Esercizio 4 - Fenomeni di trasporto

Esercizio 4

Si desidera ridurre la concentrazione di sostanze organiche presenti in un refluo attraverso un processo a fanghi attivi.

Il reattore biologico viene alimentato con una portata volumetrica di 30 m³/h, nella quale la concentrazione di sostanze organiche, espressa come BOD₅, è pari a 189.93 mg/l. L'ossigeno necessario per il processo viene assicurato da una portata d'aria di 1480 Nm³/h, insufflata nel reattore attraverso un sistema di diffusori. Il rendimento di trasferimento dei diffusori è pari al 15%.

Sapendo che il processo di degradazione biologica richiede 14.76 kgO₂/kg BOD₅ rimosso, si determini la resa di rimozione delle sostanze organiche biodegradabili, riferendola alle condizioni di alimentazione. Si consideri la densità del refluo in uscita pari a quella in entrata.

Esercizio 4

Si desidera ridurre la concentrazione di sostanze organiche presenti in un refluo attraverso un processo a fanghi attivi.

Il reattore biologico viene alimentato con una portata volumetrica di 30 m³/h, nella quale la concentrazione di sostanze organiche, espressa come BOD₅, è pari a 189.93 mg/l. L'ossigeno necessario per il processo viene assicurato da una portata d'aria di 1480 Nm³/h, insufflata nel reattore attraverso un sistema di diffusori. Il rendimento di trasferimento dei diffusori è pari al 15%.

Sapendo che il processo di degradazione biologica richiede 14.76 kgO₂/kg BOD₅ rimosso, si determini la resa di rimozione delle sostanze organiche biodegradabili, riferendola alle condizioni di alimentazione. Si consideri la densità del refluo in uscita pari a quella in entrata.

Esercizio 4 - dati

Dati: processo a fanghi attivi.

• Refluo ^E V_f = 30 m³/h    p^E_BOD5 = 189,93 mg/l
• Aria insufflata V_aria = 1480 Nm³/h

n_O2 = 15% → per il processo di degradazione biologica 14,76 kg O₂/kg BOD5.

p_refluo^E = p_refluo^U

→ resa di rimozione delle sostanze organiche biodegradabili

V_f^E = 30 m³/h    p^E_BOD5 = 189,93 mg/l

X_A

V_aria = 1480 Nm³/h

y_O2 = 0,21    y_N2 = 0,79

Resa di rimozione

X_A = quantità consumata A tempo / quantità iniziale A tempo = portata consumata A / portata iniziale A

= (V_R^E p^E_BOD5 - V_R^U p^U_BOD5) / (V_R^E p^E_BOD5)

Posso scriverla quindi con moli o massa, mi mancano questi, li trovo con dei bilanci.

Bilancio totale sistema

A = E - U + P - C

m^E = m^U

p^E_refluo v_R^E = p^U_refluo v_R^U

E p^E_refluo = p^U_refluo per cui v_R^E = v_R^U = 30 m³/h

Bilancio parziale BOD5

A = E - U + P - C

m^E_BOD5 = m^U_BOD5 + m^E_BOD5

p^E_BOD5 v_R^E = p^U_BOD5 v_A^U + m^E_BOD5

Calcolo dell'ossigeno

V_O2^E = V_aria · y_O2 = 319,8 Nm³/h

V_O2^consumo = 0,15 · V_O2^E = 46,62 Nm³/h

Ora è un inquinatore kgO2/kgBOD5 e data una massa, quindi.

Per cui V_O2^processo = V_O2^consumato → m^consumato_O2

Dove m^consumato_O2 = V_O2^consumato · p_O2 = 66,48 kg/h

p_O2,N = m_O2 / V_O2 = n_O2 PM_O2 = 1,426 kg/Nm³ → metodo con condizioni normali, ovvero T = 273,15 K    p = 1 atm    R = 0,0821