Diseño de procesos físico-químicos de tratamiento de aguas residuales. Departamento de Ingeniería Química. Universidad de Castilla La ManchaProf.Manuel Andrés Rodrigo

DATOS DE PARTIDA

caudal 0.34722222 m3/sfactor punta 2

PARÁMETROS DE DISEÑO

velocidad evitar deposición sólidos 0.6 m/svelocidad evitar arrastre 1.4 m/sresguardo mínimo 0.4 mancho mínimo 0.4 mnúmero de canales 2 unidadeseb reja fina 0.01 mlp reja fina 0.02 meb reja gruesa 0.03 mlp reja gruesa 0.1 mangulo reja 90 ºfactor de forma 2.42Colmatación 0.3 tanto por 1

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SECUENCIA DE CÁLCULOS

caudal punta 0.6944444444 m3/sárea máxima 0.5787037037 m2área mínima 0.496031746 m2área libre 0.5373677249 m2área con colmatación 0.7676681784 m2área por canal 0.3838340892 m2lado del canal 0.6195434522 mresguardo calculado 0.2478173809 mresguardo mínimo 0.4 mresguardo 0.4 mcalado canal 1.0195434522 mnº de espaciados finos 31 30.977172611nº de barrotes finos 30ancho barrotes 0.3 mancho libre 0.62 mancho total 0.92 mnº espaciados reja gruesa 7 7.3076923077nº de barrotes gruesos 6ancho espaciados límite 0.12superficie canal 0.569979976velocidad máxima en canal 1.2183663876 m/sperdida de carga 0.3102010737 ml residuos /1000 m3 agua tratada medio 21.849994833l residuos /1000 m3 agua tratada punta 47.635765038residuos acumulados en un día 0.655499845 m3/dmáxima velocidad de generación de residuos 119.08941259 l/h

RESULTADOS

nº canales 2 unidadesancho canal 0.92 mcalado util 0.61954345 mcalado total 1.01954345 mnº rejas finas 30nº rejas gruesas 6perdida carga 0.31020107 mresiduos acumulados en un día 0.65549984 m3/dmáxima velocidad de generación de residuos 119.089413 l/h

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DATOS DE PARTIDA

caudal medio 0.34722222 m3/scaudal punta 0.69444444 m3/s

CÁLCULOS DISEÑO

Por desarenadorPARÁMETROS DE DISEÑO

RESULTADOScaudal medio por desarenador 0.17361111

Restricciones caudal punta por desarenador 0.34722222 número desarenadore 2L 17.7996291 m L 17.7996291001 m

a Q punta W 4.68018218 m W 4.68018218369 mCarga superficial < 70 m3/m2/h H 3.12604353 m H 3.12604353202 mtiempo de residencia hidráulico> 5 minutos volumen 260.416641 m2 aire necesario 694.185534903 Nm3/hvelocidad horizontal< 0.15 m/s área superficial 83.305507 m2 arenas 2.55 m3/d

aireación área transversal 14.6304532 m2 espumas 0.675 m3/daire para movimiento helicoidal 0.65 Nm3/(m·minuto) tiempo de residencia hidraulico mínimo 12.4999988 minutosaire para evitar septicidad 2 Nm3/(m3·hora) carga superficial a Q punta 15.0050104 m3/m2/h

medidas velocidad 0.02373284 m/sW/H 1.49715835

distancia suelo aireador 0.5 m L/W 3.8031915min max aire para movimiento helicoidal 694.185535 Nm3/h

H 2 5 aire para evitar septicidad 520.833283 Nm3/hW 2.5 7 aire necesario 694.185535 Nm3/hL 7.5 20 arenas 2.55 m3/dW/H 1 5 espumas 0.675 m3/dL/W 3 4 tiempo residencia hidráulico medio 24.9999976 minutos

número de unidadesnúmero desarenadores 2

Generación de Sólidosarena 0.17 m3/1000 m3 a.r.espumas 0.045 m3/1000 m3 a.r.

