Agua Residual

UR RBAN NIZA ACIÓ ÓN LA CAS STEL LLA ANA

Pla anta de Tratam mien nto de e Agu uas R Residualess

ESCUE E ELA DE D I INGEN NIERÍÍA CIV VIL Mercedes A. Villa A.

L Loja, Ju unio 2009 2

TECNI-CONSTRUCCIONES S.A. URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA”

INTRODUCCIÓN

1

Generalidades

1

Objetivos

3

Información Preliminar

3

Vías de Acceso

3

Clima

4

Sistema existente

4

Documentos técnicos analizados

4

Análisis de la Población

5

Determinación de la población de diseño

5

Estudio demográfico

6

Composición del ARD

6

CARACTERIZACIÓN DEL EFLUENTE

9

Toma de muestras y aforo del ARD

9

Técnicas de muestreo

11

Toma de muestras

12

Recipientes

13

Identificación de muestras

13

Preservantes de muestras

13

Métodos de preservación

13

Diseño de Planta de Tratamiento de Aguas Residuales

i


Transporte de muestras

14

Programa de muestreo

14

Características de las ARD

16

Análisis de resultados de laboratorio

17

Factores que influyen en la caracterización de

17

de ARD CRITERIOS-SELECCIÓN DE ALTERNATIVAS

20

Selección del tratamiento depurador

21

Comparación entre las soluciones

27

depuradoras Superficie necesaria

27

Simplicidad de construcción

27

Explotación y mantenimiento

27

Rendimientos

28

Estabilidad

28

Impacto ambiental

29

Producción de fangos

29

Conclusiones

29

CÁLCULO HIDRÁULICO DE LA EDAR

31

Caudal de diseño

31

Coeficiente Punta

32

Carga unitaria

32


ii


C Carga orgánica

34

Área de la Planta de Tratamiento

34

Dimensiones de la planta

34

Unidades de Pretratamiento

35

Cajón de entrada

35

Transición al canal de entrada

35

Canal de entrada

36

Diseño de cribas y rejilla de Desbaste

38

Diseño del Desarenador

45

Longitud de transición al desarenador

46

Compuertas de entrada y salida del

48

Desarenador. Unidad de Tratamiento Primario Diseño del Decantador Primario Unidades de Tratamiento Secundario Diseño de los Lechos Bacterianos Parámetros constructivos y funcionales Calculo del Lecho Bacteriano

Unidad de Tratamiento Terciario

DISEÑO DE LA ESTACIÓN DE BOMBEO

49 53 54 54 56

Diseño del Decantador Secundario

Diseño de Eras de Secado

49

58 62 64 65


iii


DESCRIPCION DEL PROCESO DE

68

DEPURACIÓN Recepción

69

Pretratamiento

69

Tratamiento primario

70

Tratamiento secundario

71

Línea de fangos

72

Evaluación de la eficiencia del tratamiento

73

PLAN DE PUESTA EN MARCHA Y OPERACIÓN

74

Puesta en marcha de la planta de tratamiento

74

Inspección preliminar del sistema Operaciones iníciales

75 75

Chequeo del sistema

76

Llenado de la planta

77

Operación normal

77

Operación especial

78

Suspensión de la operación de la planta Programación de actividades de mantenimiento

78 79 79

Parada de la planta Limpieza de tanques y Lechos

80

Bacterianos

iv Diseño de Planta de Tratamiento de Aguas Residuales


Limpieza o Reparación de Rejas,

81

Desarenador, Canales y Eras de Secado. Seguridad del personal durante estos trabajos

81

Operación de emergencia Falla de energía de larga duración Fallas en estructuras y equipos esenciales

82 82 82

Eventos de fuerza mayor

83

Control de calidad

83

Toma de muestras en planta Manual de operación y mantenimiento

83 84

Generalidades

84

Características del manual

84

Calibración de equipos

84

Redacción del manual Operación, mantenimiento y control de

84

calidad

85

Contenido

85

Bibliografía

104

v Diseño de Planta de Tratamiento de Aguas Residuales


TABLA Nº 1: Contaminante del Agua Residual Doméstica

7

TABLA Nº 2: Límites de Descarga a un Cuerpo de Agua Dulce

9

TABLA Nº 3: Aforo de la Descarga

15

TABLA Nº 4: Resultados de la Caracterización del Efluente

16

TABLA Nº 5: Campo Poblacional de alternativas de Depuración propuesta

21

TABLA Nº 6: Superficie necesaria para cada alternativa

21

TABLA Nº 7: Superficie necesaria

22

TABLA Nº 8: Simplicidad de Construcción

22

TABLA Nº 9: Explotación y Mantenimiento

23

TABLA Nº10: Costos de Construcción

23

TABLA Nº11: Costos de Explotación y Mantenimiento

24

TABLA Nº12: Rendimientos

24

TABLA Nº13: Estabilidad

25

TABLA Nº14: Impacto Ambiental

25

TABLA Nº15: Producción de Fangos

26

TABLA Nº16: Matriz final de Selección

26

TABLA Nº17: Pérdidas de energía en una rejilla

43

TABLA Nº18: Material cribado retenido según aberturas de cribas

44

TABLA Nº19: Velocidad Ascencional a Caudal Medio

50

TABLA Nº20. Velocidad Ascencional a Caudal Máximo

50

vi Diseño de Planta de Tratamiento de Aguas Residuales


TABLA Nº21: Tiempo de retención

51

TABLA Nº22: Relaciones adimensionales para el diseño de un decantador

51

TABLA Nº23: Carga a la salida del vertedero

52

TABLA Nº24: Concentración de Fangos

52

TABLA Nº25: Procesos de tratamiento y Grados de Remoción

52

TABLA Nº26: Aporte per cápita para el agua residual doméstica

53

TABLA Nº27: Tipos de fangos producidos en una EDAR

63

vii Diseño de Planta de Tratamiento de Aguas Residuales


Anexo Nº 1: Cálculo Hidráulico de la red de Alcantarillado Sanitario

86

de la Urbanización La Castellana Anexo Nº 2: Análisis de laboratorio de las muestras de agua

90

Anexo Nº 3: Cálculo Hidráulico de la Planta de Tratamiento de Agua

92

Residual de la Urbanización La Castellana Anexo Nº 4: Cálculo hidráulico de la estación de Bombeo

101

Anexo Nº 5: Pérdidas localizadas en longitudes equivalentes

103

Anexo Nº 6: PLANOS

viii Diseño de Planta de Tratamiento de Aguas Residuales

TECNI-CONSTRUCCIONES S.A.

URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES PARA LA URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” *Introducción.En nuestro país, las aguas negras procedentes de los sistemas de recolección y alcantarillado, descargan en la mayoría de los casos, en los cursos de agua naturales para su disposición final. Se exceptúan algunas formas de irrigación. La descarga está limitada por la capacidad de autopurificación de las aguas receptoras. Dado que la ciudad de Loja, es conocida en nuestro país como la ciudad más ecológica, día a día son más las personas interesadas en conservar está importante mención. Es por esta razón que en la planificación de lo que será la Urbanización “La Castellana”, se ha considerado muy conveniente diseñar también una estación depuradora de las aguas residuales provenientes de cada una de las viviendas, con la finalidad de contribuir a la conservación del medio ambiente, para reducir la toxicidad de estas aguas antes de entrar en contacto con el cuerpo de agua al que serán descargadas. Buscando de esta manera cumplir con cada uno de los parámetros exigidos por la Normativa Ecuatoriana de Descarga de Aguas Residuales vigente, contribuyendo a mejorar su calidad aguas debajo de la descarga. En la orilla de la zona donde se ubicará la urbanización, circula el cauce del Río Zamora, por lo que es común encontrar varias especies de insectos, con la construcción de la planta de tratamiento, también se obtienen otros beneficios ya que se eliminan malos olores, plagas de insectos y roedores en las cercanías a la urbanización. *Generalidades.Las aguas residuales domésticas se originan por el consumo de aguas de abastecimiento de tipo: Agua potable utilizada para consumo humano y preparación de alimentos, entre otros usos. Las redes de desagüe sanitario conducen las aguas residuales al exterior de las edificaciones.

