PROCESOS STREETER- PHELPS - copia.docx

APLICACIONES DEL MODELO STREETER-PHELPS

JOHANNNA ALEJANDRA VLEZ FONSECALEONARDO MARTINEZ NIOGINETH CATALINA RODRGUEZ CHAVEZ

UNIVERSIDAD PEDAGGICA Y TECNOLGICA DE COLOMBIAESCUELA DE INGENIERA AMBIENTALTUNJA2014Para la realizacin de los ejercicios basados en el modelo de streeter and phelps se necesita de las siguientes formulas:

1.) PARAMETROS EN EL PUNTO DE MEZCLADBOU = OD = Do = 2.) CALCULO DEL COEFICIENTE DE DESOXIGENACION Kd a 20 C =

Kd a TR =

3.) CALCULO DEL COEFICIENTE DE REOXIGENACIONKr a 20 C = Kr a TR =

4.) RESULTADOS DE LA APLICACIN DEL MODELO DE STREETER PHELPS

5.) TABLA DE DATOS MODELO STREETER-PHELPS

EJERCICIO # 1

La compaa de alimentos enlatados Traxcol va a construir una planta industrial que descargue sus vertimientos tratados bien sea en el Ro Texal o en el Ro Quetzal. Antes de construir la planta se requiere adelantar un estudio previo sobre los impactos que puede llegar a provocar la planta sobre el rio en el cual va a descargar sus residuos. Tener en cuenta la tabla de datos de los parmetros del vertimiento (presupuestados para cada posible planta A y B) y los parmetros propios de cada uno de los dos ros, para evaluar cul de las cuatro combinaciones que se presentan a continuacin, generan el menor impacto ambiental:

Planta A descargando en el Ro TexalPlanta A descargando en el Ro QuetzalPlanta B descargando en el Ro TexalPlanta B descargando en el Ro Quetzal

