fundamentos de los fangos activados

FUNDAMENTOS DE LOS FANGOS
ACTIVADOS
E. Ronzano y J.L. Dapena
CARGA MÁSICA CM Y EDAD DEL FANGO SRT
La carga másica CM representa la DBO5 eliminada diariamente en relación con la masa
de fangos en el reactor.
CM = kg DBO5 - kg MS-1 · d-1
La edad del fango SRT (Sludge retention lime), representa la relación, expresada en días,
entre la masa de fangos en el reactor y la masa de fangos eliminada del reactor
diariamente. Coincide también, de acuerdo con la expresión anglosajona, con el tiempo
de retención del fango en el reactor.
Inconvenientes de trabajar sobre la base de la CM
- Como la carga másica es una relación en la que interviene la materia en suspensión
total del reactor y no la materia activa, sólo representa una aproximación de la carga
biológica real.
Debido a esto, la carga másica queda demasiado afectada por el contenido en materias
inertes, minerales o volátiles.
- En ocasiones, la carga másica se refiere a las materias en suspensión volátiles. De esta
forma se elimina la influencia de las materias minerales, pero todavía nos queda la
influencia de los volátiles inertes.
- La carga másica está afectada por sí misma; es decir, que si, por ejemplo, la
multiplicamos por dos, la carga «real» biológica no se multiplica por dos, sino que será
menor, ya que, al aumentar la carga, también aumenta la proporción de masa activa
respecto a la masa total.
- Para la determinación de la carga másica es necesario conocer:
· La concentración ponderada diaria de DBO5.
· El volumen diario de agua.
· La concentración media en MS de las cubas de aeración.
Como para medir la DBO5 se necesitan cinco días, las modificaciones de las
condiciones de operación de una planta no pueden hacerse de forma rápida.
Ventajas de la CM
- La CM es un parámetro muy conocido, y existe mucha literatura y datos de referencia
sobre la misma.
Inconvenientes de la edad del fango
- Es un concepto relativamente nuevo, pero se está desarrollando poco a poco en todos
los países, ya que no se puede hablar de nitrificación sin hacer referencia a la edad del
fango.
Existe poca literatura y datos respecto a este parámetro, por lo que su comprensión
puede presentar alguna dificultad.
Ventajas de la edad del fango
- La edad del fango permite limitar la influencia de las materias inertes; si aumentan, la
extracción del fango aumentará y para conservar la misma edad, habrá que aumentar la
masa de fangos. Ejemplo:
Supongamos una planta con una determinada SRT, en la cual la proporción entre
materias activas e inertes es del 50%. Si las materias inertes aumentan al doble, la masa
de fangos a extraer por día debemos multiplicarla por 1,5 (con respecto al valor
anterior). La proporción de masa activa ha cambiado, pero su valor absoluto es el
mismo, y se mantendrán las mismas condiciones biológicas que antes del aumento de
las materias inertes.
- Se puede comparar el tratamiento de dos aguas con fracciones inertes muy diferentes.
- La extracción directa de los fangos en exceso de las cubas de aeración, que se empieza
a utilizar con el desarrollo de los flotadores, permite un control muy simple de la edad
del fango. Es suficiente purgar diariamente un volumen de fangos, igual al volumen de
los tanques de aeración, dividido por el número de días de la edad del fango, con una
pequeña corrección debida a las materias en suspensión del agua tratada.
- La edad del fango se utiliza en los demás procesos de tratamiento biológico (a
excepción de los sistemas de cultivo fijo): nitrificación, desnitrificación, estabilización
aerobia de los fangos y digestión anaerobia cuando hay un espesamiento conjunto (Refs.
20 y 30).
SÍNTESIS
Hemos visto que la síntesis es el proceso por el cual la materia orgánica del agua,
representada por la DBO, se asimila y transforma, en parte, en materia viva.
Los parámetros que nos interesan sobre este proceso son: el conocimiento de la parte
que se transforma en materia viva, cuál es el consumo de oxigeno o energía de este
proceso, qué parte de DBO se elimina y cuánto fango activo se produce.
