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CAR LODOS ACTIVADOS HAZEN AND SAWYER, P.C. │ NIPPON KOEI

Producto Final – Anexo No. 7

Lodos Activados

Producto Final Julio 2011 Anexo No. 7


TABLA DE CONTENIDO

LODOS ACTIVADOS

Introducción .................................................................................................................................. 1

1. Criterios de Diseño ............................................................................................................... 1

2. Planos Relacionados ........................................................................................................... 1

3. Tecnología Seleccionada ..................................................................................................... 2

3.1. Obra Civil .......................................................................................................................... 2

3.2. Sopladores ....................................................................................................................... 6

3.2.1. Sopladores Centrífugos de Múltiples Etapas ............................................................. 6

3.2.2. Sopladores Centrífugos de una Etapa con Caja de Cambios Integrada ................... 7

3.2.3. Requerimientos del Proceso de Aireación y Criterios de Capacidad de los

Sopladores ........................................................................................................................... 8

3.2.4. Comparación de Alternativas ..................................................................................... 9

3.2.5. Descripción de la Alternativa Seleccionada ............................................................. 13

3.3. Difusores de Aire ............................................................................................................ 15

3.4. Tuberías para Distribución de Aire ................................................................................ 18

3.4.1. Tubería de Transporte (Distribution Header) ........................................................... 18

3.4.2. Tuberías de Distribución (Headers) ......................................................................... 19

3.4.3. Tuberías Bajantes (Drop Legs) ................................................................................ 19

3.5. Recirculación y Desecho de Lodos Activados ............................................................... 20

4. Estrategias de Operación ................................................................................................... 21

Referencias Bibliográficas.......................................................................................................... 22



LISTA DE TABLAS

Tabla No. 1 Concentraciones y Cargas en el Efluente Primario ..................................................... 1

Tabla No. 2 Planos Relacionados con el Proceso de Lodos Activados .......................................... 2

Tabla No. 3 Criterios de Diseño de los Tanques de Lodos Activados ............................................ 5

Tabla No. 4 Dimensiones Finales de los Tanques de Lodos Activados Diseñados ....................... 6

Tabla No. 5 Requerimientos para el Proceso de Aireación ............................................................. 8

Tabla No. 6 Requerimientos de Presión para los Sopladores ......................................................... 9

Tabla No. 7 Criterios de Diseño y Costos Propuestos para los Sopladores ................................. 10

Tabla No. 8 Comparación de Costos a Capital ............................................................................. 11

Tabla No. 9 Demanda Promedio Anual de Energía para Aireación por Caudal Promedio Anual

Tratado .................................................................................................................................... 12

Tabla No. 10 Comparación de Costos en Valor Presente Neto .................................................... 13

Tabla No. 11 Criterios de Diseño Sistema de Difusores ............................................................... 16

Tabla No. 12 Geometría y Distribución de los Difusores dentro de las Grillas de Aireación ........ 17

Tabla No. 13 Oxígeno Estándar Requerido por Grilla de Aireación .............................................. 17

Tabla No. 14 Requerimiento de Difusores ..................................................................................... 18

Tabla No. 15 Características de las Bombas de Recirculación de Lodos Activados (RAS) ......... 20

Tabla No. 16 Características de las Bombas de Lodos Activados de Desecho (WAS) ................ 20

Tabla No. 17 Parámetros de Bombeo de WAS para la Condición Máxima Diaria ........................ 21

Tabla No. 18 Parámetros de Bombeo de WAS para la Condición Máxima Mensual ................... 21



LISTA DE FIGURAS

Figura No. 1 Lodos Activados Convencionales con Alimentación Escalonada para Caudales Pico

– Esquema 1 (vista en planta) .................................................................................................. 3

Figura No. 2 Lodos Activados Convencionales con Alimentación Escalonada para Caudales Pico

– Esquema 2 (vista lateral) ....................................................................................................... 4


CAR Página 7-1 LODOS ACTIVADOS HAZEN AND SAWYER, P.C. │ NIPPON KOEI

Introducción

El conjunto de tanques de lodos activados constituye el elemento más importante del

sistema de tratamiento secundario, en dichos tanques tiene lugar el crecimiento y retención

de una suspensión de microorganismos que transforman los constituyentes orgánicos

biodegradables, así como ciertos componentes inorgánicos del agua residual, en nuevas

células y productos intermedios.

Los tanques de lodos activados están compuestos principalmente por la obra civil (tanques

en concreto reforzado), los sopladores y difusores de aire, y las tuberías para distribución

de aire.

1. Criterios de Diseño

La Tabla No.1 muestra los criterios iniciales utilizados para el cálculo de los parámetros

asociados al sistema de lodos activados, dichos criterios corresponden a las condiciones

estimadas para el efluente primario. El sistema de lodos activados fue modelado usando el

software Biowin, los resultados de dicha modelación se encuentran en el Anexo No. 1.

Tabla No. 1

Concentraciones y Cargas en el Efluente Primario

Parámetro Promedio

Anual

Valor de

Diseño

Máximo

Mensual

Máximo

Semanal

Máximo

Diario

DBO5 (mg/L) 196 235 236 237 238

DBO5 (Ton/día) 122 147 185 214 295

SST (mg/L) 97 139 139 138 138

SST (Ton/día) 61 87 108 125 170

DQO (mg/L) 396 456 456 457 458

DQO (Ton/día) 231 285 356 413 567

Los valores de la Tabla No.1 corresponden a criterios generales aplicables a todo el

sistema de lodos activados, sin embargo existen otros criterios de diseño que son

específicos de cada componente de dicho sistema (sopladores, difusores, etc.). Tales

criterios serán enumerados en las secciones que describen cada componente del sistema

por separado.

2. Planos Relacionados

La Tabla No. 2 muestra los planos de diseño referencial relacionados con el sistema de

lodos activados, para la etapa de ampliación de la PTAR El Salitre:



Tabla No. 2

Planos Relacionados con el Proceso de Lodos Activados

Número Título

M-04 Diagrama de Flujo del Proceso – Sistema RAS

M-04A Diagrama de Flujo del Proceso – Sistema RAS – Alternativa

M-42 Tanques de Aireación – Planta de Localización

M-43 Tanques de Aireación – Planta Inferior

M-44 Tanques de Aireación – Planta Superior

M-45 Tanques de Aireación – Secciones

M-46 Tanques de Aireación – Detalles – Hoja 1



M-49 Edificio de Sopladores de los Tanques de Aireación - Planta

M-50 Edificio de Sopladores de los Tanques de Aireación - Sección

M-61 Diagrama de Proceso WAS – Ruta y Criterio de Diseño – Diagrama de Proceso de

Espumas/Natas

M-62 Estación de Bombeo WAS/RAS – Planta Inferior

M-63 Estación de Bombeo WAS/RAS – Planta Superior

M-64 Estación de Bombeo WAS/RAS – Sección

M-65 Cámara de Distribución de Lodos de Recirculación (RAS) - Detalles

3. Tecnología Seleccionada

3.1. Obra Civil

El efluente de todos los clarificadores primarios (en condiciones normales de operación, ver

Anexo No. 2 – Estructuras de Entrada), tantos nuevos como existentes, será descargado a

través de una tubería común que lo conducirá hacia los tanques de lodos activados. El

diseño comprende dos (2) baterías independientes de lodos activados, cada una con seis

(6) líneas de tratamiento. En el sistema de conducción se instalarán dos (2) estructuras

hidráulicas para distribuir el caudal hacia las dos baterías de reactores.

Cada línea de tratamiento está compuesta de una zona de selección anaerobia seguida de

un tanque de aireación. La zona de selección anaerobia a la entrada de cada biorreactor

abarca aproximadamente el 15% del volumen total de este, y consiste en dos (2) celdas en

serie con sistema de mezcla, denominadas Selector 1 y Selector 2. Los selectores

anaerobios tienen por objetivo inhibir el crecimiento de bacterias filamentosas,

microorganismos responsables del desarrollo de condiciones de bulking (hinchamiento) de

los lodos secundarios. El tanque de aireación corresponde a una unidad rectangular



provista de difusores de aire dispuestos en el fondo, con el fin de proveer aireación y

mezcla del compendio formado por las aguas residuales y el floc biológico.

La edad del lodo (o tiempo de residencia celular) para el sistema será de 2 y 2,5 días

operando bajo condiciones de carga Máxima Mensual (MM) y Promedio Anual (PA),

respectivamente.

La concentración de sólidos suspendidos en el licor mixto (SSLM), se encuentra en un

rango entre 2.600 mg/L y 2.800 mg/L. Durante eventos pico en temporada de lluvias, el

sistema diseñado tiene la capacidad de alimentar el caudal de exceso (que puede llegar a

ser igual al caudal de diseño) en forma escalonada en dos puntos (en ½ y ¾ de la longitud

del reactor). Las Figuras No. 1 y No. 2, muestran esquemas de funcionamiento de la planta

en condiciones pico.

Figura No. 1

Lodos Activados Convencionales con Alimentación Escalonada para Caudales Pico –

Esquema 1 (vista en planta)



Figura No. 2

Lodos Activados Convencionales con Alimentación Escalonada para Caudales Pico –

Esquema 2 (vista lateral)

La configuración de los difusores dentro de los tanques de aireación, corresponde a una

aireación graduada con la mayor densidad de difusores después de los selectores

anaerobios. La edad del lodo, así como la concentración de SSLM y el Tiempo de

Retención Hidráulica (TRH), constituyen algunos de los parámetros de entrada que

permiten la simulación del proceso mediante el modelo Biowin (ver Producto No. 6 – Anexo

No. 1, y Producto No. 5 – Anexo A), obteniéndose una configuración geométrica y operativa

óptima. La Tabla No. 3 resume los criterios mínimos de diseño de los tanques de lodos

activados.



