humedales
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Capítulo 8
Tratamientos Naturales
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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.
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Tanques de estabilización
• Lagunas : – Aerobias– Anaerobias– Facultativas
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Plantas de Agua (superficiales)
Lirio de agua
jacinto de agua
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Plantas de Agua (de fondo)
pino de agua pasto de agua
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Tratamientos Naturales
http://waterrecycling.com/
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Tratamientos Naturales
http://waterrecycling.com/
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Sistemas de tratamiento de agua
http://www.oceanarks.org/restorer/indepth/
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Tratamientos Naturales
www.oceanarks.org/ecodesign/industrialecology/
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Tratamientos Naturales
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Tratamientos Naturales
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Tratamientos Naturales
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Tratamientos Naturales
http://www.aquatic.uoguelph.ca/wetlands/page1.htm
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Tratamientos Naturales
http://education.melbournewater.com.au/
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Tratamientos Naturales
http://www.bauerumweltgruppe.com/en/wasser/techniken/images/pure_pfka.jpg
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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
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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
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Tratamientos Naturales
• Sistemas Acuaticos
•Plantas Acuáticas •Pantanos / humedales
Naturales Articiales
• Aplicación al terreno
• Baja carga• Alta carga• Riego Superficial
Procesos{
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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
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Lagunas con plantas acuáticas
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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
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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
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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
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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)
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Terrenos pantanosos artificiales
www.schreuderwater.us/Wetland%20Treatment.htm
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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
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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
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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
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Terrenos pantanosos artificiales• Tiempo de retención hidráulico
QmnHWLt
n = fracción del área no ocupada por plantash = profundidadl = longitudw = anchoQm = caudal promedio =(Qi+Qe)/s
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Aplicación al terreno
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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
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Aplicación al terreno
• Baja Carga– Aplicación
– Surcos– Tuberías perforadas– goteo
– Cultivos– Cebada, Maiz, Algodón, papas, soya, trigo– Pinos, nogales, teca– alfalfa
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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
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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)
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Tratamientos Naturales
• Desventajas– Área
• Superficie total requerida
– Presencia de mosquitos– Presencia de roedores