1 Diseño de Planta de Tratamiento de Aguas Residuales


URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” A pesar de que las aguas residuales, están constituidas, aproximadamente por 99% de agua y 0,1% de materia extraña, su descarga en una corriente cambia las características del agua que la recibe. En esta forma los materiales que se depositan en el lecho de un río impiden el crecimiento de plantas acuáticas; los de naturaleza orgánica se pudren robando oxígeno al agua con producción de malos olores y sabores; las materias tóxicas, compuestos metálicos, ácidos y álcalis afectan directa o indirectamente la vida acuática; las pequeñas partículas como fibras o cenizas pueden asfixiar a los peces por la obstrucción de sus bronquios (agallas); los aceites y grasas pueden flotar en la superficie y adherirse a las plantas impidiendo su desarrollo. De todo ello se desprende la importancia de reducir la descarga de aguas residuales en las corrientes de agua, a los límites de autopurificación de las aguas receptoras. Se puede mejorar la capacidad de autopurificación de un río disminuyendo la velocidad del agua en la zona de descarga o en los ensanchamientos del cauce; regulando la formación de depósitos de lodo por canalización del cauce del río; aumentando los procesos de aireación provocando artificialmente, disturbios en la superficie del agua por cascadas, remolinos, etc. y finalmente impidiendo que se disminuya la cantidad de agua en dilución como sucede en época de estiaje, mediante obras de regulación. De

lo

descrito

anteriormente,

debemos

tomar

en

cuenta

que

dichos

procedimientos requieren obras muy costosas por lo que resultan antieconómicos. Por lo que se debe buscar en lo posible que la materia acarreada en el agua residual, llegue al cuerpo de agua por los sistemas de alcantarillado, sometiendo estas aguas a procesos de tratamiento. Esta operación se dificulta por encontrarse parte de la materia orgánica en solución y otra en suspensión, en forma que los sólidos pueden ser sedimentables o no sedimentables. Para depurarla, existen diversos procesos que al aplicarse aislados o en conjunto permiten obtener diferentes grados de purificación de las aguas tratadas. Diseño de Planta de Tratamiento de Aguas Residuales

2


URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” El tratamiento de las aguas residuales, debe en lo posible equilibrarse con la capacidad de depuración natural de las aguas receptoras, de modo que el proceso resulte económico y útil. La capacidad de tratamiento varía en cada caso en función de la población servida en condiciones de alta ocupación de las instalaciones, lo que ocurre en ciertas épocas del año o de la fase de desarrollo de cada zona. El principio básico de la depuración consiste en separar los contaminantes disueltos o en suspensión para obtener agua limpia. *Objetivos del Tratamiento: 1. Reducir las concentraciones de contaminantes presentes en las aguas residuales domésticas provenientes de la urbanización “La Castellana”. 2. Cumplir con las normas y requisitos mínimos definidos por las autoridades sanitarias de nuestro país, Normativa Ecuatoriana de Descarga de Aguas Residuales vigente. 3. Implementar un sistema de tratamiento de agua residual de tecnología apropiada, accesible, de simple control, operación y mantenimiento, de acuerdo con las características geográficas, ambientales y socioeconómicas de la urbanización. 4. Prevenir el origen de enfermedades hídricas. La planta de tratamiento de las aguas residuales provenientes de la urbanización “La Castellana”,

se diseñará para reducir las cantidades suficientes de sólidos

orgánicos e inorgánicos que permiten su disposición, sin infringir los objetivos propuestos. *INFORMACIÓN PRELIMINAR.Vías de acceso: La principal vía de acceso al terreno la constituye la Avenida Salvador Bustamante Celi. Para acceder al lugar de la urbanización se aclara que existe el servicio de transporte urbano con dirección al barrio Amable María.



URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” Clima: El clima en ésta zona se caracteriza por ser cálido, propio de la región. La temperatura media es de 18 °C. el período de invierno se registra en los meses de enero a mayo. Sistema existente: Dentro del área de la urbanización La Castellana, no existe un tratamiento de las aguas servidas previo a su descarga al cuerpo de agua, por lo que es de gran importancia el diseño, construcción e implementación de una planta que trate las aguas servidas provenientes de la urbanización. Documentos Técnicos Analizados: Para la elaboración del presente estudio ha sido necesario contar con los planos correspondientes al sistema de alcantarillado sanitario de la urbanización. Los documentos técnicos, que se han utilizado como sustento del presente estudio, son los que se detallan a continuación: -

Cálculo Hidráulico de la Red de Alcantarillado Sanitario (Anexo 1).

-

Planos del proyecto (Sistema de Alcantarillado Sanitario).

-

Localización de receptor final de aguas servidas (Según planos, pozo Nº 19).

-

Normas INEN: Código ecuatoriano de la construcción. C.e.c.: Normas para estudio y diseño de sistemas de Agua potable y disposición de aguas residuales para poblaciones mayores a 1000 habitantes, 1992.

-

Normas del Instituto ecuatoriano de Obras Sanitarias (EX – IEOS): Normas para estudio y diseño de sistemas de Agua potable y disposición de aguas residuales para poblaciones mayores a 1000 habitantes, Agosto de 1993.

-

Manual General Uralita, 3 Manuales Técnicos. Editorial DOSSAT S.A. (Madrid). Capítulo XIV: Saneamiento, Alcantarillado e Instalaciones Complementarias, Depuración de Aguas Negras. (Pag: 503 – 519).

-

Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes: Recurso Agua Sección:4.2.3 Normas de descarga de efluentes a un cuerpo de agua o receptor: agua dulce y agua marina.



URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” Análisis Poblacional: -

Se establecen las poblaciones actual y futura de la urbanización en estudio, con el propósito de calcular el caudal de aguas residuales a evacuar.

-

Para determinar la población futura se utilizará tres métodos, los mismos que se enmarcan en las normas de diseño establecidas por el ex IEOS del año 1993, y las normas actuales de la SSA (Subsecretaría de Saneamiento Ambiental) para el sector urbano. Determinación de la Población de Diseño

-

El cálculo de la población futura está sujeto a diversos factores, cuya determinación e invariabilidad son difíciles de predecir, razón por la cual la población a servirse con el presente proyecto en un inicio del período de diseño.

-

El índice de crecimiento es el que indica la proporción de crecimiento de una población adoptado para nuestro cálculo es el dado por la Norma.

-

Para el cálculo de la población futura se proyectará el crecimiento poblacional utilizando tres métodos conocidos, luego se escogerá la población futura considerando aspectos económicos, y sociales. Cálculo de la Población de Diseño Datos: Población actual: 480 habitantes.

Índice de crecimiento: 1.7 (Ciudad de Loja)

Periodo de Diseño: 25 años.

Población flotante: 3%.

Población Actual Total: PAT = Pa (Pf ) + Pa PAT = 480(0.03) + 480 PAT = 494 Hab.



URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” 1º Método Geométrico: Pf = Pa ∗ [1 + r ]

n

Pf = 494 * [1 + 0.017 ] Pf = 753 Hab.

25

2º Método de Wappaus:

⎛ 200 + i(t) ⎞ ⎟⎟ Pf = Pa ⎜⎜ ⎝ 200 − i(t) ⎠ ⎛ 200 + 0.017(25) ⎞ ⎟⎟ Pf = 494 * ⎜⎜ ⎝ 200 − 0.017(25) ⎠ Pf = 496 Hab. 3º Método Exponencial: i(t) ⎛ 100 ⎞ ⎜ Pf = Pa ⎜ e ⎟⎟ ⎝ ⎠ 0.017(25) Pf = 494 * ⎛⎜ e 100 ⎞⎟ ⎝ ⎠ Pf = 496 Hab.

El sistema se diseñara considerando una población futura de 753 habitantes. Estudios Demográficos: El terreno disponible para la construcción de la planta de tratamiento de aguas residuales dentro de la urbanización “La Castellana”, se estima en 0.252 Ha, las aguas provendrán de 78 viviendas unifamiliares y de un edificio de apartamentos. *Composición de las Aguas Residuales Domésticas: En las aguas residuales conocidas también como aguas urbanas existen una gran cantidad de compuestos, físicos, químicos y biológicos, sin embargo los sólidos suspendidos, los compuestos orgánicos biodegradables y los organismos patógenos, son los más importantes y para ello las plantas de tratamiento deben ser diseñadas para su remoción.



URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” Los diversos tipos de aguas residuales reciben nombres descriptivos según su procedencia, siendo una de sus características típicas la presencia de sustancias consumidoras de oxígeno en comparación con el agua, por ejemplo, de un río. En la siguiente tabla se pueden observar los contaminantes presentes en el agua residual. Tabla 1.− Contaminantes en el Agua Residual Doméstica Contaminante

Efectos

Fuente

causados por la descarga

del agua residual en aguas superficiales

Sustancias

que ARD* y ARI* (proteínas, carbohidratos, Agotamiento

consumen oxígeno(MO* grasas, aceites).

del

oxígeno,

condiciones sépticas.

biodegradable). Sólidos suspendidos

ARD y ARI; erosión del suelo.

