desarrollo de modelos ecológicos para carbono y nitrógenoen lagunas facultativas secundarias

8/16/2019 Desarrollo de Modelos Ecológicos Para Carbono y Nitrógenoen Lagunas Facultativas Secundarias

1/20


2/20

438

Introducción

Controlar la contaminación hídrica ocasionada por -

blemas ambientales como la generación de gases efectoinvernadero, GEI, la presencia de disruptores endocri-nos (Janex et al agua (Zimmo et al -que ecológico en el estudio de lagunas facultativas se- establecidas entre la estructura de este ecosistema y las -

delación puede explicar dichas relaciones, haciéndolo - -cedimientos matemáticos que analicen los fenómenos suceden en estos complejos ecosistemas; el modeladopuede integrar variables hidrodinámicas y cinéticas yes una herramienta con amplias posibilidades en elcampo del tratamiento de las aguas residuales (Zima etal et al et al et al -ner de modelos de LFS que conjuguen su ecología, in-corporen sus propiedades dinámicas, componentes y -queda de un ambiente sano con criterios de justicia am-

La abundancia y disponibilidad del carbono, C, y

nitrógeno, N, en la biósfera como constituyentes de lamateria orgánica, dependen de transformaciones bio- en un LFS, además regulan la productividad de los eco-

sistemas acuáticos y terrestres, pues posibilitan la exis-tencia de los productores primarios (Lampert y -ración de gases efecto invernadero desde LFS podríavalidar modelos ecológicos que plantean balances decompuestos orgánicos y nutrientes (Pepperell et al nitrógeno se siguen estudiando (Zimmo et al Shen et al -les son los más efectivos y cuáles son los predominan- importancia de desarrollar modelos ecológicos en LFS

Desarrollo

La investigación fue ejecutada en la Estación de Investi- La temperatura promedio es 23°C y la precipitación de las unidades piloto se realizó empleando la metodo-

-cando un análisis de incertidumbre (Von Sperling,

- -rológicas; también se tomaron muestras puntuales y

Abstract

Ecological models formulated for TOC, CO2 , NH 4+ , NO3

- and NTK, based in lit-

- -

K COT Ba , umax Ba , umax Al , K 1OX , V Al , R1DCH4 , YB -trogen model were K COT Ba , umax Ba , umax Al , V Al , K OPH , K OPA , r4An

4+

- -

Keywords:


3/20

439

Figura 1. Ecosistema en una LFS. Fuente:Metcalf y Eddy (1995)

de mallas a L/3 y 2/L3

a L/3 y 2/L3

Talud X:Y

Volumen (m3

Área (m2

* Las diferencias responden a condiciones constructivas. Se admitieron diferencias menores a 5% en las variables TRH, Área y Carga aplicada** Corresponde al TRH teórico o nominal

Tabla 1. Características de las unidades piloto

midieron caudales en forma volumétrica a la entrada ya la salida y se realizaron pruebas físico-químicas de lasvariables de interés a todas las muestras recolectadas -vo información para la validación y calibración de los

La formulación de los modelos fue guiada por la

software Structural Thinking Experimental Learning Labora- Este software se ha utilizado para simular modelos eco- - expresiones de balance de materia para cada especiefueron la base para la formulación matemática de los


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440

Parámetro Lugar de medición

pH Potenciómetro In situ +

Temperatura °C Térmico In situ

Oxígeno disuelto mg/L Potenciómetro In situ

Potencial Redox mV Potenciómetro In situ

a μg/L Fluorometria Laboratorio

mg/L Digestión Laboratorio

mg/L Laboratorio

SST mg/L Gravimétrico Laboratorio

N/NH4+ mg/L Potenciómetro Laboratorio 3A

NTK mg/L Kjeldahl Laboratorio -org

N/NO3- mg/L Potenciómetro Laboratorio 3D

Alcalinidad mg/L

COT mg/L Laboratorio

Fuente: APHA-AWWA-WEF (2005)* Total y filtrada para las muestras compuestas** Solo se midió en muestras compuestas

