Evaluación de los mecanismos de remoción de fenoles en un

Universidad de La Salle Universidad de La Salle

Ciencia Unisalle Ciencia Unisalle

Ingeniería Ambiental y Sanitaria Facultad de Ingeniería

1-1-2009

Evaluación de los mecanismos de remoción de fenoles en un Evaluación de los mecanismos de remoción de fenoles en un

reactor híbrido de flujo a pistón con medio de soporte espuma de reactor híbrido de flujo a pistón con medio de soporte espuma de

poliuretano poliuretano

Diana Marcela Mendez Yusunguaira Universidad de La Salle, Bogotá

Natalia Bolivar Madrigal Universidad de La Salle, Bogotá

Follow this and additional works at: https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_ambiental_sanitaria

Citación recomendada Citación recomendada Mendez Yusunguaira, D. M., & Bolivar Madrigal, N. (2009). Evaluación de los mecanismos de remoción de fenoles en un reactor híbrido de flujo a pistón con medio de soporte espuma de poliuretano. Retrieved from https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_ambiental_sanitaria/492

This Trabajo de grado - Pregrado is brought to you for free and open access by the Facultad de Ingeniería at Ciencia Unisalle. It has been accepted for inclusion in Ingeniería Ambiental y Sanitaria by an authorized administrator of Ciencia Unisalle. For more information, please contact [email protected].

https://ciencia.lasalle.edu.co/

https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_ambiental_sanitaria

https://ciencia.lasalle.edu.co/fac_ingenieria

https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_ambiental_sanitaria?utm_source=ciencia.lasalle.edu.co%2Fing_ambiental_sanitaria%2F492&utm_medium=PDF&utm_campaign=PDFCoverPages

https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_ambiental_sanitaria/492?utm_source=ciencia.lasalle.edu.co%2Fing_ambiental_sanitaria%2F492&utm_medium=PDF&utm_campaign=PDFCoverPages

mailto:[email protected]

1

EVALUACIÓN DE LOS MECANISMOS DE REMOCIÓN DE FENOLES EN UN REACTOR HÍBRIDO DE FLUJO A PISTÓN CON MEDIO DE SOPORTE

ESPUMA DE POLIURETANO

DIANA MARCELA MENDEZ YUSUNGUAIRA

NATALIA ANDREA BOLIVAR MADRIGAL

UNIVERSIDAD DE LA SALLE

FACULTAD DE INGENIERÍA AMBIENTAL Y SANITARIA

BOGOTÁ D.C.

2009

2

EVALUACIÓN DE LOS MECANISMOS DE REMOCIÓN DE FENOLES EN UN REACTOR HÍBRIDO DE FLUJO A PISTÓN CON MEDIO DE SOPORTE

ESPUMA DE POLIURETANO

DIANA MARCELA MENDEZ YUSUNGUAIRA

NATALIA ANDREA BOLIVAR MADRIGAL

Proyecto de Grado para optar al título de

Ingeniero Ambiental y Sanitario

Director

ROSALINA GONZÁLEZ

Ingeniera Química

UNIVERSIDAD DE LA SALLE

FACULTAD DE INGENIERÍA AMBIENTAL Y SANITARIA

BOGOTÁ D.C.

2009

3

Nota de aceptación:

_________________________

_________________________

_________________________

_________________________

_________________________

_________________________

_________________________

Firma del director

_________________________

Firma del jurado

_________________________

Firma del jurado

Bogotá D.C., 2009

4

Las pequeñas ideas son el comienzo de grandes proyectos, es así que hoy culmino una idea en el proyecto de mi vida, gracias al apoyo incondicional de mi mamá Yolanda, mi

papá Luis, mis hermanas Alejandra y Luisa, por estar siempre conmigo colmando mi vida de amor, ternura, fortaleza y de mucha energía.

Diana Marcela Mendez Yusunguaira

5

“Haciendo lo imposible como se logra lo posible”

Dedico este documento al apoyo incondicional de mi mama Betty y a Dios que siempre esta presente en todas las cosas que hago

Natalia Andrea Bolívar Madrigal

6

AGRADECIMIENTOS

Los autores expresan sus agradecimientos por la asesoría de nuestro director, la Ingeniera Rosalina González, de igual forma al Ingeniero Néstor Mancipe por su apoyo y paciencia en el inicio de esta investigación. Al Ingeniero Francisco Sánchez, de la Universidad Nacional, por sus aportes para el análisis de las macrófitas en la determinación de Fenol. En la conceptualización del estudio hidrodinámico al Ingeniero Juan Carlos Vargas y Jairo Andrés Torres. De igual forma a la Facultad de Ingeniería Ambiental y Sanitaria de la Universidad de la Salle, por el apoyo a la investigación, y la colaboración del Ingeniero Oscar Contento y el Químico Hugo Sarmiento, por sus conocimientos científicos. Al laboratorio de Ingeniería Ambiental y Sanitaria de la Universidad de la Salle, y sus monitores, por la cooperación en los análisis de laboratorio. Y a nuestros compañeros que de alguna u otra forma con su apoyo, y energía ayudo a que este proyecto culminara satisfactoriamente.

7

CONTENIDO

INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 22 1. OBJETIVOS .................................................................................................... 23 2. MARCO TEÓRICO ......................................................................................... 24

2.1 FENOLES ................................................................................................. 24 2.2 PROPIEDADES DE LOS FENOLES ....................................................... 25

2.2.1 Propiedades Físicas. ........................................................................... 25 2.2.2 Propiedades Químicas. ..................................................................... 25

2.3 EFECTOS DEL FENOL ............................................................................ 26 2.3.1 Efectos sobre la salud. ........................................................................ 26 2.3.2 Efectos en el ambiente. ........................................................................ 27 2.3.3 Importancia de los compuestos fenólicos en las plantas. ............. 28 2.3.4 Efectos en el suelo. ............................................................................ 28 2.3.5 Efectos en el agua. ............................................................................. 29 2.3.6 Efectos en el aire. ............................................................................... 29

2.4 TÉCNICAS DE TRATAMIENTO DEL FENOL EN AGUAS RESIDUALES 30 2.4.1 Humedales Artificiales.. ....................................................................... 30 2.4.1.1 Humedal de flujo superficial. ............................................................ 31 2.4.1.2 Humedal de flujo sub-superficial. .................................................... 31 2.4.1.3 Plantas Macrófitas.. ........................................................................... 32 2.4.2 Reactor anaerobio de flujo a Pistón (RAP). ....................................... 33 2.4.2.1 Medio Filtrante. .................................................................................. 33 2.4.2.2 Espuma de poliuretano ..................................................................... 34

2.5 FUNDAMENTOS DE MODELACIÓN EN PROCESOS AMBIENTALES .... 36 2.5.1 Procesos de transporte de contaminantes. ....................................... 37 2.5.1.1 Advección ...................................................................................... 38 2.5.1.2 Difusión/Dispersión ...................................................................... 38

2.6 COMPORTAMIENTO HIDRODINÁMICO DE UN REACTOR ..................... 40 2.6.1 Trazadores ............................................................................................ 40 2.6.2 Ensayos con trazadores ...................................................................... 41 2.6.2.1 En forma continua. ............................................................................ 41

8

2.6.2.2 En forma instantánea. ....................................................................... 42 2.6.3 Características hidráulicas del desplazamiento de un fluido dentro de un reactor .................................................................................................. 42

3 METODOLOGÍA ............................................................................................. 44 4 PRE-EXPERIMENTACIÓN ............................................................................. 45

4.1 CARACTERIZACIÓN AGUA RESIDUAL ................................................ 45 4.2 UNIDAD DE TRATAMIENTO RAP-HÍBRIDO .......................................... 45 4.3 INOCULACIÓN DEL REACTOR .............................................................. 46 4.4 MACRÓFITA ............................................................................................ 47 4.5 TIEMPO DE RETENCIÓN ........................................................................ 49

5 EXPERIMENTACIÓN ..................................................................................... 50 5.1 COMPORTAMIENTO BIOQUÍMICO Y FÍSICO DEL FENOL .................. 50 5.2 RÉGIMEN DE FLUJO .............................................................................. 51

5.2.1 Teoría simplificada de Wolf-Resnick ................................................. 53 5.2.2 Modelo ADZ (Modelo de Zona Muerta Agregada) .............................. 55

5.3 MECANISMOS DE REMOCIÓN DE FENOL ............................................... 56 5.3.1 Medio de Soporte ................................................................................. 57 5.3.1.1 Determinación de fenol ..................................................................... 60 5.3.2 Macrófita. .............................................................................................. 61 5.3.3 Sedimentos ........................................................................................... 62 5.3.4 Entre cámaras ....................................................................................... 63

5.4 VARIABLES DE SEGUIMIENTO Y CONTROL ........................................... 64 6 RESULTADOS Y ANÁLISIS ............................................................................. 64

6.1 RÉGIMEN HIDRODINÁMICO ...................................................................... 65 6.1.1 Determinación Tiempo de Retención ................................................. 65 6.1.2 Aplicación Modelo Wolf-Resnick ........................................................ 67 6.1.3 Curva de Tendencia del Trazador ....................................................... 70 6.1.4 Aplicación del Modelo ADZ (Aggregated Dead Zone). ...................... 74

6.2 MECANISMOS DE REMOCIÓN DE FENOL ............................................... 77 6.2.1 Medio de Soporte ............................................................................. 77 6.2.1.1 Desactivación con N2. ................................................................... 77 6.2.1.2 Determinación de fenol ................................................................ 78 6.2.2 Macrófita ........................................................................................... 80

9

6.2.3 Sedimentos ....................................................................................... 83 6.2.4 Entre cámaras................................................................................... 84

6.3 VARIABLES DE SEGUIMIENTO Y CONTROL ....................................... 86 6.4 PARAMETROS DE DISEÑO .................................................................... 96 6.5 APROXIMACIÓN DE MODELO MATEMÁTICO .................................... 101

CONCLUSIONES ................................................................................................ 105 RECOMENDACIONES ........................................................................................ 107 BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................... 108 ANEXOS .............................................................................................................. 111

10

LISTA DE TABLAS

Tabla1 Características Físicas de fenoles 25

Tabla 2 Requerimientos medio de soporte 35

Tabla 3 Composición espuma de poliuretano 36

Tabla 4 Caracterización 17 de abril de 2008 45

Tabla 5 Determinación fenol – macrófita 47

Tabla 6 Ubicación conductimetros entre cámaras del RAP-Hibrido 53

Tabla 7 Prueba espuma activación y desactivación 59

Tabla 8 Variables seguimiento y control 64

Tabla 9 Resultados Aplicación Método Wolf- Resnick en el RAP-Hibrido 70

Tabla 10 Parámetros para en análisis de curva de tendencia 71

Tabla 11 Criterios de evaluación de curva de tendencia 72

Tabla 12 Resultados Modelo ADZ 76

Tabla 13 Concentración de fenol de prueba de espuma activada y desactivada

77

Tabla 14 Fenol en espuma de poliuretano 78

Tabla 15 Fenol en estructuras vegetales 81

Tabla 16 Sedimentos en periodo de experimentación 83

Tabla 17 Fenol entre cámaras 84

Tabla 18 O.D en el RAP-Hibrido 86

Tabla 19 Parámetros de diseño de un RAP 90

Tabla 20 Parámetros de diseño de humedales de flujo subsuperficial 97

Tabla 21 Parámetros de diseño de un RAP – Hibrido 97

Tabla 22 Valor constantes a y ∂ en la espuma de poliuretano 97

Tabla 23 Valor de las constantes a y ∂ en la espuma 102

Tabla 24 Diferencia de carga de fenol experimental y teórica 104

11

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 Estructura del Fenol 26

Figura 2 Macrófita Polygonum Hydropiperoides 32

Figura 3 Esquema general de la modelación de procesos biológicos de tratamiento

37

Figura 4 Aplicación de los trazadores 40

Figura 5 Flujo a pistón 42

Figura 6 Flujo de mezcla 43

Figura 7 Corto circuito 43

Figura 8 Metodología de Investigación 44

Figura 9 RAP- Hibrido 46

Figura 10 Recolección de macrófita- humedal La Conejera 48

Figura 11 Degradación anaerobia del fenol 50

Figura 12 Modelo estratificado para un granulo anaerobio 51

Figura 13 Ubicación conductimetros entre cámaras 52

Figura 14 Curva de concentración del trazador 55

Figura 15 Semanas de experimentación 57

Figura 16 Material utilizado para inmovilizar microorganismos 57

Figura 17 Material utilizado como medio de soporte en el RAP – Hibrido 57

Figura 18 Desactivación de la espuma de poliuretano 58

Figura 19 Biofilm sobre la espuma de poliuretano 59

Figura 20 Espuma de poliuretano – blanco 60

Figura 21 Extracción de la espuma de poliuretano 60

Figura 22 Extracto de la espuma 61

Figura 23 Macrófita Polygonum Hydropiperoides 62

12

Figura 24 Dinámica de sedimentos en el RAP- Hibrido 62

Figura 25 Sedimentos 63

Figura 26 Muestra de cada cámara RAP- Hibrido 64

Figura 27 Extracto espuma de poliuretano 80

13

LISTA DE GRÁFICAS

Gráfica 1 Conductividad en función del tiempo prueba preliminar con trazadores

65

Gráfica 2 Conductividad en función del tiempo de cada cámara del RAP – Hibrido

67

Gráfica 3 Aplicación del método Wolf – Resnick para cámara 1 67


Gráfica 5 Aplicación del método Wolf – Resnick para cámara.3 68


Gráfica 7 Curva de tendencia del trazador 70

Gráfica 8 Curva de aplicación Modelo ADZ 74

Gráfica 9 Determinación de t y ד en cada punto de muestreo 75

Gráfica 10 Remoción fenol en espuma activada 77

Gráfica 11 Remoción fenol en espuma desactivada 78

Gráfica 12 Fenol espuma de poliuretano entre cámaras 79

Gráfica 13 % remoción del fenol por la espuma de poliuretano en el RAP-Hibrido

80

Gráfica 14 Remoción de fenol por la macrófita entre cámaras 81

Gráfica 15 % Remoción de fenol macrófita en el RAP-Hibrido 82

Gráfica 16 Fenol en sedimentos 83

Gráfica 17 Fenol entre cámaras 85

Gráfica 18 Eficiencias de remoción de fenol entre cámaras 85

Gráfica 19 Comportamiento del pH respecto al tiempo 87

Gráfica 20 Comportamiento de la temperatura respecto al tiempo 88

Gráfica 21 Comportamiento de DQO respecto al tiempo 89

14

Gráfica 22 Comportamiento de DBO5 respecto al tiempo 90

Gráfica 23 Eficiencia de remoción de DQO Y DBO5 durante el mes de Octubre a Noviembre en el RAP – Hibrido

91

Gráfica 24 SST en el RAP – Hibrido respecto al tiempo 91

Gráfica 25 Turbiedad en el RAP – Hibrido respecto al tiempo 93

Gráfica 26 Eficiencia de remoción de SST y turbiedad 93

Gráfica 27 Comportamiento de los AGV respecto al mes de noviembre en el RAP–Hibrido

94

Gráfica 28 Comportamiento de la Alcalinidad respecto al mes de noviembre en el RAP – Hibrido

94

Gráfica 29 AGV/ Alcalinidad respecto al mes de noviembre en el RAP-Hibrido

95

Gráfica 30 Fenol en el RAP- Hibrido respecto al tiempo 96

Gráfica 31 Carga orgánica de DBO en función de la eficiencia de remoción de DBO5

98

Gráfica 32 Carga volumétrica fenol en función de la eficiencia de remoción de fenol

99

Gráfica 33 Carga superficial de SST en función de la eficiencia de remoción de SST

99

Gráfica 34 Eficiencia de remoción de DBO5 en función TRH 100

Gráfica 35 Eficiencia de remoción de fenol en función de la carga orgánica de fenol

100

15

LISTA DE ANEXOS

ANEXO A UNIDAD DE TRATAMIENTO RAP-HÍBRIDO 112

ANEXO B POROSIDAD ESPUMA DE POLIURETANO – VOLUMEN EFECTIVO

114

ANEXO C PROTOCOLO DETERMINACIÓN DE FENOL EN ESTRUCTURAS VEGETALES

117

ANEXO D CONSOLIDADO DATOS ENSAYO DE TRAZADORES 123

ANEXO D1 Datos ensayo preliminar- TRH 123

ANEXO D2 Datos ensayo Régimen Hidrodinámico 126

ANEXO E ECUACIONES 136

ANEXO E1 Ecuaciones del % de flujo a pistón, mezcla completa y zonas muertas

136

ANEXO E2 Criterios de evaluación de la curva de tendencia del trazador 140

ANEXO F GRAFICAS ENSAYO TRAZADORES REGIMEN HIDRODINAMICO

142

ANEXO G TEORÍA DEL ADZ (AGGREGATED DEAD ZONE) Y CALCULO DE FRACCIÓN DISPERSIVA

144

ANEXO H MEMORIA DE CÁLCULO 147

ANEXO H1 Aplicación del Modelo Wolf-Resnick 147

ANEXO H2 Desarrollo del balance de masa del RAP-Híbrido para la obtención de la ecuación que define el modelo matemático de remoción de fenol.

151

ANEXO H3 Determinación de la constante cinética de remoción “K” 157

ANEXO I RESULTADOS- ANÁLISIS ESTADÍSTICO ANOVA, TUKEY Y PRUEBA T

161

ANEXO I1 Espuma de poliuretano entre cámaras 161

ANEXO I2 Macrófita Polygonum Hydropiperoides 163

ANEXO I3 Sedimentos 165

16

ANEXO I4 Fenol entre cámaras 166

ANEXO I5 Correlación de la DQO y DBO5 167

ANEXO I6 Correlación de los SST y la Turbiedad 168

ANEXO I7 Comportamiento del fenol en RAP-Híbrido 169

ANEXO I8 Comportamiento del AGV y alcalinidad 170

ANEXO J PROTOCOLOS DE ANÁLISIS DE LABORATORIO 171

ANEXO J1 Protocolo de determinación de fenol por colorimetría utilizando el equipo Nanocolor Fotómetro 400 D

171

ANEXO J2 Protocolo de determinación de DQO utilizando el equipo HACH DR 2800

174

ANEXO J3 Protocolo de determinación de DBO5 utilizando el Test 8-25 Nanocolor

175

ANEXO K VARIABLES DE SEGUIMIENTO Y CONTROL 177

ANEXO K1 Consolidado datos variables de seguimiento y control 177

ANEXO K2 Gráficas eficiencia de remoción en función del comportamiento de las variables de seguimiento y control

185

ANEXO K3 Tabla correlación DQO y DBO5 188

ANEXO K4 Tabla de correlación de SST y Turbiedad 190

ANEXO L TÉCNICAS FITORREMEDIATIVAS 193

17

GLOSARIO

Advección: Movimiento de las partículas finas con una velocidad en tres direcciones que pueden ser longitudinal, lateral o transversal, y vertical., en el agua, a la vez es el mecanismos por el cual la masa es transportada a través de los límites del sistema y de un punto a otro.

Aerobio: Proceso en presencia de oxigeno, por el cual un compuesto se oxida, utilizando oxígeno molecular como aceptor final de electrones. Este proceso a la vez consiste en la transformación de la materia biodegradable en compuestos minerales, gases, y biomasa microbiana. Anaerobio: Proceso que ocurre en ausencia de oxígeno. Por lo cual se utiliza compuestos diferentes al oxígeno como aceptores de electrones, por ejemplo, nitratos, carbonatos o sulfatos, dando lugar a compuestos reducidos del tipo de óxidos de nitrógeno, nitrógeno, azufre, tiosulfato.

Biofilm: Población de varios microorganismos, contenidos en una matriz de exopolisacáridos o capa de productos de excreción, adheridos a una superficie inerte o un tejido vivo.

Biota: Conjunto de especies de plantas, animales, microorganismos, de un compartimiento del ecosistema, es decir que ocupan un área dada, como el suelo, rizosfera, o el fondo de un ecosistema acuático.

Conductividad: Es la medida de la capacidad de una solución para conducir la corriente eléctrica, es una variable de calidad del agua expresada en (μs/cm). Debido a que la corriente eléctrica se transporta por medio de iones en solución, la conductividad aumenta cuando aumenta la concentración de iones. Corto circuito: Aspecto hidráulico que se caracteriza porque parte del flujo tiene una velocidad infinita y por tanto un tiempo de detención cero.

Difusión: mezcla de partículas finas de sustancias, causadas por la turbulencia a micro escala. Este es un proceso advectivo que a nivel de micro escala es causado por un remolino de fluctuaciones en el flujo cortante.

Dispersión: La interacción de la difusión turbulenta con los gradientes de velocidad causados por las fuerzas cortantes en el cuerpo de agua causa un mayor grado de mezcla conocido como dispersión.

Digestión anaerobia: Degradación de la materia orgánica en ausencia de Oxígeno molecular por efecto de microorganismos, generando ácidos y biogás.

18

Espacios muertos: Aquella parte del volumen del reactor que permanece en reposo y se presenta por lo común en las esquinas de los sistemas, siendo así un espacio inutilizado aumentando el tiempo de retención hidráulico y disminuyendo la eficiencia de remoción de contaminantes. Espuma de poliuretano: Hule de espuma o plástico poroso, producto de reacciones químicas de polimerización de uretano.

Fenol: El Fenol es el nombre específico del monohidroxibenceno, C6H5OH, y el nombre de cualquier compuesto que contiene uno o varios hidroxilos (OH) unidos a un anillo aromático.

Flujo a pistón: Aquel cuando el liquido que entra al sistema de tratamiento se traslada perpendicularmente al sentido del flujo sin mezclarse, y salen en la misma secuencia que ingresa al rector, y permanecen un tiempo igual al tiempo de retención teórico.

Flujo de mezcla: Aquel que existe cuando la composición del efluente en cualquier instante es idéntica al de toda la masa liquida, las partículas del fluido se dispersan inmediatamente por todo el volumen del reactor.

Glabousas: glabosa = esférico

Híbrido: Es la unión o mezcla de dos o más caracteres que juntos forman una nueva situación.

Humedal artificial: Ambiente diseñado por el hombre para simular el comportamiento de un humedal natural, en el tratamiento de aguas residuales para fijar físicamente los contaminantes en la superficie del suelo y la materia orgánica, utilizando plantas adaptadas a sustratos anaerobios saturados de agua, una columna de agua que fluya en o sobre el sustrato, invertebrados y vertebrados, y una población anaerobia y aerobia.

Humedal de flujo subsuperficial: Sistema diseñado en forma de lecho ó canal excavado con fondo impermeabilizado y relleno con un material granular, generalmente roca triturada, grava, arena u otro tipo de material de suelo; para el crecimiento de la vegetación emergente, en estos sistemas el nivel del agua se mantiene por debajo de la superficie del medio granular, es decir, el agua no está expuesta al aire.

Lanceoladas: Con forma de punta de lanza, más largo que ancho, ensanchándose por encima de la base y disminuyéndose o adelgazándose hacia el ápice.

Macrófita: Plantas también llamadas plantas hidrofíticas o hidrofitas o plantas hidrofilaceas o higrofitas, adaptadas a los medios muy húmedos o acuáticos.

19

Medio de soporte: Medio fijo o superficie de contacto que contenga nutriente para el desarrollo de la película biológica estable que realiza la digestión de la materia orgánica contenida en el agua residual.

Porosidad: Relación entre el volumen de los espacios vacios de un material y su volumen total. Describe la capacidad de un material de absorber líquidos o gases, y del área de contacto que pueden tener los microorganismos para tener una óptima dinámica de degradación de la materia orgánica en aguas residuales.

Protoplasmático: De protoplasma, que se define como elemento fundamental de que se componen todos los seres vivos; es la parte de la célula compuesta en un 85 a 90 por ciento por agua, que contiene proteínas, sustancias grasas y sales inorgánicas. Se denomina en ocasiones a la sustancia fundamental (la materia viva) de las células.

Pubescencia: Pubescente, cubierto de pelos finos cortos y suaves; que tiene pelos, peloso

RAP: (Reactor Anaerobio de flujo a Pistón); modificación de los filtros anaerobios, por el principio de funcionamiento y remoción de los contaminantes orgánicos, tiene una unidad final de sedimentación. El régimen de flujo es de tipo pistón, en el cual el fluido se desplaza y sale del tanque en la misma secuencia en la cual entra; las partículas del fluido retienen su identidad y permanecen en el reactor en un período igual al tiempo teórico de retención hidráulica, como paquetes que presentan mezcla completa propiamente.

Régimen hidrodinámico: Movimiento de un fluido, analizando las características de flujo, régimen de mezcla, tiempos de residencia; factores que influyen en el desempeño de los procesos que se llevan a cabo en tratamiento del agua residual.

Toxicidad: Se define como la capacidad de causar daño a los organismos vivos, dependiendo de la cantidad administrada o absorbida y del tiempo de exposición, por una sustancia.

Toxico: Sustancia que en condiciones específicas, puede ser capaz de producir efectos nocivos a un organismo vivo determinado.

Trazador: Sustancias que se introduce en un fluido para que gracias al parecido molecular con las partículas de agua, puedan evolucionar de igual manera que el líquido (o mezcla) que se quiere estudiar.

20

RESUMEN

Existen diferentes técnicas para el tratamiento de los fenoles mediante oxidación e irradiación pero en ocasiones resultan ser bastante costosas, como alternativa para el tratamiento de vertimientos que contienen fenol, una sustancia que resulta ser un veneno protoplasmático y toxico. Se planteó una unidad de tratamiento como innovación a las técnicas convencionales de tratamiento, mezclando la biotecnología que consiste en la aplicación de procesos biológicos (microorganismos y plantas), como un humedal superficial de flujo subsuperficial, con la técnica de tratamiento de Reactores Anaerobios de flujo a Pistón (RAP).

Esta unidad, denominada RAP-Híbrido se diseñó para el tratamiento de los vertimientos de la Clínica de la Universidad de La Salle, para un caudal de 0.25 L/min. El reactor, constó de cuatro cámaras para el tratamiento con medio de soporte fijo espuma de poliuretano como medio de soporte, que ha sido estudiada como medio de inmovilizador de microorganismos en tratamiento de lodos activados, y como planta macrófita del humedal artificial de flujo subsuperficial, la macrófita Polygonum Hydropiperoides.

Para evaluar esta unidad, se determinó el régimen hidrodinámico del RAP-Híbrido mediante ensayos de trazadores y aplicación del modelo Wolf-Resnick, con el cual se determinó que el reactor muestra cuatro cámaras que se comportan individualmente como mezcla completa, pero al ser analizadas como cámaras conectadas en serie describe el comportamiento hidráulico de flujo a pistón, con una fracción de mezcla completa (M) igual a 45,25% y una fracción de flujo a pistón (P) de 54,75%. Con el modelo ADZ (Modelo de zona Muerta Agregada), se determinó la fracción difusiva o dispersiva, para determinar el transporte del Fenol, para lo cual si se acerca a 1 predominan los movimientos difusivos, y si se acerca a o los dispersivos. El resultado fue de 0,67, predominando la difusión. Se analizó los posibles mecanismos de remoción del fenol como lo son la macrófita Polygonum Hydropiperoides, la espuma de poliuretano, los sedimentos y entre cámaras. De los mecanismos la macrófita presento mayor remoción en la hoja, en un 52.09% de fenol, en todo el reactor en promedio, la espuma de poliuretano en un 55 % removió fenol en la cámara 2 del reactor, siendo esta cámara la más eficiente en cuanto a este mecanismo y entre cámaras, seguida de la cámara 4, luego la cámara 3 y por último la cámara 1, la cual se consideró que su función fue mas de filtro, por los sedimentos del afluente, y por ello estaría colmatándose más rápido que las otras cámaras, por lo cual en agua al entrar en contacto con la segunda cámara, las reacciones fueron más eficientes.

21

ABSTRACT

Different technologies exist for the treatment of the Phenols by means of oxidation and irradiation but in occasions they turn out to be costly enough, as alternative for the treatment of wastewater that contain Phenol, a substance that turns out to be a pratoplasmic poison and toxin, a unit of treatment appeared as innovation to the conventional technologies of treatment, mixing the biotechnology consisting of the application of biological processes between microorganism and plants, as a superficial Wetland of subsuperficial flow, with the technology of treatment Anaerobic Reactors Piston flow (RAP).

This unit, RAP-Hybrid was designed for the treatment to the wastewater of Clinic the University la Salle, for a rate 0.25 L/min. The reactor, consist of four chambers for the treatment with way of fixed support the polyurethane foam way of support that alone had been studied as way of inmovilizador of microorganisms in treatment of activated sludge, and as Macrophyta plant Polygonum Hydropiperoides of the artificial wetland subsuperficial flow.

To evaluate this unit, was necessary determinate the hydrodynamic behavior of the RAP- Hybrid by means of tracers tests, and application of the model Wolf-Resnick, model with whom determinate that the reactor shows on the four chambers that they endure individually as complete mixture(mixing), but to the being analyzed as chambers connected in series describes the hydraulic behavior of piston flow, with a fraction of complete mixture(mixing) (M) equal to 45,25 % and a fraction of piston flow (P) of 54,75 %. With the model ADZ (Model of Dead Aggregated Zone) determinate the diffusive or dispersive fraction, and the transport of the Phenol, for which if this approaches 1 they predominate over the diffusive movements, and if approaches to zero the dispersive movements. The result was of 0.67 that is to indicate the diffusion. There were analyzed the possible mechanisms of removal of Phenol like it they are the Polygonum Hydropiperoides, the polyurethane foam, the sediments and between chambers.

Of the mechanisms the major removal in the Polygonum Hydropiperoides on the leaf(sheet), was 52.09 % of Phenol, in the whole reactor in average, the polyurethane foam in 55 % removed Phenol in the chamber 2 of the reactor, being this most efficient chamber as remove mechanism between chambers, followed by the chamber 4, then the chamber 3 and finally the chamber1, which thought that they function was more of filter, for the sediments of the tributary, and for it would be obstructed more rapid than other chambers, for which in water on having entered in touch with the second chamber, the reactions were more efficient.

22

INTRODUCCIÓN

Existe una alta preocupación frente al estado de los cuerpos de agua, y las consecuencias que tienen los vertimientos de sustancias de interés sanitario, que tienen efectos nocivos sobre la salud humana y el medio ambiente. Dentro de las sustancias de interés sanitario encontramos el fenol, que resulta ser un fuerte veneno protoplasmático y tóxico, aclarando que la toxicidad de una sustancia se define como la capacidad de causar daño a los organismos vivos, dependiendo de la cantidad administrada o absorbida y del tiempo de exposición, por lo cual se plantean innovaciones a las técnicas convencionales de tratamiento para aguas residuales, mezclándolas con biotecnología; la cual en el campo ambiental hace referencia a la aplicación de los procesos biológicos de los microorganismos y plantas.

La Universidad de La Salle cuenta con una Clínica Veterinaria, ubicada en la Sede Norte-La Floresta, donde se realizan procedimientos de cirugía y demás actividades académicas empleando formol para la conservación de las piezas de animales de estudio, y cloro fenoles para la desinfección.

De acuerdo a las sustancias químicas utilizadas en la Clínica Veterinaria, se presenta un vertimiento a la red de alcantarillado, con un alto contenido de fenoles en sus aguas residuales, sobrepasando la concentración que da la Resolución 1074 de 1997 expedida por el Departamento Administrativo del Medio Ambiente (DAMA), hoy Secretaria Distrital de Ambiente (SDA), para el cual, el vertimiento máximo de fenoles en aguas residuales es de 0.2 mg/L, es así que este vertimiento resulta ser de interés sanitario, puesto que el fenol es un compuesto con características peligrosas para la salud humana y para el medio ambiente.

Por las razones expuestas, con la construcción de una unidad de tratamiento hibrida entre RAP y Humedal de flujo subsuperficial, se trató este vertimiento utilizando la macrófita Polygonum Hydropiperoides y como medio de soporte fijo espuma de poliuretano. Se evaluó los mecanismos de remoción de fenoles, como la planta, para la cual se analizó la raíz, el tallo y la hoja, la espuma de poliuretano, los sedimentos, y agua de entre cámaras.

A la vez en el desarrollo de este proyecto, se evaluó el régimen hidrodinámico del RAP-Híbrido, con ensayo de trazadores, y aplicando el método de Wolf-Resnick y el modelo ADZ.

23

1. OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Evaluar los mecanismos de remoción de fenol en un reactor piloto de flujo a pistón compuesto por un humedal de flujo subsuperficial, con Polygonum Hydropiperoides y como medio de soporte espuma de poliuretano, para el tratamiento de aguas residuales de la Clínica Veterinaria de la Universidad de la Salle de Bogotá D.C.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Identificar el comportamiento bioquímico y físico del fenol en el reactor híbrido.

Definir el régimen hidrodinámico y de transporte en el reactor híbrido.

Establecer el nivel de retención del fenol y la eficiencia del reactor hibrido.

Constituir parámetros de diseño y una aproximación de modelo matemático de remoción de fenol en un reactor híbrido.

24

2. MARCO TEÓRICO

2.1 FENOLES

El fenol es un sólido cristalino blanco, que posee un olor característico dulce y alquitranado; a temperatura ambiente se encuentra también como un polvo blanco; en contacto con el aire, sus cristales son altamente higroscópicos y toman una coloración entre rosada y rojiza. El producto comercial es una solución de fenol en agua, densa y viscosa. El fenol es moderadamente volátil a temperatura ambiente (se evapora con mayor lentitud que el agua). Es soluble en alcohol, glicerol, petróleo y una cantidad moderada del mismo puede solubilizarse con agua; a temperaturas por encima de 68ºC, el fenol es completamente soluble en agua (Guía Fenol).

La obtención de fenol tiene inicio aproximadamente desde el año 1838 cuando por primera vez se separó del asfalto y se le dio el nombre de ácido carbólico. En 1930 se aplica el proceso de hidrólisis del clorobenceno en fase vapor para la obtención del fenol y en 1950 desarrollan un nuevo proceso para la obtención del fenol oxidando el cumeno subproducto del hule sintético hasta hidroperóxido de cumeno que se usaba como cetona convencional y como aditivo en las gasolinas de aviación. Se comercializa en forma sólida, con una pureza del 99% en peso; en este caso, el fenol contiene como impurezas: cloro (<0.001%), sulfatos (<0.005%), metales pesados (<0.001%), y sustancias como hidroxiacetona y óxidos de mesitilo (<0.05%) (Núñez, 2003).

El mayor uso que se da al fenol es como intermediario en la fabricación de resinas fenólicas, sin embargo, también se utiliza en la fabricación de caprolactama (C6H11NO) y bisfenol A (2,2-bis-1-hidroxifenilpropano). La caprolactama se emplea en la fabricación de nylon 6 y otras fibras sintéticas, mientras que el bisfenol A se emplea en la producción de resinas epóxicas y otro tipo de resinas. Otros reactivos en cuya producción el fenol hace las veces de precursor son: anilina, f, xilenoles y otros (Guía fenol).

De igual forma el fenol está como componente de productos medicinales y materiales de aseo, y como materia prima para industrias de explosivos, fertilizantes, pinturas, plásticos, caucho, textiles, adhesivos, papel, jabones, reveladores fotográficos, inmunizantes para madera, quitaesmaltes, lacas, caucho, tinta, perfumes y juguetes. En el proceso productivo de las industrias que utilizan fenol, se presentan vertimientos de interés sanitario con una alta concentración de esta sustancia, que resulta ser un fuerte veneno protoplasmático y tóxico, aclarando que la toxicidad de una sustancia se define como la capacidad de causar daño a los organismos vivos, dependiendo de la cantidad administrada o absorbida y del tiempo de exposición.

25

2.2 PROPIEDADES DE LOS FENOLES 2.2.1 Propiedades Físicas. A continuación se muestra en la tabla 1. las características físicas de los fenoles.

Tabla 1. Características Físicas de los fenoles

Fuente. Tomado de GUIA FENOL 4.14. MAVDT.

2.2.2 Propiedades Químicas. El fenol posee en su estructura un anillo bencénico, y tiene un grupo hidroxilo en lugar de uno de los átomos de hidrógeno propio del benceno (C6H6), tal y como lo muestra la siguiente estructura (Guía fenol):

26

Figura 1. Estructura del fenol

Fuente. NUÑEZ, Paola. 2003

Entre las propiedades químicas más importantes, cabe notar que el fenol se descompone totalmente en monóxido de carbono, hidrógeno y carbono por calentamiento a una temperatura promedio de 800 ºC (Núñez, 2003). Gracias a la presencia del anillo bencénico dentro de su estructura, el fenol posee la capacidad de estabilizarse. Esta posibilidad de estabilización del fenol hace que pueda perder con relativa facilidad el hidrógeno de su grupo hidroxilo, haciendo que se comporte como un ácido débil (OMS). El fenol es sensible a agentes oxidantes. El manejo de las condiciones de oxidación y del tipo de agente oxidante empleado, puede conllevar a la formación de productos tales como dihidroxi-benceno, trioxi-b y/o quinonas. Las propiedades químicas mencionadas, hacen del fenol un buen antioxidante, que actúa como un agente de captura de radicales. El fenol sufre múltiples reacciones de substitución electrofílica, tales como halogenación y sulfonación. También reacciona con compuestos carbonílicos, tanto en medio ácido como básico. En presencia del formaldehido (H2C=O), el fenol es hidroximetilado con subsecuente condensación, dando como resultado la formación de resinas (OMS).

2.3 EFECTOS DEL FENOL

2.3.1 Efectos sobre la salud. El umbral de detección de fenol mediante el olfato humano está entre 0.021 y 20 mg/m3 en el aire, y es de 7.9 mg/L en el agua. Como el fenol se encuentra presente en la naturaleza, y específicamente en varios tipos de peces, y en productos comestibles ahumados, esta puede ser otra forma de ingestión de fenol; sin embargo, el olor y sabor característico de este compuesto lo hace detectable por el gusto humano en concentraciones de 0.3 mg/L en agua, hecho que permite prevenir la exposición severa (OMS).

27

Los efectos sistémicos de la exposición al incluyen arritmias cardiacas, acidosis metabólica, hiperventilación, afección respiratoria, fallo renal agudo, daño renal, orina oscura, anemia por precipitación de glóbulos rojos, efectos neurológicos (incluidas convulsiones), choque cardiovascular, coma y la muerte.

Además, los fenoles son, en general, venenos protoplasmáticos y producen reacciones toxicas semejantes por su naturaleza a las del fenol simple, precipitan las proteínas, y sin embargo penetran rápidamente en los tejidos y provocan quemaduras, blanqueo y finalmente necrosis de la piel. Si la exposición es fuerte, el tóxico produce notable descenso de la presión de la sangre (Kirk, 1962).

2.3.2 Efectos en el ambiente. El fenol se encuentra en la naturaleza formando parte de algunos alimentos, es un constituyente del alquitrán de hulla, se presenta en desperdicios animales y humanos. Se forma de manera natural por la descomposición de materia orgánica. El incremento de los niveles ambientales de fenol se puede presentar por la quema de bosques; sin embargo, la mayor cantidad de fenol que se libera al medio ambiente es fruto de la actividad industrial y de la comercialización de productos finales que lo contienen. El gas de combustión que sale de los automóviles también entrega fenol a la atmósfera (OMS).

El fenol no permanece ni en el aire, ni en el suelo o el agua superficial, ya que reacciona fotoquímicamente en el aire y en el agua superficial, y es biodegradado aerobia y anaerobiamente tanto en el agua como en el suelo (Guía fenol).

En los animales se encuentran dos compuestos relacionados con los fenoles, como son las catecolaminas adrenérgicas (epinefrina y nonepinefrina) que actúan sobre el sistema nervioso central y la tircosina que además de ser un aminoácido esencial, está involucrado en la formación de melanina en la piel y en el cabello (Ayda, 1982).