Tabla No. 3

Criterios de Diseño de los Tanques de Lodos Activados

Parámetro Valor

Configuración Paso único, Flujo Pistón

Número de biorreactores 12

Relación Longitud/Ancho mínima 7

Volumen mínimo para cada tanque (m3) 12.303

Volumen mínimo de Zona de Selección (todo el sistema) (m3) 22.712

Volumen mínimo de Zona de Aireación (todo el sistema) (m3) 124.919

Volumen mínimo total (m3) 147.631

Profundidad mínima del agua a nivel de pared (m) 6

Tiempo de retención hidráulica (td) total (horas) 5,9

Tipo de selector anaerobio 2 celdas en serie

td mínimo en selector anaerobio (minutos) 54

Tipo de mezcladores en el selector Mezclador vertical de álabes

o del tipo hiperbólico

Potencia de entrada mínima en el mezclador del selector

(kW/1.000 m3)

2,63

Opción de alimentación escalonada en temporada de lluvias 0 a 1Q, ½ y ¾ de la longitud

del reactor

Concentración de diseño SSLM (mg/L) 2.800

Tiempo de residencia celular (θc) bajo carga MM (días) 2

Tiempo de residencia celular (θc) bajo carga PA (días) 2,5

Temperatura ambiente mínima mensual (oC) 17

Como se mencionó anteriormente, varios de los parámetros mostrados en la Tabla No. 3,

tales como el volumen mínimo para cada tanque, el volumen mínimo de la zona de

selección, y relación longitud/ancho mínima, entre otros, resultan de la simulación en

Biowin. Sin embargo, una revisión de la bibliografía (WEF, 2010. Design of Municipal

Wastewater Treatment Plants) (Metcalf and Eddy Inc, 2003. Wastewater Engineering),

permite comprobar que dichas condiciones, así como la carga hidráulica superficial, el TRH

(tanto en la zona de aireación como en la zona de selección), etc., cumplen con las

prácticas cotidianas para el tipo de sistema diseñado.

Cabe resaltar que el número y distribución para las unidades propuestas de lodos

activados, permite cumplir con la relación longitud/ancho mínima determinada por el

modelo. Según la experiencia del Consultor en el diseño de tratamientos similares, dicha

relación permite un buen desarrollo del flujo a pistón y una buena distribución del flujo. De

acuerdo a lo estipulado en la bibliografía pertinente (WEF, 2010. Design of Municipal

Wastewater Treatment Plants. Pág 14-234), dicha relación debe encontrarse entre 5 y 15.



En los Planos M-43 a M-45 se muestra en detalle la configuración de los tanques de lodos

activados para la ampliación de la PTAR El Salitre. De igual manera, la Tabla No. 4

muestra las principales dimensiones finales de los tanques de lodos activados diseñados,

como se puede comprobar, dichas dimensiones cumplen con los requerimientos mínimos.

Tabla No. 4

Dimensiones Finales de los Tanques de Lodos Activados Diseñados

Dimensión Tanque de Lodos Activados

Zona de Selección Zona de Aireación Total

Ancho (m) 16,8 16,8 16,8

Largo (m) 9,5 (x2) 104,25 123,25

Relación Longitud/Ancho 7,33

Profundidad útil (m) 6,1 6,1 6,1

Volumen por Unidad (m3) 1.947,12 10.683,54 12.630,66

Volumen Total (12 unidades) (m3) 23.365,44 128.202,48 151.567,92

Cabe resaltar cada batería de tanques de lodos activados comprende tanto un canal de

entrada que distribuye el caudal a los tanques de aireación, como un canal de salida que

recibe el caudal efluente de dichos tanques. Así mismo, tanto el canal de entrada como el

de salida, están provistos de difusores tipo tubo para proveer mezcla y homogeneización

del flujo. Este tipo de sistema de distribución de caudal ha sido utilizado amplia y

exitosamente por El Consultor, en distintas PTARs. En el Anexo No. 7.2, se presentan

distintos ejemplos de PTARs utilizando canales de distribución, ya sean aireados o con

sistema de mezcla, así como una justificación del uso de dicho sistema.

3.2. Sopladores

Son compresores radiales dinámicos que al acelerar el aire atmosférico mediante un

conjunto de impulsores, acumulan presión que luego será disipada al inyectar dicho aire

mediante difusores de alta eficiencia. Para la etapa de ampliación de la PTAR El Salitre se

han considerado dos clases de sopladores, para llevar a cabo una comparación en

aspectos de tipo funcional, operativo, económico, etc.

3.2.1. Sopladores Centrífugos de Múltiples Etapas

Los sopladores centrífugos de múltiples etapas, por lo general son operados por medio de

la regulación de la válvula de entrada, donde un operador mecánico motorizado ajusta

dicha válvula para disminuir o aumentar la entrada de aire al soplador. En una configuración

con múltiples sopladores, generalmente estos son operados cerca al punto de diseño, con

filtros dispuestos para depurar el aire suministrado para el proceso. Esto ayuda a maximizar



la eficiencia de energía, ya que cuando los sopladores trabajan cerca a su punto de diseño,

su eficiencia es la máxima.

Aunque los sopladores centrífugos de múltiples etapas pueden operar con una eficiencia

similar a la de las tecnologías de una sola etapa, bajo un rango limitado de condiciones de

caudal y carga; la operación prolongada fuera de este rango, generalmente causa caídas

en la eficiencia de aireación. La regulación continua para controlar el caudal de aire,

frecuentemente resulta en una operación menos eficiente debido a que se introduce una

pérdida de presión adicional.

Los sopladores de múltiples etapas incorporan rodamientos anti-fricción, que generalmente

se lubrican mediante un sistema simple de lubricación por aspersión. Cada rodamiento

tiene integrado, un depósito con nivel constante de aceite, localizado en la caja de este. Un

sello deflector de aceite montado en el eje del soplador, esparce aceite sobre el rodamiento

durante la operación. El mantenimiento periódico de sopladores de múltiples etapas incluye

el reemplazo de los filtros de entrada, y el monitoreo y cambio del aceite para el lubricado

por aspersión de los rodamientos. Las reparaciones importantes incluyen el reemplazo de

rodamientos e impulsores.

3.2.2. Sopladores Centrífugos de una Etapa con Caja de Cambios Integrada

Los sopladores centrífugos de una etapa con caja de cambios integrada, utilizan veletas

ajustables y/o difusores variables para controlar la entrada de aire. Las veletas y/o difusores

variables, permiten a los sopladores de una etapa operar cerca a su punto máximo de

eficiencia. Las veletas son controladas mecánicamente por medio de un actuador, el ajuste

de estas permite cambiar las características de presión, volumen y energía del soplador.

Los difusores modifican el caudal de aire en el compresor y permiten reducir el consumo de

energía a un 45%, con bajas disminuciones en la eficiencia.

Los sistemas con caja de cambios integrada, dependen a su vez de un sistema de

lubricación por presión, que va integrado en la base del soplador. El sistema de lubricación

es relativamente complejo, y la instrumentación y controles asociados a este tipo de

sopladores, tienen una operación más complicada que la de otras tecnologías.

El mantenimiento preventivo de sopladores con caja de cambios integrada, incluye la

limpieza/reemplazo de los filtros de aire y de aceite. Los cambios de aceite son

relativamente costosos e intensivos, debido al gran tamaño del depósito. La frecuencia de

los cambios de aceite varía de acuerdo a la instalación, con instalaciones que reportan

cambios de aceite cada tres meses, mientras que en otras transcurren varios años entre un

cambio y otro. Un intervalo típico para cambio de aceite es de un año, aunque en muchos

casos se utiliza un análisis del aceite en lugar de establecer cronogramas para cambios.

Entre los aspectos adicionales de mantenimiento, se encuentran las reparaciones del

sistema de control y de los sensores; las reparaciones mayores para este tipo de

sopladores, generalmente son mínimas. La mayoría de las instalaciones, tienen un contrato

de mantenimiento preventivo con el fabricante.



3.2.3. Requerimientos del Proceso de Aireación y Criterios de Capacidad de los Sopladores

Los requerimientos para el proceso de aireación fueron calculados tanto para el valor de

diseño, como para las condiciones máxima mensual, máxima semanal y máxima diaria,

estimadas para el año 2040 (ver Tabla No. 5). Para calcular los valores de eficiencia de

transferencia de oxígeno en condiciones estándar (SOTE, del inglés Standard Oxygen

Transfer Efficiency) y caudal requerido de aire, se asumió una sumergencia para los

difusores de 5,8 m. Los valores de SOTE se basan en datos de eficiencia para discos

difusores de membrana de 9 pulgadas. El Anexo No. 7.1, sirve como guía para revisar el

proceso de cálculo de estos, y otros parámetros para los equipos de aireación.

Para la carga de diseño y para la carga máxima mensual estimada, se asumió una

concentración de oxígeno disuelto (OD) de 2,0 mg/L. Para las condiciones máxima mensual

y máxima diaria, se asumieron concentraciones de OD de 1,5 mg/L y 0,5 mg/L

respectivamente, con el fin de evitar un sobredimensionamiento de los equipos de aireación

ya que estas condiciones no son frecuentes.

