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PLANTA DE TRATAMIENTO DEAGUAS RESIDUALES

PROYECTO P.T.A.R. SAN CRISTOBAL DE LAS CASASCHIAPAS.

MEMORIA DESCRIPTIVA Y DE CLCULO FUNCIONAL.

SERVICIOS DE INGENIERA APLICADA S.A. DE C.V.CALLE SUCHIATE No. 1TUXTLA GUTIRREZ, CHIAPASFRACC. LOS LAURELESTEL. Y FAX: (961) 61-5-56-92

Elaboro: Ing. Anibal E. Fentanes Moreno.R.F.C. SIA-990602-UN0IMSS. A68-37456-10 7

CONTENIDO

1. ANTECEDENTES.

2. DATOS DE DISEO.

2.1 Caudales de diseo.2.2 Caractersticas del influente.2.3 Calidad del efluente.

3. MEMORIA DESCRIPTIVA DEL PROCESOS DE TRATAMIENTO.

3.1 Caja de control.3.2 Crcamo de Bombeo.3.3 Pretratamiento.3.4 Reactor biolgico aerobio.3.5 Sedimentador secundario.3.6 Tanque de Contacto de cloro.3.7 Espesador de Lodos.3.8 Digestor de Lodos aerobio.3.9 Deshidratacin de los bioslidos.

4. MEMORIA DE CLCULO FUNCIONAL.

4.1 Caja de control.4.2 Crcamo de Bombeo.4.3 Pretratamiento.4.4 Reactor biolgico aerobio.4.5 Sedimentador secundario.4.6 Tanque de Contacto de cloro.4.7 Espesador de Lodos.4.8 Digestor de Lodos aerobio.4.9 Deshidratacin de los bioslidos.

1. ANTECEDENTES

La ciudad de San Cristbal de las Casas est ubicada en una cuenca cerrada y su dren natural consiste en sumideros ubicados en la parte sur de la localidad. Debido a esto se han provocado inundaciones con consecuencias desastrosas, es hasta 1974 que por gestiones del Dr. Manuel Velasco Suarez Gobernador del estado en esos tiempos se construye un tnel de 4200 metros de longitud, para dar salida a las aguas de los ros Amarillo y Fogtico que atraviesan la Ciudad.

El crecimiento acelerado que ha tenido la ciudad en estas tres ltimas dcadas ha rebasado en mucho a la infraestructura hidrulica y principalmente a lo que corresponde a las aguas servidas, es por eso que en 2008 el gobierno del estado de Chiapas realiza el primer proyecto para el tratamiento de aguas residuales, este proyecto considera su ubicacin aguas abajo del portal de salida del tnel. Para el ao de 2009 se termina el proyecto pero el mismo no considero como se atravesara la zona del tnel, ante esta situacin el gobierno del estado en el 2010 contrata otro proyecto para la construccin del emisor, el cual propone la construccin un micro tnel por debajo del actual no considerando que el tiempo que se pueden desviar las aguas a los sumideros es de dos meses al ao lo cual su construccin adems del costo adicional se prolongara por varios aos.

La administracin municipal preocupada por la fuerte contaminacin de los ros del pueblo mgico de San Cristbal gestiona recursos para la construccin de la planta tratadora de aguas residuales pero al haber un proyecto pagado por la federacin, se le da la alternativa que el Ayuntamiento presente su proyecto para ser evaluado con respecto al proyecto anterior, es por ello que el presente proyecto debe competir en calidad, precio y gastos de operacin que lo hagan sustentable.

2. DATOS DE DISEO

2.1 Caudales de diseo:

La planta de tratamiento de aguas residuales (P.T.A.R.) de San Cristbal de Las Casas, Chiapas, contara con dos trenes de tratamiento denominados TREN DE AGUA y TREN DE LODOS.

El tren de agua se conformara por tres mdulos de tratamiento secundario mediante sistemas de lodos activados de los cuales uno de ellos operara en la modalidad de mezcla completa y los dos restantes operaran en la modalidad de aireacin modificada.

El tren de lodos se conformar por un sistema de espesado por gravedad, un sistema de estabilizacin aerobia y un sistema de deshidratado mecnico.

Los caudales de diseo actual y futuro se calcularon en base a los censos de poblacin del INEGI de 1980 al 2010 con la utilizacin de diversos mtodos para el clculo de tasa de crecimiento, tal y como se describe en el documento anexo I.

En resumen los caudales base de diseo del agua residual a ser tratada son los siguientes:

TABLA 1.

CALCULO DE CAUDALES ACTUALES Y FUTUROS (2015)

POBLACIN ACTUAL158,027.00HAB

POBLACIN FUTURA (2025)213,310.00HAB

APORTACIN43.20LT/HAB-DA

Q MEDIO ACTUAL79.01LPS

Q MINIMO ACTUAL39.51LPS

Q MXIMO INSTANTANEO ACTUAL145.76LPS

Q MXIMO EXTRAORDINARIO ACTUAL218.64LPS

Q MEDIO FUTURO106.66LPS

Q MINIMO FUTURO53.33LPS

Q MXIMO INSTANTANEO FUTURO186.92LPS

Q MXIMO EXTRAORDINARIO FUTURO280.38LPS

Es importante mencionar que en esta primera etapa del proyecto se construirn tres mdulos iguales con la opcin a futuro de construir dos mdulos ms conforme se vaya incrementado el caudal de entrada a la planta de tratamiento.