En los tejidos vegetales se encuentran gran cantidad de ácidos fenólicos tales como m-hidroxibenzoico, salicílicos, gálico, quínico, clorogénico y driquímico, los fenoles simples como cresoles, eugenol, catecol, guayacol y pirogalol se encuentran en casos especiales y en pequeña proporción (Ayda, 1982). Los compuestos fenólicos además presentan una intensa actividad fisiológica, pues son intermediarios importantes en el metabolismo secundario de las plantas (Duque, 1987).

28

2.3.3 Importancia de los compuestos fenólicos en las plantas. Entre los compuestos relacionados con los mecanismos de resistencia a las enfermedades de las plantas, los ácidos fenólicos ocupan un lugar destacado, por ser los más ampliamente distribuidos y por haberse comprobado que son responsables de un gran número de ejemplos de resistencia y recuperación de ataque de agentes patógenos.

Los compuestos fenólicos por su toxicidad defienden a las plantas de dos formas:

• Antes del ataque(resistencia pasiva)

• Después del ataque(resistencia activa)

En el primer caso los compuestos fenólicos están presentes en las plantas antes de que se produzca la enfermedad o el ataque de los organismos herbívoros (Duque, 1987).

En cuanto a la formación de sustancias tóxicas (resistencia activa) después de producirse la infección existen diversos trabajos que evidencian el aumento rápido y considerable de los compuestos fenólicos de las plantas hospedantes. Es así que la respuesta a daños mecánicos o fisiológicos comprende la producción de niveles altos de compuestos fenólicos en el área adyacente al sitio atacado o lesionado, los cuales son oxidados por la “polifenoloxidasa” a quinosas y estos además se polimerizan formando complejos con aminoácidos y proteínas. Estos productos de oxidación son frecuentemente más tóxicos que los compuestos fenólicos de los cuales se originaron (Duque, 1987).

2.3.4 Efectos en el suelo. Debido a la degradación microbiana la acumulación de fenol en el suelo es escasa; el nivel de esta acumulación depende de la presencia de minerales arcillosos (gran afinidad con el óxido de aluminio). Por lo tanto es más difícil que entre a las plantas por vía subterránea (OMS).

El fenol se remueve del suelo por lixiviación con agua, y por degradación tanto biótica como abiótica. La movilidad del fenol en el suelo se encuentra influenciada por el pH. La proporción de fenol que se degrada por acción biológica está determinada por muchos factores, tales como la concentración, el clima, la temperatura y la presencia de otros compuestos. La degradación biológica sucede en condiciones aeróbicas y anaeróbicas; en el primer caso, el principal producto es dióxido de carbono (CO2), mientras que en el segundo caso no solo se produce dióxido de carbono sino también metano (CH4) en cantidad considerable. El tiempo de vida media del fenol bajo degradación biológica en condiciones aeróbicas puede estar entre varias horas a varios días. Bajo degradación biológica anaeróbica, el fenol tiene un tiempo de vida mayor. Si la velocidad de remoción de

29

fenol es baja, puede haber acumulación de fenol con subsiguiente inhibición de las poblaciones microbianas (Guía fenol).

La vida media del mismo no excede los 5 días, aunque en suelos ácidos puede ser de 20-25 días.

2.3.5 Efectos en el agua. El fenol es más denso que el agua. Se disuelve lentamente y forma, incluso en dilución, soluciones tóxicas. Este comportamiento le permite al fenol desplazarse a velocidades similares al del cuerpo de agua en el que se encuentre y por lo tanto ser consumido por los seres vivos fácilmente (Núñez, 2003).

Se han detectado contenidos de Fenol de 1 ppb en aguas subterráneas sin contaminar, y de 0.01 a 1 ppb en ríos sin contaminar. Los mayores niveles de fenol se han encontrado en aguas que sirven como depósito de aguas provenientes de actividad industrial y aguas de uso sanitario (Guía fenol).

El tiempo de vida media por biodegradación varía desde menos de 1 día en muestras de agua de lagos, hasta 9 días en agua de estuario. Un tiempo típico de vida media para foto-oxidación por radicales peroxilo producidos fotoquímicamente, es de 19 horas. Los tiempos de vida medios de los radicales Hidroxilo y peroxilo son, respectivamente, de 100 y 19.2 horas. Se encontró que el fenol se oxida en agua a dióxido de carbono en presencia de oxígeno y luz solar, a una tasa de 11% cada 24 horas. Además, el fenol reacciona con iones nitrato en solución acuosa diluida, para formar dihidroxibencenos, nitrofenoles, nitrosofenol, y nitroquinona, presumiblemente mediante un mecanismo de radicales involucrando los radicales hidroxilo y peroxilo. El fenol también reacciona con ácido nitroso en aguas residuales, formando cianuros (Guía fenol).

2.3.6 Efectos en el aire. El fenol en el aire, no permanece por mucho tiempo, puesto que es degradado por reacciones fotoquímicas, y lo que quede en la atmósfera, es depositado por la lluvia.

El tiempo de vida media del fenol en aire, bajo condiciones de reacción fotoquímica es de 4 a 5 horas; si la reacción del fenol se diera únicamente con radicales hidroxilo, su tiempo de vida media sería de 15 horas. La reacción del fenol con radicales nitrato puede ser significativa para la remoción nocturna del primero, se ha estimado un tiempo de vida medio del fenol de 15 min a una concentración de radicales nitrato de 2x108 radicales/cm3 (Guía fenol).

30

Los vapores son más densos que el aire, esto implica que se encuentra más cerca de la superficie terrestre y ello hace más probable que sea ingerido por los seres vivos, además expuestos al calor, forman mezclas explosivas. La oxidación del fenol en el aire se acelera por efecto de la luz o de impurezas que actúan como catalizadores (Núñez, 2003).

2.4 TÉCNICAS DE TRATAMIENTO DEL FENOL EN AGUAS RESIDUALES Existen diferentes técnicas para el tratamiento de los fenoles mediante oxidación e irradiación pero en ocasiones resultan ser bastante costosas. Por lo cual una alternativa para el tratamiento de las aguas con contenido de fenoles es la implementación de sistemas anaerobios o de humedales artificiales, que permitan la descomposición de cargas contaminantes y la materia orgánica, mediante la obtención de altos tiempos de retención celular y bajos tiempos de retención hidráulicos.

2.4.1 Humedales Artificiales. Los humedales artificiales, son ambientes diseñados por el hombre para simular el comportamiento de un humedal natural, en el tratamiento de aguas residuales, ya que muestran una depuración de éstas de una forma eficiente.

Los humedales tienen 3 funciones básicas que los hacen tener un atractivo potencial para el tratamiento de las aguas residuales, los cuales son:

• Fijar físicamente los contaminantes en la superficie del suelo y la materia orgánica.

• Utilizar y transformar los elementos por intermedio de los microorganismos. • Lograr niveles de tratamiento consistentes con un bajo consumo de energía y

bajos costos de mantenimiento y operación (Rodríguez, 2005).

En los humedales artificiales, se desarrollan diferentes mecanismos para la eliminación de contaminantes que se basan en reacciones que ocurren de forma natural como:

• Remoción de sólidos suspendidos por sedimentación y filtración. • Biodegradación de la materia orgánica a partir de microorganismos aerobios y

anaerobios en medios facultativos. • Eliminación de microorganismos patógenos; por sedimentación, filtración y por

la acción predadora de otros organismos. • Remoción de metales pesados atribuido al fenómeno de precipitación,

absorción y precipitación de los hidróxidos y sulfuros.

31

• Ajuste de pH.

Tanto un humedal natural como un humedal artificial, tienen cinco componentes principales (Hammer, 1989):

• Sustratos con varias tasas de conductividad hidráulica • Plantas adaptadas a sustratos anaerobios saturados de agua • Una columna de agua (agua que fluya en, o, sobre la superficie del sustrato) • Invertebrados y vertebrados • Población microbiana aerobia y anaerobia

Para el tratamiento de aguas residuales, existen dos tipos de humedales artificiales: los de flujo superficial (FWS – Free Water Surface) y los de flujo subsuperficial (SFS – Sub Surface Flow).

2.4.1.1 Humedal de flujo superficial. El humedal de flujo superficial consiste en canales con la superficie del agua expuesta a la atmósfera y el fondo constituido por suelo impermeable, vegetación emergente y niveles de agua poco profundos (0.1 a 0.6 m). El tratamiento se produce durante la circulación lenta del agua a través de los tallos y raíces de la vegetación. El oxígeno necesario para la oxidación de los desechos es suministrado por las zonas de las raíces de la vegetación emergente que remueven el dióxido de carbono de la columna de agua. (Rodríguez, 2005)

2.4.1.2 Humedal de flujo sub-superficial. El humedal de flujo subsuperficial, es un sistema diseñado específicamente para el tratamiento de agua residual, ó su fase final de tratamiento, y está construido en forma de lecho ó canal excavado con fondo impermeabilizado y relleno con un material granular, generalmente roca triturada, grava, arena u otro tipo de material de suelo; para el crecimiento de la vegetación emergente, en estos sistemas el nivel del agua se mantiene por debajo de la superficie del medio granular, es decir, el agua no está expuesta al aire.

En estos sistemas el agua tiene un movimiento horizontal y verticalmente a través de la zona radicular, donde las impurezas como la materia orgánica sedimentable es removida por filtración y descomposición mediante procesos aerobios y anaerobios, dependiendo de la cantidad de oxígeno disponible en esta zona.

Debido a la confinación hidráulica impuesta por el material filtrante, este tipo de humedal está mejor preparado para tratar agua residual con sólidos en concentraciones bajas y con flujo uniforme. Remueve en forma confiable la demanda bioquímica de oxígeno (DBO), demanda química de oxígeno (DQO) y los sólidos suspendidos totales (SST). Con tiempos de retención suficientemente

lm 2bc

Lpham

Lvhra(H

largos, el hmetales en

2.4.1.3 Plabiota, entrcomportam

La vegetacplantas brinhojas, y taaerobio/oximicrobiana

Las plantavellos de lahumedalesraíces (la rademás la(Hammer, Hydropiper

humedal pu sistemas d

antas Macre la cual

miento de re

ción del humndan superllos; filtran dativo par.

s transmiteas raíces es de flujo srizosfera)

a vegetació1989). En

roides (Figu

Figu

F

uede produdiseñados p

rófitas. Comse encue

emoción de

medal es crficies parasólidos; y

ra la desc

en los gasees una fuensubsuperfices la parte

ón ayuda aesta inves

ura 2).

ura 2. Macr

Fuente. http://

32

ucir bajas cpara tratam

mo parte dntran las los contam

considerada el crecimietransfiere e

composición

es atmosfénte importancial. Las ze por dondea mantenestigación la

rófita Polygo

/www.missou

concentracimiento secu

e los compplantas m

minantes.

a una parteento microbel oxigenon orgánica

éricos a lasnte de oxigonas microe el oxigenr el camin

a macrófita

onum Hydr

riplants.com/

ones de nindario (Rod

ponentes deacrófitas, q

e que integbiano en lapara mant

a y apto p

s raíces, ygeno para soscópicas no es liberano hidráulica utilizada

ropiperoides

index.html

itrógeno, fódríguez, 20

el humedalque muest

ra el sustraas raíces, rtener un ampara la po

y la salida sistemas coadyacentesado de las co en el sfue la Poly

s

ósforo y 005).

está la tran un

ato. Las izomas, mbiente oblación

por los omo los s a las raíces,

sustrato. ygonum

33

2.4.2 Reactor anaerobio de flujo a Pistón (RAP). De acuerdo a las alternativas tecnológicas para la depuración de las aguas residuales que ha tenido un gran desarrollo en las últimas décadas ha sido la de los tratamientos biológicos en ambientes anaerobios. Dentro de estos sistemas encontramos la aplicación de unidades de tratamiento como el RAP, Reactor Anaerobio de Flujo a Pistón. El concepto RAP reviste una enorme importancia, pues constituye una respuesta tecnológica latinoamericana, segura, compacta y de bajo costo (competitivo y complementario al lagunaje) para la deteriorada calidad de la mayoría de los cursos de agua en la zona andina (Medina, 1995).

El reactor Anaerobio a Pistón "RAP", es un reactor biológico anaerobio no convencional desarrollado en la Universidad de los Andes, esta tecnología ha tenido un comportamiento muy satisfactorio operando a temperaturas menores de 20°C, como ser: tiempo de retención hidráulica reducida, altas eficiencias de remoción de demanda bioquímica de oxígeno, etc. (Medina, 1995).

Este sistema es una modificación de los filtros anaerobios, ya que su principio de funcionamiento y remoción de los contaminantes orgánicos es el mismo, pero lo que caracteriza al RAP, además de poseer generalmente su compartimiento final de sedimentación, es que el régimen de flujo es de tipo pistón. En el cual el fluido se desplaza y sale del tanque en la misma secuencia en la cual entra; las partículas del fluido retienen su identidad y permanecen en el reactor en un período igual al tiempo teórico de retención hidráulica. Para comprender el principio de funcionamiento del reactor se visualiza el concepto de flujo en pistón como un flujo en el cual el fluido, al llegar al reactor, es encerrado en paquetes herméticos que luego viajan a lo largo del tanque, sin transferir ninguna sustancia de un paquete a otro, aunque exista mezcla completa dentro de cada paquete, se puede considerar que cada paquete es un mini reactor de cochada en mezcla completa (Romero, 2002).

Dentro de la composición del RAP, es importante las características del medio de soporte, ya que allí se desarrolla la película biológica que realiza la digestión de la materia orgánica, y para el caso del proyecto, la innovación de esta tecnología con la sinergia del humedal artificial, para el tratamiento del agua residual, simulando el comportamiento de un humedal de flujo subsuperficial con plantas macrófitas.

2.4.2.1 Medio Filtrante. En la composición del RAP y en la operación de los sistemas de humedales artificiales, las características del medio de soporte, reviste gran importancia ya que allí se desarrolla la película biológica que realiza la digestión de la materia orgánica contenida en el agua residual, ya que cualquier superficie en contacto con un medio nutriente que contenga microorganismos, desarrollará una capa biológicamente estable; dichos medios mejoran la distribución hidráulica del flujo dentro del reactor y evitan la compactación de la

34

biomasa (Rodríguez, 2004). Los microorganismos formadores de biopelícula poseen ventajas, tales como (González, 2002):

1) Mayor persistencia dentro del sistema

2) Mayor resistencia a la toxicidad y cambios de las condiciones ambientales

3) Mayores concentraciones de microorganismos en el reactor.

El uso de medios de soporte en los reactores biológicos permite la retención de sólidos al interior del mismo, a través de la biopelícula formada en su superficie y principalmente en los intersticios del lecho. El volumen ocupado por este material corresponde al volumen efectivo del reactor.

En la Tabla 2 se muestra parte de los requerimientos de los medios filtrantes de un RAP.

Los medios de soporte de uso común se pueden clasificar en dos grupos principales: medios minerales o convencionales y los medios sintéticos, construidos generalmente por materiales plásticos (Rodríguez, 2004). En la presente investigación se utilizó como medio de soporte plásticos porosos como el hule espuma o espuma de poliuretano, material que no ha sido utilizado para el tratamiento anaerobio.

2.4.2.2 Espuma de poliuretano. El medio de soporte para esta investigación como se había mencionado es la espuma de poliuretano. Estas espumas se producen mediante reacciones químicas, de polimerización de uretano.

La espuma de poliuretano, presenta las siguientes características:

• Material aislante, con propiedades térmicas (resistencia a temperaturas extremas, manteniendo todas sus propiedades técnicas en un espectro que va de los 50ºC bajo cero o a 110ºC).

• Peso reducido.

35

Tabla 2. Requerimientos de los medios de soporte

REQUERIMIENTO OBJETIVO

Poseer elevada porosidad y área superficial

Permitir la adherencia de microorganismos y reducir la posibilidad de colmatación

Ser estructuralmente resistente Evitar su desintegración y soportar el propio peso, adicionado al peso de los sólidos biológicos adheridos a su superficie

Ser biológicamente y químicamente inerte Evitar la reacción entre el lecho y los microorganismos

Ser suficientemente liviano Evitar la necesidad de estructuras complejas, así como permitir la construcción de unidades de tratamiento de mayor altura para reducir áreas de tratamiento.

Permitir la rápida proliferación de microorganismos Disminuir el tiempo de arranque del reactor

No presentar superficie lisa Garantizar la porosidad y fácil adhesión de la película biológica

Precio reducido Viabilizar económicamente el proceso

Presentar espacios entre las superficies adyacentes Permitir el crecimiento de la película sin bloquear los intersticios

Fuente. Adaptado de RODRÍGUEZ, Ingrith y MENDEZ, Cesar. 2004

La espuma de poliuretano se forma básicamente por la reacción química de dos compuestos, un poliol y un isocianato, aunque su formulación necesita y admite múltiples variantes y aditivos. Dicha reacción libera unos gases, (dióxido de carbono) que son los que van formando las burbujas.

Esencialmente en la Tabla 3. Se muestra los componentes en la fabricación de la espuma.

36

Tabla 3. Componentes de la espuma de poliuretano

COMPONENTE DESCRIPCIÓN

A

Poliol (Polioxipropilenglicol) 55% a 70% aprox.

Estabilizador (Sulfatante)

Catalizador ( Aminas terciarias)

Agua

B TDL (Disocianato de Tolueno) en un 25% a 35%.

C Catalizador de Estaño

Octocito de Estaño (+2)

Fuente. Adaptado BARRERA, Sandra y VALDERRAMA, Sandra. 1997. p26

En el tratamiento de aguas residuales, la espuma de poliuretano, ha sido utilizada como agente inmovilizador de microorganismos en sistemas aerobios.

2.5 FUNDAMENTOS DE MODELACIÓN EN PROCESOS AMBIENTALES

La modelación puede ser definida como el proceso de la aplicación de conocimientos fundamentales o experiencias para simular o describir el comportamiento de un sistema real para lograr ciertos objetivos (Nirmalakhandan, 2002). Dentro de estos objetivos esta sintetizar la estructura y comportamiento de un sistema natural. En los procesos biológicos, la modelación es un instrumento para describir y verificar los procesos cinéticos que intervienen en el tratamiento biológico de aguas residuales, y es una herramienta para predecir el comportamiento de los procesos, aplicable al diseño, evaluación y control de procesos de tratamiento. Los modelos de los procesos de tratamiento varían en su complejidad, según el número de componentes y procesos biológicos considerados; según se trate de modelos de estado estacionario o dinámico; y según que el reactor biológico se considere un dominio con concentraciones homogéneas o distribuidas en el espacio (Escalas, 2006). Dentro de los procesos biológicos que se presentan para un modelo de proceso anaerobio, como en el RAP, es la hidrólisis, la fermentación acidogénica y la fermentación metanogénica. Es de anotar que en la parte aerobia del sistema que es el humedal, se puede presentar la fermentación acidogénica.

37

Los contaminantes en el ambiente pueden ser transportados a través del sistema por mecanismos microscópicos o macroscópicos, como la difusión, dispersión y advección. A la vez los procesos físicos, químicos y biológicos pueden o no tener una variación dentro del sistema. Algunos de estos procesos resultan del cambio de la naturaleza molecular de los contaminantes, mientras otros resultan solo del cambio de fase o separación de los contaminantes. El tipo anterior de procesos puede ser categorizado como proceso de reacción y el último como un proceso de no reacción (Nirmalakhandan, 2002).

En la Figura 3. Se muestra el esquema general de modelación de los procesos biológicos, dentro de los cuales, la definición de los componentes, hace referencia a las variables de estado del sistema, los procesos cinéticos que afectan a los componentes, las entradas y las salidas, y el régimen de flujo del reactor, hacen parte de los temas que abarcaremos en este proyecto. 2.5.1 Procesos de transporte de contaminantes. El transporte de sustancias toxicas en el agua, depende principalmente de dos fenómenos: advección y difusión/dispersión. La advección hace referencia al movimiento de las partículas finas con una velocidad en tres direcciones que pueden ser longitudinal, lateral o transversal, y vertical. La difusión/dispersión se refiere al proceso por el cual las sustancias son mezcladas con la columna de agua.

Figura 3. Esquema general de la modelación de procesos biológicos de tratamiento.

Fuente. Adaptado de ESCALAS CAÑELLAS, Antoni. 2006

38

2.5.1.1 Advección: El transporte advectivo (Flujo) es el mecanismo por el cual una la masa es transportada a través de los límites del sistema y de un punto a otro del mismo. El transporte advectivo es el producto del caudal y flujo másico.

(1) Donde es la tasa de masa descargada en unidades de MT-1, es la velocidad en unidades de L T-1, y es el caudal en unidades de L3 T-1. Bajo condiciones de flujo constante ⁄ 0 y estado constante ⁄ 0 , la masa descargada es constante respecto al tiempo. Si cualquiera de los caudales de flujo o la concentración llega a ser una variable de tiempo, el caudal de masa descargado (el transporte de masa advectivo) llega a ser una variable con el tiempo (Schoor, 1996). Donde es la tasa de masa descargada en unidades de MT-1, es la velocidad en unidades de L T-1, y es el caudal en unidades de L3 T-1. Bajo condiciones de flujo constante ⁄ 0 y estado constante ⁄ 0 , la masa descargada es constante respecto al tiempo. Si cualquiera de los caudales de flujo o la concentración llega a ser una variable de tiempo, el caudal de masa descargado (el transporte de masa advectivo) llega a ser una variable con el tiempo (Schoor, 1996). 2.5.1.2 Difusión/Dispersión: El transporte por difusión (mezcla) resulta del movimiento translacional, vibracional, y rotacional de las moléculas a través de un fluido. Este movimiento energéticamente es una reacción espontanea y resulta del aumento de la entropía (tendencia al estado aleatorio) (Schoor, 1996). La difusión se presenta como dispersión molecular, por turbulencia y la dispersión. • Difusión Molecular: La difusión molecular es la mezcla de sustancias

disueltas debido al paso aleatorio de moléculas dentro del fluido. Este es causado por la energía cinética de vibración molecular, rotacional, y movimiento translacional. En esencia, la difusión molecular corresponde a un incremento en la entropía, por la cual las sustancias disueltas se mueven de regiones de altas concentraciones a regiones de bajas concentraciones de acuerdo a la ley difusión de Fick (Schoor, 1996). El transporte por difusión a nivel molecular, puede tener lugar bajo condiciones estables o inestables en homogeneidad (gases, suelo, agua) o multifase (sedimentos, biopelículas) (Nirmalakhandan, 2002).

39

La tasa de transporte por difusión bajo condiciones estables de estado, pueden ser cuantificadas, utilizando la Primera Ley de Fick de difusión. De acuerdo a esta primera ley, la tasa de transporte por difusión en dirección-x, , (MT-1), es directamente proporcional al gradiente de concentración, / (ML-3-L-1), y el área de flujo, (L2):

,

(2) Introduciendo la constante de proporcionalidad, Di, llamado coeficiente de difusión molecular (L2T-1), y el signo negativo que indica que el flujo es positivo en la dirección-x, la ecuación queda:

,

(3)

El coeficiente de difusión molecular es una propiedad fundamental de la sustancia química y el solvente (agua), este puede ser estimado por las propiedades químicas y termodinámicas.

• Difusión Turbulenta: La difusión turbulenta o remolino se refiere a la mezcla de partículas finas de sustancias, causadas por la turbulencia a micro escala. Este es un proceso advectivo que a nivel de micro escala es causado por un remolino de fluctuaciones en el flujo cortante. Las fuerzas cortantes del cuerpo de agua son la causa suficiente de esta forma de mezcla. Esta es alguna de los órdenes de mayor magnitud de difusión molecular y es un factor que contribuye a la dispersión. La difusión turbulenta puede ocurrir en las tres direcciones, pero es usualmente anisotropica (la dirección de la mezcla turbulenta se debe a la magnitud y dirección de la fuerza cortante) (Schoor, 1996).

• Dispersión: La interacción de la difusión turbulenta con los gradientes de velocidad causados por las fuerzas cortantes en el cuerpo de agua causan un mayor grado de mezcla conocido como dispersión. El transporte de sustancias toxicas arroyos y ríos es predominantemente por advección, pero el transporte en lagos y estuarios es a menudo por dispersión controlada. Los gradientes de velocidad son causados por las fuerzas cortantes en los límites del cuerpo de agua, mas en los perfiles verticales debido al corte del viento y a la interface aire-agua, y los perfiles verticales y laterales debido a las fuerzas cortantes en la interface sedimento-agua y orilla-agua (Schoor, 1996).

40

2.6 COMPORTAMIENTO HIDRODINÁMICO DE UN REACTOR El diseño de los sistemas de tratamiento de aguas residuales se ha centrado fundamentalmente en el proceso bioquímico dejando en segundo plano aspectos hidrodinámicos como las características de flujo, régimen de mezcla, tiempos de residencia, geometría del reactor, estado de agregación de elementos del fluido etc., los cuales influyen en el desempeño de los procesos que se llevan a cabo durante el tratamiento del agua residual (Pérez, 2008). El comportamiento hidrodinámico en un reactor puede evaluarse siguiendo el método experimental estímulo-respuesta, en el que se inyecta en el afluente un trazador de concentración conocida, fácilmente detectable del cual se evalúa su concentración a la entrada y a la salida del sistema; y que no participe en ninguno de los procesos físicos y químicos que puedan alterar la hidrodinámica real del fluido. (Figura 4).

Figura 4. Aplicación de los trazadores

Fuente. VARGAS, Juan Carlos y TORRES, Jairo. 2008

En reactores biológicos esta evaluación es compleja debido a la presencia de varias fases: agua residual, gas, biomasa y medio de soporte (en el caso de filtros biológicos) lo que puede ocasionar resultados erróneos por la adsorción del trazador en cualquiera de estas fases. 2.6.1 Trazadores: Los trazadores son sustancias que se introducen en un fluido para que gracias al parecido molecular con las partículas de agua, ellas puedan evolucionar de igual manera que el liquido (o mezcla) que se quiere estudiar (Constain, 2006). Por lo que se recomienda tener en cuenta los siguientes criterios para la selección del trazador:

• Que no sea biodegradable; para evitar adsorción en la biomasa

41

• Ser químicamente y biológicamente inerte • Estable en el tiempo y bajo condiciones del proceso (generalmente el

parámetro de control de pH) • Soluble en el agua y preferiblemente con elevado peso molecular para evitar

problemas por difusión • No tóxico • Detectabilidad • Fácil manejo, disponibilidad y precio. Además, para que el trazador sea identificable, es necesario utilizar algunas de sus características fisicoquímicas, como la temperatura, color, naturaleza iónica (conductividad), Radioactividad y fluorescencia. Las sustancias trazadoras pueden ser: colorantes como fluoresceína o rodamina; iones como cloruros especialmente de sodio, potasio o litio; fluoruros o nitratos; elementos radiactivos como isótopos; ácido clorhídrico o benzoico y otras sustancias químicas como alizarim, sapirol y naftol.

Los trazadores que no presentan reacción con las especies químicas del medio son conservativos, ya que no se debe perder masa. A la vez existen varios tipos de trazadores de acuerdo a su naturaleza, como biológicos, químicos, físicos, natural y artificial (Constain, 2006).

2.6.2 Ensayos con trazadores. Los trazadores se agregan con una concentración conocida, en el afluente o efluente de la unidad que se quiere analizar, para determinar la salida del mismo, la forma como dicha concentración se distribuye a través del tiempo, espacios muertos, cortos circuitos y otras características hidráulicas deseadas y así determinar en qué forma está operando la unidad.

La aplicación del trazador puede hacerse en forma instantánea o continua, siendo la primera la más usada; en la dosis instantánea, el trazador se adiciona rápidamente a la entrada del reactor. En la dosis continua la aplicación se inicia de manera rápida y se mantiene constante durante un período de tiempo y finalmente se suspende de forma instantánea (Pérez, 2008).

2.6.2.1 En forma continua. Para este caso se aplica un peso de trazador con una concentración , de forma constante por un tiempo no menor de tres veces el tiempo de retención teórico, y luego se interrumpe bruscamente la dosificación.

42

2.6.2.2 En forma instantánea. En este caso se aplica una concentración a la entrada de la unidad en un tiempo muy corto, para que así se mezcle instantáneamente con la masa de agua que se piense analizar. 2.6.3 Características hidráulicas del desplazamiento de un fluido dentro de un reactor. En la mayoría de los reactores usados en plantas de tratamiento se encontrara que tanto la velocidad como la composición cambian constantemente, porque la masa de agua no se traslada en forma homogénea desde la entrada hasta la salida. O sea, que no todo el flujo que entro en el tiempo inicial 0 alcanza la salida exactamente en el tiempo de retención teórico ⁄ . Por el contrario, parte de la masa líquida sale casi de inmediato, mientras que otra es retenida por un tiempo mayor. Lo que indica que habrá un volumen de agua que sale entre y otro después que . A la fracción del volumen que sale antes se le llama “F” y a la que sale después (1 – F). Se puede entonces considerar que en un reactor se pueden presentar cuatro casos: 1) Flujo a pistón 2) Flujo de mezcla 3) Cortocircuitos 4) Espacios muertos Se define como flujo a pistón, aquel cuando el liquido que entra al sistema se traslada perpendicularmente al sentido del flujo sin mezclarse (Ver figura 5).

Figura 5. Flujo a Pistón

Fuente. Tomado de Nirmalakhandan, 2002

En este caso 1 cuando ⁄ 1, o sea, que ninguna fracción del flujo que entro en el tiempo 0 salió antes del tiempo y todo, en el tiempo .

43

Ahora, se define como flujo de mezcla, aquel que existe cuando la composición del efluente en cualquier instante es idéntica al de toda la masa liquida (Ver Figura 6).

Figura 6. Flujo de mezcla

Fuente. Tomado de Nirmalakhandan, 2002 O sea que la composición de la sección elemental “dl2” es igual a la de la sección “dl1” o cualquier otra en cualquier momento. Se define como zona muerta aquella parte del volumen del reactor que permanece en reposo y se presenta por lo común en las esquinas de los sistemas, y se define como corto circuito aquella parte del flujo que tiene una velocidad infinita y por tanto y por tanto un tiempo de detención cero. En otras palabras es la masa de agua que empieza a salir del reactor en el momento 0.

Figura 7. Corto circuito

Fuente. Tomado de Nirmalakhandan, 2002 Generalmente en todos los sistemas existen los cuatro fenómenos de forma simultánea.

L

lcd

aSmupaP

e

La UniversNorte-La Flaboratoriosconservacióde trabajo yDe acuerdoalcantarilladSecretaria mg/L de feunidad de pistón, cona pistón) y PolygonumEl proyecexperiment

*Régimen H*Mecanismo*Párametros*Aproximaci

idad de La Floresta, dos de Hón de piezy de los mio a estas sdo sobreDistrital de

enoles en utratamiento la innovacun Humed

m Hydropipecto se detación, expe

4. RESULTHidrodinámico deo de mayor remos de diseño del Rión de Modelo M

Salle cuenonde se reispatologíaas de animsmos laborsustancias epasando e Ambienteun efluenteo para esta

ción de ser al de flujo seroides y cesarrolló eerimentació

Figura 8. M

F

1. RE*Anteced*InnovaciReactoreartificialesresidual.

TADOSl Reactor.

oción de Fenol.RAP-Híbrido.Mátematico

3.*Comportamien* Determinación*Determinación remoción de fen*Correlación de

44

3 METO

nta con unaalizan proc

a las acmales de esratorios emquimicas ula Resoluc

e, que dispe. Por las ras aguas run “hibridosubsuperfic

como medioen cuatroón y resulta

Metología d

Fuente. Auto

EVISIÓN BIBentes de tratamiión en Tecns anaerobioss en el trata

*C*U*Dma*Pel

. EXPERIMEnto Bioquimico y n del Régimen de

de Fenol en los nol.

Variables de se

ODOLOGÍA

Clínica Vecedimientosctividades studio, y de

mpleando clutilizadas sción 1074 one una corazones exresiduales, ” entre RAPcial, utilizano fijo y filtra

o fases: ados.

de la Invest

res, 2009

BLIOGRÁFICAento de Fenolesnologias co

y Humedaamiento de a

2. PRE-ECaracterización AUnidad de TratamDeterminación Feacrofita utilizada

Prueba preliminatiempo de retenc

NTACIÓNFísico del Fenole flujo del RAP-Hposibles mecan

guimiento y Con

A

eterinaria, us de cirugí

académicesinfeccionorofenoles,

se presentade 1997

oncentracioxpuestas, s

un reactoP (Reactor ndo como pante espumrevisión b

tigación

As.omoales

agua

EXPERIMENTAgua Residual.miento RAP-Híbrienol en estructura.

ar de trazadores ción del Reactor

Híbrido.ismos de

ntrol.

ubicada en a, ademáscas comp de los ele, formol y ca un vertim

del DAMon maximae construyó

or piloto deanaerobio

planta macrma de poliubibliográfica

TACIÓN

do.a vegetal de la

para determinar .

la Sede s en los prenden ementos creolina. iento al

MA, hoy a de 0.2 ó como

e flujo a de flujo

rófita la uretano. a, pre-

45

4 PRE-EXPERIMENTACIÓN

La pre-experimentación tuvo el objetivo de tener un seguimiento de las condiciones ambientales del reactor durante los primeros meses de funcionamiento, se llevó a cabo el acondicionamiento del reactor inoculándolo con lodo aerobio para que la película microbiana tuviera un desarrollo más rápido en el medio. Simultáneamente se tuvo en cuenta la caracterización del agua residual a tratar para determinar parte de la eficiencia del reactor, se realizó una descripción de la unidad de tratamiento, pruebas preliminares de determinación de fenol en estructura vegetal, y el primer ensayo con trazadores para determinar el tiempo de retención del reactor comparándolo con el tiempo teórico, para el cual se realizó el ensayo de porosidad de la espuma de poliuretano el cual se muestra en el Anexo B. 4.1 CARACTERIZACIÒN AGUA RESIDUAL Con el objeto de determinar las características fisicoquímicas del agua residual de La Clínica Veterinaria se realizó una caracterización del agua que ingresa al reactor en el pozo de bombeo. Los análisis de realizaron en el laboratorio de Ingeniería Ambiental y Sanitaria de La Salle. Que se muestra en la Tabla 4.

Tabla 4. Caracterización 17 de abril de 2008 Parámetro Unidad Valor Caracterización

pH -- 6.9 Temperatura °C 17.5

Sólidos Suspendidos Totales mg/L 99 DQO mg/L 311 DBO5 mg/L 250

Fenoles mg/L 1.7 Grasas y Aceites mg/L 7

Fuente. CORREA, Camilo y ORJUELA, Sonia. 2009 4.2 UNIDAD DE TRATAMIENTO RAP-HÍBRIDO El RAP es una modificación de los filtros anaerobios ya que el principio de remoción de contaminantes es el mismo y se constituye como una respuesta tecnológica con características favorables frente a los tratamientos anaerobios convencionales, a la vez, los humedales artificiales son sistemas que comparten vegetación emergente, demostrando una alta eficiencia de remoción de contaminantes por la dinámica natural que se presenta en el sistema con la planta,

46

microorganismos y atmósfera. En la Figura 9 se muestra la unidad de tratamiento RAP-Híbrido. Figura 9. RAP-Híbrido

Fuente. Autores, 2009 El sistema cuenta con una serie de operaciones preliminares, que se muestran en el Anexo A, a la vez de la composición de la unidad de tratamiento. 4.3 INOCULACIÓN DEL REACTOR El RAP-Híbrido se inoculó con lodo aerobio de la PTAR el Rosal, teniendo en cuenta el volumen efectivo de cada cámara, de 0.09 m3, todo el reactor debió ser inoculado con 360 L. Este inóculo no se realizo de esta forma, ya que se consideró que en si los sistemas de humedales artificiales no se realiza inoculación de la unidad, por lo cual en cada cámara se aplicó 2.27 L 0.59 galones, con el objetivo de agilizar la formación de película microbiana en el medio y así que el reactor tuviera unas eficiencias de remoción más rápido a que se formara por el mismo proceso biológico del sistema. Para la elección del lodo se tuvo en cuenta los SSV y la sedimentabilidad del lodo. Los SSV del lodo de la PTAR del Rosal dieron como resultado un valor de 2805 mg/L, correspondiendo al valor óptimo de un lodo

47

aerobio que debe estar en un rango entre 2000 a 4000♣ mg/L, la sedimentabilidad del lodo se determina mediante los SS (Sólidos Sedimentables), los cuales se determinaron con el cono inmhoff, prueba que se realizó al lodo dando un 16% del cono, comprobando que cumple que el lodo debe estar en un 15% del cono es decir más de 150 mg/L. 4.4 MACRÓFITA La biota emergente o planta del humedal de flujo subsuperficial, corresponde a plantas de humedal de la Sabana de Bogotá. La selección de la macrófita fue realizada por Sonia Orjuela y Camilo Correa, en la investigación titulada “Análisis comparativo de la eficiencia de remoción de materia orgánica y fenoles, entre dos reactores de flujo a pistón con soporte fijo únicamente (PUF) y otro con soporte fijo y macrófitas”. El procedimiento que se llevó a cabo fue la siembra de cinco especies en materas plásticas, utilizando como medio de soporte fijo, espuma de poliuretano cortada en trozos de 3cm x 3cm x 3cm y alimentada con agua residual de la clínica veterinaria. Se dispusieron 10 materas con el medio de soporte fijo, sembrando por duplicado las especies seleccionadas. Las plantas de obtuvieron del humedal La Conejera en la ciudad de Bogotá (Correa, 2009). Se llevó a cabo un monitoreo de las condiciones de la planta durante ocho días, al cabo de este tiempo se cambió el agua residual por agua sintética con dos concentraciones conocidas de fenol, con un tiempo de contacto de 10 horas, en la Tabla 5 se puede observar la metodología utilizada. Se tomó agua de cada matera y se analizó.

Tabla 5. Determinación de fenol-macrófita N°

Muestra Especie Concentración Inicial (mg/L)

Concentración Final (mg/L)

Concentración Inicial (mg/L)

Concentración Final (mg/L)

1 Lengua de Vaca 1 0,2 10 1,35

2 Clavito 1 Por debajo de rango* 10 0,1

3 Hierba de Sapo 1 Por debajo de

rango* 10 Por debajo de rango*

4 Botoncillo 1 0,1 10 0,1

Fuente. Adaptado de CORREA, Camilo y ORJUELA, Sonia. 2009

♣ Rango óptimo de SSV que un lodo debe tener, para garantizar la actividad microbiana en el proceso de lodos activados, sugerido por el Ingeniero Roberto Balda Ayala, docente de la Facultad de Ingeniería Ambiental y Sanitaria de la Universidad de la Salle.

48

De acuerdo a los resultados que se muestran en la Tabla 5, se observó que todas las plantas removieron una concentración de Fenol, puesto que en la muestra final del agua, hubo diminución de esta sustancia en cuanto a su concentración. pero se tuvo en consideración la muestra que en los dos escenarios tuvo mejor resultados, siendo así la Hierba de Sapo, o Polygonum Hydropiperoides la macrófita para utilizar en el RAP-Híbrido. Luego de un periodo de tres meses, para la estabilización de las plantas en el RAP-Híbrido, y la adherencia de las raíces al medio de soporte, se realizó la primera prueba de fenol en la planta para así observar que parte de la planta presentaba mayor remoción de este contaminante en estudio. Para esto se efectuó un patrón de referencia o blanco de la planta; tomando una planta del Humedal de La Conejera, lugar de donde se tomó las plantas que se sembraron en el reactor, y se analizó raíz, tallo y hoja; para fijar concentraciones de fenol inicial en la macrófita. Figura 10. Recolección de macrófita - humedal La Conejera

Fuente. Autores, 2009 Como se observa en la Figura 10, la planta se encontró en un medio saturado (suelo, que en temporada de lluvia, se inunda, características de un pantano) como es común en los suelos de un humedal; rodeado de pasto Kikuyo, Juncos, Botoncillo y Gualola. Las plantas del reactor se tomaron aleatoriamente, una por cámara para así determinar en qué estructura se removió más fenol. El análisis para determinar fenol, se observa en el Anexo C. Protocolo determinación de fenol en estructuras vegetales.

