Tarea Tercer Parcial

Zavala Montoya Tania Sarahi. Grupo 4AV1. Tarea del 3° parcial

1.-Se trata un agua mresidual en un CSTR aerobio sin reciclado Determinese θ_x^min,[θ_x^min ]_lim,y S_min si se aplican los siguientes parámetros:

k=50 mg/l,q=5 mg/(mgVSS_a-d), b=0.06 1/d,Y=0.6 (gVSS_a)/g,S^0=220 mg/l,f_d=1 0 0.8

[θ_x^min ]_lim=1/((600 (mgVss_a)/mg*5 mg/(mgVss_a-d))-0.06 1/d)=3.33x〖10〗^(-4) d

θ_x^min=(k+S^0)/(S^0 (Yq-b)-bk)=(50 mg/L+220 mg/l)/(220 mg/l ((600 (mgVss_a)/mg*5 mg/(mgVss_a-d))-0.06 1/d)-(0.06 1/d*50 mg/l) )=4.0910x〖10〗^(-4) d

S_min=k b/(Yq-b)=50 mg/L*(0.06 1/d)/((600 (mgVss_a)/mg*5 mg/(mgVss_a-d))-0.06 1/d)=1x〖10〗^(-3) mgDBO/l

2.- Considerese un quimiostato funcionando con un tiempo de detención de 2h y que se aplican las siguientes constantes de crcimiento:

k=100 mg/l,q=48 mg/(mgVSS_a-d), b=0.1 1/d,Y=0.5 (gVSS_a)/g,S^0=220 mg/l,f_d=1

a) ¿Cuáles son las concentraciones en estado estacionario del sustrato (S) para concentraciones del sustrato en el efluente (S0) de 10000 1000 y 100mg/l?

S=k (1+bθ_x)/(Yqθ_x-(1+bθ_x))=100 mg/L*(1+(0.1 1/d*1/12 d))/((500 (mgVss_a)/mg*48000 mg/(mgVss_a-d)*1/12 d)-(1+(0.1 1/d*1/12 d)) )=5.0.416x〖10〗^(-5) mg/L

b) cuales son las concentraciones en estado estacionario de las células (Xa) para cada S0?

X_a=500 (mgVss_a)/mg ((10000 mg/l-5.0.416x〖10〗^(-5) mg/L)/(1+(0.1 1/d*1/12 d) ))=70041.32196 mg/(Vss_a )

X_a=500 (mgVss_a)/mg ((1000 mg/l-5.0.416x〖10〗^(-5) mg/L)/(1+(0.1 1/d*1/12 d) ))=7004.1318 mg/(Vss_a )

X_a=500 (mgVss_a)/mg ((100 mg/l-5.0.416x〖10〗^(-5) mg/L)/(1+(0.1 1/d*1/12 d) ))=700.4128 mg/(Vss_a )

c) ¿Cuáles son las concentraciones en estado estacionario de producto microbiano soluble para cada S0?

3.-Un tratamiento de aguas residuales con bacterias tiene los coeficientes cinéticos siguientes:

q ̂=16 mgDQO/(〖mgVSS〗_a d)

K=10 mg/L

b=0.2/d

Y=0.35 〖mgVSS〗_a/mg

f_d=0.8

Un ingeniero genético asegura que puede conseguir que las bacterias sean más eficaces haciendob=0.05/d y f_d=0.95, permaneciendo sin variación el resto de los coeficientes. Utilizando un reactor quimiostato se ha venido utilizando satisfactoriamente un factor de seguridad de 30. Se piensa continuar así. Arguméntese de qué forma el plan del ingeniero genético afectaría a la producción de lodo (QXv) y los requerimientos de oxígeno (∆O_2/∆t) , suponiendo que X^0=0 y S^0=300 mg DQO/L y la forma en que las bacterias serían más eficaces.

TAREA

Desarrollar el cálculo para Productos Microbianos Solubles para ambas condiciones, las actuales y las del ingeniero genético, así como el análisis dimensional de unidades

CONDICIÓN 1

Calculando la concentración mínima de sustrato:

S_min=kb/(yq ̂-b)=10*0.2/0.35(16)0.2=0.37 mgDQO/L

Análisis dimensional

S_min=kb/(yq ̂-b)=mgDQO/L*(1/d)/(mgsV/mgDQO mgDQO/mgsV 1/d)=mgDQO/L

Calculando:

ϴ_x^min=(k+S^0)/(S^0 (yq ̂-b)-kb)=(300+10)/(300((0.35x16)-0.2)-(0.2x10))=0.1915d

Análisis dimensional

ϴ_x^min=(mgDQO/L+mgDQO/L)/(mgDQO/L (mgsV/mgDQO mgDQO/(mgsV d)-1/d)-mgDQO/(L d))=(mgDQO/L)/(mgDQO/(L d)-mgDQO/(L d))=d

