Problemas resueltos sist.naturales
Páginas: 32 (7879 palabras)
Publicado: 6 de junio de 2014
Problemas resueltos
1.-
a) (50%). Calculad los valores críticos de oxígeno disuelto (concentración, posición, materia orgánica en ese punto) cuando se produce el siguiente vertido de aguas residuales urbanas efectuado en distintas condiciones en invierno y en verano. Comparad los resultados.
Datos:
Características del río aguas arriba del punto de vertido:
Verano
InviernoCaudal (m3/s)
1.3
2
Velocidad (m/s)
0.1
0.2
Materia orgánica, L0 (mg/L)
1
3
Fracción particulada de L0
100%
100%
Oxígeno Disuelto
97% [O2]sat
96% [O2]sat
Temperatura (ºC)
19
12
Características del agua residual prevista:
Verano
Invierno
Caudal (m3/s)
0.06
0.04
Materia orgánica, L0 (mg/L)
500
450
Fracción particulada de L0
40%
40%
Oxígeno Disuelto (mg/L)
0
0Temperatura (ºC)
24
16
Constantes cinéticas:
Constante de degradación de la materia orgánica, k'1 (20ºC): 0.42 d-1 = 1.047
Constante de reaireación, k'2 (20ºC): 0.38 d-1 = 1.026
Se supone que el vertido no afecta apreciablemente a la velocidad del agua en el río.
No se produce sedimentación de materia orgánica en el rio.
Altitud: nivel del mar.
b) (50%).Idem, pero considerando que se instala un sedimentador primario antes del vertido. Este sedimentador primario elimina un 60% de la materia orgánica particulada. Comparad los resultados con los del apartado a..
Solución.
Apartado a)
SITUACIÓN DE VERANO:
Características del punto de mezcla entre el vertido y el agua del río:
La DBOL en el punto de mezcla es:
La temperatura enel punto de mezcla es:
La concentración de oxígeno es:
El déficit de oxígeno en el punto mezcla es:
Valores de las constantes de velocidad de reacción a la temperatura de trabajo:
Los valores del punto crítico se calculan mediante las ecuaciones de Streeter-Phelps para el caso:
SITUACIÓN DE INVIERNO:
Características del punto de mezcla entre el vertido y el agua del río:La DBOL en el punto de mezcla es:
La temperatura en el punto de mezcla es:
La concentración de oxígeno es:
El déficit de oxígeno en el punto mezcla es:
Valores de las constantes de velocidad de reacción a la temperatura de trabajo:
Los valores del punto crítico se calculan mediante las ecuaciones de Streeter-Phelps para el caso:
Comentarios:
La diferencia entrelas situaciones de invierno y verano es muy grande. En invierno, la concentración de oxígeno disuelto en el punto crítico está en el 59% de la concentración de saturación, mientras que en verano se sitúa en el 1.5%, esto es, prácticamente cero. Los motivos por los cuales sucede esto son:
La carga orgánica vertida es notablemente inferior en invierno.
El caudal del río es mayor en invierno, locual diluye el vertido en mayor medida.
La constante de velocidad de degradación de la materia orgánica es menor en invierno, debido a las menores temperaturas. También disminuye la constante de velocidad de reaireación, pero lo hace en menor medida y su valor es superior a la k’1.
Apartado b)
En este caso, el vertido de materia orgánica desde la población disminuye un 24% (sedimenta el60% del 40% de la materia orgánica). Por lo tanto, el valor de L0 en la mezcla de aguas del río y del vertido será:
Condiciones de verano:
Condiciones de invierno:
Todos los demás términos son los mismos, por lo que el punto crítico es:
Verano:
Invierno:
En ambos casos se observa una mejoría en las concentraciones de oxígeno. Es más apreciable en verano que en invierno.3.- Se pretende instalar una planta de ósmosis inversa destinada a la producción de agua potable. La planta captará aguas subterráneas con una concentración media de nitratos de 40 mg N/L. El agua producida tendrá una concentración de nitratos de 3 mg N/L. El agua de rechazo de la planta (un 40% del agua subterránea captada) será evacuada a una laguna litoral. La administración ha...