49

4.5 TIEMPO DE RETENCIÓN Para la determinación de la toma de muestras en la unidad de tratamiento se realizó una prueba preliminar, utilizando un trazador conservativo como el NaCl o sal común. De acuerdo a la teoría de trazadores, se realizó un vertimiento instantáneo en la primera cámara de 250 g de sal en un litro de agua totalmente disueltos. En la última cámara del reactor se coloco un conductimetro, la sonda se ubicó en el sistema de decantación de la última cámara, a una profundidad de 0.30 m, tomando cada 10 (diez) minutos el valor de conductividad. En el Anexo D1 se muestra el consolidado de datos de esta prueba.

5

edlmaa

fpVq

L6scp

5.1 COM

El fenol o en usarse, desinfectanlograr desimenor toxalquílicos alquilestere

Debido a efenol, el cupor esta raVeterinaria que el feno

La concent6.000 mg/Lsomete el caso del dipuede tene

Fu

MPORTAM

ácido carbsólo se e

nte y presenfectantes

xicidad suso por halóes, difenilos

sta relaciónual se encuazón lo que

de la Univol es un indi

tración de L, pudiendefluente a iseño del R

er el fenol e

Fi

uente. Adapta

5

IENTO BIO

bólico, histómplea en lervarte de

y preservastituyendo ógenos. Cs halogenad

n encontraduentra en die se analizversidad deicativo cuan

fenol en ago ésta conun tratam

RAP-Híbridoen este tipo

gura 11. D

ado de Rosen

50

EXPERIME

OQUÍMICO

óricamentela actualida

e otros comantes conhidrógenosomo ejemdos y el for

da se puediferentes eszo en el ae la Salle ntitativo de

guas residunvertirse eiento anaeo, en la Figde ambien

egradación

nkranz, 2009

ENTACIÓN

Y FÍSICO

e es uno dead como p

mpuestos. An mayor acs del anilplo de estmol entre o

e decir questados, conagua residu

fueron conalgunos de

uales puedn metano

erobio (Rosgura 11 se

nte.

n anaerobia

N

DEL FENO

e los primeatrón para A partir dectividad antlo bencéntos se tien

otros.

e el formol encentracionual proveniencentracionesinfectante

de llegar, iny dióxido

senkranz, 2e observa la

a del fenol

OL

ros desinfeensayar e

l fenol se tibacterianaico por ranen los cr

es un derives y proporente de la

nes de fenoes y preser

ncluso, a cede carbon

2009), comas reaccion

ectantes el poder pueden

a y con adicales resoles,

vado del rciones, Clínica

oles ya rvantes.

erca de o si se

mo es el nes que

cletlp

AocmbccS

q

5 Lted

Diversos ecompuestolos microoresa situacitratamientolas bacteriapromoviend

A la vez la organismoscomo acepmetálicos obacterias condicioneschlorophenSphingomoFenol son

En el numequímicas, y

5.2 RÉG

Los aspectratamientoeficiencias deficiencias

studios reao aromáticorganismos ión, se ha o de este tipas sensibledo una alta

Figura 12

Fu

degradaciós procariotptor final o dióxido dque tienens aeróbic

nolicus, Rhonas sp. y Pseudomo

eral 2.2 dey comportam

GIMEN DE

ctos hidrodo, por lo c

en los difs hidráulica

alizados pa han demoque cuentarecomend

po de coms a la expo velocidad

2. Modelo e

uente. Adapta

ón de los coas y eucade electro

de carbono n la habias, se ehodococcusPseudomo

onas stutzer

Propiedadmiento en e

FLUJO

dinámicos cual es uferentes pr

as, estas se

51

ra evaluar ostrado quean con capaado el usopuestos, ya

osición direcde reacción

estratificado

ado de ROSE

ompuestosariotas, tanones) como

como acelidad de

encuentran:s sp., Ar

onas sp. Peri y Pseudo

des del fenel agua.

de un ren factor imrocesos bie pueden ob

el impacto e el fenol tieacidad parao de biomaa que su escta a los con.

o para un g

ENKRANZ, 20

s fenólicos pto en condo anaeróbptores finadegradar : Flavobacrthrobacterero las espomonas put

ol, se enun

eactor inflmportante ológicos, pbservar en

de la concene un efeca degradarasa de tipostructura deompuestos

granulo ana

009

puede ser ldiciones ae

bicas (nitrales de eleccompuestocterium s

r sp., Mypecies que tida (Díaz, 2

ncia sus pr

uyen en de estudi

puesto queel aumento

centración cto inhibidorlo. Para mo granular e capas prtóxicos pre

aerobio

llevada a ceróbicas (o

ato, sulfatoctrones). Eos fenólicop., Rhodo

ycobacteriumas biode

2005).

ropiedades

los proceso para m

e si se preo o disminu

de este or sobre inimizar para el

rotege a esentes,

abo por oxígeno

o, iones ntre las

os bajo ococcus m sp., egradan

físicas,

sos de irar las esentan ución de

52

los periodos de retención y en el desarrollo óptimo del sistema lo que genera prácticas inadecuadas de operación y deficiencias tanto en el diseño como en el tratamiento del agua residual.

Para determinar el régimen hidrodinámico del RAP-Híbrido, se aplicó la metodología del régimen simplificado de Wolf Resnick que va de mano con el análisis de la curva de tendencia del trazador y finalmente el modelo integrado ADZ (Aggregated Dead Zone) que se conoce como el modelo de zona muerta agregada. En la aplicación de los respectivos modelos, se realizó una segunda y tercera prueba de trazadores, para la cuales se utilizó la sustancia conservativa NaCl (Cloruro de Sodio), tomando 250 g, que se diluyeron en 1000 ml de agua como en la fase de pre- experimentación, la única diferencia, radicó en que en esta fase de experimentación era necesario evaluar cada cámara del sistema, por lo que se utilizaron cuatro conductimetros, de los cuales cada sonda se sujeto a un listón de madera, el cual se introdujo en cada cámara hasta el falso fondo. Se ubicó la sonda de tal forma que quedara a una profundidad de 0.30 m y al costado de cada cámara al final siguiendo el flujo del reactor de forma horizontal. Se registró la conductividad inicial del agua como termino de referencia, luego se realizó el vertimiento del trazador en la primera cámara de forma instantánea, y seguido se tomó cada 10 minutos datos de conductividad, en las cuatro cámaras al mismo tiempo. Los conductimetros de utilizados se enuncian en la Tabla 6.

Figura 13. Ubicación conductímetros entre cámaras

Fuente. Autores, 2009

53

Tabla 6. Ubicación conductimetros entre cámaras RAP-Híbrido

Fuente. Autores, 2009 De esta forma, se realizaron dos ensayos para evaluar el régimen hidrodinámico del reactor, para luego realizar un promedio entre las dos corridas, y desarrollar los modelos planteados.

5.2.1 Teoría simplificada de Wolf-Resnick. Este modelo matemático permite cuantificar el porcentaje de flujo pistón (P), mezcla completa (M), y zonas muertas (m), que se presentan en la operación normal del reactor a partir de parámetros como ϕ y Tan α para cuyo cálculo se siguió el siguiente procedimiento:

Cámara Conductímetro

1 y 2

Multiparámetro MARTINI- Instruments

3

Multiparámetro HANNA

4

Conductímetro LUTRON

54

1. Se graficó los valores de la fracción experimental (1-F) en escala semilogarítmica en función del tiempo adimensional (t/to). F (t): Significa la relación entre las conductividades obtenidas cada 10 minutos, respecto a la sumatoria de las conductividades al tiempo donde el valor de la conductividad final sea igual con el valor inicialmente leído antes de incorporar el trazador al reactor.

(t/to): Significa la relación del tiempo de cada lectura respecto al tiempo teórico de retención. 2. Se trazó la línea tangente en el punto donde la curva se comenzó a volver vertical. Para trazar la línea tangente en el mejor punto, fue necesario evaluar la tendencia lineal de los últimos valores y a partir del coeficiente de correlación, seleccionar el punto en el que verdaderamente empieza a comportarse de forma lineal. 3. Se leyó en la grafica correspondiente los valores de t1/to y t2/t0, cuando la línea tangente a la curva corta con 1- F (t), sea en el valor de 0,1 1 10 o 100 representados en el eje x.

(t1/to): Hace referencia al tiempo en que la línea tangente a la curva corta con (1-F (t)) en el valor de 100 en escala semilogarítmica.

(t2/to): Hace referencia al tiempo en que la línea tangente a la curva corta con (1-F (t)) en los valores de 1 o 10 en escala semilogarítmica

4. Posteriormente se determinó el porcentaje de flujo a pistón, de mezcla completa y las zonas muertas de cada cámara y del reactor en conjunto (Las ecuaciones se describen en el Anexo E1).

De acuerdo a la teoría, para aplicar este modelo, es necesario que el ensayo corresponda a tres veces el tiempo de retención hidráulico teórico del reactor, de lo cual solo se tomo dos veces este tiempo, siento así un intervalo de tiempo de +/- 24 h, por los resultados de la pre-experimentación con la prueba preliminar de trazadores. Al realizar el vertimiento del trazador en el reactor, se tomo el dato de conductividad, obteniendo así una serie de datos que aumentan con el tiempo hasta llegar a un máximo y luego disminuye progresivamente, lo cual origina una curva como la que se muestra en la Figura 14.

55

Figura 14. Curva de concentración del trazador

Fuente. Adaptado de Pérez, 1992 En los resultados se puede observar la definición de cada uno de los puntos que muestra la grafica. Al igual que en el Anexo E2.

5.2.2 Modelo ADZ (Modelo de Zona Muerta Agregada). Este modelo tiene en cuenta consideraciones importantes referentes al transporte, la advección y dispersión del sistema a evaluar, además de dar un porcentaje de zonas muertas del soluto bajo condiciones de estado estable, teniendo en cuenta que las zonas muertas son las principales responsables de la dispersión que experimenta una nube de soluto en el agua.

Los principales parámetros de formulación del modelo son el tiempo de residencia (Tr), el retraso advectivo (T), el tiempo de viaje del soluto (t) y la fracción dispersiva (DF).

• Tiempo de residencia (Tr): representa el componente del tiempo de viaje global asociado con la dispersión.

• Retraso advectivo (τ): representa el componente del tiempo de viaje global asociado con la advección.

56

• Tiempo de viaje del soluto (t ): define el tiempo total que el soluto permanece el tramo siendo sometido advección y dispersión (ver ecuación 4)

T = Tr + t (4)

• Fracción dispersiva (DF): Se define como una proporción que representa que

tanto volumen de un tramo se encuentra completamente mezclado.

tTT r τ

−== 1DF

(5)

Aplicando el modelo se graficó la variación de la conductividad respecto al tiempo de la cámara 1 (Punto A: entrada del flujo al sistema) considerado como el flujo aguas arriba del sistema y la cámara 4 (Punto B: salida del flujo del sistema) considerado como flujo aguas abajo del sistema. De esta forma se obtuvo la curva ADZ, que se genero al graficar los valores promedios del punto A y del punto B (mirar numeral 6.1.5).

Con los valores obtenidos de la Grafica anterior se hallaron los tiempos de viaje promedio del trazador, el tiempo de decaimiento o retraso advectivo, la fracción dispersiva y demás parámetros empleados en el modelo ADZ (mirar Anexo G)

El desarrollo de la ecuación de este modelo se emplea cuando se está interesado en comparar las concentraciones tanto iníciales como finales de algún contaminante asumiendo un movimiento dispersivo, y tiene como valor agregado que por medio de las variables asociadas al mismo se puede determinar el régimen hidrodinámico en este caso del reactor hibrido de flujo a pistón en donde por medio de los registros de las conductividades respecto al tiempo se pueden obtener variables el tiempo de residencia , el retraso advectivo y la fracción dispersiva por medio de las cuales se obtendrán los resultados y análisis del comportamiento del flujo.

5.3 MECANISMOS DE REMOCIÓN DE FENOL Los mecanismos de remoción de fenol, que se analizaron fueron el medio de soporte, la macrófita y sedimentos. A la vez en cada cámara se tomó muestra de agua, para determinar la eficiencia de remoción de fenol de cada una de las cuatro cámaras de la unidad de tratamiento. De acuerdo al tiempo de retención de la prueba preliminar con trazadores, se fijó la toma de muestras teniendo como tiempo de retención 3.5 h por cámara. La frecuencia de recolección se muestra en la Figura 15.

5pailfm9tm F

Cdppeucs *

Gm

Figura

Fuente. A

5.3.1 Mediplásticos pantecedentinmovilizadlos microorfigura 16, smicroorgan97%. La figtienen unamuestra en

Figura 16. Inmovilizar

Fuente. G

Como partede remocióprueba de puede preseficiente enuna atmosfcomportamsin desactiv

*Este materiaGonzález Mamaterial poro

15. Seman

Autores, 2009

io de Sopporosos comtes en el tr

dor de microrganismos se puede o

nismos fuergura 17 mu dimensión

n el Anexo B

Material utmicroorgan

González, 200

e del objetón de feno

desactivacsentar por n la remociófera estéril,

miento de lavación del m

al poroso fueartínez tituladso”.2002, Mé

nas de expe

9

orte. Paramo el huleratamiento oorganismose desarroobservar qron cubos puestra que n de 3 x 3 B.

tilizado paranismos

02

ivo principal, la espumción con Nreacción c

ón de fenol para esto

a espuma amaterial. utilizado en da “Tratamieéxico D.F.

57

erimentació

a el proyec espuma oaerobio de

os∗, ya que ollen dentroque la espupequeños dla espumacm, una p

a m

al de la invma como uN2 (Ver Figcon el agua, por lo quese realizó eante un esc

la investigacento de agua

ón mecanism

cto, se utilo espuma e agua resid

por ser un o del materuma que sde 1 cm dea que se utporosidad d

Figura 17medio de so

Fuente.

vestigación,no de los ura 18) yaa residual, e se recomeste ensayocenario de

ción realizadaas residuales

mos de rem

lizó como de poliuretdual domésmaterial po

rial y sobree utilizó pa

e lado, con tilizó como de 76.31 %

7. Material uoporte en e

Autores, 200

, de evaluamecanismo

a que este sustancias

ienda pasao para detedesactivac

a por el Inges utilizando b

moción de fe

medio de tano, el custica como oroso, perme su superfara inmoviluna porosimedio de

%, ensayo

utilizado comel RAP-Híbr

09

ar los mecaos, se real

material ss toxicas oar este mateerminar cómción con N

eniero Químicbiopelículas s

enol

soporte al tiene agente

mite que ficie. En izar los dad del soporte que se

mo rido

anismos izó una

sintético no ser erial por mo es el

2 y otro

co Simón sobre un

cdam

dh

pi

sppo

El ensayo ccantidad adesactivadoasegurándomaterial ac

De cada udeterminachora 78 se

El materialpelícula baimportante

Esta pelícusuperficie pegajosa, qplásticos, pobservó es

Figura

consistió enactivados, o en aguaose de qu

ctivado. La T

na de las ción de fen

tomó la cu

de soportacterial adh

que brinda

ula adheridaen ambienque puede partículas dste comport

18. Desact

Fuen

n desactivaluego se a destiladaedar bien Tabla 7 ilus

pruebas col, en el trarta muest

te por ser herida paraa la espuma

a, o Biofilmntes acuos

crecer en de suelo, eamiento.

58

tivación de

nte. Autores, 2

ar unos cubrealizó tre

a, agua sisumergido

stra las tres

ada 2 (dosanscurso dra y a la ho

poroso, esa la depuraa (Figura 19

m se formasos e iniciatodos los t

etc. (Díaz,

la espuma

2009

os de espues pruebasntética y

os; de iguas pruebas.

s) horas sede las primora 98 la qu

s un medioación del ag9)

cuando laan a excretipos de ma2002), sob

de poliuret

uma con N2s, introducagua resid

al forma se

e tomó unaeras cinco uinta muest

o para que gua residua

as bacteriasetar una sateriales tabre el mate

tano

, y una iendo el mdual del pe procedió

a muestra horas, lue

tra.

el mecanisal, sea otro

s se adhiersustancia sles como m

erial de sop

misma material proyecto

con el

para la ego a la

smo de o factor

ren a la suave y metales, porte se

E

E

E

F

Espuma y Ag

Espuma y Ag

Espuma y Ag

Fuente. Auto

Tabla gua Destilad

gua sintética

gua residual

ores, 2009

Figu

Fuent

7. Prueba da

a

l

ura 19. Biof

te. Autores, 2

59

de espuma

film sobre e

2009

a activada y

En aguaBea

desadetermin

Se preconcen

fenol, pamaterial d

Para deque pudo

espuma ela unidad

concen

espuma de

y desactiva

a destilada, saker separadactivada y la nar si la espu

fenol al s

eparo agua stración inicia

ara determinde soporte p

eterminar la ro tener el sisen agua residd de tratamietración de 2

poliuretano

ada

se introdujerdos la espum

activada, pauma podía a

sistema.

sintética conal de 4.6 mgar la capacid

para remove

remoción destema, se indual provenento; agua c2.4 mg/L de

o

ron en ma ara aportar

n una g/L de dad del er fenol.

e fenol trodujo iente de

con una fenol

5crla Sdm

Lsp

5.3.1.1 Decámara dereactor puela espuma análisis.

Se preparódiclorometamismo proc

La espumaselección dpuede alcaFenol. En

eterminaciól reactor, ceda mostra

en bolsas

ó un patróano, asegucedimiento

Figur

Figur

Fuente

a se dejó de este manzar con la Figura

ón de fenonsiderandr condicionplásticas,

ón como urando que

se realizó c

a 20. Espu

F

ra 21. Extra

e. Autores, 20

en dicloroétodo de euna extrac22 se pue

60

ol. Se seldo tener allnes más ho

y se llevó

referencia, e quedaran con la espu

ma de poliu

Fuente. Auto

acción de la

09

ometano, pextracción,cción por sede observ

leccionó esí una muesmogéneasal laborato

introduciebien sume

uma de cad

uretano-bla

res, 2009

a espuma d

por 2 (dos es evitar sohxlet y p

var como e

spuma, destra represe, luego se porio para s

endo cubosergidos enda cámara.

anco

e poliuretan

s) meses, las altas

presentarseel diclorome

el centro dentativa, yaprocedió a u correspo

s de espu el solvent(Ver Figura

no

el objetivotemperatur

e volatilizacetano obtu

de cada a que el colocar

ondiente

uma en te. Este a 20)

o de la ras que ción de

uvo una

61

coloración después del tiempo de contacto con la espuma, lo que indica que si tiene una importante acción en la remoción de fenol.

Luego de tener el extracto se realizó la identificación de fenol por colorimétrico con el método 1-75 nanocolor. (Anexo J1)

Figura 22. Extracto de la espuma


5.3.2 Macrófita. La planta Polygonum Hydropiperoides o Hierba de Sapo, es una planta que se encuentra en los humedales de la sabana de Bogotá. Según el aspecto morfológico, la macrófitas se dividen en tres grandes grupos (Rodríguez, 2005): a) Grupo I. Las plantas errantes sin raíces ó con raíces colgando en el agua, se

denominan Planophyta. b) Grupo II. Las plantas enraizadas en un sedimento, se llaman Rizophyta. c) Grupo III. Las plantas aplicadas a un medio con rizoides o raíces modificadas para adherirse, se designan Haptophyta. De acuerdo a esta clasificación la Polygonum Hydropiperoides está dentro del grupo Rizophyta, lo que favoreció a que se adhiriera a la espuma de poliuretano con mayor facilidad. La Polygonum Hydropiperoides es una macrófita con vástagos de 70 cm de alto, de las raíces fibrosas, múltiples en la base, erguidas, herbáceas, glabousas o con los pelos. Sus hojas son lanceoladas, escabrosa con pubescencia corta y escasa, de 15 cm de largo, 1.5 cm de ancho. Ocrea, cerdas ferruginosas ciliadas 1 cm de largo, con pubescencia. Presenta inflorescencia en los racimos terminales flojos. Estas flores por lo general se dividen en 5 segmentos, con color rosáceo-blanco, hasta 2.5 milímetros de largos, obtuso en el ápice. Es una planta acuática, habita en el margen de pantanos, lagos, y maderas mojadas. Hasta 15 cm de profundidad puede llegar esta macrófita.

62

Figura 23. Macrófita Polygonum Hydropiperoides

Fuente. Adaptado de www.missouriplants.com

De cada cámara del reactor se tomó una macrófita para determinación de fenol en las diferentes estructuras vegetales (Raíz, Tallo, Hoja). En el Anexo C. Protocolo determinación de fenol en estructuras vegetales, se muestra el procedimiento que se llevó a cabo para el análisis. 5.3.3 Sedimentos. La determinación de fenol en los sedimentos, se realizó a dos muestras, cada una, de la válvula 2 y 3 de la parte inferior del reactor, respondiendo al movimiento de la partícula en la unidad. En la Figura 24, se muestra la distribución de estas válvulas, y la forma del flujo en cada cámara descendente o ascendente

Figura 24. Dinámica sedimentos en el RAP-Híbrido


Syc LTpsa2l

5qtrd0ce7

Se considey tercera ccual allí fue

Las muestrTest 1-75 dpara el caseleccionó agua residu25 se obselos sedime

5.3.4 Entreque en el mtomas de mremoción ddemás pará0.25 m, encorrespondevitar la fot75 del nano

eró que de cámara se eron ubicad

ras de los del nanocolso de los puesto qu

ual, no se erva como fntos de la c

e cámaras.mes de Octmuestras dede fenol. Sámetros, y n medio d

diente. Las torreacciónocolor, lleva

Figura

acuerdo a presenta s

das las válv

sedimentoor. La formsedimento

ue al obserobtuvo comfue la muecámara 1 y

Fig

Fuente. Aut

. De acuerubre, ya ese cada cám

Se tomó la el procedime cada cámuestras f del fenol. Sando el pro

a 26. Muest

63

la dinámicaedimentaci

vulas para to

s se analizma como se os se muesrvar los sedmo tal un lostra que seS2 los de l

gura 25. Se

tores, 2009

rdo al períostaba estabmara para c

misma fremiento que ámara un vfueron tomSe realizó

ocediendo q

ra de cada

a que debeión, por seoma de mu

zaron comodeterminó

stra en el dimentos oodo, para de obtuvo lola cámara 3

edimentos

odo de tombilizado el Rcomparar ccuencia dese tuvo fuevolumen dadas en bola determin

que se mue

cámara de

e seguir el fr descende

uestra de la

o agua resfenoles enAnexo J1

obtenidos, determinar fs sediment3.

ma de muesRAP-Híbridocuál de estae toma de e tomar a ude 350 cmotellas de vnación de feestra en el A

el RAP-Híbr

flujo, en la ente el flujoa unidad.

idual, utiliz el agua re. Este métera prácticfenol, en latos, donde

stras, se coo para inicioas tuvo unamuestras

una profund3 para el vidrio oscurenol con el Anexo J1.

rido

primera o por lo

ando el sidual y todo se

camente a Figura

S1 son

onsideró o de las a mayor que los

didad de análisis ro, para Test 1-

64

Fuente. Autores, 2009 5.4 VARIABLES DE SEGUIMIENTO Y CONTROL

Los sistemas de digestión anaerobia como la unidad de tratamiento RAP-Híbrido, compone un sistema que requiere un alto grado de control en las variables que pueden incidir en el progreso de la macrófita, y en el desarrollo de los microorganismos involucrados en el proceso de formación de biopelícula, y depuración del agua residual. De igual los parámetros de control, inciden en identificar las eficiencias esperadas por la unidad de tratamiento. En la Tabla 8 se observa cuales fueron los parámetros de seguimiento y de control que se evaluaron durante el desarrollo de esta investigación.

Tabla 8. Variables de seguimiento y control Parámetro Unidad Técnica Analítica Periodo de Muestra

pH -- Potenciómetro Diario

Temperatura ºC Dilatación-Sensibilidad (SM 2550 B 1) Diario

DQO mg/L Colorimetría (Test- 435 DQO RA 1500 mg/L) HACH

Diaria a entrada y salida del reactor

DBO5 mg/L Colorimetría (Test 825 Nanocolor) Entrada y salida del reactor

SST mg/L Gravimétrico (SM 2540 B) Diaria a entrada y salida del reactor

Turbiedad NTU Turbidimetro(SM 2130 B) Diaria a la entrada y salida del reactor

Fenol mg/L Colorimétrico(Test 1-75 Nanocolor)

Diaria a la entrada y salida del reactor

Alcalinidad* mg/L CaCO3 Titulometría (SM 2320 B) Diaria a la entrada y salida del reactor

AGV* mg/L CH3COOH Titulometría Diaria a la entrada y salida del

reactor * A la salida se inicio monitoreo de este parámetro todo el mes de noviembre. Fuente. Autores, 2009

6 RESULTADOS Y ANÁLISIS

6

6tr

F Lcdme

q Cem

6.1 RÉGIM

6.1.1 Detetrazadores,resultado la

Fuente. Auto

La conductcantidad dedada por lmuestra el en el tiemRetención que transcu

Con este revaluar losmuestra en

MEN HIDRO

erminación, se detera curva que

Gráfica 1.

ores, 2009

tividad es ue materia dos clorurosvalor más po de 840Hidráulico)urre cuando

resultado ss diferentesn la Figura

ODINÁMICO

n Tiempo minó el tie

e se muestr

. Conductiv

una medidadisuelta en s que son alto de co

0 min que del RAP-Ho el agua e

se fijó la fs parámetr14. Así po

65

O

de Retenempo de ra en la Gra

vidad en funtraz

importantela misma, altamente nductividadson 14 h

Híbrido, quntra al siste

recuencia ros de remor cada cám

nción. Coretención

afica 1.

nción del tiezadores

e en la calidpara esta solubles e

d, que es d. Este tiemue se defineema hasta

de recolecmoción de mara se es

n la Pruedel reacto

empo- prue

dad del aguprueba la c

en el agua,de 1725 μSmpo es el e como el que sale.

cción de cafenol por

stipuló un T

eba prelimir, teniendo

eba prelimin

ua ya que inconductivid, la Grafica

S, este valoTRH (Tiemperiodo de

ada muestsemana co

TRH=3.5 h,

inar de o como

nar

ndica la ad está

a 1 nos or se da mpo de

e tiempo

ra para omo se lo cual

66

hizo que pasado este intervalo de tiempo por cada cámara se tomara la muestra correspondiente de los mecanismos a evaluar. Se calculó el TRH incluyendo la porosidad, para lo cual se utilizó la siguiente ecuación:

(6) Donde es el volúmen del reactor en m3, es la porosidad en decimales, y es el caudal en m3/min. El volumen∗ del reactor es de 0.36 m3, la porosidad de 0.7631 y el caudal 0.00025 m3/min, reemplazando en la ecuación (6), el resultado es: 1098.864 . Se observó que tomando la porosidad del medio aumenta el tiempo de retención, mostrando una diferencia de 4 h aprox., con el método de trazadores, pero lo que no se considera en este método, es que el movimiento del agua entre los cubos de espuma, sea más rápido, ya sea por su saturación o por la forma en que están distribuidos en el reactor. La causa de esta diferencia radica en el movimiento del agua entre los cubos de espuma ya que el flujo presenta tanto un movimiento longitudinal como transversal y en este caso al haber un volumen definido lleno de un medio filtrante que presente intersticios permite que el flujo no tenga un régimen microscópico definido y que la misma fuerza de empuje de las partículas del flujo que vienen posteriormente desplacen más rápido a las primeras para así seguir su curso a lo largo del reactor. Este tipo de factores no los tiene en cuenta el tiempo teórico de retención, debido a esto se hace mucho más efectivo trabajar con el tiempo de retención experimental el cual fue de 14 horas ya que al ser menor el tiempo se puede deducir que considera estos factores y que por ende la cantidad de zonas muertas del reactor se disminuyen por el espacio que ocupa la espuma, las plantas micrófitos y la acción de la fuerza de empuje del flujo. Con una porosidad de un 76.31 % del medio de soporte, y un volumen teórico de 0.36 m3 el volumen efectivo del reactor es de 0.2747 m3.

∗ Este volumen corresponde a un largo del reactor de 1,80 m sin considerar el pozo séptico, y con una profundidad de 0.50 m, que es donde se encuentra el medio de soporte, y un ancho de 0.40 m

67

6.1.2 Aplicación Modelo Wolf-Resnick. Luego de obtener los datos que se muestran en el Anexo F, con la ayuda del programa Excel, se graficó los valores de conductividad en función del tiempo de cada cámara, como se muestra en la Grafica 2. En esta grafica se observa los tiempos de retención de cada cámara, de forma experimental. En el Anexo F, se pueden observar las gráficas de cada cámara con los dos ensayos realizados.

Gráfica 2. Conductividad en función del tiempo de cada una de las cámaras del RAP-Híbrido

GRAFICA Fuente. Autores, 2009 A continuación se muestran las gráficas de la aplicación del método Wolf Resnick para cada cámara:

Gráfica 3. Aplicación del Método Wolf-Resnick para la Cámara 1


68

En la gráfica se aprecia que la línea se empieza a volver vertical a partir de un valor de t/to igual a 1.60 (este valor se obtuvo de dividir la grafica en segmentos y graficarla hasta que el factor R 2 se acerque más a 1). Si se traza la tangente en este punto, se observa que el corte de 1 – F (t) en 100 vs t/to para t1 / t0=0.68 y el valor de corte con 1 – F (t) en 1 Vs. t/to para t2 / t0 = 3.00



Se observa a un valor de t/to igual a 3.60 (este valor se obtuvo de dividir la gráfica en segmentos y graficarla hasta que el factor R 2 se acerque más a 1). Si se traza la tangente en este punto, se observa que el corte de 1 – F (t) en 100 Vs t/to para t1 / t0=1.85 y el valor de corte con 1-F (t) en 1 Vs t/to para t2 / t0 = 5.90



69

Para un t/to igual a 2.5 (este valor se obtuvo de dividir la gráfica en segmentos y graficarla hasta que el factor R 2 se acerque más a 1). Se trazó la tangente en este punto, se observa que el corte de 1 – F (t) en 100 Vs t/to para t1 / t0=1.5 y el valor de corte con 1-F (t) en 1 Vs t/to para t2 / t0 = 5.00


Fuente. Autores, 2009 En un valor de t/to igual a 4.44 (este valor se obtuvo de dividir la gráfica en segmentos y graficarla hasta que el factor R 2 se acerque más a 1). Si se traza la tangente en este punto, se observa que el corte de 1 – F (t) en 100 Vs t/to para t1 / t0=3.80 y el valor de corte con 1-F (t) en 1 Vs t/to para t2 / t0 = 5.90 Luego de obtener las gráficas correspondientes se realizaron los cálculos que se muestran en el Anexo H1. Se obtuvo la Tabla 9 de resultados. De acuerdo a los resultados el reactor no presenta zonas muertas, lo que hace pensar que no existe presencia de movimientos dispersivos y que predominan los difusivos, en conjunto en un 45,25 % presenta de mezcla completa, y de un 54,75 % de flujo a pistón.

70

Tabla 9. Resultados de la aplicación del método Wolf-Resnick para el RAP-Híbrido


6.1.3 Curva de Tendencia del Trazador. Para complementar la evaluación del comportamiento hidráulico del reactor, se realizó una curva del comportamiento del trazador respecto al tiempo, se emplearon las columnas (2) y (5) de la tabla consignada en el Anexo D2, de la cual se obtuvo la Gráfica 7.

Gráfica 7. Curva de tendencia del trazador


Resultado Cámara 1 Cámara 2 Cámara 3 Cámara 4

θ 0.68 1.85 1.50 3.80

α 0.43 0.24 0.28 0.83

Zona muerta % (m) -0.94 -1.05 -2.125 -3.36

Fracción Mezcla Completa % (M)

65 51 52 13

Fracción Flujo Pistón % (P) 35 49 48 87

71

De esta gráfica de obtuvo los criterios básicos para el análisis de la curva de tendencia del reactor que se muestran en la Tabla 10, esto se realizó con el fin de adquirir las relaciones existentes entre los tiempos experimentales con el tiempo teórico de residencia del trazador.

Tabla 10. Parámetros para el análisis de la curva de tendencia

Parámetro Tiempo (min) Aspecto

ti

360 Tiempo inicial desde que se aplica el trazador hasta que aparece en el efluente

t10 18 Tiempo correspondiente al paso del 10% del trazador.

Tp 870 Tiempo modal, correspondiente a la presentación de la máxima concentración

Tm 905 Tiempo mediano, correspondiente al paso del 50% de trazador

To 1534 Tiempo medio de retención o tiempo teórico de retención = V/Q

t90 1620 Tiempo correspondiente al paso del 90% del trazador

Tf 1800 Tiempo que trascurre hasta que atraviesa la totalidad del trazador al reactor

Co 0.5925 Concentración inicial

Cp 0.5965 Concentración máxima a la salida.

Tb 346 Tiempo correspondiente al paso de la décima parte de la concentración máxima.

Tc 410 Tiempo correspondiente al paso de la mitad de la concentración máxima.


Luego se relacionó el tiempo teórico (to) y los experimentales (ti , t10, tp, tm, to, t90, tf, tb, tc) y su respectiva consecuencia que se muestra en la Tabla 11.

72

Tabla 11. Criterios de evaluación de la curva de tendencia

Parámetro Resultados

Criterio Consecuencia Criterio Consecuencia

Si es (< 0,3), existe cortocircuito hidráulico.

3601534 0.23 Hay cortos circuitos

Relación de flujo pistón y flujo mezclado. Cuando es =1, existe únicamente flujo pistón, y cuando es 0, existe flujo mezclado.

9051534 0.59

Hay cortos circuitos y no de zonas muertas.

La relación tp/to se aproxima a 1 y ti/to > 0,5, se puede concluir que existe predominio de flujo de pistón, y cuando se aproxima a 0, existe predominio de flujo mezclado.

8701534 0.56 Predomina el flujo

a pistón

> 0.693 indica predominio de mezcla completa

9051534 0.59

No hay predominio de mezcla completa

En el caso de flujo a pistón se aproximará a la razón del tiempo de inyección Δ to/to y para el flujo mezclado será de orden 2,3 o mayor.

3461534 0.22

Presencia de flujo a pistón

El valor de e es igual a 0 para flujo pistón y mayor que 2,3 para flujo mezclado.

1800 870 870 3601534 0.27

Predominio de flujo a pistón en el

reactor


73

Analizando los datos obtenidos de Wolf Resnick y la curva de tendencia se puede notar que el reactor se comporta como flujo a pistón, con subsistemas individuales de módulos conectados en serie de mezcla completa, este comportamiento es debido a que las cámaras que constituyen el reactor están sujetas a diversas formas de turbulencia y los elementos del fluido siguen amplias líneas de flujo, con diferentes direcciones y velocidades lo que comprueba que el comportamiento del flujo también está relacionado con la geometría del dispositivo, la distribución y características del medio filtrante (ya que la espuma de poliuretano se dispuso en el reactor de forma aleatoria) a la presencia de las macrófitas, que hacen referencia a los efectos macroscópicos del sistema. No se evidencia acumulación de la sustancia trazadora en el reactor ya que la relación de tm/t0 es menor que 1 lo que descarta zonas muertas en el sistema; esto también se hace evidente en el resultado obtenido por Wolf Resnick en donde los valores obtenidos para las cuatro cámaras no superan el rango del 1%; pero si muestra la presencia de cortos circuitos hidráulicos lo que indica que puede existir la posibilidad de que algún porcentaje del trazador haya entrado y salido del reactor de forma tan rápida, sin por lo menos haber cumplido el tiempo teórico de retención. No existe presencia de turbulencia en el comportamiento global del flujo en el reactor ya que la relación de tc/t0 es menor a 0,693, lo que indica que el reactor en conjunto no presenta un comportamiento de mezcla completa, ya que si no existe turbulencia no existe dispersión del trazador y por consiguiente no hay mezcla completa. Generalmente en reactores donde se tiene presencia de medios filtrantes se podría deducir que existe un alto porcentaje de zonas muertas ya que el flujo quedaría atrapado dentro del reactor en un volumen que no es útil y que corresponde al espacio que no está disponible para el flujo de líquido porque está ocupado por otros cuerpos ajenos al mismo como lo sería en este caso los cubos de la espuma de poliuretano y las raíces de las macrófitas, pero si se piensa que el flujo es constante y que el volumen que entra a un espacio del reactor desplaza las partículas que ya estaban presentes en el mismo por fuerza de empuje se puede deducir que el movimiento del flujo es continuo y que por esta razón el medio filtrante es un medio poroso el cual tiene intersticios de diferentes tamaños por donde se permite el paso del flujo y si esa fuerza de empuje es superior en dirección al flujo no existirán perdidas de grados de libertad para el movimiento del mismo porque estas partículas no efectuaran trabajo contrario a las fuerzas que inciden en ellas, en este caso la fuerzas de dirección de flujo tanto transversales como longitudinales involucradas en el sistema, tienden a convertirse en fuerzas más longitudinales que transversales las cuales hacen presión desplazando las partículas ya existentes por otras que van a ingresar; por esta razón el flujo no tendría la tendencia a quedarse estancado en alguna parte del reactor.

74

Finalmente el comportamiento hidrodinámico del reactor tanto en la aplicación de la teoría de Wolf Resnick y en la curva de tendencia muestra cuatro cámaras que se comportan individualmente como mezcla completa, pero al ser analizadas como cámaras conectadas en serie describe el comportamiento hidráulico de flujo a pistón.

6.1.4 Aplicación del Modelo ADZ (Aggregated Dead Zone). Al graficar los valores de conductividad respecto al tiempo se obtiene la Grafica 7, en la cual la curva del modelo ADZ está representada por una línea verde punteada que representa los valores de las conductividades tanto aguas arriba como aguas abajo del sistema, en el caso del reactor representó los valores de las conductividades en la cámara 1 y en la cámara 4 (ver Anexo D2).

Gráfica 8. Curva de la aplicación del modelo ADZ


Posteriormente se obtuvo los valores t y τ para cada punto, haciendo el análisis de la curva del modelo y los valores obtenidos de las variables del tiempo de viaje y tiempo de arribo que se muestran en la Gráfica 8 y en la Tabla 12 se determinó la fracción dispersiva y coeficiente de correlación. Los resultados se muestran en la Tabla12, las operaciones matemáticas se muestran en el Anexo G.

75

Gráfica 9. Determinación de t y T para cada punto de muestreo


Según los datos de la Tabla 12 (mirar Anexo la fracción dispersiva es menor que la unidad lo que determina que el comportamiento del reactor de forma global es flujo a pistón ya que la fracción dispersiva representa la cantidad de volumen que se encuentra mezclado completamente en el reactor y en este caso si el valor hubiera sido mayor que la unidad hubiera reflejado un comportamiento de mezcla completa. Respecto a la existencia de espacios muertos en el sistema, es evidente que no se presentan de forma predominante ya que las zonas muertas son las principales responsables de que existan movimientos dispersivos en el sistema y al observar el resultado obtenido de la fracción dispersiva mirando el comportamiento del reactor en forma global, se puede deducir que tiene más incidencia tanto los movimientos difusivos y la presencia de algunos cortos circuitos que las zonas muertas , esto puede atribuirse al hecho de que existen pequeñas fluctuaciones de velocidad en el reactor causadas en el cambio que sufre el flujo cuando pasa de una cámara a otra presentando entonces tanto movimientos transversales como longitudinales que serian las fuerzas de desplazamiento que las partículas ejercerían para salir de una cámara y poder ingresar a la otra y así sucesivamente a lo largo del reactor por esfuerzos cortantes en flujo como son la influencia del medio filtrante y de las plantas macrófitas.