Coeficiente de crecimiento Y
En el Capítulo 2 pág. 16, hemos estimado Y en:
Y = 0,71 g MS/g DBO5 (5)
Necesidades de oxígeno para la síntesis
Ya hemos visto que las necesidades de oxígeno para la eliminación de 1 kg de DBO5
son:
a' = 0,62 kg O2/kg DBO5 (6)
Pero este valor supone que la totalidad de la contaminación, debida a partículas o
coloides adsorbidos sobre la membrana celular, sea más tarde solubilizada y
metabolizada, no quedando materia orgánica almacenada en la membrana celular.
No obstante, este punto sólo se cumple con edades de fangos suficientemente altas, del
orden de 12 días o más.
En periodos de alta carga, la membrana celular almacena materias orgánicas de
partículas o coloides sin haberse metabolizado, es decir, sin consumo de oxigeno. Así,
es posible disminuir las necesidades diarias de oxígeno, del orden de un 20% como
máximo. Esto sólo se logra con cargas muy altas, es decir, para edades del fango de un
día o menos. Sin embargo, esta economía va disminuyendo al aumentar la edad del
fango, y desaparece a los 12 días. Se puede admitir un decrecimiento lineal, con
relación a la edad SRT, y establecer la siguiente ecuación:
a' = 0,50 + 0,01 SRT (7)
con a' < 0,62.
Este concepto de almacenamiento de la contaminación, estudiado por primera vez por
Vosbo (Ref. 11), explica perfectamente la dispersión de los valores de a' que se
encuentran en la literatura, los cuales varían entre 0,50 y 0,62.
ENDOGÉNESIS
Evolución de la masa activa
Paralelamente a la síntesis se desarrolla la endogénesis, u oxidación de la masa activa
degradable.
Hemos visto, en la primera parte, que la eliminación de 1.000 g de DBO5 produce, por
síntesis, 711 g de masa activa; de esta masa, el 80% es degradable, y el 20% inerte.
La endogénesis de 1 g de masa activa se traduce por:
- La oxidación completa de 0,8 g, produciendo en gran parte CO2 y H2O, con consumo
equivalente de oxigeno.
- La formación de 0,2 g de residuos orgánicos no degradables. Estos residuos, aunque
son todavía orgánicos, han perdido su actividad biológica.
Fórmulas de la endogénesis
La evolución de la masa activa sigue una ley cinética de segundo orden con respecto a
la edad del fango SRT:
-Masa activa residual = 0,71 / (1+ b SRT)
b: Coeficiente que representa la proporción de pérdida de masa por respiración
endógena, expresada en una fracción por día.
Según Marais (Ref. 1), el valor de b, para la temperatura de referencia 15 ºC, es de: 0,21
d-1, variando con la temperatura según:
b = 0,21 · 1,029T-15
En relación con otros datos que ofrece la bibliografía, es prudente adoptar un coeficiente
algo menor, que proporciona una mayor seguridad para los cálculos. Adoptamos la
misma ecuación, pero con un coeficiente 0,16 d-1:
b = 0,16 · 1,029T-15 (9)
En la literatura especializada, pueden encontrarse otras formulaciones haciendo
referencia a un coeficiente b, que se aplica a la masa total en vez de a la masa activa.
De la ecuación 8 se puede deducir:
- Masa activa eliminada:
0,71 - 0,71/(1+ 0,16 SRT) = 0,71 · 0,16 SRT / (1+ 0,16 SRT) (10)
· parte por oxidación completa (80%):
0,57 · 0,l6 SRT / (1+ 0,16 SRT) (11)
· parte en residuos (20%):
0,14 · 0,16 SRT / (l +0,l6 SRT) (12)
- Masa activa residual + residuos o masa sintetizada residual:
0,14 + 0,57 / (1 + 0,l6SRT) (13)
Necesidades de oxígeno para endogénesis
La oxidación completa de 1 g de masa activa necesita 1,48 g de oxígeno (Capítulo 2,
pág. 16).