Tabla No. 5

Requerimientos para el Proceso de Aireación

Criterio Valor de

Diseño

Condición

Máxima

Mensual

Condición

Máxima

Semanal

Condición

Máxima Diaria

Caudal Efluente Primario

(m3/s)

7,0 8,76 10,12 14,00

DBO del Efluente Primario

(Kg/día)

146.782 184.056 214.074 294.028

Oxígeno Efectivo

Requerido (AOR) (Kg

O2/día)1

123.422 150.683 172.048 223.757

Factor Alpha 0,40 0,40 0,40 0,40

Oxígeno Disuelto (mg/L) 2,0 2,0 1,5 0,5

AOR / SOR 0,21 0,21 0,22 0,26

Oxígeno Estándar

Requerido (SOR) (Kg

O2/día)

597.381 729.377 768.839 866.361

Eficiencia de Transferencia

de Oxígeno Estándar (%)

34,8 34,3 34,1 34,0

Caudal de Aire (m3/h, a

condiciones estándar)

256.211 318.055 336.914 381.258

1 Tomando una relación de 0,8 Kg O2 / Kg DBO5 oxidada (Grady L., et al (1999). Biological Wastewater

Treatment)



Los requerimientos pico estimados para la presión de los sopladores se resumen en la

Tabla No. 6. Al igual que para los requerimientos de aireación, se asumió una sumergencia

de los difusores de 5,8 m.

Tabla No. 6

Requerimientos de Presión para los Sopladores

Parámetro Valor

Presión estática (psig) 8,23

Máxima pérdida en la salida de los difusores (psig) 1,08

Máxima pérdida en la tubería de descarga (psig) 0,50

Presión Total de Descarga (psig) 9,81

Máxima pérdida en los filtros de entrada (psig) 0,30

Presión Diferencial Total (psig) 10,11

La capacidad de aireación pico requerida es de 381.258 m3/h (224.400 scfm) con una

presión diferencial total de 10,11 psig. Para asegurar que se provea una suficiente masa de

oxígeno bajo las condiciones locales, deben calcularse tanto el requerimiento de aire en la

entrada, como la presión equivalente de aire (EAP, del inglés Equivalent Air Pressure), para

permitir la selección apropiada del equipo de aireación a partir de las curvas de desempeño

del fabricante (ver Anexo No. 7.1). El equipo requerido bajo condiciones locales con 10,7

psia de presión atmosférica y 20oC de temperatura ambiente, así como con un pérdida de

presión a la entrada de 0,3 psig, corresponde a uno de aproximadamente 538.926 m3/h

(317.200 scfm) de caudal en la entrada, con una EAP de 14,3 psig. Cabe resaltar que los

cálculos de dimensionamiento y transferencia de oxígeno efectuados, comprenden los

ajustes pertinentes asociados a la altitud en la zona de la PTAR (aproximadamente 2.500

m.s.n.m.). Con el fin de alcanzar los requerimientos de aireación se han considerado tres

alternativas:

■ A. 10 sopladores centrífugos de múltiples etapas con 53.893 m3/h de entrada, cada uno.

■ B. 18 sopladores centrífugos de múltiples etapas con 29.940 m3/h de entrada, cada uno.

■ C. 5 sopladores centrífugos de una etapa con caja de cambios integrada con 107.717

m3/h de entrada, cada uno.

3.2.4. Comparación de Alternativas

Los datos para los dos tipos de sopladores evaluados fueron suministrados por diferentes

proveedores con amplia experiencia en el mercado. La Tabla No. 7 resume los criterios de

diseño para los sopladores, así como los costos de presupuesto para cada alternativa.



Tabla No. 7

Criterios de Diseño y Costos Propuestos para los Sopladores

Criterio

Sopladores de

Múltiples

Etapas

Opción A

Sopladores de

Múltiples

Etapas

Opción B

Sopladores de

Una Etapa con

Caja de

Cambios

Opción C

Número de sopladores 10 18 5

Caudal de Diseño (m3/h, a la entrada) 53.893 29.940 107.717

Presión de Descarga (EAP) (psig) 14,29 14,29 14,29

Cobertura desde el punto de diseño (%) 34 55 55

Costo del Equipo (U$)

3.800.000 6.210.000

6.250.000

Los costos a capital para las diferentes alternativas, están resumidos en la Tabla No. 8. El

Índice de Costos de Construcción utilizado fue 8,865 (Engineering News Record, Julio de

2010). Para calcular los costos a capital se asumió lo siguiente:

■ Factor de instalación de equipos = 1,3

■ Costos estructurales/arquitectónicos de las instalaciones = U$ 300/m2

■ Sistemas auxiliares de las instalaciones = 50% de los costos

estructurales/arquitectónicos

■ Costos mecánicos y de tuberías = U$50.000 por soplador de múltiples etapas,

U$80.000 por soplador de una etapa

■ Costos electricos y de instrumentación = 20% del costos de instalación por soplador

■ Imprevistos = 20% del costo de instalación

■ Gastos y utilidad del contratista = 20%



Tabla No. 8

Comparación de Costos a Capital

Item

Sopladores de

Múltiples

Etapas

Opción A

Sopladores de

Múltiples

Etapas

Opción B

Sopladores de

Una Etapa

con Caja de

Cambios

Opción C

Estrcturales/Arquitectónicos U$390.000 U$702.000 U$324.000

Sistemas auxiliares U$195.000 U$351.000 U$162.000

Sopladores U$4.940.000 U$8.073.000 U$9.100.000

Tuberias y elementos

mecánicos

U$500.000 U$900.000 U$400.000

Electricos U$988.000 U$1.614.600 U$1.820.000

Subtotal U$7.013.000 U$11.640.600 U$11.806.000

Imprevistos (20%) U$1.403.000 U$2.328.000 U$2.361.000

Subtotal U$8.416.000 U$13.968.600 U$14.167.000

Gastos y utilidad del

contratista (20%)

U$1.683.000 U$2.794.000 U$2.833.000

Costo Total a Capital (2010) U$10.099.000 U$16.762.600 U$17.000.000

Los costos anuales de energía incluidos (calculados con base en requerimientos para 20

años, desde el 2.013 hasta el 2.032), fueron estimados de manera que permitieran una

comparación de valores presentes netos. Los requerimientos de aireación para cada día

durante un periodo de 20 años, se estimaron aplicando las variaciones diarias históricas en

las cargas afluentes, a las condiciones futuras de caudal. Los requerimientos de potencia

para los sopladores en cada 5º percentil (cada 1% desde el 95º al 99º percentil) de la

demanda de aireación, fueron calculados mediante las curvas de los sopladores

suministradas por los fabricantes. Para cada opción de sopladores, se estimó una potencia

promedio anual por caudal tratado promedio anual (hp/m3/s) (ver Tabla No. 9). La demanda

promedio anual de aireación se calculó aplicando la potencia de aireación anual por m3/s

tratado, a los caudales promedio anuales proyectados hasta el 2.032.

Para las demandas de energía estimadas, se asumió un sistema automático de control de

oxígeno disuelto operando en buenas condiciones.



Tabla No. 9

Demanda Promedio Anual de Energía para Aireación por Caudal Promedio

Anual Tratado

Parámetro

Sopladores

de Múltiples

Etapas

Opción A

Sopladores

de Múltiples

Etapas

Opción B

Sopladores

de Una Etapa

con Caja de

Cambios

Opción C

Tasa estándar de

transferencia de oxígeno (Kg

O2 / hp – hr)

2,4 2,63 2,86

Tasa efectiva de transferencia

de oxígeno (Kg O2 / hp – hr)

0,49 0,54 0,59

Demanda Promedio de

Energía (hp/m3/s)

1.089,04 984,01 906,39

Los sopladores centrífugos de una etapa proveen aproximadamente un 17% de ahorro de

energía sobre la Opción A con los de múltiples etapas, y un 8% de ahorro sobre la Opción

B con los mismos sopladores. La opción B incorpora una selección más eficiente de

impulsores para el soplador, lo que resulta en un ahorro de energía de aproximadamente

un 10% sobre la opción A.

Los requerimientos anuales de mantenimiento para los sopladores de múltiples etapas,

incluyen el reemplazo de los filtros de entrada, y el monitoreo y cambio del aceite para los

rodamientos lubricados por aspersión. La mayoría de las instalaciones con caja de cambios

integrada, tienen un contrato de servicio con el fabricante para el mantenimiento preventivo

de los sopladores, que va más allá de los cambios rutinarios de aceite y filtros. Se asumió

que los costos anuales de mantenimiento para cada alternativa son similares, debido a

esto, no se incluyó una comparación de este tipo de costos en la evaluación de valor

presente neto. Evaluaciones llevadas a cabo en otras instalaciones, indican que el consumo

de energía representa aproximadamente el 90% de los costos operativos; razón por la cual

se considera que las diferencias en costos anuales de mantenimiento, no impactan

significativamente la evaluación, del valor presente neto para las diferentes alternativas.

En la Tabla No. 10, se presentan los costos en valor presente neto con base en una tasa

de interés del 10% y en un periodo de 20 años (2.013 – 2.032). Se asume que después de

20 años de operación, algunos componentes mecánicos habrán cumplido con su vida útil y

deberán ser reemplazados. Los costos de energía eléctrica tienen como base una tarifa

para el 2.010 de U$ 0,12/kWh.



Tabla No. 10

Comparación de Costos en Valor Presente Neto

Parámetro

Sopladores de

Múltiples

Etapas

Opción A

Sopladores de

Múltiples

Etapas

Opción B

Sopladores de

Una Etapa con

Caja de

Cambios

Costo a capital U$10.099.000 U$16.762.000 U$17.000.000

Costo electrico en Valor

Presente Neto

U$46.077.000 U$41.633.000 U$38.349.000

Valor Total Presente Neto

(2010)

U$56.176.000 U$58.395.000 U$55.349.000

El valor presente neto estimado para las diferentes opciones es muy similar (con diferencias

de aproximadamente un 2,5%). La Opción A es menos eficiente en términos de energía que

las otras dos, sin embargo presenta un costo a capital significativamente más bajo. A pesar

de que la opción con sopladores de una etapa es más eficiente en términos de energía, su

alto costo inicial reduce el impacto de esta eficiencia energética.