76

Tabla 12. Resultados modelo ADZ

Parámetro Unidades Resultado punto a

Resultado punto b

Tiempo de viaje (t) segundos 600 52200

Tiempo de arribo (τ) segundos 300 19800

Distancia (d) metros 1.45 1.80

Resultado Curva ADZ

Δ A dimensional 0.37

a1 A dimensional -2.78

b0

A dimensional -1.78

(t) segundos 51600

(t1) segundos 600

(t2) segundos 52200

(τ) segundos 19500

(τ1) segundos 300

(τ2) segundos 19800

Tiempo de residencia (Tr) Valor experimental

Segundos 50400

Fracción dispersiva (FD) A dimensional 0.62

Coeficiente de correlación (r2) A dimensional 0.404


Si se observa el comportamiento del reactor considerándolo como un sistema de cámaras conectadas en serie se puede decir que en cada cámara si existe mezcla completa esto se debe a los esfuerzos cortantes y los cambios de dirección y velocidad (mecanismos predominantes para generar zonas de mezcla completa) ocasionados por la interferencia en el paso del flujo que generan el medio filtrante y la planta macrófita a lo largo de las cuatro cámaras. Esto indica que en el reactor predomina el movimiento difusivo y no dispersivo en donde las partículas toman un comportamiento axial y conservan su homogeneidad y trayectoria, mientras que cada cámara del reactor se comporta

77

de manera dispersiva y de mezcla completa donde las partículas no son homogéneas y no tienen una trayectoria estable y definida.

6.2 MECANISMOS DE REMOCIÓN DE FENOL 6.2.1 Medio de Soporte 6.2.1.1 Desactivación con N2.De la prueba de desactivación de la espuma con N2 se obtuvieron los siguientes resultados:

Tabla 13. Concentración de fenol de prueba de espuma activada y desactivada

Muestra Hora(h) Espuma Desactivada Espuma Activada

E Y AD E Y AS E Y AR E Y AD E Y AS E Y ARmg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L

0 0 0 4,6 2,4 0 4,6 2,4 1 1 0 2,7 1,8 0 2,6 1,8 2 3 0 2,3 1,7 0 2,3 1,8 3 5 0 2,9 1,3 0 2,6 1,8 4 78 0 1,6 0,7 0 1,7 0,4 5 98 0 0,7 0,2 0 1 0,4

E Y AD=Espuma y Agua Destilada Fuente. Autores, 2009 E Y AS=Espuma y Agua Sintética E Y AR=Espuma y Agua Residual

Gráfica 10. Remoción de fenol espuma activada


4,6

12,4

0,40246

0 1 3 5 78 98

Feno

l mg/

L

Tiempo (h)

Espuma Activada

Agua Destilada

Agua Sintetica

Agua Residual

78

Gráfica 11. Remoción de fenol espuma desactivada

Fuente. Autores, 2009 De acuerdo a las gráficas, se observó que la espuma desactivada con N2 removió fenol en el agua sintética en un 5% y en el agua residual en un 7%, a diferencia de la espuma activada. La diferencia entre la espuma activada y desactivada no es tan representativa, por lo cual utilizar la espuma sin pasarla por una atmósfera inerte, es una opción viable. 6.2.1.2 Determinación de fenol. En la Tabla 12 se muestran los datos obtenidos luego de que se determinó el contenido de fenol en la espuma de poliuretano como se mostro en el numeral 5.2.2.1.

Tabla 14. Fenol en espuma de poliuretano


4,6

0,72,4

0,20246

0 1 3 5 78 98Fe

nol m

g/L

Tiempo (h)

Espuma Desactivada

Agua Destilada

Agua Sintetica

Agua Residual

Fecha fenol en espuma de poliuretano (mg/L) Cámara 1 Cámara 2 Cámara 3 Cámara 4

23-Oct 0,60 0,90 0,71 0,6 13-Nov 0,70 1,60 0,3 0,5 27-Nov 0,50 2,10 0,5 0,9 02-Dic 0,30 7,00 0,5 0,5 10-Dic 0,80 0,90 1 1,7 Blanco 0,20

79

Gráfica 12. Fenol espuma poliuretano entre cámaras

Fuente. Autores, 2009 En la gráfica se observa que la cámara 2 presentó una mayor remoción de fenol, pero en la última mostró que se estabilizó con la cámara 3 y la 1. La cámara 4 en su conjunto mostró una remoción progresiva de fenol. Este comportamiento puede ser porque la cámara 1 puede presentar colmatación por la cantidad de sedimentos que tiene el agua residual, como son pelos provenientes de las perreras de la Clínica, y puede estar funcionando mas como un filtro que como removedor de fenol, por lo cual ya al entrar en contacto el agua con la cámara 2, la reacción sea más representativa con la espuma y por ello presente una mayor remoción. Se aplicó una matriz ANOVA para determinar los parámetros en conjunto, para este caso, el material de soporte en las cuatro cámaras. Los resultados de esta matriz se muestran en el Anexo I1, donde se observó que el fenol removido por la espuma en las cuatro cámaras en promedio es igual, para lo cual con la prueba Tukey, se identificó el conjunto de datos con mayor remoción, siendo la cámara 2 la que mayor fenol removió, seguida de la cámara 4, la 3 y por último la 1. Se graficó los porcentajes de remoción de fenol en cada cámara, realizando una comparación, tomando la línea base y realizando la diferencia con el dato obtenido de la experimentación, no se observó una diferencia representativa en aplicar la línea base. En la grafica 12 se observan estos porcentajes, en la cual el grafico de la derecha son los datos sin aplicar la diferencia con la línea base, que es de 0.2 mg/L, y el de la izquierda es con la diferencia del blanco de referencia o línea base.

0,001,002,003,004,005,006,007,008,00

23-O

ct

26-O

ct

29-O

ct

01-N

ov

04-N

ov

07-N

ov

10-N

ov

13-N

ov

16-N

ov

19-N

ov

22-N

ov

25-N

ov

28-N

ov

01-D

ic

04-D

ic

07-D

ic

10-D

ic

Feno

l (m

g/L)

Fecha

Camara 1

Camara 2

Camara 3

Camara 4

Blanco

flic

6cfte

h

Gráfica

De igual ffotómetro 4luego de laindicador qcoloración

6.2.2 Macámara pafenol, pero tallo y hojestructuras

De acuerdhoja=0.20 m

13. % de R

Fuente. Aut

forma el fe400 D, méa extracciónque siemprenaranja-ma

Figu

Fu

acrófita. ara determi

al ver que ja, se dec

s vegetales.

o al patrómg/L, tallo=

Remoción d

tores, 2009

enol en laétodo en eln, la cámare al analizaarrón, prese

ura 27. Extr

uente. Autore

En la preinar en quno había u

cidió para .

n de refer=0.60 mg/L

80

e fenol por Híbrid

determina cual por

ra 2 muestrar la muestrenta un ma

racto de la e

es, 2009

-experimenué estructuuna diferenc

la fase d

rencia, los L, raíz=0.1 m

la espumado

ación por la coloracióra una mayra en el eqyor conten

espuma de

ntación, sera se prescia marcadde experim

resultadosmg/L, se o

a de poliure

el Test 1-ón que preyor intensiduipo, la quido de feno

e poliuretan

e tomaron sentaba maa en este p

mentación

s que se observa que

tano en el R

-75 del naesentó el sdad en el ce tiene una

ol.

o

plantas dayor remocproceso enanalizar la

obtuvieron e el tallo tie

RAP-

anocolor solvente olor, un a mayor

e cada ción de tre raíz, as tres

fueron: ene más

81

fenol, pero de igual forma los resultados que se muestran en la Tabla 13, se observa que la en la macrófita Polygonum Hydropiperoides la estructura que mayor removió fenol fue la hoja.

Tabla 15. Fenol en estructuras vegetales de macrófita entre cámaras

Cámara Estructura

de la planta

Fecha 23-Oct 13-Nov 27-Nov 02-Dic 10-Dic

Unidad mg/kg

1 Hoja 0.9 0.7 0.6 0.7 1.2 Tallo 0.2 0.3 0.2 0.5 0.3 Raíz 0.1 0.2 0.6 0.68 0.3

2 Hoja 1.1 0.8 0.7 0.6 0.6 Tallo 0.7 0.6 0.2 0.3 0.2 Raíz 0.5 0.1 0.3 0.5 0.6

3 Hoja 1.2 0.8 0.5 0.8 0.7 Tallo 0.2 0.5 0.4 0.5 0.6 Raíz 0.1 0.4 0.4 0.3 0.0

4 Hoja 0.6 1 0.8 0.75 0.8 Tallo 0.6 0.2 0.6 0.4 0.5 Raíz 0.1 0.2 0.6 0.3 0.3

Blanco Hoja 0.20 Tallo 0.60 Raíz 0.1

Fuente. Autores, 2009 Gráfica 14. Remoción de fenol por la macrófita Polygonum Hydropiperoides entre

cámaras


0,820,76 0,8 0,79

0,3

0,56

0,44 0,460,376 0,4

0,240,3

00,10,20,30,40,50,60,70,80,9

Camara 1 Camara 2 Camara 3 Camara 4

Feno

l (m

g/kg

)

Camaras

Hoja

Tallo

Raiz

Shpmfcpudmt

csofcqe

Lrpr ♣

Se observóhoja, seguprocesos dmayor remfitodegradacuales se eplanta, perouna parte desarrollo metales, setipo de elem

Es de anotcon los datsustraer alobserva enfenol, lo cucomo el anque se encel análisis t

Gráfi

Fuent

La hoja fueraíz, se obpuede induremover fe ♣ En el Anexo

ó que en cida del tal

de fitoextraoción de e

ación, fitoesesperaría qo no fue esde la plande la planter despuésmentos.

tar que la gos de la Tal resultado

n la Tabla 1ual se puednálisis se lcontraban etomando lo

ca 15. % d

te. Autores, 2

e la estructuserva que

ucir que susnol, y el tal o L se da may

%de

Feno

l

onjunto lalo y por ú

acción y deeste compustimulaciónque presentste caso denta para elta, pero ha

s de la raíz

gráfica 13 mabla 13 sin

para iden3, el tallo p

de interpretle realizó aen la unidads datos sin

e Remoció

2009

ura vegetadel tallo a

strayendo lalo tendría s yor informació

02040

60

% d

e Fe

nol

82

a planta remúltimo la rae fitovolatiliesto aromá, fitoestabiltara mayor

e la experiml transportea presentadz la segund

muestra entomar el bla

ntificar cuapresentó cotar como ua una plantd de tratam sustraer la

ón de fenol

l que más la raíz no

a línea bassolo la funci

ón sobre los p

1

52.09%

26.2

Reactor

movió mas aíz, la hojaización, poático. La raización, y rpresencia

mentación. e de nutriedo en inve

da estructur

conjunto laanco o línento fenol r

omo línea bna saturacta es difícil

miento, por a línea base

por la macr

removió fees tan mare, la raíz seión del tran

procesos de f

29%21.62%

fenol por la de la plaor lo que saíz lleva a rizofiltraciónde fenol, eEl tallo es centes y coestigacionesra vegetal q

as tres estrea base, puremovió laase un valoión de fenogeneralizalo cual se c

e.

rófita en el

nol, seguidrcada la difería la segu

nsporte.

fitorremediac

la estructuranta lleva se pudo prcabo proce

n procesos♣en esta zonconsideradmpuestos s de remoque remue

ructuras vees esta se planta, coor de 0.6 mol en el talar para las consideró,

RAP-Híbrid

a del tallo, ferencia lo unda estruc

ión.

HOJA

TALLO

RAIZ

ra de la a cabo

resentar esos de ♣ de los na de la o como para el ción de

eve este

egetales le debe omo se

mg/kg de lo, pero plantas realizar

do

y de la que se

ctura en

83

De igual forma se aplicó una matriz ANOVA donde con la aplicación de la hipótesis nula y la alterna en conjunto todas las estructuras vegetales remueven Fenol en las cuatro cámaras, luego con la prueba Tukey, en la cámara 1 hay mayor remoción por la hoja, luego el tallo en la cámara 4 y la raíz en la cámara 2. (Ver Anexo I2). Pero en conjunto en el análisis Tukey, la hoja en todas las cámaras fue la que mayor remoción de fenol tuvo. 6.2.3 Sedimentos. La remoción de la materia orgánica ocurre inicialmente de manera física por sedimentación debido a la baja velocidad que se maneja en un humedal, por retención y deposición gracias al proceso de filtración que sufre el agua residual al atravesar el medio de soporte, por lo cual se analizó los sedimentos obteniendo los siguientes resultados en cuanto al contenido de fenol.

Tabla 16. Sedimentos en periodo de experimentación


Gráfica 16. Fenol en sedimentos


0,000,100,200,300,400,500,600,700,80

Feno

l (m

g/L)

Días

Sedimentos 1

Sedimentos 2

fenol sedimentos (mg/L)

Fecha Válvula 1 Válvula 2

23-Oct 0,10 0,3013-Nov 0,20 0,2027-Nov 0,50 0,1002-Dic 0,70 0,3010-Dic 0,60 0,40

84

En la gráfica se observó que los sedimentos 1, aumentan progresivamente su concentración de fenol, este comportamiento se debe a que la cámara 1 se puede estar saturando por el material de gran tamaño como son pelos, y no haya reacción con la espuma para remover fenol. Los sedimentos 2 corresponden a la cámara 3, la curva que se observa en la gráfica muestra un aumento de fenol, lo cual puede considerarse como parte de colmatación del sistema, por lo cual haya una menor reacción con el medio de soporte.

6.2.4 Entre cámaras. La materia orgánica soluble en el agua continúa su recorrido a través del sistema y es removida gracias a los microorganismos que van creciendo en él y al requerimiento de nutrientes por parte de las macrófitas del humedal. Esta degradación de la materia orgánica es aerobia en micrositios de la superficie de las raíces de las plantas, pero en el resto del lecho sumergido ocurre por vías anaerobias: fermentación metánica y sulfato reducción (US EPA, 2000). Por ello se analizó entre cámaras fenol, ya que por dinámica de los microorganismos y de la relación con la planta y las reacciones que se presentan, hubo remoción de fenol.

Tabla 17. Fenol entre cámaras


El blanco es el agua que entro al RAP-Híbrido, de ese día, de la muestra tomada de la caja de reparto de caudales a la entrada de la unidad de tratamiento. Teniendo en cuenta el tiempo de retención teórico de la pre-cámara que es de 1.86 h, se tomo la muestra de la cámara 1, pasado este tiempo, luego entre cámaras se tomo en intervalos de 3.5 h.

fenol entre cámaras (mg/L)

Fecha Blanco Cámara 1 Cámara 2 Cámara 3 Cámara 4

23-Oct 2,5 5,70 2,60 2,1 2,3 13-Nov 2,7 2,10 1,30 2,0 1,8 27-Nov 2,5 2,70 2,40 2,3 1,9 02-Dic 1,67 3,50 2,60 2,6 2,4 10-Dic 3,4 3,50 1,90 2,1 2,4

85

Gráfica 17. Fenol entre cámaras


Gráfica 18. Eficiencias de remoción de fenol entre cámaras

Fuente. Autores, 2009 En las gráficas se observa que en conjunto la cámara 1 no removió fenol, por lo cual se dedujo que esta cámara tiene un comportamiento de filtro, ya que es la primera que recibe toda la carga del agua a tratar la cual presenta un gran contenido de pelos y sólidos de tamaño considerable, y puede estar colmatando el medio de soporte y por ende la dinámica de la cámara en su interior este presentando algunas alteraciones. De igual forma las otras cámaras presentan remoción y se observa en sus eficiencias, que este comportamiento es relativo, lo cual se puede justificar, que independientemente del día de toma de muestra en el reactor puede haber presencia de cargas acumuladas de las horas anteriormente a la toma de la muestra; además las descargas que realiza la Clínica Veterinaria, es relativa de acuerdo a las funciones que tiene en el día.

2,5 2,7 2,5

1,67

3,4

-0,3

0,7

1,7

2,7

3,7

4,7

5,7

23-Oct 13-Nov 27-Nov 02-Dic 10-Dic

Feno

l (m

g/L)

Días

Blanco

Camara 1

Camara 2

Camara 3

Camara 4

-150,00

-100,00

-50,00

0,00

50,00

100,00

23-Oct 13-Nov 27-Nov 02-Dic 10-Dic

Efic

ienc

ia (%

)

Días

Camara 1

Camara 2

Camara 3

Camara 4

86

En el análisis estadístico, con la aplicación de la ANOVA, el Fenol en promedio es diferente en las cuatro cámaras, aceptando así la hipótesis alterna, (Ver Anexo I4). Y de acuerdo a la prueba Tukey, las cámaras que remueven fenol son la 2 y la 4, seguida de la cámara 3 y por ultima la 1.

Tabla 18. Consolidado de resultados mecanismos de remoción en % Mecanismo Cámara 1 Cámara 2 Cámara 3 Cámara 4

Espuma 12.82 55.30 13.31 18.57 Macrófita

Raíz 25.13 25.64 16.20 19.35 Tallo 20.05 25.64 29.73 29.67 Hoja 54.82 48.72 54.07 50.98

Entre cámaras 34.86 21.52 22.11 21.51 Fuente. Autores, 2009 La tabla muestra en porcentaje, el contenido de fenol de cada uno de los mecanismos, interpretándose para la espuma y la macrófita el valor más alto, como mayor remoción de fenol, y para la muestra de entre cámaras el valor más bajo, como la más eficiente. Los sedimentos, no se evaluaron por ser un mecanismo poco eficiente.

6.3 VARIABLES DE SEGUIMIENTO Y CONTROL

• pH. Este parámetro es de gran importancia puesto que los organismos tienen un pH óptimo para su desarrollo permitiendo una oscilación entre 6,5 y 8,5 unidades. Generalmente, en el proceso de digestión anaerobia se puede presentar un descenso en el pH por la producción de los ácidos grasos volátiles y la posible acumulación de estos, por lo cual es importante llevar un control de la alcalinidad, que es el buffer en el agua residual para este tipo de tratamiento anaerobio.

rd •cbe3sc

Mínim

Fuente

De acuerdoreactor estudentro del r

• Temconocer lasbajas respeel rango de35ºC es unse confirmacomportam

Gráfica

o:6.34

. Autores, 200

o esta inforuvo en 6.55rango para

mperatura. s condicionecto a las te 30-40 ºC. na temperaa con la me

miento de la

a 19. Compo

09

rmación de5 unidadesel desarrol

La tempernes de opetemperaturapero para

atura óptimedición de O temperatu

87

ortamiento

Max: 6.74

la grafica,, lo cual indllo de la flor

atura del reración deas de un trel desarrola (RomeroOD (ver Tara.

del pH resp

Pro

se observdica que esra microbia

reactor en l reactor, eatamiento allo de la dig

o, 2002) paabla 19), ya

pecto al tie

m: 6.55

a que en psta variableana

°C, se estiel cual mananaerobio qgestión micarte de este que este s

mpo

Desv: 0.42

promedio ele de control

mó con obnejó tempeque debe e

crobiana dee comportase relaciona

2

l pH del l estuvo

bjeto de eraturas estar en 25ºC a

amiento, a con el

F

qat •or

o

Gráfi

Fuente. Auto

De igual fque aunquanaerobio, temperatur

• DQoxígeno neresidual, a DBO5. Se do dicromato

ca 20. Com

ores, 2009

forma la temue no está

el máximora optima pa

QO. La Demecesario pacausa de qdetermina o en un am

Mínimo

mportamien

mperatura á dentro do que se ara la diges

manda Quara la oxidque por meusando combiente ácid

:16.4

88

nto de la Te

muestra undel rango tuvo fue d

stión microb

ímica de Odación químedios químicmo oxidant

do y a altas

Max: 18

emperatura

n promediode tempe

de 18.0 ºCbiana.

Oxígeno esmica de lacos la oxidtes sales intemperatu

8.0 P

(ºC) respec

o de 17.0 ºeratura parC, lo que

s la medida materia oación suelenorgánicas ras.

Prom: 17.0

cto al tiemp

C , lo cualra un tratase aproxim

a para estorgánica dee ser mayode perman

Desv:

po

infiere, amiento

ma a la

timar el el agua r que la nganato

: 1.54

Seldmp •ame

Fuente. Au

Se observaefluente fuela vez se odiciembre, menor al apicos.

• DBOagua residmateria orgefectúa por

Gráfica 2

utores, 2009

a que la De de 0.041

observó quela DQO, mfluente, mo

O5. Represeual durantegánica biodr los propio

1. Comport

DQO, en pkg/día, par

e dentro demostró un costrando as

enta la cane 5 días a degradables microorga

89

tamiento de

promedio era lo cual e

e las últimascomportamsí la estabil

ntidad de ox20º C por

e presenteanismos pr

e la DQO re

entró al reen promedios semanas

miento en elización del

xígeno disur efecto de

en el aguresentes en

especto al t

eactor en 0o la eficienc

s de noviemel efluente, l reactor al

uelto que sla oxidació

ua residualn el agua.

tiempo

0.130 kg/dícia fue del

mbre y primsignificativno mostra

se consumeón biológic. La oxida

ía, y el 68%. A eras de

vamente r tantos

e en un ca de la ción se

F

dggtefo

p

qoc

*aF

Fuente. Auto

En relacióndel 46.3% graficas degrafica, dotambién reeficiencia dformada enobservó co

Puesto queprofundidad1.0 y 2.0 mque haya sorgánica. Econcentrac

Profundid

1050

*Hace referena un listón deFuente. Auto

Gráfica

ores, 2009

n con este de remoció

e eficienciasnde en el

especto a de la remn el medio

omo Biofilm

e se realizódes del rea

mg/L, a partsuficiente esEn genera

ciones de O

dad*(cm)

0 0 ncia a que se

e madera ores, 2009

22. Compo

parámetroón, mostrás en el Anemes de Noeste paráoción de o fijo de s.

ó una medicactor (Ver Tte de la pospacio para

al para queOD mayores

Tabla 1

Cámara1.161.06

e tomo a difere

90

ortamiento d

, se observndose al fi

exo K) en eoviembre smetro. Se la DBO5 s

soporte, qu

ción de ODTabla 19), rosidad dea mayor pree haya uns a 0.5 mg/L

19. OD en e

a 1 Cá

entes niveles

de la DBO5

vó que en nal un aum

el reactor, ese ve que

pude indsea causa ue a este

D entre cámpara la cual medio, daesencia de n proceso L (Romero,

el RAP-HíbOD m

ámara 2 1.17 1.11

s de la cámara

5 respecto a

remoción tmento de eesto al iguase estabilizucir que ede la act

nivel de la

maras del real se maneando un 76

O2 y oxidaaerobio se

, 2002).

rido mg/L

Cámar1.151.11

a introduciend

al tiempo

uvo una efesta eficienal se observza el RAP-el aumentotividad mica investigac

eactor a difejó un rang6%, lo que dación de la e debe pr

ra 3 Cám5 11 1do la sonda s

ficiencia cia (ver va en la -Híbrido o de la crobiana ción se

ferentes go entre da para materia

resentar

mara 4 1.18 1.12 sujetada

91

Al nivel de 10 cm había un contacto con la raíz, lo que muestra mayor OD, ya sea por el aporte que la macrófita da al agua residual de oxígeno. En el segundo nivel de 50 cm. Este es hasta el falso fondo, bajo estas condiciones, el reactor tenia condiciones aerobias más que anaerobias. Gráfica 23. Eficiencia de Remoción de DQO y DBO5 durante el mes de Octubre y

Noviembre en el RAP-Híbrido

Fuente. Autores, 2009 Al realizar la correlación de la DQO y la DBO5, se observó que hubo una mayor eficiencia en remoción de la DQO, esto se puede presentar, por la relación del medio de soporte como plástico, en capturar fenol, y por la porosidad, brindar la suficiente área de contacto para que haya depuración de esta sustancia por oxidación, o que haya inhibición del desarrollo microbiano por el fenol. En los resultados estadísticos se puede notar que el intervalo de confianza muestra un valor más representativo para los datos arrojados en la DQO que en la DBO ya que la diferencia entre el valor inferior y superior de la diferencia de las medias (mirar Anexo I5) es de 0.0323923 mientras que en la DBO la diferencia es de 0.1514935 lo que representa que el reactor presenta más eficiencia y estabilidad en la remoción de DQO que de DBO. • Sólidos Suspendidos Totales (SST). Los SST es un indicador de la materia orgánica, por lo cual su degradación ayuda a identificar parte de la eficiencia del sistema por adsorción de los sólidos y precipitación. Es importante resaltar que los humedales también producen materia orgánica debido a la descomposición de las plantas.

0102030405060708090

100

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Octubre Noviembre

Efic

ienc

ia %

Muestras

DBO

DQO

Lmcoeposa

•f

Fuente. A

La unidad mostrando como filtrosobserva quen el mes principios dorgánica qsistema esta la unidad

• Turbfueron cerc

Gráfic

Autores, 2009

de tratamieasí la cap

s, en conjuue la eficiende noviembde diciemb

que hace etaba en con.

biedad. Deca del 70 %

ca 24. SST

9

ento, mostrpacidad de nto, durantncia de estbre las efic

bre cayó alel humedalndiciones a

e igual form%.

92

T en el RAP

ro una eficieste tipo

te el periode parámetr

ciencias est 54 %, estl por descambiente, y

ma en rela

P-Híbrido re

encia del 8de unidade

do de invesro en las ultuvieron poto puede s

composicióny caía a es

ación con

especto al ti

86.6 % de es de tene

stigación. Eltimas sem

or encima dser por el n de hojasste hojas de

la turbieda

empo

remoción der altas eficEn el Anexo

anas de ocdel 60%, y aporte de s, además e arboles ce

ad, las efic

de SST, ciencias o K2, se ctubre y luego a materia que el

ercanos

ciencias

S2

Lrs(

mq

Fuente. A

Se realizó 26 se obse

Gráfic

Fuente. A

La eficiencreafirmandosoporte fijo(Ver Anexo

En los resmuestra unque en la d

2468

1012

Efic

ienc

ia %

Gráfica 2

Autores, 2009

también enerva el com

ca 26. Eficie

Autores, 2009

cia en cuao lo anterio

o, es óptimoo I6 análisis

sultados esn valor másde turbieda

0204060800020

1 1

Ag Sep

25. Turbied

9

n este casomportamient

encia de re

9

anto a SSTormente dico para la res estadístico

stadísticos s representad ya que

1 3 5

Oc

93

dad en el R

o la correlato de estos

moción de

T y Turbiecho, que la emoción deo)

se puedeativo para la diferenci

7 9 11

ctubre

Muestra

RAP-Híbrido

ción de SSparámetro

SST y turb

edad, mues

unidad de e materia o

e notar qulos datos aia entre el v

13 2 4

No

s

o respecto a

ST y Turbieos.

biedad en el

stra una etratamiento

orgánica pre

e el intervarrojados envalor inferio

6 8 10

oviembre

al tiempo

edad, En la

l RAP-Híbri

eficiencia uo por su mesente com

valo de con la carga or y superio

Tur

SST

gráfica

ido

niforme edio de

mo SST.

onfianza de SST or de la

rbiedad

T

dtm

•pqdqqáamem

y

diferencia dturbiedad lamás eficien

• Alcparámetrosque valoresdigestión pque se estaque descriácidos grasacidogenicometanogéneste parámmuestran e

En las siguy la relació

Gráfica 27

Fuente. A

de las meda diferencia

ncia y esta

calinidad ys, mostrands superiore

por inhibicióaba presenben Rodrígsos volátileos (produc

nicos (metametro en eel Anexo K1

uientes gráfn AGV/Alca

7. Comporta

Autores, 2009

dias (mirar a es de 0bilidad en

y AGV. Edo un desbaes a 0.4 indón de las bantando una guez y Mées debido actores de

abolizan losel mes de1.

ficas se mualinidad.

amiento de de nov

9

94

Anexo I6).66705 lo qla remoción

En el perioalance en ladican la ocuacterias promayor pro

éndez, que a la tasa d

ácidos gs AGV). Ese Noviemb

uestra el co

los ácidos

iembre en e

) es de 0que represn de SST q

odo de ara relación eurrencia deoductoras d

oducción deen esta p

de crecimierasos) es s así que sre obtenie

omportamie

grasos volel Rap-Híbr

0.43709652enta que eque de turb

ranque seentre AGV/e disturbiosde metano.e AGV, pueprimera fasento de los

mayor ese volvió a endo los re

ento de esto

átiles (AGVrido

2 mientras el reactor pbiedad

monitoreo/Alcalinidads en el proc.(Rodríguezesto que ocse se prods microorgan relacióntomar me

esultados

os dos pará

V) respecto

que en presentó

o estos =0.4 ya ceso de z) Dado currió lo uce los

anismos a los dida de que se

ámetros

al mes

mqdAmbm •

Gráfica 2

Fuente. A

Gráfica 2

Fuente

En los resmuestra unque en la ddiferencia Alcalinidad más eficienbiológicamemetanogén

• FenoRAP-Hume

28. Compor

Autores, 2009

29. AGV/Al

e. Autores, 20

sultados esn valor másde Alcalinidde las medla diferenc

ncia y estente se int

nica del pro

ol. A la veedal, prese

rtamiento la

9

lcalinidad r

009

stadísticos s representaad ya que dias (mirarcia es de 3tabilidad eterpreta quceso anaer

ez se realizntando efic

95

a alcalinidadRap-Híb

respecto al

se puedeativo para lla diferenc

r Anexo I8)34.9667 lo en tener mue se estárobio

zó un seguciencias de

d respectobrido

mes de no

e notar qulos datos acia entre el ) es de que represenos AGV

án metaboli

uimiento dee remoción

o al mes de

oviembre en

e el intervarrojados en

valor inferi26.2504 m

senta que e que de A

izando los

e la remocide un 51%

noviembre

n el Rap-Hí

valo de con la carga dor y superi

mientras quel reactor pAlcalinidad,

AGV por

ión de feno%. Durante

e en el

íbrido

onfianza de AGV or de la e en la

presenta lo que la fase

ol en el el mes

dupcs

mlseen 6

el

de noviembuna eficieposiblemencual demosustancia d

Fuente. A

En los resmuestra unlos datos significativaeficiencias eficiencias normal del

6.4 PAR

En la Tablael Ingenierola Universid

bre que fuencia de rnte por la costró ser el

de interés s

Gráfic

Autores, 2009

sultados esn valor alto

de entrada, la razón

de remocal estabili

reactor res

RAMETROS

a 20, se obso Roberto dad de la S

e el que deremoción eolmatación l mecanism

sanitario.

ca 30. Feno

9

stadísticos de 0.00013as y salidde estos reción de feizarse lo q

specto a la

S DE DISE

serva los pBalda, de l

Salle, con lo

96

emostró la entre el 2del medio

mo más ef

ol en el RAP

se puede32985 estodas respecesultados senol al inque permitremoción d

ÑO

arámetros a Facultad

os cuales fu

estabilizac28% y 80de soporteiciente en

P-Híbrido re

e notar quo indica quecto al tiemse debe a qicio y pote pensar de fenol.(Mi

de diseño p de Ingenie

ue diseñado

ción del sis0% para e la espuma

cuanto a

especto al t

e el interve la diferencmpo presenque el reacosteriormenque es unrar Anexo I

para un RAería Ambieo el RAP-H

tema en paluego des

a de poliureremoción d

tiempo

valo de cocia existentnto una vactor presentnte aumenn comportaI7)

AP, propuesntal y Sanitíbrido.

arte, da scender, etano, la de esta

onfianza te entre ariación to bajas nto sus amiento

stos por taria de

97

Tabla 20. Parámetros de diseño de un RAP Parámetro Unidad Valor

Carga hidráulica superficial m3/m2-d 12 - 36 Carga volumétrica kg DQO/m3-d < 5,0

pH --- 5,0 - 8,5 SST mg/L < 500 FOG mg/L < 100 TRH h 10 – 20

Fuente. Roberto Balda. Profesor Facultad Ingeniería Ambiental y Sanitaria Ahora en relación con los parámetros de diseño para un humedal artificial de flujo sub-superficial, se muestran en la Tabla 21.

Tabla 21. Parámetros de diseño de un Humedal de flujo Subsuperficial Parámetro Unidad Valor

Carga Hidráulica Superficial m3/ha-d 470-1870 Carga Orgánica Kg DBO/ha-d < 112

Carga Superficial de SST Kg SST/ha-d 390 Tiempo de Retención (DBO5) días 3 – 4

Profundidad del Agua m 0.3 – 0.6 Profundidad del Medio m 0.45 – 0.75

Fuente. Romero, 2002 Teniendo en cuenta, los valores obtenidos en la experimentación, de este estudio se tomaron valores con eficiencias mayores del 70%, en remoción de DBO5, para determinar los parámetros de diseño. La Tabla 22 muestra cual fue el resultado de los parámetros de diseño, para el RAP-Híbrido.

Tabla 22. Parámetros de Diseño para el RAP-Híbrido


PARÁMETROS TEÓRICOSCarga Hidráulica Superficial 470 - 1870 m3/ha-d 1400 - 35700 m3/ha-d 0.14 – 3.57 ( m3/m2-d)Carga Orgánica < 112 Kg DBO/ha-d 200 - 1852 Kg DBO/ha-d 0.02 - 0.1852 (Kg DBO/m3-d)Carga Volumétrica de Fenol - 4.3 - 77 Kg Fenol/ha-d 0.00043 - 0.0077 (kg Fenol/m3-d)Carga Superficial de Fenol - 3.87 - 69.5 Kg Fenol/ha-d 0.000387 – 0.00695 (kg Fenol/m2-d) Carga Superficial de SST 390 kg SST/ha-d 728 - 12520 Kg SST/ha-d 0.0728 - 1.252 (kg SST/m2-d)Tiempo de Retención (DBO5) 3 – 4 día 4.3 a 17.2 (h) 4.3 a 17.2 (h)Profundidad del agua 0,3 – 0,6 m 0.3 a 0.6 (m) 0.3 a 0.6 (m)Profundidad del medio 0,45 – 0,75 m 0.45 – 0.75 (m) 0.45 – 0.75 (m)

EXPERIMENTALES

98

De acuerdo a la carga orgánica, la gráfica 29, muestra la relación con la eficiencia de remoción de DBO5, mostrando que la unidad de tratamiento con cargas orgánicas que excedieron los parámetros teóricos de diseño, muestran altas eficiencias de remoción de DBO5, hasta del 92%. Con la carga volumétrica de fenol, se obtuvo, una eficiencia de remoción de hasta del 96% de fenol. (Ver Gráfica 30). En relación con la remoción de SST, se obtuvo eficiencias hasta del 99%, aun con cargas superficiales de SST, que exceden los parámetros de referencia. (Ver Gráfica 31)

Gráfica 31. Carga orgánica de DBO5 en función de la eficiencia de remoción de DBO5


0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0,14

0,16

0,18

0

20

40

60

80

100

Carg

a O

rgán

ica

.

Efic

ienc

ia d

e Re

moc

ión

.

EFICIENCIA DE REMOCIÓN DBO5 CARGA ORGÁNICA (kg DBO5/m2-d)

99

Gráfica 32. Carga volumétrica fenol en función de la eficiencia de remoción de

fenol


Gráfica 33. Carga superficial de SST en función de la eficiencia de remoción de SST

Fuente. Autores, 2009 De acuerdo al tiempo de retención, se evaluó la eficiencia de remoción de la DBO5 respecto al tiempo de retención hidráulico, con lo cual de observó, que ante la

0,000

0,001

0,002

0,003

0,004

0,005

0,006

0,007

0,008

0,009

0

20

40

60

80

100

120

Carg

a V

olum

étri

ca

.

Efic

ienc

ia d

e Re

moc

ión

.

EFICIENCIA DE REMOCIÓN FENOL CARGA VOLUMÉTRICA FENOL (kg FENOL/m3-d)

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

0

20

40

60

80

100

120

Carg

a V

olum

étri

ca

.

Efic

ienc

ia d

e Re

moc

ión

.

EFICIENCIA DE REMOCIÓN SST CARGA ORGÁNICA (kg SST/m3-d)

100

variación del tiempo, Las eficiencias de remoción de DBO5 aun son cercanas al 90%. Gráfica 34 Eficiencia de la remoción de la DBO5 en función del TRH


Gráfica 35. Eficiencia de la remoción de fenol en función de la carga orgánica de fenol


0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Tiem

po d

e Re

tenc

ión

.

Efic

ienc

ia d

e Re

moc

ión

.

EFICIENCIA DE REMOCIÓN DBO5 TIEMPO DE DETENCIÓN (h)

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

0

20

40

60

80

100

120

Carg

a O

rgán

ica

.

Efic

ienc

ia d

e Re

moc

ión

.

EFICIENCIA DE REMOCIÓN FENOL CARGA ORGÁNICA FENOL (gr Fenol/m2-d)

101

Esta gráfica muestra el comportamiento de tener en el reactor cargas entre 0,000387 – 0,00695 (kg fenol/m2-d) muestra remoción de fenol, cerca del 96%. 6.5 APROXIMACIÓN DE MODELO MATEMÁTICO

Para poder llegar a la aproximación del modelo, fue necesario realizar un balance de masa global para todo el sistema. Para esto se tuvo en cuenta que el comportamiento general del reactor es flujo a pistón, pero que cada cámara se comporta como un medio independiente de mezcla completa, teniendo en cuenta este comportamiento del régimen de flujo y otras condiciones fisicoquímicas básicas, se busco por medio de la ecuación de mezcla completa obtener una aproximación de modelo que sea directamente proporcional con el comportamiento exponencial de flujo a pistón aplicable a el reactor hibrido.

El balance de masa de caja negra básico para el reactor es:

(Acumulación) = (masa de entrada) - (masa de salida) - (asimilación biológica)

Partiendo de un comportamiento de mezcla completa se tiene que: – .

(7)

Donde: S = Concentración o carga de fenol en el efluente (mg/L), (kg/d) So = Concentración o carga de fenol en el afluente (mg/L), (kg/d) K = Constante cinética de remoción (d-1) a = Área neta del medio de soporte (m2/m3). ∂ = Espesor del medio de soporte (m). Xb = Masa activa fija por unidad de volumen. (g/m3) de biomasa. tr = Tiempo de retención hidráulico Q0 = Caudal (m3/día).

Al igualar ciertas variables y al integrar definidamente respecto a la concentración y el tiempo de retención (Anexo H2) la ecuación anterior queda convertida en:

102

∂

(8)

Esta ecuación define el comportamiento de la remoción del sustrato en este caso del fenol dentro del reactor a una temperatura entre 15 y 20 ºC y una presión atmosférica de 560 mm Hg, partiendo de un comportamiento especifico de mezcla completa y llegando un comportamiento global de flujo a pistón.

De la ecuación anterior se debe mencionar que tanto a y ∂ son constantes propias de la espuma (Ver Tabla 23) y que se obtuvieron de forma experimental a lo largo del desarrollo del proyecto y que para el ejercicio de la aplicación del modelo se mantienen siempre constantes, al igual que los caudales y el tiempo de retención.