CASO 1: PLANTA A DESCARGANDO EN EL RO TEXAL

PARAMETROS DE VERTIMIENTOSIMBOLOUNIDADESVALOR

CAUDALQvL/s50

TEMPERATURATvC25

DBOU (a Tv)DBOUvmg/L30

OXIGENO DISUELTOOdvmg/L0,9

CONSTANTE CINETICA DE LA DBO A 20CK20dia-10,11

PARAMETROS DEL RIOSIMBOLOUNIDADESVALOR

CAUDALQvL/s500

TEMPERATURATvC25



VELOCIDADvm/s0,1

PROFUNDIDAD PROMEDIOhm4

COEFICIENTE DE ACTIVIDAD DE LECHOadimensional0,2

PARAMETROS ADICIONALESSIMBOLOUNIDADESVALOR

CONCENTRACION DE SATURACION DEL OD A LA TEMPERATURA TRCsmg/L8,38

A. Parmetros en el punto de mezcla

PARAMETROSIMBOLOUNIDADESVALOR

DBOU DBOumg/l20,0000

ODODmg/l5,4000

DEFICIT INICIAL DE OXIGENODBOUvmg/L2,9800

B. Clculo del coeficiente de desoxigenacin


Kd a 20 CKd,20(dia-1)0,1150

Kd a TRkd(dia-1)0,1510

C. Clculo del coeficiente de re oxigenacinPARAMETROSIMBOLOUNIDADESVALOR

Kr a 20 CKr,20(dia-1)0,1542

Kr a TRkr(dia-1)0,1736

D. Resultados de la aplicacin del modelo de streeter-phelps


TIEMPO CRITICOtc(dias)5,17387326

DISTANCIA CRITICAXc(Km)44,702265

DEFICIT DE OXIGENO CRITICODc(mg/L)7,96611768

OXIGENO DISUELTO CRITICOODc(mg/L)0,41388232

E. Tabla de datos modelo de streeter-phelpsTX DOD

00,0002,9805,400

18,6405,0733,307

217,2806,4731,907

325,9207,3401,040

434,5607,8030,577

543,2007,9630,417

651,8407,9010,479

760,4807,6800,700

869,1207,3481,032

977,7606,9451,435

1086,4006,4981,882

1195,0406,0292,351

12103,6805,5562,824

13112,3205,0903,290

14120,9604,6403,740

15129,6004,2114,169

16138,2403,8064,574

17146,8803,4294,951

18155,5203,0805,300

19164,1602,7585,622

20172,8002,4655,915

21181,4402,1976,183

22190,0801,9556,425

23198,7201,7366,644

24207,3601,5396,841

25216,0001,3627,018

26224,6401,2047,176

27233,2801,0637,317

28241,9200,9377,443

29250,5600,8257,555

30259,2000,7267,654

31267,8400,6387,742

32276,4800,5607,820

33285,1200,4917,889

34293,7600,4317,949

35302,4000,3778,003

36311,0400,3308,050

37319,6800,2898,091

38328,3200,2528,128

39336,9600,2208,160

40345,6000,1928,188

41354,2400,1688,212

42362,8800,1468,234

43371,5200,1288,252

44380,1600,1118,269

45388,8000,0978,283

46397,4400,0848,296

47406,0800,0738,307

48414,7200,0648,316

49423,3600,0558,325

50432,0000,0488,332

CASO 2: PLANTA A DESCARGANDO EN EL RO QUETZALPARAMETROS DE VERTIMIENTOSIMBOLOUNIDADESVALOR

CAUDALQvL/s50

TEMPERATURATvC25





CAUDALQvL/s500

TEMPERATURATvC25



VELOCIDADvm/s0,2





A. Parmetros en el punto de mezclaPARAMETROSIMBOLOUNIDADESVALOR

DBOU DBOUmg/L20,0000

ODODmg/L5,4000




Kd a 20 CKd,20(dia-1)0,1200


C. Clculo del coeficiente de reoxigenacin


Kr a 20 CKr,20(dia-1)0,2180


D. Resultados de la aplicacin del modelo de streeter-phelps





OXIGENO DISUELTO CRITICOOdc(mg/L)1,604173414

E. Tabla de datos modelo de streeter-phelpsTXDOD

00,0002,9805,400

117,2804,9093,471

234,5606,0422,338

351,8406,6071,773

469,1206,7751,605

586,4006,6731,707

6103,6806,3931,987

7120,9606,0022,378

8138,2405,5512,829

9155,5205,0733,307

10172,8004,5933,787

11190,0804,1274,253

12207,3603,6844,696

13224,6403,2715,109

14241,9202,8915,489

15259,2002,5465,834

16276,4802,2346,146

17293,7601,9556,425

18311,0401,7066,674

19328,3201,4866,894

20345,6001,2927,088

21362,8801,1217,259

22380,1600,9717,409

23397,4400,8407,540

24414,7200,7267,654

25432,0000,6277,753

26449,2800,5407,840

27466,5600,4667,914

28483,8400,4017,979

29501,1200,3458,035

30518,4000,2978,083

31535,6800,2558,125

32552,9600,2198,161

33570,2400,1888,192

34587,5200,1618,219

35604,8000,1388,242

36622,0800,1198,261

37639,3600,1028,278

38656,6400,0878,293

39673,9200,0758,305

40691,2000,0648,316

41708,4800,0558,325

42725,7600,0478,333

43743,0400,0408,340

44760,3200,0348,346

45777,6000,0298,351

46794,8800,0258,355

47812,1600,0218,359

48829,4400,0188,362

49846,7200,0168,364

50864,0000,0138,367

CASO 3: PLANTA B DESCARGANDO EN EL RO TEXALPARAMETROS DE VERTIMIENTOSIMBOLOUNIDADESVALOR

CAUDALQvL/s50

TEMPERATURATvC25





CAUDALQvL/s500

TEMPERATURATvC25



VELOCIDADvm/s0,1







ODODmg/L5,4000


B. Clculo del coeficiente de desoxigenacinPARAMETROSIMBOLOUNIDADESVALOR

Kd a 20 CKd,20(dia-1)0,0743


C. Clculo del coeficiente de resoxigenacionPARAMETROSIMBOLOUNIDADESVALOR

Kr a 20 CKr,20(dia-1)0,1542


D. Resultados de la aplicacin del modelo de streeter-phelpsPARAMETROSIMBOLOUNIDADESVALOR

TIEMPO CRITICOTc(dias)5,95588001




E. Tabla de datos modelo de streeter-phelpsTXDOD25216,0001,9446,436

00,0002,9805,40026224,6401,7836,597

18,6404,2104,17027233,2801,6336,747

217,2805,0853,29528241,9201,4956,885

325,9205,6772,70329250,5601,3687,012

434,5606,0442,33630259,2001,2517,129

543,2006,2352,14531267,8401,1437,237

651,8406,2882,09232276,4801,0437,337

760,4806,2352,14533285,1200,9527,428

869,1206,1022,27834293,7600,8697,511

977,7605,9112,46935302,4000,7927,588

1086,4005,6772,70336311,0400,7227,658

1195,0405,4152,96537319,6800,6587,722

12103,6805,1353,24538328,3200,5997,781

13112,3204,8453,53539336,9600,5457,835

14120,9604,5533,82740345,6000,4967,884

15129,6004,2624,11841354,2400,4527,928

16138,2403,9774,40342362,8800,4117,969

17146,8803,7014,67943371,5200,3748,006

18155,5203,4364,94444380,1600,3408,040