- una variación con respecto al tiempo de las especies

donde:

Rc = r

r = transformación de la especie de interés en la LFS -3t-1 3Q = caudal (L3t-1[Ci]

-3[Ce

-3

-

cies de interés fue implementada en el software StellaSe construyeron sub modelos (Pereira et al

Tabla 2. Variables medidas en las unidades piloto

Figura 2.Esquema de unidades piloto y puntos de muestreo. Deabajo arriba, LBM, LC y LB

Entrada

Salida

L/3

0.33 B

2L/3

Entrada

P 1

P 2

L/3

L

2L/3

Salida

Entrada

P 1

P 2

P 1

P 2

L/3

0.33 B

Salida

B

2L/3

i i e e c

dt


5/20

441

Definición

del

problema

Matriz

de

adyacencia

Diagrama

conceptual

Formulación matemática

del proceso

Transferencia

al

computador

y

verificación

Análisis de sensibilidad

Calibración

y

validación

Aplicación del modelo en

pronósticos

Validación

del

pronóstico

Observaciones

disponibles

Recolección de datos

adicionales

Análisis

de

submodelos

Mediciones con muy alta

frecuencia

Lluvia de ideas

Observaciones

Modelado

Gestión y

pronóstico

Figura 3. Esquema para construcción delos modelos ecológicos

- - software Stella fue utilizado en unequipo Toshiba Tecra, Procesador Intel Core™2 -

ticas empleadas para la formulación de los modelos; la La tabla 3 y 4 presentan los parámetros y valores em- reactor completamente mezclado -formación de estudios de trazadores realizados en la

- -pondiente con lo planteado por otros investigadores

se hallaron a partir de los contenidos de COT en las

Los valores de nitrógeno asociado a microalgas y bacterias se estimaron a partir de la literatura et al -

bakke et al -racciones entre las distintas especies de análisis de los


6/20

442

Parámetro Rango Fuente

Y Relación sustrato y biomasa (bacterias

X g N m-3 Variable Experimental

u d (Kayombo et al Tchobanoglous et al COT Carbono orgánico Total g C m-3 Variable Experimental

K Constante saturación media para oxidación g C m

-3 (Kayombo et al Tchobanoglous et al

K Constante saturación media para O2 por g O2 m

-3 1 et al

KConstante saturación media para nitrógeno g N m

-3 (Henzen et al

T °C (Tortora et al Tx Temperatura para crecimiento bacterias °C ÍdemOpt (Kayombo et al K Constante media de velocidad para pH ÍdemKe m

-1 13 IS Langley d

-1 Experimental

D Profundidad para la intensidad de luz m ExperimentalIk Intensidad óptima Langley d

-1 et al XAl Concentración de biomasa algal g N m

-3 Experimental

u max Al d

Topt Al Temperatura óptima crecimiento microalgas °C Tx Al Temperatura máxima crecimiento Algas °C Í demCO2d Concentración de CO2 en el día g CO2 m

-3 Calibración Experimental

KCO2 AlConstante de saturación media CO2 tomadopor microalgas g CO2 m

-3 et al

KN AlConstante de saturación media paranitrógeno tomado por microalgas g N m

-3

Opt pHAl pH óptimo para crecimiento microalgas (Kayombo et al KpHAl Constante media de velocidad Í dem

K1OX Tasa de crecimiento d-1 (Reed et al

K1O2Constante saturación media para oxígenodisuelto en la respiración aerobia g O2 m

-3 (Tchobanoglous et al

Θ1Ox aerobia

V Al Velocidad sedimentación Algas m d-1

V m d-1

h Profundidad laguna m ExperimentalV Volumen laguna m3 ExperimentalKal et al K1D Constante de saturación media del CO2 d