Respecto al valor de Xb, corresponde a l promedio de las diferencias de los sólidos suspendidos volátiles “SSV” entre el afluente y el efluente el cual fue de 2,1436 kg/día el cual también se expreso en carga y no en concentración ya que esto nos puede dar un valor estimativo de la proporción de fenol que puede estar sometido a volatilización y por ende tiene relación directa con la presión de vapor del mismo contaminante. Para la aplicación del modelo este valor permanece constante.

Tabla 23. Valor de las constantes a y ∂ en la espuma

Constante Resultado en espuma a: Área neta del medio de soporte (m2/m3). 0,18 m2 / 0,09 m3 = 2 m2/ m3 ∂: Espesor del medio soporte (m). 0,03 m


El tiempo de retención que se empleó fue el tiempo de retención de todo el reactor obtenido experimentalmente de 14 horas, y el área neta del medio de soporte fijo se tomó como el área por unidad de volúmen que ocupaba la espuma por cada cámara, por esta razón el resultado de esta constante para todo el reactor es de 8 m2/m3 ya que se tienen en cuenta las cuatro cámaras del sistema.

Para aplicar la ecuación obtenida que aproxima al modelo no se utilizaron concentraciones de fenol (mg/L) en el reactor sino se emplearon las cargas (Kg/día), ya que el caudal no era constante en muchas ocasiones, sin embargo el caudal teórico en el desarrollo de la ecuación se encuentra implícitamente en el tiempo de retención, estas observaciones se hicieron con el objetivo de obtener un valor mucho más ajustado a las condiciones reales de operación y funcionamiento.

103

La totalidad de los datos empleados en la validación de la ecuación del modelo fueron 67 correspondientes a las fechas entre el 23 de septiembre de 2008 y el 15 de diciembre de 2008 (ya que fue en este periodo el reactor se comporto de manera estable), se descartaron 10 datos, en los cuales el margen de error era alto, esto se debe a que la diferencia entre las cargas de fenol de la salida respecto a las de la entrada eran significativas y no seguían un comportamiento similar a la remoción de los demás días, esto puede suceder por variaciones ambientales o cambios en el flujo.

Por otro lado es necesario hallar la constante cinética de remoción (K) ya que representa los procesos físicos, químicos y biológicos que en este caso el fenol experimenta al entrar al sistema reduciendo de tal forma la carga de Fenol en el efluente, lo cual se puede expresar de la siguiente manera:

(9)

Donde:

S1 = Concentración o carga del fenol en el afluente (mg/L; kg/d) S2 = Concentración o carga del fenol en el efluente (mg/L; kg/d)

Pero además de esto se debe tener en cuenta que la carga o concentración del fenol varía respecto al tiempo por lo que se tiene que:

(10)

Conociendo el tiempo de retención del sistema y las concentraciones y/o cargas tanto a la entrada como a la salida se puede obtener el valor de k integrando de forma definida teniendo que:

(11)

(12)

104

Al observar la ecuación anterior se puede deducir que es una ecuación de primer orden, la cual se puede linealizar por el método de mínimos cuadrados para así hallar el valor de K expresado en d-1 que corresponde a la pendiente de la recta linealizada por la acción del logaritmo.

El valor de la constate K para el reactor es de - 0.00124 d-1, el procedimiento de cómo se hallo se encuentra consignado en el Anexo H2. La siguiente tabla muestra la comparación entre algunos valores obtenidos experimentalmente y otros con la aplicación del modelo, para ejercicio de esta aplicación el modelo evaluó cargas y no concentraciones de fenol teniendo que:

Tabla 24. Diferencia de carga de fenol experimental y teórica

Fecha Carga de fenol experimental en el efluente(Kg/d)

Carga de fenol teórica “Aplicación del modelo en el efluente (Kg/d)

13/12/08 0,00103 0,000526146

14/12/08 0,00062 0,000529589

15/12/08 0,00079 0,000843308


El procedimiento para la obtención de estos resultados se puede observar en el Anexo H2. Posteriormente de haber remplazado los valores experimentales de las cargas del afluente en la ecuación teórica y de haber obtenido los resultados para cada dato experimental se procedió a mirar el porcentaje de error de la ecuación:

% ∑ % . % 1503,9221657 % ,

El compilado de los datos de las diferencias entre los datos teóricos y experimentales se encuentra en el Anexo H2, junto con los porcentajes de error para cada dato utilizado en la aplicación de la ecuación del modelo.

105

CONCLUSIONES

1. De acuerdo a la teoría, el fenol es un inhibidor de la actividad microbiana, dentro de su comportamiento en el agua residual, lo cual se observa en los parámetros fisicoquímicos, donde la remoción de DBO, respecto a la DQO, fue menor, donde con la prueba T de estadística, la diferencia entre el valor inferior y superior de las medias para la DQO es de 0,0323923 mientras que en la DBO la diferencia es de 0,1514935 lo que representa que el reactor es más eficiente y estable en la remoción de DQO.

2. En los resultados estadísticos se puede notar que el intervalo de confianza muestra un valor alto de 0,000132985 para el comportamiento del fenol en el RAP-Híbrido, esto indica que la diferencia existente entre los datos de entradas y salidas respecto al tiempo presentó una variación significativa, la razón de estos resultados se debe a que el reactor presentó bajas eficiencias de remoción de fenol al inicio y posteriormente aumentó sus eficiencias, interpretándose como la estabilización del reactor.

3. La diferencia de las medias de AGV es 26,2504 mientras que en la Alcalinidad la diferencia es de 34,9667 lo que representa que el reactor presenta más eficiencia y estabilidad en tener menos AGV que de Alcalinidad, lo que biológicamente se interpreta que se están metabolizando los AGV por la fase metanogénica del proceso anaerobio.

4. Mediante ensayos de trazadores, y aplicación del método de Wolf-Resnick , se determinó que el reactor muestra cuatro cámaras que se comportan individualmente como mezcla completa, pero al ser analizadas como cámaras conectadas en serie describe el comportamiento hidráulico de flujo a pistón. Se obtuvo un 45,25% de fracción de mezcla completa (M), y un 54,45% de fracción de flujo a pistón (P), predominando este, por lo cual el régimen de flujo del reactor es de flujo a pistón.

5. Con la aplicación del modelo ADZ (Modelo de Zona Muerta Agregada), con se observó que el reactor no presenta zonas muertas y tiene como predominio global del reactor el flujo a pistón, caracterizando como medio de transporte la difusión con un coeficiente dispersivo de 0,67.

6. La macrófita Polygonum Hydropiperoides removió en un 52,09 % en la hoja fenol, siendo esta estructura de la planta como la que mayor actividad de remoción presentó en el RAP-Híbrido, parte de esta respuesta por la hoja pudo ser porque la planta, como tal tiene mecanismos de resistencia a las enfermedades, como lo son los ácidos fenólicos, los cuales defienden a las plantas frente a daños mecánicos o fisiológicos comprendiendo la producción de niveles altos de

106

compuestos fenólicos en el área adyacente al sitio atacado o lesionado, esto pudo presentarse en la macrófita, puesto que se encontraba en un ambiente donde era vulnerable al frio de la Sabana de Bogotá, y las hojas estaban en un porcentaje mayor a la exposición de lesiones. 7. La espuma de poliuretano, se consideró como el mecanismo más eficiente en remover de fenol. Con una porosidad del 76%, permitió una circulación amplia de O2 para le degradación biológica, además de presentar una amplia superficie de contacto para la formación de biopelícula. En relación con las cámaras la espuma presentó en la cámara 2 una remoción del 55,30 %.

8. Con los parámetros de diseño se muestra el comportamiento del reactor con cargas orgánicas de fenol entre 0.000387 – 0.00695 (kg fenol/m2-d) muestra remoción de fenol, cerca del 96%, por lo cual la unidad en conjunto fue eficiente.

9. Teniendo en cuenta que el comportamiento general del reactor es flujo a pistón, y que cada cámara se comporta como un medio independiente de mezcla completa, por medio de la ecuación de mezcla completa se obtuvo una aproximación de modelo matemático que fuera directamente proporcional al comportamiento exponencial de un flujo a pistón aplicado al RAP-Hibrido. 10. La ecuación del modelo se valido con los datos de carga de fenol obtenidos experimentalmente, en donde se determino que el porcentaje de error de la ecuación planteada aplicada al comportamiento del RAP-Hibrido es del 26.38%, este porcentaje de error puede ser originado por cambios en el régimen del flujo o factores ambientales que influyan en la dinámica del RAP-Hibrido.

107

RECOMENDACIONES

1. Realizar una caracterización microbiológica para identificar qué tipo de flora microbiana como: Flavobacterium sp., Rhodococcus chlorophenolicus, Rhodococcus sp., Arthrobacter sp., Mycobacterium sp., Sphingomonas sp. y Pseudomonas sp. Pseudomonas stutzeri y Pseudomonas putida, que son degradadores de fenol, se encuentran en el RAP-Híbrido. 2. Llevar un seguimiento del OD (Oxígeno Disuelto) en el reactor para así establecer la forma más predominante de depuración aerobia o anaerobia, de una forma más estable en el reactor, puesto que estas condiciones pueden variar de acuerdo la colmatación del medio, por la gran cantidad de sedimentos de gran tamaño que aun llegan a la unidad, y por el aporte que hace las macrófitas a la unidad por descomposición de raíces y hojas 3. Tomar las muestras para la determinación de fenol entre cámaras a diferentes niveles, puesto que la toma que se realizó para la investigación fue a 0.25 m de profundidad, para cual se puede considerar zonas dentro del reactor donde la dinámica del agua residual con la planta este degradando el fenol de una forma, como a 0.50 m (falso fondo), de otra. 4. Se recomienda la construcción de una unidad de igualación, puesto que las actividades de la Clínica, y de los laboratorios, variando así las descargas de sustancias con contenido de fenol.

5. Finalmente, resulta importante evaluar y monitorear las reacciones de degradación específicas en las que participan los compuestos fenólicos dentro de estos sistemas de tratamiento, a fin de establecer la inocuidad de los compuestos finales, ya que algunas veces las reacciones de degradación de compuestos tóxicos conducen a la formación de compuestos intermediarios mucho más perjudiciales que el compuesto original.

6. Llevar un seguimiento de la macrófita, en relación al crecimiento, nuevos explantes como hojas y flores, para evaluar la tolerancia de la planta en remover Fenol, y los requerimientos nutricionales entre cada cámara, puesto que se observó que la macrófita en la etapa final de la investigación inicio a mostrar marchitez, y una coloración morada, lo cual indica por el color deficiencia de fosforo.

108

BIBLIOGRAFÍA

• AYDA, Jorge. Evaluación de Fenoles en Sargassum sp. Universidad Nacional, 1982 • BARRERA GALEANO, Clara Patricia. VALDERRAMA CASTRO, Sandra María. Evaluación de las espumas de poliuretano en los filtros lentos de arena. Trabajo de grado. Universidad de Medellín, Facultad de Ingeniería Civil. Medellin, Abril.1997. p 26

• BEDOYA CONTRERAS, Jhon Fabricio. Modelo de simulación de transporte de metales pesados en la cuenca baja del rio Tunjuelo. Trabajo de grado. Universidad de La Salle. Bogota,2007 • CONSTAIN, Alfredo. Aplicación de las Técnicas de trazador a estudios de la contaminación hídrica. Curso de actualización dictado a la Facultad de Ingeniería Ambiental y Sanitaria de la Universidad de la Salle. Bogotá, 2006.

• CORREA, Camilo. ORJUELA, Sonia. Análisis comparativo de la eficiencia de remoción de materia orgánica y fenoles, entre dos reactores de flujo a pistón con soporte fijo únicamente (PUF) y otro con soporte fijo y macrófitas. Trabajo de grado. Universidad de La Salle. Bogotá, 2009.

• DIAZ ARRIAGA, Farith Adilson. Optimización de los sistemas de humedales artificiales de flujo vertical por medio de biofiltros, Universidad de los andes, Facultad de Ingeniería; Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental. Bogotá D.C., Enero 2002. • DÍAZ, Altamira. RINCÓN, Nancy. Degradación de fenoles totales durante el tratamiento biológico de aguas de producción petroleras, [En línea] Departamento de Ingeniería Sanitaria y Ambiental (DISA), Escuela de Ingeniería Civil, Facultad de Ingeniería, La Universidad del Zulia, Apartado Postal 526. Maracaibo 4001-A, Estado Zulia, Venezuela., 2005. [Citado 14 Mayo 2009].Disponible en: ttp://www.serbi.luz.edu.v3/scielo.php?pid=S1315-20762005009000001&scrip=sci_arttext

• DUQUE, Álvaro. Análisis de compuestos fenólicos en explantes de hojas, callos y células en suspensión de Café. Coffea anobica. Universidad Nacional, 1987. p 3 • ESCALAS CAÑELLAS, Antoni. Modelación matemática de procesos biológicos de tratamiento. (Universidad Autónoma de San Luis Potosí, México) Tecnologías

109

sostenibles para el tratamiento de aguas y su impacto en los sistemas acuáticos Universidad de Concepción, Concepción, Chile, 5 de julio de 2006. • FERNANDEZ GONZALEZ, Jesús. Manual de Fitodepuración, Filtros de Macrófitas en flotación [En línea] Disponible en: http://www.fundacionglobalnature.org/macrophytes/documentacion/Cap%EDtulos%20Manual/Cap%EDtulos%205.pd • GONZÁLEZ MARTÍNEZ, Simón. Tratamiento de aguas residuales utilizando biopeliculas sobre un material poroso. p. 2; Artículo Disponible en http://www.bvsde.paho.org/bvsaidis/mexico26/ii-067.pdf, 2002. • __GUIA FENOL 4.14. MAVDT, [En línea] Disponible en: http://www.minambiente.gov.co/documentos/guía14.pdf • HAMMER, Donald A. Constructed Wetlands for Wastewater Treatment: municipal, industrial and agricultural / (edited by) Donald A. Hammer. Lewis Publishers, Inc. 1989, p 14. • KIRK, Raymond y et al. Enciclopedia de Tecnología Química, Tomo VII. Primera edición en español. Unión Tipográfica Editorial Hispanoamericana. México. 1962. p 847 • MEDINA H, Ivan. Tratamiento de aguas residuales domésticas a temperaturas sub-optimas (13+1.8°C) en un bioreactor anaerobio de flujo pistón a escala laboratorio, CEPIS 1995. En Línea, www.cepis.ops- oms.org/eswww/fulltext/repind54/tragu/tragu.html - 42k. • NIRMALAKHANDAN, N. Modeling tools for environmental engineers and scientists, Lybrary of Congress Card, 2002. p.3. • NUÑEZ SUARÉZ, Paola. Sistemas de Tratamiento de Fenoles en aguas residuales. Tesis de Grado, Universidad Nacional.2003 • ORGANIZACIÓN MUNDIAL DE LA SALUD (OMS). Environmental Health Criteria 161, Phenol. [En línea] Disponible en http://www.inchem.org/documents/ehc/ehc/ehc161.htm • PÉREZ, Carrión. J. M. “Análisis de flujos y factores que determinan los periodos de retención”, tomo II. Manual de evaluación. Programa Regional HPE/OPS/CEPIS de Mejoramiento de la Calidad del Agua para Consumo Humano. Lima, CEPIS/OPS, 1992.

110

• __¿Qué es la Espuma de Poliuretano?, Articulo, Disponible en: http://www.quiminet.com.mx/art/ar

• RODRÍGUEZ, Ingrith y MENDEZ, César. Análisis comparativo entre medios de soporte fijo de plástico, grava y guadua, en reactores anaerobios de flujo a pistón para el tratamiento de aguas residuales domésticas. Universidad de La Salle. Bogotá. 2004.

• RODRÍGUEZ, Gabriela y ZAFRA, Angélica. Diseño de una unidad piloto compacta para la remoción de metales pesados (Zn, Ni, Cu) presentes en agua residual de industria Challenger S.A. empleando humedales subsuperficiales con tres especies de vegetación. Universidad de La Salle. Bogotá. 2005, p 28. • ROMERO ROJAS, Jairo Alberto. Tratamiento de aguas residuales: Teoría y principios de diseño. Escuela Colombiana de Ingeniería, Bogotá, 2002. • ROSENKRANZ, Francisca, VALDIVIA, Viviana. Reactores a prueba, [En línea] Escuela de Ingeniería Bioquímica, Laboratorio de Biotecnología Ambiental, Universidad Católica del Valparaíso. Disponible en: http://www.induambiente.com/index.php?search=&search1=F • SCHNOOR, Jerald L. Enviromental Modeling: Fate and Transport of Pollutants in Water, Air and Soil. Unites Stated of America: A Wiley-Interscience Publication John Wiley & Sons, Inc., 1996. p 35

• US EPA. Folleto informativo de tecnología de aguas residuales: Humedales de flujo subsuperficial [En línea]. EPA 832-F-00-023, Sep. 2000 [Citado 17 de julio de 2008]. Disponible en: http://www.epa.gov/owm/mtb/cs_00_023.pdf

• __Macrófitas, [En línea] Disponible en:

http://www.missouriplants.com/Whitealt/Polygonum_hydropiperoides_page.html

• __Remoción de contaminantes por Macrófitas, [En línea] Disponible en: http://www.agua.org.mx/content/view/3988/117/

111

ANEXOS

P

S

C C

Pozo de Bom

Sedimentado

Caja de Repa

Caja regulado

ANEXO

UNIDmbeo

or Primario

arto de Cauda

ora de cauda

A. UNIDAD

AD

al

l

112

D DE TRAT

TAMIENTO

El pozo de como pozosumergible aresidual de lde los LabUniversidad.los sólidos bomba, e int

Esta unidadpartículas removidas ppara que nbiológico defunción de vertimiento, el cual tambel tratamienttolva con la v

De la caja derivación (caja reguladcon vertederrebose respe

A esta caja 0.25 L/min vertedero trecuación donde

O RAP-HÍBR

CARACTER

bombeo, cueo seco y uautomática, aa Clínica Vetoratorios de . Se colocó ugruesos par

terferencias e

d tiene comosólidas que

por la rejilla dno interfierane la unidad.

trampa grapresenta picoién representto. Cuenta enválvula para p

de reparto, 1) un cauda

dora de caudros de tipo ectivo.

de regulacióaprox. El curiangular, qu

y

RIDO

RÍSTICAS

enta con unauna para laallí se recibeterinaria de La

Hispatologíauna rejilla para evitar dañen el sistema.

o función rete no hayadel pozo de n en el traA la vez ti

asa, puesto os de este pata una interfe

n su parte infepurga de lodo

se distribuyal de 0.25 L/dal. Esta cajtrapezoidal,

ón llega un cual se reguloue de acuer

a cámara a bomba e el agua a Salle, y a de La

ara retirar ños a la

tener las an sido bombeo,

atamiento iene una

que el arámetro, rencia en

erior de la os.

ye por la /min a la a cuenta y con su

caudal de o con un rdo a la

F

F

C

V

Fuente. Auto

Fuente. Auto

Cámaras RAP

Válvula Eflue

ores, 2009

ores, 2009

P-Híbrido

nte

Fig

113

gura 1. RA

AP-Híbrido

El Reactor-Hla cual buscaal reactor. Luconstituyen evolumen de inferior se ude lodos, lasa la dinámica

En la cámarcolocó una flauta), comefluente del del reactor sválvula pacorrespondiecabeza del s

Híbrido, cuenta homogenizauego están lael RAP-Híbrid0.126 m3 ca

ubican tres vás cuales se ua del flujo de

ra 4 y últimatubería de

mo sistema tratamiento, p

se contaba cora toma dente sistema sistema de tra

ta con una prear la entrada

as cuatro cámdo, las cualesada una. En álvulas para

ubicaron respouna cámara a

a del RAP-Hí½ ´´ perforade decanta

para el cual aon una derivade muestras

de recirculaatamiento.

ecamara, del agua

maras que s tiene un la parte la purga

ondiendo a otra.

íbrido, se ada (Tipo ación del a la salida ación con s y el ción a la

114

ANEXO B. POROSIDAD ESPUMA DE POLIURETANO – VOLUMEN EFECTIVO

POROSIDAD

Se determinó el volumen de un recipiente en el cual se introdujo 24 cubos de espuma con las dimensiones como se utilizó en el RAP-Híbrido. Luego en una probeta de 1 L se tomo agua residual del proyecto y se saturaron los cubos de espuma, como se muestra en la Figura 1

Figura 1. Prueba de Porosidad


En seguida, se observo en la probeta, hasta que volumen fue retenido por la espuma. Se obtuvieron los siguientes resultados:

3800 900

El volumen inicial es el volumen del recipiente donde se introdujeron los cubos, los cuales retuvieron 900 ml de agua residual.

115

Para el porcentaje de porosidad se aplicó la siguiente ecuación: %

(1)

Donde, % es porcentaje de porosidad; es el volumen inicial, y es el volumen retenido. Reemplazando en la ecuación (1) tenemos:

% 3800 9003800 % 76.31

VOLUMEN EFECTIVO

De acuerdo al volumen retenido por la espuma en el ensayo de porosidad, esta relación se tomó para determinar el volumen total del reactor. Se utilizo la siguiente relación para determinar que volumen de agua retenida por la espuma que se utilizo como medio de soporte.

24 900286

10725 0.010725

Tomando este valor como el volumen que ocupa la espuma por cámara se determino el volumen total de una cámara.

(2) 0.09 0.010725 0.079

116

Entonces el volumen efectivo del reactor es:

0.079 4 0.316

Donde el 4, corresponde a las cuatro cámaras. Comparando este volumen, con el volumen teórico realizado con la ecuación:

(3)

Donde es la longitud equivalente a 1.8 m, es el ancho de 0.40 m y es la profundidad efectiva que es de 0.50 m, reemplazando en la ecuación (3), tenemos:

1.8 0.40 0.50 0.36

Observamos que la diferencia entre 0.36 m3 y 0.316 m3 es muy poca.

117

ANEXO C. PROTOCOLO DETERMINACIÓN DE FENOL EN ESTRUCTURAS VEGETALES.

1. FENOL

El fenol es el nombre específico del monohidroxibenceno, C6H5OH, y el nombre de cualquier compuesto que contiene uno o varios hidroxilos (OH) unidos a un anillo aromático. Entre los compuestos relacionados con los mecanismos de resistencia a las enfermedades de las plantas, los ácidos fenólicos ocupan un lugar destacado, por ser los más ampliamente distribuidos y por haberse comprobado que son responsables de un gran número de ejemplos de resistencia y recuperación de ataque de agentes patógenos.

Los compuestos fenólicos por su toxicidad defienden a las plantas de dos formas:

• Antes del ataque(resistencia pasiva)

• Después del ataque(resistencia activa)

En el primer caso los compuestos fenólicos están presentes en las plantas antes de que se produzca la enfermedad o el ataque de los organismos herbívoros.

En cuanto a la formación de sustancias tóxicas (resistencia activa) después de producirse la infección existen diversos trabajos que evidencian el aumento rápido y considerable de los compuestos fenólicos de las plantas hospedantes. Es así que la respuesta a daños mecánicos o fisiológicos comprende la producción de niveles altos de compuestos fenólicos en el área adyacente al sitio atacado o lesionado, los cuales son oxidados por la “polifenoloxidasa” a quinosas y estos además se polimerizan formando complejos con aminoácidos y proteínas. Estos productos de oxidación son frecuentemente más tóxicos que los compuestos fenólicos de los cuales se originaron. (Duque, 1987)

2. MATERIALES

• Aro con nuez • Balón de decantación • Beaker de 50 ml • Bureta • Embudo Bücher y erlenmeyer con desprendimiento lateral • Erlenmeyer de 250 ml • Espátula • Mortero y macerador • Papel filtro • Pinzas para bureta

118

• Probeta de 100 ml • Soporte Universal

3. REACTIVOS

• Ácido clorhídrico

• Soda caústica, NaOH (5%)

• Tolueno

• Kit fenol

4. EQUIPOS

Balanza analítica

Cámara de extracción

Bomba al vacio

Nanocolor Fotómetro 400D

744 pHMeter, Ω Metrohm

5. METODOLOGÍA

5.1 RECOLECCIÓN DEL MATERIAL VEGETAL

La planta, es seleccionada aleatoriamente del reactor según la metodología de la investigación, se conserva, humedeciendo la planta en su totalidad, se envuelve en papel periódico, y se transporta al laboratorio en bolsas plásticas para su correspondiente análisis.

5.2 PROCEDIMIENTO DE EXTRACCIÓN

5.2.1 Maceración de la estructura vegetal. Se toma la estructura vegetal a analizar (raíz, tallo, hoja), se maceran en el mortero, y luego se deposita en un erlenmeyer de 250 ml previamente tarado, para tomar el peso real del material vegetal. Luego de tomar el peso, se adiciona soda caustica al 5%.

5sdr

gp

Td

5ule

ec

5.2.2 Sosolución dedeterminó lrelación.

De la ecuagr/ml. Teniplanta, se t

Teniendo yde NaOH (5

5.2.3 Filtrautilizando elas partícuextracto, elNaOH, y seel caso se cámara de

oda caustie la cual sela densidad

ación (1) dendo en c

toma el volu

ya la relació5%) al erle

Figu

Fu

ación y Ael Embudo las solidasl cual se ace debe llevutilizó ácidextracción

ica al 5% e debe tened de la soda

eterminamcuenta la reumen de N

ón de sodanmeyer,

ura 1. Estru

uente. Autore

AcidulaciónBücher y us o residuocidula, ya q

var a un pHdo clorhídric

puesto que

119

(NaOH). er una relaa al 5%, pa

os la denselación queaOH (5%) a

a y planta, sy se lleva

ucturas veg

es, 2009. Raí

n. Luego dna bomba os de las que el extra

H de 3.5 unco HCl. Este se presen

Se prepaación 2/1 coara así tene

sidad del Ne es 2/1, da adicionar

se adicionaa un baño

getales en N

z(R), Tallo (T

del baño fral vacio; esestructura

acto tiene uidades. Sete procedimnta vapores

ara la sodaon la plantaer la masa y

NaOH (5%)de acuerdor utilizando

a el volumefrío por 30

NaOH (5%)

T), Hoja (H)

rio, se realste procedi

as vegetaleun pH bási acidula co

miento se ds tóxicos po

a caústica a, para lo cy poder cal

), que es 1o a la masla ecuación

en correspominutos.

)

liza una filmiento para

es, obtenieco, puesto

on ácido (Hdebe realizaor la reacció

al 5%, cual, se lcular la

(1)

1.05131 a de la n 2.

(2)

ondiente

ltración, a retirar ndo un que es

+), para ar en la ón.

5pblq Sdp F

5i4

Figura 2

5.2.4 Extrpara este cbalón de dluego se daquede haci

Se coloca deja decanpoco de Na

Figura 4. E

5.2.5 Lectidentificació400D.

2. Filtrado d

Fu

racción. Lcaso, se utdecantacióna vuelta al a arriba, se

el balón entando por u

aCl y se ag

Extracción c

tura de feón del feno

de NaOH (5

uente. Autore

a extracciótilizó toluenn, con el vbalón coloce agita fuert

n un soporun día, si noita de nuev

con tolueno

F

enol. Lueol por colori

120

5%)

es, 2009. Raí

ón se realizno. El extravolumen decándolo en temente, y

rte universao se presen

vo, y se deja

o Figura

Fuente. Auto

go de tenmétrico, uti

Figur

z(R), Tallo (T

za con un sacto con une tolueno d

la posiciónse libera lo

al, sujetadonta la doblea decantan

a 5. Decant

res, 2009

er el extrailizando el

ra 3. Extrac

T), Hoja (H)

solvente, enn pH=3.5, sde acuerdon que la paos gases gi

o con un ae fase, se pdo de nuev

tación del e

acto orgánmétodo 17

cto pH=3.5

n una relacse depositao a cada rerte inferior rando la lla

ro con nuepuede adicivo.

extracto org

ico, se re751 del Na

ción 1/5, a en un elación, de este

ave.

ez, y se onar un

gánico

aliza la anocolor

121

6. REACCIONES QUÍMICAS

Químicamente, el fenol se caracteriza por la influencia mutua del grupo hidroxilo y el grupo fenilo. El grupo fenilo negativo comunica ligera acidez al grupo hidroxilo (pK en un medio acuoso a 25ºC es 1.3 x 10 -10). Por consiguiente, el fenol reacciona con las bases para formar sales (llamadas fenóxidos, fenolatos o fenatos). Muchas de estas sales, especialmente las de sodio y potasio, son solubles en agua, y son todas fácilmente descompuestas por el dióxido de carbono. El grupo hidroxilo puede también esterificarse y eterificarse fácilmente.

El fenol es fácilmente oxidado y convertido en gran variedad de productos, entre ellos derivados dihídricos y polihídricos (pirocatecol, hidroquinona, pirogalol, etc.) y derivados de difenilo (difenoles o bifenoles, C12H8 (OH)2), óxido de difenilo (dibenzofurano) y productos de descomposición, según el agente oxidante y las condiciones. La reducción del Fenol por destilación con cinc da benceno.

La solubilidad del fenol en agua, por encima de 65.3 ºC, en todas las proporciones se debe al grupo hidroxilo. Por debajo de 65.3 ºC se forman dos capas, una rica en fenol y otra rica en agua. El fenol es muy soluble en éter etílico, alcohol etílico, acido acético, glicerol, anhídrido sulfuroso líquido, benceno y tolueno. Es menos soluble en hidrocarburos alcalinos. (Kirk, 1962)

A continuación se muestran la reacciones que se dan al realizar la extracción con el solvente.

+

7. RIESGOS Y SEGURIDAD

a) En la preparación del NaOH (5%), tener elementos de protección personal como gafas, tapabocas, calzado seguro, puesto que el Hidróxido de Sodio es exotérmico. Y produce quemaduras si hay contacto con la piel. En caso de contacto. Aplicar abundante agua.

122

b) Para la acidulación, el HCl libera vapores tóxicos, por lo que se debe utilizar una máscara de gases y realizar el procedimiento en una cámara de extracción. De igual forma cuando se realiza la extracción con el tolueno tener la misma precaución. En caso de contacto enjuagar con abundante agua.

BIBLIOGRAFÍA

DUQUE, Álvaro. Análisis de compuestos fenólicos en explantes de hojas, callos y células en suspensión de Café. Coffea anobica. Universidad Nacional, 1987.

KIRK, Raymond y et al. Enciclopedia de Tecnología Química, Tomo VII. Primera edición en español. Unión Tipográfica Editorial Hispanoamericana. México. 1962

Ingeniero Francisco Sánchez, Facultad de Ingeniería Química de la Universidad Nacional de Colombia, Bogotá, D.C.

123

ANEXO D. CONSOLIDADO DATOS ENSAYO DE TRAZADORES

ANEXO D1. Datos ensayo preliminar- TRH

HORA Tiempo (Minutos)

Conductividad μS HORA Tiempo (Minutos) Conductividad

μS 09:40 0 0,680 13:35 235 0,650 09:45 5 0,680 13:40 240 0,660 09:50 10 0,670 13:45 245 0,660 09:55 15 0,670 13:50 250 0,650 10:00 20 0,670 13:55 255 0,640 10:05 25 0,670 14:00 260 0,650 10:10 30 0,660 14:05 265 0,640 10:15 35 0,660 14:10 270 0,650 10:20 40 0,660 14:15 275 0,650 10:25 45 0,670 14:20 280 0,650 10:30 50 0,670 14:25 285 0,650 10:35 55 0,670 14:30 290 0,650 10:40 60 0,670 14:35 295 0,650 10:45 65 0,670 14:40 300 0,650 10:50 70 0,670 14:45 305 0,650 10:55 75 0,660 14:50 310 0,650 11:00 80 0,660 14:55 315 0,640 11:05 85 0,660 15:00 320 0,640 11:10 90 0,660 15:05 325 0,650 11:15 95 0,660 15:10 330 0,650 11:20 100 0,660 15:15 335 0,650 11:25 105 0,660 15:20 340 0,650 11:30 110 0,660 15:25 345 0,650 11:35 115 0,660 15:30 350 0,650 11:40 120 0,670 15:35 355 0,650 11:45 125 0,670 15:40 360 0,650 11:50 130 0,670 15:45 365 0,650 11:55 135 0,660 15:50 370 0,640 12:00 140 0,660 15:55 375 0,640 12:05 145 0,650 16:00 380 0,640 12:10 150 0,660 16:05 385 0,640 12:15 155 0,650 16:10 390 0,640 12:20 160 0,650 16:15 395 0,650 12:25 165 0,650 16:20 400 0,650 12:30 170 0,660 16:25 405 0,650 12:35 175 0,650 16:30 410 0,650 12:40 180 0,650 16:35 415 0,650 12:45 185 0,650 16:40 420 0,640 12:50 190 0,650 16:45 425 0,640 12:55 195 0,650 16:50 430 0,650 13:00 200 0,660 16:55 435 0,650 13:05 205 0,660 17:00 440 0,650 13:10 210 0,660 17:05 445 0,650 13:15 215 0,640 17:10 450 0,650 13:20 220 0,650 17:15 455 0,660 13:25 225 0,650 17:20 460 0,660 13:30 230 0,650 17:25 465 0,660

124

Continuación Datos ensayo preliminar- TRH



μS 17:30 470 0,660 21:55 735 0,670 17:35 475 0,650 22:00 740 0,670 17:40 480 0,640 22:05 745 0,670 17:45 485 0,640 22:10 750 0,670 17:50 490 0,640 22:15 755 0,670 17:55 495 0,640 22:20 760 0,670 18:00 500 0,640 22:25 765 0,670 18:05 505 0,640 22:30 770 0,670 18:10 510 0,640 22:35 775 0,680 18:15 515 0,640 22:40 780 0,680 18:20 520 0,640 22:45 785 0,680 18:25 525 0,640 22:50 790 0,680 18:30 530 0,640 22:55 795 0,680 18:35 535 0,640 23:00 800 0,680 18:40 540 0,640 23:05 805 0,680 18:45 545 0,650 23:10 810 0,680 18:50 550 0,650 23:15 815 0,680 18:55 555 0,650 23:20 820 0,690 19:00 560 0,650 23:25 825 0,680 19:05 565 0,640 23:30 830 0,680 19:10 570 0,650 23:35 835 0,690 19:15 575 0,650 23:40 840 0,690 19:20 580 0,650 23:45 845 0,690 19:25 585 0,650 23:50 850 0,700 19:30 590 0,650 23:55 855 0,710 19:35 595 0,650 00:00 860 0,720 19:40 600 0,620 00:05 865 0,720 19:45 605 0,630 00:10 870 0,730 19:50 610 0,620 00:15 875 0,730 19:55 615 0,650 00:20 880 0,730 20:00 620 0,650 00:25 885 0,740 20:05 625 0,650 00:30 890 0,740 20:10 630 0,650 00:35 895 0,750 20:15 635 0,650 00:40 900 0,740 20:20 640 0,640 00:45 905 0,750 20:25 645 0,640 00:50 910 0,750 20:30 650 0,640 00:55 915 0,750 20:35 655 0,650 01:00 920 0,760 20:40 660 0,650 01:05 925 0,850 20:45 665 0,650 01:10 930 0,890 20:50 670 0,650 01:15 935 0,900 20:55 675 0,650 01:20 940 0,910 21:00 680 0,650 01:25 945 0,920 21:05 685 0,650 01:30 950 0,960 21:10 690 0,640 01:35 955 0,990 21:15 695 0,650 02:00 980 1,150 21:20 700 0,650 02:05 985 1,170 21:25 705 0,650 02:10 990 1,180 21:30 710 0,650 02:15 995 1,190 21:35 715 0,650 02:20 1000 1,210 21:40 720 0,650 02:25 1005 1,220 21:45 725 0,670 02:30 1010 1,230 21:50 730 0,680 02:35 1015 1,230

125

Continuación Datos ensayo preliminar- TRH



μS 02:40 1020 1,240 06:55 1275 1,220 02:45 1025 1,240 07:00 1280 1,210 02:50 1030 1,250 07:05 1285 1,210 02:55 1035 1,250 07:10 1290 1,210 03:00 1040 1,250 07:15 1295 1,190 03:05 1045 1,260 07:20 1300 1,190 03:10 1050 1,270 07:25 1305 1,190 03:15 1055 1,270 07:30 1310 1,180 03:20 1060 1,270 07:35 1315 1,170 03:25 1065 1,280 07:40 1320 1,110 03:30 1070 1,280 07:45 1325 1,050 03:35 1075 1,290 07:50 1330 1,030 03:40 1080 1,290 07:55 1335 1,030 03:45 1085 1,310 08:00 1340 1,020 03:50 1090 1,310 08:05 1345 1,020 03:55 1095 1,310 08:10 1350 1,020 04:00 1100 1,320 08:15 1355 0,940 04:05 1105 1,310 08:20 1360 0,950 04:10 1110 1,300 08:25 1365 0,960 04:15 1115 1,300 08:30 1370 0,960 04:20 1120 1,300 08:35 1375 0,950 04:25 1125 1,300 08:40 1380 0,930 04:30 1130 1,290 08:45 1385 0,930 04:35 1135 1,290 08:50 1390 0,910 04:40 1140 1,290 08:55 1395 0,910 04:45 1145 1,280 09:00 1400 0,910 04:50 1150 1,290 09:05 1405 0,910 04:55 1155 1,290 09:10 1410 0,890 05:00 1160 1,290 09:15 1415 0,880 05:05 1165 1,290 09:20 1420 0,870 05:10 1170 1,280 09:25 1425 0,870 05:15 1175 1,280 09:30 1430 0,860 05:20 1180 1,280 09:35 1435 0,860 05:25 1185 1,280 09:40 1440 0,840 05:30 1190 1,280 09:45 1445 0,830 05:35 1195 1,280 09:50 1450 0,820 05:40 1200 1,270 09:55 1455 0,820 05:45 1205 1,280 10:00 1460 0,800 05:50 1210 1,270 05:55 1215 1,270 06:00 1220 1,270 06:05 1225 1,260 06:10 1230 1,260 06:15 1235 1,260 06:20 1240 1,250 06:25 1245 1,250 06:30 1250 1,250 06:35 1255 1,250 06:40 1260 1,240 06:45 1265 1,230 06:50 1270 1,230


126

ANEXO D2. Datos ensayo Régimen Hidrodinámico

En las siguientes tablas se muestran los datos promedio obtenidos en los ensayos de trazadores, las casillas de color amarillo indican la máxima concentración. A la vez estas tablas corresponden a los datos obtenidos de aplicar el método de Wolf-Resnick.

