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U.N.S.E. – F.C.E.yT.Moya Cocco, Facundo José – Masip, Alejandro

Ingeniería Sanitaria -Trabajo Practico Nº 7

PLANTA DE TRATAMIENTO CON BARROS ACTIVADOS

1) - PRETRATAMIENTO (PROCESO FÍSICO)

1.1.- REJAS:

Separan los sólidos gruesos del cloacal. Son barrotes paralelos, en general inclinados, colocados en un canal aguas arriba de las instalaciones de bombeo o desarenadores.

Siempre se colocan rejas gruesas antes de la estación elevadora, y rejas de menor separación antes de otras instalaciones. Se utilizan bombas/estaciones elevadoras porque los conductos por gravedad se profundizan cada vez más en el terreno y los caños pueden llegar a profundidades considerables. Las rejas medianas y finas se instalan a mayor ángulo que las gruesas.Según la separación de barras:

Gruesas: con separación de 5 a 10 cm Medianas: de 2.5 a 5 cm Finas: de 1 a 2.5 cm

Según su movilidad: Móviles: para pequeñas plantas. Son un par de jaulas que suben o bajan, es

decir, si sube una para limpiarla baja la otra. Fijas: que no se mueven.

Según su forma de limpieza: Manuales: las gruesas, en general, lo son. Se limpia con un rastrillo de igual

separación que las barras, se levanta el material retenido hasta una chapa perforada donde se escurre el agua. La inclinación de la reja es de entre 45 y 60°.

De limpieza mecánica: Las rejas finas se instalan aguas abajo, y son, en general de limpieza mecánica. La misma se hace con un rastrillo mecánico. Es una cadena sin fin con un rastrillo movido por un motor. Se descarga el residuo a una tolva. Esta limpieza tiende a reducir los costos de operación.

El comando de la limpieza se hace sobre la base de tres formas: 1) A tiempo fijo: arranca cada tiempo t, siempre fijado.2) En función de la pérdida de carga: es la forma más común, cuando el desnivel

de aguas arriba y abajo difiere por mucho, se acciona el motor.3) En forma manual: a voluntad del operador.También las rejas medianas y finas deberán contar con un canal de by pass, y

siempre se instalan 2 rejas. La velocidad del líquido aguas arriba no debe ser menor a 0,3 m/s, para caudal mínimo, para evitar sedimentación de materia orgánica del líquido cloacal en el desarenador o decantador. La velocidad de pasaje a través de la reja es un valor importante por su eficiencia. La eficiencia es mayor a menor velocidad del agua. La velocidad de pasaje, entonces, debe ser de 0,3 a 0,6 m/s. La pérdida de carga variará de un mínimo, reja limpia, a un máximo, reja sucia.

Generalmente se establece para el momento de la limpieza un cierto atascamiento tal que el h sea entre 10 y 15 cm. La cantidad del material retenido en la reja depende de las características del líquido cloacal y de la separación de barrotes. En



promedio el volumen retenido por las rejas medianas oscila entre 2 y 5 litros por habitante año.

El destino de los materiales retenidos puede ser: - Enterrarlo- Incinerarlo

- Triturarlo e incorporarlo al proceso nuevamente

Para nuestro práctico se adoptarán rejas de limpieza manual.

DATOS:

QM20 = QF20= 0,021 m³/seg

Velocidad:Por norma tenemos 0,30 m/seg V 0.60 m/segEntonces adoptamos: V = 0,30 m/seg

Separación:Por norma tenemos 0,025 m Sep 0,05 m S/Metcalf - EddyEntonces adoptamos: Sep = 0,03 m

Área Útil de la Reja:

Ancho Útil (b):Adopto h = 0,40 m

Número de Espacios Libres:

Adoptamos Ne = 6

Número de Barras:Nb = Ne - 1 = 5 Adoptamos barras de sección recta (20 x 10) mm con aristas rectas

Pérdida de Carga en la Reja:Barra: recta (20 x 10) mm: w = 0,01 mAristas rectas: = 2,42Inclinación: = 60º

Donde:b : Coeficiente que depende del tipo de barras de la reja.w: Ancho de la barra en el sentido perpendicular al flujo.hv: Altura de velocidad

: Inclinación de la reja con respecto al flujo.



Nota: Esta es la pérdida de carga cuando la reja aun no ha retenido sólidosUna vez que el proceso de retención de sólido haya avanzado puede estimarse la pérdida de carga máxima de 15 cm

Ancho Total de la Reja: Bc = 0,23 m

Entones podemos decir: Para aristas rectas, = 2,42 y para barras redondas = 1,67; por la barra adoptada, tenemos = 10 mm; adoptamos = 60º; entonces, reemplazando en la ecuación tenemos:

H = 0,00021 m = 0,21 mm < H permisible = 150 mm

Esta es la pérdida de carga cuando la reja aun no ha retenido sólidos. Una vez que el proceso de retención de sólido haya avanzado puede estimarse la pérdida de carga máxima de 15 cm.

1.2.- DESARENADOR:

Elimina del líquido cloacal todos los elementos de carácter granulado que sedimente más rápido que la sustancia orgánica: arena, gravilla, materiales inorgánicos. Retienen estos materiales inertes mejorando el aprovechamiento del volumen de los dispersores, ya que evita que estas partículas queden en el sedimentador primario o digestor. Evita la sedimentación de arena en las conducciones. En todos los elementos mecanizados se evita el desgaste por la acción abrasiva de la arena.Ubicación:

1. Siempre después de una reja gruesa.2. Antes de las rejas finas con limpieza mecánica o trituradora.3. Antes de los equipos de elevación si la profundidad a la que deberá instalarse

no encarece y complica la obra.Debe mantener en suspensión la materia orgánica, no debe permitir su

sedimentación.Las arenas son las comunes, densidad = 2,65 g/cm3 igual que para la

potabilización, se sacan las partículas mayores a 0,2 mm.El valor de la velocidad horizontal debe estar cerca de 0,3 m/s, para retener las

arenas sin que sedimente la materia orgánica.Los sólidos retenidos son partículas discretas y se aplica la teoría

correspondiente a sedimentación de partículas discretas.

D (mm) Temperatura °CValor teórico de velocidad de

sedimentación (cm/s)

0,2

5 1,91210 2,15615 2,38820 2,622

El desarenador es un sedimentador selectivo (arena sí, materia orgánica no). Para esto, la velocidad de funcionamiento debe ser constante. ¿Cómo se hace con caudales de entrada tan variables?

Se logra regulando la velocidad en el desarenador, por medio de dos formas posibles:



A) Mediante vertederos proporcionales. Van ubicados a la salida del desarenador. B) Dándole a la sección del desarenador una forma parabólica.C) Vertederos tipo Sutro.

Para que esos vertederos funcionen tienen que ser con caída libre. En general, la cantidad de arena que se extrae en desarenadores es de 5 - 12 l/habitantes año.

