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Capýtulo 2:

 Biofiltros. Ecuaciones y criterios de diseño

Ecuación de Germaín

Altura empacada,    Z =    Ln (Lo/Le) * qn

k

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

1.5 m3/ m2/d              £   q    £         2.0  m3/ m2/d

0.6138 gpm / ft2        £   q    £         0.8185 gpm / ft2

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 

%r  =       (Li – Le) * 100

Li

Los fabricantes de medio plástico ofrecen niveles de remoción de DBO asociados a la carga orgánica específica a 20ºC, Cie.  En la figura 2 se presenta la gráfica de  Hexacell y en la figura 3 la gráfica de Ecotrick. Existen otros fabricantes de estos productos, que cuentan con sus propias gráficas, todas ellas similares para aguas residuales de origen doméstico.

 
 remoción

Figura 2. Gráfica con remoción de DBO a diferentes valores de  carga orgánica específica a 20ºC, Cie. Tomado de Hexacell plastic media.

 
 remoción DBO

Figura 3. Gráfica con remoción de DBO a diferentes valores de  carga orgánica específica a 20ºC, Cie. Tomado de Ecotrick Ecoplast.

Carga orgánica específica a Tinv en  Kg/d/m3,  CieT

CieT = Cbi20ºC*1.035^(Tinv-20)

Cálculo del volumen de empaque en m3, V

V =      _Ci_

  Cie

Nueva altura de empaque en m, Z’

Z’ =     _V_

  At

Se selecciona la mayor de Z y Z’. (ver ejemplo numérico)

Producción de Sólidos Suspendidos Volátiles, SSV

PSSV   =  0.35 g de SSV  producidos / g de DBO oxidada

Remoción de nitrógeno amoniacal

RNNH3  =  0.60 g NNH3 / d / m2  (Sedlak p.31)

Se refiere a m2 de área de contacto  Ac

Remoción de Ortofosfatos

RPO4  =  0.023 g de PO4 / g de SSV  producidos  (Sedlak p.92)

Requerimiento de ventilación

Área de ventanas  =  2 m2  / 1000 m3  de empaque.

Peso del empaque con biopelícula por m2 de área transversal del biofiltro

W  = D*Ep*g*Z

W     =   Peso / área transversal  Ton / m2

D      =   Densidad del empaque en m2 / m3

Ep    =   Espesor medio de biopelícula 0.006 m

g  =    Peso específico promedio 1.1 ton / m3 

Z  =   Altura empacada en m

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