Por: Kate
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Fecha: 27 de noviembre de 2024
El tanque de aireación es uno de los componentes principales del tratamiento de aguas residuales y su diseño y cálculo de cantidad afectan directamente la eficiencia del tratamiento y los costos operativos. Este artículo describe los principios clave de diseño y los pasos de cálculo para tanques de aireación, incluido un ejemplo específico a modo de ilustración.
1. Consideraciones clave para el diseño de tanques de aireación
1. Parámetros objetivo
Determine la calidad del agua requerida en función de los parámetros del afluente y del efluente (p. ej., DBO, DQO, SST, nitrógeno amoniacal). Por ejemplo:
- DBO del afluente: 270 mg/L
- DBO del efluente: Menor o igual a 20 mg/L
- Caudal de entrada: 10,000 m³/d
2. Selección del tipo de aireación
Los métodos de aireación comunes incluyen aireación superficial, aireación mecánica y aireación con oxígeno puro. Se utiliza ampliamente la aireación basada en sopladores con difusores de burbujas finas o difusores de tubo.
3. Cálculo de la demanda de oxígeno
- Determinar la cantidad de contaminantes (DBO, nitrógeno amoniacal) a eliminar.
- Utilice la fórmula típica de demanda de oxígeno:
Demanda de oxígeno=Carga de DBO a eliminar (kg/día) / Tasa de utilización de oxígeno
4. Sólidos suspendidos en licores mixtos (MLSS)
Seleccione una concentración de MLSS adecuada según los requisitos del proceso, normalmente 2,000–5,000 mg/L para garantizar la actividad microbiana.
5. Tiempo de retención hidráulica (HRT) y volumen del tanque
- La TRH suele estar diseñada para una duración de 4 a 8 horas.
- La profundidad efectiva del tanque es generalmente de 4 a 6 metros.
- Calcular el volumen del tanque:
V=Q × TRH / 24
donde Q es el caudal (m³/h).
2. Pasos para el cálculo de la cantidad del tanque de aireación
Ejemplo: Tratar un caudal de 10,000 m³/día con DBO del afluente a 270 mg/L y DBO del efluente a 20 mg/L.
1. Determinar la DBO a eliminar
DBO_eliminada=(270 - 20) × 10,000=2,500,000 mg/día=2,500 kg/día
2. Calcular la demanda de oxígeno
Suponiendo una tasa de utilización de oxígeno del 20% y 1,5 kg de O₂ necesarios por kg de DBO eliminado:
Demanda de Oxígeno {{0}} (2.500 × 1,5) / 0,2=18,750 kg/día
3. Configurar el equipo de aireación
- Elija difusores: por ejemplo, difusores de burbuja fina con un rango de flujo de aire de 1,5 a 8 m³/h y una eficiencia de transferencia de oxígeno del 30%.
- Calcule el flujo de aire requerido:
Caudal de aire {{0}},750 / (0,2 × 0,3)=312,500 m³/día
Convertir a flujo de aire por hora:
312,500 ÷ 24 = 13,020 m³/h
4. Calcular el volumen del tanque
Suponiendo HRT=6 horas:
V = (10,000 × 6) ÷ 24 = 2,500 m³
5. Determine la cantidad de difusores
Suponiendo que cada difusor tiene una capacidad de flujo de aire de 5 m³/h:
Número de Difusores=13,020 ÷ 5=2,604
3. Recomendaciones prácticas para proyectos de ingeniería
- Selección de forma del tanque
Los tanques rectangulares o circulares son comunes para los sistemas de aireación típicos, mientras que los tanques profundos son ideales para grandes capacidades de tratamiento en escenarios con espacio limitado.
- Redundancia de equipos
Instale entre 1,1 y 1,2 veces el equipo calculado para manejar las fluctuaciones de carga o el mantenimiento del equipo.
- Monitoreo en línea
Incluya un sistema de monitoreo de oxígeno disuelto (OD) para equilibrar el suministro de oxígeno y evitar la aireación excesiva o la deficiencia de oxígeno.
Conclusión
El diseño de un tanque de aireación requiere una comprensión integral de las cargas contaminantes, las capacidades de suministro de oxígeno, las condiciones hidráulicas y los costos operativos. Los cálculos detallados y la configuración adecuada del equipo garantizan un tratamiento eficaz y costes optimizados. En aplicaciones prácticas, se deben realizar ajustes y optimizaciones en función de las necesidades específicas y las condiciones del sitio.