Calculando:

ϴ_x=SF(ϴ_X^min )=30x0.1915=5.748d

Calculando:

S=(1+bϴ_x)/(yϴ_x q ̂-(1+bϴ_x))=(1+(0.2x5.748))/((0.35x16x5.748)-(1+(0.2x5.748)))=0.7155 mgDQO/L

Análisis dimensional

S=mgDQO/L ( 1/d d)/((mgsV/mgDQO mgDQO/(mgsV d) d)-(1/d d) )=mgDQO/L

Calculando:

X_a=y(S^0-S) 1/(1+bϴ_x )=0.35x(300-0.7155) 1/(1+(0.2x5.748))=48.7297 mgsV/L

Análisis dimensional

X_a=(mgsV_a)/mgDQO (mgDQO/L-mgDQO/L) 1/(1+1/d d)=(mgsV_a)/mgDQO (mgDQO/L)=(mgsV_a)/L

Calculando:

Biomasa inerte=X_i=x_i^0+x_a (1-f_d )bϴ_x=0+48.7297(1-0.8)0.2x5.748=11.20 mgsV/L

X_v=x_i+x_a=48.7297+11.20=59.93 mgsV/L

Analisis dimensional

X_i=mgsV/L 1/d d=mgsV/L

CONDICIÓN 2

b=0.05 1/d

fd=0.95

Calculando:

S_min=kb/(yq ̂-b)=10*0.05/(0.35(16)-0.05)=0.09 mgDQO/L

Calculando:

ϴ_x^min=(k+S^0)/(S^0 (yq ̂-b)-kb)=(300+10)/(300((0.35x16)-0.05)-0.05)-(0.05X10))=0.1862d

Calculando:

ϴ_x=SF(ϴ_X^min )=30x0.1862d=5.58d

Calculando:

S=(1+bϴ_x)/(yϴ_x q ̂-(1+bϴ_x))=(1+(0.05x5.58))/((0.35x16x5.58)-(1+(0.05x5.58)))=0.42 mgDQO/L

Calculando:

X_a=y(S^0-S) 1/(1+bϴ_x )=0.35x(300-0.42) 1/(1+(0.05x5.58))=81.95 mgsV/L

Calculando:

Biomasa inerte=X_i=x_i^0+x_a (1-f_d )bϴ_x=0+81.95(1-0.95)0.05x5.58=1.14 mgsV/L

X_v=x_i+x_a=81.95+1.14=83.10 mgsV/L

CONDICIÓN 1

SMP=UAP+BAP

Calculando UAP:

γ_ut= -52.064 (mg〖DQO〗_s)/(L*d)

X_a=48.72 (mg〖VSS〗_a)/L

θ=5.748 d

q ̂_UAP=1.8 (mg〖DQO〗_p)/(mg〖VSS〗_a*d)

K_UAP=100 〖mgDQO〗_p/L

K_1=0.12 (mg〖DQO〗_p)/(mg〖DQO〗_s )

Fórmula para calcular UAP:

-((q ̂_UAP X_a θ+K_UAP+K_1 γ_ut θ) )/2+ √(〖(q ̂_UAP X_a θ+K_UAP+K_1 γ_ut θ)〗^2- 4K_UAP K_1 γ_ut θ)/2

Para el cálculo de UAP, lo hacemos por partes de la siguiente manera:

- Calculando:

(q ̂_UAP X_a θ+K_UAP+K_1 γ_ut θ)

[(1.8 (mg〖DQO〗_p)/(mg〖VSS〗_a*d)*48.72 〖mgVSS〗_a/L* 5.748 d)+ 100 〖mgDQO〗_p/L+(0.12 (mg〖DQO〗_s)/(mg〖DQO〗_p )*-52.064 mgDQO/(L*d)* 5.748 d)]=

(504.0766+100-35.9116)=568.1649 〖mgDQO〗_p/L

-4K_UAP K_1 γ_ut θ

-4( 100 〖mgDQO〗_p/L* 0.12 (mg〖DQO〗_p)/(mg〖DQO〗_s ) *-52.064 (mg〖DQO〗_s)/(L*d)* 5.748 d)= 14364.6658 〖mgDQO〗_p/L

Sustityendo en la fórmula:

UAP= (- 568.1649+√((568.1649)^2+ 14364.6658 ))/2=6.2518 〖mgDQO〗_p/L

Análisis dimensional de unidades para UAP:

(q ̂_UAP X_a θ+K_UAP+K_1 γ_ut θ)

((mg〖DQO〗_p)/(mg〖VSS〗_a*d)* (mg〖VSS〗_a)/L*d)+

...