TAREA 10 MEDINA TORREZ MADELINE CLAUDIA)(QMC)

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA QUÍMICA, PETROQUÍMICA, AMBIENTAL Y ALIMENTOS

____________________________________________________________ TAREA# 10 Docente:

Ing. Santiago Morales Maldonado, Ph.D.

Asignatura: Contaminación Hídrica y de Suelos (IMA701) Estudiante: Univ. Madeline Claudia Medina Torrez Carrera:

Ingeniería Química

Gestión:

I/2021

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Univ. Madeline Claudia Medina Torrez

ÁREA DE LAGUNAS ANAEROBIAS Y FACULTATIVAS

ÁREA DE LAGUNAS ANAEROBIAS Y FACULTATIVAS 1. OBJETIVOS 

Determinar áreas para los dos tipos de laguna a estudiar

2. MARCO TEÓRICO Lagunas aerobias. Reciben aguas residuales que han sido sometidos a un tratamiento y que contienen relativamente pocos sólidos en suspensión. En ellas se produce la degradación de la materia orgánica mediante la actividad de bacterias aerobias que consumen oxigeno producido fotosintéticamente por las algas. Las lagunas aerobias se pueden clasificar, según el método de aireación sea natural o mecánico, en aerobias y aireadas. a. Lagunas aerobias: la aireación es natural, siendo el oxígeno suministrado por intercambio a través de la interfase

3|Página aire-agua y fundamentalmente por la actividad fotosintética de las algas. b. Lagunas aireadas: en ellas la cantidad de oxígeno suministrada por medios naturales es insuficiente para llevar a cabo la oxidación de la materia orgánica, Univ. Madeline Claudia Medina Torrez necesitándose un suministro adicional de oxígeno por medios mecánicos. Lagunas anaerobias. El tratamiento se lleva a cabo por la acción de bacterias anaerobias. Como consecuencia de la elevada carga orgánica y el corto periodo de retención del agua residual, el contenido de oxígeno disuelto se mantiene muy bajo o nulo durante todo el año. El objetivo perseguido es retener la mayor parte posible de los sólidos en suspensión, que pasan a incorporarse a la capa de fangos acumulados en el fondo y eliminar parte de la carga orgánica. La estabilización es estas lagunas tiene lugar mediante las etapas siguientes. • Hidrólisis: los compuestos orgánicos complejos e insolubles en otros compuestos más sencillos y solubles en agua. • Formación de ácidos: los compuestos orgánicos sencillos generados en la etapa anterior son utilizados por las bacterias generadoras de ácidos. Produciéndose su conversión en ácidos orgánicos volátiles. • Formación de metano: una vez que se han formado los ácidos orgánicos, una nueva categoría de bacterias actúa y los utiliza para convertirlos finalmente en metano y dióxido de carbono. Lagunas facultativas. Son aquellas que poseen una zona aerobia y una anaerobia, siendo respectivamente en superficie y fondo. La finalidad de estas lagunas es la estabilización de la materia orgánica en un medio oxigenado proporcionando principalmente por las algas presentes. En este tipo de lagunas se puede encontrar cualquier tipo de microorganismos, desde anaerobios estrictos, en el fango del fondo, hasta aerobios estrictos en la zona inmediatamente adyacente a la superficie. Además de las bacterias y protozoarios, en las lagunas facultativas es esencial la presencia de algas, que son los principales suministradoras de oxígeno disuelto .

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El objetivo de las lagunas facultativas es obtener un efluente de la mayor calidad posible, en el que se haya alcanzado un elevada estabilización de la materia orgánica, y una reducción en el contenido en nutrientes y bacterias coliformes. La profundidad de las lagunas facultativas suele estar comprendida entre 1 y 2 m para facilitar así un ambiente oxigenado en la mayor parte del perfil vertical Las bacterias y algas actúan en forma simbiótica, con el resultado global de la degradación de la materia orgánica. Las bacterias utilizan el oxígeno suministrado por las algas para metabolizar en forma aeróbica los compuestos orgánicos. En este proceso se liberan nutrientes solubles (nitratos, fosfatos) y dióxido de carbono en grandes cantidades, estos son utilizados por las algas en su crecimiento. De esta forma, la actividad de ambas es mutuamente beneficiosa (Centro de las nuevas tecnologías del agua-CENTA, 2009)

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En una laguna facultativa existen tres zonas: 1. Una zona superficial en la que existen bacterias aerobias y algas en una relación simbiótica, como se ha descrito anteriormente. 2. Una zona inferior anaerobia en la que se descomponen activamente los sólidos acumulados por acción de las bacterias anaerobias. 3. Una zona intermedia, que es parcialmente aerobia y anaerobia, en la que la descomposición de los residuos orgánicos la llevan a cabo las bacterias facultativas. Los sólidos de gran tamaño se sedimentan para formar una capa de fango anaerobio. Los materiales orgánicos sólidos y coloidales se oxidan por la acción de las bacterias aerobias y facultativas empleando el oxígeno generado por las algas presentes cerca de la superficie. El dióxido de carbono, que se produce en el proceso de oxidación orgánica, sirve como fuente de carbono por las algas. La descomposición anaerobia de los sólidos de la capa de fango implica la producción de compuestos orgánicos disueltos y de gases tales como el CO2, H2S y el CH4, que o bien se oxidan por las bacterias aerobias, o se liberan a la atmósfera

6|Página 3. METODOLOGÍA Se desea usar lagunas de estabilización para el tratamiento de agua residual Univ. Claudia Medina Torrez doméstica. El caudal de diseño es de ,2 MGD y laMadeline temperatura estimada son de 15 oC . El valor promedio usado en el cálculo de K para laguna anaeróbica y facultativa son k = 0,0425 y K = 0,315 días respectivamente. Se desea reducir el DBO del agua residual desde 600 mg/l a 120 mg/l usando tres lagunas anaeróbicas en serie para igual tiempo de residencia, y hasta 30 mg/l de DBO en laguna facultativa. Entrada Q= 2 So = 600 VSS (Xo) = 0 Salinidad 0 Se = 120