La disposición de la arena, puede hacerse de varias formas, la mejor es relleno sanitario tapado con tierra. En ciertos casos, si la materia orgánica es < 2%, se puede disponer libremente sobre el terreno como arena.

CÁLCULO DEL DESARENADOR

En este se eliminan todas aquellas partículas discretas cuyo tamaño sea mayor que 0,2 mm y cuya velocidad de sedimentación será ≤ 2 cm/seg.

Como:

En donde

Según Normas la carga superficial (Cs) varía entre 1000 y 1600 m³/m²/díaLa relación v0/Cs, según normas varía entre 1,5 y 3,0: Adopto: 2,0

En donde

hv

L

b

Area Superficial

Area Transversal

L

H

v

v

v1

v2

Zon

a de

Ent

rada

Zon

a de

Sal

ida

Entrada Salida

Zona de Fangos



Para partículas de f ≥ 0,2 mm y g = 2,65 g/cm³La velocidad de sedimentación recomendada (s/Metcalf) es de v0 = 1,15 m/min = 1,92 cm/seg. Por lo Tanto.

La velocidad óptima en sentido horizontal (v) es de 0.30 m/seg.

Adopto 1 unidades. Donde el área será A = 2,20 m2

Adopto ancho: b = 0,60 mP: tiempo de permanencia = 45 seg.N: Número de Desarenadores

Largo del desarenador: L = Vh · P = 13,50 m

Altura del desarenador: Entonces Adoptamos 0,5 m.

VERIFICACIÓN DE LA CARGA SUPERFICIAL:

Cs = 829,44 m³/m²/dia

1.3.- VERTEDERO:

Se adoptará un vertedero del tipo Sutro. Estos vertederos se aplican a la salida de canales alargados de sección rectangular. Se diseñan de manera que el caudal que circula por ellos sea proporcional a la altura de agua en el canal. De esta manera siendo el ancho del canal constante, la velocidad horizontal en el mismo no varía para diferentes tirantes.

En los vertederos Sutro, el tirante de agua debe ser h > 3 cm, por que de otra manera, se hace más importante la influencia de la viscosidad y la tensión superficial.

Desarrollo:

Qv: caudal en el vertedero

Qd: caudal del desarenadorQv = Qd K1 = b v

Adoptando b, ancho del desarenador:



A dicho hmax le corresponde un Lmin. Para cada hi tendremos entonces un Li:

Luego, dando distintos valores para hi, se encuentran los valores de Li, los cuales nos permiten graficar el vertedero.

Calculo Ancho del desarenador: b = 0,60 mCaudal máximo del desarenador: QM20 = 0,021 m³/segVelocidad horizontal: Vh = 0,30 m/segSe adopta: a = 0,03 m

k1 = 0,18 m²/seg hmax =QM20 /k1= 0,12 m

Se adopta: hmax = 0,12 m long. min. = 0,20 m

Valores para graficar el vertedero: falta perfil

hi (m) Li (m)0.050 0.33850.063 0.29240.075 0.26150.088 0.23890.100 0.22140.113 0.20730.125 0.1956

b

a

hi

Li



2).- (TRATAMIENTO PRIMARIO – PROCESO FÍSICO)

Hay dos tipos de sedimentadores: Primarios: Partículas sedimentables en un determinado tiempo. Habitualmente

2 horas. Se aplican las fórmulas vistas para aguas (Hazen, Newton, Stockes)Secundarios: Partículas aglomerables. No se pueden aplicar las fórmulas vistas.

Para su diseño se recurre a valores experimentales, de planta piloto, o de unidades ya construídas.

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL DISEÑO DE TANQUES DE SEDIMENTACIÓN.Variaciones de caudales: Los caudales varían en el día y durante el año. Esta

variación modifica la carga superficial y el tiempo de retención o permanencia.Temperatura: Influye sobre el peso específico y la viscosidad. Sedimenta mejor

a mayor temperatura.Concentración: Para los líquidos cloacales domésticos se ve que a mayor

concentración aumenta la eficiencia. Hay curvas que dan la eficiencia en sólidos suspendidos y DBO en función de la concentración. A mayor concentración mayor la probabilidad de agrupamiento / floculación.

Profundidad: 2-3.50 metros. Profundidad de sedimentadores primarios.Permanencia: SP: 2 hs.

Barros activados: 1:30 hs.S2, después del SP: 1:30 hs.S2, después de barros activados: unas 2:30 hs.

Entradas y salidas: En sedimentadores rectangulares se entra de forma frontal y en sedimentadores circulares lo más común es por aberturas en una columna central que descarga contra una pantalla o chicana, debajo del nivel del líquido. La pantalla ayuda a la distribución del caudal. Las salidas se hacen por vertederos, principalmente, y caída libre. En los sedimentadores circulares el vertedero es periférico y debe diseñarse de forma que el caudal del vertedero sea menor que 720 m3 / m de vertedero por día. La forma más corriente es la circular. Su diámetro debe ser menor que 45 metros, en general oscila entre 15 y 30 metros.

2.1 SEDIMENTADOR PRIMARIO

Cálculo del sedimentador primario:Adoptamos un tanque de sedimentación rectangular. En este caso se usará la

sedimentación primaria como parte integrante de un tratamiento posterior con lechos percoladores, por lo cual habrá una cierta flexibilidad en el cálculo.?????

Parámetros de diseño (s/Metcalf):

Característica Intervalo a) Carga superficial 24 - 48 b) Permanencia (hs) 1,5 - 2,5 c) Carga sobre vertedero (m3/m2.dia) 125 – 500

DATOS:Caudal Qm20 = 0,021 m3/sCarga superficial CS = 40,00 m3/m2.dia



Velocidad Horizontal Vh = 0,009 m/s

CALCULO A PARTIR DE LA CARGA SUPERFICIAL Y VERIFICACIÓN DE LA PERMANENCIA

Se proyecta construir sedimentadores rectangulares de flujo horizontal.

SUPERFICIE TOTAL:

Stot = = 45,56 m2

Número de unidades a construir:Se adopta N = 1 sedimentador primario

Entonces la superficie del sedimentador es igual a la superficie total

Ssedim = Stot = 45,56 m2.

LONGITUD:Se adopta L/b = 4

Adoptamos L = 14 m

ANCHO:b = L/4 = 3,25 m

Adoptamos b = 3,50 m

ALTURA:Se recomienda que 2,10 m ≤ h ≤ 3,60 m

Adoptamos h = 2,50m

VERIFICACIÓN DE LA PERMANENCIA:

Verifica, pues1,5 hs ≤ P = 1,61 hs ≤ 2,5 hs



3).- TRATAMIENTO SECUNDARIO – (PROCESO BIOLÓGICO-FÍSICO)

PROCESO DE BARROS ACTIVADOSEl procedimiento consiste en provocar el desarrollo de un flóculo bacteriano o

masa floculenta biológicamente activa (barros activados) en un depósito de aereación. En este depósito, se agita mediante aereación el líquido y el fango en suspensión para mantener las condiciones aerobias. Posteriormente se pasa a un sedimentador con la finalidad de separar el líquido tratado de los barros y estos son devueltos, en parte, al depósito de aereación para mantener en el mismo una concentración suficiente de barros activados (barros de recirculación o retorno), el resto se extrae y se envía a digestión de barros (barros en exceso).