Para el caso del crcamo de bombeo y pretratamiento en esta primera etapa se disear y se construir para el caudal mximo instantneo calculado para el ao2025 (186.92 lps).

2.2 Caractersticas del Influente

La calidad del agua cruda a tratar es la que se muestra a continuacin:

TABLA 2

CaractersticasUnidadesConcentraciones promedio

Demanda bioqumica de oxigeno.mg/L330

Demanda biolgica de oxigeno.mg/L220

Slidos suspendidos totalesmg/L161

Nitrgeno total Kendallmg/L25

Fosforo totalmg/L4

Grasas y aceitesmg/L27.1

2.3 Calidad del Efluente y lodos en exceso.

La calidad del agua tratada en uno de los tres mdulos cumplir con la NOM-001- SEMARNAT-1996 para cuerpo receptor tipo C y los dos restantes cumplirn para cuerpo receptor tipo A

Los lodos producidos en exceso en la PTAR de San Cristbal de Las Casas, sern estabilizados y deshidratados cumpliendo con un porcentaje de sequedad igual o mayor al 22% y con las caractersticas de un lodo tipo C.

3. MEMORIA DESCRIPTIVA DEL PROCESOS DE TRATAMIENTO.

El proceso propuesto para el tratamiento de las aguas residuales domsticas de la Ciudad de San Cristbal de Las Casas en el estado de Chiapas, estar conformado por las siguientes operaciones unitarias:

Una Caja de control. Un Crcamo de Bombeo. Un Pretratamiento. Un reactor biolgico aerobio en su modalidad de mezcla completa. Dos reactores biolgicos aerobios en su modalidad de aireacin modificada.

Tres sedimentadores secundarios. Un tanque de Contacto de cloro para el efluente del sistema de lodos activados de mezcla completa. Un tanque de Contacto de cloro para el efluente del sistema de lodos activados de mezcla completa. Dos espesadores de Lodos gravimtricos. Tres digestores de Lodos aerobio. Un sistema de deshidratacin de los bioslidos en exceso.

3.1 TREN DE AGUA:

3.1.1 CAJA DE CONTROL Y DESBASTE GRUESO.

Como punto de partida las aguas residuales ingresaran primeramente a una caja de control equipada con rejillas de desbaste de 75 mm de separacin de limpieza manual, las cuales estarn instaladas en la pared intermedia entre esta y el crcamo de bombeo, la funcin principal de esta rejillas ser impedir el paso de slidos gruesos con el objeto de proteger los equipos de bombeo contra basura y slidos gruesos mayores a 75 mm de dimetro. Para levantar la rejilla y llevar a cabo la limpieza manual de las mismas se contar con un polipasto para izarlas. El sistema de cribado grueso consta de dos unidades para que cada una de las rejillas pueda permitir el paso del flujo mximo instantneo (186.82 lps).

3.1.2 CARCAMO DE BOMBEO.

El sistema de bombeo para el ingreso del agua residual a la planta estar diseado para recibir y bombear los caudales de diseo a futuro indicados en la tabla 1. Los equipos de bombeo a utilizar sern del tipo sumergibles especiales para el manejo de slidos y arenas, lo cual nos permitir bombear el agua residual sin un proceso previo de desarenado.

3.1.3 PRETRATAMIENTO

Caja de distribucin y cribado grueso y fino.

La caja de distribucin alimentara a cuatro canales (3 en operacin + 1 reserva), a lo largo de cada canal se instalara una rejilla gruesa y una fina de limpieza automtica.

El cribado grueso consta de dos rejillas con una apertura entre barras de 50 mm, fabricadas en acero inoxidable y son del tipo inclinadas de barras paralelas. El

accionamiento de limpieza de estas rejillas ser de forma automtica por diferencial de nivel. El sistema de limpieza enviar las basuras a un contenedor por medio de una banda transportadora. Cada una de las rejillas contar con una capacidad mxima de 186.92 lps.

El cribado fino consta de dos rejillas con una apertura entre barras de 6 mm, fabricadas en acero inoxidable y son del tipo inclinadas de barras paralelas. El accionamiento de limpieza de estas rejillas ser de forma automtica por diferencial de nivel. El sistema de limpieza enviar las basuras a un contenedor por medio de una banda transportadora. Cada una de las rejillas contar con una capacidad mxima de 186.92 lps.

Sistema de desarenado.

El agua residual proveniente del sistema de cribado es conducido hacia un canal comn de donde se distribuir hacia los tres desarenadores de 3 m de dimetro cada uno. El diseo de los desarenadores es del tipo vortex y contemplan su operacin en forma constante para manejar una capacidad de diseo mximo de186.92 lps por equipo.