TABLA: RESULTADOS PROMEDIO DEL PRIMER Y SENGUNDO ENSAYO DE TRAZADORES EN LA PRIMERA CAMARA DEL REACTOR HIBRIDO – RA

I II III IV V VI VII VIII

muestra t (min) t/t0 Promedio C-C0 Σ(C-C0) F(t) 100-F(t) 0 0 0,00 420 0,00 0,00 0,000 100,000 1 10 0,03 2235 1,82 1,82 11,408 88,592 2 20 0,06 1830 1,41 3,23 20,270 79,730 3 30 0,08 1505 1,09 4,31 27,090 72,910 4 40 0,11 1075 0,66 4,97 31,207 68,793 5 50 0,14 825 0,41 5,37 33,752 66,248 6 60 0,17 700 0,28 5,65 35,512 64,488 7 70 0,19 620 0,20 5,85 36,769 63,231 8 80 0,22 640 0,22 6,07 38,152 61,848 9 90 0,25 620 0,20 6,27 39,409 60,591

10 100 0,28 560 0,14 6,41 40,289 59,711 11 110 0,31 565 0,15 6,56 41,201 58,799 12 120 0,33 565 0,15 6,70 42,112 57,888 13 130 0,36 565 0,15 6,85 43,023 56,977 14 140 0,39 580 0,16 7,01 44,029 55,971 15 150 0,42 550 0,13 7,14 44,846 55,154 16 160 0,44 555 0,14 7,27 45,695 54,305 17 170 0,47 550 0,13 7,40 46,512 53,488 18 180 0,50 555 0,14 7,54 47,360 52,640 19 190 0,53 555 0,14 7,67 48,209 51,791 20 200 0,56 550 0,13 7,80 49,026 50,974 21 210 0,58 555 0,14 7,94 49,874 50,126 22 220 0,61 555 0,14 8,07 50,723 49,277 23 230 0,64 560 0,14 8,21 51,603 48,397 24 240 0,67 555 0,14 8,35 52,451 47,549 25 250 0,69 555 0,14 8,48 53,300 46,700 26 260 0,72 565 0,15 8,63 54,211 45,789 27 270 0,75 575 0,16 8,78 55,185 44,815 28 280 0,78 590 0,17 8,95 56,254 43,746 29 290 0,81 585 0,17 9,12 57,291 42,709 30 300 0,83 590 0,17 9,29 58,360 41,640 31 310 0,86 590 0,17 9,46 59,428 40,572 32 320 0,89 575 0,16 9,61 60,402 39,598 33 330 0,92 575 0,16 9,77 61,376 38,624 34 340 0,94 570 0,15 9,92 62,319 37,681 35 350 0,97 560 0,14 10,06 63,199 36,801 36 360 1,00 555 0,14 10,19 64,048 35,952 37 370 1,03 570 0,15 10,34 64,991 35,009 38 380 1,06 570 0,15 10,49 65,933 34,067 39 390 1,08 570 0,15 10,64 66,876 33,124 40 400 1,11 565 0,15 10,79 67,788 32,212 41 410 1,14 565 0,15 10,93 68,699 31,301 42 420 1,17 570 0,15 11,08 69,642 30,358 43 430 1,19 575 0,16 11,24 70,616 29,384 44 440 1,22 565 0,15 11,38 71,527 28,473 45 450 1,25 565 0,15 11,53 72,439 27,561 46 460 1,28 580 0,16 11,69 73,444 26,556 47 470 1,31 575 0,16 11,84 74,419 25,581 48 480 1,33 580 0,16 12,00 75,424 24,576

127

49 490 1,36 580 0,16 12,16 76,430 23,570 50 500 1,39 580 0,16 12,32 77,436 22,564 51 510 1,42 575 0,16 12,48 78,410 21,590 52 520 1,44 580 0,16 12,64 79,415 20,585 53 530 1,47 575 0,16 12,79 80,390 19,610 54 540 1,50 570 0,15 12,94 81,332 18,668 55 550 1,53 570 0,15 13,09 82,275 17,725 56 560 1,56 555 0,14 13,23 83,124 16,876 57 570 1,58 560 0,14 13,37 84,004 15,996 58 580 1,61 555 0,14 13,50 84,852 15,148 59 590 1,64 550 0,13 13,63 85,669 14,331 60 600 1,67 550 0,13 13,76 86,486 13,514 61 610 1,69 545 0,13 13,89 87,272 12,728 62 620 1,72 535 0,12 14,00 87,995 12,005 63 630 1,75 545 0,13 14,13 88,781 11,219 64 640 1,78 535 0,12 14,24 89,503 10,497 65 650 1,81 540 0,12 14,36 90,258 9,742 66 660 1,83 535 0,12 14,48 90,981 9,019 67 670 1,86 560 0,14 14,62 91,860 8,140 68 680 1,89 560 0,14 14,76 92,740 7,260 69 690 1,92 550 0,13 14,89 93,558 6,442 70 700 1,94 540 0,12 15,01 94,312 5,688 71 710 1,97 545 0,13 15,13 95,097 4,903 72 720 2,00 520 0,10 15,23 95,726 4,274 73 730 2,03 510 0,09 15,32 96,292 3,708 74 740 2,06 500 0,08 15,40 96,794 3,206 75 750 2,08 510 0,09 15,49 97,360 2,640 76 760 2,11 495 0,08 15,57 97,832 2,168 77 770 2,14 490 0,07 15,64 98,272 1,728 78 780 2,17 485 0,07 15,70 98,680 1,320 79 790 2,19 485 0,07 15,77 99,089 0,911 80 800 2,22 475 0,06 15,82 99,434 0,566 81 810 2,25 465 0,05 15,87 99,717 0,283 82 820 2,28 450 0,03 15,90 99,906 0,094 83 830 2,31 435 0,02 15,91 100,000 0,000 84 840 2,33 420 0,00 15,91 100,000 0,000 85 850 2,36 420 0,00 15,91 100,000 0,000 86 860 2,39 420 0,00 15,91 100,000 0,000

TABLA: RESULTADOS PROMEDIO DEL PRIMER Y SENGUNDO ENSAYO DE TRAZADORES EN LA SEGUNDA

CAMARA DEL REACTOR HIBRIDO – RAP


muestra t (min) t/t0 Conductividad C-C0 Σ(C-C0) F(t) 100-F(t)0 0 0,00 375 0,00 0,00 0,000 100,000 1 10 0,03 380 5,00 5,00 0,006 99,994 2 20 0,06 380 5,00 10,00 0,009 99,991 3 30 0,08 395 20,00 30,00 0,027 99,973 4 40 0,11 460 85,00 115,00 0,104 99,896 5 50 0,14 515 140,00 255,00 0,231 99,769 6 60 0,17 560 185,00 440,00 0,398 99,602 7 70 0,19 575 200,00 640,00 0,580 99,420 8 80 0,22 590 215,00 855,00 0,774 99,226 9 90 0,25 605 230,00 1085,00 0,982 99,018

10 100 0,28 615 240,00 1325,00 1,200 98,800 11 110 0,31 790 415,00 1740,00 1,576 98,424 12 120 0,33 1160 785,00 2525,00 2,286 97,714 13 130 0,36 1115 740,00 3265,00 2,956 97,044 14 140 0,39 1210 835,00 4100,00 3,712 96,288 15 150 0,42 1295 920,00 5020,00 4,545 95,455

128

16 160 0,44 1610 1235,00 6255,00 5,664 94,336 17 170 0,47 1790 1415,00 7670,00 6,945 93,055 18 180 0,50 1920 1545,00 9215,00 8,344 91,656 19 190 0,53 2025 1650,00 10865,00 9,838 90,162 20 200 0,56 2370 1995,00 12860,00 11,644 88,356 21 210 0,58 2205 1830,00 14690,00 13,301 86,699 22 220 0,61 2060 1685,00 16375,00 14,827 85,173 23 230 0,64 2020 1645,00 18020,00 16,317 83,683 24 240 0,67 1970 1595,00 19615,00 17,761 82,239 25 250 0,69 1950 1575,00 21190,00 19,187 80,813 26 260 0,72 1920 1545,00 22735,00 20,586 79,414 27 270 0,75 1930 1555,00 24290,00 21,994 78,006 28 280 0,78 1895 1520,00 25810,00 23,370 76,630 29 290 0,81 1895 1520,00 27330,00 24,746 75,254 30 300 0,83 1965 1590,00 28920,00 26,186 73,814 31 310 0,86 1795 1420,00 30340,00 27,472 72,528 32 320 0,89 1780 1405,00 31745,00 28,744 71,256 33 330 0,92 1765 1390,00 33135,00 30,003 69,997 34 340 0,94 1745 1370,00 34505,00 31,243 68,757 35 350 0,97 1645 1270,00 35775,00 32,393 67,607 36 360 1,00 2025 1650,00 37425,00 33,887 66,113 37 370 1,03 1965 1590,00 39015,00 35,327 64,673 38 380 1,06 2150 1775,00 40790,00 36,934 63,066 39 390 1,08 1895 1520,00 42310,00 38,310 61,690 40 400 1,11 1890 1515,00 43825,00 39,682 60,318 41 410 1,14 1805 1430,00 45255,00 40,977 59,023 42 420 1,17 1720 1345,00 46600,00 42,195 57,805 43 430 1,19 1625 1250,00 47850,00 43,327 56,673 44 440 1,22 1690 1315,00 49165,00 44,517 55,483 45 450 1,25 1630 1255,00 50420,00 45,654 54,346 46 460 1,28 1630 1255,00 51675,00 46,790 53,210 47 470 1,31 1595 1220,00 52895,00 47,895 52,105 48 480 1,33 1615 1240,00 54135,00 49,018 50,982 49 490 1,36 1560 1185,00 55320,00 50,091 49,909 50 500 1,39 2085 1710,00 57030,00 51,639 48,361 51 510 1,42 2040 1665,00 58695,00 53,147 46,853 52 520 1,44 2005 1630,00 60325,00 54,622 45,378 53 530 1,47 1445 1070,00 61395,00 55,591 44,409 54 540 1,50 1435 1060,00 62455,00 56,551 43,449 55 550 1,53 1420 1045,00 63500,00 57,497 42,503 56 560 1,56 1395 1020,00 64520,00 58,421 41,579 57 570 1,58 1375 1000,00 65520,00 59,326 40,674 58 580 1,61 1370 995,00 66515,00 60,227 39,773 59 590 1,64 1360 985,00 67500,00 61,119 38,881 60 600 1,67 1355 980,00 68480,00 62,007 37,993 61 610 1,69 1345 970,00 69450,00 62,885 37,115 62 620 1,72 1330 955,00 70405,00 63,750 36,250 63 630 1,75 1325 950,00 71355,00 64,610 35,390 64 640 1,78 1310 935,00 72290,00 65,456 34,544 65 650 1,81 1310 935,00 73225,00 66,303 33,697 66 660 1,83 1305 930,00 74155,00 67,145 32,855 67 670 1,86 1285 910,00 75065,00 67,969 32,031 68 680 1,89 1300 925,00 75990,00 68,807 31,193 69 690 1,92 1235 860,00 76850,00 69,585 30,415 70 700 1,94 1235 860,00 77710,00 70,364 29,636 71 710 1,97 1235 860,00 78570,00 71,143 28,857 72 720 2,00 1225 850,00 79420,00 71,912 28,088 73 730 2,03 1215 840,00 80260,00 72,673 27,327 74 740 2,06 1175 800,00 81060,00 73,397 26,603 75 750 2,08 1175 800,00 81860,00 74,122 25,878 76 760 2,11 1165 790,00 82650,00 74,837 25,163 77 770 2,14 1155 780,00 83430,00 75,543 24,457 78 780 2,17 1140 765,00 84195,00 76,236 23,764 79 790 2,19 1135 760,00 84955,00 76,924 23,076

129

80 800 2,22 1125 750,00 85705,00 77,603 22,397 81 810 2,25 1115 740,00 86445,00 78,273 21,727 82 820 2,28 1105 730,00 87175,00 78,934 21,066 83 830 2,31 1095 720,00 87895,00 79,586 20,414 84 840 2,33 1085 710,00 88605,00 80,229 19,771 85 850 2,36 1075 700,00 89305,00 80,863 19,137 86 860 2,39 1060 685,00 89990,00 81,483 18,517 87 870 2,42 1040 665,00 90655,00 82,085 17,915 88 880 2,44 1010 635,00 91290,00 82,660 17,340 89 890 2,47 1000 625,00 91915,00 83,226 16,774 90 900 2,50 985 610,00 92525,00 83,779 16,221 91 910 2,53 980 605,00 93130,00 84,326 15,674 92 920 2,56 980 605,00 93735,00 84,874 15,126 93 930 2,58 985 610,00 94345,00 85,426 14,574 94 940 2,61 975 600,00 94945,00 85,970 14,030 95 950 2,64 775 400,00 95345,00 86,332 13,668 96 960 2,67 755 380,00 95725,00 86,676 13,324 97 970 2,69 725 350,00 96075,00 86,993 13,007 98 980 2,72 725 350,00 96425,00 87,310 12,690 99 990 2,75 700 325,00 96750,00 87,604 12,396

100 1000 2,78 680 305,00 97055,00 87,880 12,120 101 1010 2,81 650 275,00 97330,00 88,129 11,871 102 1020 2,83 645 270,00 97600,00 88,374 11,626 103 1030 2,86 645 270,00 97870,00 88,618 11,382 104 1040 2,89 640 265,00 98135,00 88,858 11,142 105 1050 2,92 630 255,00 98390,00 89,089 10,911 106 1060 2,94 625 250,00 98640,00 89,315 10,685 107 1070 2,97 625 250,00 98890,00 89,542 10,458 108 1080 3,00 595 220,00 99110,00 89,741 10,259 109 1090 3,03 595 220,00 99330,00 89,940 10,060 110 1100 3,06 590 215,00 99545,00 90,135 9,865 111 1110 3,08 570 195,00 99740,00 90,311 9,689 112 1120 3,11 540 165,00 99905,00 90,461 9,539 113 1130 3,14 485 110,00 100015,00 90,560 9,440 114 1140 3,17 520 145,00 100160,00 90,692 9,308 115 1150 3,19 550 175,00 100335,00 90,850 9,150 116 1160 3,22 555 180,00 100515,00 91,013 8,987 117 1170 3,25 560 185,00 100700,00 91,181 8,819 118 1180 3,28 560 185,00 100885,00 91,348 8,652 119 1190 3,31 560 185,00 101070,00 91,516 8,484 120 1200 3,33 705 330,00 101400,00 91,815 8,185 121 1210 3,36 715 340,00 101740,00 92,122 7,878 122 1220 3,39 710 335,00 102075,00 92,426 7,574 123 1230 3,42 720 345,00 102420,00 92,738 7,262 124 1240 3,44 750 375,00 102795,00 93,078 6,922 125 1250 3,47 740 365,00 103160,00 93,408 6,592 126 1260 3,50 705 330,00 103490,00 93,707 6,293 127 1270 3,53 710 335,00 103825,00 94,010 5,990 128 1280 3,56 700 325,00 104150,00 94,305 5,695 129 1290 3,58 685 310,00 104460,00 94,585 5,415 130 1300 3,61 675 300,00 104760,00 94,857 5,143 131 1310 3,64 665 290,00 105050,00 95,120 4,880 132 1320 3,67 665 290,00 105340,00 95,382 4,618 133 1330 3,69 655 280,00 105620,00 95,636 4,364 134 1340 3,72 635 260,00 105880,00 95,871 4,129 135 1350 3,75 615 240,00 106120,00 96,088 3,912 136 1360 3,78 605 230,00 106350,00 96,297 3,703 137 1370 3,81 610 235,00 106585,00 96,509 3,491 138 1380 3,83 575 200,00 106785,00 96,691 3,309 139 1390 3,86 605 230,00 107015,00 96,899 3,101 140 1400 3,89 555 180,00 107195,00 97,062 2,938 141 1410 3,92 545 170,00 107365,00 97,216 2,784 142 1420 3,94 600 225,00 107590,00 97,419 2,581 143 1430 3,97 505 130,00 107720,00 97,537 2,463

130

144 1440 4,00 630 255,00 107975,00 97,768 2,232 145 1450 4,03 600 225,00 108200,00 97,972 2,028 146 1460 4,06 595 220,00 108420,00 98,171 1,829 147 1470 4,08 595 220,00 108640,00 98,370 1,630 148 1480 4,11 580 205,00 108845,00 98,556 1,444 149 1490 4,14 575 200,00 109045,00 98,737 1,263 150 1500 4,17 565 190,00 109235,00 98,909 1,091 151 1510 4,19 545 170,00 109405,00 99,063 0,937 152 1520 4,22 535 160,00 109565,00 99,208 0,792 153 1530 4,25 510 135,00 109700,00 99,330 0,670 154 1540 4,28 495 120,00 109820,00 99,439 0,561 155 1550 4,31 485 110,00 109930,00 99,538 0,462 156 1560 4,33 465 90,00 110020,00 99,620 0,380 157 1570 4,36 455 80,00 110100,00 99,692 0,308 158 1580 4,39 460 85,00 110185,00 99,769 0,231 159 1590 4,42 440 65,00 110250,00 99,828 0,172 160 1600 4,44 435 60,00 110310,00 99,882 0,118 161 1610 4,47 425 50,00 110360,00 99,928 0,072 162 1620 4,50 420 45,00 110405,00 99,968 0,032 163 1630 4,53 400 25,00 110430,00 99,991 0,009 164 1640 4,56 385 10,00 110440,00 100,000 0,000 165 1650 4,58 375 0,00 110440,00 100,000 0,000 166 1660 4,61 375 0,00 110440,00 100,000 0,000 167 1670 4,64 375 0,00 110440,00 100,000 0,000

TABLA: RESULTADOS PROMEDIO DE PRIMER Y SEGUNDO ENSAYO DE TRAZADORES EN LA TERCERA

CAMARA REACTOR HIBRIDO – RAP


muestra t (min) t/t0 Conductividad C-C0 Σ(C-C0) F(t) 100-F(t)0 0 0,00 1155 0,00 0,00 0,000 100,000 1 10 0,03 1167 12,00 12,00 0,019 99,981 2 20 0,06 1169,5 14,50 26,50 0,043 99,957 3 30 0,08 1176 21,00 47,50 0,077 99,923 4 40 0,11 1182 27,00 74,50 0,121 99,879 5 50 0,14 1186,5 31,50 106,00 0,172 99,828 6 60 0,17 1191 36,00 142,00 0,231 99,769 7 70 0,19 1199,5 44,50 186,50 0,303 99,697 8 80 0,22 1205,5 50,50 237,00 0,385 99,615 9 90 0,25 1203,5 48,50 285,50 0,463 99,537

10 100 0,28 1216,5 61,50 347,00 0,563 99,437 11 110 0,31 1219,5 64,50 411,50 0,668 99,332 12 120 0,33 1221,5 66,50 478,00 0,776 99,224 13 130 0,36 1221,5 66,50 544,50 0,884 99,116 14 140 0,39 1223,5 68,50 613,00 0,995 99,005 15 150 0,42 1226 71,00 684,00 1,110 98,890 16 160 0,44 1230,5 75,50 759,50 1,233 98,767 17 170 0,47 1233 78,00 837,50 1,360 98,640 18 180 0,50 1236 81,00 918,50 1,491 98,509 19 190 0,53 1236,5 81,50 1000,00 1,623 98,377 20 200 0,56 1238,5 83,50 1083,50 1,759 98,241 21 210 0,58 1241,5 86,50 1170,00 1,899 98,101 22 220 0,61 1420,5 265,50 1435,50 2,330 97,670 23 230 0,64 1492,5 337,50 1773,00 2,878 97,122 24 240 0,67 1588,5 433,50 2206,50 3,582 96,418 25 250 0,69 1662 507,00 2713,50 4,405 95,595 26 260 0,72 1716 561,00 3274,50 5,316 94,684 27 270 0,75 1698,5 543,50 3818,00 6,198 93,802 28 280 0,78 1790 635,00 4453,00 7,229 92,771 29 290 0,81 1777,5 622,50 5075,50 8,240 91,760 30 300 0,83 1791 636,00 5711,50 9,272 90,728 31 310 0,86 1834 679,00 6390,50 10,375 89,625

131

32 320 0,89 1835,5 680,50 7071,00 11,479 88,521 33 330 0,92 1867 712,00 7783,00 12,635 87,365 34 340 0,94 1895,5 740,50 8523,50 13,838 86,162 35 350 0,97 2052 897,00 9420,50 15,294 84,706 36 360 1,00 2169,5 1014,50 10435,00 16,941 83,059 37 370 1,03 2209 1054,00 11489,00 18,652 81,348 38 380 1,06 2211,5 1056,50 12545,50 20,367 79,633 39 390 1,08 2230 1075,00 13620,50 22,112 77,888 40 400 1,11 2311,5 1156,50 14777,00 23,990 76,010 41 410 1,14 2331,5 1176,50 15953,50 25,900 74,100 42 420 1,17 2326 1171,00 17124,50 27,801 72,199 43 430 1,19 2324 1169,00 18293,50 29,699 70,301 44 440 1,22 2337 1182,00 19475,50 31,618 68,382 45 450 1,25 2235 1080,00 20555,50 33,371 66,629 46 460 1,28 2256,5 1101,50 21657,00 35,159 64,841 47 470 1,31 2243 1088,00 22745,00 36,925 63,075 48 480 1,33 2234 1079,00 23824,00 38,677 61,323 49 490 1,36 2243 1088,00 24912,00 40,444 59,556 50 500 1,39 2290 1135,00 26047,00 42,286 57,714 51 510 1,42 1897,5 742,50 26789,50 43,492 56,508 52 520 1,44 1928 773,00 27562,50 44,746 55,254 53 530 1,47 1964 809,00 28371,50 46,060 53,940 54 540 1,50 1981,5 826,50 29198,00 47,402 52,598 55 550 1,53 1934,5 779,50 29977,50 48,667 51,333 56 560 1,56 1930,5 775,50 30753,00 49,926 50,074 57 570 1,58 1909,5 754,50 31507,50 51,151 48,849 58 580 1,61 1873,5 718,50 32226,00 52,317 47,683 59 590 1,64 1897 742,00 32968,00 53,522 46,478 60 600 1,67 1914 759,00 33727,00 54,754 45,246 61 610 1,69 1901 746,00 34473,00 55,965 44,035 62 620 1,72 1903,5 748,50 35221,50 57,181 42,819 63 630 1,75 1909,5 754,50 35976,00 58,405 41,595 64 640 1,78 1911 756,00 36732,00 59,633 40,367 65 650 1,81 1915,5 760,50 37492,50 60,867 39,133 66 660 1,83 1894 739,00 38231,50 62,067 37,933 67 670 1,86 1922,5 767,50 38999,00 63,313 36,687 68 680 1,89 1929,5 774,50 39773,50 64,571 35,429 69 690 1,92 1915,5 760,50 40534,00 65,805 34,195 70 700 1,94 1907 752,00 41286,00 67,026 32,974 71 710 1,97 1888,5 733,50 42019,50 68,217 31,783 72 720 2,00 1878,5 723,50 42743,00 69,391 30,609 73 730 2,03 1881 726,00 43469,00 70,570 29,430 74 740 2,06 1845 690,00 44159,00 71,690 28,310 75 750 2,08 1829,5 674,50 44833,50 72,785 27,215 76 760 2,11 1814 659,00 45492,50 73,855 26,145 77 770 2,14 1798,5 643,50 46136,00 74,900 25,100 78 780 2,17 1788,5 633,50 46769,50 75,928 24,072 79 790 2,19 1762,5 607,50 47377,00 76,914 23,086 80 800 2,22 1748 593,00 47970,00 77,877 22,123 81 810 2,25 1723,5 568,50 48538,50 78,800 21,200 82 820 2,28 1689,5 534,50 49073,00 79,668 20,332 83 830 2,31 1649,5 494,50 49567,50 80,471 19,529 84 840 2,33 1642 487,00 50054,50 81,261 18,739 85 850 2,36 1633,5 478,50 50533,00 82,038 17,962 86 860 2,39 1627,5 472,50 51005,50 82,805 17,195 87 870 2,42 1624 469,00 51474,50 83,567 16,433 88 880 2,44 1627 472,00 51946,50 84,333 15,667 89 890 2,47 1621 466,00 52412,50 85,089 14,911 90 900 2,50 1620 465,00 52877,50 85,844 14,156 91 910 2,53 1614,5 459,50 53337,00 86,590 13,410 92 920 2,56 1603 448,00 53785,00 87,318 12,682 93 930 2,58 1589,5 434,50 54219,50 88,023 11,977 94 940 2,61 1578 423,00 54642,50 88,710 11,290 95 950 2,64 1575,5 420,50 55063,00 89,392 10,608

132

96 960 2,67 1562 407,00 55470,00 90,053 9,947 97 970 2,69 1542 387,00 55857,00 90,681 9,319 98 980 2,72 1529 374,00 56231,00 91,289 8,711 99 990 2,75 1524,5 369,50 56600,50 91,888 8,112

100 1000 2,78 1514,5 359,50 56960,00 92,472 7,528 101 1010 2,81 1495 340,00 57300,00 93,024 6,976 102 1020 2,83 1492 337,00 57637,00 93,571 6,429 103 1030 2,86 1491 336,00 57973,00 94,117 5,883 104 1040 2,89 1480,5 325,50 58298,50 94,645 5,355 105 1050 2,92 1464 309,00 58607,50 95,147 4,853 106 1060 2,94 1445,5 290,50 58898,00 95,618 4,382 107 1070 2,97 1438 283,00 59181,00 96,078 3,922 108 1080 3,00 1409 254,00 59435,00 96,490 3,510 109 1090 3,03 1403 248,00 59683,00 96,893 3,107 110 1100 3,06 1391 236,00 59919,00 97,276 2,724 111 1110 3,08 1369,5 214,50 60133,50 97,624 2,376 112 1120 3,11 1367 212,00 60345,50 97,968 2,032 113 1130 3,14 1349 194,00 60539,50 98,283 1,717 114 1140 3,17 1328,5 173,50 60713,00 98,565 1,435 115 1150 3,19 1317,5 162,50 60875,50 98,829 1,171 116 1160 3,22 1305 150,00 61025,50 99,072 0,928 117 1170 3,25 1271,5 116,50 61142,00 99,261 0,739 118 1180 3,28 1243,5 88,50 61230,50 99,405 0,595 119 1190 3,31 1229 74,00 61304,50 99,525 0,475 120 1200 3,33 1234,5 79,50 61384,00 99,654 0,346 121 1210 3,36 1229 74,00 61458,00 99,774 0,226 122 1220 3,39 1204 49,00 61507,00 99,854 0,146 123 1230 3,42 1190 35,00 61542,00 99,911 0,089 124 1240 3,44 1179 24,00 61566,00 99,950 0,050 125 1250 3,47 1169 14,00 61580,00 99,972 0,028 126 1260 3,50 1164 9,00 61589,00 99,987 0,013 127 1270 3,53 1163 8,00 61597,00 100,000 0,000 128 1280 3,56 1155 0,00 61597,00 100,000 0,000 129 1290 3,58 1155 0,00 61597,00 100,000 0,000 130 1300 3,61 1155 0,00 61597,00 100,000 0,000

TABLA: RESULTADOS PROMEDIO DE PRIMER Y SEGUNDO ENSAYO DE TRAZADORES EN LA CUARTA

CAMARA REACTOR HIBRIDO – RAPI II III IV V VI VII VIII

muestra t (min) t/t0 Conductividad C-C0 Σ(C-C0) F(t) 100-F(t)

0 0 0,00 592,5 0,00 0,00 0,000 100,000 1 10 0,03 595,5 3,00 3,00 0,007 99,993 2 20 0,06 595,5 2,50 5,50 0,014 99,986 3 30 0,08 596 2,50 8,00 0,020 99,980 4 40 0,11 596,5 2,50 10,50 0,026 99,974 5 50 0,14 597 3,00 13,50 0,033 99,967 6 60 0,17 597,5 3,00 16,51 0,041 99,959 7 70 0,19 599,5 4,00 20,51 0,051 99,949 8 80 0,22 601 5,00 25,51 0,063 99,937 9 90 0,25 602 5,50 31,02 0,077 99,923

10 100 0,28 601,5 5,50 36,52 0,091 99,909 11 110 0,31 603 6,00 42,53 0,105 99,895 12 120 0,33 604,5 6,51 49,03 0,122 99,878 13 130 0,36 605,5 7,01 56,04 0,139 99,861 14 140 0,39 606,5 8,01 64,04 0,159 99,841 15 150 0,42 608,5 9,01 73,05 0,181 99,819 16 160 0,44 610 10,01 83,06 0,206 99,794 17 170 0,47 611 10,51 93,57 0,232 99,768 18 180 0,50 612 11,51 105,07 0,261 99,739 19 190 0,53 613 12,01 117,08 0,290 99,710 20 200 0,56 613,5 12,01 129,09 0,320 99,680

133

21 210 0,58 615 13,01 142,10 0,352 99,648 22 220 0,61 615,5 13,51 155,61 0,386 99,614 23 230 0,64 616 14,01 169,62 0,421 99,579 24 240 0,67 617,5 14,01 183,63 0,455 99,545 25 250 0,69 618,5 14,01 197,64 0,490 99,510 26 260 0,72 623 17,51 215,16 0,534 99,466 27 270 0,75 628 15,52 230,68 0,572 99,428 28 280 0,78 629,5 15,02 245,70 0,609 99,391 29 290 0,81 630,5 15,02 260,72 0,647 99,353 30 300 0,83 632,5 16,52 277,24 0,688 99,312 31 310 0,86 635 18,02 295,27 0,732 99,268 32 320 0,89 635,5 18,03 313,29 0,777 99,223 33 330 0,92 639 21,03 334,32 0,829 99,171 34 340 0,94 649,5 30,03 364,35 0,904 99,096 35 350 0,97 669 49,53 413,87 1,026 98,974 36 360 1,00 725 114,02 527,89 1,309 98,691 37 370 1,03 774 162,02 689,91 1,711 98,289 38 380 1,06 775,5 163,02 852,93 2,115 97,885 39 390 1,08 837 223,02 1075,95 2,668 97,332 40 400 1,11 862 247,02 1322,97 3,281 96,719 41 410 1,14 897,5 281,52 1604,50 3,979 96,021 42 420 1,17 919 301,53 1906,02 4,727 95,273 43 430 1,19 935,5 317,03 2223,05 5,513 94,487 44 440 1,22 933 312,03 2535,08 6,287 93,713 45 450 1,25 963 340,53 2875,61 7,132 92,868 46 460 1,28 975,5 344,54 3220,15 7,986 92,014 47 470 1,31 975 339,04 3559,19 8,827 91,173 48 480 1,33 967,5 326,55 3885,74 9,637 90,363 49 490 1,36 992 333,57 4219,30 10,464 89,536 50 500 1,39 1017,5 342,58 4561,89 11,314 88,686 51 510 1,42 1054 349,11 4911,00 12,179 87,821 52 520 1,44 1072 350,63 5261,63 13,049 86,951 53 530 1,47 1076 349,13 5610,76 13,915 86,085 54 540 1,50 1077,5 348,14 5958,90 14,778 85,222 55 550 1,53 1073 341,64 6300,54 15,626 84,374 56 560 1,56 1053,5 317,64 6618,18 16,413 83,587 57 570 1,58 1054,5 314,15 6932,33 17,192 82,808 58 580 1,61 1044 315,14 7247,47 17,974 82,026 59 590 1,64 1016,5 289,63 7537,10 18,692 81,308 60 600 1,67 1006 279,13 7816,24 19,385 80,615 61 610 1,69 1015 288,13 8104,37 20,099 79,901 62 620 1,72 1016 289,13 8393,50 20,816 79,184 63 630 1,75 1028 301,13 8694,64 21,563 78,437 64 640 1,78 1027,5 298,64 8993,28 22,304 77,696 65 650 1,81 1039 308,14 9301,41 23,068 76,932 66 660 1,83 1061,5 328,14 9629,56 23,882 76,118 67 670 1,86 1070,5 335,14 9964,70 24,713 75,287 68 680 1,89 1084,5 345,65 10310,34 25,570 74,430 69 690 1,92 1092,5 353,15 10663,49 26,446 73,554 70 700 1,94 1098 357,65 11021,14 27,333 72,667 71 710 1,97 1105 362,15 11383,29 28,231 71,769 72 720 2,00 1112 367,15 11750,44 29,142 70,858 73 730 2,03 1150 371,19 12121,63 30,062 69,938 74 740 2,06 1146,5 368,69 12490,31 30,977 69,023 75 750 2,08 1145 367,69 12858,00 31,888 68,112 76 760 2,11 1154,5 367,69 13225,69 32,800 67,200 77 770 2,14 1164 367,20 13592,90 33,711 66,289 78 780 2,17 1176,5 371,21 13964,11 34,632 65,368 79 790 2,19 1185,5 376,22 14340,33 35,565 64,435 80 800 2,22 1190 378,72 14719,05 36,504 63,496 81 810 2,25 1192,5 380,72 15099,77 37,448 62,552 82 820 2,28 1195 382,22 15481,99 38,396 61,604 83 830 2,31 1194 382,22 15864,21 39,344 60,656 84 840 2,33 1194 381,72 16245,93 40,291 59,709

134

85 850 2,36 1193,5 381,72 16627,65 41,237 58,763 86 860 2,39 1193 380,72 17008,37 42,181 57,819 87 870 2,42 1196.5 380,72 17389,09 43,126 56,874 88 880 2,44 1193,5 380,72 17769,81 44,070 55,930 89 890 2,47 1192 380,22 18150,03 45,013 54,987 90 900 2,50 1189,5 378,22 18528,25 45,951 54,049 91 910 2,53 1189 378,22 18906,46 46,889 53,111 92 920 2,56 1186,5 376,22 19282,68 47,822 52,178 93 930 2,58 1182,5 374,22 19656,90 48,750 51,250 94 940 2,61 1181,5 371,72 20028,62 49,672 50,328 95 950 2,64 1180 370,22 20398,83 50,590 49,410 96 960 2,67 1178,5 368,72 20767,55 51,504 48,496 97 970 2,69 1171,5 362,72 21130,27 52,404 47,596 98 980 2,72 1171,5 362,72 21492,98 53,304 46,696 99 990 2,75 1169,5 361,72 21854,70 54,201 45,799

100 1000 2,78 1162 355,21 22209,91 55,082 44,918 101 1010 2,81 1160 354,21 22564,13 55,960 44,040 102 1020 2,83 1158 352,71 22916,84 56,835 43,165 103 1030 2,86 1154 349,21 23266,05 57,701 42,299 104 1040 2,89 1149,5 344,71 23610,77 58,556 41,444 105 1050 2,92 1147,5 342,71 23953,48 59,406 40,594 106 1060 2,94 1140,5 341,21 24294,69 60,252 39,748 107 1070 2,97 1130 336,70 24631,39 61,087 38,913 108 1080 3,00 1123,5 333,20 24964,58 61,913 38,087 109 1090 3,03 1117,5 331,69 25296,28 62,736 37,264 110 1100 3,06 1109,5 328,69 25624,97 63,551 36,449 111 1110 3,08 1102 326,18 25951,15 64,360 35,640 112 1120 3,11 1098 324,68 26275,83 65,165 34,835 113 1130 3,14 1091,5 322,68 26598,51 65,965 34,035 114 1140 3,17 1121,5 321,21 26919,72 66,762 33,238 115 1150 3,19 1111 316,20 27235,92 67,546 32,454 116 1160 3,22 1106 312,20 27548,12 68,321 31,679 117 1170 3,25 1097,5 308,70 27856,82 69,086 30,914 118 1180 3,28 1076,5 299,19 28156,00 69,828 30,172 119 1190 3,31 1071,5 303,18 28459,18 70,580 29,420 120 1200 3,33 1060,5 298,17 28757,35 71,319 28,681 121 1210 3,36 1039 296,65 29054,00 72,055 27,945 122 1220 3,39 1025 288,64 29342,64 72,771 27,229 123 1230 3,42 1025,5 293,64 29636,28 73,499 26,501 124 1240 3,44 1021,5 292,64 29928,92 74,225 25,775 125 1250 3,47 1039,5 313,63 30242,55 75,003 24,997 126 1260 3,50 1025,5 304,13 30546,68 75,757 24,243 127 1270 3,53 1018,5 299,13 30845,81 76,499 23,501 128 1280 3,56 1021,5 304,13 31149,93 77,253 22,747 129 1290 3,58 1020 313,11 31463,05 78,030 21,970 130 1300 3,61 1021,5 316,61 31779,66 78,815 21,185 131 1310 3,64 1008,5 311,11 32090,76 79,586 20,414 132 1320 3,67 1005,5 310,10 32400,87 80,356 19,644 133 1330 3,69 1000 306,60 32707,47 81,116 18,884 134 1340 3,72 998 306,60 33014,07 81,876 18,124 135 1350 3,75 997 308,10 33322,16 82,640 17,360 136 1360 3,78 977,5 289,60 33611,76 83,359 16,641 137 1370 3,81 962,5 276,59 33888,35 84,045 15,955 138 1380 3,83 956,5 273,09 34161,44 84,722 15,278 139 1390 3,86 950 268,59 34430,03 85,388 14,612 140 1400 3,89 945,5 260,59 34690,62 86,034 13,966 141 1410 3,92 1014 258,16 34948,79 86,674 13,326 142 1420 3,94 1077 255,73 35204,52 87,309 12,691 143 1430 3,97 927 256,58 35461,09 87,945 12,055 144 1440 4,00 916,5 250,07 35711,17 88,565 11,435 145 1450 4,03 912 247,07 35958,24 89,178 10,822 146 1460 4,06 907 243,57 36201,81 89,782 10,218 147 1470 4,08 902 239,57 36441,38 90,376 9,624 148 1480 4,11 897 236,57 36677,95 90,963 9,037

135

149 1490 4,14 892 232,57 36910,52 91,540 8,460 150 1500 4,17 883 227,06 37137,58 92,103 7,897 151 1510 4,19 876 223,56 37361,14 92,657 7,343 152 1520 4,22 867 220,05 37581,20 93,203 6,797 153 1530 4,25 859,5 214,05 37795,25 93,734 6,266 154 1540 4,28 848 206,55 38001,80 94,246 5,754 155 1550 4,31 841 200,55 38202,35 94,743 5,257 156 1560 4,33 836 196,55 38398,89 95,231 4,769 157 1570 4,36 829 192,54 38591,44 95,708 4,292 158 1580 4,39 823 188,04 38779,48 96,175 3,825 159 1590 4,42 815 180,04 38959,52 96,621 3,379 160 1600 4,44 810 176,04 39135,56 97,058 2,942 161 1610 4,47 805,5 173,04 39308,60 97,487 2,513 162 1620 4,50 797,5 170,04 39478,64 97,909 2,091 163 1630 4,53 768,5 144,03 39622,67 98,266 1,734 164 1640 4,56 730 109,03 39731,70 98,536 1,464 165 1650 4,58 721,5 104,03 39835,72 98,794 1,206 166 1660 4,61 695,5 79,02 39914,75 98,990 1,010 167 1670 4,64 684,5 69,02 39983,77 99,161 0,839 168 1680 4,67 663 49,02 40032,79 99,283 0,717 169 1690 4,69 658,5 49,02 40081,81 99,405 0,595 170 1700 4,72 652 44,02 40125,82 99,514 0,486 171 1710 4,75 645 39,01 40164,84 99,611 0,389 172 1720 4,78 639,5 34,01 40198,85 99,695 0,305 173 1730 4,81 633 29,01 40227,86 99,767 0,233 174 1740 4,83 626,5 24,01 40251,87 99,826 0,174 175 1750 4,86 624 24,01 40275,88 99,886 0,114 176 1760 4,89 616,5 19,01 40294,88 99,933 0,067 177 1770 4,92 609,5 14,00 40308,89 99,968 0,032 178 1780 4,94 602,5 9,00 40317,89 99,990 0,010 179 1790 4,97 596,5 4,00 40321,89 100,000 0,000 180 1800 5,00 592,5 0,00 40321,89 100,000 0,000 181 1810 5,03 592,5 0,00 40321,89 100,000 0,000

136

ANEXO E. ECUACIONES

ANEXO E1. Ecuaciones del % de flujo a pistón, mezcla completa y zonas muertas

Es evidente que cuando no hay espacios muertos, la fracción de flujo de pistón (p) y la fracción de no pistón (1-P) debe ser igual a la unidad: Flujo de pistón + flujo de no pistón = 1

P + (1 - P) = 1 (1)

Cuando hay espacios muertos, si m es la fracción del volumen considerado como espacio muerto, la fracción que no tiene espacios muertos será igual a (1- m) y por lo tanto: Flujo de pistón + flujo de no pistón + espacios muertos = 1

[p (1 − m)] + [(1 − p) (1 − m)] + m = 1 (2)

Ahora bien, en la siguiente ecuación se estableció que el flujo perfectamente mezclado es igual a:

(3)

Si se considera que en el reactor se presenta una combinación de flujos de pistón y mezclado, la ecuación anterior se transforma en:

(4)

Donde pto es el tiempo de retención correspondiente a flujo de pistón y (1-p) es el volumen de mezcla perfecta. Reordenando y simplificando, tenemos:

(5)

137

Si se considera que el sistema, además, tiene espacios muertos, habría que introducir en la última ecuación el término (1-m) para considerar la fracción efectiva de flujo con mezcla perfecta. Luego, tendríamos la fracción de la totalidad del trazador que ha salido del reactor será:

(6)

Reemplazando el valor de C/CO, se obtiene:

(7)

Reordenando términos y tomando los logaritmos de ambos términos, se llega a:

(8)

Que corresponde a la ecuación de una línea recta (figura 2), cuya pendiente está dada por:

(9)

Multiplicando y dividiendo para p y sustituyendo el valor de Log e = 0,435, se obtiene:

(10)

Lo que hace:

s

y

L

tpAu

Reemplaza

De la ecuaserá igual a

y el flujo me

Los valoresVs t/t0 (gráf

Ha sido cotendencia dparámetrosAl aplicar truna serie d

ando en la e

ación antera:

ezclado M

s de las incfica 2), dond

Fig

omún estade la curvas con condirazadores ade valores d

ecuación y

ior se pue

será igual a

ógnitas θ yde:

gura 2. Cur

Fuente. Pére

blecer la ea de conceciones de fa un reactode concent

138

y reordenan

ede deduci

a:

M = 1 –

y tan α se o

rva de la te

ez, 1992

eficiencia hentración dflujo. or y analizaración que

ndo, tenemo

r que el vo

– p

btienen al t

oría de Wo

hidráulica ddel trazado

r varias muaumentan

os:

olumen de

trazar la cu

olf Resnick

de un reacr y relacion

uestras a lacon el tiem

espacios m

rva de Log

ctor analizanar sus dif

a salida, se mpo hasta

muertos

1-F (t)

ando la ferentes

obtiene llegar a

us

tettctttttr

un máximose indica e

Fuen

Existen los

ti = Tiempefluente. t10 = Tiemptp = Tiemconcentractm = Tiemtrazador. t o = Tiempt90 = Tiemptf = Tiemporeactor. Co = ConceCp = Conce

o y luego disn la siguien

Figura 2. G

nte. Pérez, 19

siguientes

po inicial d

po correspompo moda

ción. mpo media

po medio depo correspoo que transc

entración inentración m

sminuyen pnte gráfica

Gráfica de la

992

parámetro

desde que

ondiente al al, corres

no, corres

e retención ondiente al curre hasta

nicial. máxima a la

139

progresivam

a concentra

os principale

se aplica

paso del 1pondiente

pondiente

o tiempo tepaso del 9

a que atravi

a salida

mente, lo qu

ación vs tie

es:

el trazado

0% de la ca la pre

al paso d

eórico de re90% de la cesa la total

ue origina u

empo en rea

or hasta qu

cantidad totaesentación

del 50% de

etención = cantidad totalidad del tra

una curva ta

actores.

ue aparece

al del trazade la m

e la cantid

V/Q. al del trazaazador al

al como

e en el

ador máxima

dad del

ador.