Los sopladores centrífugos de una etapa con caja de cambios integrada, son

significativamente más complejos que los de múltiples etapas, y muchas de las

instalaciones de tratamiento en Norteamérica establecen un contrato con el fabricante, para

el servicio y reparación de los sopladores. Los sopladores de múltiples etapas

generalmente reciben mantenimiento y reparación por parte del personal de la planta,

debido a su relativamente simple diseño. Muchos vendedores pueden proveer partes para

determinados sopladores de múltiples etapas, reduciendo la dependencia del fabricante

después de la venta. La baja complejidad de los sopladores de múltiples etapas, hace de

estos una buena selección para casos en que no se cuenta con experiencia en equipos

complejos y/o, en los que no se quiere incurrir en acuerdos comerciales a largo plazo con el

fabricante para labores de servicio y reparación.

La alternativa seleccionada para el diseño corresponde a la de sopladores centrífugos de

múltiples etapas, debido a su reducida complejidad y bajo costo a capital. La base del

diseño incorpora la Opción A, con una menor instalación de equipos y por consiguiente en

un menor requerimiento de área y costo de capital.

3.2.5. Descripción de la Alternativa Seleccionada

Cada sistema soplador centrífugo de múltiples etapas debe ser estandarizado para trabajo

pesado, con los siguientes componentes:

■ Cabezales de entrada y salida en hierro fundido (ASTM A-48)



■ Secciones intermedias en hierro fundido (ASTM A-48)

■ Impulsores en aluminio fundido (ASTM 356-T6)

■ Eje en aleación de acero para trabajo pesado

■ Anillos deflectores de acero blindado

■ Sellos tipo laberinto para el eje

■ Rodamientos anti-fricción con detectores de temperatura resistivos y sondas de

vibración

■ Lubricación con aceite

■ Capacidad de almacenamiento a largo plazo para efectos de transporte

■ Placa base para el soplador y el motor

■ Unidad de acoplamiento tipo spacer de 12”, suministrado por Thomas (Serie 71) o un

fabricante similar

■ Guarda de acoplamiento

■ Motor de máximo 1.750 HP, 3.600 rpm, 3/60/4.160 Volt, encapsulamiento WP-II, factor

de servicio 1,15, adecuado para operación a 2.500 m.s.n.m.

■ Filtro/silenciador en la entrada de aire tipo panel, para 59.465 m3/h (35.000 cfm)

■ Junta de expansión para el filtro

■ Válvula reguladora de mariposa en la entrada

■ Junta de expansión para la entrada

■ Junta de expansión para la descarga

■ Válvula de cheque

Así mismo, el sistema de control se hará mediante un controlador lógico programable

(PLC), con su respectivo panel de control, que debe incluir:

■ Encapsulamiento NEMA 12



■ Protección para fluctuaciones y sobrecargas

■ Sistema de protección para el soplador asociado a vibraciones

■ Sistema de protección para el soplador asociado a temperatura de los rodamientos

■ Control de la válvula de entrada

■ Sistema de protección para el motor asociado a temperatura de los rodamientos

■ Sistema de protección para el motor asociado a temperatura del embobinado

■ Sistema de protección para el motor asociado a vibraciones

■ Sensor de falla por vibración

■ Control de encendido y apagado del soplador

■ Control de las válvulas de entrada y descarga del soplador

■ Control de presión para el soplador

■ Monitoreo y control de oxígeno disuelto para los 12 tanques de aireación

■ Protocolo de comunicaciones Ethernet/IP

■ Monitoreo del caudal de aire en cada tanque de aireación y control de las válvulas de

mariposa en dichos tanques, para ajustar este caudal y distribuirlo adecuadamente, y

así optimizar la eficiencia de los sopladores

En los Planos M-49 y M-50 se muestra en detalle la configuración del sistema de

sopladores diseñado para la etapa de ampliación de la PTAR El Salitre. Tal sistema

comprende diez (10) sopladores centrífugos de múltiples etapas en operación normal, un

(1) soplador de iguales características en stand-by, y espacio para un soplador futuro.

3.3. Difusores de Aire

El sistema de aireación comprenderá difusores de membrana de burbuja fina. Los criterios

de diseño para el sistema de difusión de aire se pueden encontrar en la Tabla No. 11. El

esquema de distribución de los difusores se basará en un diseño de aireación graduada, el

cual tendrá una mayor cantidad de difusores a la entrada, justo después de los selectores

anaeróbicos. Un control automático de OD será proporcionado mediante una válvula de

motor modulada y una sonda de OD, por biorreactor. Los sopladores serán controlados



automáticamente en función de la presión del sistema. El diseño contempla válvulas

manuales de control de flujo de aire para cada zona ubicadas en cada conducto bajante. Se

instalará un mínimo de cuatro bajantes (o cuatro zonas de difusores por cada biorreactor).

Según la experiencia del Consultor en proyectos de este tipo, para sistemas de aireación

graduada se recomienda dividir los tanques en 3 o 4 grillas de aireación, por motivos de

economía y facilidad operativa (la utilización de 5 grillas en adelante incrementa los costos

y aumenta los requisitos operativos). De acuerdo a la longitud de los tanques de aireación

diseñados para el presente proyecto, estos se dividieron en 4 grillas de aireación.

Tabla No. 11

Criterios de Diseño Sistema de Difusores

Parámetro Valor

Tipo Membranas de burbuja

fina

Número mínimo de grillas (zonas) de difusores por reactor 4

Esquema de diseño de los difusores Aireación Graduada

Base de diseño del flujo de aire, kg O2/kg DBO5 0,8

Flujo de aire mínimo de mezcla, m3/hr/m

2 de área del reactor 2,19

Flujo de aire mínimo, m3/hr/difusor 0,85

Factor AlfaF, promedio 0,40

Factor Beta 0,95

Elevación, m 2.590

Temperatura máxima del aire1, oC 23

Concentración de OD bajo condiciones MM, mg/L > 2,0

Concentración de OD bajo condiciones MS, mg/L > 1,5

Concentración de OD bajo condiciones MD, mg/L > 0,5 1Nota: El valor de la temperatura máxima del aire para la Ciudad de Bogotá corresponde al valor

recomendado de temperatura máxima por la American Society of Heating, Refrigeration, and Air-conditioning

Engineers (1993 ASHRAE Fundamentals Handbook), el cual está en 72 °F (22,22 ºC). Este valor fue verificado

con los datos presentados en el “Informe Anual de Calidad del Aire de Bogotá, Año 2009” Red de Monitoreo de

Calidad del Aire de Bogotá (RMCAB) de la Secretaria Distrital de Ambiente de Bogotá (SDA), que muestra para

la Estación de Las Ferias una temperatura máxima para el año 2009 de 22,8 ºC. Por consiguiente el valor que

se toma para el diseño es de 23 ºC. Ver Anexos.



La Tabla No. 12 muestra la distribución porcentual de los difusores dentro de los tanques

de aireación de acuerdo a cada una de las 4 grillas (dicha distribución obedece tanto al

criterio del Consultor, como a las recomendaciones de distintos fabricantes de sistemas

difusores, para aplicaciones de aireación graduada), adicionalmente se muestran aspectos

geométricos de dichas grillas.

Tabla No. 12

Geometría y Distribución de los Difusores dentro de

las Grillas de Aireación

Grilla Longitud (m)

Ancho

(m)

Profundidad

(m)

Volumen

(m3)

% De

Difusores

1 25,9 16,8 6,1 2.654,2 36%

2 25,9 16,8 6,1 2.654,2 24%

3 25,9 16,8 6,1 2.654,2 21%

4 25,9 16,8 6,1 2.654,2 19%

De acuerdo a los requerimientos de oxígeno estándar calculados para las especificaciones

de los sopladores, la Tabla No. 13 muestra los requerimientos de oxígeno para cada grilla

de aireación en concordancia con el porcentaje de difusores por grilla.

Tabla No. 13

Oxígeno Estándar Requerido por Grilla de Aireación Parámetro Valor de

Diseño

Condición

Máxima

Mensual

Condición

Máxima

Semanal

Condición

Máxima Diaria

SOR Grilla 1

(Kg O2/día)

17.921,43 21.881,30 23.065,16 25.990,83

SOR Grilla 2

(Kg O2/día)

11.947,62 14.587,53 15.376,77 17.327,22

SOR Grilla 3

(Kg O2/día)

10.454,16 12.764,09 13.454,68 15.161,31

SOR Grilla 4

(Kg O2/día)

9.458,53 11.548,46 12.173,28 13.717,38

SOR por

Tanque (Kg

O2/día)

49.781,75 60.781,41 64.069,91 72.196,75

SOR Total (Kg

O2/día)

597.381 729.377 768.839 866.361

De acuerdo con los requerimientos de aireación calculados, con la geometría de los

tanques, y las características técnicas de discos difusores de 9 pulgadas; se determinó el



número total de difusores requeridos para el sistema, asumiendo un caudal de aire por

difusor tanto de 5,1 m3/h, como de 4,4 m3/h. En consecuencia con lo expuesto

anteriormente, la Tabla No. 14 muestra el número de difusores necesarios por grilla de

aireación para cada tanque.

Tabla No. 14

Requerimiento de Difusores

Elemento

Número de Difusores Asumiendo

Caudal por Difusor de 5,1 m3/h

por difusor

Número de Difusores Asumiendo

Caudal por Difusor de 4,8 m3/h

por difusor

Grilla 1 2.232 2.400

Grilla 2 1.488 1.600

Grilla 3 1.302 1.400

Grilla 4 1.178 1.300

Total por Tanque 6.200 6.700

Total para el Sistema 74.400 80.400

Nota: La Grilla 1 es adyacente a los selectores anaerobios y la Grilla 4 es adyacente al canal de descarga.