Los tanques para los desarenadores son circulares de concreto armado con fondo cnico, por donde el influente fluye a travs del compartimiento exterior. El fluido entra por los extremos hacia el compartimiento exterior y la sedimentacin se efecta debido a que el fluido y las partculas suspendidas fluyen por la periferia y caen por efecto de la gravedad hacia la cmara de concentracin de arenas. Las arenas y sedimentos son colectados dentro de una cmara de fondo y se extraen por medio de inyeccin de aire para ser succionadas y enviadas hacia el clasificador de arenas por medio de un air lift que descargar al clasificador donde se lavaran y posteriormente descargarlas hacia un contenedor para su disposicin final.

El aire para air lift y para el sistema de difusin es suministrado por medio de sopladores de desplazamiento positivo.

El porcentaje de remocin de arenas ser del 95% a una malla 50. La cantidad de arenas a remover a flujo promedio se estima en 2.8 m3/da.

El efluente desarenado se descargar por medio de un canal hacia la etapa de tratamiento secundario, previo a esto el fluido pasara hacia una caja de distribucin en donde esta permitir al fluido dividirse en partes iguales hacia los tanques de aireacin que se tienen contemplados para esta etapa.

3.1.4 TRATAMIENTO SECUNDARIO.

REACTORES BIOLOGICOS:

El proceso biolgico secundario seleccionado para esta planta se conforma por un sistema de lodos activados convencionales bajo la modalidad de mezcla completa y uno bajo la modalidad de aireacin modificada, los criterios de diseo empleados para su dimensionamiento son los siguientes:

Lodos activados mezcla completa:

Edad de lodos: 5 - 15 d. F/M: 0.2 0.6 1/d.Carga volumtrica: 0.8 1.92 kg de DBO5/m3.da.SSTLM: 2,500 4,000 mg/LTiempo de residencia hidrulica: 3 - 5 hrs.

Lodos activados aireacin modificada:

Edad de lodos: 0.2 0.5 d. F/M: 1.5 5.0 1/d.Carga volumtrica: 1.2 2.4 kg de DBO5/m3-da.SSTLM: 200 1,000 mg/LTiempo de residencia hidrulica: 1.5 3.0 hrs.

En esta etapa del proceso se remueve DBO, DQO y slidos suspendidos por un proceso de oxidacin y conversin de los compuestos a CO2 y H2O; este proceso es llevado a cabo por microorganismos que al degradar la materia orgnica en presencia de oxgeno, se reproducen generando lodo en exceso que debe ser removido peridicamente.

El sistema biolgico ser diseado en uno de sus mdulos para cumplir con una concentracin a la salida de DBO5 y SST de 30 y 40 mg/l mximo y el segundo mdulo para cumplir con una concentracin a la salida de DBO5 y SST de 150 y150 mg/l mximo.

Sistema de aireacin y difusin: sopladores

El sistema de aireacin ser diseado para el requerimiento de oxgeno debido a la demanda en oxidacin carboncea. Una de las consideraciones principales para el clculo del requerimiento de aire es la concentracin de oxgeno en el licor

mezclado. En el caso de carga promedio, la concentracin de oxgeno disuelto ser de 2 mg/l.

El aire ser suministrado mediante sopladores centrfugos multietapas y ser distribuido dentro de los tanques de aireacin mediante un sistema de difusin de burbuja fina.

El equipo de aireacin estar conformado por tres sopladores (2 + 1) del tipo centrfugos multietapas para darle servicio a los sistemas de lodos activados y a los digestores de lodos a travs de un sistema de difusin del aire mediante difusores de burbuja fina.

SEDIMENTADORES SECUNDARIOS

Los sedimentadores secundarios sern de geometra circular de 25 m de dimetro equipados con un sistema de recoleccin y concentracin de los lodos sedimentados comnmente llamadas rastras, el accionamiento de este sistema ser de traccin central. Cada clarificador secundario estar diseado para soportar el flujo medio y mximo de alimentacin a la planta; as como la carga de slidos promedio y mxima, y el flujo de lodos recirculados (RAS) establecidos en el diseo.

Los criterios de diseo empleados para su dimensionamiento son los siguientes: Clarificadores del sistema de lodos activados en la modalidad de mezcla completa: Carga hidrulica superficial: 19 m3/m2.da @ flujo promedio y 34 m3/m2.da@ flujo pico.

Carga de slidos: 113 kg/m2.da @ flujo promedio y 166 kg/m2.da @ flujo pico.

Carga sobre el vertedor: 124 m3/m.da @ flujo promedio y 222 m3/m.da @flujo pico.

Clarificadores del sistema de lodos activados en la modalidad de aireacin modificada:

Carga hidrulica superficial: 19 m3/m2.da @ flujo promedio y 34 m3/m2.da@ flujo pico.

