2b - Lecho percolador

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Nacional de La Plata

CATEDRA DE INGENIERIA SANITARIA

EFLUENTES CLOACALES LECHOS PERCOLADORES PROFESOR: MAG. ING. JORGE GARRIDO

AÑO 2020

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LECHOS BACTERIANOS O LECHOS PERCOLADORES:

Los lechos Bacterianos, conocidos también como Filtros o Lechos Percoladores, constan de una cuba o depósito donde se ubica un relleno de gran superficie específica y elevado índice de huecos, sobre el que se desarrolla una película biológica. El agua residual se distribuye por la parte superior del lecho. La distribución del agua residual debe ser lo más uniforme y continua posible. Por tanto, hay que evitar atascos y paradas. Los aspersores pueden ser fijos o móviles. Los móviles consisten en brazos giratorios dispuestos radialmente, con boquillas incorporadas y movidos por carga hidráulica. El agua a tratar en un lecho bacteriano debe cumplir tres condiciones fundamentales: - No debe contener grasas ni sólidos en suspensión (SS) para lo cual será necesario que haya pasado por un pretratamiento y una decantación primaria. - Tampoco puede contener elementos tóxicos o inhibidores de los procesos biológicos. - La contaminación tiene que ser biodegradable. Por la parte inferior del sistema se recoge el agua tratada junto con los flóculos bacterianos desprendidos del soporte, enviándose a un decantador secundario. El flujo de materia orgánica hacia la película biológica es el factor que controla la velocidad de reacción. Como relleno se utilizan materiales naturales (piedra silícea, puzolanas) o artificiales (escorias, o piezas plásticas fabricadas especialmente). Los materiales plásticos pueden reducir el peso del relleno en un 2

95% duplicando el volumen de hueco y aumentando al mismo tiempo su superficie. Como contrapartida su coste es superior. La ventilación del lecho puede ser natural o forzada. La primera se produce por el efecto de diferencia de temperatura entre el interior y el exterior del lecho. Para ello es necesario que esta diferencia de temperatura sea superior a 2º C. A toda costa debe evitarse que se interrumpa el tiro de aire para evitar que aparezcan condiciones de operación anaerobias. Cuando se prevé que pueda ocurrir esta situación se recurre a la ventilación forzada. Cabe distinguir entre Lechos bacterianos de baja y alta carga. Los primeros son dispositivos de depuración sencillos con los que se consiguen efluentes estables y altamente nitrificados. Pueden absorber grandes variaciones de carga en el agua residual bruta, elevados rendimientos de eliminación de carga orgánica. En los lechos bacterianos de alta carga se precisa recirculación, siendo la carga hidráulica tal que se logra la homogeneización de la flora bacteriana en todo el proceso. La recirculación se efectúa con el efluente final del sistema o con el efluente del propio lecho, y su finalidad, aparte de conseguir una alta carga hidráulica, consiste en: � Realizar la autolimpieza del lecho � Sembrar las aguas residuales antes de su entrada al lecho bacteriano. � Diluir la concentración de las aguas residuales. Entre las ventajas y los inconvenientes de los lechos bacterianos cabe destacar: Ventajas: - Sencillez de explotación y mantenimiento. - Alto rendimiento en eliminación de materia orgánica. - Gran estabilidad frente a variaciones de caudal y de carga orgánica. - Coste energético mínimo. - No aparecen problemas de aerosoles ni ruidos. Inconvenientes: - Costo de inversión inicial relativamente alto, aun siendo más barato que el sistema de fangos activados. - Mayor cantidad de equipos mecánicos frente a los tratamientos primarios y tecnologías blandas. - Necesidad de material de soporte especial. - Posible aparición de insectos. TIPOS DE LECHOS BACTERIANOS Distinguimos tres tipos de lechos bacterianos: 1-Lechos con relleno tradicional de baja carga. Son muy sencillos, con ellos conseguimos efluentes bastante estables y altamente nitrificados. Admiten variaciones importantes de carga en el agua residual bruta llegando a obtener un rendimiento de hasta el 95% en la eliminación de carga orgánica. 3