140

ANEXO E2. Criterios de evaluación de la Curva de Tendencia del trazador a) Mide los cortocircuitos grandes. Es igual a 1 para flujo de pistón y a 0 para el flujo mezclado Si el valor de la relación es (< 0,3), puede significar que existe paso directo del trazador entre la entrada y la salida (cortocircuito hidráulico).

b) Si la relación es menor que la unidad, existen cortocircuitos hidráulicos. Si es mayor, hay errores experimentales o existen zonas donde el trazador ha quedado retenido por un cierto tiempo (espacios muertos), para luego salir lentamente, con lo que la rama descendente de la curva presenta una forma alargada, que desplaza el centroide del área y aumenta el valor de tm, haciendo tm > to.

c) Indica la relación de flujo de pistón y flujo mezclado. Cuando es igual a 1, existe únicamente flujo de pistón, y cuando es 0, existe flujo mezclado. Cuando la relación tp/to se aproxima a 1 y ti/to > 0,5, se puede concluir que existe predominio de flujo de pistón, y cuando se aproxima a 0, existe predominio de flujo mezclado

d) Está relacionado en general con la difusión debida a corrientes de inercia (turbulencia). Es igual al cociente (_to/to) (razón de tiempo de inyección) para el flujo estable ideal y aproximadamente del orden de 0,7 para flujo mezclado

e) Está relacionado con las características de inercia turbulentas y de recirculación grande. Es igual al cociente _to/to (razón de tiempo de inyección) para el flujo estable ideal y del orden de 2,3 para flujo mezclado ideal.

141

f) Expresa la excentricidad de la curva y, por lo tanto, es función de la recirculación. Es igual a (0) para flujo de pistón y mayor de 2,3 para flujo mezclado ideal.

142

ANEXO F. GRÁFICAS ENSAYO TRAZADORES RÉGIMEN HIDRODINÁMICO

Gráfica 1. Comportamiento del Trazador Cámara 1




143





144

ANEXO G. TEORÍA DEL ADZ (AGGREGATED DEAD ZONE) Y CÁLCULO DE FRACCIÓN DISPERSIVA

El modelo ADZ (Aggregated Dead Zone - Beer y Young 1983) simplifica el fenómeno dispersivo en una zona de almacenamiento simple con un volumen definido y con un tiempo de residencia asociado, las variables empleadas para la aplicación del modelo ADZ son las siguientes:

• Tiempo de residencia (Tr): representa el componente del tiempo de viaje global asociado con la dispersión.

• Retraso advectivo (τ): representa el componente del tiempo de viaje global asociado con la advección.

• Tiempo de viaje del soluto (t): define el tiempo total que el soluto permanece el tramo siendo sometido a advección y dispersión.

(1)

• Fracción dispersiva (DF): Se define como una proporción que representa que tanto volumen de un tramo se encuentra completamente mezclado. 1 (2)

En la Gráfica 1, se observa de acuerdo a la curva, donde se puede identificar los parámetros anteriormente enunciados.

Gráfica 1. Concentración del trazador vs tiempo según el modelo ADZ

Fuente. Bedoya, 2007

145

Entonces el modelo ADZ puede describirse de forma discreta de la siguiente manera (Young y Beven, 1993). 1 1 1

(3)

Donde los coeficientes:

= Concentración aguas arriba

= Concentración aguas abajo

= Constantes de Destino

= Retraso advectivo en múltiplos de Δt

Teniendo en cuenta las ecuaciones anteriores por medio del retraso advectivo y del tiempo de residencia obtenido se puede determinar la fracción dispersiva, en donde si el valor obtenido es menor que 1 el movimiento dispersivo planteado como base en el modelo no se está cumpliendo y predominan otro tipo de movimientos como el difusivo o los axiales.

De donde se tiene que:

1950052200 600 0.37

1 2.78

1 2.78 1.78

146

Utilizando la ecuación 2, se determinó la fracción dispersiva obteniendo:

tTT r τ

−== 1DF

52200198001DF −==

TT r

62.0DF =

Si el valor de la fracción dispersiva se acerca a la unidad indica que no existe fracción dispersiva, pero si el valor se acerca a 0 indica que el predominio si es la dispersión y por ende existen zonas muertas.

147

ANEXO H. MEMORIA DE CÁLCULO

ANEXO H1. Aplicación del Modelo Wolf-Resnick

Para la aplicación del Modelo Wolf-Resnick, se realizaron por cada cámara los cálculos que se muestran a continuación, los cuales radican de las graficas que se muestran en el numeral 6.2.3.1, las cuales son el resultado de graficar t/to Vs. 1-F (t), del segmento de la curva del trazador de cada cámara, cuando esta tuviera un valor de R2 cercano a 1.

• Cámara 1

00.3

68.0t

0

2

0

1

=

==

tt

tθ

Utilizando la siguiente ecuación se obtiene tan α

43.068.000.3

1t

1 tan

0

1

0

2=

−=

−=

tt

t

α

Teniendo en cuenta el valor de tan α, se calcula el porcentaje de flujo a pistón en la primera cámara

( )%35

35.043.0*68.0453.0

43.0*68.0tan453.0

tan

=

=+

=+

=

P

Pαθ

αθ

Por medio de la siguiente ecuación se calculan los espacios muertos:

94.035.068.01 −==−=

Pm θ

148

El porcentaje de mezcla completa es:

%6565.035.01

1

==−=

−=

MM

PM

• Cámara 2

90.5

85.1

0

2

0

1

=

==

tt

tt

θ

Utilizando la siguiente ecuación se obtiene tanα,

24.085.190.5

1t

1 tan

0

1

0

2=

−=

−=

tt

t

α

Teniendo en cuenta el valor de tan α , se calcula el porcentaje de flujo a pistón en la segunda cámara

( )%49

%49.024.0*85.1453.0

24.0*85.1tan453.0

tan

=

=+

=+

=

P

Pαθ

αθ


05.149.085.11 −==−=

Pm θ


%5151.049.01

1

==−=

−=

MM

PM

149

• Cámara 3

00.5

50.1

0

2

0

1

=

==

tt

tt

θ

Utilizando la siguiente ecuación se obtiene tan α

28.050.100.5

1t

1 tan

0

1

0

2=

−=

−=

tt

t

α


( )%48

%48.028.0*5.1453.0

28.0*5.1tan453.0

tan

=

=+

=+

=

P

Pαθ

αθ


215.248.05.11 −==−=

Pm θ


%5252.048.01

1

==−=

−=

MM

PM

• Cuarta cámara

00.5

80.3

0

2

0

1

=

==

tt

tt

θ

150

Utilizando la siguiente ecuación se obtiene tanα

83.080.300.5

1t

1 tan

0

1

0

2=

−=

−=

tt

t

α


( )%87

%87.083.0*80.3453.0

83.0*80.3tan453.0

tan

=

=+

=+

=

P

Pαθ

αθ


36.387.080.31 −==−=

Pm θ


%1313.087.01

1

==−=

−=

MM

PM

151

ANEXO H2. Desarrollo del balance de masa del RAP-Híbrido para la obtención de la ecuación que define el modelo matemático de remoción de fenol.

– . Teniendo en cuenta la tasa global de reacción:

Introduciendo el tiempo de retención:

Teniendo en cuenta que:

Entonces: – . .

d .

.

.

.

.

152

A continuación se muestra un compilado de los datos obtenidos experimentalmente por carga de fenol tanto a la entrada y salida del reactor y se hace una comparación con los datos obtenidos al aplicar la aproximación de modelo obtenida anteriormente.

Tabla 1. Datos obtenidos experimentalmente y aplicando la ecuación del modelo

Fecha Carga de

entrada exp carga de salida

exp carga de salida

teórica Porcentaje de

error (kg/d) (kg/d) (kg/d) (%)

23/08/2008 0,00145 0,00094 0,000723601 22,66851

25/08/2008 0,00095 0,00051 0,000475104 7,39147

27/08/2008 0,00118 0,00030 0,0005904 95,23810

29/08/2008 0,00326 0,00148 0,001630083 10,33139

31/08/2008 0,00493 0,00059 0,002464136 319,41181

02/09/2008 0,00201 0,00016 0,001007425 513,68424

06/09/2008 0,00048 0,00025 0,000239726 4,48881

08/09/2008 0,00453 0,00213 0,002266711 6,21458

10/09/2008 0,00077 0,00043 0,00038376 11,16667

153

06/10/2008 0,00070 0,00045 0,000350784 22,66667

07/10/2008 0,00029 0,00007 0,000146952 -115,97884

08/10/2008 0,00101 0,00056 0,000504288 9,27461

09/10/2008 0,00050 0,00028 0,00024912 11,73469

12/10/2008 0,00145 0,00065 0,000726625 11,83511

13/10/2008 0,00028 0,00016 0,000141696 8,88889

14/10/2008 0,00125 0,00068 0,000627174 7,92029

15/10/2008 0,00108 0,00050 0,000541327 7,40600

16/10/2008 0,00085 0,00047 0,000423864 10,47749

18/10/2008 0,00160 0,00082 0,000801289 2,05069

19/10/2008 0,00057 0,00010 0,00028296 -172,91667

20/10/2008 0,00034 0,00003 0,000170957 -465,33334

21/10/2008 0,00034 0,00011 0,000168147 55,69200

22/10/2008 0,00123 0,00061 0,000614862 0,41791

23/10/2008 0,00086 0,00003 0,000429228 -1319,40479

24/10/2008 0,00101 0,00053 0,000505451 4,91903

25/10/2008 0,00519 0,00194 0,002596617 33,66940

26/10/2008 0,00167 0,00130 0,000835197 35,55583

27/10/2008 0,00072 0,00039 0,000357984 8,60294

28/10/2008 0,00181 0,00062 0,00090332 46,22495

29/10/2008 0,00212 0,00166 0,001061425 36,01562

31/10/2008 0,00200 0,00134 0,001000801 25,34908

01/11/2008 0,01175 0,00776 0,005876684 24,28570

02/11/2008 0,00401 0,00394 0,002005493 49,09722

04/11/2008 0,00447 0,00061 0,002234886 -264,31928

05/11/2008 0,00305 0,00222 0,001523523 31,25406

154

06/11/2008 0,00332 0,00189 0,001658596 12,21036

08/11/2008 0,00069 0,00047 0,0003456 25,92592

10/11/2008 0,00107 0,00036 0,000536544 47,85715

11/11/2008 0,00264 0,00135 0,001320955 1,89005

12/11/2008 0,00234 0,00120 0,001169138 2,41586

13/11/2008 0,00295 0,00200 0,001474449 26,17728

14/11/2008 0,00275 0,00111 0,001374914 -24,00001

15/11/2008 0,01233 0,00435 0,006166705 -41,75442

16/11/2008 0,00251 0,00096 0,00125597 -30,76462

18/11/2008 0,00147 0,00106 0,000734833 30,66576

19/11/2008 0,00452 0,00130 0,002262463 74,57224

20/11/2008 0,00187 0,00041 0,000937441 -126,04168

21/11/2008 0,00186 0,00123 0,000930127 24,45368

22/11/2008 0,00062 0,00027 0,000310752 13,57895

23/11/2008 0,00144 0,00052 0,000722449 37,82967

24/11/2008 0,00089 0,00024 0,000444956 82,83846

25/11/2008 0,00501 0,00165 0,002503534 51,97204

26/11/2008 0,00221 0,00120 0,001102898 7,94471

27/11/2008 0,00157 0,00053 0,000784801 47,29730

29/11/2008 0,00170 0,00097 0,000848701 12,29538

30/11/2008 0,00253 0,00132 0,001263654 4,11538

01/12/2008 0,00171 0,00117 0,000855793 26,62963

02/12/2008 0,00297 0,00150 0,001486169 0,88735

03/12/2008 0,00214 0,00048 0,001071217 -121,39882

04/12/2008 0,00334 0,00081 0,001667639 -106,43139

05/12/2008 0,00529 0,00000 0,002644497 ----------------

155

06/12/2008 0,00680 0,00254 0,003399243 33,59227

08/12/2008 0,00765 0,00531 0,003826963 27,95879

09/12/2008 0,00593 0,00546 0,002964107 45,71729

11/12/2008 0,00493 0,00361 0,002462696 31,83194

13/12/2008 0,00105 0,00103 0,000526146 48,74032

14/12/2008 0,00106 0,00062 0,000529589 14,86805

15/12/2008 0,00169 0,00079 0,000843308 -7,25825


Los valores que se muestran en amarillo son valores no se tuvieron en cuenta para determinar el margen de error del modelo ya que el desfase entre los datos es bastante significativo, esto puede deberse a cambios drásticos en el flujo o en la condiciones ambientales, así que solo se tuvo en cuenta los valores constantes y que se pueden relacionar con los resultados que arrojo la ecuación del modelo planteado.

Procedimiento para obtener el valor de carga teórico (aplicación de la ecuación de aproximación de modelo) y porcentaje de error para el día 15 de Diciembre de 2008.

• Diciembre 14 de 2008

. / . .. . . . .

. / . . . . .

. / . . /

156

Porcentaje de error % 100

% 0.00062 0.000530.00062 100 % .

157

ANEXO H3. Determinación de la constante cinética de remoción “K”

A continuación se muestra el procedimiento para obtener la constante cinética de remoción global del reactor, tomando los datos de entrada y salida de carga de Fenol a partir del 23 de Septiembre de 2008 hasta el 13 de Diciembre de 2008 por medio del método de mínimos cuadrados. • MÉTODO DE MÍNIMOS CUADRADOS: Este método fue utilizado para linealizar la siguiente ecuación:

(1) De esta manera se calculó la pendiente de la recta que corresponde a la constante cinética de remoción.

VALORES PRACTICOS LINEALIZACION

Ln (S/So) T (sem) Xi Yi XiYi Xi.2 -0,19 1,00 1,00 -0,19 -0,19 2,00-0,27 2,00 2,00 -0,27 -0,54 4,00-0,59 3,00 3,00 -0,59 -1,77 6,00-0,34 4,00 4,00 -0,34 -1,37 8,00-0,92 5,00 5,00 -0,92 -4,62 10,00-1,09 6,00 6,00 -1,09 -6,53 12,00-0,28 7,00 7,00 -0,28 -1,97 14,00-0,33 8,00 8,00 -0,33 -2,62 16,00-0,25 9,00 9,00 -0,25 -2,25 18,00-0,19 10,00 10,00 -0,19 -1,89 20,00-0,64 11,00 11,00 -0,64 -6,99 22,00-0,26 12,00 12,00 -0,26 -3,11 24,00-0,25 13,00 13,00 -0,25 -3,21 26,00-0,35 14,00 14,00 -0,35 -4,89 28,00-0,26 15,00 15,00 -0,26 -3,91 30,00-0,27 16,00 16,00 -0,27 -4,24 32,00-0,33 17,00 17,00 -0,33 -5,64 34,00-0,25 18,00 18,00 -0,25 -4,55 36,00-0,29 19,00 19,00 -0,29 -5,55 38,00-0,74 20,00 20,00 -0,74 -14,74 40,00

158

-1,05 21,00 21,00 -1,05 -22,12 42,00-0,49 22,00 22,00 -0,49 -10,85 44,00-0,30 23,00 23,00 -0,30 -6,97 46,00-1,45 24,00 24,00 -1,45 -34,88 48,00-0,28 25,00 25,00 -0,28 -6,98 50,00-0,43 26,00 26,00 -0,43 -11,10 52,00-0,11 27,00 27,00 -0,11 -2,98 54,00-0,26 28,00 28,00 -0,26 -7,33 56,00-0,47 29,00 29,00 -0,47 -13,52 58,00-0,11 30,00 30,00 -0,11 -3,21 60,00-0,17 31,00 31,00 -0,17 -5,40 62,00-0,18 32,00 32,00 -0,18 -5,77 64,00-0,01 33,00 33,00 -0,01 -0,26 66,00-0,86 34,00 34,00 -0,86 -29,33 68,00-0,14 35,00 35,00 -0,14 -4,84 70,00-0,24 36,00 36,00 -0,24 -8,80 72,00-0,17 37,00 37,00 -0,17 -6,32 74,00-0,47 38,00 38,00 -0,47 -17,89 76,00-0,29 39,00 39,00 -0,29 -11,42 78,00-0,29 40,00 40,00 -0,29 -11,62 80,00-0,17 41,00 41,00 -0,17 -6,94 82,00-0,39 42,00 42,00 -0,39 -16,57 84,00-0,45 43,00 43,00 -0,45 -19,46 86,00-0,42 44,00 44,00 -0,42 -18,37 88,00-0,14 45,00 45,00 -0,14 -6,39 90,00-0,54 46,00 46,00 -0,54 -24,98 92,00-0,66 47,00 47,00 -0,66 -30,80 94,00-0,18 48,00 48,00 -0,18 -8,60 96,00-0,36 49,00 49,00 -0,36 -17,46 98,00-0,44 50,00 50,00 -0,44 -22,02 100,00-0,56 51,00 51,00 -0,56 -28,72 102,00-0,48 52,00 52,00 -0,48 -25,11 104,00-0,27 53,00 53,00 -0,27 -14,05 106,00-0,47 54,00 54,00 -0,47 -25,34 108,00-0,24 55,00 55,00 -0,24 -13,42 110,00-0,28 56,00 56,00 -0,28 -15,84 112,00-0,17 57,00 57,00 -0,17 -9,49 114,00-0,30 58,00 58,00 -0,30 -17,24 116,00-0,65 59,00 59,00 -0,65 -38,13 118,00-0,62 60,00 60,00 -0,62 -36,95 120,00

159

-0,20 61,00 61,00 -0,20 -12,27 122,00-0,43 62,00 62,00 -0,43 -26,46 124,00-0,16 63,00 63,00 -0,16 -9,99 126,00-0,04 64,00 64,00 -0,04 -2,28 128,00-0,13 65,00 65,00 -0,13 -8,75 130,00-0,01 66,00 66,00 -0,01 -0,71 132,00-0,23 67,00 67,00 -0,23 -15,49 134,00

Sumatoria 2278,00 -24,85 -873,96 4556,00 Fuente. Autores, 2009

∑ ∑ ∑ ∑ ∑

. .

m = - 0.00039865 d-1

Cálculos de las constantes de remoción de cada cámara del RAP-Híbrido

Ln(S/So) CAM1

Ln(S/So) CAM2

Ln(S/So) CAM3 X XiYi CAM1 XiYi CAM2 XiYi CAM3 X2

-0,32 0,02 -0,11 1,00 -0,32 0,02 -0,11 20,08 -0,28 -0,10 2,00 0,15 -0,57 -0,19 4

-0,03 0,16 -0,04 3,00 -0,10 0,47 -0,11 6-0,32 0,01 0,19 4,00 -1,29 0,03 0,77 8-0,14 -0,13 -0,09 5,00 -0,68 -0,65 -0,43 10-0,74 -0,23 -0,14 15,00 -2,24 -0,70 -0,07 30


. . .

160

. . ,

. . ,

161

ANEXO I. RESULTADOS- ANÁLISIS ESTADÍSTICO ANOVA, TUKEY Y PRUEBA T

Para realizar el análisis de los datos experimentales se aplicó dependiendo de los datos pruebas estadísticas como:

1. ANOVA: es la técnica en para determinar todos los parámetros en conjunto, separando y/o definiendo la varianza. El análisis de varianza se utiliza para contrastar la hipótesis de que varias medias son iguales.

2. Prueba Tukey: ayuda a identificar las diferencias entre medias muestrales con el valor crítico.

3. Prueba T: o de Student, ayuda a contrastar hipótesis en función de la media aritmética

Se utilizó el programa estadístico SPSS 10,0 el cual arrojo los resultados que se muestran a continuación.

ANEXO I1. Espuma de Poliuretano entre cámaras

ANOVA y Tukey

De acuerdo a la tabla de resultados de la prueba, la hipótesis nula (Ho) y la hipótesis alterna (H1) son: Ho: El fenol en promedio en la espuma de poliuretano es igual en las cuatro cámaras. H1: El fenol en promedio en la espuma de poliuretano es diferente en las cuatro cámaras

F= 2.153 Valor-p=0.126 Valor crítico= 0.05

Se acepta la Ho, dado que el valor-p de la prueba es mayor al valor crítico de 0.05.

ANOVA

Fenol en EP

10,593 3 3,531 2,153 ,12632,807 20 1,64043,400 23

Inter-gruposIntra-gruposTotal

Suma decuadrados gl

Mediacuadrática F Sig.

162

Fenol en EP

Tukey Ba

6 ,51676 ,53506 ,73336 2,1167

CamaraC-1C-3C-4C-2

N 1

Subconjuntopara alfa = .05

Se muestran las medias para los grupos en los subconjuntoshomogéneos.

Usa el tamaño muestral de la media armónica = 6,000.a.

163

ANEXO I2. Macrófita Polygonum Hydropiperoides

ANOVA Y Tukey

Hoja

Tukey Ba

6 ,66676 ,69176 ,70006 ,7167

CamaraC-2C-4C-3C-1

N 1




Tallo

Tukey Ba

6 ,35006 ,43336 ,46676 ,4833

CamaraC-1C-2C-3C-4

N 1




ANOVA

,008 3 ,003 ,027 ,9941,914 20 ,0961,922 23

,063 3 ,021 ,670 ,580,630 20 ,032,693 23,067 3 ,022 ,508 ,681,876 20 ,044,942 23

Inter-gruposIntra-gruposTotalInter-gruposIntra-gruposTotalInter-gruposIntra-gruposTotal

Hoja

Tallo

Raiz

Suma decuadrados gl


164

Raiz

Tukey Ba

6 ,21676 ,26676 ,33006 ,3500

CamaraC-3C-4C-1C-2

N 1




165

ANEXO I3. Sedimentos

Prueba T

Estadísticos de grupo

5 ,4200 ,25884 ,115765 ,2600 ,11402 ,05099

ValvulaV-1V-2

Fenol en Sedi.N Media

Desviacióntíp.

Error típ. dela media

Prueba de muestras independientes

1,265 8 ,242 ,16000 ,12649 -,13169 ,45169Se han asumidovarianzas iguales

Fenol en Sedi.t gl Sig. (bilateral)

Diferenciade medias

Error típ. dela diferencia Inferior Superior

95% Intervalo deconfianza para la

diferencia

Prueba T para la igualdad de medias

166

ANEXO I4. Fenol entre cámaras

ANOVA y Tukey

ANOVA

Fenol Entre C.

6,546 3 2,182 3,773 ,0329,252 16 ,578

15,798 19

Inter-gruposIntra-gruposTotal

Suma decuadrados gl


Fenol Entre C.

Tukey Ba

5 2,16005 2,16005 2,22005 3,5000

CamaraC-2C-4C-3C-1

N 1




167

ANEXO I5. Correlación de la DQO y DBO5

Prueba T


14 ,069429 ,1074614 ,028720314 ,028979 ,0548125 ,014649314 ,138500 ,1702273 ,045495214 ,050214 ,0840944 ,0224752

FlujoEntradaSalidaEntradaSalida

Carga DBO

Carga DQO

N MediaDesviación

típ.Error típ. de

la media


1,255 26 ,221 ,0404500 ,0322406 -,0258215 ,1067215

1,740 26 ,094 ,0882857 ,0507439 -,0160199 ,1925913

Se han asumidovarianzas igualesSe han asumidovarianzas iguales

Carga DBO

Carga DQO

t gl Sig. (bilateral)Diferenciade medias



diferencia


168

ANEXO I6. Correlación de los SST y la Turbiedad

Prueba T


28 ,1584161 ,19470837 ,0367964228 ,0192818 ,01840106 ,0034774728 ,07850 ,086988 ,01643928 ,02343 ,013489 ,002549

FlujoEntradaSalidaEntradaSalida

Carga SST

Carga Turbiedad

N MediaDesviación

típ.Error típ. de

la media


3,764 54 ,000 ,13913429 ,03696038 ,06503319 ,21323538

3,310 54 ,002 ,055071 ,016636 ,021719 ,088424

Se han asumidovarianzas igualesSe han asumidovarianzas iguales

Carga SST

Carga Turbiedad




diferencia


169

ANEXO I7. Comportamiento del Fenol en RAP-Híbrido

Prueba T


67 ,0025137 ,00238390 ,0002912468 ,0012107 ,00140450 ,00017032

FlujoEntradaSalida

Carga FenolN Media

Desviacióntíp.

Error típ. dela media


3,876 133 ,000 ,00130300 ,00033617 ,00063807 ,00196792Se han asumidovarianzas iguales

Carga Fenolt gl Sig. (bilateral)

Diferenciade medias



diferencia


170

ANEXO I8. Comportamiento del AGV y Alcalinidad

Prueba T


30 48,800 28,3396 5,174130 38,350 22,0607 4,027730 144,583 36,8073 6,720130 127,100 38,6562 7,057630 ,34465027 ,177366570 ,03238255730 ,31591134 ,187824473 ,034291900

FlujoEntradaSalidaEntradaSalidaEntradaSalida

Acidos Grasos Volatiles

Alcalinidad

AGV/Alca

N MediaDesviación

típ.Error típ. de

la media


1,594 58 ,116 10,4500 6,5569 -2,6752 23,5752

1,794 58 ,078 17,4833 9,7452 -2,0238 36,9905

,609 58 ,545 028738932 ,047165288 ,065672651 ,123150515

Se han asumidovarianzas igualesSe han asumidovarianzas igualesSe han asumidovarianzas iguales

Acidos Grasos Volatile

Alcalinidad

AGV/Alca



95% Intervalo de confianzapara la diferencia


Ae

Lnufeq

2

3ab

c

d

e

A

ANEXO J1equipo Nan

1) Princip

La aplicacinitroanilina una complefenoles. Adexcepto el que describ

2) Materia

2 Balon 2 Pipeta 1 Pipete 1 Probe Celdas

acuerdo Kit. Phe Equipo

3) Proceda. Asegúreb. Con una

balón afc. Agregue

incolorod. Tome 2

aforadoe. Tome 1

ANEXO J.

1. Protocolnocolor Fotó

pio

ión de estediazotada

ejo rojo. Edemás de f 4-nitrofen

be este mét

ales y Equi

es aforadosas de 1 ml eador de 25eta de 50 mpara Nanoc

o a la Tablaenol Test 1-Nanocolor

imiento ese de quea pipeta deforado. e unos criso. 20 ml de ao con los rea

ml de R3 c

PROTOCO

o de deteómetro 400

e método, a, el fenol l color puefenol, otrosol. En la Ftodo.

pos

s de 25 ml

5 ml ml

color Fotóma 1) -75 Nanoco Fotómetro

todo el mae 1 ml, tom

tales de R2

agua destilaactivos R1 con la segu

171

OLOS DE A

rminación 0 D

consiste ereacciona ede fluctuas compuestigura 1, se

o 2 probeta

metro (Tom

olor (ver Figo 400 D(ver

aterial a utile 1 ml del

2, asegurán

ada, en la y R2. Mezc

unda pipeta

ANÁLISIS D

de fenol p

en la detercon 4-nitro

ar entre amos fenólico

e puede obs

as de 10 m

ar como re

gura 2) r Figura 3)

izar este coR1 (Reacti

ndose que

probeta dclar

a de 1 ml, y

DE LABORA

por colorim

rminación foanilina diamarillo, caféos también servar part

l

eferencia la

ompletameivo del Kit),

el R1 vire d

e 50 ml, y

llévelos al

ATORIO

metría utiliza

fotométrica azotada, foé y rojo coson determ

te de la col

cubeta de

nte limpio y, y colóque

de color am

y llévelas a

balón.

ando el

con 4-rmando

on otros minados loración

y seco. elo en el

marillo a

al balón

172

f. Complete el volumen hasta el aforo del balón con agua destilada♣, y agite suavemente

g. Encienda el equipo Nanocolor Fotómetro 400 D, y ubique el método 1751-Phenol.

h. El equipo le muestra el tiempo de reacción que son de 5 min, oprima la tecla OK, apenas termine de aforar la muestra.

i. Pasado el tiempo, tome la muestra e introduzca parte de esta en la cubeta del Nanocolor.

j. Luego ubíquela en la parte del Nanocolor Fotómetro 400 D donde esta enumerada la celda de la selección y oprima la tecla Full Zero.

k. En seguida introduzca la muestra a analizar, y oprima la tecla M. l. La muestra se hace a la par como se preparo el blanco. Nota: Para la reducción del volumen de la preparación analítica y así aumentar el número de determinaciones, se puede trabajar con balones graduados de 10 ml o probetas de 10 ml: 0,4 ml de R1 + unas partículas de R2 + 8 ml de muestra + 0,4 ml de R3. 4) Recomendaciones ♦ Tome la celda por su lado esmerilado evitando colocar huellas por la parte

frontal de la misma puesto que se presta para interferencias.

♦ Rotule los balones, para evitar confusiones en la preparación de la muestra.

♦ El contenido de las cubetas, y las muestras en los balones, pueden ser vertidas al desagüe con abundante agua.

♦ El contenido de este Kit, no contiene ninguna sustancia peligrosa.

♣ Se hace esta anotación puesto que dependiendo de la muestra a analizar, este blanco se realiza con la sustancia indicada, y se completa el volumen de igual forma, como se hizo con los ensayos para la determinación de Fenol en las plantas con Tolueno, y en la espuma de poliuretano con Diclorometano.

173

Tabla 1. Resumen del Método Cubeta rectangular 50 mm 20 mm 10 mm Rango (mg/L fenol) 0.01-1.00 0.05-3.50 0.1-7.0

Factor 00.85 02.10 004.2

Longitud de onda (HW=5-12 nm)

470 nm

Tiempo de reacción 5 min (300 s)

Temperatura de reacción

20-25 ºC

Fuente. Adaptado del Manual del Nanocolor Fotómetro 400D

Figura 1. Coloración muestra Figura 2. Kit 1-75 Phenol Nanocolor


Figura 3. Equipo Nanocolor Fotómetro 400 D


A2

mmm

2

3a

b

c

d

e

4♦♦♦

ANEXO J22800

1) PrincipEs la medimuestra sumétodo delmanipulació

2) Materia Pipeta d Pipetea Tubo de Termorr Fotóme

3) Proceda. Con una

en el tuproblem

b. Lleve lotiempo 2

c. Al cabodel Term(todavía

d. Lleve loDQO Rblanco,

e. Luego rprocedi

4) Recom♦ Asegúre♦ Siempre♦ Deposit

de dicro

2. Protocolo

pio ida equivalusceptible l dicromatoón. Se real

ales y Equide 2 ml afodor de 25 m

e ensayo pareactor Nan

etro HACH D

imiento a pipeta tomubo de en

ma y deposíos tubos de2 horas. de 2 horasmorreactor,a caliente) yos tubos al RA 1500 m

vuelva a curetire el Blmiento ante

endacioneese de quee cubra de te la muestomato de P

o de determ

ente de oxde oxidaci

o debido a siza a altas

po rada. ml ara DQO nocolor. DR 2800

me 2 ml desayo, de lítelos en ot

e ensayo al

s (el equipo, transcurridy dejarlo enequipo Fo

mg/L, retire ubrir y oprimanco e interior.

es las celdas nuevo el árra luego deotasio.

174

minación d

xígeno del ón por un su capacidatemperatur

e agua desla misma fro tubo de Termorrea

o se detiendos unos 1nfriar a temotómetro HA

la cubiertama OK. troduzca la

al introducrea donde se realizar la

e DQO uti

contenido oxidante

ad oxidanteras.

tilada (Blanforma tomeensayo.

actor Nanoc

e de mane0 minutos,peratura amACH DR 2a del equip

a muestra p

cirlas al equse ubica la a lectura en

Figu

lizando el

de materiaquímico fue, a su aplic

nco) y depoe otros 2

color por 1h

era automát tomarlo dembiente en 800 y ubiq

po e introd

problema l

uipo estén lcelda.

n un recipie

ura 1. Equip F

equipo HA

a orgánica erte. Se ucabilidad y

osite este vml de la m

h a una T=

tica), sacare la tapa y una gradill

que el métoduzca la ce

levando el

impias.

ente para re

po HACH DFuente. Autor

ACH DR

de una utiliza el

su fácil

volumen muestra

148 ºC,

r el tubo agitarlo la. odo 435 elda del

mismo

esiduos

DR 2800 res, 2009

A

Josaesy 2

3

a

b

c

de

ANEXO J3

1) PrincipJuego de toxígeno desegún EN alílica-N. Lensayo. Lasegún el pryodo.

2) Materia Probeta Erlenme Tubo de Nanoco Disposit

3) ProcedPreparacióa. Verter

segundob. Abrir un

el agua c. Cerrar e

en el ard. De la me. De acue

muestra

3. Protocolo

pio tubos de eespués de 1898-1 - Ha incubació

a determinaroceso Win

ales y Equia de 25 ml eyer de 50 e ensayo paolor Fotómetivo incubad

imiento n del Blancen el erleos.(muestra

n tubo con raereada.

el tubo sin rmario acon

misma formaerdo a la Da en el sigu

o de determ

ensayo para5 días (D

H51 y con ón de las p

ación del oxnkler EN 25

po

ml con tapóara DBO5-T

etro 400 D dor con reg

co nmeyer 20a o agua aereactivo DB

burbujas, rndicionadora prepare la

DBO5 esperaiente cuadr

175

minación de

a la determDBO5) en p

restricción pruebas sexígeno des

5813 - G21

ón TT

gulación de

0 ml de aereada) BO5-TT R0

rotular y der durante 5 a muestra pada, debe aro, si ve la

DBO5 utiliz

minación depresencia dadicional d

e efectúa dprendido spor evalua

temperatu

agua destil

0 y llenar ha

ejar en incudías en la o

problema haaplicar unanecesidad

zando el Te

e la demande sales nde la nitrificdirectamente efectúa d

ación fotomé

ra a 20 ± 1

ada, tapar

asta rebosa

bación en eobscuridadasta el pas

a serie de dde realizar

est 8-25 Na

nda bioquímnutritivas añcación con e en los tudespués deétrica del c

°C

r y agitar

ar sin burbu

el baño de a 20 ± 1 °Co c.

diluciones clo.

anocolor

mica de ñadidas tiourea

ubos de e 5 días color del

por 30

ujas con

agua o C.

como se

176

f. Después de los 5días de incubación, se abre los tubos y se añade 2 gotas DBO5-TT R1 y 2 gotas BOD5-TT R2, cerrar libre de burbujas y agitar para su distribución. Esperar 2 min.

g. Luego vuelve a abrir los tubos y aplicar 5 gotas DBO5-TT R3, cerrar libre de burbujas y bascular hasta que se haya disuelto la precipitación.

h. Limpiar los tubos por el parte exterior y medir, en el Nanocolor Fotómetro 400D 4) Recomendaciones ♦ Depositar las muestras luego de la lectura, en un recipiente de residuos para

DBO. ♦ Asegurarse de que las celdas estén limpias al momento de introducirlas para

hacer la lectura, para que no se presenten interferencias.