Para el diseño, el Consultor procedió con el número de difusores calculado con 4,8 m3/h de caudal por difusor, debido a los problemas de transferencia de oxígeno que puedan derivarse de la altitud del sitio de la planta. Debe tenerse en cuenta, que al número total de difusores calculado, debe sumarse un suministro adicional del 5% de difusores de repuesto, para un total de 84.420 difusores de burbuja fina por membrana de 9 pulgadas de diámetro.

3.4. Tuberías para Distribución de Aire

El aire necesario para el sistema de lodos activados es transportado desde los sopladores

hasta los difusores por medio de tuberías de acero inoxidable. A continuación se procederá

a describir la distribución de las tuberías, sin embargo, los Planos M-43 a M-47 muestran

en detalle esta distribución.

Los diámetros para las tuberías se establecieron con base en las velocidades

recomendadas por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (U.S. EPA,

1989), en el Manual de Diseño Fine Pore Aeration Systems (Apéndice C, Tabla C-3). El

cálculo de los diámetros para las tuberías contempla aumentos de carga futuros que

incrementarían la necesidad de aire suministrado.

3.4.1. Tubería de Transporte (Distribution Header)

Corresponde a la tubería de mayor tamaño y se desarrolla desde el sistema de sopladores

hacia la parte inicial de los tanques de lodos activados (antes de los selectores anaerobios),



al llegar a dichos tanques, su disposición discurre de manera paralela al ancho de estos.

Para el cálculo de los diámetros se asume un caudal de aire por tanque de aireación de

44.910,5 m3/h (a condiciones estándar), partiendo de un caudal necesario en la entrada de

538.926 m3/h.

Existe una tubería de transporte para cada batería de 6 tanques de aireación. A medida que

la tubería de transporte va liberando aire para alimentar los distintos tanques de aireación,

su diámetro va disminuyendo mediante reducciones en acero inoxidable. De esta manera,

dicha tubería tiene un diámetro de 72” (con una velocidad de 28,45 m/s y un caudal de

269.463 m3/h) hasta entregar el aire para los dos primeros tanques de aireación de cada

batería, continúa con un diámetro de 66” (con velocidad de 22,51 m/s y caudal de 179.642

m3/h) hasta entregar el airea para el tercer y cuarto tanque, y termina con un diámetro de

48” (con velocidad de 21,34 m/s y caudal de 89.821 m3/h) para conducir el aire hasta los

dos últimos tanques.

3.4.2. Tuberías de Distribución (Headers)

Corresponden a ramificaciones que se desprenden de la tubería de transporte y que se

desarrollan paralelamente a los tanques de aireación. Para el cálculo del diámetro de

dichas tuberías, se asumió una condición de operación con un tanque de aireación fuera de

servicio, hecho que resultaría en un caudal por tanque de 48.993,3 m3/h (partiendo del

mismo caudal de entrada de aire utilizado para las tuberías de transporte).

Existen dos configuraciones posibles para las tuberías colectoras:

■ Tres pares de tuberías de 36” (con una velocidad de 20,93 m/s y un caudal de 48.993,3

m3/h, por tubería), de esta manera cada tanque de aireación contaría con su propia

tubería.

■ Tres tuberías de 48” (con una velocidad de 23,46 m/s y un caudal de 97.986,6 m3/h, por

tubería), de esta manera cada tubería suministraría el aire para alimentar dos tanques

de aireación.

3.4.3. Tuberías Bajantes (Drop Legs)

Estas tuberías de reciben el aire de las tuberías de distribución y se desprenden como

ramificaciones de estas hasta el fondo de las grillas de aireación (de manera perpendicular

al fondo de los tanques), para servir de alimentación a los tubos múltiples (manifolds).

A los tubos múltiples se conectan los tramos finales de tubería, que corresponden a varios

tubos perpendiculares a un múltiple y paralelos entre si, en donde se encuentran anclados

los difusores de aire.



3.5. Recirculación y Desecho de Lodos Activados

El caudal de recirculación de lodos activados (RAS, del inglés Return Activated Sludge) se

debe monitorear y ajustar de acuerdo a lo requerido para mantener la concentración de

SSLM dentro del rango óptimo. Para ampliar la información sobre este aspecto, se

recomienda revisar el Anexo No. 8 – Clarificadores Secundarios. La Tabla No. 15 resume

las características de las bombas propuestas para el RAS.

Tabla No. 15

Características de las Bombas de Recirculación de Lodos Activados (RAS)

Parámetros Características

Q Max RAS 7,0m3/s

Tipo de bomba Centrífuga

Número total de bombas 8

Bombas en operación a caudal máximo 6

Unidades en stand by 2

Q/Bomba 1.170L/s ( 18.500 gpm)

TDH 8,0 m

Fuerza del motor 200 HP(1)

Controles de mando VDF

El Cliente puede seleccionar un bombeo más eficiente y reducir la potencia instalada por motor a 150 HP.

Así mismo, las Tablas No. 16 a No. 18 muestran las principales características del sistema

de bombeo propuesto para los lodos activados de desecho (WAS, del inglés Waste

Activated Sludge).

Tabla No. 16

Características de las Bombas de Lodos Activados de Desecho (WAS)


Tipo de bomba Centrífuga

Número total de bombas 4

Número Total de tubería 2

Diámetro de la tubería 500mm (20 pulgadas)



Tabla No. 17

Parámetros de Bombeo de WAS para la Condición Máxima Diaria


Q MAX 400 L/s (1)

Número de bombas en operación 3

Número de tuberías en operación 2

Q/ Bomba 133 L/s

TDH 13,4 m (1)

La condición máxima diaria es de 255,5 Ton/d de WAS con 0,75% de concentración de sólidos

Tabla No. 18

Parámetros de Bombeo de WAS para la Condición Máxima Mensual


Q MAX 276 L/s (1)

Número de bombas en operación 2

Número de tuberías en operación 1

Q/ Bomba 138 L/s

TDH 14,0 m

Fuerza del motor instalada

Controles de mando

40 HP

VDF

(1)

La condición máxima diaria es de 255,5 Ton/d de WAS con 0,75% de concentración de sólidos

Los Planos M-04, M-04A y M-61 a M-65 muestran en detalle el sistema de bombeo

RAS/WAS.

4. Estrategias de Operación

En condiciones normales de operación, el caudal máximo de 14 m3/s será distribuido

equitativamente hacia los doce tanques de lodos activados. Para eventos pico en

temporada de lluvias, se deben abrir las compuertas deslizantes de 0,5 m x 0,5 m que se

encuentran en los canales laterales de de cada tanque de aireación, destinadas para

alimentación escalonada a ½ y ¾ de la longitud del tanque. Una vez finalice el evento de

lluvia y el caudal descienda nuevamente hasta 14 m3/s, tales compuertas deben cerrarse.

En caso de que se requiera poner fuera de servicio algún tanque de aireación, se

recomienda minimizar en la mayor medida posible la exposición directa del equipo de

difusión a la luz solar. Para ello es necesarios mantener siempre que sea posible, una

lámina de agua que cubra los difusores por encima del tope de estos.



Subidas de presión abruptas y pronunciadas en el sistema de aireación, pueden ser

producto de obstrucciones u otros problemas operativos en el sistema de difusores. En

caso de que se presente este tipo de inconvenientes, debe hacerse una inspección visual

en búsqueda de zonas con discontinuidad y falta de uniformidad en la aireación. Una vez

identificada la zona con problemas operativos, se debe poner fuera de servicio para realizar

las correcciones pertinentes. Se deben monitorear constantemente los tanques de lodos

activados para constatar que haya una distribución uniforme del aire y ausencia de zonas

muertas.

El caudal de recirculación de lodos activados se debe ajustar constantemente de manera

que se conserven siempre concentraciones de SSLM dentro de los tanques de aireación,

de entre 2.600 mg/l y 2.800 mg/L.

Para una mejor relación entre efectividad y gasto energético, los sopladores deben

operarse siempre cerca al punto de diseño.

Después de ocurrido un evento pico en temporada de lluvias, el sistema debe dejar

estabilizar por 24 horas. Durante este tiempo se debe poner especial atención en la tasa de

recirculación de lodos, de manera que la concentración de SSLM se mantenga dentro del

rango óptimo.

Referencias Bibliográficas

1. Water Environment Federation and the American Society of Civil

Engineers/Environmental and Water Resources Institute (2010). “Design of

Municipal Wastewater Treatment Plants”, WEF Manual of Practice No. 8 (MOP 8),

ASCE Manuals and Reports on Engineering Practice No. 76” Fifth Edition.

2. Ministerio de Desarrollo Económico. (2000). Titulo E: Tratamiento de Aguas

Residuales. En Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento

Básico RAS - 2000.

3. U.S. E.P.A. (1989). Design Manual – Fine Pore Aeration Systems. Appendix C.

4. Metcalf and Eddy Inc. (2003). Wastewater Engineering: Treatment and Reuse.

5. McGraw-Hill Companies (2010). Engineering News Record. Consultado en Julio de

2010. Consultar en: http://enr.construction.com/Default.asp

6. Grady L., et. al. (1999). Biological Wastewater Treatment

http://enr.construction.com/Default.asp

CAR HOJAS DE CALCULO PARA EL SISTEMA DE AIREACION HAZEN AND SAWYER, P.C. │ NIPPON KOEI

Producto Final – Anexo 7.1

Hojas de Cálculo para el Sistema de Aireación

Producto Final Julio 2011 Anexo No. 7.1

CAR Página 7.1-1 HOJAS DE CALCULO PARA EL SISTEMA DE AIREACION HAZEN AND SAWYER, P.C. │ NIPPON KOEI

El presente Anexo muestra impresiones de las hojas de cálculo en Excel utilizadas para

la determinación de diferentes aspectos del sistema de aireación de los tanques de

lodos activados diseñados para la PTAR El Salitre.