Datos:Caudal afluente Qa = 1822,31 m3/dDBO afluente S0 = 285 mg/lDBO efluente (máximo) S = 30 mg/l

Consideraciones previas:

1.- Los sólidos suspendidos volátiles del afluente al reactor son despreciables. (SSa = 0)

2.- Relación entre los sólidos suspendidos volátiles del liquido mezcla (SSVLM) y los sólidos suspendidos del liquido mezcla (SSLM): SSVLM / SSLM = 0,8

3.- Concentración del barro de retorno: Xr = 10000 mg/l de sólidos suspendidos volátiles

4.- Sólidos suspendidos volátiles del líquido mezcla. (SSVLM) = 3500 mg/l

5.- Tiempo medio de retención celular: fc = 10 días6.- Régimen hidráulico del reactor = Mezcla completa

7.- El efluente contiene 22 mg/l de sólidos biológicos (SBE), de los cuales el 65 % es bio-degradable.

8.- El valor de la DBO5 puede obtenerse multiplicando el valor de la DBOL por el factor 0,68.

9.- El agua residual contiene nitrógeno y fósforo y otros nutrientes a nivel de trazas en cantidad suficiente para el crecimiento biológico.

10.- El caudal punta sostenido durante 1 día es 2,5 veces el caudal medio.

RESOLUCIÓN:

3.1.- TANQUE DE AIREACIÓN

1.- Estimar la concentración de DBO soluble en el efluente utilizando la siguiente relación:



a) Determinación de la DBO de los sólidos en suspensión del efluente :

- Fracción Biodegradable de los sólidos biológicos del efluente:

- DBOL última de sólidos biodegradables del efluente.

- DBO de los sólidos en suspensión del efluente

b) Calcular la DBO soluble del agua a tratar que escapa al tratamiento.

Entonces la DBO soluble es:S = 6,5mg/l

2.- Determinar la eficacia del tratamiento "E" por medio de la ecuación:

- La eficacia basada en la DBO soluble es:

- La eficacia conjunta de la planta es:

3.- Calcular el volumen del reactor. Dicho volumen puede determinarse utilizando las ecuaciones:

; donde:

S0: Concentración del afluenteS: Concentración del efluenteKd: Coeficiente cinético experimentalVol: Volumen del reactorQ: Caudal afluente: Tiempo de retención en el reactorc: Tiempo medio de retención celular



X: Concentración de microorganismos en el tanque de aireaciónY: Coeficiente de producción o crecimiento, en masa de

microorganismos/masa de substrato utilizado.

Sustituyendo el valor de en la última ecuación y despejando el volumen obtenemos:

Donde los valores utilizados para el cálculo son:

c = 10 díasS = 6,5 mg/lQ = Qa = 1922,31 m3/dX = SSVLM = 3500 mg/l Y = 0,5 (tabla)Kd = 0,055 d-1 (tabla)S0 = 250 mg/l

4.- Calcular la cantidad de barro a purgar diariamente:

- Determinar la producción de barros observada

Cálculo de la producción de sólidos suspendidos expresada en kg/dia

Cálculo de la producción de sólidos totales expresada en kg/dia:

5.- Cálculo de la cantidad de fango a purgar si la purga se realiza: a) Desde el tanque de aireación y b) desde la línea de retorno de barro.

Despreciando los sólidos perdidos en el efluente, el caudal a purgar es:

a) Desde el tanque de aireación:

b) Desde la línea de retorno de fango:



6.- Calcular la relación de recirculación haciendo un balance de masa respecto al reactor.

Concentración de SSV en el reactor = X = 3500 mg/lConcentración de SSV en el retorno = Xr = 10000 mg/l

3500 (Q + Qr) = 10000 Qr

7.- Calcular el tiempo de detención hidráulica para el reactor.

8.- Calcular el oxígeno necesario basado en la demanda carbonosa última, DBOL.

a) Calcular la masa de DBOL última del agua residual entrante que se convierte en el proceso, suponiendo que la DBOL es igual a 0,68 DBOL.

b) Cálculo del oxígeno necesario por medio de la ecuación:

Siendo f un factor de conversión de DBO5 a DBOL9.- Calcular el caudal de aire necesario, suponiendo que la eficacia de la transferencia de oxígeno del equipo de aireación a utilizar es del 8%. Debe emplearse un factor de seguridad de 2 para determinar el caudal real de proyecto para el dimensionamiento de los soplantes

a) El aire teóricamente necesario, suponiendo que contiene el 23,2 % de oxígeno en peso, es:

b) Determinar el aire necesario realmente

c) Determinar el aire necesario a los efectos del proyecto: 27,99 m3/min

10.- Volumen de aire por Kg de DBO.



SISTEMAS AIREADORES

El Sistema de barros activados es muy flexible y puede adaptarse a casi cualquier tipo de problema relativo al tratamiento biológico de aguas residuales. A continuación se nombrarán los principales tipos de procesos.

Procesos por Barros activadosPrincipales Tipos

- Convencional.- Aireación Graduada.- Reactor de Mezcla completa.- Aireación con alimentación escalonada.- Aireación modificada.- Contacto y Estabilización.- Aireación prolongada.- Proceso de Kraus.- Aireación de alta carga.- Sistema de oxígeno puro.

A continuación se tratara solo el Proceso de Reactor de Mezcla completa.El proceso de mezcla completa intenta imitar el régimen hidráulico existente de

un reactor agitado mecánicamente. El agua residual sedimentada afluente y el barro de retorno se introducen en diversos puntos del tanque de aireación a lo largo de un canal central. El líquido mezcla es aireado conforme pasa a través del tanque de aireación. El efluente de este es recogido y sedimentado en el tanque de sedimentación del barro activado.

La carga orgánica y la demanda de oxígeno son uniformes de uno a otro extremo del tanque de aireación. El líquido mezcla al ir atravesando el tanque desde la entrada hasta el canal efluente se mezcla completamente por medio de la aireación mecánica o difusores de aire.

Características:Modelo de Flujo: Reactor de mezcla completa.Sistema de aireación: Difusores de aire; Aireadores mecánicos.Eficiencia en la eliminación del DBO: 85 - 95%Observaciones: Utilizado en aplicaciones generales. El proceso es resistente a cargas de choque.

Parámetros de diseño:Tiempo de retención celular (días) qc = 5 - 15Relación alimentos-microorganismos (días-1) F/M = 0,2 - 0,6Carga volumétrica kg DBO/m3.d = 0,8 - 2,0



SSLM (mg/l) SSLM = 3000 - 6000Tiempo de detención (hs) = 3 - 5Relación caudal reactor - Caudal Qr/Q = 0,25 - 1,00

Diagrama de Mezcla Completa:

Aireación por difusiónLos difusores más frecuentemente utilizados en los sistemas de aireación están

diseñados de modo tal que produzcan burbujas finas, medias o relativamente gruesas.

