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MILLAN Ph.D. M.Sc.
AGUAS RESIDUALES
INGENIERIA AMBIENTAL. UPTC.
TRATAMIENTO SECUNDARIO DE
AGUAS RESIDUALES
2ª PARTE
POR: ING. GLORIA LUCIA CAMARGO MILLAN Ph.D. M.Sc.
TRATAMIENTO EN MEDIO FIJO
FILTRO PERCOLADOR
BIODISCOS
PROF: ING. GLORIA L. CAMARGO. Ph.D. M.Sc. PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
FILTROS PERCOLADORES
PROF: ING. GLORIA L. CAMARGO. Ph.D. M.Sc. PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
FILTROS PERCOLADORES
http://www.brentw.com/water/annarbor.html PROF: ING. GLORIA L. CAMARGO. Ph.D. M.Sc. PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
MILLAN Ph.D. M.Sc.
AGUAS RESIDUALES
INGENIERIA AMBIENTAL. UPTC.
http://www.lakeside-equipment.com/Large_Photos/trickle_large.htm http://www.cape.canterbury.ac.nz/Archive/peter.html http://www.brentw.com/water/annarbor.html PROF: ING. GLORIA L. CAMARGO. http://www.engr.psu.edu/ce/enve/tf.htm Ph.D. M.Sc.^ PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
FILTROS PERCOLADORES
Qw
Q
Qr
Qe= Q - Qw
D
As
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7 GIROS INDUSTRIALES
BIOMASA EN UN FILTRO
PERCOLADOR
Influente DBO 5 Medio^ Biomasa Prod. Finales (^) CO 2
O 2
Efluente
Primera fase : Degradación aerobia de la
materia orgánica en la capa exterior de la
biomasa. Degradación anaerobia en la
fracción en contacto con el medio.
Segunda fase : Crecimiento de la biomasa e
incremento en su espesor. Mayor fracción de
biomasa anaerobia. Disminución en la
disponibilidad de alimento.
Tercera fase : Metabolismo endógeno en
capas interiores de la biomasa y pérdida de
fijación en el medio. Desprendimiento de la
biomasa.
GCT Fuente: SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE PELÍCULA FIJA FILTROS PERCOLADORES O ROCIADORES. México 2013. PROF: ING. GLORIA L. CAMARGO. Ph.D. M.Sc. PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
SISTEMA BIOLÓGICO EN EL
FILTRO PERCOLADOR
A
B
C
Estrato A : presencia de luz solar, oxígeno
disponible y sustrato. Crecimiento de algas.
Estrato B : disponibilidad de oxígeno (capa
exterior de la biomasa) y sustrato. Bacterias
facultativas.
Estrato C : disminución en la concentración de
sustrato y disponibilidad de oxígeno para las
capas exteriores de la biomasa. Bacterias
nitrificantes.
Otros organismos: hongos y protozoos
GCT Fuente: SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE PELÍCULA FIJA FILTROS PERCOLADORES O ROCIADORES. México 2013. PROF: ING. GLORIA L. CAMARGO. Ph.D. M.Sc. PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
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AGUAS RESIDUALES
INGENIERIA AMBIENTAL. UPTC.
DISEÑO FILTROS PERCOLADORES
F. Empaques plasticos o torres
empacadas
Schulze (1960) Ln (Se/So) = - kD/qn
k = cte de velocidad
D = profundidad empaque, m
q = carga hidraulica, m^3 /m^2 - d
n = cte, caracteristica empaque
F. Alemana (1966) Ln (Se/So) = - kD/qn
k = coeficiente de empaque y tratabilidad agua residual, (L/s)0.5/m^2 (basado n=0.5)
q = Carga hidráulica, excluyendo recirculación, L/m^2 .s
kT = k 20 (1.035) T-^20
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DISEÑO FILTROS PERCOLADORES
Rociadores filtro (brazo distribuidor)
SK = ((Q+R)1000)/(an*60)
SK = Intensidad de arrastre en mm/paso de un brazo (profundidad del agua
depositada)
Q+R= carga hidráulica total aplicada al filtro, m^3 /m^2 - h
a =numero de brazos del distribuidor
n = revoluciones por minuto del distribuidor
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DISEÑO FILTROS PERCOLADORES
Rociadores filtro (brazo distribuidor)
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CONFIGURACIONES DE FILTROS
PERCOLADORES ALTA TASA
Sedimentador 1º Percolador Filtro Sedimentador 2º Filtro Percolador Filtro Percolador Sedimentador 2º Sedimentador 2º Sedimentador 1º Sedimentador 1º ARinf ARinf ARinf ARef ARef ARef Recirculación Recirculación Recirculación PROF: ING. GLORIA L. CAMARGO. Ph.D. M.Sc. PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
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AGUAS RESIDUALES
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CONFIGURACIONES DE FILTROS
PERCOLADORES ALTA TASA
Filtro 2ª fase Sedimentador 2º Sedimentador 1 º Filtro 2ª fase Sedimentador 2º Sedimentador 1º ARinf Filtro 1ª fase Sedimentador 2º ARinf ARinf ARef ARef ARef Recirculación Recirculación Recirculación Filtro 2ª fase Recirculación Sedimentador 1º Filtro 1ª fase Sedimentador 2º Recirculación Filtro 1ª fase Recirculación PROF: ING. GLORIA L. CAMARGO. Ph.D. M.Sc. PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
VENTILACION FORZADA
Qaire (0,3m^3 /m^2 min)
Puede requerirse
sopladores.