En este tipo de lechos al no tener una carga hidráulica suficiente, el fango se acumula en el seno del lecho. El crecimiento de la película biológica queda limitado por la acción de los depredadores, junto con la respiración endógena. Este tipo de lechos está en desuso debido al peligro de atascamiento, los malos olores y la existencia de moscas en el lecho de manera permanente. 2-Lechos con relleno tradicional de alta carga. Con ellos se consigue una homogeneización de la flora bacteriana en todo el proceso, debido a la alta carga hidráulica. Suelen tener recirculación, esta se realiza para cumplir una serie de objetivos: mantener una alta carga hidráulica, realizar una auto limpieza del lecho, sembrar las aguas residuales antes de entrar en el lecho, diluir la DBO de las aguas residuales. Con estos lechos se consigue alcanzar rendimientos de hasta el 90% en la eliminación de carga orgánica. Y a diferencia de los anteriores no tienen tantos problemas de atascamiento, malos olores y moscas. 3-Lechos con relleno de plástico Tienen pocos problemas de atascamiento. Trabajan con cargas orgánicas muy altas, comprendidas entre un 1-5 Kg/DBO/m3/día. Los materiales de relleno cumplen las siguientes condiciones: -Superficie específica elevada (80-250 m2/m3). -Índice de vacío superior al 90%, para evitar colmataciones. -Ligereza para alcanzar alturas importantes (4-10 m). -Resistencia mecánica suficiente, para soportar cargas de colonias biológicas y el agua que recoge el lecho. -Estabilidad química del material. Duración media de los materiales de unos diez años. En función del agua tratada y de la carga hidráulica de esta, se conseguirán distintos valores de rendimiento. En los lechos de relleno de plástico los rendimientos más altos se consiguen con alturas elevadas, aunque la sección sea pequeña. Otro factor que influye al rendimiento es la temperatura, esta desciende bastante con temperaturas inferiores a 10-12 °C. Estos lechos tratan vertidos controlados, por lo que es necesario prever una recirculación de una parte del caudal a la entrada del lecho para mantener una carga hidráulica mínima, por debajo de la cual no se conseguiría la autolimpieza necesaria.

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DISEÑO DE LECHOS BACTERIANOS

Lo primero a la hora de diseñar un lecho bacteriano es conocer el papel y la importancia de los parámetros que van a condicionar el propio diseño, según la función que se le asigne en el conjunto de la planta depuradora. 1. Parámetros biológicos: Son fundamentalmente: - La magnitud de la demanda bioquímica de oxígeno (D.B.O.) - La aireación para mantener y desarrollar la vida aerobia, sea esta aireación conseguida de forma natural o forzada. 2. Parámetros físicos: Los parámetros físicos resultan ser, a fin de cuentas, un conjunto de condicionantes que influyen directamente en el rendimiento de la depuración a obtener con el empleo de los lechos bacterianos. La DBO5 eliminada, en el paso del agua residual a través del lecho, depende de la naturaleza del agua a tratar, de las características del lecho y del material de relleno. Se consideran a continuación los principales factores que influyen en el rendimiento de este sistema. 5

a) Tiempo de retención: El tiempo de retención en el medio filtrante viene dado por la siguiente fórmula, según HOWLAND, para agua limpia: ts = a.H(v/g)˄1/3.((A/V)/Q) ˄ 2/3 donde: ts : Tiempo medio de retención (horas) H : Altura del lecho (m). Q : Carga hidráulica ( m3/m2.h) A/V : Superficie específica del material (m2/m3) a : Constante que depende del material del lecho y de la estructura de la película. v : Viscosidad cinemática del material ( m/s2 ) Para un material de relleno, cuya superficie específica queda fijada por un diámetro de árido adoptado, A/V es constante. Según BLOODGOOD , el tiempo de retención en el lecho viene dado por: t = C ( H.d ˄ 5/3 )/ Q ˄ 2/3 donde: Q ( m3/m2 . h ) H(m) d, diámetro del árido ( m ) C, constante Para GREY y LERNER : t = 2.H / Q ˄ 0,75