MGD mg/l mg/l pp-mil mg/l

Ecuación 1.- Corrección de la constante

‫ ܭ‬ൌ ‫ ܭ‬ଶ଴ߠ ்

ିଶହ

Temperatura Tw = Tentrada =

15 30

oC oC

Profundidad

12

pies

Datos K25 = Teta = Tw =

Constante K= 0.0425 1/d

Resultados 0.0425 1.07 15

1/d Kt =

0.0216

1/d

oC se = So = K

2.- Tiempo de residencia ܵ௘ ܵ௢

ͳ ൌ ͳ൅ ‫ܭ‬௧ߠଵ

ͳ ͳ ൅ ‫ܭ‬௧ߠଶ

ͳ ͳ ൅ ‫ܭ‬௧ ߠଶ

So = Se = Kt =

600 mg/l 120 mg/l 0.0216 1/d

TR = TR =

32.9 d (c/u) 65.724 d (total)

3.- Calcular el área de la laguna

‫ܪ ݔܣ‬ ܳൌ ߠଵ

ߠଵ ‫ܣ‬ൌ ܳ ‫ܪ‬

Q= 2 MGD H= 12 pies TR = 32.9 d (c/u) Factores de conversion 7.48 Galones/pie3 43560 pie2/acre

3.6576 Area =

16.8 Acres

4046.9 m2/acre Area = 68014 m2 Area = 6.8014 Ha

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So =

600

Laguna anaerobia 1 A = 6 Ha H = 3,66 m

Univ.

Laguna anaerobia 2 A = 6 Ha H = 3,66 m Claudia Madeline

S = 120

Medina Torrez

Laguna facultativa Entrada Q= 2 So = 120 VSS (Xo) = 0 Salinidad 0 Se = 30

MGD mg/l mg/l pp-mil mg/l

Temperatura Tw = Tentrada = Profundidad =

15 100

oC oC

3 pies 0.9144 m

Constante K= 0.315 1/d

8|Página Ecuacion 1.- Corrección de la constante

‫ ܭ‬ൌ ‫ ܭ‬ଶ଴ߠ ்

Datos

Resultados

K25 = 0.315 Teta = 1.07 Tw = 15

ିଶହ

Kt =

0.16

1/d

oC

Univ. Madeline Claudia Medina Torrez

2.- Tiempo de residencia

ܵ௘ ͳ ൌ ܵ௢ ͳ ൅ ‫ ܭ‬௧ߠ ଵ

So = Se = Kt =

ʹͲ ͳ ൌ ͶͲͲ ͳ ൅ Ͳǡͳ͸‫ ߠݔ‬ଵ

120 mg/l 30 mg/l 0.16 1/d

TR =

18.7 dias

Area =

38.3 Acres

3.- Calcular el área de la laguna Q= 2 MGD H= 3 pies TR = 18.735 dias Factores de conversion 7.48 Galones/pie3 #### pie2/acre

‫ܪ ݔܣ‬ ܳൌ ߠଵ ߠଵ ‫ܣ‬ൌ ܳ ‫ܪ‬ 4.- Tasa de de remoción por área y día

ܳ ‫ܵ כ‬௘ ܶܽ ‫ ܽݏ‬ൌ ߩ ‫ܽ݁ݎܣ‬

5.- Producción de oxígeno por las algas

Se = 120 Q= 2 densidad = 8.34 1E+06 Area =38.326 Asumiendo: BODu/BOD =

4046.9 m2/acre Area = 155100 m2 Area = 15.51 Ha

mg/l lb/gal mg/l Acres

Tasa =

52 lb BOD/(acre-dia)

Tasa =

69 lb BODu/(acre-dia)

1.33

Eficiencia de conversión de luz (F) F = 4 a 1,6 O2 prod =

‫ିିܩ‬ଶൌ Ͳǡʹ ͷ‫ܫݔܨݔ‬

So = 600

F= 4 Intensidad de luz: I= 100 Cal/cm2-d 48.38 W/m2 I total 240 W/m2 0.2016

mg/l

Laguna anaerobica 2 A = 6 Ha H = 3,66 m

Laguna anaerobica 1 A = 6 Ha H = 3,66 m

So = 120 mg/l

Laguna Facultativa A = 18 Ha H = 0,91 m

Se =

30

100 lbO2/acre-d

O2 prod = 11.216 g/m2-dia

Se = 120 mg/l

mg/l

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4. RESULTADOS Univ. Madeline Claudia Medina Torrez TIPO

ÁREA

PROFUNDIDAD

S

L. ANEAROBICA

6Ha

3.66 m

120mg/l

L. FACULTATIVA

18Ha

0.91m

30mg/l

5. CONCLUSIONES Mediante el presente trabajo se logro establecer que es la laguna anaeróbica, la que requiere una menor superficie, sin embargo es necesario una profundidad considerable. Así también se estableció que una laguna facultativa en comparación con la anaerobia, requiere mayor superficie, sin embargo no de una profundidad elevada. Así también se determino que en cuando mas lagunas anaerobias en serie, acortan el tiempo del proceso. 6. BIBLIOGRAFÍA

Centro de las nuevas tecnologías del agua-CENTA. (2009). Tratamiento de aguas residuales en pequeñas comunidades Capítulo iv. lagunas de estabilización. 4.1. Tratamiento de Aguas Residuales En Pequeñas Comunidades, 46–65. http://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/19117/capitulo4.pdf