Humedal Artificial Calculo

3.7 HUMEDALES EN MÉXICO

De acuerdo con los registros bibliográficos en México, el estudio y aplicación de sistemas de humedales artificiales para el tratamiento de aguas residuales se empezó a realizar a finales de la década de los 80' en Nuevo León y, a principios de la década de los 90', en dos instituciones de educación superior en el Distrito Federal: la UNAM y la UAM, en las que de maneraindependiente se empezaron a realizar estudios a nivel laboratorio y planta piloto sobre humedales artificiales de flujo horizontal (MIRANDA, 2000), estos sistemas poco a poco se empezaron a construir en diferentes partes del país.
 
4. METODOLOGÍA
4.1 DISEÑO DE LOS HUMEDALES
4.1.1 ECUACIONES GENERALES DE DISEÑO
Los humedales artificiales son considerados como reactores biológicos debiomasa adherida de acuerdo con el modelo hidráulico de un humedal este se puede aproximar a un modelo cinético de flujo pistón debido a la utilización de las plantas y caudales pequeños, ya que a medida que se aumenta el caudal hay presencia de zonas muertas y el comportamiento cambia a la de un tanque agitado. El uso de plantas disminuye las zonas muertas y el humedal tiende a comportarse como unreactor de flujo pistón.
A partir de datos obtenidos en sistemas que se encuentran en operación (Reed, 1995) y otros autores, plantean que la ecuación 1, esta puede ser aplicada para el diseño de estos sistemas.
Ecuación 1: Ecuación flujo pistón
Ce/Co=e^((-K_T∙t) )
Donde:
Ce: Concentración del contaminante en el efluente. (mg/L)
Co: Concentración del contaminante en el afluente (mg/L)
KT:Constante de velocidad de reacción de primer orden, dependiente de la temperatura. (d-1)
t: Tiempo de retención hidráulica. (d)
El tiempo de retención hidráulica en los humedales puede ser calculado usando la siguiente ecuación:
Ecuación 2: Tiempo de retención hidráulica
t=LWdη/Q
Donde:
L: Longitud la celda (m).
W: Ancho de la celda (m)
y: Profundidad del agua en la celda (m)
η: Porosidad,o espacio utilizado por el agua para fluir a través del humedal.
La porosidad es un porcentaje y se expresa en forma de decimal.
Q: Caudal promedio a través del humedal (m3/d).
Este tiempo de retención también puede ser calculado despejando de la ecuación 1, y se obtiene la ecuación 3

Ecuación 3: Tiempo de retención cinética

t_c=(ln⁡(Ce/Co))/K_T
Este tiempo de retención es el tiempode retención cinética, puede ser utilizado con fines de comprobación ya que debe de ser igual al tiempo de retención hidráulica de la ecuación 2, es el tiempo necesario en la que el agua residual debe estar en el humedal, con el fin de lograr la remoción del contaminante de interés, el tiempo es inversamente proporcional a la constante de velocidad de reacción, es decir si mi velocidad de reacciónaumenta mi tiempo de retención disminuye, la KT velocidad de consumo del contaminante se ve influenciada por la temperatura, como en todo proceso biológico.

El valor de KT usado tanto en la ecuación (1), (3) y (6) depende del tipo de contaminante removido y de la temperatura, para DBO generalmente aumenta en un 10% por °C, de esta manera se espera que sea mayor durante el periodo de veranoque durante el invierno. También se ha reportado que KT aumenta a medida que el sistema envejece. (ONU-HABITAT, 2008)
Experimentalmente se ha encontrado una relación entre K constante de velocidad de reacción y temperatura T representada por la ecuación 4.

Ecuación 4: Relación contante de velocidad de reacción con la temperatura

KT:= K20ºC θ (T-20)
KT: Constante de velocidad de reacción auna temperatura t
K20ºC: Constante de velocidad de reacción a 20ºC
θ: 1.056 si el cambio de temperatura es entre 20 y 30ºC para DBO
θ: 1.135 si el cambio de temperatura es entre 4 y 20ºC para DBO
T= temperatura diferente de 20ºC






Para un diseño preliminar se asume que los flujos a la entrada y la salida son iguales, para un diseño de debe determinar el flujo promedio diario,...