Tratamiento de riles

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TAREA Nº3

Pregunta 1

La consultora de ingeniería ambiental “Los 33” debe dimensionar los equipos biológicos para el tratamiento de los residuos domiciliarios del pueblo de Los Loros, comuna de Tierra Amarilla, Región de Atacama. Para ello, solicita su colaboración, dándole los siguientes antecedentes:

1. El número de habitantes de Los Loros es de 1600 personas.
2. Entre noviembre y enero, debido a las faenas agrícolas de la zona, que cuenta con más de 7000 ha de viñedos, existe una población flotante de 1400 personas.
3. En este mismo período (nov-enero), la temperatura promedio de la zona es de 30 °C.
4. La producción de aguas residuales promedio es de 200 L/persona/día y tiene una concentración de materia orgánica de 300 mg/L de DBO y 600 mg/L de DQO.
5. El efluente de los equipos biológicos debe cumplir con el DS 90 (35 mg/L de DBO).

Indique, con un diagrama de flujo simple, una estrategia criteriosa de tratamiento con los equipos biológicos (Lodos Activados y/o UASB) y dimensiónelos, indicando todas las suposiciones que realice. Considere que:

• En el caso de Lodos Activados (LA), la velocidad especifica de crecimiento máxima es 0,07 h-1 y la constante de Monod es 200 mg DBO5/L. Además, la concentración microbiana en la purga debe ser 3 veces la del reactor y la razón de recirculación será 0,2.
• La eficiencia de este equipo (LA) es de un 90% si no tiene un tratamiento anaerobio previo, y de un 80% con tratamiento anaerobio previo.
• En el caso de UASB, recuerde que cuando se trabaja con ARU, se debe fijar el TRH y no la VCO. La eficiencia de este reactor es de un 65%. En este último equipo, se aceptará una altura máxima de 8 metros. La relación H/D del UASB (altura/diámetro, con reactor circular), debe ser de 1,24.

Diagrama de flujo:

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Para el dimensionamiento del UASB se realizan las siguientes suposiciones:

• Reactor con geometría cilíndrica
• TRH de 7 [h] obtenida con los rangos de la siguiente tabla:

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Figura 1. TRH admisibles en UASB con varias alturas.

Mediante el TRH se puede obtener el volumen del reactor UASB:

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Además, se sabe que:

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Juntando las ecuaciones (1) y (2) se tiene:

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Recordando que:

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Al reemplazarlo en (3):

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Al utilizar la relación de altura/diámetro, se puede obtener la altura del reactor.

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Finalmente se tiene un área del UASB igual a:

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Después, con la eficiencia:

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Además:

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Luego el agua pasa a otro sistema para ser tratada, en este caso uno aerobio, lodos activados, como anteriormente se obtuvo la  DQO del efluente esta es la concencentración de DQO que ingresa a los lodos, por lo que con la eficiencia del 80% que nos daban es posible encontrar la concentración del efluente :

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Y con la relación DQO =1,6DBO, se puede saber si se cumple con lo requerido por el DS90:

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Por lo tanto, se cumple el requerimiento. Luego, se asume un valor de kd = 0,1[d^-1] para los 30[°C]:

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Despejando, con ayuda de solver:

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Luego:

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Teniendo como suposición que la concentración de biomasa del efluente es despreciable, por lo que tiende a 0, y reescribiendo la ecuación:

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Y además, la concentración de biomasa de la purga es 3 veces la concentración del reactor, y el caudal de purga es 0,2 veces el caudal del influente, el cual se mantiene en 600[m3/día], por lo tanto:

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Luego:

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Entonces:

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También el balance de masa global:

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Pregunta 2

Membranas de fibra hueca (hollow-fiber) con una superficie de 23,3 cm2 son probadas en un laboratorio en dos experimentos. Los resultados con agua limpia se detallan en la siguiente tabla:

1. El flujo específico a 20 °C

Para poder obtener el flujo específico de cada mes, primero se tiene que estandarizar el flujo de permeado con respecto a las temperaturas (estándar y medida) y luego con respecto a la presión, para lo cual se utilizarán las siguientes fórmulas.

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El flujo de permeado se obtiene al dividir el flujo de cada mes por el área (Qp /A), de lo cual se obtiene:

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Mes 1

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Mes 2

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Así se obtiene que para el mes 1 y mes 2 el flujo especifico corresponde a  y   respectivamente.[pic 44][pic 45][pic 46]

1. Coeficiente de resistencia de la membrana (m-1)

Para el agua limpia se tiene una viscosidad de 1.002E-3 (Metcalf&Eddy).

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Y se sabe que:

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Al despejar el coeficiente de resistencia se obtiene:

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Mes 1

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Mes 2

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1. ¿El coeficiente de resistencia de la membrana depende de la presión y temperatura usada para las pruebas? Fundamente su respuesta

Si, ya que la presión es la fuerza impulsora de la filtración, al ser esta mayor produce un mayor flujo de permeado, es decir hay menor resistencia de la membrana. En el caso de la temperatura esta afecta inversamente la viscosidad del fluido, por lo que a una mayor temperatura va a existir menor viscosidad y por ende, la resistencia de la membrana será menor.

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