b) Temperatura del agua y del aire: El fenómeno de la aireación natural, fue estudiado por HALVORSON, SAVAGE y PIRET, quienes llegaron a relacionar la diferencia de temperatura, entre el aire y agua con el caudal y dirección del aire, formulando una ley lineal del siguiente tipo: Qa = K ( T L – T a – T ) donde : Qa : Caudal del aire en m3/m2 . d TL : Temperatura del agua en el interior del lecho en ºC. Ta : Temperatura exterior del aire en ºC. T : Constante de 2 ºC para lechos convencionales. K : Constante del lecho. Para una diferencia de temperatura TL .– Ta = 6 ºC , el caudal del aire 6

garantizado es de 18 m3/m2 . h . La recirculación del aire vendrá dada por la fórmula : Va = 0,075 ( Ta .– TL ) – 0,15 donde: Va = Velocidad del aire en m / min. HALVORSON determinó que era necesaria una corriente de 0,3 m / minuto para que se realizara una buena oxigenación. Por tanto, las diferencias de temperatura ideales serán, las superiores a +6 ó a .–2 °. En el intervalo definido por estos valores la aireación es deficiente y por tanto se pueden producir fenómenos de anaerobiosis. Para determinar el volumen de aireación en un lecho ventilado, debe tenerse en cuenta que 1 m3 de aire tiene 280 g de oxígeno y que la transferencia en lechos puede estimarse en un 5 %.

c) Naturaleza del material de contacto: El tipo de material utilizado define parámetros fundamentales como: - Superficie específica. - Altura de la película. - Índice de huecos. Una comparación de cargas de funcionamiento, rendimientos y energía consumida se resume en la siguiente tabla:

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d) Parámetros de carga: i) Carga hidráulica: Se expresa en m3 de agua aplicada por m2 de superficie del lecho. Esta carga es la que condiciona la velocidad de paso a través del material, y por lo tanto el tiempo de retención, que es el factor del que depende, en condiciones normales, la eliminación de la DBO, y el rendimiento del sistema. Por ello éste es un parámetro fundamental para el control del funcionamiento. ii) Superficie específica: La superficie recubierta por las membranas, o superficie regada por m3 de lecho filtrante, depende del tamaño de los elementos utilizados en su construcción. Se obtiene así este parámetro como cociente de la superficie de los áridos por m3. Este se relaciona con el tiempo de retención de las aguas en el lecho. iii) Carga volúmica: Este parámetro indica los Kg. De DBO por m3 de material filtrante. iv) Recirculación: La recirculación de una parte del efluente, ya sea al decantador primario, o al lecho bacteriano directamente, es un método que se ha extendido mucho, como medio de mejora del rendimiento del proceso. Efectivamente, la recirculación cumple los siguientes objetivos: - Efectúa una dilución del influente, reduciendo el efecto que pueda producirse de una sobrecarga instantánea. - Reduce la tasa de crecimiento de la película biológica por el mismo efecto de dilución. - Produce un mayor arrastre de las partes no activas de la película biológica, procurando un contacto más efectivo de ésta con el influente. - Tiende a procurar una distribución vertical más uniforme de la película. - Se produce un aumento de rendimiento, como consecuencia del hecho de que el agua a tratar ya no pasa solamente una vez por el sistema, sino que, dependiendo del porcentaje de recirculación, hay una cierta parte de aquella que pasa una vez, otra que pasa dos veces, otra que pasa tres veces, etc. Se define como coeficiente de recirculación al cociente: r = QR / Q donde: r : coeficiente de recirculación. Q : caudal de agua residual entrando en la planta. QR : caudal recirculado. Se denomina factor de recirculación al número de veces que la materia orgánica pasa por el lecho. Este factor viene dado por: F = 1 + r / ( 1 + 0.1 r ) ˄ 2 En la siguiente tabla se relaciona el coeficiente de recirculación, el número de veces que una partícula de agua pasa por el lecho y el factor de recirculación: 8

v) Rendimientos: En función de la recirculación y de la DBO5 de salida de los decantadores primarios pueden obtenerse las DBO5 de salida del proceso de lechos bacterianos, según la tabla siguiente:

El N.R.C., para aguas urbanas, ha dado las siguientes fórmulas para establecer el rendimiento de los lechos bacterianos. Son ecuaciones que relacionan la eficiencia del lecho con la carga hidráulica y la orgánica específica. Son expresiones empíricas obtenidas del estudio del comportamiento de plantas reales. Con un lecho de etapa única: E1 = ( 1 + 0.443 ( W / V.F) ˄ 1/2 ) donde: E1 : Eficiencia de la eliminación de DBO para el proceso, incluyendo recirculación y sedimentación. W : carga de DBO al lecho, en kg / día. V : volumen del medio filtrante en m3 . F : factor de recirculación. 9

Con lechos bacterianos en dos etapas: E2 = 1 / ( 1 + 0.443 / ( 1 .– E1 ) ( W`/ ( V2.F)) donde: E2 : eficacia de la eliminación de DBO en la segunda fase del proceso. W`: ( 1 .– E1 ) W V2 : volumen del lecho en segunda fase, en m3 .

El cálculo de los lechos bacterianos responde a numerosos modelos, que pretenden definir, a partir de diferentes criterios, la reducción de la DBO 5 que se puede conseguir empleando los lechos bacterianos como sistema básico de depuración de las aguas residuales. La multiplicidad de los modelos de cálculo pone de manifiesto la falta de uniformidad de criterios, que condujeron a los investigadores a tan diversificadas fórmulas de cálculo. Se pasa revista a continuación a varios modelos presentados por diversos autores:

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a) Lechos bacterianos sin recirculación: - VELZ ( 1948 ): + formulación: dS / dH = -KHS Se / S0 = e ˄ -KhHo + denominación: Se : DBO eliminable del efluente ( mg 1-1 ) S0 : DBO eliminable del influente ( mg 1-1) Kh : Tasa constante ( d-1 )

- STACK ( complemento de 1 ): + formulación: Por encima de una cierta carga dS / dH = constante DSf / dH = -KfSf + Sa ( 1 .– e ˄ -KhHo ) DSf / dH = 0 ( Sa )max = ( KfSf ) / ( 1 .– e ˄ KhHo ) + denominación: Sf : DBO acumulado en el lecho Sa : DBO añadido al lecho

- FAIR Y GEYER: + formulación: dS / dH = -KHS(S/S0) ˄ n dS / dt = -KtS(S/S0 ) ˄ n + denominación: n : coeficiente de no uniformidad en la tasa de depuración. Para n = 0 la fórmula es la misma de VELZ. - W.E. HOWLAND (1958): + formulación: dS / dt = -KtS Se/S0 = e ˄ –Kt.T + denominación: t : tiempo de contacto t : 1,3 H0(3v/g) ˄ 1/3 (Av/Q) ˄ 2/3 11

v : viscosidad cinemática g : aceleración de la gravedad Av : superficie específica Q : carga hidráulica (m ˄ 3/m ˄ 2 . h)

- SINKOFF, PORGES, McDermott + formulación: dS / dt = -KtS Se/S0 = e ˄ -Kt.T + denominación: t : C1H0(Av/Q) ˄ n´ C1 : constante n´ : constante dependiendo del medio del lecho y características hidráulicas. n´ : 0,53 con esferas de porcelana. n´ : 0,83 con esferas de cristal.

- SCHULZE ( 1960 ): + formulación: Se/S0 = e ˄–k´ .Q ˄ Ho/0,66 + denominación: Fórmula idéntica a la (5) haciendo n´= 0,66 K´: constante con dependencia de la superficie específica.