Las necesidades de oxigeno para la endogénesis y para 1 g de DBO5, calculados con la
ecuación 11, son en g:
0,13 SRT / (1+ 0,l6SRT) (14)
DBO APLICADA Y DBO ELIMINADA
En los cálculos de las necesidades de oxigeno y de la producción de fangos, para
obtener la DBO eliminada en el dimensionamiento de una instalación de fangos
activados, se multiplica la DBO aplicada por un rendimiento R. Generalmente, éste se
calcula sobre la base de la DBO total del agua depurada, es decir: DBO disuelta + DBO
de las MS.
No se debe calcular así, porque:
- Para las necesidades de oxígeno, la mayor parte de las materias que escapan del
decantador secundario son en realidad flóculos de fangos activados cuya síntesis ha
consumido oxígeno.
- Para los fangos en exceso, no se puede deducir a la vez la DBO de las materias en
suspensión del agua tratada y las propias MS.
Ejemplo:
- DBO5 agua entrada ...........................200 mg/l.
- DBO5 agua depurada .........................30 mg/l que se dividen en 12 mg/l de soluble y
18 mg/l de las materias en suspensión estimadas en 30 mg/l.
Supongamos:
- Necesidades específicas de oxígeno .........0,9 kg O2/kg DBO5.
- Producción específica de fangos .............0,8 kg MS/kg DBO5.
a) Cálculo habitual
- Rendimiento aparente: (200 - 30) / 200 = 0,85
- Necesidad de oxígeno: 0,9 · 200 · 0,85 = 153 mg/l
- Producción de fangos: 0,8 · 200 · 0,85 = 136 mg/l
- Fangos en exceso: 136 - 30 = 106 mg/l
b) Cálculo exacto
- Necesidad de oxígeno: 0,9 · (200 - 12) = 169 mgIl
- Producción de fangos: 0,8 · (200 - 12) = 150 mg/l
- Fangos en exceso: 150 - 30 = 120 mg/l
También podemos razonar de esta otra manera:
- Rendimiento real eliminación DBO5:
(200 - 12) / 200 = 0,94
- Necesidad de oxígeno: 0,9 · 200 · 0,94 = 169 mg/1
- Producción de fangos: 0,8 · 200 · 0,94 = 150 mg/l
El cálculo exacto da necesidades de oxígeno 10% más altas y fangos en exceso 13 %
más elevados que el cálculo anterior.
En los cálculos debemos utilizar únicamente la DBO5 disuelta del agua depurada, sin
preocuparnos de la de las materias en suspensión.
Generalmente, la fracción soluble de la DBO5 del agua depurada representa del 30 al
50% del total. Los rendimientos se presentan así:
-R sobre DBO5 total .............. 85 - 90 - 95%
-R sobre DBO5 soluble .......... 93 a 96 - 95 a 97 - 97 a 98%
Los rendimientos así calculados son muy altos en general, y frente a la incertidumbre
sobre el valor de la fracción soluble, es preferible no tener en cuenta el rendimiento y
adoptar:
DBO ELIMINADA = DBO APLICADA
PRODUCCIÓN DE FANGOS Y FANGOS EN EXCESO
Producción de fangos
Los fangos activados se componen de:
- La masa activa residual más los residuos:
0,14 + 0,57 / (1 + 0,l6SRT) (13)
- La materia volátil no degradable preexistente en el agua bruta.
- La materia mineral preexistente.
De acuerdo con la composición hipotética adoptada para el agua residual urbana de la
Tabla 3.1, la materia en suspensión se compone de:
- 50% de volátiles degradables metabolizados en el proceso biológico.
- 30% de minerales.
- 20% de volátiles inertes.
Si llamamos MB al cociente entre el contenido en materias en suspensión y la DBO5
(MS/DBO5), las materias inertes a añadir a la masa activa residual, producidas por 1 g
de DBO5 tratada, son:
- Minerales .....................0,30 MB g
- Volátiles inertes ..............0,20 MB g
Totales ..........................0,50 MB g
La producción de fangos que resulta de la eliminación de 1 g de DBO5 es entonces de:
VOLÁTILES: [0,57 / ( 1 + 0,16 SRT)] + 0,14 + 0,20 MB (15)
TOTALES: [0,57 / (1 + 0,16 SRT)] + 0,14 + 0,50 MB (16)
Según la composición de la Tabla 4.1, los valores para MB son:
- AGUA BRUTA: 370 / 300 = 1,23
- AGUA DECANTADA: 146 / 200 = 0,73
Las ecuaciones 15 y 16 se pueden escribir con estos valores de MB:
- AGUA BRUTA:
· VOLÁTILES: [0,57 / (1 + 0,16 SRT)] + 0,39 (15a)
· TOTALES: [0,57 / (1 + 0,16 SRT)] + 0,75 (16a)
- AGUA DECANTADA:
· VOLÁTILES: [0,57 / (1 + 0,16 SRT)] + 0,29 (15b)
· TOTALES: [0,57 / (1 + 0,16 SRT)] + 0,51 (16b)
Las producciones están calculadas en la Tabla 4.2 y representadas en la Figura 4.1.