Carga de slidos: 18 kg/m2.da @ flujo promedio y 31 kg/m2.da @ flujo pico.

Carga sobre el vertedor: 124 m3/m.da @ flujo promedio y 222 m3/m.da @flujo pico.

La descarga de cada reactor aerobio entra por la parte inferior de cada clarificador secundario y sube por una columna central y es descargado por orificios de la columna hacia la periferia del clarificador. Los lodos sedimentados son colectados y concentrados para su envo a un crcamo de bombeo y de aqu recirculados a cada uno de los reactores biolgicos y el exceso ser purgado a los espesadores de lodos.

El efluente clarificado es recolectado mediante una canaleta perimetral equipada con una placa desnatadora y una serie vertedores triangular y ser enviado hacia el tanque de contacto de cloro para su desinfeccin final.

TANQUE DE CONTACTO DE CLORO.

El sistema de desinfeccin que se emplear en esta planta ser mediante el uso de gas cloro en un tanque de contacto de cloro con un tiempo de residencia hidrulica de 30 min. dividido en 5 canales para lograr un mayor tiempo de contacto entre el cloro y el agua tratada.

Es importante mencionar que el tanque de contacto de cloro estar dividido en dos secciones, uno para la desinfeccin del agua tratada producida en el mdulo del proceso convencional de mezcla completa y el otro para el agua tratada de los mdulos del proceso de aireacin modificada.

3.2 TREN DE LODOS:

ESPESADORES GRAVIMETRICOS

Los lodos en exceso (WAS) provenientes de los sistemas de lodos activados sern enviados a una caja de distribucin y de aqu sern enviados a dos espesadores de lodos por gravedad equipados con un sistema de recoleccin y concentracin de lodos comnmente llamadas rastras, el objetivo principal de esta unidades ser concentrar los lodos del 0.8% al 2.75% con la finalidad de reducir el volumen de los digestores aerobios.Los criterios de diseo empleados para su dimensionamiento son los siguientes: Carga de slidos: 30 kg/m2.da.Carga superficial: 3.71 m3/m2.da.

Cada espesador de lodos tendr un dimetro de 7.5 m y una profundidad media de 3.6 m. el porcentaje de captura de slidos ser del 95%. El sobrenadante generado en este proceso se conducir por gravedad hasta el crcamo de bombeo para ser tratado.

DIGESTORES DE LODOS AEROBIOS

Los lodos en exceso espesados sern estabilizacin en tres digestores aerobios equipados con un sistema de difusin de burbuja fina, cada digestor tendr 891 m3 de capacidad y se lograr un 38% de reduccin de slidos suspendidos voltiles

Como ya se menciono anteriormente el suministro de aire para los reactores biolgicos y digestores de lodos se har a travs de 3 sopladores con capacidad cada uno de 2,350 pie3/min, los cuales 2 estarn en operacin y el tercero estar en reserva en caso de una falla o mantenimiento en uno de ellos.

DESHIDRATADO DE LODOS.

Los lodos del proceso anterior una vez estabilizados, sern enviados a un filtro prensa de bandas de un metro de ancho, previo a la entrada del lodo al filtro prensa se le aplicar una solucin de polmero al 0.2% para llevar a cabo la floculacin del mismo y permitir un mejor deshidratado y as cumplir con una sequedad igual o mayor al 78%. Este equipo se instalara en la parte superior de los digestores y el lodo deshidratado se descargara a un contenedor para ser retirados de la planta para su disposicin final a un relleno sanitario autorizado por el municipio.

La filosofa de operacin de este equipo ser operarlo 5 das a la semana durante16 horas diarias.

4. MEMORIA DE CLCULO FUNCIONAL.

GASTO DE DISEO FUTURO

Gasto medio de diseo = 106.66 lt/seg = 9,215.42 m3/da. Gasto mximo = 186.92 lt/seg = 16,149.89 m3/da Gasto mnimo = 53.33 lt/seg = 4,607.71 m3/da

GASTOS DE DISEO PRIMERA ETAPA

Q Mximo = 145.76 lt/seg. Q Medio = 79.01 lt/segQ Mnimo = 39.51 lt/seg

CALCULO DE LAS UNIDADES DE TRATAMIENTO PRIMERA ETAPA TREN DE AGUAI. Pretratamiento.

a) Gasto de diseo.

Q mximo = 186.92 lps

b) Nmero de canales para rejillas gruesa y finas

Tres en operacin y uno en reserva manual. c) RejillasTipo de rejillas: 3 canales equipadas con rejillas de limpieza automtica y un canal con rejillas de limpieza manual, el cual se utilizara en caso de una falla o mantenimiento de las rejillas mecnicas.

Gasto mximo por rejilla: 62.30 lps

rea de cada canal considerando una velocidad de 0.6 m/seg y h = 0.475 m

0.0623A

0.6

0.10m2 .

W 0.100.475

0.21m .

