Sesión_06_Diseno de PTAR
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Diseo y Operacin de Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales
FRANCISCO Quezada Neciosup
Sesin No 06
Curso
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1. Parmetros de calidad de las aguas
1. Materia Orgnica
La materia orgnica representa la parte ms importante de la contaminacin, aquella que agota el oxgeno disuelto en las masas de agua, ros, lagos y mares. La materia orgnica est compuesta de: Carbono Hidrogeno Oxgeno Nitrgeno.
Tambin estn presentes a menudo otros compuestos como: Fsforo Azufre Hierro, etc.
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1. Parmetros de calidad de las aguas
1. Materia Orgnica
La materia orgnica se divide en diferentes grupos como sigue:
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1. Parmetros de calidad de las aguas
1. Materia Orgnica
La materia orgnica se divide en diferentes grupos como sigue:
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1. Parmetros de calidad de las aguas
1. Materia Orgnica
La materia orgnica se divide en diferentes grupos como sigue:
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1. Parmetros de calidad de las aguas
1. Materia Orgnica
La materia orgnica se divide en diferentes grupos como sigue:
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1. Parmetros de calidad de las aguas
2. Oxigeno Disuelto
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1. Parmetros de calidad de las aguas
2. Oxigeno Disuelto
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1. Parmetros de calidad de las aguas
2. Oxigeno Disuelto
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1. Parmetros de calidad de las aguas
2. Oxigeno Disuelto
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1. Parmetros de calidad de las aguas
2. Oxigeno Disuelto
La cantidad de oxgeno
presente en el agua es
afectada por la temperatura,
la salinidad y la presin
atmosfrica.
La concentracin de oxgeno
en agua es inversamente
proporcional con la
temperatura (Figura 1).
Si elevamos la temperatura
del agua a su punto de
ebullicin generamos una
solucin libre de oxgeno.
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1. Parmetros de calidad de las aguas
2. Oxigeno Disuelto
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1. Parmetros de calidad de las aguas
2. Oxigeno Disuelto
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1. Parmetros de calidad de las aguas
2. Oxigeno Disuelto
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1. Parmetros de calidad de las aguas
3. Demanda Bioqumica de Oxigeno Disuelto
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1. Parmetros de calidad de las aguas
3. Demanda Bioqumica de Oxigeno Disuelto
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1. Parmetros de calidad de las aguas
3. Demanda Bioqumica de Oxigeno Disuelto
Sin embargo , pueden realizarse a diferentes tiempos, por ejemplo la DBO7, es la demanda medida a los 7 das, y la DBOu (DBO ltima total) es la medida hasta el agotamiento total de la MO, lo que usualmente toma de 20 a 30 das. En las aguas residuales domsticas, la DBO5 0.70 DBOu.
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1. Parmetros de calidad de las aguas
3. Demanda Bioqumica de Oxigeno Disuelto
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1. Parmetros de calidad de las aguas
3. Demanda Bioqumica de Oxigeno Disuelto
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1. Parmetros de calidad de las aguas
3. Demanda Bioqumica de Oxigeno Disuelto
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1. Parmetros de calidad de las aguas
3. Demanda Bioqumica de Oxigeno Disuelto
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1. Parmetros de calidad de las aguas
3. Demanda Bioqumica de Oxigeno Disuelto
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1. Parmetros de calidad de las aguas
4. Demanda Qumica de Oxigeno
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1. Parmetros de calidad de las aguas
5. Slidos
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1. Parmetros de calidad de las aguas
5. Slidos
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1. Parmetros de calidad de las aguas
5. Slidos
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1. Parmetros de calidad de las aguas
6. pH
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1. Parmetros de calidad de las aguas
7. Nitrgeno
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1. Parmetros de calidad de las aguas
7. Nitrgeno
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1. Parmetros de calidad de las aguas
7. Nitrgeno
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1. Parmetros de calidad de las aguas
7. Nitrgeno
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1. Parmetros de calidad de las aguas
8. Fosforo
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1. Parmetros de calidad de las aguas
8. Fosforo
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1. Parmetros de calidad de las aguas
9. Azufre
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1. Parmetros de calidad de las aguas
Composicin tpica de las aguas residuales
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Diseo de PTAR
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Diseo de PTAR
Poblacin Servida
Hab. m3/da L/s m3/da L/s
0 207384 1747 20.22 3145 36.40
1 212112 24818 287.24 44672 517.03
5 230598 26964 312.08 48535 561.74
10 255987 29898 346.04 53816 622.87
15 284171 33146 383.64 59664 690.55
20 315458 36750 425.35 66150 765.63
Caudales a ser Drenados a la PTAR Pachacutec
Ao
Caudal Promedio Caudal Mximo Horarios
a) Caractersticas del agua residual
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Diseo de PTAR
Poblacin beneficiada 315458 Hab
425.35 L/s
36750.24 m3/d
Parmetros
Demanda Bioqumica de Oxgeno gr/(hab. da) 50
Slidos en Suspensin ** gr/(hab. da) 55
Nh3 - N como N gr/(hab. da) 8
N Kjeldahl total como N gr/(hab. da) 12
Fsforo total gr/(hab. da) 3
Coliformes fecales. No de bact./(hab.da) 2.0E+11
** Los Sl idos Suspendidos Tota les es igual a 1.10 la concentracin de DBO.
Aporte Per Cpita
Parmetros Proyectados al Final de Proyecto
Caractersticas de Aguas Residuales*
* Reglamentos Nacional de Edi ficaciones - Norma OS.090 Plantas de
Tratamiento de Aguas Res iduales . Junio 2006.