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DATOS DE PARTIDA

caudal medio 0.34722222caudal punta 0.69444444

CÁLCULOS DISEÑO RESULTADOS

Cálculos por desarenador número desarenadores 2caudal medio por desarenador 0.17361 m3/s L 33.9304986 mcaudal punta por desarenador 0.34722 m3/s W 2.26176524 mL 33.9305 m H 1.35734679 m

PARÁMETROS DE DISEÑO W 2.26177 m arenas 2.55 m3/dH 1.35735 m espumas 0.675 m3/d

Restricciones volumen 104.167 m2área superficial 76.7428 m2

a Q punta área transversal 3.07 m2 1 2 3Carga superficial < 70 m3/m2/h tiempo de residencia hidraulico mínimo 5 minutos L 35 33.9304986 29.6413497tiempo de residencia hidráulico > 2 minutos carga superficial a Q punta 16.2882 m3/m2/h W 2.33333334 2.26176524 1.97597529velocidad horizontal < 0.35 m/s velocidad 0.1131 m/s H 1.4 1.35734679 1.18565399

medidas L/H 24.9977 s.d. V desarenador 114.333333 104.166623 69.4444356min max L/W 15.0018 s.d.

H 0.4 1.4 arenas 2.55 m3/dL/H 15 25 espumas 0.675 m3/dL/W 15 25 tiempo residencia hidráulico medio 10 minutos

número de unidadesnúmero desarenadores 2

Generación de Sólidosarena 0.17 m3/1000 m3 a.r.espumas 0.045 m3/1000 m3 a.r.

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cálculos gráficosDATOS DE PARTIDA

RESULTADOShora tiempo f TIEMPO CAUDAL PUNTUAL VOLUMEN ACUMULADO

0:00 0.0 0.5277044855 0 0.0052770448548813 05:00 5.0 0.6596306069 5 0.0065963060686016 106.8601583113468:00 8.0 1.8469656992 8 0.0184696569920844 242.21635883905 H 4 m

10:00 10.0 1.7150395778 10 0.0171503957783641 370.448548812665 Diámetro 9.97356122 m12:00 12.0 1.6490765172 12 0.016490765171504 491.55672823219 agitación 2.5 kW14:00 14.0 1.5831134565 14 0.0158311345646438 607.915567282322 aireación 281.25 m3/hora18:00 18.0 0.2638522427 18 0.0026385224274406 740.8970976253322:00 22.0 0.7915567282 22 0.0079155672823219 816.886543535620:00 24.0 0.5277044855 24 0.0052770448548813 864.379947229552

caudal medio 0.01 m3/sTIEMPO DE ACUMULACIÓN 24 H Interpolación en gráfico!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

Vmax 650 m3Vmin 400 m3Cálculos V tanque 250 m3V tanque (segur.) 312.5 m3

DATOS DE DISEÑO H (D=H) 7.35507042924532 mH maxima permisible 4 m

sobredimensionamiento 25 % H utilizado 4 magitación 8 w/m3 Superficie 78.125 m2aireación 0.015 m3(m3·minuto) Diámetro 9.97356122219009 mH max permisible (sept) 4 m agitación 2.5 kW

aireación 281.25 m3/hora

cálculos numéricos

tiempo q1 v acum0.0 0.527704485488127 0.0 0.05.0 0.659630606860158 3.0 -2.08.0 1.84696569920844 6.7 -1.3

10.0 1.71503957783641 10.3 0.312.0 1.6490765171504 13.7 1.714.0 1.58311345646438 16.9 2.918.0 0.263852242744063 20.6 2.622.0 0.79155672823219 22.7 0.724.0 0.527704485488127 24.0 0.0

max 2.9min -2.0dif 4.9

177.055409Volumen 250.394161 m3

Cálculos V tanque 250.39416065827 m3V tanque (segur.) 312.992700822837 m3H (D=H) 7.35893383875344 mH maxima permisible 4 mH utilizado 4 mSuperficie 78.2481752057093 m2Diámetro 9.98142049650669 magitación 2.5039416065827 kWaireación 281.693430740553 m3/hora