-1 A Área laguna m2 Experimental

KO2 Constante de saturación media del O2 +

2

A-L Velocidad del viento sobre la laguna m s-1 Variable Experimental

L-A la laguna m s

-1 Variable Experimental

R Tasa difusión del bentos CO2 g C d-1

R Tasa difusión del bentos CH4 g C d-1 Calibración Experimental

V b Volumen del bentos m3 Calibración Experimental

R1DCH4Tasa volatilización CH4 desde la columnade agua g C d

Tabla 3. Parámetros modelos de Carbono


7/20

443

Tabla 4. Parámetros modelos de Nitrógeno

Parámetros Rango FuenteKDen d

(Chao et al Den VAl Velocidad sedimentación algas m d

Ídem

V Velocidad sedimentación bacterias m d h Profundidad laguna m Experimental

KO2NConstante saturación media para el oxígeno en g O2 m

et al et al ,

K4NConstante saturación media para amonio en la g N m

uN Tasa crecimiento máximo nitrosomonas d et al

YN Factor crecimiento nitrosomonas Ídem

CpHFactor inhibición para crecimientonitrosomonas por pH Ídem

KODA d

ODA

KOPH Tasa velocidad hidrólisis NOP d

KOPA d

OPA ÍdemX Concentración biomasa bacterias g N/m

3 Variable Experimental

u Tasa crecimiento máximo bacterias d (Kayombo et al Tchobanoglous et al

COT Carbono orgánico total g C m Variable Experimental

K por bacterias g C m

(Kayombo et al Tchobanoglous et al K Constante saturación media O2 por bacterias g O2 m

1 et al

K Constante saturación media nitrógeno tomadopor bacterias g N m

(Henzen et al

T Temperatura óptima crecimiento bacterias °C (Tortora et al T Temperatura mínima crecimiento bacterias °C ÍdemOpt pH óptimo crecimiento bacterias (Kayombo et al K Constante media de velocidad ÍdemKe m

13 IS Langley d

Experimental

D Profundidad para la intensidad de luz m ExperimentalIk Intensidad óptima Langley d

et al XAl Concentración biomasa algal g N m

Variable Experimentalumáx Al Tasa crecimiento para microalgas d

Topt Al Temperatura óptima crecimiento microalgas °C TxAl Temperatura máxima crecimiento microalgas °C ÍdemCO2 Concentración CO2 g CO2 m

Variable Experimental

KCO2 AlConstante saturación media CO2 tomado pormicroalgas g CO2 m

et al

KNAlConstante saturación media nitrógeno tomadopor microalgas g N m

OptpHAl pH óptimo crecimiento microalgas (Kayombo et al KpHAl Constante media de velocidad Ídem

K4V líquida d

(Zimmo et al

NH4+ Concentración amonio libre en columna de

agua g N m

A Porcentaje NH4+ presente en columna de agua Variable

pk b Constante equilibrio disociación de NH4+

Ídem

T Calibración Experimental

V Volumen laguna m3 Experimental

r4An Tasa anammox g N m d (Van et al


8/20

444

Variable COT CO2

NH4

+ NO

3

– NOP NOD

R1 Ran X X

R1 Rae X X

R1 Ras X

R1CA X X X

R1CB X X X X

R1CBA X X X

RDCH 4 Be X

RV 1S , ROPS X X

RD1CH 4 X

R Fo X

R DBe 2 X

R DA–L 2 X

R DL–A 2 X

R Alk 2 X

R A ROPA RODA X X X X

R4 N X X

R4 An X

R4V 4 X

R3 D X

ROPH X X

Tabla 5. Matriz de adyacencia

Tabla 6. Resumen de estadísticas descriptivas de entrada de agua a los sistemas. Muestras puntuales