Naturalmente, en un caso particular, deben calcularse los valores reales de acuerdo con
la correspondiente MB.
Las Tablas 4.2 y 4.3 permiten comparar nuestro método de cálculo con las reglas
aconsejadas en otros países: USA, Alemania y Gran Bretaña.
- Los resultados de ATV, WRC y el nuestro son muy cercanos; ATV da de un 1 a un
7% más que el nuestro y WRC de un -13 a un +8%.
- Los resultados del MOP (Manual of Practice, de la WPCF) son inferiores a los otros
tres; la razón puede deberse a que los coeficientes MB y la proporción de inertes son
más bajos.
Tabla 4.1
PRODUCCIÓN DE FANGOS EN g PARA 1 g DE DBO5 ELIMINADA
Fangos en exceso
De los fangos producidos, una pequeña parte sale con el agua decantada, y el resto es
retenido en los depósitos para un tratamiento posterior. Estos fangos se denominan
fangos en exceso.
Para obtener la masa de fangos en exceso que hay que extraer diariamente de la masa
producida, hay que descontar la masa arrastrada con el agua tratada.
Figura 4.1. Producción de fon gos (g M5/g DBO5).
Tabla 4.2
PRODUCCIÓN DE FANGOS EN g MSIg DBO5
COMPARACIÓN DEL MÉTODO DE CÁLCULO CON LAS CURVAS MOP
Tabla 4.3
PRODUCCIÓN DE FANGOS EN g MS/g D5
COMPARACIÓN DEL MÉTODO DE CALCULO
CON LAS NORMAS ATV Y WRC
EDAD DEL FANGO Y CARGA MÁSICA
Para comparar los diferentes métodos de cálculo, es útil establecer una relación entre la
edad del fango SRT y la carga másica CM.
Llamando:
- CV = carga volumétrica kg DBO5 m-3 d-1
- CM = carga másica kg DBO5 kg MSA -1 d-1
- MSA = concentración de MS del licor en los tanques de aeración kg m-3
- PE = producción específica de fangos kg MS/kg DBO5
Por definición tenemos:
SRT = MSA/(CV · PE) (17)
CM = CV/MSA (18)
SRT = l/(CM · PE) (19a)
CM = 1/(SRT · PE) (19b)
La masa de fangos activados para tratar 1 kg de DBO5 es:
MSA/CV = 1/CM = SRT · PE (20)
La Tabla 4.4 y la Figura 4.2 dan CM para SRT de 1 a 30 días, para agua bruta y agua
decantada: y también la masa de fangos para tratar 1 kg de DBO5 (MSA/CV).
FRACCIÓN ACTIVA DE LOS FANGOS
Para estudiar correctamente el proceso de los fangos activados, es necesario conocer la
fracción activa del fango, es decir, la parte realmente útil para el tratamiento biológico.
Tenemos*:
- Masa activa residual: 0,71 / (1+0,16SRT) (8)
- Masa total:
· Agua bruta. [0,57 / (1 + 0,16)] + 0,75 (16a)
* Recuérdese que los valores que se calculan a continuación se deducen a partir del
«Agua Tipo», con MB = 1,23 en agua bruta y MB = 0,73 en agua decantada.