Consideraciones para las rejillas gruesas:

Factor beta = 2.42Abertura de las rejillas = 50 mmAncho mximo de las barras = 8 mm

Nmero de aberturas de la rejilla:

5n + 0.8 (n+1) = 100 n = 17rea total de las aberturas proyeccin vertical

17 x 0.05 x 0.475 = 0.40 m2.

Velocidades a travs de la rejilla y prdidaKirschmer).

4 / 3 Sen(b) V

de carga (Ecuacin deh Kt 2f a 2 g

% DE ENSUCIAMIENTO DE LA REJILLAAREA (m2)VELOCIDAD (m/seg)Hf(cm)

0%0,400,710,50

10%0,360,790,62

20%0,320,880,79

30%0,281,011,03

40%0,241,181,40

Consideraciones para las rejillas finas:

Factor beta = 0.84Abertura de las rejillas = 6 mmAncho mximo de las barras = 6 mm

Nmero de aberturas de la rejilla:

0.6n + 0.6 (83+1) = 100 n = 83

rea total de las aberturas proyeccin vertical

83 x 0.006 x 0.475 = 0.24 m2.

Velocidades a travs de la rejilla y prdida de carga (Ecuacin deKirschmer).

h K 4 / 3 Sen(b) Vt 2f a 2 g

% DE ENSUCIAMIENTO DE LA REJILLAAREA (m2)VELOCIDAD (m/seg)Hf(cm)

0%0,241,215,88

10%0,211,347,26

20%0,191,519,18

30%0,171,7312,00

40%0,142,0116,33

d) Desarenadores

Tipo de desarenadores: Vortex

Nmero de unidades: 3 (tres)

Gasto mximo por desarenador: 62.30 lps

Carga superficial = 145.83 m3 / m2.hr.

As (62.30 * 3.6)

145.83

Dimetro = 3.0 m.

1.54m2 .

Las dimensiones del desarenador sern dadas por el proveedor del equipo, las cuales estn plasmada en los planos funcionales.

II. Sistema de lodos activados convencional mezcla completa.

1. Reactor biolgico.

a) Nmero de reactores biolgicos: 1 (Uno)b) Gasto de diseo 26.34 lt/seg c) Carga Orgnica

CDBO5

9354.90x220

1000

2058.08kg / da

9354.90x161CSST 1000

1506.14kg /da

VALORES DE LAS CONSTANTES CINTICAS

1. Process ParametersFor heterotrophic Organisms (Table 11.2):Ytrue, kg VSS/kg BOD5 0,60

b, 1/d0,06

Assume Y value remains constant

b at T1, 1/d11,30,05

b at T2, 1/d 16,45 0,06For Autotrophic Organisms (Table 11.3):

Ytrue, kg VSS/kg NH3-N removed

11,30,15

b, 1/d0,05

Ksn, mg NH3-N/L1,00

Ko, mg DO/L0,50

max, 1/d0,47

Assume Ytrue, Ksn and Ko remain constant with T0,33

max at T1, 1/d

max at T2, 1/d 16,45 0,54

b at T1, 1/d 11,3 0,04

b at T2, 1/d 16,45 0,05

d) Determinacin del tiempo de retencin celular a T1 (11.3C).

u u max*NH 3 N /(Ksn NH 3 N )* O.D /(Ksn O.D)

u 0.33*10 /(1 10)*2.0 /(0.5 2.0)0.24

c = 1/u = (1/0.24) x 1.0 = 4.2 d

e) Produccin total de lodos en el sistema.

Lodos biolgicos

Hetertrofos

Aplicando

Px YobsQSO S Yobs

0.60 1 kdC

0.49 10.054.2Px 0.499,354.9022020 1000

921.53kg / dia

Auttrofos.

Nitrgeno asimilado por microorganismos hetertrofos = 921.53 x 0.12 =110.58 kg N/da.

Aplicando

Yobs

0.15 1 kdC

0.13 10.044.2


NH3 N = 234 110.58 (9354.90 x (10/1000) = 29.74 kg/da

Px = 29.74 x 0.13 = 3.77 kg/da

Produccin de lodos inertes en el influente considerando una relacin deSSV / SST = 0.80

Lodos inertes = 1,506.14 * 0.20 = 301.23 kg/da

Produccin de lodos no biodegradables considerando un 30%.

Lodos no biodegradables = 1,506.14 * 0.8 * 0.3 = 361.47 Kg/da

Lodos totales en exceso como SST.

Px = 921.53 + 3.77 + 301.23 + 361.47 = 1,588.01 kg/ da

f) Volumen del tanque de aeracin.

Aplicando:

V C * Px *1000

SSTLM

y SSTLM = 3500 ppm

4.2x1588.01x1000V

3500

1907.50m3

V = 1,907.50 m3

Tr 1907.50 4.89hr108.273.6

c 1907.503500

4.2d1588.01X1000

c = 4.2 das

Revisin de los parmetros de diseo

F 9354.90 220 0.41dia1M 1907.503500x0.75SERVICIOS DE INGENIERA APLICADA S.A. DE C.V.CALLE SUCHIATE No. 1TUXTLA GUTIRREZ, CHIAPASFRACC. LOS LAURELESTEL. Y FAX: (961) 61-5-56-92

F 9354.90x(220 /1000)

xdia V 1907.50

1.08kg / m3

g) Dimensiones del reactor biolgico.

