Hydrolab Microbiologica

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MICROORGANISMOS DE PLANTAS DEPURADORAS

Problemas y ejercicios

Problemas

1. Calcula la carga másica (F/M) con la que opera el sistema a partir de los datos siguientes:

2. Calcula la edad del fango (Θ) teniendo en cuenta los datos siguientes:

3. Calcula la dosis de nutrientes que es necesario añadir al sistema a partir de los datos

que se aportan a continuación. Ten en cuenta que la relación de nutrientes en el

influente necesaria para el funcionamiento del proceso es de 100:5:1:0,5;

DBO5:N:P:Fe respectivamente.

DBO5 145 mg/L

Qaf 57000 m3/d

MLVSS 2500 mg/L

Vr 7600 m3

MLSS 3000 mg/L

Vr 7600 m3

TSSW 8050 mg/L

QW 760L/min

TSS ef 20 mg/L

Qef 55600 m3/d

DBO Influente secundario 170 mg/L Nitrógeno Influente 4,5 mg/L Fósforo Influente 1,0 mg/L Hierro Influente 0,5 mg/L Caudal planta 28400 m3/d

Productos químicos comerciales usados como complementos nutricionales Amonio anhídrido (80% de pureza) para Nitrógeno 17/14 = 1,2 Fosfato trisódico (75% de pureza) para Fósforo 164/31 = 5,3 Cloruro férrico (39% de pureza) para Hierro 162,5/56 = 2,9

4. Diseño de un proceso de fangos activos. Proyecta un sistema de fangos activos para

el tratamiento de un caudal de 0,25 m3/s de agua residual con 250 mg de DQO. El

efluente debe contener 20 mg/l o menos de DBO. Suponer que la temperatura es de

20 grados y que son aplicables los siguientes datos:

La concentración de sólidos volátiles (MLVSS) es de 3500 mg/l.

La relación entre los MLVSS y los MLSS es de 0,8.

El agua residual contiene nitrógeno y fósforo y otros nutrientes a nivel de

trazas en cantidades suficientes para el crecimiento biológico.

La edad del fango del proyecto es de 10 días.

El tiempo de retención hidráulico es de 1 día.

a) Calcula el volumen del reactor.

b) Calcula si hay que dosificar nutrientes.

c) Calcula el caudal de purga (Qw), suponiendo que se purga directamente del

reactor y sabiendo que los TSSef son despreciables.

Ejercicio 1

Como responsable de la EDAR Bonesaigües dispones de una planta depuradora piloto para

reproducir a pequeña escala el proceso que tendrá lugar en la planta depuradora real, que

queréis poner en marcha próximamente. El técnico de laboratorio te hace llegar los informes

de resultados de los análisis físico-químicos realizados con el fin de poder hacer un

seguimiento del proceso que está teniendo lugar y verificar su correcto funcionamiento.

Dispones de los siguientes datos del proceso: Volumen del reactor: 9 litros

Volumen del decantador: 3 litros

Carga de entrada (Qe): 12 litros/día

Carga másica de diseño: 0,2 Kg DBO5/Kg MLVSS·día

Y de los datos presentes en la tabla adjunta.

Asumiendo que, DBO/DQO= ½

MLSS= 80% MLVSS

Peso molecular N= 14, O=16 i H=1

La purga de fangos se realizan desde el reactor

Se pide:

a) Calcula el tiempo de retención hidráulico (TRH) del sistema, del tanque biológico y del

decantador secundario.

b) Determina cada parámetro que caracteriza el sistema de depuración para cada día:

• Carga másica (F/M)

• Edad del fango (Θ)

• IVF

c) A partir del ensayo de decantación representa gráficamente la curva de decantación de los

5 días y compara los resultados.

d) Calcula los rendimientos de eliminación de los parámetros de calidad (ten en cuenta el

tiempo de retención hidráulico del sistema para el cálculo de los rendimientos. Dado que los

análisis se han realizado sobre muestras puntuales no es representativo calcular los

rendimientos con los datos de entrada y salida del mismo día; el TRH te dará una pista sobre

qué datos realizar los cálculos):

• Amonio

• Nitratos

• Nitritos

• Nitrógeno total

• Fósforo

• DQO

e) ¿Qué información aportan los resultados de los análisis físico-químicos realizados por el

técnico de laboratorio sobre el estado del sistema en referencia a?:

• Los procesos de nitrificación

• Los procesos de desnitrificación

• Los procesos de eliminación de fósforo

• La eliminación de DQO

• El pH

• La conductividad

• El IVF

• La edad del fango (TSSef despreciables)

• La carga másica (F/M)

f) Para cada uno de los resultados obtenidos de los parámetros analizados, ¿se cumple la

legislación?

g) Teniendo en cuenta los valores de calidad y los rendimientos de eliminación obtenidos,

¿qué cambios realizarías para cada día en los parámetros operacionales siguientes?