19164,1603,1835,19745388,8000,3098,071

20172,8002,9435,43746397,4400,2818,099

21181,4402,7165,66447406,0800,2558,125

22190,0802,5035,87748414,7200,2328,148

23198,7202,3036,07749423,3600,2118,169

24207,3602,1176,26350432,0000,1928,188

CASO 4: PLANTA B DESCARGANDO EN EL RO QUETZAL PARAMETROS DE VERTIMIENTOSIMBOLOUNIDADESVALOR

CAUDALQvL/s50

TEMPERATURATvC25





CAUDALQvL/s500

TEMPERATURATvC25



VELOCIDADvm/s0,2







ODODmg/L5,4000



Kd a 20 CKd,20(dia-1)0,0793


`C. Clculo del coeficiente de reoxigenacionPARAMETROSIMBOLOUNIDADESVALOR

Kr a 20 CKr,20(dia-1)0,2180







E. TABLA DE DATOS MODELO DE STREETER-PHELPS

XDOD29501,1200,7107,670

00,0002,9805,40030518,4000,6417,739

117,2804,0824,29831535,6800,5787,802

234,5604,7703,61032552,9600,5227,858

351,8405,1533,22733570,2400,4717,909

469,1205,3123,06834587,5200,4257,955

586,4005,3103,07035604,8000,3837,997

6103,6805,1943,18636622,0800,3458,035

7120,9605,0003,38037639,3600,3118,069

8138,2404,7563,62438656,6400,2818,099

9155,5204,4823,89839673,9200,2538,127

10172,8004,1924,18840691,2000,2288,152

11190,0803,8974,48341708,4800,2068,174

12207,3603,6064,77442725,7600,1858,195

13224,6403,3225,05843743,0400,1678,213

14241,9203,0515,32944760,3200,1518,229

15259,2002,7945,58645777,6000,1368,244

16276,4802,5535,82746794,8800,1228,258

17293,7602,3286,05247812,1600,1108,270

18311,0402,1196,26148829,4400,0998,281

19328,3201,9276,45349846,7200,0908,290

20345,6001,7496,63150864,0000,0818,299

21362,8801,5876,793

22380,1601,4386,942

23397,4401,3027,078

24414,7201,1787,202

25432,0001,0657,315

26449,2800,9637,417

27466,5600,8707,510

28483,8400,7867,594

ANLISIS PROBLEMA 1El problema anterior nos da a conocer una situacin que claramente se podra presentar en la vida real y por lo tanto es de vital importancia aportar soluciones desde nuestra perspectiva como ingenieros ambientales debido a que es un tema que nos compete. El ejercicio nos presenta una compaa de alimentos enlatados la cual pretende construir una planta industrial para el tratamiento de sus aguas y se prev arrojar los vertimientos de la planta bien sea hacia el rio Texal o hacia el rio Quetzal. Se necesita saber qu acciones generaran menos impacto a partir de unos parmetros de vertimiento definidos para una planta A y B. Para la resolucin del problema utilizamos uno de los modelos ms conocidos para el anlisis de calidad de agua: Modelo de Streeter y Phelps. Gracias a l pudimos determinar la concentracin de oxgeno disuelto en los distintos cuerpos de agua teniendo en cuenta los diferentes parmetros presentados tanto para las plantas como para los ros. Los resultados finales se presentan a continuacin:

DasOD (mg/L)

CASO 1CASO 2CASO 3CASO 4

05,4005,4005,4005,400

13,3073,4714,1704,298

21,9072,3383,2953,610

31,0401,7732,7033,227

40,5771,6052,3363,068

50,4171,7072,1453,070

60,4791,9872,0923,186

70,7002,3782,1453,380

81,0322,8292,2783,624

91,4353,3072,4693,898

101,8823,7872,7034,188

112,3514,2532,9654,483

122,8244,6963,2454,774

133,2905,1093,5355,058

143,7405,4893,8275,329

154,1695,8344,1185,586

164,5746,1464,4035,827

174,9516,4254,6796,052

185,3006,6744,9446,261

195,6226,8945,1976,453

205,9157,0885,4376,631

216,1837,2595,6646,793

226,4257,4095,8776,942

236,6447,5406,0777,078

246,8417,6546,2637,202

257,0187,7536,4367,315

267,1767,8406,5977,417

277,3177,9146,7477,510

287,4437,9796,8857,594

297,5558,0357,0127,670

307,6548,0837,1297,739

317,7428,1257,2377,802

327,8208,1617,3377,858

337,8898,1927,4287,909

347,9498,2197,5117,955

358,0038,2427,5887,997

368,0508,2617,6588,035

378,0918,2787,7228,069

388,1288,2937,7818,099

398,1608,3057,8358,127

408,1888,3167,8848,152

418,2128,3257,9288,174

428,2348,3337,9698,195

438,2528,3408,0068,213

448,2698,3468,0408,229

458,2838,3518,0718,244

468,2968,3558,0998,258

478,3078,3598,1258,270

488,3168,3628,1488,281

498,3258,3648,1698,290

508,3328,3678,1888,299

En primer lugar fue necesario realizar por separado las curvas de disminucin de oxgeno disuelto para cada caso en particular con el objeto de elaborar una superposicin final como se muestra en la grfica anterior y de esta manera observar de una forma ms clara las diferencias existentes de una curva respecto a la otra.

Al analizar los impactos que podra generar una planta A sobre alguno de los ros se tuvo en cuenta los casos 1 y 2. A partir de ellos se pudo concluir que los niveles de oxgeno disuelto van a ser menores en el ro Texal lo cual significa una afectacin negativa para el espejo de agua puesto que va a existir ms contaminacin; mientras que si el vertimiento se descarga en el rio Quetzal los niveles de OD van a ser mayores aunque no deja de existir cierto grado de afectacin al ecosistema acutico.

Al tener cuenta la posible existencia de una planta B con caractersticas un poco diferentes a la planta A se considera los casos 3 y 4 para estudiar sus impactos ambientales en los posibles ros. Si el vertimiento es descargado en el ro Texal los niveles de OD seran menores que si el receptor fuera el ro Quetzal, pues el oxgeno disuelto de este ltimo seria mayor y la afectacin sera mnima.