Depósito de lodo; desarrollo de condiciones anaeróbicas.

Nutrientes: •

Nitrógeno

ARD, ARI y ARA*

Crecimiento

•

Fósforo

ARD y ARI; descarga natural.

algas y plantas acuáticas.

ARD

Comunicación

Microorganismos Materia tóxica

Deterioro

indeseable

del

•

Metales pesados

ARI

envenenamiento

•

Compuestos

ARA y ARI

alimentos

orgánicos tóxicos

en

de de

ecosistema; de

los

caso

de

acumulación.

MO refractaria (Difícil de ARI

(fenoles,

degradar

(surfactantes)

biológicamente)

nutrientes);

surfactantes), y

ARA

materia

ARD Resisten

el

tratamiento

(pesticidas, convencional, pero pueden

resultante

del afectar el ecosistema.

decaimiento de la MO. Sólidos disueltos

inorgánicos Abastecimiento de agua, uso de agua Abastecimiento

•

Cloruros

infiltración

•

Sulfuros

ARD y ARI

•

Ph

Olores: H2S

agua,

uso

Incremento del contenido de

agua, sal.

ARI Descomposición de ARD

Molestia pública

*MO; Materia orgánica *ARD: Aguas residuales domésticas *ARI: Aguas residuales industriales; *ARA: Aguas residuales agrícolas. Fuente: Alaerts, G.. Wastewater Treatment. Tratamiento de Aguas Residuales. Colombia (1995).

Para determinar la concentración de cada contaminante se tomaron muestras del agua residual en el último pozo del sistema de alcantarillado sanitario que en la nomenclatura de los planos de la evaluación del alcantarillado existente se denomina como pozo №19. Diseño de Planta de Tratamiento de Aguas Residuales

7


URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” Se eligió el pozo № 19 por cuanto en este convergen todas las aguas recolectadas por los colectores principales y secundarios, que representa a todas las aguas residuales del sistema existente. De este pozo se tomaron tres muestras para ser analizadas, esto es con el fin conocer la composición de estas aguas residuales para el posterior diseño de los tratamientos necesarios para su depuración.



URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” CARACTERIZACIÓN DEL EFLUENTE La caracterización de los efluentes, es necesaria para poder diseñar la planta de tratamiento incluirá varias fases. Inicialmente se medirá el caudal y se determinará la concentración de las aguas residuales mediante una serie de ensayos de laboratorio de muestras del agua a tratarse en la planta. Los ensayos de laboratorio se realizarán en los laboratorios del CETTIA, en la Universidad

Técnica

Particular

de

Loja,

de

acuerdo

con

la

normativa

correspondiente (o de acuerdo con el Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater de la AWWA). Para la determinación del caudal de las descargas se efectuarán tres jornadas de medición en el emisario final (Pozo Nº 19). Con estos datos se determinarán los caudales medio y máximo horario representativos de cada descarga. El diseño de las unidades de tratamiento se basará en el caudal máximo para el período de diseño. La planta de tratamiento y el sistema de alcantarillado debe estudiarse de forma conjunta de tal forma que su funcionamiento garantice la calidad del agua en los cuerpos receptores. Los parámetros de calidad del agua a cumplir serán los fijados por la entidad reguladora de acuerdo a los distintos usos que se le dé al cuerpo de agua, y que están contemplados en el TULAS (Ver Anexo Digital) o aquel que lo sustituya o modifique. Tabla Nº 2: Límites de Descarga a un Cuerpo de Agua Dulce del Texto Unificado de Legislación Ambiental Secundaria (TULAS) se presentan a continuación: Límites de Descarga a un Cuerpo de Agua Dulce Parámetros Aceites y Grasas Alkil Mercurio Aldehidos Aluminio Arsénico Bario Boro

Expresado Como Sustancias Solubles en Hexano ‐ ‐ Al Ar Ba B

Unidad

Límite Máximo Permisible

mg/L

0.3

mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L

No Detectable 2.0 5.0 0.1 2.0 2.0


9


URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” Cadmio Cianuro Cloro Activo Cloroformo Cloruros Cobre Cobalto Coliformes Fecales Color Real

Cd CN‐ Cl Extracto Carbón Cloroformo ECC Cl‐ Cu Co

mg/L mg/L mg/L

0.02 0.1 0.5

mg/L

0.1

mg/L mg/L mg/L

Nmp/100 ml

Fenol Cr+6

Unidades de Color mg/L mg/L

1000 1.0 0.5 8 Remoción >al 99% * Inapreciable en dilución: 1/20 0.2 0.5

DBO5

mg/L

100

DQO

mg/L

250

Dicloroetileno Sn F‐ P Fe

mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L

1.0 5.0 5.0 10.0 10.0

TPH

mg/L

20.0

Mn Visible Hg Ni Expresado como N N Concentración de Organoclorados Concentración de Organofosforados Ag Pb pH Se

mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L

2 Ausencia 0.005 2.0 10.0 15.0

mg/L

0.05

mg/L

0.1

mg/L mg/L mg/L ml/L mg/L mg/L

0.1 0.2 5‐9 0.1 1.0 100 1600

Color real

Compuestos Fenólicos Cromo Hexavalente Demanda Bioquímica de Oxígeno Demanda Química de Oxígeno Dicloroetileno Estaño Fluoruros Fósforo Total Hierro Total Hidrocarburos Totales de Petróleo Manganeso Material Flotante Mercurio Niquel Nitratos+Nitritos Nitrógeno Total Kjedahl Organoclorados Organofosforados Plata Plomo Potencial de Hidrógeno Selenio Sólidos Sedimentables Sólidos Suspendidos Sólidos Totales


10


URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” Sulfatos Sulfitos Sulfuros Temperatura Tensoactivos Tetracloruro de Carbono Tricloroetileno Vanadio Zinc

SO4‐‐ SO3 S ° C Sustancias Activas al azul de metileno Tetracloruro de Carbono Tricloroetileno V Zn

mg/L mg/L mg/L ° C

1000 2.0 0.5 <35

mg/L

0.5

mg/L

1.0

mg/L mg/L mg/L

1.0 5.0 5.0

*

La apreciación de color se estima sobre 10 cm de muestra diluida Aquellos regulados con descargas de coliformes fecales menores o iguales a 3000, quedan exentos de tratamiento

*

TOMA DE MUESTRAS Y AFORO DE AGUAS RESIDUALES EN LA URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” La toma de Muestra debe asegurar que la muestra obtenida refleje adecuadamente las propiedades que interesan del lugar del que proviene, es decir la muestra final debe ser: -

Tan similar como sea posible a la población global a analizar

-

Poseer sus características esenciales

En el transcurso del transporte de la muestra desde el lugar de la toma hasta el centro donde se practicaran los análisis puede ocurrir que las características físicoquímicas y microbiológicas de la muestra varíen. Esto debe evitarse en lo posible reduciendo al mínimo el tiempo transcurrido entre la toma de muestra y su análisis, empleando algún medio efectivo de preservación que no altere de forma perceptible su calidad. De lo dicho hasta ahora, se deducen algunas condiciones rutinarias para cumplir una correcta toma de muestras: -

Representatividad del total de la masa de agua investigada.

-

Mínima variación de las características del agua desde su origen hasta su efectiva determinación analítica.

-

Adecuación de la toma de muestras a la situación concreta.


11


URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” -

Además, que el examen de un agua incluye determinaciones físicas, químicas, microbiológicas, cada una de las cuales puede requerir unos criterios de toma de muestras y manipulación diferentes.

*Técnicas de Muestreo.Las muestras de agua pueden ser simples, compuestas o bien en continuo. La muestra simple proporciona información sobre la calidad en un punto y momento dado: puede ser importante a la hora de establecer características de agua en un punto de la red de abastecimiento de una población. La muestra compuesta se compone de varias alícuotas espaciadas temporalmente (Con frecuencias, variables, minutos, horas, días) que se adicionan al mismo recipiente. Este tipo de muestras se aplica, por ejemplo, en el seguimiento de vertidos industriales cuya calidad puede variar mucho a lo largo de una jornada de trabajo. Las muestras en continuo son imprescindibles en procesos a escala industrial, por ejemplo, la determinación de cloro residual libre en el agua potable a la salida de una potabilizadora. Las muestras integradas en el tiempo se obtienen con bombeo a un flujo continuo de muestra que se adiciona al mismo recipiente. *Toma de muestras.Para nuestro muestreo, se tomaran muestras compuestas durante tres días, los días seleccionados para la toma de muestras son: -

1 Muestra: Martes 28 de mayo del 2009 (06H00 – 18H00)

-

2 Muestra: Jueves 30 de mayo del 2009 (06H00 – 18H00)

-

3 Muestra: Sábado 01 de junio del 2009 (06H00 – 18H00)

Estas muestras proveen una mayor representatividad de las características de la descarga. La ventaja de tomar muestras compuestas incide en la reducción de costo del análisis de muchas muestras simples.