Tipos de dispositivos de aireación por difusores, su tamaño de burbuja y eficiencia.

1.- Granos de óxido de aluminio cristalino fundido (burbuja fina; eficiencia alta)2.- Granos de silice ligados por silicato vítreo (burbuja fina; eficiencia alta)3.- Granos de resina ligados por resinas (burbuja fina; eficiencia alta)4.- Tubos difusores envueltos en plástico (burbuja media; eficiencia media)5.- Difusores de manguitos de tela (burbuja media; eficiencia media)6.- Diversos dispositivos con orificios (burbuja gruesa; eficiencia baja)7.- El aire pulverizado se distribuye desde la periferia de un disco, flexible o rígido, que se desplaza cuando la presión en la tubería supera la carga del disco (burbuja gruesa; eficiencia baja)8.- Inyectores con orificios y ranuras. (burbuja gruesa; eficiencia baja)

Aireadores mecánicosEstos pueden clasificarse en aireadores de superficie y de turbina sumergida.

En el primero de ellos, el oxígeno introducido proviene de la atmosfera. Mientras que en el segundo el oxígeno se introduce tanto desde la atmosfera como por su inyección en el fondo del tanque.



Aireadores de superficie: son los más sencillos de los sistemas de aireación. Pueden construirse en tamaños de 0,75 a 75 KW. Consisten en rotores sumergidos total o parcialmente, acoplados a motores que se encuentran montados en estructuras fijas o flotan

Aireadores de Turbina sumergida: el oxígeno puro o aire es introducido en el agua residual por difusión debajo del impulsor de los aireadores de flujo descendente, utilizandose el impulsor para dispersar las burbujas de aire y mezclar el contenido del tanque. El tubo de aspiración consiste en un cilindro con extremos ensanchados montado concéntricamente respecto al impulsor y que se extiende exactamente desde encima de la solera del tanque de aireación hasta justo por debajo del impulsor.

DISEÑO DE LOS TANQUES DE AIREACIÓN Y SUS ELEMENTOS COMPLEMENTARIOS

Una vez elegido el proceso de barro activado y el sistema de aireación, el siguiente paso es el diseño de los tanques de aireación e instalaciones relacionadas con el mismo.

En lo que sigue se estudian: 1) Los tanques de aireación. 2) Los sistemas de control de espumas. 3) Las exigencias de recirculación de barros. 4) La purga del barro.

1) Tanques de aireación: Son abiertos y se construyen de Hº Aº. Son de forma rectangular, lo que permite la construcción de paredes comunes para varios tanques. El volumen total del tanque se suele dividir entre dos o más unidades capaces de funcionar independientemente si la capacidad total excede los 140 m3. La capacidad total requerida se determina a partir del diseño del proceso biológico. Aunque las burbujas de aire dispersas en el agua residual llegan a ocupar el 1% del volumen total esto no se tiene en cuenta a la hora de su diseño. También el volumen ocupado por las conducciones sumergidas carece de importancia.

Si el sistema de aireación del tanque es por difusores, las dimensiones de aquel pueden afectar notoriamente la eficiencia de la aireación, asi como el grado de mezclado obtenido, a menos que se elijan adecuadamente el tipo, número y situación de los difusores puedan funcionar eficazmente. Deberá preveerse un resguardo de 0,3 a 0,6 m sobre la superficie del agua. El ancho del tanque respecto a su profundidad es importante y puede variar de 1:1 a 2,2:1, esto hace que se limite la anchura de un tanque entre 6 y 12 m.Los tanques individualmente deberán tener válvulas o compuertas de entrada y salida de modo que puedan desmontarse en un momento dado para su inspección y reparación.

2) Sistemas de control de espumas: El agua residual contiene normalmente jabón, detergentes, y otros agentes tensioactivos que producen espuma. Si la concentración de SSLM es alta, la tendencia a la formación se reduce a un mínimo. En el comienzo del proceso suele producirse una gran cantidad de espuma cuando la cantidad de SSLM es baja o siempre que haya grandes concentraciones de agentes tensioactivos en el agua residual. Este hecho da lugar a la formación de una espuma que contiene sólidos del barro, grasa y gran número de bacterias del agua residual.



El viento puede levantar la espuma de la superficie del tanque y extenderla por los alrededores, contaminando todo lo que toque. Además de antiestética, la espuma es un riesgo para los trabajadores por lo resbaladiza.

Un sistema muy utilizado para su control consiste en una serie de boquillas pulverizadoras montadas a lo largo del borde superior del tanque de aireación enfrente de los difusores de aire. Agua limpia o efluente filtrado es rociado por estas boquillas continuamente o a intervalos por medio de un temporizador programado, lo que hace que la espuma se destruya a medida que se produce. Otra manera es la adición de pequeñas cantidades de un aditivo químico antiespumante en la entrada del tanque de aireación, o preferiblemente en el agua de rociado.

3) Recirculación de Barros: La finalidad de dicho retorno es mantener una concentración suficiente de barro activado en el tanque de aireación, de modo que pueda obtenerse el grado requerido de tratamiento en el intervalo de tiempo deseado. El retorno del barro activado desde el clarificador hasta la entrada del tanque de aireación es la característica esencial del proceso. La capacidad de bombeo de retorno de barros debe ser grande y ello es esencial para que no se produzcan pérdidas de sólido de barro con el efluente. La razón de ello es que los sólidos tienden a formar una gruesa capa de barros en el fondo del tanque que varía de espesor de vez en cuando y que puede llegar a llenar toda la profundidad del mismo en momentos de caudal punta si fuese inadecuada la capacidad del bombeo de retorno de barros.

Por lo general, las bombas de retorno de barro deben funcionar de manera que el caudal de retorno sea aproximadamente igual a la relación porcentual entre el volumen ocupado por los sólidos sedimentables procedentes del efluente del tanque de aireación y el volumen del líquido clarificado (sobrenadante) después de una sedimentación durante 30 minutos en un cilindro graduado de 1000 ml. Esta relación no deberá ser, en modo alguno inferior al 15%.

Otro metodo también muy usado se basa en una medida empírica conocida como indice de volumen del fango (IVF). Este indice se define como el volumen en ml ocupado por un gramo de sólido del líquido mezcla del fango activado, en peso seco, tras una sedimentación de 30 minutos en un cilindro graduado de 1000 ml. En la práctica, se obtiene dividiendo el volumen porcentual ocupado por el fango en una muestra de líquido mezcla (tomada a la salida del tanque de aireación) despues de 30 minutos de sedimentación por la concentración de sólidos suspendidos del líquido mezcla expresada en tanto por ciento.

