FUNDAMENTOS
FENOMENOLOGICOS DE
REACTORES DE LODOS
ACTIVADOS
EL REACTOR BIOLOGICO
Alimentación
DBO5= 2000 mg/l
Q = 900 m3/d
Efluente
REACTOR
Clarif.2º
RAS Retorno de Lodo Activado
Lodo
EL REACTOR BIOLOGICO
Fenomenos Físicos + Biológicos:
(1) El transporte de alimentos hasta la superficie del
m.o.
(2) La adsorción del alimento a través de la
membrana celular
(3) La predigestión con enzimas de superficie para
reducir tamaño
(4) La adsorción através de la membrana celular
(5) La metabolización (anabolismo, catabolismo,
respiración endógena)
EL REACTOR BIOLOGICO
ALIMENTACION AL REACTOR
F = Q*DBO5
= 900(m3/d)*2000(g/m3)
= 1800 (kg/d)
EL REACTOR BIOLOGICO
MASA DE MICRORGANISMOS EN EL REACTOR
MLSS = SOLIDOS SUSPENDIDOS EN LICOR DE MEZCLA
MLVSS = SS VOLATILES EN LM
MLSS = MATERIAL INERTE + MATERIA NO BIOLOGICA +
MICROORGANISMOS ACTIVOS + MATERIAL ORGANICO
El propósito de un sistema de lodo activado es establecer y mantener una
población viable de microorganismos que se alimenten de la DBO5 ingresada
en un ambiente apropiado.
El m.o. Convierte la materia soluble y coloidal en nuevas células (lodo
activado) y productos finales (CO2 y H2O)
CARGA DE LODOS
2500 (mg/l) < MLVSS > 6000 (mg/l)
F/M = 2000 (mg/l)*900 (m3/d) /4000 (mg/l)*V
F/M = 0.5 (d-1)  V = 900 (m3)
Tiempo de retención = V/Q = 900/900 (dias) = 1 (dia)
valores normales de lodo activado 0,25< F/M < 0,5
CARGA ORGANICA
La carga orgánica se define como:
kgDBO5/m3.d = 1800 (kgDBO5/d)/900 (m3)
= 2.00
Las variaciones en la carga deben estar
consideradas en el diseño
EFICIENCIA
Eficiencia = E
= 100*(So-Sf)/So
= 100* (2000-200)/2000
= 90 %
donde
So
= DBO5 alimentación
Sf
= DBO5 final (objetivo)
EDAD DEL LODO
U = (F/M)*E/100 consumo específico de sustrato
U = 0.5 * 90/100 = 0.45
1/SRT = Y*U - Kd
donde:
SRT
Kd
Y
= tiempo de retención de sólidos = “edad del lodo”
= coeficiente decaimiento endógeno
= rendimiento celular (0.5)
EDAD DEL LODO (Cont.)
una forma alternativa de estimar la edad del lodo es:
Edad de lodo = (V/Qp)*(SST/SSTr)
donde:
V
Qp
SST
SSTr
= volumen del reactor
= Caudal de lodo purgado
= SST en el reactor = 70% MLVSS
= SST del lodo de recirculación
LODOS
Biological Nutrient Removal (BNR)
LODOS
Membrane Bioreactor (MBR)
Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR)
Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR)
Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR)
LODOS
TIPOLOGIA DE PROCESOS
V ariantes del
proceso
C on ven sion al
M ezcla
com pleta
A ireación
escalon ada
C on tactoestabilización
A lta carga
A ireación
prolon gada
E dad del fango
(d)
4-12
4-12
T iem po de
reten ción (h )
4-8
4-8
C arga m ásica
(kgD B O 5 /kgM L SSV )
0,2 – 0,4
0,2 – 0,6
C arga volum étrica
3
(kgD B O 5 /d m )
0,32 – 0,64
0,8 – 1,8
M L SSV
(m g/L )
1,5 – 3,5
2,5 – 4
4-12
4-8
0,2 – 0,4
0,64 – 1,0
2,0 – 3,5
3-10
3-6
0,5 – 2
1,5 – 3
1,0 – 3,0
4-18
> 20
2-4
16-24
0,4 – 1
0,005 – 0,15
1,3 – 3,0
0,16 – 0,35
4,0 – 10,0
3,0 – 6,0
MECANISMO DE TRANSFERENCIA DE O2
Teoría de la doble película de Lewis
Resistencias:
R = R G + RI + RL
Fase Gas
P
RL>> RG
Se define:
VdC/dt = KL*A*(CS-C)
donde:
KL = Coeficiente global de
transferencia de masa
A = area interfacial
CS,C son las concentraciones de
oxígeno disuelto en la interfase y
el seno del líquido
Pelicula Gaseosa
P*
Interfase
C*
Pelicula Líquida
Fase Líquida
C
FACTORES QUE AFECTAN LA
TRANSFERENCIA DE O2
Considerando
a = A/V
la expresión queda como:
dC/ (CS-C) = KL*a*dt
Factores que afectan la
transferencia de oxígeno:
•presión atmósferica
•factor alfa = (KL*a) ril/ (KL*a)agua
limpia
0,7 < alfa < 1,1
•factor beta =(CS)ril/(C)
•Tipo de aireación
•Naturaleza de SS
Factores que afectan al KL*a:
• temperatura
(KL*a)T = (KL*a)20*(1,024)T-20
• materiales con superficie
activa, i.e. Detergentes
• acidos grasos, que son
absorbidos en la interfase
N = No beta (C*w-C*)/Cs20 1,024 T20*alfa
C*w= conc.sat.O2 agua a T,P real
C* = conc.sat.O2 ril a t,P real
Cs20= conc.sat.agua a 20°C
FACTORES QUE AFECTAN LA
TRANSFERENCIA DE O2
A utor
E cken felder y O ´C on n or
Logan y Budd
Q uirk
M astantuon o
W .R.C .
C arga m ásica
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
C oeficien tes
A
0,48
0,52
0,53
B
0,08
0,09
0,15
0,66
0,59
0,56
0,53
0,5
0,75
0,065
0,065
0,08
0,08
0,08
0,048
FACTORES QUE AFECTAN LA
TRANSFERENCIA DE O2
Factores que afectan a Cs
•Temperatura : Solubilidad del oxígeno
(disminuye con T)
•presión parcial de oxígeno, dada por:
pc = mc P ====> C* = mc P /Hc (Ley de Henri)
•mc=fracción molar de O2 en el gas
•P = presión total del gas
•Efectos de otros solutos, la solubilidad del oxígeno
se reduce
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Fundamentos Fenomenológicos de Reactores de Lodos Activados