Caudal de Tratamiento
a) Caractersticas del agua residual
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Diseo de PTAR
a) Caractersticas del agua residual
Demanda Bioqumica de Oxgeno 429.19 mg/L
Slidos Suspendidos Totales 472.11 mg/L
Slidos Suspendidos Fijos (20%SST) 94.42 mg/L
Slidos Suspendidos Voltiles (80% SST) 377.69 mg/L
NH3 - N como N 68.67 mg/L
N Kjeldahl Total como N 103.01 mg/L
Fsforo Total 25.75 mg/L
Coliformes Fecales. 1.7E+09 mg/L
Temperatura del Agua(19 a 27) oC
Caracterizacin de Aguas Residuales - PTAR Pachacutec.
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Diseo de PTAR
a) Caractersticas del agua residual
Demanda
Qumica de
Oxigeno
Demanda
Bioqumica
de Oxgeno
Slidos
Suspendidos
Totales
Slidos
Suspendidos
Fijos
Slidos
Suspendidos
Voltiles
pHTemperatura
del Agua
Coliformes
Totales
Coliformes
Termotolerantes
mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l oC NMP/100 ml NMP/100 ml
Prom. 1680 454 789 265 531 7.18 23.71 3.2E+08 2.7E+08
Mx 3230 1458 2946 1312 1635 8.24 27.00 1.6E+09 1.6E+09
Mn 768 241 264 13 212 3.31 19.10 2.0E+06 2.0E+06
Desv 353 342 228 79 183 1.50 1.59 4.5E+08 2.4E+08
Calidad de Afluente de PTAR Ventanilla
Demanda
Qumica de
Oxigeno
Demanda
Bioqumica de
Oxgeno
Slidos
Suspendidos
Totales
Slidos
Suspendidos Fijos
Slidos
Suspendidos
Voltiles
pHTemperatura del
Agua
Coliformes
Totales
Coliformes
Termotolerantes
mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l oC NMP/100 ml NMP/100 ml
Prom. 1007 344 320 76 240 7.69 22.64 2.6E+08 2.3E+08
Mx 2170 604 594 271 444 8.33 26.10 1.3E+09 1.3E+09
Mn 395 192 107 16 83 7.10 8.03 4.8E+07 4.8E+07
Desv 455 52 41 12 46 0.28 2.41 8.6E+07 1.1E+08
Calidad de Afluente de PTAR San Antonio de Carapongo
Fecha
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Diseo de PTAR
b) Calidad de efluente
PARAMETRO UNIDADLMP DE EFLUENTES PARA
VERTIDOS A CUERPOS DE AGUA
Aceites y Grasas mg/L 20
Coliformes Termotolerantes NMP/100 ml 10000
Demanda Bioqumica de
Oxgeno mg/L 100
Demanda Qumica de
Oxgeno mg/L 200
pH mg/L 6.5 - 8.5Slidos Totales en
Suspensin mg/L 150
Temperatura oC < 35
LIMITES MAXIMOS PERMISIBLES PARA LOS EFLUENTES DE PTAR
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Diseo de PTAR
b) Calidad de efluente
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Diseo de PTAR
b) Calidad de efluente
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Diseo de PTAR
b) Calidad de efluente
PARAMETRO UNIDAD VALOR
Aceites y Grasas mg/L 2
DBO5 mg/L 10
Oxigeno Disuelto mg/L mayor igual a 4
pH 6.8 - 8.5
Slidos Suspendidos Totales mg/L 70
Sulfuro de Hidrogeno mg/L 0.08
Coliformes Termotolerantes NMP/100 ml 1000
SUB CATEGORIA 3: OTRAS ACTIVIDADES.