4) Purga de Barros: Para mantener constantes el nivel de SSLM y del tiempo medio de retención celular en el sistema es preciso eliminar cierta cantidad de fango activado. Esto puede lograrse mejor, y con mayor precisión purgando el líquido mezcla directamente del tanque de aireación o de la tubería efluente de dicho tanque cuando la concentración de sólidos sea uniforme. El líquido mezcla purgado puede, a continuación, evacuarse a un espesador de fango o a los tanques de sedimentación primaria en los que sedimenta el fango y se mezcla con el primero sin tratar.

3.2.- SEDIMENTADOR SECUNDARIO O CLARIFICADOR



La misión del tanque de sedimentación de barros activados es separar los sólidos del fango del líquido mezcla. Se trata del último paso en la consecución de un efluente bien clarificado, estable, de bajo contenido de DBO y solidos suspendidos, y como tal, representa un punto crítico en el proceso de tratamiento de fangos activados.

Estos sólidos tienden a formar una capa de fangos en el fondo del tanque cuyo espesor variará según las circunstancias. Dicha capa puede ocupar toda la capacidad del tanque y rebosar por los vertederos en momentos de caudales punta si la capacidad del bombeo de retorno del fango fuese indecuada. Los factores a tener en cuenta en el diseño de los tanques para hacer frente a las carcterísticas citadas son:

1) Tipo de tanque utilizado: pueden ser circulares o rectangulares con diámetros de 3,6 a 60 metros. Básicamente existen dos tipos de tanques circulares. Uno con clarificador de alimentación periférica y otro de alimentación central, ambos usan un mecanismo giratorio para transportar y extraer el barro del fondo. Un sistema patentado de succión, el fango se extrae por medio de una tubería con bombeo.

Los tanques rectangulares deben tener dimensiones proporcionales de modo de lograr una buena distribución del flujo entrante y que las velocidades horizontales no sean excesivas. Se recomiendan que las longitudes máximas no excedan 10 veces la profundidad.

Se usan normalmente dos tipos de sistemas de extracción de barros: uno por rascadores múltiples y otro por puentes de traslación. En el rascador múltiple el mecanismo de rascado transporta el fango hasta el extremo de salida del efluente en la misma dirección que la corriente. El puente de traslación, similar a un puente grúa, se mueve apoyándose en los muros laterales y el puente aloja el sistema de extracción de fango el que consiste en un rascador y un conjunto de tubos de aspiración para bombear el fango, el cual se descarga en un canal lateral que se extiende a lo largo de todo el tanque.

CÁLCULO DE INSTALACIÓN DE SEDIMENTACIÓN SECUNDARIO.

Datos de sedimentación deducidos de un estudio de planta piloto.

SSLM (mg/l)

1600 2500 2600 4000 5000 8000

Veloc. Inicial de

sedim.(m/h)

3.353 2.438 1.524 0.61 0.305 0.091

Solución:

1) Construir la curva de flujo de sólidos por gravedad a partir de los datosa) Representar los datos de los ensayos de sedimentación en columnas.

b) Utilizando la curva dibujada en el punto a), obtener los datos necesarios para desarrollar la curva de flujo de sólidos.



Concentración de sólidos

X (gr/m3)

Velocidad inicial de sedimentación Vi

(gr/m3)

Flujo de sólidos X * Vi (kg/m2)

1000 4.20 4.201500 3.75 5.632000 3.00 6.002500 2.00 5.003000 1.30 3.904000 0.60 2.405000 0.31 1.556000 0.20 1.207000 0.13 0.918000 0.09 0.759000 0.07 0.63

c) Representar los valores del flujo de sólidos determinados en el plazo b) respecto a la concentración



2) Utilizando la curva del flujo de sólidos desarrollada en el paso 1. Determinar los valores límite del flujo de sólidos para concentraciones del fango variando entre 8000 y 12000 mg/l.

a) Utilizando el procedimiento alternativo de construcción geométrica, trazar las tangentes a la curva de flujo de sólidos en los puntos de concentración del fango del fondo deseados.

b) Preparar una tabla resumen de los valores límites del flujo (intersección en el eje Y) para las diversas concentraciones del fango del fondo.

Concentración del fango del fondo (g/m3)

8000 9000 10000 11000 12000

Flujo limitante de sólidos SFL

(kg/m2.h)4.000 3.420 2.96 2.50 2.18

3) Determinar la relación de recirculación necesaria para mantener la concentración de sólidos en suspensión del líquido mezcla en 4375 mg/l = (3500 mg/l)/0,8.

a) La relación de recirculación necesaria puede determinarse realizando un balance de masa en el afluente al reactor. La expresión resultante es:

donde:Q = caudal afluente (m3/s)Qr = caudal de recirculación (m3/s)X0 = sólidos suspendidos en el afluente (g/m3)Xu = sólidos suspendidos en el fango de fondo (g/m3)

Suponiendo:



X0 = 0 ; Qr = · Qla expresión anterior puede expresarse como:

b) Determinar las relaciones de recirculación necesaria para las diversas concentraciones del fango de fondo.

Xw (mg/l) 8000 9000 10000 11000 12000Xu - 4375 (mg/l) 3625 4625 5625 6625 7625

a 1.21 0.95 0.78 0.66 0.57

4) Determinar la superficie de espesamiento necesaria del clarificador para las diferentes concentraciones del fango del fondo y relaciones de recirculación utilizando la siguiente expresión.

donde:SFa = flujo medio de sólidos aplicado (kg/m2.h) = relación de recirculaciónQ = caudal (m3/s)X = concentración de sólidos suspendidos del líquido mezcla (g/m3)A = sección transversal del clarificador (m2)

a) Suponer que SFa = SFL , flujo límite de sólidos.b) Establecer una tabla de cálculo para determinar el área necesaria.

Xw (mg/l) 8000 9000 10000 11000 12000SFL (kg/m2.h) 4.2 3.4 2.85 2.5 2.1

a 1.21 0.95 0.78 0.66 0.57A (m2) 295.51 362.36 438.44 512.74 629.79

5) Determinar las cargas de superficie correspondientes a la carga de sólidos calculada en el paso 4b.

Xw (mg/l) 8000 9000 10000 11000 12000Carga de sólidos

(kg/m2.h)4.2 3.4 2.85 2.5 2.1

CSb (m3/m2.d) 5.70 4.65 3.84 3.29 2.68



CSb = carga de superficie basada en el caudal y superficie de la planta calculados en el paso 4b.

6) Comprobar que se cumplen las exigencias de clarificación suponiendo que el diseño final estará basado en una concentración del fango del fondo de 10000 g/m3

a) como se muestra en el paso 5, la carga de superficie para una concentración del fango del fondo de 10000 g/m3 es igual a 3,84 m3/m2.d equivalente a una velocidad de sedimentación de:

b) En relación a la curva de sedimentación de la figura del punto a) una velocidad de 0,741 m/h correspondería a una concentración de sólidos de 4700 mg/l dado que la concentración de sólidos en la interfase estará por debajo de este valor, el área para la clarificación parece conservadora.