Las primeras dos páginas, muestran el procedimiento de cálculo para el volumen

requerido de aire a la entrada de los sopladores, bajo dos condiciones distintas de

humedad relativa. Las siguientes páginas muestran el procedimiento de cálculo para el

caudal requerido de aire dentro de los tanques de aireación, bajo diferentes condiciones

de concentración y caudal.

Equivalent Air Pressure

Jobsite Conditions Standard ConditionsPressure Pressure

P0 (Barometric Pressure) (psia) 10.7 P(std) (psia) 14.7

PL (Inlet Pressure Losses) (psia) 0.3

P1 (Pressure at Blower Inlet Flange) (psia) 10.4 Temperature

P2 (Discharge Pressure) (psig) 9.81 7.37 T(std) (Inlet Temperature) (deg-F) 68 Term 1 Term 2 Term 3

P2 (Discharge Pressure) (psia) 20.51 T(std) (Inlet Temperature) (deg-C) 20

T(std) (Inlet Temperature) (K) 293

Temperature T(std) (Inlet Temperature) (deg-R) 528

T1 (Inlet Temperature) (deg-F) 68 Table 1

T1 (Inlet Temperature) (deg-C) 20 Relative Humidity Gas Constants

T1 (Inlet Temperature) (K) 293 RH(std) Relative Humidity at Std Cond. 0.36 R (T1, RH1) (J/kg-K) 296.4

T1 (Inlet Temperature) (deg-R) 528 R(100-deg F, 80%RH) (J/kg-K) 293.3

Saturated Vapor Pressure of Water R(100-deg F, 90%RH) (J/kg-K) 294.1

Relative Humidity PV(Std) (at standard temperature) (psia) 0.33 R(100-deg F, 100%RH) (J/kg-K) 295.0

RH(1) Relative Humidity at Inlet Conditions 0.6 R(105-deg F, 80%RH) (J/kg-K) 294.4

Gas Constants R(105-deg F, 90%RH) (J/kg-K) 295.4

Saturated Vapor Pressure of Water R (standard conditions) (J/kg-K) 287.9 By Turblex def'n, R varies with T and RH (see Table) R(105-deg F, 100%RH) (J/kg-K) 296.4

PV0 (at atmospheric temperature) (psia) 0.33 R(80-deg F, 80%RH) (J/kg-K) 290.2

Other Constants R(80-deg F, 90%RH) (J/kg-K) 290.6

Gas Constants k (isentropic constant for air) 1.4 R(80-deg F, 100%RH) (J/kg-K) 291.1

R (T1, RH1) (J/kg-K) 288.6 296.4 (k-1)/k = 0.285714 See Worksheet "Gas Constants"

k/(k-1) = 3.5

EAP (psia) = 29.034

EAP (psig) = 18.334

Term 1 2.160598

Term 2 0.214133 Table 2

Term 3 2.155357 Saturated Vapor Pressure of Water Temp PV

PV (80 deg-F) 0.52 80 0.52

PV (160 deg-F) 4.5 100 0.96

PV (100 deg-F) 0.96 105 1.1

160 4.5

Flow Rate Calculations

ACFM – Volumetric air flow at atmospheric conditions measured in front of the inlet filter. PV0 = Saturated vapor pressure of water at atmospheric temperature

PVStd = Saturated vapor pressure of water at standard conditions = 0.33 psia

ICFM = Volumetric air flow at the blower inlet flange

SCFM (ft^3/min) 224400

ACFM (ft^3/min) 311562

ICFM (ft^3/min) 320549

53.3

283.0

283.0

,,0

,2

,

,1,

283.0

11

Std

MaxLMin

Max

StdRHStdTStd

MaxRHMaxTMaxStdP

PP

P

TR

TRPEAP

0PpsiaEAPpsigEAP

0

00

000 P

P

T

T

PVRHP

PVRHPSCFMACFM

Std

StdStdStd

1

01

110 P

P

T

T

PVRHP

PVRHPSCFMICFM

Std

StdStdStd

C:\Documents and Settings\jbaron\My Documents\aparte\Adicional\Aeration\Bogota ICFM-SCFM EAP ICFM ACFM - 68 F, 60% RH

Equivalent Air Pressure

Jobsite Conditions Standard ConditionsPressure Pressure

P0 (Barometric Pressure) (psia) 10.7 P(std) (psia) 14.7

PL (Inlet Pressure Losses) (psia) 0.3

P1 (Pressure at Blower Inlet Flange) (psia) 10.4 Temperature

P2 (Discharge Pressure) (psig) 9.81 7.37 T(std) (Inlet Temperature) (deg-F) 68 Term 1 Term 2 Term 3

P2 (Discharge Pressure) (psia) 20.51 T(std) (Inlet Temperature) (deg-C) 20

T(std) (Inlet Temperature) (K) 293

Temperature T(std) (Inlet Temperature) (deg-R) 528

T1 (Inlet Temperature) (deg-F) 68 Table 1

T1 (Inlet Temperature) (deg-C) 20 Relative Humidity Gas Constants

T1 (Inlet Temperature) (K) 293 RH(std) Relative Humidity at Std Cond. 0.36 R (T1, RH1) (J/kg-K) 296.4

T1 (Inlet Temperature) (deg-R) 528 R(100-deg F, 80%RH) (J/kg-K) 293.3

Saturated Vapor Pressure of Water R(100-deg F, 90%RH) (J/kg-K) 294.1

Relative Humidity PV(Std) (at standard temperature) (psia) 0.33 R(100-deg F, 100%RH) (J/kg-K) 295.0

RH(1) Relative Humidity at Inlet Conditions 0.36 R(105-deg F, 80%RH) (J/kg-K) 294.4

Gas Constants R(105-deg F, 90%RH) (J/kg-K) 295.4

Saturated Vapor Pressure of Water R (standard conditions) (J/kg-K) 287.9 By Turblex def'n, R varies with T and RH (see Table) R(105-deg F, 100%RH) (J/kg-K) 296.4

PV0 (at atmospheric temperature) (psia) 0.33 R(80-deg F, 80%RH) (J/kg-K) 290.2

Other Constants R(80-deg F, 90%RH) (J/kg-K) 290.6

Gas Constants k (isentropic constant for air) 1.4 R(80-deg F, 100%RH) (J/kg-K) 291.1

R (T1, RH1) (J/kg-K) 287.9 296.4 (k-1)/k = 0.285714 See Worksheet "Gas Constants"

k/(k-1) = 3.5

EAP (psia) = 28.99

EAP (psig) = 18.29

Term 1 2.155357

Term 2 0.214133 Table 2

Term 3 2.155357 Saturated Vapor Pressure of Water Temp PV

PV (80 deg-F) 0.52 80 0.52

PV (160 deg-F) 4.5 100 0.96

PV (100 deg-F) 0.96 105 1.1

160 4.5

Flow Rate Calculations

ACFM – Volumetric air flow at atmospheric conditions measured in front of the inlet filter. PV0 = Saturated vapor pressure of water at atmospheric temperature

PVStd = Saturated vapor pressure of water at standard conditions = 0.33 psia

ICFM = Volumetric air flow at the blower inlet flange

SCFM (ft^3/min) 224400

ACFM (ft^3/min) 309230

ICFM (ft^3/min) 318150

53.3

283.0

283.0

,,0

,2

,

,1,

283.0

11

Std

MaxLMin

Max

StdRHStdTStd

MaxRHMaxTMaxStdP

PP

P

TR

TRPEAP

0PpsiaEAPpsigEAP

0

00

000 P

P

T

T

PVRHP

PVRHPSCFMACFM

Std

StdStdStd

1

01

110 P

P

T

T

PVRHP

PVRHPSCFMICFM

Std

StdStdStd

C:\Documents and Settings\jbaron\My Documents\aparte\Adicional\Aeration\Bogota ICFM-SCFM EAP ICFM ACFM - 68 F, 36% RH

Introduction

1. Site Parameters

2. Inputs

This diffused aeration workbook is designed to be used as a tool during preliminary engineering to determine

approximate air flows required under several design condtions. The workbook is broken down into several

sheets; this instruction sheet, the air demand calculation sheet, a global parameter sheet and supporting data

for the calculation of Tau and the diffuser SOTE. All user inputs to the model are on the Air Demand

Calculations sheet and are highlighted in yellow. A blue "Calculate Diffuser Flow Rate" button initiates a

macro to determine the flow per diffuser used in calculating the overall air requirements. The global

parameter spreadsheet includes constants used in the air demand calculations, and should not typically be

modified. It also contains parameters for the SOTE curve, which only apply to Sanitaire 9" Silver Series II

Membrane Disc Diffusers. The following sections decribe in detail the inputs to, calculations and outputs

provided by the Air Demand Calculations spreadsheet.

The user inputs the general characteristics of the aeration basins in this section. The area of the aerated

portion of the aeration basin and number of diffusers per basin in the aerated area is entered here, along with

the basin side water depth and diffuser submergence. The site elevation (in feet above mean sea level) and

average site air temperature are also entered in this section to adjust the barometric pressure. The type of

diffuser is also entered under this tab. NOTE: Modification of any of these parameters (with the

exception of aeration basin area and number of diffusers per basin) will impact the global parameters

spreadsheet. Therefore a new spreadsheet should be created when modifying these variables.

The user inputs the design conditions for multiple scenarios in this section. The spreadsheet has been setup

to calculate aeration requirements for six different conditions. Conditions typically evaluated in the design of

aeration facilities for the activated sludge process are noted on the spreadsheet and include; minimum day,

annual average, maximum month, maximum week, maximum day and peak hour design conditions.