0 5 10 15 20 25 300

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

TIEMPO

CA

UD

AL

AC

UM

UL

AD

O

0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0

-3.0

-2.0

-1.0

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

Column M

0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

Column L

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DATOS DE PARTIDA

Caudal 0.06944444 m3/dfactor de punta 2.83temperatura 20SST 430 mg/l

total solubleDBO 700 300 mg/l oxígenoNKT 60 30 mg/l NPT 10 5 mg/l P

DATOS DE DISEÑO

nº de decantadores 1 unidad/es% E sólidos 74.8 %h 2 mTRS 5 horasConc. Sólidos en base dec 1 %pte. Suelo 0.08 m/mConsumo energéticp 0.001 CV/m2 superfvelocidad rasquetas 120 m/h

restriccionesvalor min valor max

TRH (Qmax) 1 horaC vert(med) 10 m3/mhC vert(max) 40 m3/mhC sup(med) 1.3 m3/m2hC sup (max) 2.5 m3/m2h

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SECUENCIA DE CÁLCULOS

AfluenteDBO particul 400 mg/lNKT particul 30 mg/lPT particulad 5 mg/l

EfluenteDBO particul 100.8 mg/lNKT particul 7.56 mg/lPT particulad 1.26 mg/lDBO 400.8 mg/lNKT 37.56 mg/lPT 6.26 mg/lSST 108.36 mg/l

Q/dec (med) 250 m3/hQ/dec (max) 707.5 m3/hTRH (Q med) 2.81281516 horasV 703.203791 m3TRH (Q max) 0.99392762 horassuperficie 351.601896 m2diámetro 21.15827 mvertedero 66.4687053 maltura zona cónica 0.88159458 mvolumen zona cóni 103.323442 m3volumen zona cilind599.880349 m3altura zona cilindri 1.70613514 maltura total 2.58772972 mSST efl 108.36 mg/lSST trat fangos 10000 mg/lQefluente(med) 241.870913 m3/hQ fangos(med) 8.12908678 m3/hQefluente(max) 684.494684 m3/hQ fangos(max) 23.0053156 m3/hprod fangos 1950.98083 kg/dSólidos en dec 406.454339 kg/dSólidos en dec 40.6454339 m3

C vert(med) 3.63886903 m3/mhC vert(max) 10.2979994 m3/mhC sup(med) 0.68791129 m3/m2hC sup (max) 1.94678895 m3/m2h

consumo energétic 0.3516019 CVvelocidad angular 1.80536088 rev/hora

RESULTADOS FINALES (por decantador)

nº decantadores 1diámetro 21.15827 maltura zona cilindrica 1.70613514 maltura zona cónica 0.88159458 mconsumo energético 0.3516019 CVvelocidad angular 1.80536088 rev/horaprod fangos 1950.98083 kg/dQefluente(med) 241.870913 m3/hQ fangos(med) 8.12908678 m3/h

EfluenteDBO 400.8 mg/lNKT 37.56 mg/lPT 6.26 mg/lSST 108.36 mg/l

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DATOS DE PARTIDA SECUENCIA DE CÁLCULOS RESULTADO

Caudal 0.06944444 m3/s nº de sistemas 2temperatura 20 ºC tanque presurizacionaire en afluente 1 mg/l Afluente presion 1.07652028 atmSST 200 mg/l DBO particulada 400 mg/l d=H 1.20927628 m

NKT particulado 30 mg/l aporte de aire 70.5085873 Kg/dtotal soluble PT particulado 5 mg/l tanque FAD

