HumeDales
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Capítulo 8
Tratamientos Naturales
Respiración y Fotosíntesis
• Plantas toman energía del sol• Consumen nutrientes N y P• respiración = carbohidratos + oxígeno
producir CO2, agua y energía. • fotosíntesis toma el CO2, agua y produce
carbohidratos y oxígeno.
Tanques de estabilización
• Lagunas : – Aerobias– Anaerobias– Facultativas
Plantas de Agua (superficiales)
Lirio de agua
jacinto de agua
Plantas de Agua (de fondo)
pino de agua pasto de agua
Tratamientos Naturales
http://waterrecycling.com/
Tratamientos Naturales
http://waterrecycling.com/
Sistemas de tratamiento de agua
http://www.oceanarks.org/restorer/indepth/
Tratamientos Naturales
www.oceanarks.org/ecodesign/industrialecology/
Tratamientos Naturales
Tratamientos Naturales
Tratamientos Naturales
Tratamientos Naturales
http://www.aquatic.uoguelph.ca/wetlands/page1.htm
Tratamientos Naturales
http://education.melbournewater.com.au/
Tratamientos Naturales
http://www.bauerumweltgruppe.com/en/wasser/techniken/images/pure_pfka.jpg
Tratamientos Naturales
• Físicos • Sedimentación• Filtración
• Químicos • Intercambio Iónico• Oxido- Reducción• Transferencia de gases• adsorción
• Biólogicos• Descomposición de la materia orgánica
Procesos{•Velocidades naturales•Reactor Ecosistema
Tratamientos Naturales
• Relación simbiótica
Plantas Bacterias
Oxígeno gaseoso esgenerado por las plantas
Bacterias aerobias y facultativasusan este O2 para biodegradar materia orgánica.
CO2, compuestos de N, P, etc. producto e la degradación de materia orgánica
Nutrientes para las plantas
•Suspendidas•Adheridas
Tratamientos Naturales
• Sistemas Acuaticos
•Plantas Acuáticas •Pantanos / humedales
Naturales Articiales
• Aplicación al terreno
• Baja carga• Alta carga• Riego Superficial
Procesos{
Tratamientos Naturales
• Relación simbiótica
Plantas Bacterias
Oxigeno gaseoso esgenerado por las plantas
Bacterias aerobias y facultativasusan este O2 para biodegradar materia orgánica.
CO2, compuestos de N, P, etc. producto e la degradación de materia orgánica
Nutrientes para las plantas
•Suspendidas•Adheridas
Lagunas con plantas acuáticas
Lagunas con plantas acuáticas
• Sustento teórico Tiempo de Detención
Depende de la carga aplicada
Profundidad del agua mezclado vertical (natural) plantas
Carga orgánica No mayor a 100 Kg DBO /Ha*día 150 Kg DBO /Ha*día OLORES
Carga hidráulica Sin aireación 200 – 600 m3 /Ha*día DBO y SST < 30 mg/L Con aireación 1000 m3 /Ha*día
Lagunas con plantas acuáticas
• Sustento teórico
JtatrzCw
zCwd s
2
2
d = número de dispersión (D/uL) (adimencional)t = tiempo de retención hidráulica (días)z = fracción de distancia (x / L) (adimencional)D= coeficiente de dispersión (m2/dia)u = velocidad del agua (m/dia)x = es la distancia desde el punto de ingreso (m)L = longitud de la laguna (m)J = es el flujo de sustrato en el biofilm (???) (gramos/(m2-día)r = es la tasa de utilización del sustrato (gramos/(m3-día)as = área específica de biofilm por volumen
Lagunas con plantas acuáticas• Área superficial específica
hRs
lwhas
221
as = área especifica
h = profundidadl = longitudw = anchoRs = área específica de las raices/unidad área superficial
• Es la suma de las área superficiales de la lagunatomando en cuenta el área de las raices
Lagunas con plantas acuáticas• Ecuación resuelta
ktda
eaea
eaCoCe
da
da
d
41
11
2
1
21
21
21
111
Co = concentración inicialCe = concentración efluentek = coeficiente cinético (1/d) ( J , r ) t = tiempo de retención hidráulica (días)d = número de dispersión (D/uL) (adimencional)
Terrenos pantanosos artificiales
www.schreuderwater.us/Wetland%20Treatment.htm
Terrenos pantanosos artificiales• Necesidades de los proyectos
Topografía del terreno natural terrenos horizonatales / pendientes ligeras < 5 / 100Sistemas de flujo libreSistemas de flujo sub-superficial
Carácterísticas del Suelo permeabilidades bajas (natural) < 0.5 cm/ hora plantas
Clima Adecuados para los procesos Rendimiento Temperatura
Vegetación toleren climas fríos (flotantes, emergentes,etc.) profundidad del agua
Lagunas con plantas acuáticas• Parámetros de diseño
Tiempo de Detención Depende de la carga aplicada
Profundidad del agua mezclado vertical (natural) plantas
Carga orgánica No mayor a 100 Kg DBO /Ha*día 150 Kg DBO /Ha*día OLORES
Carga hidráulica Sin aireación 200 – 600 m3 /Ha*día DBO y SST < 30 mg/L Con aireación 1000 m3 /Ha*día
Terrenos pantanosos artificiales• Ecuación resuelta
tAvKTeACoCe
75.10875.0
A = coeficiente empírico (pre-tratamiento)Co = concentración inicial DBO5 (mg/L)
Ce = concentración efluente DBO5 (mg/L)
k = coeficiente cinético depende de la temperatura (1/d)t = tiempo de retención hidráulica (día)Av = superficie especifica m2/m3
Av 16 m2/m3
Terrenos pantanosos artificiales• Tiempo de retención hidráulico
QmnHWLt
n = fracción del área no ocupada por plantash = profundidadl = longitudw = anchoQm = caudal promedio =(Qi+Qe)/s
Aplicación al terreno
Aplicación al terreno
• Baja Carga– Pre-tratamiento (tamizado / sedimentación primaria)
– Riesgos a la salud (microorganismos patógenos)
– Características del cultivo– Consumo de agua– Alta necesidad de nutrientes (N, P)– Tolerancia a la salinidad
– Características del suelo• Permeabilidades de 5-50 mm/h
Aplicación al terreno
• Baja Carga– Aplicación
– Surcos– Tuberías perforadas– goteo
– Cultivos– Cebada, Maiz, Algodón, papas, soya, trigo– Pinos, nogales, teca– alfalfa
Aplicación al terreno
• Baja Carga– Carga hidráulica
• Volumen de agua aplicado al terreno
WpPETLw
Lw = carga residual aplicada (mm/mes)ET = evapo-transpiración (mm/mes), depende del cultivoP = precipitación (mm/mes)Wp = velocidad de percolación
Aplicación al terreno
• Baja Carga– Área
• Superficie total requerida
LwVsQAw
10365
Aw = superficie (Ha)Lw = carga residual aplicada (mm/año)Q = caudal medio diario m3/díaΔVs = variaciones debido a precipitación, evaporación (mm/año)
Tratamientos Naturales
• Desventajas– Área
• Superficie total requerida
– Presencia de mosquitos– Presencia de roedores