Al hacer un anlisis de las caractersticas de los dos ros y de su contaminacin generada por alguno de los vertimientos de la planta A o la planta B se puede deducir que el ro que se podra ver menos afectado es el Quetzal puesto que presenta una velocidad mayor respecto al Texal y esto le permite una reoxigenacin ms rpida y por lo tanto niveles ms altos de OD.

Si se realiza una comparacin entre las caractersticas de la planta A y la planta B se puede establecer que aquella que no va a causar tanto impacto al ro es la planta B ya que sta posee una constante cintica de la DBO relativamente menor que la de la planta A, esto significa que la demanda de oxigeno no se va a realizar tan rpidamente y esto le va a permitir al ro tener mas OD durante un tiempo.

Finalmente si ejecuta un contraste de todas las curvas de disminucin de oxgeno disuelto obtenidas se concluye que se debe construir una planta con los parmetros establecidos para la planta B y asi mismo el descargue del vertimiento se debe realizar en el ro Quetzal puesto que no va a existir mayor contaminacin en l, comparada con la que s podra haber con el ro Texal.

EJERCICIO # 22) En el municipio de Villanueva se descarga un vertimiento de aguas residuales provenientes de la PTAR del municipio, en el rio Aguaclara, el caudal del vertimiento es 0,078 m3/s, con una DBOU de 145 Kg/da, presenta un OD de 0,8 mg/L, y una constante cintica (K) de 0,115, las caractersticas del rio antes del punto de mezcla son caudal 0,8 m3/s, una DBOU de 20 mg/L, la concentracin del OD es de 6 mg/L, la profundidad del rio es de 4m, el coeficiente de actividad de lecho de 0,25 y una velocidad de 0,25 m/s. Elabore las curvas de disminucin de oxgeno disuelto para el vertimiento a las siguientes temperaturas y analice sus comportamientos. (Tener en cuenta que el vertimiento y el rio se encuentran a la misma temperatura):15 C b) 20 C c) 25 C d) 28 C e) 30 C