- ECKENFELDER (1961): + formulación: Se/S0 = e Utilización práctica de los modelos: A) MODELO DE ECKENFELDER: Este modelo es uno de los más usuales. En dicho modelo se relaciona la eliminación de la DBO, la profundidad del lecho y la carga hidráulica. Admitiendo que la reducción de la DBO sigue una ley de primer orden se tiene: dS / dt = -k´.Xv.S = K´.S , integrando: Se / So = e ˄ -k´.Xv.t = e ˄ –k´. t dónde: 12

Se : DBO del efluente en mg / l. So : DBO del influente en mg / l k´ : tasa de eliminación ( sin incluir sólidos volátiles ). Xv : sólidos volátiles. K´: tasa de eliminación (incluidos los sólidos volátiles). t : tiempo de retención. donde: t : C. ( D / L ˄ n ). C : constante dependiente del elemento constitutivo del lecho. n : constante dependiente de la superficie específica ( en ft2 / ft3 ) D : altura del lecho ( en ft ). L : carga hidráulica ( en gal / min / ft2 ). Pudiéndose escribir así: Se/S0 = exp ( -k´ (C.D/L ˄ n)) = exp ( -k (D/L ˄ n)) Con K : constante dependiente de la biodegradabilidad del efluente. Esta ecuación se aplica directamente al cálculo de un lecho SIN recirculación. CON recirculación debe tenerse en cuenta el siguiente esquema:

Haciendo un balance de la DBO se tiene: QF.SF + R.QF = QF ( 1 + R ).S0 S0 = ( SF + RSe ) / ( 1 + R )

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Sustituyendo en la ecuación anterior se tiene: Se / [ ( SF + RSe ) / ( 1 + R ) ] = exp ( -KD/L ˄ n) Haciendo KD/L ˄ n = X : Se / SF = e ˄ -X / ( 1 + R .– Re ˄ -X ) Para aguas residuales urbanas BALAKRISHNAN ha dado valores a las constantes, llegando a la siguiente ecuación: Se/So = exp.(-0.003 Av ˄ 0.644.Se ˄ 0.54.D/L ˄ n) Los valores de K y n se determinan en planta piloto ( orden de magnitud n = 0.48;K = 0.11). Para el cálculo se fija la altura del lecho, y en función del rendimiento se determina la carga hidráulica. L = [ -K (D/L ˄ n) (Se/So)] ˄ 1/n La superficie del lecho se determina por A = QF/L ( QF,SF ) Q=QF ( 1+R ), So ( QF , S e ) ( R . QF , Se )

B) MODELO DE VELZ: Cuando se desconocen los valores de las constantes anteriores pueden utilizarse otros modelos como el de VELZ. Se / So = e ˄ -3.3K.D Siendo So la DBO eliminable en el proceso < 0.9 ST la DBO total incorporada en el influente; Se la DBO que permanece a una profundidad D del lecho, de altura Ho. K : Tasa de eliminación. K=0.175 en lechos de baja carga. K=0.150 en lechos de alta carga. D: profundidad utilizada del lecho. 14

Cuando existe recirculación, la DBO aplicada al lecho se calcula como: Sa = ( ST + RSe ) / ( 1 + R ) Siendo Sa la DBO aplicada al lecho, ST la DBO del agua antes de incorporar la recirculación; Se la DBO del efluente; R la relación de recirculación QR/Q. C) SISTEMA DE CÁLCULO, SEGÚN N.R.C. En este sistema de cálculo no se consideran algunos parámetros fundamentales como son la carga hidráulica y la superficie específica del árido, y sí el parámetro de rendimiento o eficacia del lecho. El cálculo puede realizarse según el siguiente ejemplo: Datos bases: - Caudal medio 32.600 m3/día = 1.357 m3/hora. - Sólidos en suspensión (S.S.) = 17.100 kg/día = 525 mg/l S.S. - Carga orgánica (DBO5) = 10.425 kg/día = 320 mg/l DBO5 - Se establece una decantación primaria, previa a los lechos. - Se desea reducir la DBO5 en un 85%. La DBO5 del efluente debe ser de 0,15 . 320 = 48 mg/l de DBO 5. La reducción en la decantación primaria puede estimarse en un 35 %, entrando un influente al lecho con una carga de (1-0,35) . 320 = 208 mg/l. La carga orgánica eliminada en el lecho será de 208 .– 48 = 160 mg/l de DBO5. La eficacia o rendimiento del lecho debe ser de E = 160 / 208 = 77%. De la tabla de rendimientos que se indicó en el apartado anterior, interpolando tenemos una r = 0,624. El factor de recirculación es: F = ( 1 + r ) / ( 1 + 0,1r ) ˄ 2 El volumen útil del lecho bacteriano, se obtiene de la fórmula: E1 = 100 / ((1 + 0,443)(W/V.F) ˄ 1/2) Siendo W = 6780,8 kg DBO5/día incorporados al lecho. V = 0,19625 (W/F) (E1 ˄ 2 / (100-E1) ˄ 2)=0,19625(6780,8/1,44)(77 ˄ 2/23 ˄ 2) V = 10.357,5 m3