Los diagramas conceptuales para los modelos de C y N,

Análisis y discusión

Variable Promedio SD CV n

-- -- -- 32

32

1,14 32

DQO TOTAL (mgL 32

SST (mgL 32

NITRATOS (NO3- 1,14 32

32

32

CLOROFILA a (μgL 32

COT (mgL 32


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445

Aponte-Reyes Alexander

Ingeniería Investigación y Tecnología,

volumen XV (número 3), julio-septiembre 2014: 437-456 ISSN 1405-7743 FI-UNAM

+

COTAf 2

COTCinor

COTAfluente

+

NH4 3

Oxidación

No Biomasa

Dif Atm laguna

COTEf

Tasa Asim Al

+

Vol 2

+

NO3 2

fotosíntesis

UAl

+

CO2

K1al

+XAl 2

KHN

fNAl

fpHAl

fI

Opt pHAl

KpHAl

IK

IfTAl

u maxAl

Ke

d 2

ToptAl

TxAl

+

XBa 2

+

Is 2

Vol 3

difusión Bentos

CO2 Efluente

Sedimentación

+

O2 2

r1DK1D

uBa

Tasa Asim Ba

fN Ba

K4Ba

Ko2Ba

fpHBa

Opt pHBa

KpHBafTBa

ToptBa

TxBa

umaxBa

CO2sat

r1F

Q Af 2

Ko2

área

+

CO2 Af 2

CO2 Afluente

+

Corg Dr1ox

Q Ef 2 K1O2

O 1ox

+

Temp 5

Q Af

+

Temp 4

+

pH 2

Vol

+W 2

Condición 5

Vop Al

+

Temp 3

Tasa Difusión

Q Ef

+

d 3

VAl

+

XAl COP

Vop Ba

VBa+

XBa COP

+

Vol 4

Creci Bac He

Tasa Asim Ba He

YBh+

Tasa Asim Ba 2

+

O2 3

Ka

+

Tasa Asim Al 2

+

Temp 2

+ XAl 3

K1oxr1D 2 K1D 2

+Vol 5

CH4

Tasa CH4

Bact Anaerobicas

Alcalinidad

CO2sat 2

Dif Laguna Atm+

CO2 2

Ko2 2

+

NH4 2

área 2

+

Temp 6

Condición 4

CH4 Bentos

+

CO2 3

Tasa Asim B Ana

Biomasa Bentos

Bentos

Vol 6

+

W 3

KCOTBa

+Corg

Figura 4. Diagrama conceptual modelocarbono

Nodisu Afluente

+XAl

NoDisuelto

Noparticulado

Amonif NOD

+

NO3

Noparti Afluente

r4V

NoBiomasa

Nodisueltoefluente

Noparti efluente

TasaAsim Al

+

NH4

Sedimentación

Amonif N OP

UAl

+

CO2

K1al

+ pH

KHN

fNAl

fpHAl

fI

Opt pHAl

KpHAl

IK

I

fTAl

umaxAl

Ke

d 2

+

Is

ToptAl

TxAl

+

Temp

Volu

+

N H 4 3

+

XBa

+

Temp 4

+

O22

Bentos

uBa

TasaAsim Ba

N

K4Ba

Ko2Ba

fpHBa

Opt pHBa

KpHBa fTBa

ToptBa

TxBa

umaxBa

Tasaamobentos

VolBentos

DensidadBentos

NOPNH4

NOPNO3

K4v

Aflu

+Volu4

VopAl

d 3

VAl

+

XAlNOP2

VopBa

O ODA

VBa

rOPH

+

NOP

+

XBaNOP2

KopH

Hidrólisis

Eflu

+Volu3

+

NOPAf lu

+

Aflu 2

+

NOD Aflu

Ef lu2

KODA

rODA

+

Temp 7

NH4laguna

rOPA

+

NOP 2 O pA

KOPA

Annamox

NH4Af luente

+

NH4Af

+

Aflu 3

+

Temp 2

+

Temp5

+ pH 2

NH4Efluente

+

Ef lu3

Nitrificación

NO3Efluente

r4N

un

Yn

KO2N

K4N

CT

CPH

+

O23

Asimi Biomasa NH4

+

TasaAsim Ba2

PN

+

N H 4 2

+

NO32 +

KHN 2

+

TasaAsim Al2

NO3Laguna

+

Ef lu4

Denitrificación

r3D

O den

Kden+

Temp6

NO3Afluente

+

Volu6

+

NO3Af

+

Aflu 4

Asimi Biomasa NO3

KCOTBa

+

COT

+

Ef NOT

$

pKb

Volatilización d 4+

Volu5

Figura 5. Diagrama conceptual modelonitrógeno


10/20

446

