- Resumen
- Introducción
- Datos
básicos de diseño - Ecuaciones y criterios de
diseño - Ejemplo numérico del diseño
base - Análisis de sensibilidad al
diseño base. Ejemplo
numérico - Conclusiones
- Referencias
RESUMEN.
Se presenta una metodología para diseño de
biofiltros, el procedimiento contempla: requerimientos de
información para el diseño, variables que
participan en los procesos, ecuaciones que se aplican para
representar el comportamiento de los procesos y criterios
aplicables en el diseño de biofiltros. Se analiza la
aplicación del biofiltro en el tratamiento de aguas
residuales de origen doméstico o urbano con baja
influencia industrial. Se elabora un diseño base y se
calcula el comportamiento para diferentes valores de caudal y
concentración de DBO en el influente. El análisis
de sensibilidad permite obtener un diseño que asegura
alcanzar los niveles de calidad deseados en el agua tratada bajo
diferentes restricciones. Además, contribuye a determinar
los criterios de operación y control del
proceso.
1.
INTRODUCCIÓN
Este trabajo hace referencia a las aplicaciones
más comunes proceso del biofiltro, que son los dos casos
siguientes:
a. El agua residual a pasa a través del biofiltro
una sola vez, no hay recirculación alguna.
b. El agua residual pasa a través del biofiltro,
en promedio, más de una vez. Se recicla el
efluente.
En la figura 1 se representa el caso general para los
alcances de este trabajo.
Otras aplicaciones menos comunes, son: con
recirculación de lodos del biofiltro, con
recirculación de lodos activados en un sistema dual, con
recirculación de agua tratada clarificada. Estos casos no
están incluidos debido a que este trabajo esta orientado a
atender el tratamiento de aguas residuales de origen
doméstico y urbano con baja influencia industrial, para lo
cual es suficiente un sistema con recirculación del
efluente o sin recirculación alguna.
Qi = Caudal de agua cruda
Qr = Caudal de recirculación
Qo = Caudal de influente al Biofiltro
Li = Concentración de DBO en agua
cruda
Le = Concentración de DBO en efluente del
biofiltro
Lo = Concentración de DBO de entrada al
Biofiltro
r = Recirculación = Qr / Qi
Figura 1. Representación
esquemática del sistema funcional analizado
2. DATOS
BÁSICOS DE DISEÑO
En virtud que el diseño del biofiltro
generalmente se realiza para remover materia orgánica, la
información requerida es la siguiente:
Qi Caudal promedio diario del agua cruda, generalmente
en l/s.
Li Concentración de DBO en el agua residual
cruda, generalmente en mg/l.
Le Concentración de DBO en el agua residual
tratada, generalmente en mg/l
T1 Temperatura promedio del aire en invierno.
T1' Temperatura promedio del agua en
invierno,
T2 Temperatura promedio del aire en verano.
T2' Temperatura promedio del agua en verano
En los casos en que se interesa conocer la
remoción de nitrógeno y de fósforo, es
necesario contar también con la información
siguiente:
Para el agua cruda:
Norgi Concentración de nitrógeno
orgánico, generalmente en mg/l
NNH3i Concentración de nitrógeno
amoniacal, generalmente en mg/l
PO4i Concentración de fosfatos totales,
generalmente en mg/l
Para el agua tratada:
Norge Concentración de nitrógeno
orgánico, generalmente en mg/l
NNH3e Concentración de nitrógeno
amoniacal, generalmente en mg/l
PO4e Concentración de fosfatos totales,
generalmente en mg/l
3. ECUACIONES Y
CRITERIOS DE DISEÑO
Ecuación de Germaín
Altura empacada,
Z = Altura del empaque en ft
Lo = DBO del influente en mg/l
Le = DBO del efluente en mg/l
q = Caudal específico en gpm/ft2
n = Constante del empaque, = 0.5,
adimensional.
k = Constante cinética a temperatura media del
biofiltro, en gpm 0.5/ ft2
Área transversal del biofiltro en ft2,
At
At = Qo/q
Qo = Caudal del influente en gpm
Área de contacto en ft2, Ac
Ac = At .Z. D
D= Densidad del empaque en ft2 / f ft3
Constante cinética de acuerdo a la
temperatura.
k = k20 *1.035^T-20
k = Constante cinética a temperatura T en gpm
0.5/ ft2
k20 = Constante cinética a 20 ºC = 0.8 gpm
0.5/ ft2
Cálculo de temperaturas medias para el
proceso
Temperatura media del proceso en invierno
Tinv = (T1' -T1) / LN (T1'/T1), º C
Temperatura media del proceso en verano
Tver = (T2' –T2) / LN (T2'/T2), º
C
Rango recomendado para caudal
específico
Verificación de la altura de empaque.
Método de carga orgánica específica y
eficiencia de remoción
Carga de DBO en el agua cruda en kg/d, Ci
Ci = Li * Qi
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