CASO 1: TEMPERATURA 15 C


CAUDALQvL/s78

TEMPERATURATvC15

DBOU (a Tv)DBOUvmg/L33,5648




CAUDALQvL/s800

TEMPERATURATvC15


OXIGENO DISUELTOOdvmg/L6

VELOCIDADvm/s0,25






DBOU DBOmg/L21,2051

ODODmg/L5,5380



Kd a 20 CKd,20(dia-1)0,1306


C. Clculo del coeficiente de reoxigenacionPARAMETROSIMBOLOUNIDADESVALOR

Kr a 20 CKr,20(dia-1)0,2438







E. Tabla de datos modelo de streeter-phelpsTxDOD16345,6003,1267,02433712,8001,0099,141

00,0004,6125,53817367,2002,9397,21134734,4000,9429,208

121,6004,9905,16018388,8002,7597,39135756,0000,8809,270

243,2005,2094,94119410,4002,5887,56236777,6000,8219,329

364,8005,3064,84420432,0002,4267,72437799,2000,7669,384

486,4005,3094,84121453,6002,2727,87838820,8000,7159,435

5108,0005,2424,90822475,2002,1278,02339842,4000,6679,483

6129,6005,1245,02623496,8001,9918,15940864,0000,6239,527

7151,2004,9685,18224518,4001,8628,28841885,6000,5819,569

8172,8004,7865,36425540,0001,7418,40942907,2000,5429,608

9194,4004,5875,56326561,6001,6288,52243928,8000,5069,644

10216,0004,3785,77227583,2001,5218,62944950,4000,4729,678

11237,6004,1635,98728604,8001,4218,72945972,0000,4419,709

12259,2003,9486,20229626,4001,3278,82346993,6000,4119,739

13280,8003,7346,41630648,0001,2408,910471015,2000,3849,766

14302,4003,5256,62531669,6001,1588,992481036,8000,3589,792

15324,0003,3226,82832691,2001,0819,069491058,4000,3349,816

501080,0000,3129,838

CASO 2: TEMPERATURA 20C


CAUDALQvL/s78

TEMPERATURATvC20





CAUDALQvL/s800

TEMPERATURATvC20



VELOCIDADvm/s0,25

PROFUNDIDAD PROMEDIOhM4






ODODmg/L5,5380




Kd a 20 CKd,20(dia-1)0,1306



Kr a 20 CKr,20(dia-1)0,2438







E. Tabla de datos modelo de streeter-phelpsTXDOD16345,6002,6066,56432691,2000,3668,804

00,0003,6325,53817367,2002,3276,84333712,8000,3228,848

121,6005,1454,02518388,8002,0737,09734734,4000,2838,887

364,8006,5102,66019410,4001,8437,32735756,0000,2498,921

486,4006,6552,51520432,0001,6377,53336777,6000,2198,951

5108,0006,5782,59221453,6001,4517,71937799,2000,1928,978

6129,6006,3512,81922475,2001,2857,88538820,8000,1699,001

7151,2006,0273,14323496,8001,1378,03339842,4000,1499,021

8172,8005,6443,52624518,4001,0058,16540864,0000,1319,039

9194,4005,2323,93825540,0000,8888,28241885,6000,1159,055

10216,0004,8094,36126561,6000,7838,38742907,2000,1019,069

11237,6004,3914,77927583,2000,6918,47943928,8000,0889,082

12259,2003,9885,18228604,8000,6098,56144950,4000,0789,092

13280,8003,6045,56629626,4000,5378,63345972,0000,0689,102

14302,4003,2455,92530648,0000,4738,69746993,6000,0609,110

15324,0002,9136,25731669,6000,4168,754471015,2000,0539,117

481036,8000,0469,124

491058,4000,0419,129

501080,0000,0369,134

CASO 3: TEMPERATURA 25 C


CAUDALQvL/s78

TEMPERATURATvC25





CAUDALQvL/s800

TEMPERATURATvC25



VELOCIDADvm/s0,25






DBOU DBOmg/L21,2051

ODODmg/L5,5380



Kd a 20 CKd,20(dia-1)0,1306



Kr a 20 CKr,20(dia-1)0,2438







E. Tabla de datos modelo de streeter-phelpsTXDOD17367,2001,6086,77235756,0000,0858,295

00,0002,8425,53818388,8001,3807,00036777,6000,0728,308

121,6005,0723,30819410,4001,1817,19937799,2000,0618,319

243,2006,3072,07320432,0001,0107,37038820,8000,0518,329

364,8006,8591,52121453,6000,8627,51839842,4000,0438,337

486,4006,9541,42622475,2000,7347,64640864,0000,0368,344

5108,0006,7511,62923496,8000,6257,75541885,6000,0318,349

6129,6006,3662,01424518,4000,5317,84942907,2000,0268,354

7151,2005,8782,50225540,0000,4517,92943928,8000,0228,358

8172,8005,3443,03626561,6000,3837,99744950,4000,0188,362

9194,4004,7993,58127583,2000,3258,05545972,0000,0168,364

10216,0004,2694,11128604,8000,2758,10546993,6000,0138,367

11237,6003,7694,61129626,4000,2338,147471015,2000,0118,369

12259,2003,3055,07530648,0000,1978,183481036,8000,0098,371

13280,8002,8845,49631669,6000,1678,213491058,4000,0088,372

14302,4002,5055,87532691,2000,1418,239501080,0000,0078,373

15324,0002,1676,21333712,8000,1198,261

16345,6001,8696,51134734,4000,1018,279

CASO 4: TEMPERATURA 28 CPARAMETROS DE VERTIMIENTOSIMBOLOUNIDADESVALOR

CAUDALQvL/s78

TEMPERATURATvC28





CAUDALQvL/s800

TEMPERATURATvC28



VELOCIDADvm/s0,25







ODODmg/L5,5380


B. Clculo del coeficiente de desoxigenacionPARAMETROSIMBOLOUNIDADESVALOR

Kd a 20 CKd,20(dia-1)0,1306



Kr a 20 CKr,20(dia-1)0,2438



TIEMPO CRITICOTc(dias)3,5036185





TXDOD17367,2001,1986,72235756,0000,0387,882

00,0002,3825,53818388,8001,0006,92036777,6000,0317,889

121,6005,1172,80319410,4000,8337,08737799,2000,0257,895

243,2006,5421,37820432,0000,6937,22738820,8000,0217,899

364,8007,1040,81621453,6000,5757,34539842,4000,0177,903

486,4007,1140,80622475,2000,4767,44440864,0000,0147,906

5108,0006,7891,13123496,8000,3947,52641885,6000,0117,909

6129,6006,2731,64724518,4000,3257,59542907,2000,0097,911

7151,2005,6672,25325540,0000,2697,65143928,8000,0087,912

8172,8005,0342,88626561,6000,2217,69944950,4000,0067,914

9194,4004,4133,50727583,2000,1827,73845972,0000,0057,915

10216,0003,8294,09128604,8000,1507,77046993,6000,0047,916

11237,6003,2954,62529626,4000,1247,796471015,2000,0037,917

12259,2002,8175,10330648,0000,1027,818481036,8000,0037,917