7) Estimar la profundidad necesaria para el espesamiento. Suponer que la profundidad mínima permisible en la zona clarificada del tanque de sedimentación se establece en 1,5 m.

a) Estimar la profundidad necesaria de la zona de espesamiento. Suponer que bajo condiciones normales, la masa de fango retenida en el tanque de sedimentación secundaria es igual al 30% de la masa del tanque de aireación y que la concentración media de sólidos en la zona de fango es aproximadamente 7000 mg/l.

a.1) Determinar la masa de sólidos, en el tanque de aireación.

a.2) Determinar la masa de sólidos, en el tanque de sedimentación.

a.3) Determinar la profundidad en la zona de fango en el tanque de sedimentación usando la siguiente relación

donde:d : profundidad en la zona de fangoA: área superficial del clarificador

despejando d queda:d =0,16 m

b) Estimar la capacidad de almacenamiento necesaria en la zona de fango suponiendo que el exceso de sólidos debe almacenarse en el tanque de sedimentación en



condiciones de caudal punta a causa de las limitaciones existentes en las instalaciones de tratamiento de fangos. Suponer que el caudal de punta sostenido durante dos días, de valor 2,5 Qmedio y que la carga punta de DBO sostenida durante siete días, de valor 1,5 DBOmedio se produce simultáneamente. Suponer también que el exceso de sólidos debe almacenarse en el tanque de sedimentación secundaria en condiciones de caudal punta a causa de las limitaciones existentes en las instalaciones de tratamiento de fango.

b.1) Estimar los sólidos producidos bajo las condiciones indicadas utilizando la ecuación siguiente:

Donde:Yobs = 0,32

Q = 1822,31 m3/dS0 = 1,5 x 250 mg/l = 375 mg/lS = 15 mg/l

Aplicando la fórmula:Px = 321,84 Kg/dia

b.2) Dado que el caudal punta se mantiene por dos días, los sólidos totales en ese período alcanzan la cantidad de:

Px = 2 321,84 Kg/dia = 643,69 Kg

b.3) Calcular la profundidad necesaria para el almacenamiento de fango en el tanque de sedimentación. Suponer que los sólidos totales del tanque de sedimentación son ahora:

STS + Px = 536,78 + 643,69 =1180,46 kg

d = 0,36 m

c) Estimar la profundidad total necesaria.

Profundidad = 1,5 + 0,33 + 0,18 = 2,02 m entonces adopto d = 2,10 m

8) Comprobar la carga de superficie en condiciones de caudal punta.

a) El caudal punta es:Qr= 2,5 Q = 4555,78 m3/d

b) La carga de superficie en condiciones de caudal punta es:



9) Tabla Resumen COLOCAR TAMBIEN DIMENSIONES DE LOS DIFERENTES COMPONENTES Y COLOCAR UNA SOLA LINEA DE TRATAMIENTO EN LA PLANTA DE AUTOCAD, HACER LA PLANTA DEL AIREADOR TIPO MEZCLA COMPLETA CON LA UBICACIÓN DE LOS AIREADORES.

ItemValor Unidades

Área Superficial 474.23 m2

Profundidad 2.10 mSólidos suspendidos en el líquido mezcla 4375 mg/l

Flujo limitante de sólidos 2.85 kg/m2.hCarga de superficie

Media 3.84 m3/m2.dPunta 9.61 m3/m2.d

4). TRATAMIENTO DE BARROS

4.1 DIGESTIÓN ANAERÓBICA

La digestión anaeróbica es un proceso biológico por el cual se descompone la materia orgánica en ausencia de oxígeno.

Se utiliza este proceso para el tratamiento de los barros separados del líquido cloacal en la sedimentación primaria y de los separables del líquido cloacal como consecuencia del tratamiento biológico aeróbico del mismo (lecho percolador, barros activados).

En ausencia de aire, procesos bacterianos anaeróbicos permiten descomponer la materia orgánica del barro cloacal produciendo gases líquidos y un barro digerido, que puede deshidratarse fácilmente y disponerse mejor que el barro crudo original.

Los objetivos a lograr con la digestión anaeróbica son los siguientes:1- Producir un barro digerido inofensivo apropiado para su posterior disposición.2- Reducir el volumen de barros.3- Producir un barro más fácil de deshidratar.4- Lograr una suficiente estabilización de los sólidos con producción de un

material con posible valor como mejorado de suelos y tambien de gases útiles.La digestión de barros es, en términos generales, un proceso anaeróbico en el

cual la materia orgánica del mismo es licuada, gasificada, mineralizada y transformada parcialmente en materia orgánica más estable con características de humus.

El tratamiento y evacuación de fangos se hará mediante digestores anaeróbicos de dos fases.

Para el cálculo de digestores (volúmenes necesarios) existen métodos racionales y métodos empíricos. En estos podemos citar los siguientes:

- Reducción de volumen- Volumen por habitante- Definición de factores de carga

DETERMINACIÓN DEL VOLUMEN DEL DIGESTOR



Para nuestro proyecto adoptaremos el método empírico de volumen por habitante, y es utilizado en este caso por no tener los suficientes datos disponibles.

Los tanques de digestión también se proyectan sobre una base volumétrica, procurando cierto número de metros cúbicos per cápita. Para los proyectos basados en el volumen total del tanque, se recomiendan tiempos de retención de 35 a 45 días más el volumen adicional necesario para almacenamiento si el fango se seca en eras y se disminuyen las extracciones semanales de fango debido a inclemencias del tiempo.Tomando como base un contenido de 120 gramos de sólidos suspendidos en el agua residual por habitante, el volumen del digestor necesario en m3/hab se indica en la tabla que se observa abajo, donde también se han incluido los volúmenes necesarios según el Método de los 10 estados, a efectos de comparación.

El método empírico de volumen por habitante se basa en la siguiente tabla:

Fango Húmedo Volumen Requerido

Tipo de Plantas

Sólidos Secos

Porcentaje de Sólidos

[m³/hab/dia]

35 - 45 Días de Retención

Met. de los 10 Estados[kg/

hab/dia]

Primaria 0,0544 5 0,0010 0.036 m³/hab0.087 m³/hab

0,00560,0840

Primaria + Filtro Percolador

0,0810 4 0,0020 0.07 m³/hab0.09 m³/hab

0,1120,140

Primaria + Fangos Activados 0,0860 3 0,0028

0.10 m³/hab0.12 m³/hab

0,1120,168

La población en cuestión es: P20años = 4449 hab

Tiempo de retención adoptado: 45 dias

Volumen requerido por habitante Vd (de la tabla): 0.09 m³/hab

Volumen del Digestor: VD = P20años . Vd = 400,43 m³

Las dimensiones de los digestores cilindricos (diámetro entre 6 a 38) altura mínima del líquido 7,5 m a lo que hay que sumarle la altura de solido, revanchas etc. ver libro Metcalf Hedí y definir numeros de digestores y tamaño de los mismos.

4.2 CÁLCULO DE LA PLAYA DE SECADO

Las playas de secado se utilizan para deshidratar el fango digerido extendiéndolo sobre estas en una capa de 20 a 30 cm y dejándolo secar. Una vez seco, se extrae el fango y puede llevarse a vertedero o utilizarse como material de relleno o fertilizante.