Si h = 5.0 m

rea Superficial = 1907.50 / 5.0 = 381.50 m2

Si W = 17.35 m

L = 287.73 / 17.35 = 21.99 m = 22.00 m

h) Requisitos de oxgeno.

Masa de oxigeno equivalente a la DBOL

9354.90x(0.220 0.020) (29.74x4.57) 2887.35kg / dia0.68

Masa de oxigeno que deja el sistema como biomasa heterotrfica y auttrofa:

(921.53+3.77) x 1.42 = 1313.93 kg/da

Demanda de oxigeno total

2887.35 1313.93 = 1573.42 kg/da

i)Volumen de aire en condiciones estndar Altura sobre el nivel del mar: 2113 m.s.n.m. Presin baromtrica: 590.11 mm Hg Concentracin de oxigeno a 20C: 7.04 mg/lt CL = 2.0 mg/lt = 0.85

N No 7.04 29.08

0.55 0.31No

j) Demanda de oxgeno total en condiciones estndar

D.O. 1573.42

0.31

5075.55kg / da 211.48kg / hr

Para SOTE = 0.3166 para difusores con membrana perforada, trabajando a 1.506 pie3/min y 5.0 m de profundidad.

Vaire 211.48 2397.33m3/hr 1410.83SCFM1.201x0.232x0.3166

k) Nmero de difusores.

1410.83 / 1.506 = 936.81 = 937

2. Sedimentador Secundario a) Nmero de unidades1 (uno en operacin)

b) Gasto de diseo

Q medio = 79.01 lt/segQ mximo = 145.76 lt/seg

c) rea superficial

Gasto medio 19 m3/m2dia

As 79.01x86.4

19

D = 25 m

359.28m2

Gasto mximo 34 m3/m2dia

As 145.76x86.4

34

370.40m2D = 25 m

d) Revisin por carga de slidosDeterminacin del gasto de recirculacin de lodos (RAS) Concentracin de slidos suspendidos totales en la recirculacin delodos = 8500 ppm

Concentracin de SSTLM = 3500

QRAS 35008500 3500

0.70x108.27 75.79lps

Carga de slidos para Q medio, mas Q recirculacin.

Cslidos

(108.27 75.79)86.43.5 492.36

113.05kg /m

2 dia

En caso de recircular el 100% la carga de slidos resulta.

Cslidos

256.54 86.4 3.5492.36

133kg /m

2 dia

e) Volumen del sedimentador

Con 8% de pendiente en el piso y un tirante medio de 2.8 metros. V = 2.8 x 359.28 = 1005.98 m3.TRH = 3.54 hrs.

f) Carga sobre el vertedor

Longitud del vertedor = 75.40 m

108.27 86

.4

75.4

124.06m 3


/ m / dia

Ok menor a 125 m3/m da

3. Tanque de contacto de cloro

a) Nmero de unidades 1 (uno)

b) Gasto de diseo 26.34 lt/seg.

c) Volumen y dimensiones Tr = 30 min. Para gasto medio

V 36.343060

1000

h= 2.5 m b= 6.30 m

47.41m3

L = 12.40 m Bordo libre = 0.5 m

d) Nmero de canales 5 de 121 cme) Relacin de recorrido longitudinal / ancho :

12.4x5 51.241.21

f) Relacin h / b = 2.51.21

2.0

III. Sistema de lodos activados aireacin modificada.

1. Reactor biolgico.

a) Nmero de reactores biolgicos: 2 (Dos)b) Gasto de diseo 52.68 lt/seg = 4551.55 m3/da c) Carga Orgnica

CDBO5

4551.55x220

1000

1001.34 kg /da

4551.55x161CSST 1000

732.80 kg /da

VALORES DE LAS CONSTANTES CINTICAS

1. Process ParametersFor heterotrophic Organisms (Table 11.2):Ytrue, kg VSS/kg BOD5 0,85

b, 1/d

11,30,06

Assume Y value remains constant0,05

b at T1, 1/d

b at T2, 1/d 16,45 0,06For Autotrophic Organisms (Table 11.3):

Ytrue, kg VSS/kg NH3-N removed

11,30,15

b, 1/d0,05

Ksn, mg NH3-N/L1,0

Ko, mg DO/L0,5

max, 1/d0,47

Assume Ytrue, Ksn and Ko remain constant with T0,33

max at T1, 1/d

max at T2, 1/d 16,45 0,54

b at T1, 1/d 11,3 0,04b at T2, 1/d 16,45 0,05

d) Determinacin del tiempo de retencin celular a T1 (11.3C).

u u max*NH 3 N /(Ksn NH 3 N )* O.D /(Ksn

O.D)u 0.33*25/(125)*2.0 /(0.5 2.0)

0.25

c = 1/u = (1/0.25) x 0.12 = 0.48 d

e) Produccin total de lodos en el sistema.