Tabla 4.4
RELACIÓN DE LA EDAD DEL FANGO SRT EN DÍAS
- CON LA CARGA MÁSICA EN KG DBO5/KG MSA.d
- CON LA MASA DE FANGOS EN KG MSA/KG DBO5
· Agua decantada: [0,57 / (1 + 0,16 SRT)] + 0,51 (16b)
La fracción ACTIVA/TOTAL es:
- Agua bruta: 0,71 / [0,57 + 0,75 (1+0,16 SRT)] (21a)
- Agua decantada: 0,71 / [0,57 + 0,51(1 +0,16 SRT)] (21b)
Figura 4.2. Relación de la edad del fango: Con la carga másica. Con la masa de
fangos.
Figura 4.3. Fracción: Activalfotal de los Fangos activados.
Los valores de la fracción activa figuran en la Tabla 4.5 y la Figura 4.3.
Tabla 4.5
FRACCIÓN ACTIVA/TOTAL DE
LOS FANGOS ACTIVADOS
OXIGENACIÓN
Definiciones
- Necesidades de oxígeno
Es la masa de oxígeno realmente consumida por los organismos. Se puede expresar:
- En kg de oxígeno por hora.
- En kg de oxígeno por hora y por m3 de cuba.
- En kg de oxígeno por kg de DBO5 eliminada.
Condiciones estándar
- Medio: agua limpia.
- Temperatura: 10º C (20º C en USA).
- Presión: normal, es decir:
·760 mm de mercurio.
·l0,332 m de CA.
·l,013 bar.
- Concentración en oxígeno: nula.
Capacidad de oxigenación CO
Es la masa de oxigeno disuelto por hora y por m3 de cuba en condiciones normalizadas.
Aportación horaria AH
Es la masa de oxigeno disuelto por hora.
Aportación especifica bruta AEB o ASB
Es la masa de oxígeno disuelta por kWh eléctrico consumido (medido en el contador).
Aportación especifica neta AEN (para los aeradores mecánicos)
Es la masa de oxígeno disuelto por kWh mecánico de un aerador (medido con el freno
PRONY).
Se pasa de la aportación neta a la bruta multiplicando por el rendimiento del motor y del
reductor.
Rendimiento de oxigenación RO (para sistemas de inyección de aire)
Es el porcentaje de la masa de oxígeno realmente disuelta en relación con la masa de
oxigeno inyectada por el sistema de aire a presión.
Transferencia de oxígeno
Las necesidades de oxigeno son el consumo real de oxigeno realizado por la masa
bacteriana.
La capacidad de los sistemas de oxigenación se mide en condiciones normalizadas
(Tabla 4.6).
Tabla
4.6
La aportación de oxígeno corresponde a las necesidades, pero medidas en condiciones
normalizadas. El paso de necesidades al aporte se hace mediante la aplicación de
factores correctores.
A) La aportación de oxígeno es proporcional al déficit de saturación
- En condiciones Normalizadas: 11,33-0 = 11,33 mg/l
- En condiciones Reales: CS' - Cx
- CS' es la concentración de saturación en el tanque de aeración a la temperatura T.
- Cx es la concentración media en oxigeno en el tanque de aeración. Generalmente se
puede adoptar:
Sin nitrificación = Cx = 2 mg/l
Con nitrificación = Cx = 3 mg/l
- CS es la saturación en agua clara, a temperatura T y a presión atmosférica normal. CS
figura en la Tabla 4.10.
Para pasar del CS conocido, por la tabla, a CS' hay que efectuar tres correcciones:
a) ß Tiene en cuenta las materias en suspensión del licor y su salinidad; en condiciones
normales se puede adoptar:
ß = 0,98. Para salinidad superior a 3 g/l, utilícense las tablas.
b) CP: Tiene en cuenta las variaciones de presión debidas a la altitud. Se puede escribir
la corrección simplificada:
CP=
1
0,111
·
ALT
(22)
ALT = altitud / 1.000 metros
c) CA: Corrección que tiene en cuenta la altura del agua en el tanque de aeración. Para
determinar la concentración de saturación media:
Con sistemas de aeración superficiales, la concentración de saturación media es la
misma que en la superficie. No hay corrección. CA en este caso es igual a 1,0.