• Aireación (oxígeno residual)

• Purga (para mantener la carga másica de diseño)

• Recirculación

29/06/2009 30/06/2009 01/07/2009 02/07/2009 03/07/2009NITRATOS (ppm) Agua entrada 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Reactor biológico 25,00 25,00 10,00 0,00 1,00 Agua salida 100,00 75,00 75,00 100,00 10,00 NITRITOS Agua entrada 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Reactor biológico 1,00 0,00 0,00 5,00 10,00 Agua salida 20,00 15,00 7,50 20,00 50,00 AMONIO Agua entrada 1,71 0,00 37,50 17,50 37,50 Reactor biológico 0,00 5,00 5,00 5,00 10,00 Agua salida 4,17 0,00 0,00 0,00 0,00 FÓSFORO Agua entrada 25,00 37,50 17,50 37,50 17,50 Reactor biológico 25,00 25,00 17,50 25,00 37,50 Agua salida 17,50 25,00 17,50 25,00 10,00 pH Agua entrada 7,00 7,00 7,00 7,00 7,00 Reactor biológico 7,00 7,00 7,00 7,50 7,00 Agua salida 7,00 7,00 7,00 7,00 7,00

CURVA DE CANTACIÓN (mL) 0' 1000,00 1000,00 1000,00 1000,00 1000,00 10' 500,00 550,00 600,00 825,00 500,00 20' 390,00 425,00 450,00 700,00 425,00 30' 340,00 350,00 375,00 650,00 375,00 O2 18:00h 4,30 3,50 1,60 0,40 7,00 18:04h 3,40 3,50 1,40 0,30 7,20 18:07h 2,30 1,40 1,30 0,70 7,00 18:10h 0,80 1,10 0,50 0,50 7,10 18:13h 0,10 0,90 0,30 0,30 6,90 18:16h 0,10 0,80 0,20 0,10 7,00 DQO (mg O2/L) Agua entrada 315,00 320,00 298,00 217,50 217,00 Agua salida 332,00 250,00 125,00 72,50 72,00 Qw (mL/d) 250 103 154 213 78 MLSS REACTOR (mg/L) 1950,00 2100,00 2280,00 2300,00 2300,00 CONDUCTIVIDAD (ms) Agua entrada 2,32 2,44 2,38 X 2,31 Agua salida 2,20 2,73 2,32 X 2,22 Reactor biológico X 3,38 2,22 X 2,11

Ejercicio 2.

a) Identifica las siguientes características del estado morfológico y estructural de losflóculos de cada una de las fotografías: - Cobertura flocular - Tamaño de los flóculos - Forma de los flóculos - Estructura flocular - Localización de los filamentos - Concentración de bacterias dispersas

b) Según los parámetros anteriores, ¿cómo creéis que será la decantación del fangode las fotografías?

100 µm

1.

100 µm

100 µm

2.

3.

100 µm

100 µm

4.

5.

100 µm

100 µm

6.

7.

100 µm

100 µm

8.

9.

Ejercicio 3

a) Elabora una clave dicotómica de identificación de microorganismos filamentosos a partir

de las características morfológicas que presentan. - Tinción Gram y Neisser

- Motilidad

- Presencia o ausencia de ramificaciones

- Forma del filamento

- Tamaño del filamento

- Color (claro u oscuro)

- Localización

- Crecimiento epifítico

- Presencia de vaina o cubierta

- Septos celulares

- Presencia de constricciones celulares

- Forma celular

- Tamaño celular

- Gránulos de azufre in situ u otros tipos de gránulos

- Otras observaciones: rosetas, gonidios, …

b) Identifica a qué morfotipo pertenecen cada uno de los filamentos presentes en las

siguientes imágenes y define las características morfológicas más relevantes para su

identificación.

c) Explica qué problemas pueden generar en los sistemas de depuración de fangos activos

los filamentos de las fotografías y cómo se puede controlar su proliferación.

1)

2)

3)

4)

5)

6)

7)

8)

9)

10)

11)

12)

Ejercicio 4

a) Identifica la ubicación taxonómica de cada uno de los organismos presentes en las

siguientes imágenes, así como sus caracteres identificativos principales.

b) Explica, para cada uno de los organismos de las imágenes, que indican en cuanto al

proceso (carga másica, edad del fango, oxígeno disuelto,…)

1)

2)

3)

4)

5)

6)

7)

8)

9)

10)

11)

12)

13)

14)

15)

16)

17)

18)

19)

20)

21)

22)

Ejercicio 5.

a) Identifica el problema que presenta el fango en las siguientes imágenes y planteaposibles soluciones para minimizarlo.

b) Agrupa las imágenes según el problema al que hacen referencia.

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)

i) j)

k)

l)

m)

n)

o)

p)

q)

r)

s)

t)

u)

v)

Fórmulas

Influente:

Carga orgánica de entrada = DBO5 × Qaf

Reactor biológico:

Carga másica (F/M): F/M = (Qaf × DBO5) / (Vr × MLSS ó MLVSS)

Edad del fango o Tiempo de retención celular del reactor biológico (Θ): Θ = (Vr × MLSS) / (TSSw × Qw) + (Qef × TSSef)

Rendimiento: R (%) = (DBO5 af - DBO5 ef) × 100 / (DBO5 af)

Tiempo de retención hidráulico (Θs o TRH): TRH = Vr/ Qaf

Decantador secundario:

Índice Volumétrico de Fangos (IVF): IVF = (V30 ×1000) / MLSS

Qaf : Caudal del afluente

Qef : caudal del efluente

Qw : Caudal de purga

Vr : Volumen del reactor

MLSS : Sólidos en suspensión del licor mezcla

MLVSS : Sólidos volátiles en suspensión del licor mezcla

TSSw : Sólidos totales en suspensión de la purga

TSSef : Sólidos totales en suspensión del efluente

DBO5 af : Demanda biológica de oxígeno en el afluente

DBO5 ef : Demanda biológica de oxígeno en el efluente