Lodos biolgicos

Hetertrofos

Aplicando

Px YobsQSO S SERVICIOS DE INGENIERA APLICADA S.A. DE C.V.CALLE SUCHIATE No. 1TUXTLA GUTIRREZ, CHIAPASFRACC. LOS LAURELESTEL. Y FAX: (961) 61-5-56-92

Yobs 1 kdC

0.85

0.8310.050.48

Px 0.83 4551.55 220100 1000


453.33kg /dia

Auttrofos.

En esta variante, la nitrificacin es prcticamente nula, por lo que no hay lodos de organismos auttrofos.

f) Produccin de lodos inertes en el influente considerando una relacin deSSV / SST = 0.80

Lodos inertes = 732.80 * 0.20 = 146.56 kg/da

g) Produccin de lodos no biodegradables considerando un 30%.

Lodos no biodegradables = 732.80 * 0.8 * 0.3 = 175.87 Kg/da h) Lodos totales en exceso como SST.Px = 453.33 + 146.56 + 175.87 = 775.76 kg/ da

i) Volumen del tanque de aeracin.

Aplicando:

V C * Px *1000

SSTLM

y SSTLM = 850 ppm

0.48x775.76x1000V

850

438.07m3

V = 438.07 m3

Tr 438.07 0.56 hr216.553.6

c 438.07 850

0.48d 775.76x1000

c = 0.48 das

Revisin de los parmetros de diseo

F 4551.55 220 3.59dia 1M 438.07850x0.75

F 4551.55x(220 /1000)

xdia V 438.07

2.28kg / m3

j) Dimensiones de los reactores biolgicos.

Numero de reactores: Dos (2)

Volumen por cada reactor biolgico = 438.07 / 2 = 219.04 m3. Si h = 5.0 mrea Superficial = 219.04 / 5.0 = 43.81 m2

Si W = 8.20 m

L = 43.81 / 8.20 = 5.34 m = 6.00 m

k) Requisitos de oxgeno.

Masa de oxigeno equivalente a la DBOL

4551.55x(0.220 0.100) 803.21kg /dia0.68

Masa de oxigeno que deja el sistema como biomasa heterotrfica: (453.33) x 1.42 = 643.73 kg/daDemanda de oxigeno total 803.21

643.73 = 655.56 kg/da

l) Volumen de aire en condiciones estndar

Altura sobre el nivel del mar: 2113 m.s.n.m. Presin baromtrica: 590.11 mm Hg

Concentracin de oxigeno a 20C: 7.04 mg/lt

CL = 2.0 mg/lt = 0.55


N No 7.04 29.08

0.55 0.31No

m) Demanda de oxgeno total en condiciones estndar

D.O. 655.56

0.31

2114.71kg / da 88.11kg / hr


Vaire 88.11 1070.13m3/hr 629.77SCFM1.201x0.232x0.2955

n) Numero de difusores por tanque.

(629.77 / 2) 207.16 2081.52

2. Sedimentador Secundario a) Nmero de unidades2 (dos en operacin)

b) Gasto de diseo por sedimentador secundario

Q medio = 79.01 lt/segQ mximo = 145.76 lt/seg

c) rea superficial

Gasto medio 19 m3/m2dia

As 79.01x86.4

19

D = 25 m

359.28m2

Gasto mximo 34 m3/m2dia

As 145.76x86.4

34

370.40m2D = 25 m

d) Revisin por carga de slidosDeterminacin del gasto de recirculacin de lodos (RAS) Concentracin de slidos suspendidos totales en la recirculacin delodos = 8500 ppm

Concentracin de SSTLM = 850

QRAS 8508500 850

0.11x108.27 12.03lps

Carga de slidos para Q medio, mas Q recirculacin.

Cslidos

(108.27 12.03)86.4 0.85 492.36

17.94kg /m

2 dia

En caso de recircular el 25% la carga de slidos resulta.

Cslidos

135.34 86.4 0.85

20.19kg /2

dia 492.36 m

e) Volumen del sedimentador


f) Carga sobre el vertedor

Longitud del vertedor = 75.40 m

108.27

86.475.4

124.06m 3

/ m / dia

Ok menor a 125 m3/m da

3. Tanque de contacto de cloro

g) Nmero de unidades 1 (uno)

h) Gasto de diseo 216.55 lt/seg.

i) Volumen y dimensiones Tr = 30 min. Para gasto medio

V 216.553060

1000

389.79m3

h= 2.5 m b= 12.60 m

L = 12.40 m Bordo libre = 0.5 m j) Nmero de canales 7 de 175 cmk) Relacin de recorrido longitudinal / ancho :

12.4x7 49.61.75

l) Relacin h / b = 2.5 1.421.75

TREN DE LODOS

IV. Espesador de lodos

a) Nmero de unidades: 2 (dos).

b) Tipo de espesador: Gravimtrico

c) Determinacin de lodos ha espesado.

o) Lodos en exceso que abandona del sistema de lodos activados convencional mezcla completa.