CATEGORIA 2: ACTIVIDADES MARINO COSTERAS
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Diseo de PTAR
c) Coste y disponibilidad de terreno
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Diseo de PTAR
c) Coste y disponibilidad de terreno
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Diseo de PTAR
c) Coste y disponibilidad de terreno
d) Consideracin de las futuras ampliaciones o la previsin de lmites de calidad de vertidos ms estrictos, que necesiten el diseo de tratamientos mas sofisticados en el futuro
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1. Pre Tratamiento
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1. 1. Cribado
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1. 1. Cribado
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1. 1. Cribado
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1. 1. Cribado
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1. 1. Cribado
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1. 1. Cribado
Reja automtica a cadena
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1. 1. Cribado
Reja automtica a cadena
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1. 1. Cribado
Reja automtica a cadena
-
1. 1. Cribado
Reja automtica a cadena
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1. 1. Cribado
Reja Step Screen
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1. 1. Cribado
Tamiz Rotatorio
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1. 1. Cribado
Base de clculo fsico Smbolo Unidad Valor Unidad Valor
Flujo mximo: Qmx. m3/h 2756 l/s 765.63
Flujo de diseno: Qdiseno m3/h 1531 l/s 425.35
CALCULO DE LAS DIMENSIONES DE UNA REJA FINA Y PERDIDA DE CARGA
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1. 1. Cribado
Datos de diseno Smbolo Unidad Valor Referencia
Velocidad en el canal de llegada V1 m/s 0.60 Pacheco
Velocidad a travs de las rejas (limpio) Vr m/s 1.20 Pacheco
Espesor de barra t mm 6.00 Azevedo Neto
Grosor del marco L mm 40.00 Azevedo Neto
Separacin entre barras a mm 12.00 Azevedo Neto
Inclinacin de las rejillas a o 75.00 Pacheco
Prdida de carga en rejillas sucias hf mm 150.00 Pacheco
Ancho total del canal W m 1.40 Pacheco
Tasa de residuos slidos (L/1000 m3) RS L/1000 m3 50.00 Azevedo Neto
Nmero de rejas mecnias NR Unid. 2.00
Forma de las rejas B 1.84
Eficiencia de remocin del compactador e % 30.00
Forma de barras trapezoidal
38 - 50
10 - 20
75 - 85
150
38 - 50
6.0 - 9.5
Rejas Fina
0.6 - 1.0
1.2
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1. 1. Cribado
Diseo de las rejas caudal mximo Smbolo Criterio Valor Unidad
0.46 m
0.25 m
Ancho libre a travs de las rejillas w w=W-2L/1000 1.32 m
Nmero de barras Nb Nb = (w-t)/(t+a) 73 m
Eficiencia de rejas E E= a/(t+a) 0.67
Velocidad a travs de las rejas Vr Vr = V1/E 0.90 m/s
Velocidad en rejas obstruidas 50% V30% Vr30% = Vr/(100%-30%) 1.29 m/s
Prdida de carga hL hL = B*(t/a)4/3*Sena*(Vr302/2g) 0.06 m
Tirante mximo aguas arriba d1' d1'= H + hL 0.52 m
Prduccin de residuos slidos PRS PRS = RS*Qd 1.84 m3/dia
Produccin de residuos slidos deshidratados RSD RSD = PRS*(100-e) 1.29 m3/dia
Tirante de agua en el canal H
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2 Desarenador
-
2 Desarenador
-
2 Desarenador
-
2 Desarenador
-
2 Desarenador
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2 Desarenador
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2 Desarenador
-
2 Desarenador
-
2 Desarenador
-
Base de clculo fsico Smbolo Unidad Valor Unidad Valor
Flujo mximo: Qmx. m3/h 2756 l/s 765.63
Flujo de diseno: Qdiseno m3/h 1531 l/s 425.35
Datos de diseno Smbolo Unidad Valor