Design flow, design temperature, influent BOD5 and TKN concentrations and effluent BOD5, TKN and NO3 -N

concentrations are entered here. It is recommended that minimum design temperatures be used for the

minimum air requirements (this should provide for the minimum air requirement), while average through peak

day and hour demands should be based the applicable maximum design temperature. In addition, the

dissolved oxygen concentration in the aeration basin is to be entered in the input section. It is recommended

that a dissolved oxygen concentration of 2.0 mg/L be used under all conditions with the exception of

maximum day and peak hour conditions, where a design dissolved oxygen concentration of 0.5 mg/L may be

permissible.

The user selects whether an oxygen credit for denitrification will be assigned to each condition. If the process

being evaluated includes denitrification, it is recommended that the denitrification credit be applied (by

inputting Y in the appropriate cell) for minimum day through maximum week conditions. It is recommended

that this credit not be applied (by inputting N) to compute peak day and peak hour airflow conditions.

3. Actual (Process) Oxygen Requirement (AOR) Calculations

BOD5 Oxidized = (BOD5-INF - BOD5-EFF) * Flow * 8.34

TKN Oxidized = (TKNINF - TKNEFF - TKNAssimilated) * Flow * 8.34

TKNAssimilated = 0.033 * BOD5 Oxidized

BOD5 Oxygen Demand = 1.2 * BOD5 Oxidized

TKN Oxygen Demand = 4.57 * TKN Oxidized

Denitrification Credit (if selected) = (-) 2.86 * (TKN Oxidized - (Effluent Nitrate * Flow * 8.34))

Actual Oxygen Requirement = BOD5 Oxygen Demand + TKN Oxygen Demand + Denitrification Credit

4. Standard Oxygen Demand (SOR) Calculations

AOR/SOR = αF * ΘT-20

* (t*β*Ω*Csat 20 - C) / (Csat 20)

Θ = Temperature Correction Factor for Oxygen Transfer = 1.024 (Global Parameter)

T = Design Temperature, °C (User Input)

t = Temperature Correction Factor for Oxygen Saturation (Tau) = 0.000408 * T2 - 0.0382 * T + 1.6

This section calculates the oxygen required by the process for each of the design conditions. The following

equations are used for each calculation:

The design alpha (αF) factor should be input for each condition. The alpha (α) factor is the oxygen transfer

rate in wastewater divided by the oxygen transfer rate in tap water for a given wastewater and aeration device

(KLa wastewater / KLa tap water). A fouling factor (F) is applied to the alpha value to account for losses in efficiency

due to following of the aeration device. Alpha factor is dependent on the wastewater being treated and the

aeration device used. An alpha value of 0.64 has been used in recent Hazen and Sawyer projects that

include nitrification/denitrification and use fine bubble membrane diffusers for aeration. Projects that

incorporate BOD removal only and/or operate at shorter solids retention times than typical BNR facilities or

those not utilizing fine bubble diffusers will require the use of a different alpha value, and this value should be

adjusted accordingly.

αF = Wastewater Correction Factor for Oxygen Transfer = (KLa wastewater / KLa tap water) * Fouling factor (User

Input)

This section calculates the standard oxygen requirement (SOR). The SOR is the amount of oxygen that

The user selects whether to use the average standard oxygen transfer efficiency (SOTE) curve or minimum

SOTE curve to each condition. It is recommended that the average SOTE curve be applied (by inputting A in

the appropriate cell) for minimum day through maximum week conditions. It is recommended that the

minimum SOTE curve be applied (by inputting M) under peak day and peak hour conditions.

β = Wastewater Correction Factor for Oxygen Saturation = 0.95 - 1.00 (Global Parameter - 0.95 Default)

Ω = Pressure Correction Factor for Oxygen Saturation (Global Calculation Based on Site Elevation)

C = Design dissolved oxygen concentration, mg O2/L (User Input)

The standard oxygen requirement (SOR) is calculated as follows:

SOR = AOR / (AOR/SOR)

5. Aeration Demand Calculations

Total Number of Diffusers = Number of Basins in Service * Number of Diffusers per Basin

Diffuser Flow Macro Input = Value Input when the "Calculate Diffuser Flow Rate" Macro is Run

Diffuser Flow Calculated = Air Required at Design Transfer Efficiency / Total Number of Diffusers

Difference = Diffuser Flow Macro Input - Diffuser Flow Calculated

Correct? = Returns "Yes" if Difference = 0; Returns "No" if Difference ≠ 0

Air Required at 100% Transfer Efficiency = SOR / Mass Fraction of Oxygen in Air (0.2315) / Specific Weight

SOTE at Design Submergence and Diffuser Flow = ax4+bx

3+cx

2+dx+e; where x = the SOTE in % per foot

diffuser submergence and a,b,c,d and e are coefficients for a fourth order polynomial defining the SOTE curve

for a given diffuser device. This calculation references the average and minimum SOTE curves based upon

the User Input designating which situation to use.

Air Required at Design Efficiency = Air required at 100% Transfer Efficiency / SOTE at Design Submergence

and Diffuser Flow

The spreadsheet calculates the diffuser flow rate, and therefore SOTE, through the Microsoft Goal Seek

function. The Goal Seek function "guesses" an initial value for the diffuser flow rate and iteratively solves for

the SOTE until the Goal Seek value for the diffuser flow rate matches the calculated flow rate from the total air

flow rate (function of SOTE) divided by the total number of diffusers. A Microsoft Excel Macro controls the

Goal Seek function for each of the design conditions. The Macro is activated by clicking on the blue rectangle

labeled "Calculate Diffuser Flow Rate".

Csat 20 = Clean Water Oxygen Saturation Concentration at Diffuser Depth and 20 °C, mg O2/L (Global

Calculation Based on Diffuser Submergence)

This section calculates the air demand (in scfm) required for each of the design conditions. The required air

demand is based upon the SOTE of the aeration diffusers. The SOTE is a function of the diffuser type,

diffuser submergence and air flow rate per diffuser. The SOTE may also be influenced by the diffuser density

(Total diffuser area per tank area); however, this influence is omitted from the calculation and the appropriate

diffuser quantity, layout, flow rate and transfer efficiency must be coordinated with the diffuser manufacturer

during detailed design.

6. Checks

Minimum Mixing Airflow Requirement (scfm) = Area under Aeration per Basin * Number of Basins in Service *

Minimum Mixing requirements (0.12 scfm/ft2 - Global Parameter)

Minimum Mixing Requirement Met? = Returns "Yes" if Air Required at Design Efficiency is greater or equal to

Minimum Mixing Airflow Requirement; retuns "No" if not.

Is Diffuser Flow Within Range? = Returns "Yes" if Diffuser Flow is greater than or equal to the Minimum Flow

per Diffuser or less than or equal to the Maximum Flow per Diffuser (Defined in Global Parameters); retuns

"No" if not.

This section provides for a check to maintain minimum mixing requirements are met and determines whether

the diffuser flow rate is the recommended operational range.

Project InformationProject Name - Bogota Conventional Activated SludgeLocation - Bogota, ColumbiaDate - 6/24/10Engineer - JWR

1. Site Parameters

Area under Aeration per Basin (ft2) 18400

Side water Depth (ft) 19.7

Diffuser Submergence (ft) 18.5

Number of Diffusers per Basin 6200

Site Elevation (ft above MSL) 8500

Average Site Temperature (°C) 14

Diffuser Type 1 1 - Fine bubble; 2 - Coarse Bubble; 3 - Jet Aeration

2. Inputs

Condition

Current

Average

Load

Annual

AverageMax Month Max Week Peak Day

Design

Value

Aeration Basin Influent Flow 98.1 160 200 232 320 160

Number of Basins in Service 12 12 12 12 12 12

Influent Flow per Basin 8.175 13.333333 16.666667 19.333333 26.666667 13.33333

Influent BOD5 244 187 189 192 199 235

Influent TKN 65.4 50.2 50.5 50.8 51.5 63.1

Effluent BOD5 5 5 5 10 20 5

Effluent TKN 52.4 40.3 40.5 40.9 41.8 50.6

Effluent Nitrate 0 0 0 0 0 0

Design Temperature (°C) 18 18 18 18 18 18

DO Concentration (mg/L) 2 2 2 1.5 0.5 2

Denitrification Credit? Y or N n n n n n n

Design Alpha Factor (αF) 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4

Average or Minimum SOTE? A or M a a a a a a

Calculate Diffuser


BOD5 Oxidized (lb/day) 195539 242861 306912 352148 477715 306912

TKN Oxidized (lb N/day) 77 96 107 139 91 107

BOD5 Oxygen Demand (lb O2/day) 156431 194289 245530 281719 382172 245530

TKN Oxygen Demand (lb O2/day) 351 439 488 637 415 488

Denitrification Credit (lb O2/day) 0 0 0 0 0 0

Actual Oxygen Requirement (AOR) (lb O2/day) 156783 194728 246017 282355 382587 246017

Approximate BioWin Values (Check) 214400


Oxygen Saturation Temp. Correction, (Τau) 1.04 1.04 1.04 1.04 1.04 1.04

AOR/SOR 0.206571 0.2065708 0.2065708 0.2238044 0.2582716 0.206571

Standard Oxygen Requirement (lb O2/day) 758977 942668.06 1190959.4 1261615.8 1481335.3 1190959


Air required at 100% Transfer Efficiency, scfm 30275.92 37603.43 47507.878 50326.392 59091.097 47507.88

Total Number of Diffusers 74400 74400 74400 74400 74400 74400

SOTE at Design Submergence and Diffuser Flow 37.48% 35.96% 35.11% 34.95% 34.51% 35.11%