12


URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” Las muestras compuestas, proporcionan un estimado de la calidad media del agua durante el período de muestreo. *Recipientes.Los recipientes utilizados para la toma y almacenamiento temporal de las muestras pueden ser de diferentes capacidades, desde los 110ml utilizados en muestras simples para análisis bacteriológico, hasta los muestreadores de 5L de volumen útil. Las muestras destinadas para análisis bacteriológico, suelen tomarse en envases de borosilicatado o polipropileno como los envases en que se toman muestras de orina, los mismos que están previamente esterilizados de 110ml. Para los análisis físicos – químicos, pueden utilizarse envases de plástico enjuagándolos varias veces y manteniéndolos más de 12 horas en una solución clorhídrica. Posteriormente se enjuagara con agua destilada, quedando así esterilizado el recipiente, con una capacidad de 5 litros. *Identificación de Muestras.Para identificar cada una de las muestras, en ellas se indico, el periodo de muestreo, la fecha del muestreo, lugar de procedencia, tipo de muestreo y preservativo usado, a manera de una etiqueta en el recipiente de la muestra. *Preservantes de Muestras.La preservación de la muestra debe realizarse desde el momento en que se toma la muestra. Para muestras compuestas, cada alícuota debe preservarse desde el momento de su recolección, las muestras deben mantenerse a 4° C hasta que se complete el volumen de muestra necesaria para los análisis de laboratorio. Métodos de Preservación.1. Control de pH 2. Adición de reactivos. Dependiendo de la naturaleza de los cambios que se den en la muestra colectada, los reactivos que se pueden agregar son: ácido nítrico. Algunos cationes pueden perderse por absorción o intercambio iónico con las paredes de los recipientes de vidrio. Entre estos se encuentran el aluminio, cadmio,


13


URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” cromo, cobre, hierro, plomo, manganeso, plata y zinc. En este caso, el ácido nítrico debe acidificar la muestra hasta un pH inferior a 2 para minimizar la precipitación y adsorción sobre las paredes del recipiente. Ácido clorhídrico: para llevar hasta un pH inferior a 2. Ácido sulfúrico: para llevar hasta un pH menor de 2. Hidróxido de sodio para llevar a un pH mayor de 12. 3. Al emplear reactivos es importante tener en cuenta que estos no deben interferir los análisis deseados. 4. Uso de envases opacos o de color ámbar 5. Refrigeración *Transporte de Muestras.El traslado de las muestras hasta el laboratorio era de 10 minutos en vehículo, garantizando así que el traslado se realizo en el menor tiempo posible con una mínima alteración de la muestra desde su origen hasta el laboratorio de análisis. Para garantizar el traslado de las muestras se colocaron las muestras en una nevera de hielo, manteniéndola a 4ºC, para conservar sus propiedades características. *Programa de Muestreo.Un programa de muestreo y análisis debe permitir que con los medios de que se disponga sea viable la caracterización del fenómeno a estudiar de una manera lo más aproximada posible a la realidad. En un programa de muestreo se pueden establecer, en general los siguientes puntos: Lugar: Urbanización La Castellana. Punto de Interés: último pozo de descarga. Tipo de Muestra: Compuesta. Fecha: 28 – mayo‐2009. Hora: 06H00 – 18H00. Intervalo de tiempo: Cada hora. Volumen: 5 lit. Análisis: Físico – Químico.



URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA”

*Aforo de la descarga.Tabla Nº 3: Caudales obtenidos durante los días de muestreo. MUESTRA HORA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

06H00 07H00 08H00 09H00 10H00 11H00 12H00 13H00 14H00 15H00 16H00 17H00 18H00

1º M (martes) Vol (L) 0.361 0.346 0.431 0.219 0.229 0.282 0.233 0.222 0.219 0.244 0.350 0.420 0.350

Q (l/s) 8.50 6.57 6.01 6.38 6.67 6.48 4.90 4.75 6.64 5.61 6.43 5.52 6.11

2º M (jueves) Vol (L) 0.241 0.419 0.383 0.260 0.372 0.254 0.285 0.315 0.226 0.392 0.272 0.366 0.268

Q (l/s) 6.28 5.80 5.95 5.37 5.21 5.46 6.15 5.46 5.59 5.96 5.48 5.54 5.65

3º M (sábado) Vol (L) 0.223 0.376 0.352 0.240 0.308 0.333 0.305 0.317 0.241 0.316 0.225 0.443 0.310

Q (l/s) 6.30 6.56 5.91 6.35 6.14 6.17 5.60 5.43 5.79 5.69 5.67 5.87 5.58



URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” *Características de las aguas residuales.En la tabla que se muestra a continuación, se resumen los resultados obtenidos en los análisis de las muestras tomadas, el documento de laboratorio se anexa al informe. Tabla Nº 4: Resultados de la Caracterización del Efluente

Parámetro pH Sólidos Disueltos Sólidos Totales Sólidos en Suspensión DBO DQO Manganeso Hierro Sulfatos Cloro Libre Residual Cianuros Fósforo Nitrógeno del Nitrato Nitrógeno del Nitrito Coliformes Totales Coliformes Fecales E.coli

Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3

Máx.

Unidad

8.020

6.310

8.020

2640.000

273.000

89.200

2640.000

mg/l

7.000

0.100

2.500

7.000

mg/l

3.200

0.910

0.370

3.200

mg/l

375.00

380.00

378.00

380.00

mg/l

3280.000

1866.000

1300.000

3280.000

mg/l

0.100

0.200

0.100

0.200

mg/L

0.740

0.330

0.270

0.740

mg/L

4.000

92.000

4.000

92.000

0.000

0.000

0.000

0.000

0.023

0.023

0.040

0.000

0.000

0.040

mg/l

90.000

4.900

1.200

90.000

mg/l

0.000

0.000

0.000

0.000

mg/l

4400.000

420.000

4400.000

ufc/100 ml

16.000

165.000

143.000

165.000

ufc/100 ml

79000.000

8300.000

8300.000

ufc/100 ml



URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” *Análisis de resultados.El entendimiento de la naturaleza de las características físicas, químicas, y biológicas de las aguas residuales es esencial para el proyecto, para garantizar el eficiente funcionamiento de las instalaciones. *Factores que influyen en el carácter de las aguas residuales.Los factores que influyen directamente en el carácter del agua residual para su tratamiento son: a. b. c. d.

Partículas en suspensión, Contenido orgánico, Contenido de microorganismos y Contenido de nutrientes. CARACTERÍSTICAS FÍSICO - QUÍMICAS

Las características físicas más importantes del agua residual son el contenido total de sólidos, término que engloba la materia en suspensión, sedimentable, coloidal y la disuelta. Otras características físicas importantes son: el olor, la temperatura la densidad, el color y la turbiedad. *Sólidos totales.-

La presencia de sólidos en estas aguas se atribuye

posiblemente a la gran variedad de materiales inorgánicos y orgánicos que en ellas se encuentran y que quedaron en las muestras después de ser evaporadas, entre ellos se pueden considerar principalmente el polvo, arcillas, y grasa. *Olor.- Normalmente los olores son debido a los gases liberados durante el proceso de descomposición de la materia orgánica, el olor más característico del agua residual séptica es el debido a la presencia de sulfuro de hidrógeno que se produce al reducirse los sulfatos a sulfitos por acción de microorganismos anaerobios. *Temperatura.- La temperatura del agua residual suele ser siempre más elevada que la del agua de suministro, hecho principalmente debido a la incorporación de agua caliente procedente de las casas y los diferentes usos industriales. La temperatura del agua muestreada fue de 22ºC.