DBO 700 300 mg/l oxígeno Efluente altura 3.2 mNKT 60 30 mg/l N DBO particulada 100 mg/l anchura 3.2 mPT 10 5 mg/l P NKT particulado 7.5 mg/l largo 8.13802083 m

PT particulado 1.25 mg/l energía rasquetas 0.26041667 CVDATOS DE DISEÑO DBO 400 mg/l velocidad limpieza 7.3728 revoluciones/hora

NKT 37.5 mg/lnº de sistemas 2 PT 6.25 mg/l sólidos generados 450 Kg/deliminacion de sólidos 75 % SST 50 mg/ltiempo residencia camara presurizacion 40 sgtiempo residencia tanque FAD 40 mincarga superficial tanque FAD 4.8 m/h Efluenteenergía rasquetas 0.01 CV/m2 caudal por unidad 0.0347222222222222 DBO 400 mg/lvelocidad rasquetas 60 m/h sol. Aire/agua P=1 atm T operación 18.9676426175807 cm3/L NKT 37.5 mg/l

sólidos a la entrada 200 mg/l PT 6.25 mg/lsólidos a la salida 50 mg/l SST 50 mg/l

Curva determinación A/S relación A/S para SST efluente 0.0087084564342264SS efluente A/S presión camara presurizacion 1.07652028430561 atm sup/cal

5 0.05 Conc aire entrada camara presurizac 1 mg/l15 0.02 Conc. aire salida camara presurizaci 24.5028624279421 mg/l40 0.01 Conc. aire salida tanque flotación 22.7611711410968 mg/l60 0.008 aire perdido en despresurizacion 0.0604753919043502 g/s

Sólidos en afluente 6.94444444444445 g/sparámetro A/S cal 0.0087084564342264solver A/S 5.085658759398E-34 solver aplicado?volumen camara presurización 1.38888888888889 m3

DATOS FÍSICOS D=H camara presurizacion 1.20927628359534 mvolumen tanque FAD 83.3333333333333 m3area superficial 26.0416666666667 m2altura 3.2 manchura 3.2 m

temperatura solubilidad largo 8.13802083333334 m0 29.2 aire a aportar en camara presurizaci 70.5085872838263 Kg/d

10 22.8 energía rasquetas 0.260416666666667 CV20 18.7 velocidad limpieza máxima 7.3728 revoluciones/hora30 15.7 sólidos generados 450 Kg/d

Densidad aire 1.2 g/cm3f 1 atm -1 P>2 atm

0 5 10 15 20 25 30 35

0

5

10

15

20

25

30

35

f(x) = 28.6382294927 exp( − 0.020597610029 x )

temperatura (ºC)

so

lub

ilid

ad

(c

m3

/L)

0 10 20 30 40 50 60 70

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

f(x) = 0.158726575532 x^-0.74201834361

SST efluente (mg/l)

A/S

Aire

(1) (2) (3)

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DATOS DE PARTIDA SECUENCIA DE CÁLCULOS RESULTADO

Caudal 0.0912037 m3/s nº de sistemas 3temperatura 20 ºC tanque presurizacionaire en afluente 1 mg/l Afluente presion 6.26072612 atmSST 400 mg/l DBO particulada 400 mg/l d=H 0.67654513 m

NKT particulado 30 mg/l aporte de aire 62.9035644 Kg/dtotal soluble PT particulado 5 mg/l tanque FAD

DBO 700 300 mg/l oxígeno Efluente altura 2.625 mNKT 60 30 mg/l N DBO particulada 100 mg/l anchura 2.625 mPT 10 5 mg/l P NKT particulado 7.5 mg/l largo 14.2947846 m

PT particulado 1.25 mg/l energía rasquetas 0.3752381 CVDATOS DE DISEÑO DBO 400 mg/l velocidad limpieza 4.19733503 revoluciones/hora