El coste inicial, el coste de extracción del fango y de sustitución de la arena, así como la necesidad de una gran superficie, imposibilitan el uso de playas de secado en los grandes municipios, debiéndose tener presentes otros medios de deshidratación del fango.

El área de secado se divide en áreas individuales, de aproximadamente 6m de ancho a 30 m de largo, con el tamaño adecuado de forma que se pueda llenar una



o dos playas con una descarga normal del fango de los digestores. Las particiones interiores suelen consistir en dos o tres tablas creosotadas, colocadas una encima de otra, hasta una altura de 0,38 a 0,45 m apoyadas en las ranuras de unos postes de hormigón prefabricado. Las paredes perimetrales pueden ser de igual construcción o bien ser terraplenes de tierra para playas descubiertas, pero convendrá que los muros de la cimentación sean de hormigón en caso de que las playas sean cubiertas.

Las eras descubiertas se utilizan cuando se dispone de una superficie suficientemente aislada que evite las posibles quejas por malos olores ocasionales. El fango bien digerido evacuado a playas de secado no deberá presentar olor alguno, pero a fin de evitar las molestias que puedan derivarse de un fango mal digerido, las playas deberán situarse a 100 m, como mínimo, de las viviendas más próximas.

En la tabla siguiente se presentan datos típicos para los distintos tipos de fango tanto para playas (lechos) descubiertas como cubiertas.

Tipo de Tratamiento Lechos Descubiertos Lechos Cubiertos

0,07 a 0,09 m²/hab

0,11 a 0,14 m²/hab

0,11 a 0,14 m²/habPrimario y Barros Activados

Digeridos

Primario y Lecho Percolador Digerido

Primario Digerido 0,09 a 0,14 m²/hab

0,16 a 0,23 m²/hab

0,18 a 0,23 m²/hab

Datos:Población a 20 años: P20 = 4449 habProcedencia del barro: Sedimentador primario y lecho percoladorSuperficie unitaria requerida: Sr = 0,20 m2/hab

Superficie total: 889,85 m2

Número de unidades: Adoptamos N = 2

Superficie de cada playa: Sup Playa = = 444,92 m2

Dimensiones de la playa:Se adopta un ancho B = 20,0 m Entonces, la longitud de la playa es

L = =

Adopto L = 23 m



PLANTA DE TRATAMIENTO CON LAGUNAS DE ESTABILIZACION

Se proyecta una planta de tratamiento con lagunas anaeróbicas seguidas de lagunas facultativas.

Una laguna de estabilización es una masa de agua relativamente poco profunda contenida en un estanque de tierra de configuración controlada, cuya finalidad es el tratamiento del agua residual. Las lagunas son de uso muy corriente en pequeñas comunidades, ya que sus bajos costes de construcción y funcionamiento ofrecen una notoria ventaja económica sobre otros métodos de tratamiento conocidos. Las lagunas de estabilización suelen clasificarse, según la naturaleza de la actividad biológica que tenga lugar, en aerobios, anaerobios o aerobios-anaerobios.

CÁLCULO DE LAS LAGUNAS ANAERÓBICAS

Parámetros de Diseño (Tabla 10.12 - Pag 607 - Metcalf -Eddy)

Característica IntervaloPeríodo de retención (días) 20 - 50 Carga orgánica (kgDBO/HA.dia) 224 - 560Profundidad (m) 2,5 - 5,0Eficiencia de eliminación DBO (%) 50 - 85

Datos:Caudal a tratar: Q = 21,09 l/segDBO afluente: DBOaf = 280 mg/lCarga orgánica Superficial: CO = 300 Kg DBO/ha.dProfundidad: h = 3,00 m

Superficie de las lagunas:

1,70 Ha

Volumen total de las lagunas:Vol Total = SupTotal . h = 51024,7 m3

Período de retención:

= 28 días

Número de lagunas a construir:N = 4 unidades

Volumen de cada laguna: Volc/lag = 12756,2 m3

Superficie de cada laguna:S = 0,43 Ha

DBO del efluente:



Se supone una eficiencia en la eliminación del 60

DBOefl = (1- Eficiencia) . DBOafl = 112 mg/l

Dimensiones de las Lagunas Anaerobicas

Volumen Vol = 12756,2 m³Profundidad h = 3,00 mTalud interno (m.h:v) m = 3Revancha h' = 0,20 mNivel muerto h'' = 0,30 mRelación Long/Ancho L/B = 3

Calculo:b = 15 mht = h' + h'' + h = 3,5 mB = b + 2m . ht = 36 mL = L/B . B = 108,0 mLinf = L - 2m . ht = 87 mSinf = b . L = 1305 m²Ssup = B . Lt = 3888 m²

Volumen para una unidad:

8686,4 m³

Volumen total para las cuatro unidades:Vol Total = 34745,75 m³

CÁLCULO DE LAGUNAS FACULTATIVAS

Caudal a tratar Q = 1822,31 m3/diaSólidos suspendidos en el afluente: SSA = 60 mg/lDBO afluente: DBO =112 mg/lTº del líquido en verano tºver = 25 ºCTº del líquido en invierno tº inv= 15 ºCCtte de eliminación ko = 0,25 dias-1 ; tºo = 20 ºCCoef. de Temperatura C = 1,06Profundidad h = 3,00 mFactor de dispersión d = 0,5Eficiencia de eliminación del DBO Efic = 80%

Calculo de kt



d = 0,5Efic = 80% S/So = 20% (S es la concentración en el efluente y S0 en el afluente)

Con estos valores vamos a figura 10.44 (Metcalf - Eddy) y obtenemos:

Kt = 2,4

Corrección de K por Temperatura

a) Invierno K = 0,187 dias-1

b) Verano K = 0,335 dias-1

Tiempo de Detención

a) Invierno t = 12,85 dias

b) Verano t = 7,17 dias

VOLUMEN TOTAL DE LAS LAGUNAS

Fig. 5.12



a) Invierno Vol Total = 23411,16 m³

b) Verano Vol Total = 13072,67 m³

Las condiciones presentes en invierno dominan el diseño

Vol Total = 23411,16 m³

Superficie total de las lagunas

0,78 Ha

Número de Lagunas a construirN = 2

Volumen de cada Laguna:Volc/lag = 11705,58 m³

Superficie de cada Laguna:Sc/lag = 0,39 Ha

Carga de superficie aplicada:

261,54 kg / Ha.dia

DBO DEL EFLUENTE

Eficiencia de la eliminación: 1 – 0,2 = 80%

Entonces:22 mg/l

DIMENSIONES DE LAS LAGUNAS FACULTATIVAS

Volumen Vol = 11705,58 m³Profundidad h = 3,00 mTalud (m . h : v) m = 3Revancha h' = 0,20 mNivel muerto h'' = 0,30 mRelación Long/Ancho L/B = 3

Cálculo del volumen de cada unidad

b = 15 m



ht = h' + h'' + h = 3,50 mB = b + 2m . ht = 36 mL = L/B . B = 108 mLinf = L - 2m . ht = 87 mSinf = b . L = 1305 m²Ssup = B . Lt = 3888 m²

Volumen para una unidad:

8686,4 m³

Volumen total para las cuatro unidades:Vol Total = 2 . Volc/unidad = 17372,9m³

VERIFICACION DEL OXIGENO DISUELTO EN EL RIO

Se debe verificar el oxígeno disuelto (O.D.) en el río luego de ser vertidas las aguas provenientes de las lagunas facultativas, para saber si se produce contaminación.

