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