DIMENSIONAMIENTO DE UN SISTEMA DE LAGUNAS DE ESTABILIZACION EJEMPLO DE DIMENSIONAMIENTO DE UN SISTEMA DE LAGUNAS DE ESTABILIZACION Diseñar un sistema de lagunas de estabilización destinado al tratamiento de las aguas residuales domesticas de una ciudad, para servir a una población de 18,000 habitantes hasta el año 2020, suponiendo para el tratamiento: 1. Laguna Facultativa y lagunas de maduración en serie. 2. Laguna anaerobia, laguna facultativa y lag. De maduración en serie. El efluente del sistema se destinara a irrigación de árboles, algodón y otros cultivos no comestibles. Los criterios para el efluente son:
DBO5 < 60 mg/l. Coliformes Fecales < 50,000 CF/100 ml.
Los datos disponibles para el diseño son:
Caudal promedio del sistema Qmed. = 2,700 m3/día Concentración de DBO5 de las aguas residuales crudas S0=DBO5 = 300 mg/l Temperatura del agua mes más frio del año T=26 °C Profundidad de la laguna anaerobia Hana. = 2.5 m Carga volumétrica adoptada para la laguna anaerobia Cv = 150 g DBO5/m3.dia Eficiencia esperada de la laguna anaerobia Eana= 60% Profundidad de laguna facultativa primaria y secundaria Hfac. = 1.9 m Carga superficial de la laguna facultativa primaria Cs = 350 kg DBO5/ha.dia Coeficiente de velocidad de remoción de DBO5 de la laguna facultativa primaria
Kprim= 0.3 dia-1 Carga superficial de la laguna facultativa secundaria Cs=315 kgDBO5/ha.dia Coeficiente de velocidad de remoción de DBO5 de la laguna facultativa secundaria
Ksec.=0.4 dia-1 Profundidad de cada laguna de maduración Hmad. = 1.4 m Coeficiente de remoción de DBO5 de las lagunas de maduración Kmad.=0.105 dia-1 Coeficiente de velocidad de remoción de CF Kb =1.651 dia-1 Cantidad de CF en el afluente de la primera laguna de maduración N= 106
CF/100ml Tiempo de retención hidráulica en cada laguna de maduración tmad. =3 días
Presentar una tabla de comparación de aéreas. De las dos alternativas seleccionadas ¿Cuál es la más ventajosa? ¿Por qué?. 1
DIMENSIONAMIENTO DE UN SISTEMA DE LAGUNAS DE ESTABILIZACION
1.- ALTERNATIVA A: LAGUNA FACULTATIVA Y LAGUNAS DE MADURACIÓN EN SERIE. 1.1 LAGUNA FACULTATIVA PRIMARIA
a) Área del nivel medio 2
DIMENSIONAMIENTO DE UN SISTEMA DE LAGUNAS DE ESTABILIZACION
A = 10 S0 Qmed./AsPrim. = 10 x 300 x 2,700 /350 = 23,143 m2 b) Tiempo de retención hidráulico TRH = Ah./Qmed. = 23,143 x 1.9 /2,700 = 16.3 días
c) Eficiencia E = 100 K TRH./(1+KTRH). = 100 x 0.30 x 16.3 /(1+ 0.30x16.3 = 83%. d) Concentración de la DBO5 en el efluente:
SE = S0 (1-E) = 300 x (1-0.83) = 51 mg/l.
1.2 LAGUNAS DE MADURACIÓN
a) Cantidad probable de lagunas de maduración N = Log (Ni/Nf)/ Log (1+Kb TRH) = Log(106/5x104)/ Log (1+ 1.651 x 3) = 1.7 = 2 b) Área de cada laguna A=Q
med
. TRH /h = 2,700 x 3/ 1.4 = 5,786 m2
c) Eficiencia de la laguna
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E = 100 K TRH / (1+ K TRH) = 100 x 0.105 x 3/ (1+ 0.105 x 3) = 24,0% d) Concentración de la DBO5 en el efluente de las lagunas de maduración en serie
SE = S0 (1-E)N = 51 x (1-0.24)2 = 29.5 mg/l
e) Porcentaje de reducción de DBO5 en el sistema
EDBO5=( S0 - SE ) x 100 / S0= (300- 29.5) x 100 / 300 = 90.2%
f) Concentración de CF en el efluente del sistema de lagunas de maduración en serie NE= Ni / (1+ Kb TRH) 2= 106 / (1+ 1.651 x 3)2 = 28,218 CF/100ml g) Porcentaje de remoción de CF /100 en el sistema
ECF=( Ni –NE) x100 / Ni = (106 -28,218)x100 / 106 = 99.97%
2.- ALTERNATIVA B: LAGUNA ANAEROBIA, LAGUNA FACULTATIVA Y LAGUNAS DE MADURACIÓN EN SERIE.
2.1 LAGUNA ANAEROBIA
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a) Tiempo de Retención Hidráulico TRH= S0 / CV = 300/150 = 2 días b) Área del nivel medio A = Qmed TRH/ H = 2,700 x 2/ 2.5 = 2,160 m2 c) Concentración de DBO5 en el efluente SE = S0 (1-E) = 300 (1-0.6) = 120 mg/l
2.2 LAGUNA FACULTATIVA SECUNDARIA a) Área del nivel medio A =10 S0 Qmed./CS = 10 x 120 x2,700/ 315 = 10,286 m2 b) Tiempo de Retención Hidráulico TRH = A H /Qmed = 10,286 x 1.9 / 2,700 = 7.2 días
c) Eficiencia E = 100 K TRH /(1+K TRH) = 100 x 0.400 x 7.2 / (1+ 0.400x7.2) = 74.2% d) Concentración de DBO5 en el efluente SE = S0 (1-E) = 120 (1-0.742) = 31 mg/l 5
DIMENSIONAMIENTO DE UN SISTEMA DE LAGUNAS DE ESTABILIZACION
2.3 LAGUNAS DE MADURACIÓN a) Cantidad de lagunas de maduración (igual que en la primera alternativa): 2 b) Área de cada laguna (igual que en la primera alternativa): A=5,786 m2 c) Eficiencia de cada laguna (igual que en la primera alternativa): E=24% d) Concentración de DBO5 en el efluente del sistema de lagunas de maduración en serie:
SE = S0 (1-E)N = 31 (1-0.24)2 = 17.9 mg/l e) Porcentaje de reducción de DBO5 en el sistema: E = (S0 - SE) / S0 = (300-17.9) / 300 = 94% f)
Concentración de CF en el Efluente del sistema de lagunas de maduración en serie (igual que en la primera alternativa) NE´ = 28,218 CF / 100 ml
g) Porcentaje de reducción de CF/ 100 ml en el sistema (igual que en la primera alternativa): ECF = 99,97 %
AREA (m2) TIPO DE LAGUNA ANAEROBIA FACULTATIVA MADURACION
ALTERNATIVA A 23,143 11,572 6
B 2,160 10,286 11,572
DIMENSIONAMIENTO DE UN SISTEMA DE LAGUNAS DE ESTABILIZACION TOTAL
34,715
24,018
Comparación de aéreas: La reducción de área al considerar la segunda alternativa es de 30.8%, además de que el segundo sistema, con adopción de una laguna anaerobia es más eficiente que el primero.
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