La ventilación natural se
garantiza con:
No llenar más del 50% de
drenes y canales
inferiores.
Instalación pozos de
ventilación periferia
biorreactor
Drenes con abertura del
15% área del filtro.
Tiroaire=3.53(1/ta-1/tf)D
Donde:Tiroaire(mca,
1mca=9,807Pa)
ta(Temp aire ambiente,K)
tf(Temp aire filtro, K)
tf=(tAR-ta)/ln(tAR/ta)
D(altura filtro, m)
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VENTILACION FORZADA
Perdidas de cabeza paso de
aire a través del filtro.
∆P=Np(va^2 /2g)ρa
Donde: ∆P(perdidas de
cabeza, Pa)
Np (cabeza de velocidad)
Np=FC10,33D*e0,0136qa
Va (velocidad aire, m/s)
ρa (densidad aire a T, a 20ºC
es 1,204kg/m^3 )
FC (Factor corrección
medio filtrante, 2 – 3)
D (altura filtro, m)
qa (Carga hidráulica, m3/m2-
d)
Tiroaire>∆P
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PARAMETROS DE DISEÑO SED 2
CON FILTRO PERCOLADOR
PARAMETRO UNIDADES RANGO TIPICO
TRH h 2 – 3,5 2, TDS promedio m^3 /d/m^2 16 - 28 20 m^3 /h/m^2 0,4 – 1,4 0, TDS pico m^3 /d/m^2 40 - 64 50 m^3 /h/m^2 0,75 – 2,8 0, descarga por metro lineal^ Carga del vertedero de de vertedero m^3 /d/m 124 - 375 250 Qspromedio Kg/m^2 /d 98 - 147 120 Qspico Kg/m^2 /d 245 Redundancia (más de un sedimentador) m^3 /d Caudales mayores a
L/s 250 Adaptado de Res. 0330/17, Orozco, 2005, y Mackenzie Davis, 2010. parámetro Res 330/ parámetro Davis 2010 parámetro Davis 2010 parámetro Davis 2010 PLANTAS DE TRATAMIENTO DE CAMARGO. Ph.D. M.Sc. PROF: ING. GLORIA L. AGUAS
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AGUAS RESIDUALES
INGENIERIA AMBIENTAL. UPTC.