17


URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” *Densidad.- Se define la densidad de un agua residual como su masa por unidad de volumen, expresada en Kg/m³, es una característica física importante dado que de ella depende la potencial formación de corrientes de densidad en fangos de sedimentación y otras instalaciones de tratamiento. La densidad y el peso específico, dependen de la temperatura y varían en función de la concentración total de sólidos en el agua residual. *Color.- El agua residual reciente suele tener un color grisáceo, luego de circular por las redes de alcantarillado y al desarrollarse condiciones más próximas a las anaerobias el color cambia gradualmente de gris a gris oscuro llegando finalmente a adquirir un color negro catalogándose como agua residual séptica, donde el oxígeno disuelto se reduce a cero y el color cambia a negro. Algunas aguas residuales de tipo industrial añaden color al agua residual doméstica. *La Demanda Bioquímica de Oxígeno, DBO5.- Es la cantidad de oxígeno en mg/l necesaria para descomponer la materia orgánica presente mediante acción de los microorganismos aerobios presentes en el agua. Normalmente se emplea la DBO5, que mide el oxígeno consumido por los microorganismos en cinco días. Resulta el parámetro de contaminación orgánica más ampliamente empleado. La determinación del mismo está relacionada con la medición del oxígeno disuelto que consumen los microorganismos en el proceso de oxidación bioquímica de la materia orgánica. (Acevedo J,…, 2001) La DBO se debe a materiales como: hierro ferroso, oxido de azufre, sulfuro, etc., que se oxidan por el oxígeno disuelto. *La Demanda Química de Oxígeno, DQO.-La medida de la DQO es una estimación de las materias oxidables presentes en el agua, cualquiera que tiene sea su origen orgánico o mineral como: hierro ferroso, nitritos, amoniaco, sulfuros y cloruros. (Seoánez Mariano, 2005) *Nitritos.- Los nitritos son formados biológicamente por la acción de bacterias nitrificantes, en un estado intermedio en formación de nitratos. La concentración del mismo en agua y vegetales es baja. Sin embargo, la conversión microbiológica de nitrato a nitrito puede ocurrir durante el almacenamiento de vegetales frescos a temperatura ambiente, en la cual puede alcanzar niveles elevados. (Dome E, 2007) Diseño de Planta de Tratamiento de Aguas Residuales

18


URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” Los nitritos están presentes en un agua residual debido al consumo de vegetales ricos en nitritos como: acelgas, espinacas, zanahorias, brócoli, coliflor, papa, lechuga y otros; así también estos se originan en los desechos orgánicos, por la oxidación del amoníaco o por la reducción de los nitratos. *Nitratos.- Es una sal química derivada del nitrógeno que, en concentraciones bajas, se encuentra de forma natural en el agua y en el suelo. (Generalitat de Catalunya, 2008) En las aguas los nitratos pueden encontrarse por oxidación bacteriana de las materias orgánicas principalmente de las eliminadas por los animales. *Fósforo.- El fósforo en el agua proviene de diversas fuentes. De algunos procesos de lavados con detergentes tanto, a nivel industrial como a nivel doméstico; de las aguas residuales de los procesos agrícolas. *Hierro.- El hierro es un producto de extrema dureza y bajo precio al mismo tiempo, se convierte en un producto ideal para ser usado en la industria automotriz y de la construcción. Los seres humanos podemos ingerir hierro a través del consumo de carnes y vegetales, siendo las primeras las de mayor cantidad de hierro. Entre las fuentes naturales de hierro tenemos a las legumbres secas (abas, soya, arvejas), frutas deshidratadas (ciruelas, pasas), verduras (brócoli, espinaca, col, espárragos, etc) huevos, carnes rojas, atún, entre otras. *Manganeso.- Es un metal que ocurre naturalmente mientras y que se encuentra en muchos tipos de rocas. El manganeso puro es de color plateado, pero no ocurre naturalmente en esta forma. Se combina con otras sustancias tales como oxígeno, azufre o cloro. (ASTDR, 2007). Su presencia se debe a actividades donde se manipulen materiales como cerámica, cemento y gasolina. Con esta caracterización de las aguas residuales de la urbanización La

Castellana, ya se tiene un concepto claro de los parámetros a depurar, por tanto en base a esto se realizara la preselección y selección final del tratamiento a diseñar.



URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” CRITERIOS DE SELECCIÓN DE ALTERNATIVAS DE DEPURACIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES DE LA URBANIZACIÓN LA CASTELLANA Partiremos de la premisa fundamental de que el nivel de depuración debe ser el adecuado a las exigencias de calidad del cuerpo hídrico receptor y del medio natural. Por otro lado, se debe tomar muy en cuenta el poder de autodepuración del cauce, en nuestro caso el río Zamora y realizar solo la depuración artificial que se precise, buscando así la máxima economía del proceso compatible con el nivel de calidad deseado. Para esto, se ha realizado el siguiente análisis de alternativas marcando criterios de selección que servirán para justificar la solución más idónea a aplicarse en la urbanización, partiendo de los siguientes aspectos: Superficie Necesaria Simplicidad de construcción • Movimiento de tierras • Obra civil • Equipos Mantenimiento y Explotación • Simplicidad de funcionamiento • Necesidad de personal • Duración del control • Frecuencia en el control Costos de Construcción Costos de Explotación y , Mantenimiento Rendimientos • DQO • DBO

SS • Nt • Pt • Coliformes Estabilidad • Efecto de la temperatura • Turbidez del efluente • Variación de caudal y carga Impacto Ambiental • Molestia de olores • Molestia de ruidos • Molestia de insectos • Integración con el entorno • Riesgos para la salud • Efectos en el suelo Producción de Fangos. •

*PRESELECCIÓN.Para la elección entre los posibles sistemas de depuración hemos hecho una primera etapa de preselección, en donde de acuerdo a las circunstancias específicas de la urbanización se han considerado los siguientes aspectos: Población de cálculo (campo poblacional de aplicación), superficie disponible (necesidades de superficie), grado de depuración exigido (legislación sobre vertidos TULAS), limitaciones económicas tanto en construcción como en


20


URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” explotación, tipo de agua residual a tratar y, otras características propias de nuestra ciudad que han hecho viables o desechables algunas de las alternativas propuestas. En las tablas que se exponen a continuación presentamos el campo poblacional de aplicación y a continuación la superficie necesaria por habitante para cada una de las alternativas posibles Tabla Nº 5 *Campo Poblacional de algunas alternativas de Depuración propuestas: ALTERNATIVA Escorrentía Superficial Lechos Bacterianos Biodiscos Lagunas Facultativas Lagunas Anaerobias (+) Poco

POBLACIÓN EQUIVALENTE > 50.000 hab.

+ +++ ++ + + (++) Medio

(+++) Mucho

Tabla Nº 6 *Superficie Necesaria para cada alternativa: ALTERNATIVA Escorrentía Superficial Lechos Bacterianos Biodiscos Lagunas Facultativas Lagunas Anaerobias

SUPERFICIE NECESARIA (m2/hab.)

5 a 15 0.5 a 0.7 0.5 a 0.8 2 a 20 1 a 3

Como hemos podido observar en esta primera selección de alternativas existe una leve inclinación por los lechos bacterianos. Una segunda etapa de selección nos permitirá conocer de forma razonada y justificada las soluciones más válidas a ser tomadas en cuenta para las conclusiones finales. *SELECCIÓN.En esta fase elegirá de entre las cinco alternativas preseleccionadas aquella que con los justificativos técnicos y razonamientos lógicos nos conduzca a definir la mejor opción para la urbanización, para ello se realizaran matrices de selección. Los efectos los valoraremos para cada alternativa ya sea con: cifras (m2/hab, $/hab, $/hab/año, lit fango/m3 AR, etc) ó también con apreciaciones adimensionales (como: S: simple, MS: muy simple, C = complejo; P = poco, etc).


21


URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” Estas valoraciones se traducirán en cifras numéricas entre 0 y 10, que contemplan las situaciones extremas más desfavorables y favorables respectivamente, para cada uno de los efectos. Como resumen, se expone para cada solución objeto de estudio una matriz final de selección, donde se dan diferentes pesos parciales a cada uno de los nueve efectos analizados según las características propias de nuestra urbanización, lo que nos ha llevado a un ordenamiento razonado entre las alternativas preseleccionadas, para finalmente de acuerdo a los pesos asignados a cada efecto debidamente razonados y justificados elegir como solución más idónea a aquella que tenga la máxima puntuación. *MATRICES DE SELECCIÓN: a).Tabla Nº7

SUPERFICIE NECESARIA.