Nmero de desarenadores Nd Unid. 4
Periodo de retencin Td min. 3
Angulo de inclinacin del tornillo a o 30
Velocidad de sedimentacin Vs m/s 0.3
Tasa de aire Taire CFM/m 3
Dimetro del tornillo D Pulg. 12
Capacidad del tornillo Cap m3/h 1.90
Ancho de desarenador a m. 2.2
h1 m 3
h2 m 4
Ancho de canal de recoleccin ac m 1.5
Altura de agua en desarenador h m 0.5
Tasa de arena extrada Tarena L/1000m3 45
Materila del tornillo
Nmero de sopladores Ns Unid. 2
Profundidad de desarenador
10.0 - 90.0
Mnimo 2
Acero inoxidable 304
30
0.3
1.6 - 4.0
PROCESO DE PRE TRATAMIENTO
CALCULO DE LAS DIMENSIONES DE DESARENADORES AIREADOS
Rangos
1.50 - 3.0
2 Desarenador
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Diseo Smbolo Criterio Valor Unidad Observacion
0.191 m3/s
689.07 m3/h
Volumen de desarenador Vd Vd = q*Td*60 34.45 m3
Longitud L1 L1 L1 = h1/(Tan(90o-a*pi/180)) 1.73 m
Longitud L2 (Incluye canal de recoleccin) L2 L2 = h2/(Tan(a*pi/180)) 6.93 m
Longitud Total Incluyendo canal de recoleccin LT LT= L1 + L2 8.66 m
Longitud Neta de Desarenador LND LND = LT - ac 7.16 m
Volumen Real de Desarenador VRD VRD = ((LT*h2/2 + (h*LTD))*a 45.98 m3
Cantidad de Aire por Desarenador Sp 1 Sp1 = Ta*Lt 25.98 CFM
103.92 CFM
176.57 m3/h
51.96 CFM
88.28 m3/h
Relacin profundidad/ancho h/a debe estar entre (1.50 - 2.0) 1.82 m/m
SPT = SP1*NdSPTRequerimiento Total de Aire
Fs = SPT/NsFsFlujo de soplador
Caudal de cada desarenador q q = Qmax/(1000*ND)
2 Desarenador
-
3 Medidor de flujo
-
3 Medidor de flujo
-
3 Medidor de flujo
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4 Reactores en medio suspendido
-
4 Reactores en medio suspendido
-
4 Reactores en medio suspendido
-
4 Reactores en medio suspendido
-
4 Reactores en medio suspendido
-
4 Reactores en medio suspendido
Base de clculo fsico Smbolo Unidad Valor Unidad Valor
Flujo mximo: Qmx. m3/h 2821 l/s 783.63
Flujo de diseno: Qdiseno m3/h 1567 l/s 435.35
Coeficiente caudal mximo diario K1 1.3
Coeficiente caudal mximo horario K3 1.8
Datos de diseno Smbolo Unidad Valor Rangos Referencia
CALIDAD DE AGUAS RESIDUALES:
Demanda Bioqumica de Oxigeno Afluente So mg/l 450
Slidos Suspendido Totales Afluente Xo mg/l 495
Nitrogeno Kjendahl TKNi mg/l 68.67
Relacin de VSS/SST Xv/Xo % 80%
Relacin SSF/SST Xf/Xo % 20%
Relacin VSS inerte Xi/Xv % 30%
Temperatura del agua T oC 27.00 19 - 27 Datos EOMPTAR
Elevacin E msnm 20
Demanda Bioqumica de Oxigeno Efluente Se mg/l 30
Slidos Suspendido Totales Efluente Xe mg/l 30
CALCULO DE LAS DIMENSIONES DE TANQUES DE AIREACION DEL PROCESO DE AIREACION EXTENDIDA
-
4 Reactores en medio suspendido
PARAMETROS DE DIMENSIONES
Carga volumtrica CV kg/m3.d 0.36 0.2 - 0.4 WEF
Nmero de Tanques Nt Unid. 5.00
Forma del tanque
Profundidad del tanque H m 5.00
Borde Libre BL m 0.50
Ancho del tanque A m 60.00
COEFICIENTES CINETICOS
Factor de decaimiento endgeno (20 oC) Ke d-1 0.060 0.05 - 0.06 WEF
Factor de crecimiento celular Y 0.40 0.30 - 0.50 WEF
Fcator de DBO ltima DBOu 0.68
Factor de crecimiento mximo Umax d-1 0.45 0.45 WEF
Factor de seguridad x nitrificacin Fsnit 1.50
Edad de lodos qc das 20.00 20 - 30 WEF
RECTANGULAR
-
4 Reactores en medio suspendido
DATOS AMBIENTALES
Concentracin de saturacin de O2 en agua limpia (20 oC y 1 atm)
CST O2 9.02
Concentracin de O2 en el reactor Ci mg/l 2
Relacin entre la transferencia de O2 en el agua
servida y el agua limpia, varia entre 0.85 cuando el
agua servida contiene grasas que dificulta la
transferencia y 0.94. Valor conservador 0.85
a 0.9 (0.85 - 0.94)
Relacin entre la concentracin de saturacin de
oxigeno de las aguas servidas y la del agua limpia.
