hVerificacion de las caracteristicas de la sedimentación:

0.067

0.074

9. PRIMERA ITERACION DEL Se:Caso 1.- Para condiciones de verano:

2.696 mg/L


2.763 mg/L

0.73 Kg MLVSS/Kg de DBOr52.15 mg/L

3000.0 mg/L


5. ESTIMACION PRELIMINAR DE NF:

NF={86.4*(NKT)F*QF-0.12*(ΔXV-ΔXN)}/(86.4*QF)= mg/L de N(N-NH+4)


t = ([ln(NF/Ne)/kN.Tw] + XL.)/XV.a =


V=QF*t=

V=QF*t=

A/M = SF/(XV.a* t) = d-1

A/M = SF/(XV.a* t) = d-1

A/M= d-1

Se=SF/(k19*XV.a*t)=

Se=SF/(k9*XV.a*t)=

10. SEGUNDA ITERACION DE ΔXV:Y=SF=

XV.a=

1.07 m3/sV = 19823 m3


0.0582.70 mg/L

0.000 Kg/d


0.0362.76 mg/L

1168.124 Kg/d


266.415 Kg/d


259.406 Kg/d


83.056


81.538

13. SEGUNDA ITERACION DEL TIEMPO DE RESIDENCIA EN LA NITRIFICACION:Caso 1.- Para condiciones de verano:

0.216 d =====> 5.180 h


0.259 d =====> 6.205 h

14. SEGUNDA ITERACION DEL VOLUMEN DEL REACTOR.Caso 1.- Para condiciones de verano:

19929.265 m3


23872.020 m3

15. SEGUNDA COMPROBACION DE LA RELACION A/M:Caso 1.- Para condiciones de verano:t = 0.216 d ====> 5.180 hVerificacion de las caracteristicas de la sedimentación:

0.081


QF=

kd= d-1

Se=


kd= d-1

Se=


11. SEGUNDA ITERACION DE XN:

YN =



12. SEGUNDA ITERACION DE NF:





V=QF*t=

V=QF*t=

A/M = SF/(XV.a* t) = d-1

t = 0.259 d ====> 6.205 hVerificacion de las caracteristicas de la sedimentación:

0.067

0.074

16. SEGUNDA ITERACION DEL Se:Caso 1.- Para condiciones de verano:

2.682 mg/L


2.757 mg/L

0.73 Kg MLVSS/Kg de DBOr52.15 mg/L

3000.0 mg/L1.07 m3/s

V = 19929 m3


0.0582.68 mg/L

0.000 Kg/d


0.0362.76 mg/L

1156.967 Kg/d


266.415 Kg/d


259.473 Kg/d


83.056


81.544

20. SEGUNDA ITERACION DEL TIEMPO DE RESIDENCIA EN LA NITRIFICACION:Caso 1.- Para condiciones de verano:

0.216 d =====> 5.180 h

A/M = SF/(XV.a* t) = d-1

A/M= d-1

Se=SF/(k19*XV.a*t)=

Se=SF/(k9*XV.a*t)=

17. TERCERA ITERACION DE ΔXV:Y=SF=

XV.a=

QF=

kd= d-1

Se=


kd= d-1

Se=


18. TERCERA ITERACION DE XN:

YN =



19. TERCERA ITERACION DE NF:





0.259 d =====> 6.205 h

21. SEGUNDA ITERACION DEL VOLUMEN DEL REACTOR.Caso 1.- Para condiciones de verano:

19929.265 m3


23872.503 m3

Caso 1.- Para condiciones de verano:ΔV = 0.00 % Ok funciona

Caso 2.- Para condiciones de invierno:ΔV = 0.00 % Ok funciona

21.2. ASUMIR LOS SIGUIENTES VALORES:t = 0.216 5.180 h Veranot = 0.259 6.205 h Invierno

2.68 mg/L Verano2.76 mg/L Invierno

0.00 Kg/d Verano1156.97 Kg/d Invierno

266.415 Kg/d Verano259.473 Kg/d Invierno

83.056 Verano81.544 Invierno

Volumen = 19929.265 m3 VeranoVolumen = 23872.503 m3 Invierno

647.552 mg/L.d Invierno500 mg/L.d

22. CONSUMO DE OXIGENO PARA ELIMINACION DE DBO.Caso 1.- Para condiciones de verano:

8174341


3274136

23. CONSUMO DE OXIGENO PARA PARA LA NITRIFICACION (DNO).


V=QF*t=

V=QF*t=

21.1. DIFERENCIA DE VOLUMEN ΔXV:

d ====> d ====>

Se=

Se=

∆XV=

∆XV =

∆XN=

∆XN=

NF= mg/L de N(N-NH+4)