Escorrentía Lechos Demanda de Superficial bacterianos área (m²/hab) 5 -15. 0.5 - 0.7 Calificación 7 10 Total 7 10 Nota

b). Tabla Nº 8

7,00

10,00

Biodiscos

Laguna Lagunas Facultativa Anaerobias

0-5 - 0.8 9 9

2 -20. 7 7

1 - 3. 7 7

9,00

7,00

7,00

Peso 10 10

SIMPLICIDAD DE CONSTRUCCIÓN. Escorrentía Lechos Superficial bacterianos

Biodiscos

Laguna Lagunas Facultativa Anaerobias

Movimiento de tierra

MS

MS

MS

C

C

Calificación Obra civil Calificación Equipos Calificación Total

10 MS 10 MS 10 30

10 S 8 S 8 26

10 C 5 C 5 20

5 S 8 MS 10 23

5 S 8 MS 10 23

Nota

10

9

7

8

8

ms = muy simple = 10

s = simple = 8

c = complicado = 5


Peso

10 10 10 30

22



c). Tabla Nº 9

EXPLOTACIÓN Y MANTENIMIENTO. Escorrentía Lechos Laguna Biodiscos Superficial bacterianos Facultativa

Lagunas Anaerobias

Simp. funcionamiento

N

S

C

S

S

Calificación

6

8

5

8

8

Necesidad. personal

P

P

M

P

P

Calificación

10

10

4

10

10

Duración del control

P

RF

M

P

P

Calificación

10

8

4

10

10

Frecuencia control

PF

RF

F

PF

PF

Calificación Total

10 36

8 34

5 18

10 38

10 38

Nota

9

9

5

10

10

Peso

10

10

10

10 40

MS = muy simple = 10 S = simple = 8 C = complicado = 5 P = poco = 10 M = mucho = 4 PF = poco frecuente = 10 F = frecuente = 5 RF = razonablemente frecuente =8 N = Normal = 6

COSTOS DE CONSTRUCCIÓN.

d). Tabla Nº 10

Escorrentía Lechos Laguna Lagunas Biodiscos Superficial bacterianos Facultativa Anaerobias > 100000 Calificación Total

0 0

8 8

6 6

7 7

7 7

Nota

0

8

6

8

8

Peso 10 10

Costo = $/hab.




COSTOS DE EXPLOTACIÓN Y MANTENIMIENTO.

e). Tabla Nº 11

Escorrentía Lechos Laguna Lagunas Biodiscos Superficial bacterianos Facultativa Anaerobias > 100000 Calificación Total

0 0

8 8

7 7

4 4

4 4

Nota

0

8

7

4

4

Peso 10 10

Costo = $/hab. RENDIMIENTOS.

f). Tabla Nº 12

Escorrentía Lechos Laguna Biodiscos Superficial bacterianos Facultativa DQO Calificación DBO Calificación SS Calificación Nt Calificación Pt Calificación

0 92 - 96 9 95 9 45 4 30 3

68 - 81 7 60 - 95 7 52 - 90 8 15 - 70 6 5 - 30. 2

70 - 85 8 70 - 97 7 75 - 97 8 30 - 80 6 8 - 30. 2

Coliformes fecales

99,5

80 - 90

85

Calificación Total

10 35

9 15

9 23

10 39

10 28

8

8

8

9

6

Nota Rendimiento = %

50 - 85 7 60 - 95 7 49 - 90 7 60 6 oct-35 2

Lagunas Anaerobias

Peso

20 2 50 - 85 6 60 - 80 6 30 3 10 1

10 10 10 5 5

99 - 99.9 99.99 - 99.99 5 45



URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” g). Tabla Nº 13

ESTABILIDAD. Escorrentía Lechos Laguna Lagunas Biodiscos Superficial bacterianos Facultativa Anaerobias

Efectos temperatura Turbidez efluente Variación de caudal - carga Total Nota

Peso

10

7

5

3

3

10

3

7

5

3

3

10

10

8

8

10

10

10

23

22

18

16

16

8

7

7

5

5

30

IMPACTO AMBIENTAL.

h). Tabla Nº 14

Escorrentía Lechos Laguna Lagunas Biodiscos Superficial bacterianos Facultativa Anaerobias Molestia de olores

PF

PA

PN

PN

PF

Calificación

2

8

5

5

2

Molestia de ruidos

PI

PI

PA

PI

PI

Calificación

10

10

8

10

10

Molestia insectos

PN

PA

PA

PN

PN

Calificación

5

8

8

5

5

Integración entorno

N

N

M

N

N

Calificación

7

7

4

7

7

Riesgos para salud

A

BA

BA

ME

A

Calificación

4

10

10

7

4

Efectos en el suelo

PF

PI

PI

PN

PN

Calificación Total

2 30

10 53

10 45

5 39

5 33

Nota

5

9

8

7

6

Peso

10

10

10

10

10

10 60

B = buena = 10 N = normal = 7 M = mala = 4 PI = problema inexistente = 10 PA = problema atípico = 8 PN = problema normal = 5 PF = problema frecuente = 2 A = alto = 4 ME = medio = 7 BA = bajo = 10


25



PRODUCCIÓN DE FANGOS

i). Tabla Nº 15

Escorrentía Lechos Laguna Lagunas Biodiscos Superficial bacterianos Facultativa Anaerobias Producción fangos

0

1 - 3.

3 - 4.

1.2 - 1.6

0.4 - 0.7

Calificación Total

0 0

9 9

8 8

5 5

6 6

Nota

0

9

8

5

6

Peso

10 10

1lit/m3 AR MATRIZ FINAL DE SELECCIÓN. Lechos bacterianos

Biodiscos

Laguna Facultativa

Lagunas Anaerobias

Peso

Superficie necesaria

7

10

9

7

7

10

Simplicidad de construcción

10

9

7

8

8

30

Explotación y mantenimiento

9

9

5

10

10

40

Costo de construcción

0

8

6

8

8

10

Costo explotación y mantenimiento.

0

8

7

4

4

10

Rendimiento

8

8

8

9

6

45

Estabilidad.

8

7

6

5

5

30

Impacto ambiental

5

9

8

7

6

60

Fangos.

10

9

8

9

10

10

Total

1710

2037

1655

1850

1700

Nota

6.98

8.32

6.76

7.55

6.94

Efectos

Escorrentía Superficial

j). Tabla Nº 16

245



URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” *COMPARACIÓN ENTRE LAS SOLUCIONES DE DEPURACIÓN.De los resultados señalados en la Matriz de Selección Nº 9, hemos establecido las siguientes conclusiones comparativas entre los sistemas de depuración previamente seleccionados, en función de su aplicación en otros países y en otras ciudades del Ecuador: *Superficie Necesaria: Del análisis poblacional de la urbanización proyectada a 25 años, esto nos da un año de horizonte del proyecto en el 2034, de acuerdo a las exigencias de la UMAPAL y, luego de los cálculos pertinentes encontramos que tenemos una población de: 753 habitantes. Para la población indicada y, de acuerdo a los análisis de las matrices de selección de la planta de tratamiento de aguas residuales podemos concluir que el tratamiento indicado para la urbanización es el de Lechos Bacterianos, los mismos que de acuerdo a los autores Metcalf y Eddy de investigaciones experimentales se concluye que son los que ocupan menor área de terreno, en tal virtud para la población antes señalada del año 2039 y un rango de 0,5 a 0,7 m2/habitante (lecho bacteriano), si tomamos el valor medio necesitaríamos el área siguiente para implantar en la urbanización el tratamiento biológico de 451.8 m2 igual a 0.045 Ha. *Simplicidad de construcción: El movimiento de tierras que se realiza en la fase constructiva de un sistema de tratamiento de aguas residuales, resulta habitualmente simple en su ejecución en la mayoría de los casos, salvo circunstancias especiales debidas a la naturaleza del terreno, el peso que se ha dado a los sistemas de lagunaje hacen referencia a la magnitud del movimiento de tierras en función del área que ocupan. *Explotación y Mantenimiento: El lagunaje es el sistema que ofrece mayor flexibilidad y simplicidad de funcionamiento, y los sistemas más complejos de instalación y funcionamiento vienen a ser los de aireación prolongada y tratamientos físicos y químicos; no tomados en cuenta en esta preselección por estas condicionantes. *Costos de Construcción: Según lo que nos demuestra el análisis de la matriz correspondiente podemos señalar que el costo por habitante en lagunaje y Lechos Bacterianos está en iguales condiciones, lo que no sucede con los Biodiscos que tienen un costo mayor por habitante. El costo medio por habitante es de $10 dólares americanos