Las siguientes tablas ilustran las diferencias encon- -cas fueron adelantadas usando el software SPSS

Tabla 7. Prueba Salida pilotos. Muestras puntualesVariable DQO T

SST NO3

- NTK NH4

+

COT

Se realizaron pruebas de normalidad para los datos y se -ron pruebas para establecer diferencias en tér-minos de gradientes horizontales y verticales (tablas

Tabla 8. Estadísticas descriptivas Salida pilotos. Muestraspuntuales

Variable ((mgL-1 Estadígrafo C

DQO Total

SD n

SST

SD n

Nitratos (NO3-

SD n

Nitrógeno total

SD n

Nitrógenoamoniacal (NH4

+

SD n

SD n

COT

SD n

Lo anterior indica que existieron condiciones distintasde transformación de C y N en las unidades teniendo - que la transformación de los compuestos de C y N estáligado a la fotosíntesis; esta aseveración coincide con -

-

partimentación de los procesos, como lo encontrado en indican tendencia a Flujo Pistón, (Shilton y Harrison, et al

Verificación de los modelos de Carbono y Nitrógenoen LC

de los parámetros la prueba era positiva estimaciones y los valores de campo fueron inferiores a

del modelo dieron respuesta a que las pruebas -da para todas las variables en estudio resultaran en la -

- software Stella

-

La tabla 12 presenta los resultados obtenidos en el

-can que los datos se distribuyeron de forma normal y que los promedios de las diferencias entre los valoressimulados y los valores medidos para las variables CO2 ,COT y NTK variables NH4

+ y NO3- , se consideró que los modelos

-lidad y calibración permitirían ajustar los modelos paralas variables CO2 , NO3

- , NH4+ y NTK; solo se presenta el

ejercicio para COT y NH4+

Se hicieron ajustes al modelo de nitrógeno, pues losvalores obtenidos para NH4 no fueron satisfactorios y

- -lo las formas de nitrógeno particulado con las de NH4

yNO3


11/20

447

Tabla 9. Comparación entre puntos internos y entre salida LBM. Pruebas n

DQO Total 24 NO NOSST Total 24 NO NO

NO3- NO NO

NTK Total NO NONH4

+ Total 21 SÍ SÍ OD 24 SÍ SÍ

SÍ SÍ COT SÍ NO

G.V., Gradiente Vertical; G.H. Gradiente Horizontal

Tabla 10. Comparación entre puntos internos y entre salida LC – Pruebas n

DQO Total NO NOSST Total NO NO

NO3- NO NONTK Total NO NONH4

+ Total 21 SÍ SÍ OD 24 SÍ SÍ

NO NO

COT SÍ SÍ G.V., Gradiente Vertical; G.H. Gradiente Horizontal

Tabla 11. Datos de entrada, verificación de modelos de carbono y nitrógeno

CO2 COT NO3 NH4+ NOD NOP

gr/m3 gr/m3 gr/m3 gr/m3 gr/m3 m3/día m3/día

Tabla 12. Resultados de verificación

n CO2 COT 3- NTK 4

+

gr/m3 gr/m3 gr/m3 gr/m3 gr/m3

1 2 1 2 1 2 1 2 1 21 2 3 4 11 12

Promedio Error

1: Medido2: Simulado


12/20


13/20

449

Tabla 15. Parámetros para AS

KCOT Ba

K CO2 Al

K 1OX

VAl

R DBe

2

R 1DCH4

4

K OPH

K OPA

r 4An

Y

Los modelos se corrieron empleando los valores pro-medio de los datos de entrada utilizados durante la eta- -