NKT 37.5 mg/lnº de sistemas 3 PT 6.25 mg/l sólidos generados 788 Kg/drelacion de recirculacion 0.2 SST 100 mg/leliminacion de sólidos 75 %tiempo residencia camara presurizacion 40 sgtiempo residencia tanque FAD 45 min Efluentecarga superficial tanque FAD 3.5 m/h caudal por unidad 0.0304012345679012 m3/s 2626.66667 m3/d DBO 400 mg/lenergía rasquetas 0.01 CV/m2 caudal camara presurizacion 0.0060802469135802 m3/s 525.333333 m3/d NKT 37.5 mg/lvelocidad rasquetas 60 m/h caudal tanque FAD 0.0364814814814815 m3/s 3152 m3/d PT 6.25 mg/l

sol. Aire/agua P=1 atm T operación 18.9676426175807 cm3/L SST 100 mg/lCurva determinación A/S sólidos a la entrada FAD 350 mg/l

SS efluente A/S sólidos a la salida 100 mg/l5 0.05 relación A/S para SST efluente 0.0052068723017052

15 0.02 presión camara presurizacion 6.26072611979381 atm sup/cal40 0.01 Conc aire entrada camara presurizac 22.7611711410968 mg/l60 0.008 Conc. aire salida camara presurizaci 142.501458680162 mg/l

Conc. aire salida tanque flotación 22.7611711410968 mg/laire perdido en despresurizacion 0.0664840454078839 g/sSólidos en afluente 12.7685185185185 g/sparámetro A/S cal 0.0052068723017052

DATOS FÍSICOS solver A/S 3.6863502841787E-35 solver aplicado?volumen camara presurización 0.24320987654321 m3D=H camara presurizacion 0.676545126766377 mvolumen tanque FAD 98.5 m3area superficial 37.5238095238095 m2

temperatura solubilidad altura 2.625 m0 29.2 anchura 2.625 m

10 22.8 largo 14.2947845804989 m20 18.7 aire a aportar en camara presurizació 62.9035643871888 Kg/d30 15.7 energía rasquetas 0.375238095238095 CV

velocidad limpieza máxima 4.19733502538071 revoluciones/horasólidos generados 788 Kg/d

Densidad aire 1.2 g/cm3f 1 atm -1 P>2 atm

0 5 10 15 20 25 30 35

0

5

10

15

20

25

30

35

f(x) = 28.6382294927 exp( − 0.020597610029 x )

temperatura (ºC)

so

lub

ilid

ad

(c

m3

/L)

0 10 20 30 40 50 60 70

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

f(x) = 0.158726575532 x^-0.74201834361

SST efluente (mg/l)

A/S

Aire

(1)

(2)

(3)

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DATOS DE PARTIDASECUENCIA DE CÁLCULOS Y RESULTADOS

Caudal 0.09027778 m3/s 7800 m3/dtemperatura 20 ºC

Coagulación

Volumen necesario del tanque 16.25 m3volumen de celda 8 m3nº de celdas 3

DATOS DE DISEÑO Volumen total real 24 m3

potencia agitación 24.24 kWatiosCoagulación potencia por agitador (celda) 8.08 kWatios

caudal de coagulante 90.3 l/hTipo de coagulante: tanque de almacenamiento 10.84 m3dosificación producto comercial 180000 ppmdosificación en agua en tratamiento 50 ppmalmacenamiento coagulante 5 díasG 1000 s-1TRH 3 minutos Floculacióncalado 2 metros

Floculación Volumen del tanque 108 m3volumen de celda 8 m3

Coadyuvante de floculación: nº de celdas 14dosificación producto comercial 10000 ppm volumen total real 112 m3dosificación en agua en tratamiento 1 ppmAlamcenamiento coadyuvante 5 días potencia de agitación 283 watiosG 50 s-1 potencia por agitador 20.2 watiosTRH 20 minutos caudal de coadyuvante 32.5 l/hcalado 2 metros tanque de almacenamiento 3.9 m3longitud paletas 1.5 metros

viscosidad 0.00100999