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