13280,8002,3945,52631669,6000,0837,837491058,4000,0027,918

14302,4002,0255,89532691,2000,0697,851501080,0000,0027,918

15324,0001,7066,21433712,8000,0567,864

16345,6001,4326,48834734,4000,0467,874

CASO 5: TEMPERATURA 30 CPARAMETROS DE VERTIMIENTOSIMBOLOUNIDADESVALOR

CAUDALQvL/s78

TEMPERATURATvC30





CAUDALQvL/s800

TEMPERATURATvC30



VELOCIDADvm/s0,25







ODODmg/L5,5380



Kd a 20 CKd,20(dia-1)0,1306



Kr a 20 CKr,20(dia-1)0,2438







E. Tabla de datos modelo de streeter-phelps

TXDOD17367,2000,9526,67835756,0000,0207,610

00,0002,0925,53818388,8000,7786,85236777,6000,0167,614

121,6005,1942,43619410,4000,6356,99537799,2000,0137,617

243,2006,7330,89720432,0000,5177,11338820,8000,0107,620

364,8007,2750,35521453,6000,4207,21039842,4000,0087,622

486,4007,2020,42822475,2000,3407,29040864,0000,0077,623

5108,0006,7730,85723496,8000,2767,35441885,6000,0057,625

6129,6006,1591,47124518,4000,2237,40742907,2000,0047,626

7151,2005,4692,16125540,0000,1807,45043928,8000,0037,627

8172,8004,7712,85926561,6000,1457,48544950,4000,0037,627

9194,4004,1063,52427583,2000,1177,51345972,0000,0027,628

10216,0003,4964,13428604,8000,0947,53646993,6000,0027,628

11237,6002,9524,67829626,4000,0767,554471015,2000,0017,629

12259,2002,4745,15630648,0000,0617,569481036,8000,0017,629

13280,8002,0615,56931669,6000,0497,581491058,4000,0017,629

14302,4001,7095,92132691,2000,0397,591501080,0000,0017,629

15324,0001,4116,21933712,8000,0327,598

16345,6001,1616,46934734,4000,0257,605

ANLISIS PROBLEMA 2

Se muestra una situacin en la cual las aguas residuales provenientes de un municipio son tratadas en una PTAR y posteriormente descargadas sobre un ro. Se necesita hacer un anlisis de los niveles de oxgeno disuelto al hacer algunas variaciones en las temperaturas del rio y del vertimiento teniendo en cuenta que se encuentran a la misma temperatura. Para ello aplicamos de nuevo el modelo de streeter-phelps obteniendo los siguientes resultados:

Tiempo (Das)OD T=15COD T=20COD T=25COD T=28COD T=30C

05,5380415,5385,5385,5385,538

14,289146263,8553,3082,9212,636

23,453999232,8172,0731,5831,242

32,935902122,2501,5211,0860,809

42,658510362,0231,4261,1240,960

52,561725762,0351,6291,4861,447

62,598402792,2122,0142,0282,104

72,731708492,4962,5022,6542,825

82,93300752,8483,0363,3033,546

93,180169043,2363,5813,9354,227

103,456212573,6404,1114,5264,849

113,748225514,0434,6115,0675,403

124,046499174,4355,0755,5505,888

134,343839714,8095,4965,9766,305

144,635019415,1615,8756,3486,661

154,916340395,4886,2136,6696,962

165,185288295,7906,5116,9447,214

175,4402586,0666,7727,1797,424

185,680336896,3177,0007,3777,599

195,905134066,5447,1997,5457,743

206,114646156,7497,3707,6867,862

216,309152476,9337,5187,8047,959

226,489133247,0987,6467,9038,039

236,655206297,2467,7557,9868,104

246,808078437,3777,8498,0548,157

256,948508317,4947,9298,1118,200

267,077278377,5987,9978,1588,234

277,195173977,6908,0558,1978,263

287,302968177,7728,1058,2308,285

297,401410767,8448,1478,2568,304

307,491220777,9088,1838,2788,319

317,573081567,9648,2138,2978,331

327,647637858,0148,2398,3118,341

337,715494368,0588,2618,3248,348

347,777215448,0978,2798,3348,355

357,833325668,1318,2958,3428,360

367,884310888,1618,3088,3498,364

377,930619798,1888,3198,3558,367

387,972665748,2118,3298,3598,369

398,010828648,2318,3378,3638,372

408,045457078,2508,3448,3668,373

418,076870318,2658,3498,3698,375

428,105360418,2798,3548,3718,376

438,131194178,2928,3588,3728,377

448,154615078,3028,3628,3748,377

458,175845118,3128,3648,3758,378

468,195086528,3208,3678,3768,378

478,21252348,3278,3698,3778,379

488,228323238,3348,3718,3778,379

498,24263838,3398,3728,3788,379

508,255607018,3448,3738,3788,379

Al igual que con el ejercicio anterior fue necesario realizar por separado las curvas de disminucin de OD a diferentes temperaturas: 15 C, 20 C, 25 C, 28 C y 30 C con el fin de determinar los puntos crticos de oxgeno disuelto lo cual nos permiti hacer comparaciones del comportamiento del ro respecto a este parmetro con el tiempo.

Entre ms alta sea la temperatura a la cual se encuentra tanto el rio como el vertimiento se va a empezar a consumir de manera rpida el OD del ro, por lo tanto los niveles de DBO sern mayores y la contaminacin de la corriente de agua incrementar.

Con el paso del tiempo y dependiendo de la velocidad que presente el ro se podr dar el fenmeno de la re aireacin de manera rpida o lenta, esto ser proporcional a la velocidad y as los niveles de oxgeno aumentarn gradualmente hasta alcanzar su punto de saturacin.

Claramente se evidencia en la grfica que el OD del cuerpo de agua presenta una relacin inversa con la temperatura, pues entre ms grande sea sta ltima menor ser la concentracin de oxgeno disuelto.

Al existir un cambio pequeo en la temperatura de igual forma va a cambiar mnimamente el OD bien sea incrementndose o disminuyendo sus niveles.

Las constantes de desoxigenacin y de reoxigenacin juegan un papel importante para determinar que tanta capacidad presenta el ro para auto depurarse.