Varia entre 0.90 y 0.97, adoptndose el valor ms
conservador 0.90
0.92 (0.90 - 0.97)
Rendimiento de airerador (fabricante) a condiciones
estdar (20 oC y 1 Atm)N20 kg O2/Kwh 1.8
Potencia de aireador Pair HP 75
Factor de servicio Fs 1.12
Slidos suspendidos en el retorno de lodos Xr mg/l 10000.00
Peso especifico Pe kg/m3 1003.40
-
4 Reactores en medio suspendido
Diseno Smbolo Criterio Valor Unidad Observacion
DIMENSIONES DEL TANQUE
Carga orgnica de ingreso Corg Corg = Qd*So*0.0864 16926 kg/m3.d
Volumen total de tanques Vol Vol = Corg/Cv 47018 m3
1.25 dia
30.00 hora 18 - 36
Volumen de tanque de aireacin Vt Vt= Vol/Nt 9404
Area del tanque At At = Vt/H 1881
Profundidad total del tanque Ht Ht = H + BL 5.50
Largo del tanque L L = At/A 31
Factor de decaimiento endgeno (27 oC) Ket Ket=Ke*(1.04)(T-20)
0.079
Edad de lodos mnimo (95% remoci. DBO
soluble y nitrificacin)qcmin qcmin=K1*K3*Fsnit/(Umax*e(0.098*(T-15)))
2.406 das
Periodo de retencin Pd Pd = Vol/(Qp*86.4)
-
4 Reactores en medio suspendido
Diseno Smbolo Criterio Valor Unidad
REQUERIMIENTO DE OXIGENO
Requerimiento de oxigeno por DBOAOR (DBO)
AOR DBO = (Qp*0.0864*(So-Se)*(1+(Ket*qc)-1.42*Y)/(1+(qc*Ket)*24*DBOu)1189 kg/h
NTK removido por nitrificacin NTK remov NTK remov = 0.2*TKNi 14 mg/l
NKT remanente NTK exist NTK exis = NTKi - NTKrem 55 mg/l
Requerimiento de oxigeno por NTK AOR (NTK) AOR (NTK) = 4.57*NTKexis*Op*0.0864/24 393 kg/h
Requerimiento total de oxigeno AOR (total) AOR Total = AOR TKN + AOR DBO 1583 kg/h
CALCULO DE AIREADORES
Concentracin de saturacin de O2 a nivel
del mar y temperaturaCSW (Tx) Csw(Tx) = 14.652-0.410022T+0.007991T2-0.000077774T3 7.88
Presin atmosferica a niveld e PTAR Patm Patm= 760*e(-E/8000) 758
Presin de vapor del agua a T de diseno Pvapor Pvapor = e(1.52673+0.07174*T-0.000246T*T) 26.69
Factor de correccin por presin y altura Fc1 Fc1 = (Patm - Pvapor)/(760-Pvapor) 0.997
Concentracin de saturacin de O2 a nivel
de PTARCsw'(TX) Csw'(TX) = Csw(Tx)*Fc1 7.86
Factor de correccin a nivel de PTAR Fc2 Fc2 = a*(Csw'* - Ci)*1.024(T-20)/Cst O2 0.62
Rendimiento de airerador real a nivel de
PTARNc Nc = N20*Fc2 1.11 kg O2/Kwh
1428 kW
1915 HP
Potencia de aireadores real Ptair Ptair = Fs*Ptot 2145 HP
Nmero de aireadores Nair Nair=Ptair/Pair 29 Unidad
Densidad de energa Dw Dw=Ptot/Vol 0.04 W/m3
Relacin de oxigeno/DBO removido O2/DBO rem. O2/DBO rem. =AORtotal*24*Fs/(Qp*(So-Se)*0.0864) 2.69kg O2/g DBO
rem
Ptot=AORtotal/NcPtotPotencia Total
-
4 Reactores en medio suspendido
Diseno Smbolo Criterio Valor Unidad Observacion Referencia
CALCULO DE SOLIDOS EN EL TANQUE DE AIREACION
Slidos suspendidos no voltiles Zio Zio = Xo*(Xf/Xo) 99 mg/l
Slidos suspendidos no voltiles
biodegradablesZno Zno=Xo*(Xv/X)*(Xi/Xv) 119 mg/l
Slidos suspendidos licor mezclado SSLM SSLM=qc/Pd((Y*(So-Se)/(1+Ket*qc))+Zio+Zno) 4527 mg/l 3000 - 6000 WEF
Slidos voltiles en el licor mezclado SSVLM SSVLM=SSLM*(Xv/X) 3622 mg/l
Relacin F/M F/M F/M = (Qp*So*86.4)/(Vol*SSVLM) 0.10kg DBO/kg
SSVA.d(0.05 - 0.15) WEF
CALCULO PRODUCCION DE LODOS
Produccin de lodos Plodo Plodo=0.0864*Q*((Y*(So-Se)/(1+*qc))+Zio+Zno) 8518 kg/d
Flujo de lodos Qlodos Qlodos =(Plodos*106)/(Xr*Pe) 849 m3/d
Relacin de reciclado r r =100*XV.a/(XV.u - XV.a) 82.72 % 50 - 150
CAPACIDAD DE BOMBA DE RECIRCULADO
96.6875 l/s
1533 gpm
348 m3/h
Altura dinmica a bombear a prdida de H Aproximado 16.50 m
Potencia de la bomba HP 35.45 HP
Qr=Qd*r/100QrCaudal de recirculado
-
4 Reactores en medio suspendido
-
4 Reactores en medio suspendido
-
4 Reactores en medio suspendido
-
4 Reactores en medio suspendido
-
5 Sedimentacin secundaria
-
5 Sedimentacin secundaria
-