Se considera:Qrio = 90 m3/segO.D.río = 10 mg/lQe = 0,021 m3/seg

Se pretende que el O.D. final del río luego de vertidas las aguas sea de por lo menos 8 mg/dm3.

Qe

DBOe

Qrio

OD1

Qrio+Qe

OD2

Ecuacion de equilibrio

La D.B.O. del elfluente es

0,09 kg/m3

Donde:



A = Superficie total de lagunas facultativas = 0,78 HaCSR = Carga orgánica removida = 209,23 kg DBO/ Ha . diaD.B.O.e = 89,6 mg/l

Finalmente:O.D.final = 0,010 kg/m3 > 0,008 kg/m3 Verifica

CALCULO DEL PERFIL HIDRAULICO DE UNA PLANTA DE TRATAMIENTO DE LIQUIDOS CLOACALES CON LAGUNAS DE

ESTABILIZACION

CÁLCULO DE LAS PÉRDIDAS DE CARGA

Vertederos de salida de las lagunas anaerobicas

Se colocarán 2 salidas c/vertederos por laguna

Nº de Lagunas Anaerobicas: 4Salidas por laguna: 2

Q = Qafl + Q"

La estructura de salida deberá permitir el descenso del nivel de agua a un ritmo de menos de 0,3 m/semana siempre y cuando la instalación siga recibiendo su carga normal.

H " = 0,30 m/semana (Recomendación Metcalf - Eddy)

Caudal afluente normal por salida:

Qafl = = 0,0026 m3/s = 227,79 m3/d

Superficie de cada laguna:S = 0,43 Ha =4252,06 m2

Entonces, Q" = H". S = 0,0021 m3/s = 182,23 m3/d

Caudal de cálculo salida:Q = Qafl + Q" = 0,0047 m3/s =410,02 m3/d

Para un vertedero triangular se tiene

Número de vertederos por salida:Nº = 2,00

Caudal por vertedero:

q = = 0,0024 m3/s



Tirante del vertedero:

h = = 0,08 m

DISEÑO DE LOS VERTEDEROS DE LA SALIDA

Revancha: r = 0,10 mLongitud de cada vertedero: Lv = 0,35 mSeparación entre vertederos: a = 1,00 m

Pérdida de carga en las salidas

Se considera:H = 2,5 · h = 0,19 m

Canal de enlace entre lagunas

Se construirá un canal de sección rectangular

CÁLCULO DE UN CANAL DE SECCIÓN RECTANGULAR

Caudal de cálculo: Qcalculo = 0,0047 m3/s

Ancho: b = 0,30 mTirante: h =0,10 m ht = 0,20 mPendiente: So = 0,002Número de Manning: n = 0,016

Sección transversal: A = b . h = 0,0300 m2

Perímetro mojado: P = b + 2 . h = 0,50 m

Radio hidráulico: R = = 0,06 m

Velociad media: V = = 0,43 m/s

Caudal: Q = A . V = 0,013 m3/s > Qcalculo = 0,00536 m3/s Verifica

Pérdida de carga en el canal:

Longitud del canal: L = 30,00 mPendiente: So = 0,002 Pérdida de carga: H = 0,06 m



CÁLCULO DE LAS COTAS EN EL PERFIL HIDRÁULICO

TUBERÍA AFLUENTE

Cota terreno natural TN = 10,00 mCota intradós tubería CI = 9,80 m Tapada = 0,20 m

REJAS

Cota superficie libre entrada SLe = 9,65 m Revancha = 0,15 mCota de fondo CFR = 9,47 mCota superficie libre salida SLs = 9,65 m

TUBERÍA REJAS-DESARENADOR

PERDIDA DE CARGA EN LAS REJAS

PERDIDA DE CARGA EN LA TUBERIA REJAS-DESARENADORSe calcula como una tubería que une dos depósitos

DATOS:Caudal: 0,021m3/sRugosidad absoluta: k = 0,2mm Viscocidad cinemática: v = 0,000001 m2/s Longitud de tubería: L= 10 m

CALCULO:

Al cálculo lo haremos usando la fórmula empírica de Hazen - Williams

El coeficiente c para PVC es: 150

Se adopta PVC - C6 = 160 mm int= 0,152 m

Perdidas de cargas localizadas

Singularidad Cantidad Nº Diametros Lei [m]1.- Curva a 90° 1 30 4,572.- Curva a 45° 1 15 2,283.- Codo a 90° 0 45 0,004.- Codo a 45° 0 20 0,00



5.- Válvula esclusa 0 8 0,006.- Válvula de retención 0 100 0,008.- Salida a un depósito 1 35 5,33

9.- Válvula de pie y criba 0 250 0,0010.- Te, Salida bilateral 1 50 7,61

Le = 19,79

Pérdida de carga unitaria j = 0,01Longitud Total (L + Le) Ltot = 29,79 m

Pérdida de carga total H = 0,23 m

Cota intradós entrada CIe = CLs = 9,65 mCota intradós de salida CIs = Cle - H = 9,42 m

DESARENADOR

Cota sup. libre SL= CIs = 9,42 m Revancha = 0,20 mCota de fondo CFD = SL - hdes = 8.92 Cota SL canal colector SLC = SL- hvert= 9,30 mCota fondo canal colector CFC = 9,15 m

CANAL DESARENADOR - LAGUNA ANAEROBICA

Cota SL entrada SLe = 9,30 m Revancha = 0,20 mCota fondo entrada CFe = 9,20 mCota SL salida SLs = 9,24 mCota fondo salida CFs = 9,14 m

LAGUNAS DE ESTABILIZACIÓN ANAERÓBICAS

Cota SL laguna SL = 8,94 m Revancha = 0,20 mCota de fondo laguna CF = 5,64 m ht = 3,5 mCota SL canal colector SLCC = 8,84 m H = 0,10 mCota fondo canal colector CFCC = 8,64 m h = 0,2 m

LAGUNAS DE ESTABILIZACIÓN FACULTATIVAS

Cota SLcanal entrada SLCE = 8,78 mCota fondo canal entrada CFCE = 8,58 mCota SL laguna SL = 8,28 m H = 0,30 mCota de fondo laguna CF = 4,98 mCota SL canal colector SLCC = 8,03 m H = 0,25mCota fondo canal colector CFCC = 7,83 m ht = 0,20 m

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