TECNOLOGÍA AMBIENTAL Y DE PROCESOS - Examen Ordinario Junio CURSO 2013-2014
Departamento de Ingeniería Química y Tecnología del Medio Ambiente. EII (UVa)
er
1 Curso de Ingenierías Industriales
CALIFICACIÓN
Nombre............................................................................................
Apellidos...........................................................................................
PROBLEMA 1
Un corriente de 1000 kg/h de un residuo sólido con un 15% de humedad (C1) se somete a
un proceso de secado hasta alcanzar una humedad a la salida del 2% (C2) empleando para
ello una corriente de aire caliente a 90ºC (C4). Dicha corriente (C4) se obtiene a partir del
calentamiento de una mezcla de dos corrientes: una de aire fresco a 20ºC (C3) que contiene
0.012 kgagua/kgaire seco y una segunda corriente de aire recirculado que sale del secadero
(C7). Si el aire que abandona el secadero a 38ºC (C5) presenta una humedad del 3% y se
recircula el 40% de dicha corriente, determinar:
(a) La cantidad de agua eliminada del residuo sólido en el proceso de secado expresada en
kg/h (1.5 puntos)
(b) El flujo másico (en kg/h) de aire fresco alimentado (C3) y de aire húmedo que abandona
el proceso (C6) (4 puntos)
(c) El caudal de aire recirculado (C7) medido en condiciones normales (Nm3/h) (2.5 puntos)
(d) La humedad del aire a la entrada del secadero (C4) expresada en % en peso (2 puntos)
C3
Aire fresco
CALENTAMIENTO
C7 C4
C6 C5
SECADO
C1 C2
Residuo sólido
húmedo
NOTA:
Todas los porcentajes están expresados en % en peso
Masa molecular aire = 28.84 g/mol
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CALIFICACIÓN
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Apellidos...........................................................................................
PROBLEMA 2
En el tratamiento biológico anaerobio del agua residual de una industria de biodiesel
con DQO=7700 mg O2/L, se generan 19,4 m3/d de fango biológico que tiene una
concentración de 1,6% de sólidos.
El proceso biológico tiene un rendimiento de eliminación de DQO del 83% y una
velocidad de utilización de sustrato U=0,85 kg DQO/kg SSV.d.
Los microorganismos utilizados en el proceso presentan un rendimiento celular de
0,04 kg SSV/kg DQO y su concentración en el reactor es de 11 kg SSV/ m3.
El reactor, de mezcla completa, va seguido de una etapa de sedimentación. El
sedimentador da lugar a una corriente de efluente clarificado, cuya concentración de
sólidos puede considerarse despreciable, y a una corriente de fango sedimentado.
Una parte del fango sedimentado se recircula al reactor para mantener constante la
concentración de SSVLM y otra parte se purga para extraer del proceso el fango
biológico generado.
CALCULAR
1. Caudal (m3/d) de agua residual que se trata en la planta (2 puntos)
2. Volumen (m3) del reactor biológico (2 puntos)
3. Tiempo de retención hidráulico en el reactor. ¿Es un valor adecuado? (1 punto)
4. Caudal de recirculación (m3/d) (2 puntos)
5. Biogás generado (Nm3/d) en el proceso biológico si su composición es 75% CH4
y 25% CO2 y se generan 0,35 Nm3 CH4/kg DQO. (2 puntos)
6. Necesidades de oxígeno (kg O2/d) (1 punto)
NOTA
Se puede considerar que todas las corrientes de la línea de agua y de la línea de
fango tienen una densidad similar a la del agua
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PROBLEMA 1
Un corriente de 1000 kg/h de un residuo sólido con un 15% de humedad (C1) se somete a
un proceso de secado hasta alcanzar una humedad a la salida del 2% (C2) empleando para
ello una corriente de aire caliente a 90ºC (C4). Dicha corriente (C4) se obtiene a partir del
calentamiento de una mezcla de dos corrientes: una de aire fresco a 20ºC (C3) que contiene
0.012 kgagua/kgaire seco y una segunda corriente de aire recirculado que sale del secadero
(C7). Si el aire que abandona el secadero a 38ºC (C5) presenta una humedad del 3% y se
recircula el 40% de dicha corriente, determinar:
(a) La cantidad de agua eliminada del residuo sólido en el proceso de secado expresada en
kg/h (1.5 puntos)
(b) El flujo másico (en kg/h) de aire fresco alimentado (C3) y de aire húmedo que abandona
el proceso (C6) (4 puntos)
(c) El caudal de aire recirculado (C7) medido en condiciones normales (Nm3/h) (2.5 puntos)
(d) La humedad del aire a la entrada del secadero (C4) expresada en % en peso (2 puntos)
C3
Aire fresco
CALENTAMIENTO
C7 C4
C6 C5
SECADO
C1 C2
Residuo sólido
húmedo
NOTA:
Todas los porcentajes están expresados en % en peso
Masa molecular aire = 28.84 g/mol
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Apellidos...........................................................................................
PROBLEMA 2
En el tratamiento biológico anaerobio del agua residual de una industria de biodiesel
con DQO=7700 mg O2/L, se generan 19,4 m3/d de fango biológico que tiene una
concentración de 1,6% de sólidos.
El proceso biológico tiene un rendimiento de eliminación de DQO del 83% y una
velocidad de utilización de sustrato U=0,85 kg DQO/kg SSV.d.
Los microorganismos utilizados en el proceso presentan un rendimiento celular de
0,04 kg SSV/kg DQO y su concentración en el reactor es de 11 kg SSV/ m3.
El reactor, de mezcla completa, va seguido de una etapa de sedimentación. El
sedimentador da lugar a una corriente de efluente clarificado, cuya concentración de
sólidos puede considerarse despreciable, y a una corriente de fango sedimentado.
Una parte del fango sedimentado se recircula al reactor para mantener constante la
concentración de SSVLM y otra parte se purga para extraer del proceso el fango
biológico generado.
CALCULAR
1. Caudal (m3/d) de agua residual que se trata en la planta (2 puntos)
2. Volumen (m3) del reactor biológico (2 puntos)
3. Tiempo de retención hidráulico en el reactor. ¿Es un valor adecuado? (1 punto)
4. Caudal de recirculación (m3/d) (2 puntos)
5. Biogás generado (Nm3/d) en el proceso biológico si su composición es 75% CH4
y 25% CO2 y se generan 0,35 Nm3 CH4/kg DQO. (2 puntos)
6. Necesidades de oxígeno (kg O2/d) (1 punto)
NOTA
Se puede considerar que todas las corrientes de la línea de agua y de la línea de
fango tienen una densidad similar a la del agua
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