Diffuser Flow Macro Input, scfm/diffuser 1.0908 1.41 1.82 1.9392 2.31 1.82

Diffuser Flow Calculated, scfm/diffuser 1.09 1.41 1.82 1.94 2.31 1.82

Difference 0.0008 0.0000 0.0000 -0.0008 0.0000 0.0000

Correct? Yes Yes Yes Yes Yes Yes

Air Required at Design Efficiency 80785.72 104573.97 135330.14 143990.42 171208.94 135330.1

6. Checks

Minimum Mixing Airflow Requirement (scfm) 26496 26496 26496 26496 26496 26496

Minimum Mixing Requirement Met? Yes Yes Yes Yes Yes Yes

Is Diffuser Flow Within Range? Yes Yes Yes Yes Yes Yes

Project InformationProject Name - Bogota Conventional Activated SludgeLocation - Bogota, ColumbiaDate - 6/24/10Engineer - JWR

1. Site Parameters

Area under Aeration per Basin (ft2) 18400

Side water Depth (ft) 19.7

Diffuser Submergence (ft) 18.5

Number of Diffusers per Basin 6200

Site Elevation (ft above MSL) 8500

Average Site Temperature (°C) 14

Diffuser Type 1 1 - Fine bubble; 2 - Coarse Bubble; 3 - Jet Aeration

2. Inputs

Condition

Current

Average

Load

Design

Average

Design

Max Month

Design

Max Week

Design

Peak Day

Design

Peak Day

Aeration Basin Influent Flow 98.1 160 200 232 320 320

Number of Basins in Service 12 12 12 12 12 12

Influent Flow per Basin 8.175 13.333333 16.666667 19.333333 26.666667 26.66667

Influent BOD5 244 235 238 241 251 251

Influent TKN 65.4 63.1 63.5 63.9 64.7 64.7

Effluent BOD5 5 5 5 10 20 20

Effluent TKN 52.4 50.6 50.9 51.4 52.2 52.2

Effluent Nitrate 0 0 0 0 0 0

Design Temperature (°C) 18 18 18 18 18 18

DO Concentration (mg/L) 2 2 2 1.5 0.5 0.5

Denitrification Credit? Y or N n n n n n n

Design Alpha Factor (αF) 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4

Average or Minimum SOTE? A or M a a a a a a

Calculate Diffuser


BOD5 Oxidized (lb/day) 195539 306912 388644 446957 616493 616493

TKN Oxidized (lb N/day) 77 107 30 50 69 69

BOD5 Oxygen Demand (lb O2/day) 156431 245530 310915 357566 493194 493194

TKN Oxygen Demand (lb O2/day) 351 488 137 230 317 317

Denitrification Credit (lb O2/day) 0 0 0 0 0 0

Actual Oxygen Requirement (AOR) (lb O2/day) 156783 246017 311052 357796 493511 493511

Approximate BioWin Values (Check) 214400 256656 298752 399072 399072


Oxygen Saturation Temp. Correction, (Τau) 1.04 1.04 1.04 1.04 1.04 1.04

AOR/SOR 0.206571 0.2065708 0.2065708 0.2238044 0.2582716 0.258272

Standard Oxygen Requirement (lb O2/day) 758977 1190959.4 1505790.7 1598698.3 1910823.2 1910823


Air required at 100% Transfer Efficiency, scfm 30275.92 47507.878 60066.631 63772.756 76223.55 76223.55

Total Number of Diffusers 74400 74400 74400 74400 74400 74400

SOTE at Design Submergence and Diffuser Flow 37.48% 35.11% 34.47% 34.28% 33.97% 33.97%

Diffuser Flow Macro Input, scfm/diffuser 1.09 1.82 2.35 2.51 3.02 3.02

Diffuser Flow Calculated, scfm/diffuser 1.09 1.82 2.35 2.51 3.02 3.02

Difference 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000

Correct? Yes Yes Yes Yes Yes Yes

Air Required at Design Efficiency 80774.14 135330.14 174276.91 186055.02 224381.18 224381.2

6. Checks

Minimum Mixing Airflow Requirement (scfm) 26496 26496 26496 26496 26496 26496

Minimum Mixing Requirement Met? Yes Yes Yes Yes Yes Yes

Is Diffuser Flow Within Range? Yes Yes Yes Yes No No

Global Parameters

BOD Oxygen Requirement (lb O2/lb BOD5) 0.8 *adjusted per Figure 9.8 in Biological Wastewater Treatment

TKN Oxygen Requirement (lb O2/lb N) 4.57 & BioWin Prediction (note BioWin predicts ~ 0.,65)

Denitrification Oxygen Credit Oxygen (lb O2/lb N) 2.86

TKN assimilation (lb TKN/lb BOD5 oxidized) 0.054 *adjusted per BioWin prediction

Standard Temperature (°C) 20

Standard Pressure (psi) 14.7

Oxygen Surface Saturation at Standard Temperature (mg O2/L) 9.09

Temperature Coefficient, Θ 1.024

Beta Factor, β 0.95

Specific Weight of Air at Standard Temperature, lb/ft3

0.0752

Mass Fraction of Oxygen in Air 0.2315

SOTE Calculation Parameters - Based on Sanitaire Silver Series II 9" Membrane Disc Diffusers

Constants for the following formula: ax4+bx

3+cx

2+dx+e

Average SOTE Calculation Coefficient "a" 0.0514

Average SOTE Calculation Coefficient "b" -0.4603

Average SOTE Calculation Coefficient "c" 1.5405

Average SOTE Calculation Coefficient "d" -2.3473

Average SOTE Calculation Coefficient "e" 3.2779

Minimum SOTE Calculation Coefficient "a" 0.0467

Minimum SOTE Calculation Coefficient "b" -0.4015

Minimum SOTE Calculation Coefficient "c" 1.2724

Minimum SOTE Calculation Coefficient "d" -1.7984

Minimum SOTE Calculation Coefficient "e" 2.7526

Minimum Mixing Requirements (scfm/ft2) 0.12

Minimum Flow per Diffuser (scfm) 0.5

Maximum Flow per Diffuser (scfm) 3.0

Calculated Global Parameters

Diffuser Submergence Depth Coefficient 1.22

(eq 2.35 - For Fine Pore and Jets Only , eq. 2.36 - For Coarse Bubble)

Oxygen Effective Depth Saturation Concentration at Std. Temp. (mg O2/L) 11.07 (eq 2.33)

Site Barometric Pressure, psi 10.70

Barometric Pressure Saturation Coefficient, Ω 0.73 (eq 2.37)

Air Average Minimum Average Minimum

Flow SOTE SOTE SOTE SOTE

(SCFM/Unit) (%) (%) (%/ft) (%/ft)

0.59 46.83 41.25 2.34 2.06

0.88 42.50 37.98 2.13 1.90

1.00 41.26 37.37 2.06 1.87

1.18 39.89 36.95 1.99 1.85

1.47 38.48 35.92 1.92 1.80

1.75 38.33 35.90 1.92 1.80

2.06 37.52 35.39 1.88 1.77

2.35 37.21 35.35 1.86 1.77

2.50 37.07 35.20 1.85 1.76

2.65 36.87 35.18 1.84 1.76

2.94 36.69 35.01 1.83 1.75

3.00 36.66 35.00 1.83 1.75

Air Average Minimum Average Minimum

Flow SOTE SOTE SOTE SOTE

(SCFM/Unit) (%) (%) (%/ft) (%/ft)

0.59 40.58 35.74 2.34 2.06

0.88 36.83 32.91 2.13 1.90

1.00 35.75 32.38 2.06 1.87

1.18 34.56 32.02 1.99 1.85

1.47 33.34 31.12 1.92 1.80

1.75 33.21 31.11 1.92 1.80

2.06 32.51 30.67 1.88 1.77

2.35 32.24 30.63 1.86 1.77

2.50 32.12 30.57 1.85 1.76

2.65 31.95 30.48 1.84 1.76

2.94 31.79 30.34 1.83 1.75

3.00 31.77 30.33 1.83 1.75

Submergence = 20.00-ft

Submergence = 17.33-ft

y = 0.0514x4 - 0.4603x3 + 1.5405x2 - 2.3473x + 3.2779R² = 0.9987

y = 0.0467x4 - 0.4015x3 + 1.2724x2 - 1.7984x + 2.7526R² = 0.9944

1.50

1.75

2.00

2.25

2.50

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50

SO

TE

(%

/fo

ot

Su

bm

erg

en

ce)

Diffuser Air Flow (SCFM/Unit)

SOTE - 9" Diameter Membrane Diffusers(Based on Submergence Depths of 17.33 and 20.00 Feet)

Average

Minimum

Poly. (Average)

Poly. (Minimum)

y = 2.0895x-0.174

R² = 0.9536

y = 1.8968x-0.115

R² = 0.91661.50

1.75

2.00

2.25

2.50

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00

SO

TE

(%

/fo

ot

Su

bm

erg

en

ce)

Diffuser Air Flow (SCFM/Unit)

SOTE - 9" Diameter Membrane Diffusers(Based on Submergence Depths of 17.33 and 20.00 Feet)

Average

Minimum

Power (Average)

Power (Minimum)

Dermination of Tau

Figure 2.10 & Sanitaire

Temp. Tau

0 1.6

5 1.4

10 1.24

15 1.12

20 1

25 0.91

30 0.83

35 0.77

40 0.71

y = 4.08E-04x2 - 3.82E-02x + 1.60E+00R² = 9.98E-01

0.0

0.4

0.8

1.2

1.6

2.0

0 10 20 30 40

Tau

(d

imen

sio

nle

ss)

Temperature (C)

Tau vs. Temperature

CAR JUSTIFICACIÓN DEL USO DE CANALES AIREADOS HAZEN AND SAWYER, P.C. │ NIPPON KOEI

Producto Final – Anexo 7.2

Justificación del Uso de Canales Aireados Para la

Distribución del Caudal Hacía los Tanques de

Aireación de Lodos Activados