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Suponiendo la utilización de lecho de alta carga, se adopta una carga hidráulica de 14 m3 / m2 . día Suponiendo un caudal punta de 1,8 . 1357 m 3/hora = 2.442,6 m3/hora La superficie del lecho vendrá dada por: S = ( 0,6785 m3/s . 86400 s) / 14 = 4187,3 m2 Se adoptan por ejemplo: 4 unidades circulares. Superficie por unidad: 1.046,83. Radio útil del lecho: R=18,25 m. Altura del lecho: h = 10.357,5 / 4.187,3 = 2,47 m. La carga orgánica aplicada es de: Cv = 6.780,8 / 10.357,5 = 0,65 kg de DBO5/m3 . día Ventilación: 300 l/m2/minuto El rendimiento total de una depuradora, con decantación primaria y lechos de dos etapas, viene dado por: E = 100 .– 100 ((1 .– (35 / 100)) ( 1 .– (E1 / 100)) ( 1 .– (E2 / 100))) Siendo E el rendimiento total en %, supuesta una reducción del 35% en la decantación primaria, y siendo E1 y E2 los rendimientos, según N.R.C., para lechos de primera y segunda etapa. D) MODELO DE MADERA: Siguiendo a V.Madera puede llegarse a establecer un nuevo modelo para lechos bacterianos: Las variables que intervienen en un reactor biológico, están relacionadas por un modelo F1 ( AS , So , Xo , Ɵ , K ) = 0 , donde : So : es la concentración inicial en DBO5 ( mg / l ) AS : es la diferencia entre el instante inicial y un tiempo q, en el que la DBO ha pasado a So Xo : es la M.L.S.S. en mg / l. Ɵ : es el tiempo en el reactor suponiendo la aireación suficiente. K : es la constante de reducción de la DBO que, en función de la temperatura, tiene la expresión KT = K20 . C (T-20) 16

Siendo: K20 = 0,2 día-1 , C = 1,047 La ecuación que relaciona los parámetros, que intervienen en el proceso biológico, puede expresarse en función de números adimensionales, como son: M1 = AS / So ; M2 = KƟ ; M3 = So / Xo M1 representará rendimiento, M2 tiene en cuenta tiempo y temperatura, y M3 indica la relación de carga a microorganismos. Para lechos sin recirculación, ( TUCER y CHUDOBA .– 1966 ), generaron los siguientes números adimensionales: M1 = ( So .– S2 ) / So ; M2 = K D/q donde: D : la profundidad del lecho (m). q : la carga hidráulica ( m3/m2 . día ) La relación D/q representa el tiempo de retención de las aguas residuales en un lecho vacío. El tiempo de contacto verdadero, t, en el lecho en funcionamiento, puede expresarse según O´CONNOR y ECKENFELDER por: t = C ( D ˄m/ q ˄n) Siendo C, m y n constantes dependientes del árido utilizado en el lecho. Se ha encontrado la posibilidad de relacionar dichas variables mediante la ecuación: M2 / M1 = a + b M2 ( TOMLINSON Y HALL ) Encontrándose valores para la a y b, relacionados por a = 0,089 b .– 0,09, con valor medio de b = 1,07 para los lechos constituidos por áridos entre 1,0 y 8,0 cm de diámetro. Para los lechos sin recirculación puede utilizarse el modelo: M1 = M2 ( b ( 0,089 + M2 ) .– 0,09 ) , con b aproximadamente 1,07 Para los lechos con recirculación, los números adimensionales se transforman en: M1,S = M2,S / (a + b M2,S ) donde: 17