Tabla 1. Resumen del Método

Rango (mg/L O2) 2 – 3000 mg/L 2 – 3000 mg/L

Factor 0.007 0.0076

Longitud de onda (HW=5-12 nm)

436 nm 445 nm

Tiempo de reacción 5 días

Temperatura de reacción

20 +/- 1 ºC

Fuente. Adaptado del Manual del Nanocolor Fotómetro 400D

177

ANEXO K. VARIABLES DE SEGUIMIENTO Y CONTROL

ANEXO K1. Consolidado datos variables de seguimiento y control

Tabla 1. Registro de la DQO en el RAP-Híbrido

FECHA

CAUDALES (L/min) CARGA ENTRADA(E) CARGA SALIDA(S)

EFICIENCIA CARGAS % E S [ ] E

mg/L Kg/día [ ] S mg/L Kg/día

23/08/2008 0,402 0,342 172 0,100 127 0,063 37 24/08/2008 0,276 0,250 38 0,015 39 0,014 7 26/08/2008 0,480 0,454 69 0,048 42 0,027 42 27/08/2008 0,410 0,300 113 0,067 50 0,022 68 06/10/2008 0,696 0,630 474 0,475 32 0,029 94 07/10/2008 0,079 0,053 58 0,007 48 0,004 45 08/10/2008 0,412 0,386 293 0,174 53 0,029 83 09/10/2008 0,346 0,280 56 0,028 61 0,025 12 11/10/2008 0,256 0,190 109 0,040 74 0,020 50 12/10/2008 0,348 0,282 240 0,120 89 0,036 70 14/10/2008 0,458 0,430 52 0,034 34 0,021 39 16/10/2008 0,203 0,137 135 0,039 179 0,035 11 18/10/2008 0,359 0,299 135 0,070 98 0,042 40 20/10/2008 0,339 0,210 71 0,035 48 0,015 58 21/10/2008 0,778 0,750 510 0,572 120 0,130 77 22/10/2008 0,449 0,421 141 0,091 97 0,059 36 23/10/2008 0,238 0,210 200 0,069 137 0,041 40 24/10/2008 0,334 0,205 991 0,477 85 0,025 95 25/10/2008 0,736 0,710 181 0,192 41 0,042 78 27/10/2008 0,226 0,160 113 0,037 56 0,013 65 28/10/2008 0,358 0,330 412 0,213 83 0,039 81 29/10/2008 0,546 0,480 147 0,116 123 0,085 26 31/10/2008 0,556 0,490 98 0,078 35 0,025 69 01/11/2008 1,166 1,100 276 0,463 202 0,320 31 03/11/2008 1,061 1,050 50 0,076 8 0,012 84 05/11/2008 0,920 0,810 101 0,134 69 0,080 40 06/11/2008 0,886 0,820 95 0,121 89 0,105 13 08/11/2008 0,240 0,180 212 0,073 82 0,021 71 10/11/2008 0,276 0,210 237 0,094 35 0,011 89 11/11/2008 0,573 0,550 107 0,088 63 0,050 44 12/11/2008 0,706 0,640 118 0,120 92 0,085 29 13/11/2008 0,758 0,730 196 0,214 77 0,081 62 14/11/2008 0,616 0,550 95 0,084 30 0,024 72 15/11/2008 1,616 1,590 157 0,365 47 0,108 71 16/11/2008 0,356 0,290 224 0,115 54 0,023 80 18/11/2008 0,486 0,460 66 0,046 61 0,040 13 19/11/2008 0,628 0,600 159 0,144 21 0,018 87 20/11/2008 0,186 0,120 217 0,058 34 0,006 90 21/11/2008 0,478 0,450 74 0,051 26 0,017 67 22/11/2008 0,166 0,100 30 0,007 21 0,003 58 23/11/2008 0,346 0,280 17 0,008 18 0,007 14 24/11/2008 0,158 0,130 112 0,026 11 0,002 92 25/11/2008 0,543 0,520 66 0,052 21 0,016 70 26/11/2008 0,666 0,640 72 0,069 43 0,040 43 27/11/2008 0,436 0,370 112 0,070 28 0,015 79 29/11/2008 0,513 0,480 55 0,041 47 0,032 20 30/11/2008 0,548 0,520 98 0,077 38 0,028 63

178

Continuación Tabla 1. Registro de la DQO en el RAP-Híbrido

01/12/2008 0,566 0,540 130 0,106 42 0,033 69 02/12/2008 1,236 1,170 119 0,212 25 0,042 80 03/12/2008 0,346 0,280 387 0,193 48 0,019 90 04/12/2008 0,616 0,550 187 0,166 48 0,038 77 05/12/2008 1,386 1,320 62 0,124 26 0,049 60 06/12/2008 1,888 1,860 91 0,247 2 0,005 98 08/12/2008 1,760 1,700 99 0,251 17 0,042 83 09/12/2008 1,660 1,600 59 0,141 16 0,037 74 10/12/2008 0,636 0,570 115 0,105 106 0,087 17 11/12/2008 1,006 0,980 132 0,191 24 0,034 82 12/12/2008 1,670 1,560 156 0,375 45 0,101 73 13/12/2008 0,288 0,240 102 0,042 65 0,022 47 14/12/2008 0,246 0,180 82 0,029 46 0,012 59 15/12/2008 0,486 0,420 93 0,065 16 0,010 85


Tabla 2. Registro de la DBO5 en el RAP-Híbrido

FECHA


EFICIENCIA CARGAS % E S [ ] E mg/L Kg/día [ ] S mg/L Kg/día

28/08/2008 0,566 0,540 60,00 0,049 48 0,0373 24 01/09/2008 1,426 1,360 70,00 0,144 59 0,1155 20 11/09/2008 1,166 1,140 63 0,106 62 0,1018 4 14/09/2008 0,277 0,249 59 0,024 24 0,0086 63 07/10/2008 0,079 0,053 51 0,006 55 0,0042 28 09/10/2008 0,346 0,280 49 0,024 52 0,0210 14 14/10/2008 0,458 0,430 59,00 0,039 24 0,0149 62 21/10/2008 0,778 0,750 48 0,054 40 0,0432 20 23/10/2008 0,238 0,210 105 0,036 51 0,0154 57 28/10/2008 0,358 0,330 90 0,046 64 0,0304 35 30/10/2008 0,556 0,490 60 0,048 59 0,0416 13 01/11/2008 1,166 1,100 256 0,430 136 0,2154 50 08/11/2008 0,240 0,180 94 0,032 48 0,0124 62 10/11/2008 0,276 0,210 118 0,047 12 0,0036 92 11/11/2008 0,573 0,550 58 0,048 21 0,0166 65 19/11/2008 0,628 0,600 140 0,127 14 0,0121 90 20/11/2008 0,186 0,120 124 0,033 34 0,0059 82 24/11/2008 0,158 0,130 60 0,014 8 0,0015 89 27/11/2008 0,436 0,370 58 0,036 17 0,0091 75


179

Tabla 3. Registro de Fenol en el RAP-Híbrido

FECHA

CAUDALES (L/min)

CARGA ENTRADA(E) CARGA SALIDA(S) EFICIENCIA CARGAS %

E

S [ ] E mg/L kg/día [ ] S

mg/L kg/día

23/08/2008 0,402 0,342 2,5 0,00145 1,9 0,00094 35 25/08/2008 0,471 0,445 1,4 0,00095 0,8 0,00051 46 27/08/2008 0,410 0,300 2 0,00118 0,7 0,00030 74 29/08/2008 0,566 0,540 4 0,00326 1,9 0,00148 55 31/08/2008 1,426 1,360 2,4 0,00493 0,3 0,00059 88 02/09/2008 1,166 1,140 1,2 0,00201 0,1 0,00016 92 06/09/2008 0,277 0,249 1,2 0,00048 0,7 0,00025 48 08/09/2008 1,166 1,140 2,7 0,00453 1,3 0,00213 53 10/09/2008 0,410 0,300 1,3 0,00077 1 0,00043 44 06/10/2008 0,696 0,630 0,7 0,00070 0,5 0,00045 35 07/10/2008 0,079 0,053 2,6 0,00029 0,9 0,00007 77 08/10/2008 0,412 0,386 1,7 0,00101 1 0,00056 45 09/10/2008 0,346 0,280 1 0,00050 0,7 0,00028 43 12/10/2008 0,348 0,282 2,9 0,00145 1,6 0,00065 55 13/10/2008 0,246 0,180 0,8 0,00028 0,6 0,00016 45 14/10/2008 0,458 0,430 1,9 0,00125 1,1 0,00068 46 15/10/2008 0,278 0,250 2,7 0,00108 1,4 0,00050 53 16/10/2008 0,203 0,137 2,9 0,00085 2,4 0,00047 44 18/10/2008 0,359 0,299 3,1 0,00160 1,9 0,00082 49 19/10/2008 0,786 0,720 0,5 0,00057 0,1 0,00010 82 20/10/2008 0,339 0,210 0,7 0,00034 0,1 0,00003 91 21/10/2008 0,778 0,750 0,3 0,00034 0,1 0,00011 68 22/10/2008 0,449 0,421 1,9 0,00123 1,01 0,00061 50 23/10/2008 0,238 0,210 2,5 0,00086 0,1 0,00003 96 24/10/2008 0,334 0,205 2,1 0,00101 1,8 0,00053 47 25/10/2008 0,736 0,710 4,9 0,00519 1,9 0,00194 63 26/10/2008 0,773 0,750 1,5 0,00167 1,2 0,00130 22 27/10/2008 0,226 0,160 2,2 0,00072 1,7 0,00039 45 28/10/2008 0,358 0,330 3,5 0,00181 1,3 0,00062 66 29/10/2008 0,546 0,480 2,7 0,00212 2,4 0,00166 22 31/10/2008 0,556 0,490 2,5 0,00200 1,9 0,00134 33 01/11/2008 1,166 1,100 7 0,01175 4,9 0,00776 34 02/11/2008 1,466 1,440 1,9 0,00401 1,9 0,00394 2 04/11/2008 0,776 0,710 4 0,00447 0,6 0,00061 86 05/11/2008 0,920 0,810 2,3 0,00305 1,9 0,00222 27 06/11/2008 0,886 0,820 2,6 0,00332 1,6 0,00189 43 08/11/2008 0,240 0,180 2 0,00069 1,8 0,00047 33 10/11/2008 0,276 0,210 2,7 0,00107 1,2 0,00036 66 11/11/2008 0,573 0,550 3,2 0,00264 1,7 0,00135 49 12/11/2008 0,706 0,640 2,3 0,00234 1,3 0,00120 49 13/11/2008 0,758 0,730 2,7 0,00295 1,9 0,00200 32 14/11/2008 0,616 0,550 3,1 0,00275 1,4 0,00111 60 15/11/2008 1,616 1,590 5,3 0,01233 1,9 0,00435 65 16/11/2008 0,356 0,290 4,9 0,00251 2,3 0,00096 62 18/11/2008 0,486 0,460 2,1 0,00147 1,6 0,00106 28 19/11/2008 0,628 0,600 5 0,00452 1,5 0,00130 71 20/11/2008 0,186 0,120 7 0,00187 2,4 0,00041 78 21/11/2008 0,478 0,450 2,7 0,00186 1,9 0,00123 34 22/11/2008 0,166 0,100 2,6 0,00062 1,9 0,00027 56 23/11/2008 0,346 0,280 2,9 0,00144 1,3 0,00052 64 24/11/2008 0,158 0,130 3,9 0,00089 1,3 0,00024 73 25/11/2008 0,543 0,520 6,4 0,00501 2,2 0,00165 67 26/11/2008 0,666 0,640 2,3 0,00221 1,3 0,00120 46 27/11/2008 0,436 0,370 2,5 0,00157 1 0,00053 66 29/11/2008 0,513 0,480 2,3 0,00170 1,4 0,00097 43 30/11/2008 0,548 0,520 3,2 0,00253 1,76 0,00132 48

180

Continuación Tabla 3. Registro de Fenol en el RAP-Híbrido

01/12/2008 0,566 0,540 2,1 0,00171 1,5 0,00117 32 02/12/2008 1,236 1,170 1,67 0,00297 0,89 0,00150 50 03/12/2008 0,346 0,280 4,3 0,00214 1,2 0,00048 77 04/12/2008 0,616 0,550 3,76 0,00334 1,02 0,00081 76 05/12/2008 1,386 1,320 2,65 0,00529 1,03 0,00196 63 06/12/2008 1,888 1,860 2,5 0,00680 0,95 0,00254 63 08/12/2008 1,760 1,700 3,02 0,00765 2,17 0,00531 31 09/12/2008 1,660 1,600 2,48 0,00593 2,37 0,00546 8 11/12/2008 1,006 0,980 3,4 0,00493 2,56 0,00361 27 13/12/2008 0,288 0,240 2,54 0,00105 2,97 0,00103 2 14/12/2008 0,246 0,180 2,99 0,00106 2,4 0,00062 41 15/12/2008 0,486 0,420 2,41 0,00169 1,3 0,00079 53


Tabla 4. Registro de la Turbiedad en el RAP-Híbrido

FECHA

CAUDALES (L/min)

CARGA ENTRADA(E) CARGA SALIDA(S) EFICIENCIA CARGAS %

E

S [ ] E mg/L kg/día [ ] S

mg/L kg/día

24/08/2008 0,276 0,250 64,6 0,026 38,7 0,014 46 27/08/2008 0,410 0,300 87,5 0,052 33,8 0,015 72 03/09/2008 1,166 1,140 73,2 0,123 20,7 0,034 72 09/09/2008 1,166 1,140 57,3 0,096 13,6 0,022 77 06/10/2008 0,696 0,630 371 0,372 35 0,032 91 07/10/2008 0,079 0,053 98,5 0,011 64,9 0,005 56 08/10/2008 0,412 0,386 182 0,108 39,6 0,022 80 11/10/2008 0,256 0,190 37,6 0,014 14,3 0,004 72 12/10/2008 0,348 0,282 124 0,062 15,5 0,006 90 13/10/2008 0,246 0,180 45,4 0,016 47,8 0,012 23 15/10/2008 0,278 0,250 48,4 0,019 51,3 0,018 5 16/10/2008 0,203 0,137 36,1 0,011 51,6 0,010 4 17/10/2008 0,176 0,110 44,8 0,011 51,9 0,008 28 18/10/2008 0,359 0,299 36,5 0,019 38,7 0,017 12 19/10/2008 0,786 0,720 60 0,068 27,7 0,029 58 20/10/2008 0,339 0,210 67,8 0,033 48,9 0,015 55 21/10/2008 0,778 0,750 45,1 0,051 33,6 0,036 28 22/10/2008 0,449 0,421 79,2 0,051 37,5 0,023 56 23/10/2008 0,238 0,210 284 0,098 49,7 0,015 85 24/10/2008 0,334 0,205 46,9 0,023 43 0,013 44 26/10/2008 0,773 0,750 36,8 0,041 11,2 0,012 70 27/10/2008 0,226 0,160 96,1 0,031 50,7 0,012 63 28/10/2008 0,358 0,330 79,4 0,041 52,1 0,025 40 29/10/2008 0,546 0,480 71,6 0,056 51,4 0,036 37 30/10/2008 0,556 0,490 111 0,089 43,6 0,031 65 31/10/2008 0,556 0,490 28,3 0,023 16,4 0,012 49 01/11/2008 1,166 1,100 103 0,173 20,7 0,033 81 05/11/2008 0,920 0,810 77 0,102 59,4 0,069 32 08/11/2008 0,240 0,180 100 0,035 34,6 0,009 74 10/11/2008 0,276 0,210 164 0,065 93,4 0,028 57 11/11/2008 0,573 0,550 81,4 0,067 31,6 0,025 63 12/11/2008 0,706 0,640 64,2 0,065 17,1 0,016 76 14/11/2008 0,616 0,550 99,5 0,088 10,7 0,008 90 15/11/2008 1,616 1,590 144 0,335 18,2 0,042 88 16/11/2008 0,356 0,290 156 0,080 52,1 0,022 73 18/11/2008 0,486 0,460 83,3 0,058 36,4 0,024 59


181

Continuación Tabla 4. Registro de la Turbiedad en el RAP-Híbrido

19/11/2008 0,628 0,600 130 0,118 79,9 0,069 41 20/11/2008 0,186 0,120 113 0,030 81,6 0,014 53 21/11/2008 0,478 0,450 35,9 0,025 16,6 0,011 57 23/11/2008 0,346 0,280 102 0,051 29,1 0,012 77 24/11/2008 0,158 0,130 112 0,026 42,6 0,008 69 25/11/2008 0,543 0,520 60,7 0,047 52,2 0,039 18 26/11/2008 0,666 0,640 65 0,062 33,9 0,031 50 27/11/2008 0,436 0,370 116 0,073 38,8 0,021 72 29/11/2008 0,513 0,480 45,4 0,034 20 0,014 59 30/11/2008 0,548 0,520 26,5 0,021 14,7 0,011 47 01/12/2008 0,566 0,540 14,9 0,012 11 0,009 30 02/12/2008 1,236 1,170 51,22 0,091 23,22 0,039 57 03/12/2008 0,346 0,280 190 0,095 42,9 0,017 82 04/12/2008 0,616 0,550 162,4 0,144 17 0,013 91 05/12/2008 1,386 1,320 86,8 0,173 15,6 0,030 83 06/12/2008 1,888 1,860 26 0,071 6,8 0,018 74 09/12/2008 1,660 1,600 151,1 0,361 25,89 0,060 83 10/12/2008 0,636 0,570 73,57 0,067 58,4 0,048 29 11/12/2008 1,006 0,980 20,17 0,029 4,4 0,006 79 12/12/2008 1,670 1,560 48,41 0,116 29,55 0,066 43 13/12/2008 0,288 0,240 77,17 0,032 13,17 0,005 86 14/12/2008 0,246 0,180 80,33 0,028 13,11 0,003 88


Tabla 5. Registro de los SST en el RAP-Híbrido

FECHA


EFICIENCIA CARGAS % E S

[ ] E mg/L Kg/día [ ] S mg/L Kg/día

24/08/2008 0,276 0,250 188 0,07472 22 0,00792 89 27/08/2008 0,410 0,300 48 0,02834 8 0,00346 88 31/08/2008 1,426 1,360 49 0,10062 18 0,03525 65 03/09/2008 1,166 1,140 232 0,38954 19 0,03119 92 07/09/2008 0,16 0,18 166 0,03920 23 0,00599 85 10/09/2008 0,410 0,300 151 0,08915 2 0,00086 99 14/09/2008 0,480 0,454 40 0,02765 26 0,01700 39 17/09/2008 0,402 0,342 48 0,02779 12 0,00591 79 21/09/2008 0,566 0,540 130 0,10596 10 0,00778 93 25/09/2008 0,359 0,299 255 0,13182 5 0,00215 98 28/09/2008 0,778 0,750 90 0,10089 16 0,01728 83 06/10/2008 0,696 0,630 950 0,95213 3 0,00272 100 07/10/2008 0,079 0,053 49 0,00554 6 0,00045 92 08/10/2008 0,412 0,386 118 0,07001 34 0,01890 73 13/10/2008 0,246 0,180 34 0,01204 2 0,00052 96 14/10/2008 0,458 0,430 60 0,03961 47 0,02910 27 16/10/2008 0,203 0,137 259 0,07571 89 0,01756 77 17/10/2008 0,176 0,110 464 0,11760 33 0,00523 96 18/10/2008 0,359 0,299 189 0,09771 41 0,01765 82 19/10/2008 0,786 0,720 120 0,13582 76 0,07880 42 20/10/2008 0,339 0,210 197 0,09622 44 0,01331 86 21/10/2008 0,778 0,750 164 0,18384 56 0,06048 67 22/10/2008 0,449 0,421 191 0,12362 13 0,00788 94 23/10/2008 0,238 0,210 174 0,05975 50 0,01512 75 27/10/2008 0,226 0,160 172 0,05598 27 0,00622 89 28/10/2008 0,358 0,330 157 0,08104 30 0,01426 82 01/11/2008 1,166 1,100 80 0,13432 21 0,03326 75

182

02/11/2008 1,466 1,440 188 0,39688 35 0,07258 82 10/11/2008 0,276 0,210 256 0,10174 23 0,00696 93 11/11/2008 0,573 0,550 168 0,13870 52 0,04118 70 13/11/2008 0,758 0,730 258 0,28178 36 0,03784 87 15/11/2008 1,616 1,590 164 0,38163 12 0,02748 93 16/11/2008 0,356 0,290 496 0,25427 20 0,00835 97 19/11/2008 0,628 0,600 544 0,49231 48 0,04147 92 20/11/2008 0,186 0,120 192 0,05143 56 0,00968 81 24/11/2008 0,158 0,130 150 0,03423 40 0,00749 78 25/11/2008 0,543 0,520 170 0,13300 25 0,01872 86 26/11/2008 0,666 0,640 125 0,11988 30 0,02765 77 27/11/2008 0,436 0,370 55 0,03453 30 0,01598 54


Tabla 6. Registro del pH y Temperatura en el RAP-Híbrido

FECHA pH TEMPERATURA

ºC FECHA pH TEMPERATURA

ºC

30/07/2008 6,50 18,00 08/09/2008 6,56 13,60 31/07/2008 6,00 17,00 09/09/2008 6,50 13,90 01/08/2008 7,00 17,00 10/09/2008 6,64 16,70 02/08/2008 7,00 19,00 11/09/2008 6,62 18,00 03/08/2008 7,00 17,00 12/09/2008 6,58 18,00 04/08/2008 6,50 17,00 13/09/2008 6,14 16,50 05/08/2008 7,00 16,00 14/09/2008 6,50 18,00 06/08/2008 7,00 19,00 15/09/2008 6,03 15,60 07/08/2008 6,50 19,00 16/09/2008 6,16 17,90 08/08/2008 6,50 17,00 17/09/2008 6,67 17,40 09/08/2008 7,00 17,50 18/09/2008 6,48 17,80 10/08/2008 7,00 19,00 20/09/2008 6,41 16,50 11/08/2008 6,00 15,00 21/09/2008 6,35 18,90 12/08/2008 7,00 10,00 22/09/2008 6,36 16,60 13/08/2008 7,00 17,00 23/09/2008 6,84 18,40 14/08/2008 6,00 16,50 24/09/2008 6,32 18,15 15/08/2008 6,00 17,00 25/09/2008 6,70 17,50 16/08/2008 5,50 18,00 26/09/2008 6,30 16,00 17/08/2008 6,60 16,80 27/09/2008 6,68 18,00 18/08/2008 5,60 17,80 28/09/2008 6,25 18,10 19/08/2008 5,70 13,00 29/09/2008 6,60 17,00 20/08/2008 7,10 17,70 30/09/2008 6,55 18,10 21/08/2008 7,41 19,00 01/10/2008 6,58 19,10 22/08/2008 6,85 18,00 02/10/2008 6,70 18,00 23/08/2008 6,81 18,00 04/10/2008 6,38 19,00 24/08/2008 6,70 17,00 05/10/2008 6,52 17,80 25/08/2008 6,91 17,00 06/10/2008 6,50 14,20 26/08/2008 6,50 14,50 07/10/2008 6,32 15,10 27/08/2008 6,91 17,60 08/10/2008 6,36 15,60 28/08/2008 6,75 16,00 09/10/2008 6,30 15,40 29/08/2008 6,70 16,70 10/10/2008 6,30 15,00 30/08/2008 6,88 19,00 11/10/2008 5,93 19,40 31/08/2008 6,55 18,80 12/10/2008 6,41 16,00 01/09/2008 6,60 17,10 13/10/2008 6,08 14,00 02/09/2008 6,90 15,10 14/10/2008 6,28 17,00 03/09/2008 6,87 18,50 15/10/2008 6,75 16,40 04/09/2008 6,54 18,00 16/10/2008 6,30 16,50 05/09/2008 6,57 16,40 17/10/2008 6,50 17,00 06/09/2008 6,25 20,00 18/10/2008 6,10 19,80 07/09/2008 6,62 18,00

183

Continuación Tabla 6. Registro del pH y Temperatura en el RAP-Híbrido


Tabla 7. Registro de AGV y Alcalinidad a la entrada y salida en el RAP-Híbrido

FECHA

ENTRADA SALIDA

ÁCIDOS GRASOS

VOLÁTILES ALCALINIDAD AGV/ALC ÁCIDOS

GRASOS VOLÁTILES

ALCALINIDAD AGV/ALC

01/11/2008 66,0 167,5 0,39402985 37,5 215 0,1744186 02/11/2008 33,0 65,0 0,50769231 34 68 0,5 03/11/2008 18,0 85,0 0,21176471 27,5 170 0,16176471 04/11/2008 18,0 107,5 0,16744186 20 112 0,17857143 05/11/2008 30,0 160,0 0,1875 90 120 0,75 06/11/2008 48,0 130,0 0,36923077 12,5 125 0,1 07/11/2008 48,0 130,0 0,36923077 28 110 0,25454545 08/11/2008 51,0 155,0 0,32903226 30 90 0,33333333 09/11/2008 51,0 155,0 0,32903226 35 100 0,35 10/11/2008 51,0 117,5 0,43404255 55 60 0,91666667 11/11/2008 129,0 135,0 0,95555556 30 90 0,33333333 12/11/2008 45,0 82,5 0,54545455 25 105 0,23809524 13/11/2008 48,0 92,5 0,51891892 17,5 85 0,20588235 14/11/2008 48,0 150,0 0,32 17,5 75 0,23333333 15/11/2008 69,0 180,0 0,38333333 68 152 0,44736842 16/11/2008 120,0 205,0 0,58536585 80 160 0,5 17/11/2008 120,0 205,0 0,58536585 92 170 0,54117647 18/11/2008 42,0 127,5 0,32941176 39 100 0,39 19/11/2008 54,0 135 0,4 52 130 0,4 20/11/2008 33,0 157,5 0,20952381 30 157 0,1910828 21/11/2008 33,0 157,5 0,20952381 15 110 0,13636364 22/11/2008 33 132,5 0,2490566 20 180 0,11111111 23/11/2008 27 130 0,20769231 26 120 0,21666667 24/11/2008 45 222,5 0,20224719 65 170 0,38235294

24/10/2008 6,34 17,30 21/11/2008 6,70 16,70 25/10/2008 7,60 17,80 22/11/2008 6,5 17,6 26/10/2008 7,30 16,00 23/11/2008 6,5 17,6 27/10/2008 6,19 15,00 24/11/2008 6,7 17,4 28/10/2008 6,34 14,90 25/11/2008 6,62 16 29/10/2008 6,70 16,40 26/11/2008 6,71 18 30/10/2008 6,50 17,00 27/11/2008 6,22 15 31/10/2008 6,41 17,30 28/11/2008 6,5 17 01/11/2008 7,57 18,00 29/11/2008 6,7 18 02/11/2008 6,11 17,90 30/11/2008 6,7 15 03/11/2008 6,20 15,10 01/12/2008 6,6 17,4 04/11/2008 6,80 16,00 02/12/2008 6,6 16 05/11/2008 6,76 18,00 03/12/2008 6,7 20,5 06/11/2008 6,70 17,00 04/12/2008 6,55 16,1 07/11/2008 6,43 17,40 05/12/2008 6,31 14 08/11/2008 6,43 17,40 06/12/2008 7,01 17 09/11/2008 6,42 18,00 08/12/2008 6,41 15,1 11/11/2008 6,38 17,60 09/12/2008 6,8 16,5 12/11/2008 6,29 17,00 10/12/2008 6,72 18 13/11/2008 6,68 17,10 11/12/2008 7,92 17,4 14/11/2008 6,61 17,00 12/12/2008 8,08 15 16/11/2008 6,64 19,80 13/12/2008 7 17,3 18/11/2008 6,55 15,60 14/12/2008 8 16,8 19/11/2008 6,69 18,40 15/12/2008 7,87 21 20/11/2008 6,25 17,00

184

25/11/2008 24 167,5 0,14328358 30 140 0,21428571 26/11/2008 33 137,5 0,24 41 139 0,29496403 27/11/2008 30 157,5 0,19047619 38 160 0,2375 28/11/2008 30 157,5 0,19047619 30 180 0,16666667 29/11/2008 27 195 0,13846154 10 80 0,125 30/11/2008 60 137,5 0,43636364 55 140 0,39285714


La casilla que esta sombreada, es porque de acuerdo a la teoría de Romero, esta relación puede estar entre el rango de 0.8 y 0.4, preferiblemente menor a 0.4.

185

ANEXO K2. Gráficas Eficiencia de Remoción Vs. Tiempo del comportamiento de las variables de seguimiento y control

Este Anexo muestra las graficas de la eficiencia de remoción de las variables monitoreadas respecto al tiempo. Además se muestra un cuadro donde está consignado el promedio de las cargas de entrada y salida del parámetro, y la eficiencia de acuerdo a los datos consignados en el Anexo K1.

Gráfica 1. Eficiencia de remoción de la DQO respecto al tiempo


Entrada Kg/día

Salida Kg/día Eficiencia %

0,130 0,041 68

0

20

40

60

80

100

120

23 27 8 12 18 22 25 29 3 8 12 15 19 22 25 29 2 5 9 12 15

Agosto Octubre Noviembre Diciembre

Efic

ienc

ia %

Meses

Eficiencia

186

Gráfica 2. Eficiencia de la remoción de la DBO5 respecto al tiempo

Entrada Kg/día


0.068 0.0366 46.30 Fuente. Autores, 2009

Gráfica 3. Eficiencia de remoción de fenol respecto al tiempo

Entrada Kg/día


0.00251 0.00124 51 Fuente. Autores, 2009

-20

0

20

40

60

80

100

28 1 11 14 25 7 9 14 21 23 28 30 1 8 10 11 19 20 24 27

Ag Sep Octubre Noviembre

Efic

ienc

ia %

Meses

Eficiencia

020406080

100120

23 29 6 6 9 14 18 21 24 27 31 4 8 12 15 19 22 25 29 2 5 9 14

Ag Sep Octubre Noviembre Diciembre

Efic

ienc

ia %

Meses

Eficiencia

187

Grafica 4. Eficiencia de remoción de turbiedad respecto al tiempo

Entrada Kg/día


0.074 0.022 70 Fuente. Autores, 2009

Grafica 5. Eficiencia de remoción de SST respecto al tiempo

Entrada Kg/día


0.14813 0.01979 81 Fuente. Autores, 2009

020406080

100

1 1 1 3 5 7 9 111315171921 1 3 5 7 9 1113151719 1 3 5 7 9 11

AgSep Octubre Noviembre Diciembre

Efic

ienc

ia %

Meses

Eficiencia

020406080

100120

24 31 7 14 21 28 7 13 16 18 20 22 27 1 10 13 16 20 25 27

Agosto Septiembre Octubre Noviembre

Efic

ienc

ia %

Meses

Eficiencia

188

ANEXO K3. Tabla correlación DQO y DBO5

189


Las llaves en la casilla de carga hacen referencia a la concentración

FECHA

DBO5 DQO CAUDAL (L/min)

CARGA ENTRADA-E

CARGA SALIDA-S EFICIENCIA

%

CAUDAL (L/min)

CARGA ENTRADA-E


% E S [ ] E

mg/L Kg/día [ ] S mg/L Kg/día E S [ ] E

mg/L Kg/día [ ] S mg/L

Kg/Día

07/10/2008 0,079 0,053 51 0,006 55 0,0042 28 0,079 0,053 58 0,007 48 0,004 45 09/10/2008 0,346 0,280 49 0,024 52 0,0210 14 0,346 0,280 56 0,028 61 0,025 12 14/10/2008 0,458 0,430 59,00 0,039 24 0,0149 62 0,458 0,430 52 0,034 34 0,021 39 21/10/2008 0,778 0,750 48 0,054 40 0,0432 20 0,778 0,750 510 0,572 120 0,130 77 23/10/2008 0,238 0,210 105 0,036 51 0,0154 57 0,238 0,210 200 0,069 137 0,041 40 28/10/2008 0,358 0,330 90 0,046 64 0,0304 35 0,358 0,330 412 0,213 83 0,039 81 01/11/2008 1,166 1,100 256 0,430 136 0,2154 50 1,166 1,100 276 0,463 202 0,320 31 08/11/2008 0,240 0,180 94 0,032 48 0,0124 62 0,240 0,180 212 0,073 82 0,021 71 10/11/2008 0,276 0,210 118 0,047 12 0,0036 92 0,276 0,210 237 0,094 35 0,011 89 11/11/2008 0,573 0,550 58 0,048 21 0,0166 65 0,573 0,550 107 0,088 63 0,050 44 19/11/2008 0,628 0,600 140 0,127 14 0,0121 90 0,628 0,600 159 0,144 21 0,018 87 20/11/2008 0,186 0,120 124 0,033 34 0,0059 82 0,186 0,120 217 0,058 34 0,006 90 24/11/2008 0,158 0,130 60 0,014 8 0,0015 89 0,158 0,130 112 0,026 11 0,002 92 27/11/2008 0,436 0,370 58 0,036 17 0,0091 75 0,436 0,370 112 0,070 28 0,015 79

190

ANEXO K4. Tabla de correlación de SST y Turbiedad

191

FECHA

SST TURBIEDAD CAUDAL (L/min)

CARGA ENTRADA-E


%

CAUDAL (L/min)

CARGA ENTRADA-E


% E S [ ] E

mg/L Kg/día [ ] S mg/L Kg/día E S [ ] E

mg/L Kg/día [ ] S mg/L Kg/día

24/08/2008 0,276 0,250 188 0,07472 22 0,00792 89 0,276 0,250 64,6 0,026 38,7 0,014 46

27/08/2008 0,410 0,300 48 0,02834 8 0,00346 88 0,410 0,300 87,5 0,052 33,8 0,015 72

03/09/2008 1,166 1,140 232 0,38954 19 0,03119 92 1,166 1,140 73,2 0,123 20,7 0,034 72

06/09/2008 0,696 0,630 950 0,95213 3 0,00272 100 0,696 0,630 371 0,372 35 0,032 91

07/10/2008 0,079 0,053 49 0,00554 6 0,00045 92 0,079 0,053 98,5 0,011 64,9 0,005 56

08/10/2008 0,412 0,386 118 0,07001 34 0,01890 73 0,412 0,386 182 0,108 39,6 0,022 80

13/10/2008 0,246 0,180 34 0,01204 2 0,00052 96 0,246 0,180 45,4 0,016 47,8 0,012 23

16/10/2008 0,203 0,137 259 0,07571 89 0,01756 77 0,203 0,137 36,1 0,011 51,6 0,010 4

17/10/2008 0,176 0,110 464 0,11760 33 0,00523 96 0,176 0,110 44,8 0,011 51,9 0,008 28

18/10/2008 0,359 0,299 189 0,09771 41 0,01765 82 0,359 0,299 36,5 0,019 38,7 0,017 12

19/10/2008 0,786 0,720 120 0,13582 76 0,07880 42 0,786 0,720 60 0,068 27,7 0,029 58

20/10/2008 0,339 0,210 197 0,09622 44 0,01331 86 0,339 0,210 67,8 0,033 48,9 0,015 55

21/10/2008 0,778 0,750 164 0,18384 56 0,06048 67 0,778 0,750 45,1 0,051 33,6 0,036 28

22/10/2008 0,449 0,421 191 0,12362 13 0,00788 94 0,449 0,421 79,2 0,051 37,5 0,023 56

192

Continuación Tabla de correlación de SST y Turbiedad


23/10/2008 0,238 0,210 174 0,05975 50 0,01512 75 0,238 0,210 284 0,098 49,7 0,015 85

27/10/2008 0,226 0,160 172 0,05598 27 0,00622 89 0,226 0,160 96,1 0,031 50,7 0,012 63

28/10/2008 0,358 0,330 157 0,08104 30 0,01426 82 0,358 0,330 79,4 0,041 52,1 0,025 40

01/11/2008 1,166 1,100 80 0,13432 21 0,03326 75 1,166 1,100 103 0,173 20,7 0,033 81

10/11/2008 0,276 0,210 256 0,10174 23 0,00696 93 0,276 0,210 164 0,065 93,4 0,028 57

11/11/2008 0,573 0,550 168 0,13870 52 0,04118 70 0,573 0,550 81,4 0,067 31,6 0,025 63

15/11/2008 1,616 1,590 164 0,38163 12 0,02748 93 1,616 1,590 144 0,335 18,2 0,042 88

193

ANEXO L. TÉCNICAS FITORREMEDIATIVAS

Por fitodepuración (phyto = planta, depurare = limpiar, purificar) se entiende la reducción o eliminación de contaminantes de las aguas residuales, por medio de una serie de complejos procesos biológicos y fisicoquímicos en los que participan las plantas del propio ecosistema acuático. La fitodepuración o fitorremediación ocurre naturalmente en los ecosistemas que reciben aguas contaminadas y, junto a la denominada autodepuración de las aguas, ha sido el procedimiento clásico de recuperación de la calidad del agua. Este proceso ocurre tanto en humedales naturales como en humedales artificiales creados por el hombre.

Para este caso de la investigación, las técnicas de fitorremediación, está enfocada a las macrófitas, que en sistemas de humedales se distinguen dos grandes grupos: por una parte los hidrofitos, que son plantas acuáticas en sentido estricto, y por otra, los higrófitos terrestres, que son aquellas plantas de suelos más o menos permanentemente saturados en agua. En primer lugar las macrófitas pueden ejercer funciones de desbaste, reteniendo los sólidos gruesos arrastrados por el agua residual. También, por actuar de barrera física para el flujo del agua residual, reducen la velocidad del influente, lo que favorece la floculación la sedimentación de partículas en suspensión. Por otra parte, las partes de las plantas que están en contacto con el influente, actúan como soporte pasivo de microorganismos y crean en sus proximidades ambientes propicios para el desarrollo de estos; es decir, las plantas crean una enorme área superficial para el desarrollo de ‘bio-películas’, en las que crecen bacterias, protozoos, y algas microscópicas.

Las plantas juegan un papel fundamental en estos sistemas siendo sus principales funciones:

1) Airear el sistema radicular y facilitar oxígeno a los microorganismos que viven en la rizosfera. 2) Absorción de nutrientes (nitrógeno y fósforo). 3) Eliminación de contaminantes asimilándolos directamente en sus tejidos. 4) Filtración de los sólidos a través del entramado que forma su sistema radicular. Las tecnologías de fitorremediación se han catalogado dos clases: 1. Técnicas que eliminan ó transforman los contaminantes como: • Fitoextracción. • Rizofiltración. • Fitotransformación. • Fitovolatilización. 2. Técnicas que estabilizan los contaminantes. • Fitoestabilización La siguiente tabla resume estos procesos, a la vez que en la figura 1. Como la mayoría de los estudios con fitorremediación ha sido para remoción de metales, la tabla muestra que tipo de estos contaminantes es depurado.

T

F

R

F

F

F

F

Fh

Fh

Tipo

Fitoextracción

Rizofiltración

Fitoestabilizac

Fitoestimulac

Fitovolatilizac

Fitodegradaci

Fuente. Adahttp://www.ag

Fuente. Rehttp://www.ag

Proceso

n Las plancontaminy raíces)

Las raíceabsorbercontamincontaminorgánico

ción

Las planabsorciómovilidadnapas su

ión Se usan promovedegradat

ción

Las plano compubiológicalas hojasatmosfer

ón

Las planalmacenpara dar tóxicos.

aptado de Rgua.org.mx/co

Figura

emoción degua.org.mx/co

o Involucradotas se usan panante en las pa) es de las plantar, precipitar y cnantes a partir nados y degrados. tas inmovilizann de las raícesd de los mismoubterráneas o alos exudados

er el desarrollo tivos (bacteriastas captan y mestos orgánico

amente en forms de las plantasra por medio detas acuáticas yan y degradansubproductos

emoción de ontent/view/39

a 1. Proces

e contaminontent/view/39

194

ara concentrar eartes cosechab

as se usan parconcentrar los de efluentes líq

dar compuestos

n los contaminas, para reducir os y evitar el paal aire. radiculares parde microorgan

s y hongos) modifican metaleos convirtiéndomas gaseosas ds y son liberadoe evapotranspiy terrestres cap compuestos omenos tóxicos

contaminant988/117/

sos de fitorr

antes por 988/117/

Coel

bles (hojas Cam

ra

quidos s

Camisófe

antes, por la asaje a

Lamco

ra nismos

Hpoat

es pesados los dentro de os a la iración.

M(te

ptan, orgánicos s o no

Mnisofo

tes por Mac

remediación

Macrófitas,

ontaminación

admio, cobaltoercurio, plomo

admio, cobaltoercurio, plomoótopos radioac

enólicos

agunas de desineros. Propue

ompuestos clor

idrocarburos doliaromáticos, btrazina, etc.

ercurio, selenioetraclorometan

uniciones (TNTtrobenceno, niolventes cloradosfatados, fenocrófitas, [En

n en la plan

, [En líne

n Tratada

o, cromo, níqueo, plomo selenio

o, cromo, níqueo, plomo selenioctivos, compues

echo de yacimesto para fenólirados.

erivados del pebenceno, tolue

o y solventes cno y tricloromet

T, DNT, RDX, trotolueno), atr

dos, DDT, pestiles y nitrilos, etlínea] Dispo

nta

ea] Disponi

el, o, zinc

el, o, zinc stos

mientos icos y

etróleo y eno,

clorados tano)

razina, icidas tc. nible en:

ble en:

Documents

Evaluación de los mecanismos de remoción de fenoles en un