EJERCICIO # 3 Elaborar las curvas de disminucin de oxgeno disuelto para los siguientes casos:

a) En el municipio de Monterrey se descarga un vertimiento de aguas residuales provenientes del municipio sin ningn tratamiento al rio Ta, con un caudal de 0,065 m3/s, una DBOU a 25 C de 250 mg/L, presenta un OD de 0,9 mg/L, y una constante cintica (K) a 25 C de 0,100, las caractersticas del rio antes del punto de mezcla son: caudal 0,65 m3/s, DBOU de 18 mg/L, la concentracin del OD es de 8 mg/L, la profundidad del rio es 3,5 m, el coeficiente de actividad de lecho de 0,30 y una velocidad de 0,3 m/s.b) En el municipio de Monterrey se descarga un vertimiento de aguas residuales provenientes del municipio con un tratamiento primario al rio Ta, con un caudal de 0,065 m3/s, una DBOU a 25 C de 150 mg/L, presenta un OD de 3,5 mg/L, y una constante cintica (K) a 25 C de 0,100, las caractersticas del rio antes del punto de mezcla son: caudal 0,65 m3/s, DBOU de 18 mg/L, la concentracin del OD es de 8 mg/L, la profundidad del rio es 3,5 m, el coeficiente de actividad de lecho de 0,30 y una velocidad de 0,3 m/s.c) En el municipio de Monterrey se descarga un vertimiento de aguas residuales provenientes del municipio con un tratamiento secundario al rio Ta, con un caudal de 0,065 m3/s, una DBOU a 25 C de 25 mg/L, presenta un OD de 7 mg/L, y una constante cintica (K) a 25 C de 0,100, las caractersticas del rio antes del punto de mezcla son: caudal 0,65 m3/s, DBOU de 18 mg/L, la concentracin del OD es de 8 mg/L, la profundidad del rio es 3,5 m, el coeficiente de actividad de lecho de 0,30 y una velocidad de 0,3 m/s.a)PARAMETROS DE VERTIMIENTOSIMBOLOUNIDADESVALOR