Con sistemas de difusión de aire, la concentración es la media entre:
- La del fondo; que con la corrección de presión es:
CSF
=
CS
·
(10,33
+
(P es la profundidad de inmersión del difusor). (23a)
P)
/
10,33
- La de superficie; que tiene en cuenta la disminución de la presión parcial del oxígeno
por disolución de la fracción E (E es el rendimiento de transferencia de oxigeno). La
concentración de saturación en este caso es de:
CSS = CS · [(1 - E)] / [ 0,791 + 0,209 (1 - E)] (23b)
0,791 y 0,209 son las proporciones de nitrógeno y de oxígeno en el aire. De las dos
ecuaciones (23a) y (23b) obtenemos:
CSM = (CSF + CSS) / 2 =[ CS · (10,33 + p) / 10,33 + CS · (1 -E) / [0,791 + 0,2009 (1 E)]
]
·
1/2
CSM/CS = [ (10,33 + p) / 10,33 + (1 - E) / {0,791 + 0,2009 (1 - E)} ] · 1/2 (23c)
Con un buen difusor poroso, el rendimiento puede estimarse en un 5 % por metro de
inmersión (entre 3 y 6 metros). Así: E = 0,05 p. Podemos obtener una ecuación mucho
más sencilla, que da resultados muy próximos a la ecuación anterior, con la expresión:
CSM / CS = (10,33 + Kp) / 10,3 3 (23d)
El error cometido es inferior al 3 0/oo; con la hipótesis de un rendimiento de un 5% por
metro, k vale: 0,28.
CA = CSM / CS = (10,33 + 0,28 p) / 10,33 (23e)
Tabla
Referencia:
Eckenfelder
Con las tres correcciones ß, CP y CA, se puede determinar CS':
CS' = CS · beta · CP · CA
CS' = CS · 0,98 · (l - 0,l1 Alt) · (10,33+0,28 p) / 10,3 (23f)
fórmula válida en las condiciones siguientes:
- Salinidad inferior a 3 g/l.
- Para turbinas de aeración, tomar una profundidad de agua nula.
La corrección A, proporcional al déficit de saturación, es:
A = (CS' - Cx) / 11,33 (23g)
B) La velocidad de disolución de oxígeno varía con la temperatura
Según:
CT = 1,024T-10 (24)
C) Velocidad de disolución de oxígeno
Además, está influenciada por:
4.7
L2
· La concentración en MS del licor.
· La calidad del agua intersticial.
· La concentración en tensoactivos.
· El sistema de oxigenación.
La acción de los tensoactivos es muy importante y además tiene un efecto doble:
- Positivo: disminuyen el tamaño de las burbujas, aumentando así la superficie de
contacto aire-agua y como consecuencia, la disolución de oxigeno.
- Negativo: por la creación de una barrera a la difusión de oxígeno.
Para los sistemas con turbinas de aeración o de inyección de aire con burbujas gruesas o
medias, la mejora por disminución del tamaño de las burbujas puede compensar parcial
o totalmente el efecto negativo de la barrera. Es decir, la influencia global puede ser
nula o pequeña (en ocasiones se ha notado una influencia positiva).
En los sistemas de inyección de aire con burbujas finas, el tamaño de las burbujas es tan
pequeño que es difícil mejorarlo por la acción de los
agentes tensoactivos. Pero la influencia negativa sobre la barrera permanece y el efecto
global es, generalmente, negativo e importante, hasta incluso dividir por dos la
transferencia.
La influencia de los cuatro factores señalados anteriormente, se traduce por un único
factor alfa, que representa:
alfa = TRANSFERENCIA: LICOR/AGUA LIMPIA
La estimación de alfa y su utilización es uno de los problemas más difíciles en los
cálculos de la oxigenación. Hemos señalado cuatro parámetros, pero existen otros, como
por ejemplo el grado de turbulencia.
- El Water Research Center, de Gran Bretaña, ha estudiado este problema en dos
direcciones:
· Todas las medidas de aportación de oxigeno se hacen en el centro del reactor y por
duplicado: con agua limpia y con agua limpia más 5 mg/l de detergente. Así pues, se
puede obtener una aproximación de la influencia de los tensoactivos.