NF= mg/L de N(N-NH+4)

XV.a* t =

XL =

O2 requerido=86.4*a*(SF-Se)*QF+b*XV.a*V*0.001= KgO2/dKgO2/h

O2 requerido=86.4*a*(SF-Se)*QF+b*XV.a*V*0.001= KgO2/dKgO2/h


244961021


23858994

23.1. TRANSFERENCIA DIARIA DE OXIGENO.Caso 1.- Para condiciones de verano:

32670 ====> 1361Caso 1.- Para condiciones de verano:

27132 ====> 1131

8. POTENCIA REQUERIDA EN LA AIREACION:Caso 1.- Para condiciones de verano:

2 (de 1.5 a 2 Kg/kw.h)0.7 (de 0.7 a 1 factor de transferencia de oxigeno)

0.98 (de 0.92 a 0.98 factor de saturacion de oxigeno)0.9 mg/L (0.5 a 2mg/L concentracion de oxigeno para los difusores)9.2 mg/L Saturacion de oxigeno a 20°C a nivel del mar.

Pa = 477.8 mmHg Presion atmosferica al nivel del proyecto.T° = 19 °C del agua en verano.Pv = 17 mmHg Presion de vapor de agua para la temperatura critica del proyecto.Csw = 9.4 mg/L Saturacion de oxigeno en agua pura a temperatura dada.

5.830 mg/L

0.72


2 (de 1.5 a 2 Kg/kw.h)0.7 (de 0.7 a 1 factor de transferencia de oxigeno)

0.98 (de 0.92 a 0.98 factor de saturacion de oxigeno)0.9 mg/L (0.5 a 2mg/L concentracion de oxigeno)9.2 mg/L Saturacion de oxigeno a 20°C a nivel del mar.

Pa = 477.8 mmHg Presion atmosferica al nivel del proyecto.T° = 10 °C del agua en invierno.Pv = 9 mmHg Presion de vapor de agua para la temperatura critica del proyecto.Csw = 11.3 mg/L Saturacion de oxigeno en agua pura a temperatura dada.

7.054 mg/L

0.72

1885.9 KW2527 HP

Para No = 2 Recurriendo al grafico de aeradores.0.074 KW/m3

Pv recalc. = 0.106 KW/m3 Mejorar diseño

O2 requerido=4.57*(NF-Ne)*QF= KgO2/dKgO2/h

O2 requerido=4.57*(NF-Ne)*QF= KgO2/dKgO2/h

KgO2/d KgO2/h

KgO2/d KgO2/h

No= KgO2/kw.hα=β=

CL=

Cst=

C'sw=Csw*(Pa-Pv)/(760-Pv)=

N=No*(β*Csw-CL)/Cst*α*1.024(T-20)= KgO2/kw.h

No= KgO2/kw.hα=β=

CL=

Cst=

C'sw=Csw*(Pa-Pv)/(760-Pv)=

N=No*(β*Csw-CL)/Cst*α*1.024(T-20)= KgO2/kw.h

PotKW=O2 requerido / N =

PotKW=O2 requerido / N =

KgO2/kw.hPotEspecífica =

9. SELECCIÓN DE AIREADORES EN EL TANQUE DE AIREACION:Pot. unitario disponible = 50 HPDiametro de influencia = 20 mPotencia total requerida = 2527 HP

N° de aireadores = 50.0 Unidades

9.1. DIMENSIONAMIENTO DEL TANQUE DE AIREACION:FS = 50 %SL = 10.00Sa = 5.00

d =di/(1+FS) = 13.3 mSd = 10.00 d(S-1)d = 5.00 dN° de airead. = 50.00 und

Largo del tanque = 133.00 mAncho de tanque = 66.50 m

8844.50 m2Profundidad y = 2.7 mSuperficie =Sd*(S-1)d2 =

REPRESENTACION GRAFICA.133.0 m

66.5 m

PLANTA

2.7 m

CORTE LONGITUDINAL

11. RELACION DE RECICLADO:

3000 mg/L12000 mg/L

0.0 mg/L1.07 m3/s

0.33333.3 %


1761.8 Kg/d0.249

24.9 %Caso 2.- Para condiciones de invierno:

1672.0 Kg/d0.249

24.9 %==> r = 0.249 Ok funciona

12. CALCULO DE LOS CAUDALES RESTANTES:

0.266 m3/s1.335 m3/s

10.0 mg/Lt = 0.38 h


69.931 m3/d0.001 m3/s


62.448 m3/d

XV.a=

XV.u=

XV.F=

QF=

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

∆XV=

r=(XV.a*QF - ∆XV - XV.F*QF)/(QF*(XV.u-XV.a)) =

∆XV=

r=(XV.a*QF - ∆XV - XV.F*QF)/(QF*(XV.u-XV.a)) =

QR= r*QF =

Qo=QF*(1+r)=

XV.e=

Qw=(∆XV + QF*XV.F - QF*XV.e)/(XV.u-XV.e) =

Qw=(∆XV + QF*XV.F - QF*XV.e)/(XV.u-XV.e) =

0.001 m3/s0.001 m3/s Significa que la mayor parte de la alimentacion inicial saldrá con

el efluente del clarificador secundario.1.07 m3/s

0.267 m3/s0.267 m3/s

0.3 h

13. BALANCE DE MATERIA DE SOLIDOS NO VOLATILES:

0.0 mg/L3000 mg/L

0.8750.00 mg/L750.00 mg/L

3749.26 mg/L2.69 mg/L

14. PRODUCCION TOTAL DE LODOS:


839.13 Kg/d839.17 Kg/d


749.41 Kg/d749.37 Kg/d

Qw ≈

Qe=QF-Qw ≈Qu=Qo-Qe =

Qu=QR-Qw =

th = t/(r+1) =

XNV.e =

XV.a =

FV =

XNV.a = (1-FV)*XV.a/FV =

Por lo que, XNV.o = XNV.a =

XNV.u=(QF*(r+1)*XNV.a-Qe*XNV.e)/Qu=

XNV.F= (r+1)*XNV.a - r*XNV.u =

SOLIDOS SUSPENDIDOS VOLATILES (VSS)W:

(VSS)w = ∆XV + QF*XV.F - Qe*XV.e =

(VSS)w = Qw*XV.u =

(VSS)w = ∆XV + QF*XV.F - Qe*XV.e =

(VSS)w = Qw*XV.u =

1.07 m3/s2.69 mg/L

248.160 Kg/d

Utilizando el valor unico de Qw adoptado 0.00 m3/s248.160 Kg/d

248.160 Kg/d


1087.33 Kg/dCaso 2.- Para condiciones de invierno:

997.53 Kg/d

r = 0.24952 mg/L


22.2955 mg/L46.19 mg/L


25.00 mg/L46.73 mg/L

12000 mg/L0.0 mg/L

2393.59 mg/L

16. NEUTRALIZACION REQUERIDA PREVIO AL TRATAMIENTO BIOLOGICO:

50 mg/L2506.4658

0.5

1253.23288 Kg/d4616.44 Kg/d

4616.44 mg/L > 1253.23 mg/L Requiere neutralizacion previa

17. NUTRIENTES REQUERIDOS:NITROGENO:Nitrogeno perdido en el sistema por la purga de lodos.


SOLIDOS SUSPENDIDOS NO VOLATILES (NVSS)W:

QF =

XNV.F =

(NVSS)W = QW*XNV.u =QF*XNV.F-Qe*XNV.e =

(NVSS)W = QW*XNV.u =

(NVSSm)W = QW*XNV.u =

SOLIDOS SUSPENDIDOS TOTALES (TSS)W:

(TSS)W= (VSS)W + (NVSSm)W =

(TSS)W= (VSS)W + (NVSSm)W =

15. CONCENTRACIONES DE LA ALIMENTACION COMBINADA So y XV.o:

So :

SF =

Se =

So = (SF + r*Se)/(1 + r) =

Se =

So = (SF + r*Se)/(1 + r) =

XV.o :

XV.u =

XV.F =

XV.o = (XV.F + r*XV.u) / (1 + r) =

CaCO3 =

Kg DBOr/d = KgDBOr/dCaCO3r = Kg CaCO3/Kg DBOr

Alcalinidad consumida =Kg DBOr/d*CaCO3r =

Alcalinidad en la alimentacion inicial = QF*CaCO3 =

1761.8 Kg/d211.41 Kg/d


1672.0 Kg/d200.64 Kg/d

Nitrogeno perdido en el efluente.