WAS Px (Q * SSTefluente )

WAS 1588.01(9354.90*0.030) 1307.36kg/da

p) Lodos en exceso que abandona del sistema de lodos activados aireacin extendida.

WAS Px (Q * SSTefluente )

WAS 3188.91(4551.55*0.100) 1317.93kg/ da

q) Masa de lodos totales en exceso a espesamiento.

WAS 1307.36 1317.93 2625.29kg / da

Masa de lodos a manejar por unidad = 2625.29 1312.65kg / dia2

Volumen con una concentracin del 0.80% y gravedad especifica de 1.01

Volumen de lodos = 1312.65 162.45m3 /dia10000.0081.01

d) Determinacin del rea para carga de slidos = 30 kg / m2.da

rea 1312.65

30

43.76m2

Dimetro = 7.50 m

e) Carga hidrulica.

C.H . 162.45

43.76

3.71kg / m2 da

f) Volumen de cada espesador de lodos.


g) Masa total de lodos espesados considerando un 95% de captura.

Masa de lodos espesados = 2625.29 x 0.95 = 2,494.02 kg/da.

h) Volumen total de lodos espesados considerando una concentracin del2.75% y una gravedad especifica de 1.02.

V 2494.021000x1.02 * 0.0275

88.91m3

V. Digestin de lodos.

a) Nmero de unidades: 3 (tres). b) Tipo de digestores: aerobio.c) Temperaturas ambientales:

Verano: 16.45C. Invierno: 11.30C.d) Volumen de lodos a procesar por unidad: 29.64 m3.

e) Edad de lodos.

Para obtener un 38% de reduccin de voltiles en invierno se requieren:

475 / 11.30 = 42 das.

f) Eficiencia de remocin en verano:

Para un tiempo de retencin con temperatura de 16.45C = 30 das

16.45 x 30 = 493.5C das con una reduccin del 40%. g) Determinacin del volumen de cada digestor.

V = 30 x 29.64 = 889.2 m3.

h) Dimensiones de cada digestor.

Si h = 5.0 m

rea Superficial = 889.2 / 5.0 = 177.84 m2

Si W = 10.80 m

L = 177.84 / 10.80 = 16.47 m = 16.50 m. i) Requerimientos de oxgeno.Slidos voltiles = 2494.02 * 0.75 = 1870.52 kg/da. Reduccin de voltiles = 1870.52 x 0.40 = 748.21 kg/da. RO2 = 748.21 x 2.3 = 1720.9 kg/ da

j) Demanda de oxigeno total en condiciones estndar:

D.O. 1720.90

0.31

5551.29kg / da

Requerimientos de aire en condiciones estndar:


Vaire (5551.29 / 24) 2669.26m3/hr 1570.86SCFM1.201x0.232x0.3110

k) Nmero de difusores por digestor.

(1570.86 / 3) 342.2 3431.53

l) Requerimiento de aire en condiciones actuales.

DeACFM SCFMx Ps (RHsxPVs)

x Ta x Pb

Ps = 14.7 psi Pb = 11.41 psi Pa = 11.21 psi

Pb (RHaxPVa) Ts PaRHs = 36% RHa = 82%Ts = 527.67R Ta = 517.59R PVs = 0.3393 PVa = 0.2329

ACFM = 1.30 SCFM.

m) Capacidad total de los sopladores, considerando el volumen de aire requerido en los tanques de aireacin y digestores.

Unidad de tratamientoSCFMACFM

Reactor biolgico mezcla completa.1,410.831,834

Reactor biolgico aireacin modificada.629.77822

Digestores de lodos.1,570.862,041

Total de aire3,611.464,697

n) Seleccin de los sopladores.

Con base a los volmenes de aire descritos en la tabla anterior se proponen tres sopladores (2 en operacin + 1 en reserva) del tipo centrfugos multietapa con capacidad cada uno de 2,348.50 pie3/min.

VI. Secado de lodos

r) Mtodo de secado: mecnico mediante un filtro prensa de bandas s) Masa de lodos a procesar = 2494.02 748.21 = 1,745.81 kg/ daCarga de slidos por metro de banda:

Lodos activados digeridos aerbicamente: 100 a 300 kg / hr.m.

Filosofa de operacin.

Das a la semana en operacin 5 das. Horas al da en operacin 16 hr. Total de horas a la semana 80 hr. Peso de lodos conforme a la filosofa de operacin arriba descrita.

1745.81 x 7 = 12,220.67 kg/semana / 80 hr = 152.75 kg/hr.

Se selecciona un filtro prensa de bandas de 1.0 metros de ancho de banda.

Peso del lodo seco

% de captura de slidos: 95%

152.75 x 0.95 x 16 = 2,321.80 kg/da

Volumen de lodos secoConcentracin del lodo 22% Gravedad especifica 1.06

V 2321.80

9.95m3

/ da1000x1.06x0.22

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