· Medida de alfa, en un tanque de aeración con flujo pistón, en distintos puntos del
recorrido del licor, con relación a la calidad del agua. alfa puede variar desde 0,4 a la
entrada a 0,8 a la salida (Ref. 63).
Se pueden admitir los valores de 0< de la Tabla 4.8.
Tabla
D) El factor global es F
F=A · CT · alfa (25)
4.8
E) Influencia de la temperatura
La influencia de la temperatura sobre CS es muy próxima a la inversa del factor
corrector CT, y las dos se compensan prácticamente.
Calculando F con la ecuación 25, para las temperaturas de 10, 15 y 20º C, con los
parámetros: p = 0; Alt = O ; Cx = 2 mg/l, se obtiene:
Tomando 15º C como referencia, el error cometido por esta aproximación con las
temperaturas extremas de 10 y 20º C es de (+,-) 1,2%, es decir, mucho menos que el
cometido en la estimación de alfa.
Los cálculos del factor global E pueden hacerse con la temperatura de referencia de 15º
C, cualquiera que sea la del diseño. La ecuación 25 puede entonces expresarse:
[10,15 · 0,98 (1 - 0,11 Alt) · (10,33 + 0,28 p) / 10,33 - Cx] · 1,13 · (1 / 11,33) · alfa
Simplificando:
F = [9,95 · (1 - 0,11 Alt) · (10,33 + 0,28 p) / 10,33 - Cx] · 0,10 · alfa
F) Tabla de valores de E
La Tabla 4.9 da los valores de E en las siguientes condiciones:
- Con Cx = 2 mg · l-1 y Cx = 3 mg · l-1
- Para turbinas alfa = 0,90, y sin tener en cuenta la profundidad de agua.
- Para los sistemas de difusión de aire con burbujas finas, con alfa = 0,55 y alfa = 0,65,
para profundidades de 4, 6 y 8 metros.
- Para los sistemas con difusores estáticos, con alfa = 0,80, para profundidades de 4, 6 y
8 metros.
- Calculada para presión atmosférica normal, no tiene en cuenta la influencia de la
altitud.
Utilización directa del oxígeno libre
Muchas veces se ha observado que, en plantas de fangos activados, trabajando con una
oxigenación insuficiente, es decir con concentraciones en oxígeno nulas o muy bajas,
existe una discrepancia entre:
- La aportación efectiva de oxígeno, que resulta de la medida directa de la respiración de
los fangos.
- La aportación teórica, que resulta de las medidas en agua clara, con todas las
correcciones necesarias, teniendo en cuenta la incertidumbre sobre el factor alfa.
Tabla
FACTOR
GLOBAL
F
DE
APORTACIÓN
DE
4.9
OXÍGENO
Tabla
CONCENTRACIÓN
DE
SATURACIÓN
EN
OXÍGENO
FACTOR DE CORRECCIÓN DE TEMPERATURA CT
CS
4.10
Y
Referencia: Tabla de Wipple (salinidad < 3 g/l)
Tabla
SOLUBILIDAD
EN
FUNCIÓN
DE
DEL
LA
SALINIDAD
4.11
OXÍGENO
DEL
AGUA
Referencia: Whipple.
La aportación efectiva puede ser de 2 a 3 veces la aportación teórica. La hipótesis
formulada por Albertson y Digregorio (Ref. 12) es que los microorganismos utilizan en
primer lugar todo el oxigeno disuelto disponible en el tanque, y cuando no es suficiente,
son capaces de tomar directamente el oxígeno de las burbujas.
Según los autores, la transferencia directa puede superar de 2 a 3 veces la transferencia
por vía de disolución.
Eckenfelder (Re f. 2, página 181) señala la hipótesis de Albert son, pero sin especificar
que esta extraaportación necesita una concentración nula de oxígeno.
Estudios recientes (Ref. 19) han demostrado que la influencia de la respiración de los
fangos sobre la aportación de oxigeno también tiene lugar con concentraciones de
oxígeno positivas.
Este efecto de transferencia de oxígeno, en relación con la respiración, es muy
importante en un flujo pistón; permite obtener en cabeza de las cubas de aeración una
potencia de oxigenación suficiente, sin necesitar una potencia instalada en relación
directa con las necesidades de oxígeno.