1.-
a) (50%). Calculad los valores críticos de oxígeno disuelto (concentración, posición, materia orgánica en ese punto) cuando se produce el siguiente vertido de aguas residuales urbanas efectuado en distintas condiciones en invierno y en verano. Comparad los resultados.
Datos:
Características del río aguas arriba del punto de vertido:
Verano
InviernoCaudal (m3/s)
1.3
2
Velocidad (m/s)
0.1
0.2
Materia orgánica, L0 (mg/L)
1
3
Fracción particulada de L0
100%
100%
Oxígeno Disuelto
97% [O2]sat
96% [O2]sat
Temperatura (ºC)
19
12
Características del agua residual prevista:
Verano
Invierno
Caudal (m3/s)
0.06
0.04
Materia orgánica, L0 (mg/L)
500
450
Fracción particulada de L0
40%
40%
Oxígeno Disuelto (mg/L)
0
0Temperatura (ºC)
24
16
Constantes cinéticas:
Constante de degradación de la materia orgánica, k'1 (20ºC): 0.42 d-1 = 1.047
Constante de reaireación, k'2 (20ºC): 0.38 d-1 = 1.026
Se supone que el vertido no afecta apreciablemente a la velocidad del agua en el río.
No se produce sedimentación de materia orgánica en el rio.
Altitud: nivel del mar.
b) (50%).Idem, pero considerando que se instala un sedimentador primario antes del vertido. Este sedimentador primario elimina un 60% de la materia orgánica particulada. Comparad los resultados con los del apartado a..
Solución.
Apartado a)
SITUACIÓN DE VERANO:
Características del punto de mezcla entre el vertido y el agua del río:
La DBOL en el punto de mezcla es:
La temperatura enel punto de mezcla es:
La concentración de oxígeno es:
El déficit de oxígeno en el punto mezcla es:
Valores de las constantes de velocidad de reacción a la temperatura de trabajo:
Los valores del punto crítico se calculan mediante las ecuaciones de Streeter-Phelps para el caso:
SITUACIÓN DE INVIERNO:
Características del punto de mezcla entre el vertido y el agua del río:La DBOL en el punto de mezcla es:
La temperatura en el punto de mezcla es:
La concentración de oxígeno es:
El déficit de oxígeno en el punto mezcla es:
Valores de las constantes de velocidad de reacción a la temperatura de trabajo:
Los valores del punto crítico se calculan mediante las ecuaciones de Streeter-Phelps para el caso:
Comentarios:
La diferencia entrelas situaciones de invierno y verano es muy grande. En invierno, la concentración de oxígeno disuelto en el punto crítico está en el 59% de la concentración de saturación, mientras que en verano se sitúa en el 1.5%, esto es, prácticamente cero. Los motivos por los cuales sucede esto son:
La carga orgánica vertida es notablemente inferior en invierno.
El caudal del río es mayor en invierno, locual diluye el vertido en mayor medida.
La constante de velocidad de degradación de la materia orgánica es menor en invierno, debido a las menores temperaturas. También disminuye la constante de velocidad de reaireación, pero lo hace en menor medida y su valor es superior a la k’1.
Apartado b)
En este caso, el vertido de materia orgánica desde la población disminuye un 24% (sedimenta el60% del 40% de la materia orgánica). Por lo tanto, el valor de L0 en la mezcla de aguas del río y del vertido será:
Condiciones de verano:
Condiciones de invierno:
Todos los demás términos son los mismos, por lo que el punto crítico es:
Verano:
Invierno:
En ambos casos se observa una mejoría en las concentraciones de oxígeno. Es más apreciable en verano que en invierno.3.- Se pretende instalar una planta de ósmosis inversa destinada a la producción de agua potable. La planta captará aguas subterráneas con una concentración media de nitratos de 40 mg N/L. El agua producida tendrá una concentración de nitratos de 3 mg N/L. El agua de rechazo de la planta (un 40% del agua subterránea captada) será evacuada a una laguna litoral. La administración ha...
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