5 Sedimentacin secundaria
-
5 Sedimentacin secundaria
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5 Sedimentacin secundaria
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5 Sedimentacin secundaria
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5 Sedimentacin secundaria
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5 Sedimentacin secundaria
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5 Sedimentacin secundaria
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5 Sedimentacin secundaria
Base de clculo fsico Smbolo Unidad Valor Unidad Valor
Flujo mximo: Qmx. m3/h 2756 l/s 765.63
Flujo de diseno: Qdiseno m3/h 1531 l/s 425.35
Datos de diseno Smbolo Unidad Valor Rangos Referencia
Nmero de clarificadores Nc 4
l/s 340
m3/d 29374
Slidos voltiles en el licor mezclado SSVLM mg/L 4442
Relacin de SSV/SST Xv/Xo % 80%
Slidos Suspendido Totales Efluente Xe mg/L 30
Carga hidraulica promedio ( Clarificadores
secundarios) y sediemtacin despues del
proceso de lodos activados por aireacin
extendida
Csprom m3/m2/d 16.3 8.2 - 16.3
Carga hidraulica pico ( Clarificadores
secundarios)Csmax m3/m2/d 32.6 32.6
Profundidad (clarificadores circulares) H m 4.50 3.7 - 4.6
Borde libre BL m 0.50
CALCULO DE LAS DIMENSIONES DE CLARIFICADORES SECUNDARIOS
Referencia 1 y 4
Caudal de recirculacin de lodos (RAS) Qras
-
5 Sedimentacin secundaria
Diseno Smbolo Criterio Valor Unidad
Caudal promedio por clarificador Qc Qc = Qdiseno/Nc 106.34 L/s
Caudal mximo por clarificador Qmc Qmc = Qmx / Nc 191.41 L/s
Area promedio Aprom Aprom= Qc/Csprom 563.65 m2
Area mxima Amax Amax= Qmc/Csmax 507.29 m2
Dimetro promedio Dprom Dprom = (4*Aprom/p)0.5 26.79 m
Dimetro mximo Dmx Ds = (4*Amx/p)0.5 25.41 m
Dimetro seleccionado Ds 26.00 m
Volumen del clarificador Vc Vc = p * Ds2*H/4 2389.19 m3
Periodo de retencin Qprom (incluido
recirculacin)Tprom Tprom = Vc/(Qprom + Qras) 3.47 horas
Periodo de retencin Qmax (incluido
recirculacin)Tmx Tmx = Vc/(Qmax + Qras) 2.40 horas
Ingreso de slidos promedio a cada
clarificadorCL prom CL prom=SSLM*Qc*0.0036 1700.57 kg/h
Carga de slidos (flujo promedio) Lprom L prom = CL prom * 4/(Ds2*p)*24 76.87 kgSST/m2.d
Ingreso de slidos mximo a cada clarificador CL mx CL mx=SSLM*Qmc*0.0037 3061.03 kg/h
Carga de solidos( flujo pico) L mx L prom = CL prom * 4/(Ds2*p)*24 138.37 kgSST/m2.d
-
6 Sistema de cloracin
Base de clculo fsico Smbolo Unidad Valor Unidad Valor
Flujo mximo: Qmx. m3/h 2756 l/s 765.63
Flujo de diseno: Qdiseno m3/h 1531 l/s 425.35
Datos de diseno Smbolo Unidad Valor Rangos Referencia
Coliformes Termotolerantes en el
AfluenteCTTA NMP/100ml 1.70E+08
Coliformes Termotolerantes en el
efluente del tanque de aireacinNo NMP/100ml 1.70E+06
Coliformes Termotolerantes en el
EfluenteN NMP/100ml 1.00E+03
Tiempo de retencin T min 25 15 - 45
Tiempo de retencin en caudal
puntaTp min 15 15
Demanda de cloro DCl mg/l 3Se debe evaluar en
laboratorio
Tasa de flujo de extraccin de cloro
gas en cilindro de 1 ton.TCl kg/d 181
En condiciones normales de
temperaturaInstituto del cloro
Nmero de cloradores Nc Unidad 3
Nmero de camaras de contacto de
cloroNb Unidad 2
Altura de agua H m 1.8
Borde libre BL m 0.5
Ancho de canales de cloracion w m 1.6
Nmero de canales N 12
CALCULO DE LAS DIMENSIONES DE EQUIPOS DE CLORACION Y CAMARA DE CONTACTO DE CLORO
Metcalf & Eddy
-
6 Sistema de cloracin
Diseno Smbolo Criterio Valor Unidad Observacion Referencia
DISENO DE CLORADORES
Cloro residual CR CR= (1/(0.23*T)*((No/N)1/3
- 1)) 1.90 mg/L
Dosis de cloro D D = CR + DCl 4.90 mg/L 2 - 8
Dosis de cloro para
efluente de lodos
activados (R.S. Ramalho y
Metcalf & Eddy).
