TEMA 2.2

GUIA EJEMPLOS DE BALANCES DE MASA

1. A una planta de tratamiento de aguas urbanas ingresa un flujo de 300 m3/min con una concentracin de slidos de 120 mg/L y una concentracin de DBO (materia orgnica) de 250 mg/L A) calcular la masa de slidos y DBO que ingresa:

Solidos 120 mg/L = 120 gr/m3

DBO 250 mg/L = 250 gr/m3Q= 300 m3/min Masa slidos = Q x Csolidos = 300 x 120 = 36.000 gr/min= 36 Kg/min (flujo msico)

Masa DBO = Q x CDBO = 300 x 250 = 75.000 gr/min = 75 Kg/min (flujo msico)

B) Se ha instalado una industria en las cercanas de la planta de tratamiento y ha comenzado a descargar sus residuos lquidos en la misma. Una medicin del RIL antes de su descarga al

alcantarillado dio como resultado un caudal de descarga de 30 m3/min y concentraciones de DBO y Slidos de 950 y 500 mg/L respectivamente. Calcular la masa de slidos y DBO que descarga la industria y cuales seran los nuevos valores de concentracin de estos parmetros a la entrada de la planta de tratamiento. Para la industria:

Solidos 500 mg/L = 500 gr/m3

DBO 950 mg/L = 950 gr/m3Q= 30 m3/min Masa slidos = Q x Csolidos = 30 x 500 = 15.000 gr/min= 15 Kg/min (flujo msico)

Masa DBO = Q x CDBO = 30 x 950 = 28.500 gr/min = 28,5 Kg/min (flujo msico)

Suponiendo que la densidad de las aguas residuales es igual a 1 (M=V) el clculo de concentracin a la entrada de la planta sera Masa Solidos 36 + 15 = 51 Kg/min Masa DBO 75 + 28,5 = 103,5 Kg/min

Si la densidad es 1 puedo asumir que Q = 300 + 30 = 330 m3/min

Concentracin slidos = [51 Kg /min] / [330 m3 /min] = 0,15 Kg/ m3 = 150 mg/L

Concentracin DBO = [103,5 Kg /min] / [330 m3 /min] = 0,31 Kg/ m3 = 310 mg/L 2. Un lodo que contiene un 70% de agua se seca hasta un punto en el que se ha eliminado el 80% del agua contenida inicialmente. Calcular: a) La masa de agua eliminada por kg de lodo hmedo; b) La composicin del lodo seco M1 (lodo humedo) M2 (lodo seco) 70% humedad 30% solido agua base calculo M1 =1 Kg: 70% agua: 0,7 x M1 = 0,7 Kg, 30% solido =0,3 x M1 = 0,3 Kg

se retira 80% agua inicial = 0,8 x 0,7 x M1 = 0,56 Kg agua remanente: 0,7 0,56 =0,14 Kg La masa de agua eliminada por kg de lodo hmedo; 0,56 Kg agua/Kg lodo humedo La composicin del lodo seco: 0,3 Kg solidos, 0,14 Kg agua ; total 0,44Kg Composicin: agua: 0,14/0,44x100 = 31,82 % Solidos: 0,3/0,44 x 100 =68,18% 3. Se utiliza un sistema de separacin por membrana para concentrar un residuo lquido desde un 10 % (M1) hasta un 30% de slidos totales (M4). Este proceso se realiza en dos etapas, en la primera de las cuales se produce una corriente residual de bajo contenido en slidos (M2) y en la segunda se separa el producto final (M4) de otra corriente con bajo contenido de slidos que es recirculado a la primera etapa.(M5) Calcular la magnitud de la corriente de reciclaje si contiene un 2% de slidos totales , la corriente residual contiene un 0.5 % de slidos totales y la corriente principal entre las dos etapas contiene un 25% de slidos totales. En el proceso deben producirse 100 kg/min de residuo de 30% de slidos totales. M2 M1 M3 M4 M5 Datos: M5: 2% ST, 98% agua M2: : 0,5% ST 99,5% agua M3: 25% ST, 75% agua M4: 30% ST 70% agua: 100 Kg/min M1: 10% ST, 90% agua B calculo; 1 minuto Se pide calcular M5 Haciendo balance en etapa 2: balance total M3 = M4 + M5 = 100 + M5 (1) Balance solidos 0,25 M3 = 0,3 M4 + 0,02 M5 = 30 + 0,02 M5 (2) Arreglando la ecuacin (1) y reemplazando en (2) queda 0,25 M3 = 30 + 0,02 (M3 100) = 30 + 0,02 M3 2 0,23 M3 = 28 M3= 121,74 Kg/min de (1) M5 = M3 M4 = 21,74 Kg/min

Balances de masa para resolver

1. Un ro que porta un caudal de 25 m3/s y con una concentracin en sales de 400 ppm recibe una descarga agrcola de 5 m3/s con una concentracin en sales de 2000 mg/l, que se mezcla y distribuye uniforme e instantneamente. Una localidad situada aguas abajo toma el agua del ro y la mezcla con un caudal de agua completamente libre de sales, para garantizar el suministro a la poblacin de un agua con contenido en sales no superior a 500 ppm.Cul deber ser el coeficiente de mezcla entre el agua pura y la proveniente del ro?

2. El efluente de una planta de tratamiento de aguas residuales desemboca en un riachuelo. Las caractersticas de ambos se muestran en la siguiente tabla:

Parmetro Riachuelo Efluente

Caudal 8640 m3/da 1,2 m3/s

DBO, mg/l 25 2,1

Amoniaco, mg/l 7 0

Nitratos, mg/l 10 3

Cloruros, mg/l 15 5

Determinar las caractersticas del corriente resultante de la mezcla.

3. En una empresa productora de cecinas, hace unos aos, se instal una planta de

tratamiento primario para reducir la contaminacin. La planta cuenta con un sistema de separacin de slidos gruesos, seguido de un sedimentador y un sistema de flotacin.

La eficiencia de remocin de slidos en el sedimentador es del 90% para los slidos sedimentables. De este equipo se retira un lodo con un 90% de humedad. En el caso del sistema de flotacin, la eficiencia de remocin de slidos suspendidos es del 80% y la corriente que contiene el material suspendido (principalmente grasas)contiene un 50% de agua. A la planta de tratamiento ingresan 100 m3/da de riles. Una primera caracterizacin de los mismos, luego de la etapa de separacin de slidos gruesos, entreg los siguientes datos para el afluente: Slidos suspendidos : 500 ppm: Slidos sedimentables: 300 ppm

M4 afluente luego de separacin de slidos gruesos M1 M3 M2 M5

a) Por que corrientes se retira la mayor proporcin de slidos sedimentables y de slidos suspendidos? (1 punto)

b) Calcular los flujos msicos de cada corriente (3 puntos) c) Calcular la concentracin final de los slidos suspendidos y sedimentables al trmino

del tratamiento (en M5) (3 puntos)

SEDIMENTADOR

FLOTACION