CAUDALQvL/s65

TEMPERATURATvC25





CAUDALQvL/s650

TEMPERATURATvC25



VELOCIDADvm/s0,3

PROFUNDIDAD PROMEDIOhm3,5




A. PARAMETROS EN EL PUNTO DE MEZCLA



ODODmg/L7,3545


B. CALCULO DEL COEFICIENTE DE DESOXIGENACIONPARAMETROSIMBOLOUNIDADESVALOR

Kd a 20 CKd,20(dia-1)0,1257


C. CALCULO DEL COEFICIENTE DE REOXIGENACIONPARAMETROSIMBOLOUNIDADESVALOR

Kr a 20 CKr,20(dia-1)0,3262


D. RESULTADOS DE LA APLICACIN DEL MODELO DE STREETER-PHELPSPARAMETROSIMBOLOUNIDADESVALOR




OXIGENO DISUELTO CRITICOODc(mg/L)0


TXDOD17440,6401,8686,51235907,2000,0998,281

00,0001,0257,35518466,5601,5936,78736933,1200,0848,296

125,9205,6642,71619492,4801,3577,02337959,0400,0718,309

251,8408,1220,25820518,4001,1557,22538984,9600,0608,320

377,7609,1860,00021544,3200,9827,398391010,8800,0518,329

4103,6809,3810,00022570,2400,8357,545401036,8000,0438,337

5129,6009,0570,00023596,1600,7097,671411062,7200,0378,343

6155,5208,4430,00024622,0800,6037,777421088,6400,0318,349

7181,4407,6870,69325648,0000,5127,868431114,5600,0268,354

8207,3606,8841,49626673,9200,4347,946441140,4800,0228,358

9233,2806,0902,29027699,8400,3688,012451166,4000,0198,361

10259,2005,3393,04128725,7600,3138,067461192,3200,0168,364

11285,1204,6483,73229751,6800,2658,115471218,2400,0148,366

12311,0404,0254,35530777,6000,2258,155481244,1600,0128,368

13336,9603,4714,90931803,5200,1918,189491270,0800,0108,370

14362,8802,9835,39732829,4400,1628,218501296,0000,0088,372

15388,8002,5575,82333855,3600,1378,243

16414,7202,1886,19234881,2800,1168,264

B) Con tratamiento primarioPARAMETROS DE VERTIMIENTOSIMBOLOUNIDADESVALOR

CAUDALQvL/s65

TEMPERATURATvC25





CAUDALQvL/s650

TEMPERATURATvC25



VELOCIDADvm/s0,3





DBOU DBOmg/L30,0000

ODODmg/L7,5909


B. CALCULO DEL COEFICIENTE DE DESOXIGENACION


Kd a 20 CKd,20(dia-1)0,1257



Kr a 20 CKr,20(dia-1)0,3262








TXDOD17440,6401,4346,94635907,2000,0768,304

00,0000,7897,59118466,5601,2237,15736933,1200,0648,316

125,9204,3484,03219492,4801,0427,33837959,0400,0548,326

251,8406,2342,14620518,4000,8877,49338984,9600,0468,334

377,7607,0511,32921544,3200,7547,626391010,8800,0398,341

4103,6807,2001,18022570,2400,6417,739401036,8000,0338,347

5129,6006,9511,42923596,1600,5447,836411062,7200,0288,352

6155,5206,4791,90124622,0800,4627,918421088,6400,0248,356

7181,4405,9002,48025648,0000,3937,987431114,5600,0208,360

8207,3605,2833,09726673,9200,3338,047441140,4800,0178,363

9233,2804,6743,70627699,8400,2838,097451166,4000,0158,365

10259,2004,0984,28228725,7600,2408,140461192,3200,0128,368

11285,1203,5674,81329751,6800,2048,176471218,2400,0108,370

12311,0403,0895,29130777,6000,1738,207481244,1600,0098,371

13336,9602,6645,71631803,5200,1468,234491270,0800,0088,372

14362,8802,2906,09032829,4400,1248,256501296,0000,0068,374

15388,8001,9636,41733855,3600,1058,275

16414,7201,6796,70134881,2800,0898,291

c) Con tratamiento secundarioPARAMETROS DE VERTIMIENTOSIMBOLOUNIDADESVALOR

CAUDALQvL/s65

TEMPERATURATvC25





CAUDALQvL/s650

TEMPERATURATvC25



VELOCIDADvm/s0,3





DBOU DBOmg/L18,6364

ODODmg/L7,9091


B. CALCULO DEL COEFICIENTE DE DESOXIGENACION


Kd a 20 CKd,20(dia-1)0,1257



Kr a 20 CKr,20(dia-1)0,3262








TXDOD17440,6400,8917,48935907,2000,0478,333

00,0000,4717,90918466,5600,7607,62036933,1200,0408,340

125,9202,6885,69219492,4800,6477,73337959,0400,0348,346

251,8403,8644,51620518,4000,5517,82938984,9600,0298,351

377,7604,3734,00721544,3200,4687,912391010,8800,0248,356

4103,6804,4683,91222570,2400,3987,982401036,8000,0218,359

5129,6004,3154,06523596,1600,3388,042411062,7200,0178,363

6155,5204,0234,35724622,0800,2878,093421088,6400,0158,365

7181,4403,6634,71725648,0000,2448,136431114,5600,0138,367

8207,3603,2815,09926673,9200,2078,173441140,4800,0118,369

9233,2802,9035,47727699,8400,1768,204451166,4000,0098,371

10259,2002,5455,83528725,7600,1498,231461192,3200,0088,372

11285,1202,2166,16429751,6800,1268,254471218,2400,0068,374

12311,0401,9196,46130777,6000,1078,273481244,1600,0068,374

13336,9601,6556,72531803,5200,0918,289491270,0800,0058,375

14362,8801,4226,95832829,4400,0778,303501296,0000,0048,376

15388,8001,2197,16133855,3600,0658,315

16414,7201,0437,33734881,2800,0558,325

Tiempo (das)OD Sin tratamientoOD tratamiento primarioOD Tratamiento secundario428,3498,3568,365

07,3557,5917,909438,3548,3608,367

12,7164,0325,692448,3588,3638,369

20,2582,1464,516458,3618,3658,371

30,0001,3294,007468,3648,3688,372

40,0001,1803,912478,3668,3708,374

50,0001,4294,065488,3688,3718,374

60,0001,9014,357498,3708,3728,375

70,6932,4804,717508,3728,3748,376

81,4963,0975,099

92,2903,7065,477

103,0414,2825,835

113,7324,8136,164

124,3555,2916,461

134,9095,7166,725

145,3976,0906,958

155,8236,4177,161

166,1926,7017,337

176,5126,9467,489

186,7877,1577,620

197,0237,3387,733

207,2257,4937,829

217,3987,6267,912

227,5457,7397,982

237,6717,8368,042

247,7777,9188,093

257,8687,9878,136

267,9468,0478,173

278,0128,0978,204

288,0678,1408,231

298,1158,1768,254

308,1558,2078,273

318,1898,2348,289

328,2188,2568,303

338,2438,2758,315

348,2648,2918,325

358,2818,3048,333

368,2968,3168,340

378,3098,3268,346

388,3208,3348,351

398,3298,3418,356

408,3378,3478,359

418,3438,3528,363

ANALISIS:

Se evidencia como la falta de tratamiento del vertimiento antes de depositarlo al rio ocasiona un nivel elevado de contaminacin hasta que los niveles de Oxgeno disuelto en el rio llegan a ser 0. El tratamiento primario resuelve un poco el problema porque no deja nulo el nivel de oxgeno disuelto en el rio, sin embargo el nivel crtico de oxgeno disuelto en muy pequeo. La combinacin del tratamiento primario ms el secundario genera resultado ptimos pues los puntos crticos de oxgeno disuelto no son tan grandes, as que el grado de afectacin al rio es pequeo en comparacin con los otros dos. Es notorio que elevadas DBO descargadas al rio sin tratamiento generan ms trabajo para descomponer estas altas cargas de materia orgnica causando as contaminacin, afectando la vida acutica y el comportamiento general de rio. Tambin se puede observar que si bien la cada de oxgeno disuelto ms crtica es la del vertimiento sin tratamiento el tiempo para que el rio recupere su estado original es el mismo que para un vertimiento con tratamiento primario y uno con tratamiento secundario. Las constantes de desoxigenacin y de reoxigenacin juegan un papel importante para determinar que tanta capacidad presenta el ro para auto depurarse. Se hace evidente la necesidad de implementar tratamientos para las aguas residuales para que la afectacin al rio sea la menor posible.

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