1.07 m3/s1.0 mg/L

92.33 Kg/d

Nitrogeno total perdido:Caso 1.- Para condiciones de verano:

303.74 mg/L


292.97 mg/L

Nitrogeno disponible:NKT = 82.71 mg/L

7636.52 mg/L Ok no requiere adicion de nitrogeno

FOSFORO:Fosforo perdido en el sistema por la purga de lodos.


1761.8 Kg/d35.24 Kg/d


1672.0 Kg/d33.44 Kg/d

Fosforo perdido en el efluente.

1.07 m3/s0.5 mg/L

46.16 Kg/d

Fosforo total perdido:


81.40 mg/L


79.61 mg/L

Fosforo disponible:P = 4 mg/L

ΔXV =

Nw = 0.12*ΔXV =

ΔXV =

Nw = 0.12*ΔXV =

QF =

Nse =

Ne=QF*Nse =

NTwe=

NTwe=

Nd = QF * (NTK)F =

ΔXV =

Pw = 0.02*ΔXV =

ΔXV =

Pw = 0.02*ΔXV =

QF =

Pse =

Pe=QF*Pse =

Pwe=

Pwe=

369.32 mg/L Ok no requiere adicion de fósforo

18. EVLAUACION DE LA DBO TOTAL DEL EFLUENTE:Para A/M = 1.109

0.5810.00 mg/L Solidos en suspension para verificar en el rebosadero del


22.2955 mg/L28.1 mg/L


25.00 mg/L30.8 mg/L

0.00 mg/L

19. TIEMPO DE RETENCION CELULAR:V = 1447 m3

3000.00 mg/L


1761.8 Kg/d

2.46 d


1672.0 Kg/d

2.60 d

Ademas:Tiempo de residencia hidraulico:

0.4023 hTiempo de residencia basado en el caudal de alimentacion:

0.4022 h

Pd = QF * PF =

ψ =

XV.e=

Se =

DBO5 total =

Se =

DBO5 total =

Pwe=

XV.a=

ΔXV =

θC = XV.a*V/(ΔXV)*10-3=

ΔXV =

θC = XV.a*V/(ΔXV)*10-3=

tr =V/Qo =

t =V/QF =

PROYECTMEJORAMIENTO Y AMPLIACION DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE LA CIUDAD DE JULIACA, PROVINCIA DE SAN ROMAN - PUNO

Oxigeno:Verano :###Kg/dInvierno ###Kg/d

ReactorClarificador secundario

Alimentacion inicial Alimentacion combinada Verano :22.3mg/L Efluente del reactor Efluente finalInvierno 25mg/L

###m3/s ###m3/s ###mg/L ###m3/s ###m3/s52mg/L Verano : 46mg/L 750mg/L Verano :###mg/L Verano :###mg/L

Verano : 19°C Invierno 47mg/L 0.8 Invierno 25mg/L Invierno 25mg/LInvierno 10°C ###mg/L ###mg/L 10mg/L

0mg/L 750mg/L Verano : 19°C 750mg/L 0.0mg/L2.7mg/L TEMmg/L Invierno 10°C ###mg/L

###mg/L 0.4h Verano : 2.5d ###m3/s###m3 Invierno 2.6d Verano : 22.3mg/L

P = ###KW Descarga del Invierno : 25mg/L

Verano :###Kg/d clarificador ###mg/LInvierno ###Kg/d ###mg/L

PurgaLodo reciclado

Verano : 839Kg/d### Invierno :749Kg/d###m3/s 248Kg/dVerano :###mg/L BOMBA Verano :###mg/LInvierno : 25mg/L Invierno :998mg/L###mg/L ###m3/s###mg/L

ESQUEMA HIDRAULICO DEL SISTEMA DE LODOS ACTIVADOS (TRATAMIENTO DE DBO5).

Gases (CO2, etc)

Se

QF = QO = XV.a = QO = Qe =SF = SO

XNV.a = Se Se

TF

FV =XV.O = XV.a = XV.e =

XV.F = XNV.O =TW

XNV.O = XNV.e =XNV.F = NKTF = NKTF =NKTF = t =

θCQu =

V =Se

ΔXVXV.u =XNV.u =

(VSS)Wr =QR = (NVSS)W =

Se (TSS)W

XV.u = QW =XNV.u =

1 2 3 4

5

6

7

7 Tanque Anoxico Convencional FP

Documents

Transcript of 7 Tanque Anoxico Convencional FP