14 kg/h
324 kg/d
30 Lb/h
715 Lb/d
Consumo promedio de cloro C C =Qprom*D 180 kg/d
1.00 Unidad
1.00 Unidad Sugerido
Nmero de cilindros
instalados(operando +
stand by)
Ncinst 2.00 Unidad Sugerido
NC=P/TClNcNmero de cilindros
operando
P = Qmax*DPCapacidad de cloradores
-
6 Sistema de cloracin
Parmetro Simbolo Unidad Datos
Dosis de Cloro D mg / L 8.00
Caudal de Mximo de
TratamientoQ L / Seg 765.00
Parmetro Simbolo Unidad Criterio Resultado
Kg / Hora C=D*Q*0,0036 22.03
Kg / Da C=D*Q*0.0864 529
Lb / Hora C=D*Q*0,0079 48.57
Lb / Da C=D*Q*0.19048 1166
Clculo de los Dosificadores de Cloro
Ingreso de datos
CDosificacin de coagulante
-
6 Sistema de cloracin
Diseno Smbolo Criterio Valor Unidad Observacion
CAMARA DE CONTACTO DE CLORO
V=Qprm*T*60/1000 638 m3 Volumen a caudal
promedio
V=Qmx*Tp*60/1000 689 m3 Volumen a caudal pico
Volumen de cmara de contacto Vc Vc=V/Nb 345 m3
Volumen de zona de vueltas de
camaraV1 V1 =(N/2)* p*(2*w)2/4*H 87 m3
Volumen de zona recta de cmara V2 V2=Vc-V1 258
Volumen de canal en camara Vcan Vcan=V2/N 21
Longitud de canal recto de camara L L=Vcan/(w*H) 7.5 m
Area de perimetro mojado Ac Ap=H*W 2.88 m2
Longitud total de canales de
cloracionLc Lc=Vc/Ac 120 m
Relacin L/w Lc/w 75 40 - 70
Relacin H/w H/w 1.1 0.8 - 1.0
VVolumen de total cmara de
contacto
-
7 Tratamiento de lodos Espesador de lodos
Base de clculo fsico Smbolo Unidad Valor Unidad Valor
Flujo mximo: Qmx. m3/h 2756 l/s 765.63
Flujo de diseo: Qdiseno m3/h 1531 l/s 425.35
Datos de diseo Smbolo Unidad Valor Rangos Referencia
Produccin de lodos Plodos kg/d 8518
Concentracin de lodos C % 0.85
Peso especifico de lodo Pe kg/m3 1003.4
Caudal de lodos Qlodos m3/d 849
Nmero de espesadores Ne 2
Carga de slidos Cs kg/m2.d 35 25 - 40 WEF
Altura del espesador H m 4.00
Borde libre BL 0.50
Concentracin de lodos espesados Ce % 2 1.5 - 2.5 WEF
Eficiencia de captura de slidos E % 90
CALCULO DE LAS DIMENSIONES DE ESPESADORES POR GRAVEDAD
-
7 Tratamiento de lodos Espesador de lodos
Diseo Smbolo Criterio Valor Unidad
Caudal promedio de espesador QespQesp=Qlodos/Ne 424 m3/d
rea de espesador A A = Plodos/(Cs*Ne) 121.69 m2
Dimetro espesador DDprom = (4*A/p)0.5
12.45 m
Dimetro seleccionado Ds 12.00 m
Volumen de cada espesador V V = p * Ds2*H/4 453.02 m3
Tiempo de retencin TT=V/Qesp*24
25.61 horas
Peso especifico de lodo espesado Pes Pes=(Ce*1400/100)+(100-Ce)*1000/100 1008.00 kg/m3
Lodos espesados Lesp Lesp=Plodos*E/100 7666.30 kg/d
Caudal total de lodos espesados QLesp QLesp=Lesp/(Pes*Ce) 380.27 m3/d
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7 Tratamiento de lodos Espesador de lodos
-
7 Tratamiento de lodos Espesador de lodos
-
7 Tratamiento de lodos Espesador de lodos
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8 Tratamiento de lodos Digestor aerobio
Datos de diseo Smbolo Unidad Valor Rangos Referencia
Concentracin de lodos espesados Lesp kg/SST.d 15333
Concentracion de lodos espesados Ce % 2
Peso especifico Pe kg/m3 1008
Caudal de lodos espesados Qlodos m3/d 761 Dato vinculado
% slidos suspendidos voltiles en lodos
espesados %SSV % 75.00
Slidos suspendidos volatiles en lodos
espesados SSVesp kg/d 11499
Slidos suspendidos fijos en lods espesados SSFesp kg/d 3833
Cantidad de espumas Lnat kg/SST.d 50.00
Concentracin de espumas y natas Cnat % 3.00
Peso especifico de espumas Pnat kg/m3 1012.00
Caudal de espumas Qnat m3/d 1.65
% slidos suspendidos voltiles en espumas %SSV % 93.00
Slidos suspendidos volatiles en espumas SSVnat kg/d 46.50
Slidos susoendidos fijos en espumas SSFnat kg/d 3.50
Nmero de digestores aireados Nt Unidad 1.00
Periodo de retencin Qp horas 5.00
Altura del tanque H m 4.00
Borde libre BL m 0.50
Relacin Largo/ancho R
Largo de digestor L m 6.00
Tasa de aire requerido para el digestor Ta SCFM/1000 pie3 30.00 30 WEF
Nmero de sopladores Ns Unidad 1.00
CALCULO DE LAS DIMENSIONES DE DIGESTOR AEROBIO
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8 Tratamiento de lodos Digestor aerobio
Diseo Smbolo Criterio Valor Unidad
Caudal promedio Qp Qp=Qlodos + Qnat/Nt 762.20 m3/d
Volumen de digestor V V = Qp/Pd 152.44 m3
Area de digestor A A=V/H 38.11 m2
a=A/L 6.35
ancho seleccionado 5.90
Volumen real de digestor Vr Vr = H*a*L 141.60 m3
Solidos suspendidos voltiles en el lodo
aireadoSSVa SSVa=SSVesp + SSVnat 11545.95 kg/d