EJERCICIO
Sedimentador secundario
❖ Caudal de diseño:
▪ QMD/3=100L/s/3=8640m^3 /d/3=2880m^3 /d
▪ Carga de sólidos de diseño:
▪ Qms=QMDXmed=2880m^3 /d 200mgSS/L(1kg/10^6 mg)(10^3 L
/m^3 )=576kg/d
Parametros de diseño:
▪ TDSpromedio=QMD/As=20m^3 /m^2 /d
▪ Qsmediadiseño=QMD*Xmed/As´=120 Kg/m^2 /d
❖Calculo de Áreas superficiales para el diseño:
▪ As=QMD/TDSpromedio=2880m^3 /d/20m^3 /m^2 /d=144m^2
▪ As´=Qms/Qsmediodiseño=576kg/d/ 120 Kg/m^2 /d=4,8m^2
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EJERCICIO
▪ Área seleccionada de 144m^2
▪ Dimensiones del sedimentador, cilíndrico, con 2 unidades
▪ Ad= 144/2 m^2 =72 m^2
▪ Ad=∏*Ø^2 /4, entonces
▪ Ø=√((4Ad)/∏)= √((472m^2 )/∏)=9,67m≈9,6m
▪ H= 2,5m
▪ TRH=(Ad*H)/Q=(72m^2 2,5m)/1440m^3 /d)=0,125d24h/d=3h
▪ Hlodos=0,3m
▪ Pendiente de fondo 6%
▪ Hlodo=0,3 m
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BIODISCOS O CONTACTORES
ROTATORIOS (CBR)
http://www.fao.org/DOCREP/003/V9922E/V9922E05.htm PROF: ING. GLORIA L. CAMARGO. Ph.D. M.Sc. PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
BIODISCOS O CONTACTORES
ROTATORIOS (CBR)
S=Soe(Pa*td)
Donde: S( Concentracion Sustrato efluente, DBO
mg/L)
P =-0,4*(A/Q)-(1/2)^ (capacidad de area m/d)
a = A/V (área del biofilm por unidad de volumen del
reactor, m^2 /m^3 )
td (tiempo de retención hidráulico, h)=V/Q
S=Soe(PA/VV/Q)= Soe(PA/Q) )= Soe(-0,4(A/Q)^-0,5A/Q)
S=Soe(-0,4(A/Q)^0,5)
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AGUAS RESIDUALES
INGENIERIA AMBIENTAL. UPTC.
BIODISCOS O CONTACTORES
ROTATORIOS (CBR)
Diámetros (2,5 – 3,5)m
Velocidad rotacional, 1 – 2rpm.
Espesor de 1 – 2 cm
Espaciamiento de 0,3 – 0,4 m
Inmersión 40%
qa (0,02 – 0,2m^3 /m^2 d)
Lv (5 – 20kg/m^3 d)
Eficiencia <90%
td (1 – 4)h
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PARAMETROS DE DISEÑO SED 2o
CON BIODISCOS
PARAMETRO UNIDADES RANGO TIPICO
TRH h 2 – 3,5 2, TDS promedio m^3 /d/m^2 16 - 28 20 m^3 /h/m^2 0,5 – 0,8 0, TDS pico m^3 /d/m^2 40 - 64 50 m^3 /h/m^2 0, descarga por metro lineal^ Carga del vertedero de de vertedero m^3 /d/m 124 - 375 250 Qspromedio Kg/m^2 /d 98 - 147 120 Qspico Kg/m^2 /d 245 Redundancia (más de un sedimentador) m^3 /d Caudales mayores a 380 L/s 250 Adaptado de Res. 0330/17, Orozco, 2005, y Mackenzie Davis, 2010. parámetro Res 330/ parámetro Davis 2010 parámetro Davis 2010 parámetro Davis 2010 PLANTAS DE TRATAMIENTO DE CAMARGO. Ph.D. M.Sc. PROF: ING. GLORIA L. AGUAS
EJERCICIO BIODISCOS
Diseñe un RBC (Contactor Biológico rotatorio) para
tratar una agua residual con un caudal de 8000m^3 /d y una
DBO de 220 mg/L, las concentraciones de DBO y SST
deben ser máximo de 30 mg/L.
Concentración efluente
Suponiendo una eficiencia del 87%, E%=(So-S)/So*
S=(1-0,87)So=0,13220mg/L=28,6mg/L
Área superficial
(S/So)=e(-0,4*(A/Q)^0,5)^ aplicando ln,
ln(S/So)=(-0,4*(A/Q)^0,5), despejando A
Ast=Q(-ln(S/So)/0,4)^2=8000m^3 /d(-ln(28,6/220)/0,4)^2=208125m^2
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EJERCICIO BIODISCOS
Ast=208125m^2
Area mínima del medio filtrante requerida para la primera etapa
Ls=(Q*So)/A, con Ls<31gDBO/m^2 d
A1e=(QSo)/Ls=(8000m^3 /d220mg/L(1g/10^3 mg)(10^3 L/1m^3 ))/30g/m^2 d
A1e=58667m^2
Número de Discos (ND), Asdisco=9300m^2 /disco
ND=A/Asdisco= 58667m^2 /9300m^2 /disco=6,31 discos, se aproxima a 7
discos
Area recalculada=65100m^2
Numero de trenes mínimo 4, se adopta este valor Nt=Ast/A1e=3,6=
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