4

+ tuvo una relación inversa con NO3

con diferencias su-

Tabla 16. Datos de entrada para AS

CO2 COT NO3= NTK NH4

+ NOT NOD NOP

gr/m3 gr/m3 gr/m3 gr/m3 gr/m3 gr/m3 gr/m3 gr/m3 gr/m3 gr/m3

Promedio

NO3

y NH4 -

efectuó el AS para los parámetros de interés y se rela-

cionaron con base en las relaciones halladas entre ellosy las especies, así como lo encontrado en la etapa de

Tabla 17. Resultados AS – Variables


+

Caudal salida (m3 d-1

Oxígeno mínimo en LC (mg L -1

21222324

-2


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450

Tabla 18. Resultados AS–Parámetros

ParámetrosEspecies


+

KCOT Ba

40

0

D

0

D

D

u 2

5

0

I

D

I

I

umax Al

I

D

0

I

I

KCO2 Al

– K1Al

1

0

0

0

0

K1OX

0.1

D

I

VAl

0.4

1

0

I

0

I

I

RDBe

– RCO2Be

0.09

0

ÍdemÍdemÍdemÍdem

0

ÍdemÍdemÍdemÍdem

R1DCH4

162.756

0

I

YBh

0

D

KOPH

0.0581

0

D

D

KOPA

0.03

0

D

D

r4An

0.000352

0

0

0

0: efecto nulo, D: relación directa, I: relación inversa


15/20

451

El modelo de C resultó sensible a: K , u , umax Al ,K1OX , VAl , R1DCH4 h max Al y K1OX 2

= -tó sensible a: K , u , umax Al , VAl , KOPH , KOPA , r4AnEn ambos modelos la radiación solar, afectó sensible-

Calibración

- de CO2

= correspondiente al promedio de los datos de

Tabla 19. Calibración de parámetros modelos C y N

Parámetro u 4 umax Al K1OX VAl

R1DCH4 Y

Radiación KOPH KOPA r4An

K

Los resultados de la calibración se probaron con una

prueba , relacionando los datos de campo y los

Tabla 20. Prueba . Datos campo - Datos simulados.Calibración LC

Par 1 NH4Campo - NH4Sim Par 2 COTCampo - COTSim

Los valores arrojados por los modelos para las espe-cies NH4

+ y COT no presentaron diferencias con los

de campo solo se encontraron diferencias en el caso dela especie NH4+ entre las unidades piloto evaluadas LC

-cias, por lo anterior se procedió a calibrar los modelos -gico, volumen y profundidad; adicionalmente; se de- Al

, losresultados de las pruebas estadísticas fueron similares

unidad piloto, pues una tasa de menor producción demicroalgas corresponde a la menor liberación de ma- 4

+ se

Al y r4An

Tabla 21. Prueba . Datos campo - Datos simulados.Calibración LBM

Par 1 NH4Campo - NH4Sim

Par 2 COTCampo - COTSim

Al igual que para el caso de la LC los modelos arrojaronresultados satisfactorios para COT y NH4

+

AS demostró que existen variables que le dan caracte-rísticas redundantes al modelo, la selección de una uotra variable o parámetro hace que el modelo pueda serafectado de igual forma por distintas vías; las etapas desensibilidad y calibración pudieron reducir las suposi-ciones que otras experiencias de modelado ecológico - necesario llevar a cabo ajustes y validación del compo-nente de bentos de los modelos para corroborar el pa-pel que juega, pues funciona de manera independientede la columna de agua (Roy et al todas las etapas de construcción del modelo fueron de-

terminantes para darle validez al ejercicio (Legendre y como radiación solar se evidencia por otros autores et al