Solidos suspendidos fijos en el lodo aireado SSFa SSFa = SSFesp +SSFnat 3836.65 kg/d
Solidos suspendidos totales en el lodo
aireadoSSTa SSTa = SSVa + SSFa 15382.60 kg/d
Peso especifico Pe Pe = (Ce*1400/100)+(100-Ce)*1000/100 1008.00 kg/m3
Caudal total de lodos aireados Qlair Qlair = SSTa*100/(Pe*Ce) 763.03 m3/d
150.02 Scfm
254.88 m3/h
Numero de sopladores Nst (1 operacion + o1 stand by) 2.00
Ca=Ta*Vol/(1000*(0.3048)3CaFlujo de aire soplador
Ancho de digestor a m
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9 Tratamiento de lodos Centrifugas
Datos de diseo Smbolo Unidad Valor Rangos Referencia
Lodo procedente de tanque aireado Lod kg/SST.d 15383 Vinculo
Concentracin de lodos C % 2
Caudal de lodos Qlodos m3/d 763
Das de produccin de lodos Dp dias 7.00
Horas de produccin de lodos\ Hp horas 24.00
Dias de operacin de centrifugas Dop dias 7.00
Horas de operacin de centrifugas Hop horas 7.00
Nmero de centrifugas Nc Unidad 2.00
Concentracin de lodos deshidratados Cdesh % 20.00
% de eficiencia de centrfugas E % 95.00
CALCULO DE LAS DIMENSIONES PARA SELECCION DE TAMANOS DE CENTRIGUGAS PARA DESHIDRATACION DE LODOS
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9 Tratamiento de lodos Centrifugas
Diseo Smbolo Criterio Valor Unidad
Tiempo de produccin semanal Tp Tp=Dp*Hp 168 hora/semana
Tiempo de operacin semanal Top Top=Dop*Hop 49 hora/semana
Lodos a centrifugar Qcent Qcent= Qlod*Tp/(Top*24) 109 m3/h
Capacidad de centrifugas Qu Qu=Qcent/Nc 55 m3/h
Peso especfico Ped Ped=(Cdesh*1400/100)+(100-Cdesh)*1000/100 1080 kg/m3
Lodos deshidratados total Ldesh Ldesh=Lod*E/100 14613 kg/d
Volumen de lodos deshidratados total Vdesh Vdesh=Ldesh*100/(Ped*Cdesh) 68 m3/d
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9 Tratamiento de lodos Centrifugas
-
9 Tratamiento de lodos Centrifugas
-
9 Tratamiento de lodos Centrifugas
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10 Tratamiento de lodos Dosificador de polmero
Diseo Smbolo Criterio Valor Unidad
Capacidad de Dosificador de Polimero
Dosis de Producto Qumico D kg/m3 1.00
Consumo de CoagulanteC
Kg / Hora C=D*Qcent 54.50
Caudal de Bomba q L / Hora q=C/d 54.50
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10 Tratamiento de lodos Dosificador de polmero
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11 Tratamiento de lodos Lechos de secado
Datos de diseo Smbolo Unidad Valor Rangos Referencia
Caudal total de lodos Qlodo m3/d 763.03
Porcentaje de Caudal de lodos a secar en eras %ls % 20.00
Concentracin de slidos en el lodo Cs kg/m3 20.00
Concentracin de slidos en el lodo seco Csc kg/m3 400.00 301 - 600
Das anuales de produccin de slidos T d/ao 365.00
Carga de slidos media annual Csa kg/m2.ao 100.00 50 - 125
Espesor de la capa de lodos fresco en eras e m 0.40 0.20 -0.40
Poblacin equivalente servida Peq habitantes equivalentes 63148.40
Nmero de eras de secado Ne unidad 16.00
Relacin longitud/ancho de eras R 1.80
Dosis de polielectrolito D kg/ton materia seca 3.50 3.0 - 6.0
CALCULO DE LAS DIMENSIONES DE ERAS DE FANGO
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Diseo Smbolo Criterio Valor Unidad Rango
152.61 m3/d
55701 m3/ao
Ss=Q*Cs 3052 kg/d
Ssa=Ss*Csa 1114018 kg/ao
Superficie requeridas en eras A A = Ssa/Csa 11140 m2
Longitud de eras L L = (A/Ne)*R)0.5 35 m
Ancho de era a a=L/R 20 m
Nmero de ciclos de secado anuales Nciclos Nciclos=Q/(A*e) 12.5 3 - 12
Superficie de era por habitante
equivalenteA/hab A/hab=A/Peq 0.18 m2/hab 0.1 - 0.5
Volumen annual de la torta de lodos
secoVa Va=Ssa/Csc 2785.04 m3/ao
Consumo de polielectrolito Pp Pp=(D/1000)*Ss 10.68 kg/d
Slidos a secar en eras Ss
Q=Qlodo*%ls/100QCaudal de lodos a secar
11 Tratamiento de lodos Lechos de secado
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11 Tratamiento de lodos Lechos de secado
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11 Tratamiento de lodos Lechos de secado
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11 Tratamiento de lodos Lechos de secado
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11 Tratamiento de lodos Lechos de secado
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11 Tratamiento de lodos Lechos de secado
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11 Tratamiento de lodos Lechos de secado