M1,S = (SS .– S2) / SS M2,S = D/qS . K Siendo SS = (S0 + R S2 ) / ( 1 + R ) qS = q ( 1 + R ) , donde R es el coeficiente de recirculación.

E) RENDIMIENTO. FÓRMULA DE CÁLCULO: Para determinar el rendimiento de los lechos pueden utilizarse diversas fórmulas. - N.R.C. ( S0 .– S ) / S0 = 1 / ( 1 + 0,12 ( Q.S0 / V.F ) ˄ 0,5 ) donde: S0 = valor de la DBO5 del influente en mg/litro ( DBO5 = 0,67 DBOtot. ) S = valor de la DBO5 del efluente, mg/l. Q = caudal en l/seg. V = volumen del lecho ( m3 ) F = factor de recirculación = ( 1 + R ) / ( 1 + 0,1 R ) ˄ 2 - VELZ: S / S0 = e ˄.–KD donde : D : profundidad del lecho en m. K : coeficiente = 1,13 m-1 - GALLER Y GOTAAS: S = ( 2,58 . S0 ˄ 1,19 ( 1 + ʋ ) ˄ 0,28 ( Q/A ) ˄ 0,13 ) / (( 1 + 3,3D) ˄ 0,67T ˄ 0,15) donde: S : valor de la DBO5 del efluente (mg/l) S0 : valor de la DBO5 aplicada, teniendo en cuenta recirculación. Q : caudal del influente en l/seg. D : profundidad ( m ) A : superficie del lecho ( m2 ) T : temperatura °C. ʋ : relación de recirculación Qr/Q - ECKENFELDER: S / S0 = e ˄ -k ( A / ((1+ ʋ )Q)) ˄ n(D AV ˄ (1+m) )) donde: S : valor de la DBO5 en el efluente, mg/l S0 : valor de la DBO5 aplicada al lecho (Si + ʋS)/(1+ ʋ ), mg/l 18

A : superficie del lecho (m2) AV : superficie específica del árido, m-1 D : profundidad del lecho (m) Q : caudal (l/seg) K : coeficiente = 0,24 m y n = coeficientes = 0,75 para material plástico.

EJEMPLO: Diseñar un lecho de alta velocidad para un vertido con las siguientes características: Q2=9.000 m3/día; S0=200 mg/l; S2=20 mg/l; temperatura 12,5 °C. SS = ( 200 + 20R ) / ( 1 + R ) M1,S = ( SS .– S2 ) / SS = ( 200+20/200+20R) (200-20)/(200+20R) = M2,S / (1,07(0,089+ M2,S)-0,09) M2,S = 0,9414 / (20R+7,4) Para R=2 M2,S = 0,0199 = K (D/qS) D/qS = 0,0199/0,1417 = 0,1405 Adoptando profundidad D = 2m, qS = 14,2 m3/m2 . día Área del lecho A = 1.900 m2. Carga orgánica 474 g DBO/m3 . d Para el cálculo de los lechos, constituidos por material plástico, los métodos a utilizar para el diseño deben basarse en las curvas deducidas para cada tipo, como son: a) Carga hidráulica por unidad de volumen (m3/m2 . día). b) Carga volúmica (Kg DBO5/m3 . día) c) Considerando altura del lecho. d) Plantas piloto.

F) CONSIDERACIÓN HIDRÁULICA DE LOS LECHOS: Los lechos bacterianos se clasifican en lentos o de baja carga (