Conclusiones

La información que se obtuvo durante la investigación -lidación y calibración de dos modelos topológicos de -

vas en la transformación de las sustancias de interésSST y NH4+ -

delos ecológicos arrojaron resultados satisfactorios enla simulación de las variables de interés y lo medido encampo y contrastado con otras propuestas de modela-do de LFS; su implementación sobre una plataformahidrodinámica permitiría contar con una herramienta


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452

APÉNDICE 1

Expresiones matemáticas de los modelos ecológicos para las formas de Carbono y NitrógenoCarbono orgánico

de CH4 4 desde la columna

Expresión Expresión matemática extendida Fuente

CAf Carbono orgánico total Dato de campo

CEf Carbono orgánico total

Dato de campo

R1Ran Tasa consumo de carbonoorgánico por anaerobiosis (Picot et al

R1Rae Tasa consumo de carbono

orgánico aerobiosis

R1RasTasa consumo carbonoorgánico asimilación

R1CA Tasa producción de carbono

orgánico en microalgas

(Jorgensen y

R1CBTasa producción de carbono

orgánico por aerobiosis

RBBeTasa producción de carbono

orgánico por anaerobiosis Calibración

RDCH 4BeTasa transferencia de metano

desde el bentos V b=Densidad Bentos * Bentos, rCH4Be Calibración

RV 1S Tasa sedimentación de

biomasa (Senzia et al

RD1CH 4 Tasa volatilización metano Dato de campo

de LFS promoviendo eliminación de C y N a distintos conveniente llevar a cabo el modelado bajo propuestas

modelado permite explorar las variables y parámetrosque dan redundancia a estos sistemas y facilitan de esa

Agradecimientos

El autor agradece al Departamento Administrativo deCiencia, Tecnología e Innovación, Colciencias, Colom-

-

Af Af Q COT

EfEf Q COT

1RanV r

1V r

1CAV r

b BBeV r

4b CH BeV r

1 1 Al BaV V

1 2 1Ran co Raer COT X r

2

21 1 1

1 2

T Rae ox Ox

O

Or K COD

K O

1 CA BAl Al Al maxAL Al Al Al r µ µ X µ f N f I f T f pH

33 2

4 2

4 2 Al NAl CO Al K

NH NO CO I f N f I

K NH NO K CO I

, eK I

k DI

se I I e

2

T ToptAl

TxAl ToptAl

OptpHAl pH

KpHAl f T e f pH

KpHAl

2

1

2

4 2 2

3 ( ,

4 ,

4

1 1

CB B B Ba maxBa Ba Ba Ba Ba

T ToptBa

TxBa ToptBa

Ba Ba

ba O Ba COTBa

pHBa

Ba Opt pHBa pH

pH

r µ µ X µ f NO f T f O f NH

ONH COT f NO f T e

K NH k O k COT

K f pH

K Ba

b BBe

V DensidadBentos Bentos r

1 1 Al Al Ba Ba

Al Al Ba Ba

V V V V V X COP V X COP

h h h h

1 Ba

maxBa Ba Ba Ba

Bha

X r µ f N f T f pH

Y

2

4 2 2

4

4

Ba Ba

ba O Ba COTBa

ONH COT f N f T e

K NH k O k COT

pHBa

Ba Opt pHBa pH

pH

K f pH

K Ba

2

,T ToptBa

TxBa ToptBae

1RaeV r

1CBV r

Af Ef 1 1 1 1 1 1 4 1 1 4

Org

Ran Rae Ras CA CB CBA BBE BCH S CH

C C C R R R R R R R RD RV RD

dt


17/20

453

Carbono inorgánico

2 2 desde la columna+ transferencia de CO2 2 a carbonatos

1 1

Inor Af Ef Rae Ran Fo DBe DL A DA L Alk

C CI CI R R R R R R Rdt

Expresiónresumida Expresión matemática extendida Fuente

CI Af Carbono inorgánico

Q Af * CO2 Af Dato de campo

CI Ef Carbono inorgánico

Q Af * CO2Ef Dato de campo

R1Ran Respiración anaerobia V r1Ran r1Ran = COT co2 r1Rae (Picot et al

R1Rae Respiración aerobia V r1Rae

RFO Fotosíntesis V r2F r2F = μ Al X Al * K al

RDBeLiberación desde el

bentos CO2V b rCO2Be V b = Densidad Bentos * Bentos, rCO2Be , Calibración

RDATransferencia

de agua CO2

V r

CO2S T

R ATransferencia columna

CO2

V r Ídem Ídem

R Transformación CO2 a

carbonatos V r2Alk r2 = CO2 (Picot et al

Nitrógeno amoniacal

NH4+

44 4 4 4 4 4

Af Ef A C N An V

NNH NH R R R R R

dt

Expresión resumida Expresión matemática extendida Fuente

NH 4 Af Nitrógeno amoniacal

Q Af * NH 4 Af

NH 4Ef Nitrógeno amoniacal

QEf * NH 4Ef

R A

orgánico particuladoydisuelto

V (rOPA + rODA+ V B r AB

rOPA OPA OPA(T- * OP, rODA ODA ODA

(T-20 * OD

R4N V r4N et al

R4CAsimilación amoniopara crecimiento de

biomasaV (r1CB + r1CAl + r1CBA

R4 An Annamox V r4 An 3 (Van Hulle et al

R4V Volatilización V r4V r4V = K 4v * NH 3 (Zimmo et al

2

21 1 1

1 2

T Rae ox Ox

O

Or K COD

K O

2 1 2 2 1 2

2

12 44(

44 32

241

,DA L D s d D o

T

O A L A L A L

Ar K CO CO K K

V

K W W W

2

2 4

42 4 4 ,

N

N pH T N O N N

O NH

r C C Y K O NH K

4 , 1T T

pH T N C pH C e K

3 4 3

NAl

opCB Al Ba

NAl

K r µ µ

NO NH K NO

3

4 44 3

NAl NAl

NOPN NH NH

K NH K NO

4

CB opCBr PN r


18/20

454

Nitrógeno de nitratos

NO3-


NO3 Af Nitrógeno nitratos

Q Af * NO3 Af

NO34Ef Nitrógeno nitratos

QEf * NO3Ef

R4N V r4N

R3D (V r3D r3D Den(T- K Den * NO3 et al

R3CBAsimilación nitratopara crecimiento de

biomasa

(V r3CB r3CB = PN r1 Al + r1CB (Senzia et al

Nitrógeno orgánico particulado


NOP Af Nitrógeno

Q Af * NOP Af

NOPEf Nitrógeno

QEf * NOPEf

ROPCBTasa de

producción de biomasa

V (r1 Al + r1CB + r1CB A

ROPH

Hidrólisisnitrógenoorgánico

particuladoV rOPH rOPH = K OPH * NOP

(Qitao y

ROPA

nitrógenoorgánico

particulado

V rOPA + T AmoBen rOPA = K OPA OPA(T - * NOP

(Jorgensen y

ROPS

Sedimentaciónnitrógenoorgánico

particuladoV OPS V + V OPBac (Senzia et al Al BaOPAl OPBac

V V V NOP V NOP

h h

3

NO= NO3 + R - NO3 - R - R

t

NOP

t = NOP +R NOP R R R


19/20

455

Nitrógeno orgánico disuelto


NOD Af Nitrógeno orgánico

Q Af * NOD Af

NODEf Nitrógeno orgánico

QEf * NODEf

ROPH Hidrólisis nitrógenoorgánico particulado V rOPH

RODA

orgánico disuelto V rNOD(Jorgensen y

Referencias

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-tes

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Streams

Af OPH Ef ODA

NODNOD R NOD R

t

T

NOD ODA ODA


20/20

desarrollo de modelos ecológicos para carbono y nitrógenoen lagunas facultativas secundarias

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