27


URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” *Costos de Explotación y Mantenimiento: Según Ramón Collado Lara (colección SEINOR Nº 12) expone que los procesos más costosos de explotación son los de aplicación Subsuperficial y los de menor costo las lagunas, sin embargo en cuanto al lagunaje se le asignó un menor peso, dado que consideramos que físicamente no va con lo que se busca diseñar en nuestra urbanización. Se estima un costo de 6.4 $/hab.año *Rendimientos: De manera general podemos decir que en los Sistemas de Aplicación al Terreno, se alcanzan niveles más altos de rendimientos en la depuración de aguas residuales en tanto que los niveles más bajos están dados por los tratamientos mediante sistemas de lagunaje. Para la urbanización, siendo los lechos bacterianos los que han alcanzado el mayor peso en las matrices de selección y de la bibliografía y experiencia en otras ciudades y países encontramos que el rendimiento de depuración de las aguas residuales es del 80 %. *Estabilidad: De manera general los más estables son los procesos de aplicación al terreno mientras que los más inestables son los tratamientos primarios y los sistemas de lagunaje. La estabilidad respecto de la temperatura se analiza en función de su incidencia sobre el grado de depuración, siendo el lagunaje el proceso más sensible a sus efectos en el rendimiento, debido a las características propias del sistema. Los sistemas que mejor calidad del efluente mantienen en forma permanente, son los procesos de aplicación al terreno. Los de peor calidad son los tratamientos mediante lagunaje y fisicoquímicos. Los más estables frente a las variaciones de caudal y carga son una vez más los sistemas de aplicación al terreno, también resulta muy estables los procesos de lagunaje. La estabilidad con respecto a los procesos de lechos bacterianos mantienen una estabilidad de degradabilidad todo el tiempo ya que los cambios de temperatura extremos (temperaturas superiores a la temperatura de congelamiento del agua y menores a 40° C), así como la carga bacteriana no alteran el proceso biológico manteniendo el mismo rendimiento del 80%.


28


URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” *Impacto Ambiental: Los sistemas que presentan mejor integración ambiental son los procesos de Lechos Bacterianos y Biodiscos. Los sistemas que tienen mayor dificultad para integrarse al medio natural son los de Lagunaje en especial los anaerobios. *Producción de Fangos: La producción y tratamiento de los lodos en un proceso de depuración de aguas residuales, muchas veces absorbe una gran parte de los costos de explotación, por lo que deben considerarse prioritarios aquellos sistemas donde la producción de fangos sea menor. Los sistemas de aplicación al terreno tienen una producción de fangos nula o casi nula. Los sistemas en donde se producen la mayor cantidad de fangos son los de aireación prolongada y sobre todo el tratamiento físico-químico (6 a 25 lit./m3 AR). En los procesos de Lechos Bacterianos y Biodiscos, la producción es inferior a la que se obtiene en los procesos convencionales y algo mayor que en los tratamientos previos y lagunaje. CONCLUSIONES.Como resumen del estudio comparativo entre las diferentes soluciones de depuración de aguas residuales, se concluye que: 1. Los posibles sistemas de tratamiento están dados por: a. b. c. d. e. f.

Tratamientos primarios Aplicación Subsuperficial Aplicación Superficial Lagunaje Procesos Biopelícula y Tratamientos convencionales

2. Los tratamientos primarios (fosa séptica, tanque Imhoff y decantación primaria), no resuelven más que de un modo parcial la depuración de las aguas residuales y, por tanto deben formar parte de un sistema de depuración más completo. 3. En núcleos poblacionales pequeños (< a 10.000 hab) y, si se dispone de terreno suficiente y adecuado, las soluciones de aplicación Subsuperficial pueden resultar más económicas y viables, obteniéndose unos efluentes de alta calidad.



URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” 4. En poblaciones superiores, los costos y necesidades de terreno hacen no válido el uso de sistemas de aplicación Subsuperficial. 5. Como hemos visto y se desprende de cada una de las matrices que se han desarrollado para cada uno de los sistemas de tratamiento de las aguas residuales preseleccionados, llegamos a la conclusión final que el sistema a aplicarse en la urbanización, por todas las condicionantes es el de tratamiento mediante LECHOS BACTERIANOS, cuyos componentes básicos serían: a. b. c. d. e. f. g. h.

Canal de llegada Canal de cribado Rejas de Desbaste Desarenadores Decantación Primaria Reactores Biológicos (Lechos Bacterianos) y Decantación Secundaria. Descarga del efluente.

Cabe señalar nuevamente que estas alternativas se las determinó mediante un estudio comparativo tomando en cuenta varios aspectos como son: número de habitantes, superficie, simplicidad de construcción, explotación y mantenimiento, costos, estabilidad, etc.



URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” CÁLCULO HIDRÁULICO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO Caudales de Diseño: En el diseño de la planta de tratamiento de las aguas residuales de la urbanización “La Castellana”, el caudal del proyecto está conformado por los siguientes componentes: -

Caudal de aguas residuales domésticas.

-

Caudal de aguas residuales industriales.

-

Caudal de aguas de infiltración.

-

Caudal de aguas ilícitas.

*Caudal de aguas residuales domésticas: De acuerdo a las normas vigentes, el caudal de las aguas residuales domésticas está constituido por un porcentaje que varía entre 70% y 80% de la dotación de agua potable. QAASS = 4.0 x Pf x Df x 0.80 / 86400 QAASS = 4.0 x 753hab x 170lt/hab/día x 0.80 / 86400 QAASS = 6.97 lt/seg.

*Caudal de Aguas Industriales: Dentro de la urbanización no existe la presencia de ninguna industria en la zona, por tal razón no se ha considerado este valor. QIND = 0.00 lt/seg.

*Caudal de Aguas de Infiltración: Las aguas de infiltración son aquellas que, debido a la presencia de aguas subterráneas y a imperfecciones en las juntas de tuberías y colectores, penetran por ellos aportando al caudal normal de circulación. El caudal de infiltración que se indica a continuación fue tomado del diseño del sistema de alcantarillado sanitario (Ver Anexo 1). QINF = 0.484 lt/seg.


31



*Caudal de Aguas Ilícitas: Este caudal se debe generalmente a conexiones domiciliarias que llevan aguas lluvias, interconectadas al sistema sanitario, consideramos adecuado estimar una cantidad mínima de 80 lt/hab/día, con el objeto de tomar en cuenta posibles conexiones pluviales que se realicen sin el debido conocimiento de las autoridades respectivas. Por consiguiente: QILI = 80 lt/hab/día x 753 hab QILI = 0.70 lt/seg

*Caudal Medio: El caudal de medio es la suma de los caudales propuestos. QMEDIO = QAASS + QIND + QINF + QILI) QMEDIO = 6.96 + 0.00+ 0.484 + 0.70

QMEDIO = 8.15 lt/seg *Coeficiente Punta: “Teóricamente, los factores punta (la relación entre caudal punta y caudal medio) podrían derivarse o ser estimados para cada uno de los grandes usuarios o para categoría de caudal recogida en la red. Con este procedimiento, los caudales medios individuales se multiplicarían por estos factores y los caudales punta resultantes se combinarían para obtener los caudales máximos previsibles. Desgraciadamente, este grado de refinamiento es raramente posible por consiguiente, los factores punta utilizados deben estimarse mediante la utilización de métodos más generales”.



URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” Grafico 1.- CURVA TIPICA PARA DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE PUNTA A PARTIR DEL CAUDAL

Factor punta

MEDIO DE AGUAS RESIDUALES.

4.0

4.0

3.0

3.0

2.0

2.0

1.5

1.5

0.1

0.2

0.5

1.0

2.0

5.0

10

20

50

100

Caudal medio de agua residual, lit/s

*Por lo tanto, el coeficiente punta obtenido de la Gráfica Nº 1, es de 2.5. *Caudal de Diseño: El caudal de diseño esta dado por el producto entre el caudal medio y el coeficiente punta, por lo tanto el caudal de diseño esta dado por: QDISEÑO = 2.5 (QAASS) + QIND + QINF + QILI) QDISEÑO = 2.5 (6.96) + 0.00+ 0.484 + 0.70

QDISEÑO = 18.61 lt/seg *Carga Unitaria (Cq): Es el valor de la concentración máxima que va a tener la planta de tratamiento sea cual fuere el sistema adoptado. En muchos casos se recomienda cargas de DBO en base a la contribución percápita de 54 gr/hab.día, que es un valor promedio para nuestro país. Otros valores recomendados son de 200 a 250 mg/lt de concentración del efluente que serán utilizados de acuerdo a la cantidad de materia orgánica presente en las aguas.



URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” La carga orgánica unitaria para el presente proyecto es de 380 mg/lt, valor máximo de DBO determinado en los análisis microbiológicos (Ver Anexo 2). DBO 5 (Q DISEÑO ) 380(20.38) = = 9.39 mg/hab.s Pf 753 ⎛ 86400 ⎞ Carga Unitaria = 9.39mg/hab.s⎜ ⎟ = 811.14 gr/hab.día ⎝ 1000 ⎠

Carga Unitaria =

Según normas del ex IEOS recomienda tomar el valor mínimo de 50gr/hab.día; por lo tanto el valor adoptado para nuestro diseño es de 811.14 gr/hab.día. CARGA ORGÁNICA La carga orgánica total se obtiene multiplicando la carga unitaria por el número de habitantes, y viene expresada en Kg/día. Nosotros la denominamos: Cot =

Cq(Pf) 811.14 (753) = = 611 Kg/día. 1000 1000

ÁREA DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO El sistema de tratamiento adoptado para la urbanización, no requiere de grandes extensiones de terreno. El área de la planta de tratamiento dentro de la cual se incluyen todas sus unidades comprende una extensión aproximada de 0.25 ha. DIMENSIONES DE LA PLANTA Las dimensiones de la planta de tratamiento, están diseñadas por unidades. El área requerida para toda la planta la desglosamos para cada una de sus unidades:




UNIDADES DE PRETRATAMIENTO. a. CAJÓN DE ENTRADA: Es indispensable construir a la entrada de la EDAR un cajón que además puede servirnos para inspecciones. Debido al diámetro de llegada del emisario hacia la planta, se cree conveniente colocar un pozo o cajón de 0.50 m de ancho por 0.50 m de largo, que tendrá una pantalla para romper la presión de llegada y uniformizar velocidades. El fondo de este pozo está 15 cm más bajo que el nivel de llegada del emisario (10– 15 cm según recomendación del ex – IEOS). *Tiempo de caída:

t=

2y = g

2(0.15) = 0.175 s. 9.81

*Distancia a la que debe ir la pantalla: V = 1.34m/s [velocidad del cálculo hidráulico de la red (Ver anexo 1)] X = V.t = 1.34(0.175 ) = 0.23m ≈ 0.25m

∗ Distancia de la pantalla rompe presión adaptada de 0.25m. ∗ Altura de la pantalla de 0.40m. Transición al Canal de Entrada:

∗ Ancho del canal de llegada adoptado de 0.30m. (Según Manual de depuración Uralita: 0.30m
bcajón - bcanal 0.5 − 0.3 = = 0.5m 2(tan12.5) 2(tan12.5)


35



b. CANAL DE ENTRADA Para el dimensionamiento del canal de entrada al pretratamiento se elige transportar el agua mediante un canal rectangular. La pendiente del canal de entrada adoptada es del 1.3% (S ≥ 0.5% (5%o) Manual de Depuración URALITA) Según la normativa del EX - IEOS, recomienda las siguientes velocidades: -

V > 0.6 m/s. (A Caudal Medio Qmed.)

-

V < 2.5 m/s. (A Caudal Máximo Qmáx.)

El canal será de hormigón ciclópeo por lo que n de Manning es de 0.013 Las fórmulas usadas son: *Verificación de Velocidad para Caudal Máximo:

K=

Q*n 0.01861(0.013) = = 0.0526 1/2 b *S 0.30 8/3 (0.013) 1/2 8/3

Canal rectangular, entonces:

d = 1.66240 * K 0.74232 b d = 1.66240(0.0526) 0.74232 (0.30) d = 0.056m ≈ 0.06m La velocidad debe mantenerse entre los siguientes límites (0.7 – 2.0 m/s). Según Sviatoslav Krochin. 2

1

1 1 ⎛ (0.3)(0.06) ⎞ 3 ⎛ 1.3 ⎞ 2 V = * R 2/3 * S 1/2 = ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ = 1.04 ms n 0.013 ⎝ 0.3 + 2(0.06) ⎠ ⎝ 100 ⎠



URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” *La velocidad se encuentra dentro de los límites. *Verificación de Velocidad para Caudal Medio:

K=

Q*n 0.00815(0.013) = = 0.023 1/2 b *S 0.30 8/3 (0.013) 1/2 8/3


d = 1.66240 * K 0.74232 b d = 1.66240(0. 023) 0.74232 (0.30) d = 0.0304m ≈ 0.03m La velocidad debe mantenerse entre los siguientes límites (0.7 – 2.0 m/s). Según Sviatoslav Krochin. 2

1

1 1 ⎛ (0.3)(0.03) ⎞ 3 ⎛ 1.3 ⎞ 2 V = * R 2/3 * S 1/2 = ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ = 0.75 ms n 0.013 ⎝ 0.3 + 2(0.03) ⎠ ⎝ 100 ⎠ *La velocidad se encuentra dentro de los límites.

*Verificación de Velocidad para Caudal Mínimo: K=

Q*n 0.00697(0.013) = = 0.0197 1/2 b *S 0.30 8/3 (0.013) 1/2 8/3


d = 1.66240 * K 0.74232 b d = 1.66240(0. 0197) 0.74232 (0.30) d = 0.027m ≈ 0.03m



URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” La velocidad debe mantenerse entre los siguientes límites (0.7 – 2.0 m/s). Según Sviatoslav Krochin. 2

1

1 1 ⎛ (0.3)(0.027) ⎞ 3 ⎛ 1.3 ⎞ 2 V = * R 2/3 * S 1/2 = ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ = 0.707 ms n 0.013 ⎝ 0.3 + 2(0.027) ⎠ ⎝ 100 ⎠ *La velocidad se encuentra dentro de los límites. Se recomienda tomar una altura de seguridad ≥ 0.40 m, pero, dadas las características hidráulicas de diseño se adopta:

h T = d + h + BL h T = 0.4 + 0.05 + 0.1 h T = 0.55m *Resumen de Cálculos: -

Ancho del canal= 0.30m

-

Tirante del canal= 6 cm

-

Altura del canal= 0.55 m

-

Longitud del canal= 1m

c. DISEÑO CRIBAS Y REJILLAS DE DESBASTE El desbaste se realiza por medio de rejillas (rejas, mallas o cribas), y tiene como objeto retener y separar los cuerpos voluminosos flotantes y en suspensión, que arrastra consigo el agua residual, la instalación de estas rejillas es indispensable en cualquier depuradora. Se consigue así: 1. Eludir posteriores depósitos. 2. Evitar obstrucciones en canales, tuberías y conducciones en general. 3. Interceptar las materias que por sus excesivas dimensiones podrían dificultar el funcionamiento de las unidades posteriores. 4. Aumentar la eficiencia de los tratamientos posteriores.


TECNI-CONSTRUCC CIONES S.A..

U URBANIZ ZACIÓN “LA “ CAST TELLANA A” La ele ección del tipo t de reja as a colocarr es una de e las princip pales decisio ones a tom mar en el diseño de e toda esta ación depuradora. La as rejillas pueden p clasificarse, co on arregllo a distinto os criterios en: 1.

Horizontale es, verticale es, inclinada as y curvas.

2.

Finas, mediianas y grue esas.

3.

Fijas o móvviles.

4.

De limpieza a automáticca, semiauto omática o manual. m

Aunque no existte un criterio único para la delimitación de los tipos de e rejillas fin nas media as o gruesas, se pueden consid derar como o rejillas fin nas aquella as en que la separación libre de aberturras es inferior a 1.5 cm m. La distan ncia entre barras, b en las l das rejillas de separa ación mediia, oscila entre e 1.5 y 5.0 cm. llamad

Son las más m

emple eadas en la a actualidad d, puesto que q retienen n la mayor parte de las sustanciias arrasttradas que no n pueden eliminarse por sedime entación. *El destin no de los re esiduos rettenidos en las rejillas puede serr: 1..

Incorporración al sistema público p de recogida de basu ura; solo en e instalacio ones peque eñas.

2..

Enterram miento; solo o en pequ ueñas insta alaciones, en zanjas de 1 m de d profundiidad, con capas c de re esiduos de 20 cm de espesor. Mineralizació M ón en 5 año os.

39 Dise eño de Plan nta de Tra atamiento o de Aguass Residualles


URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” *El ancho del canal en la zona de rejillas se calcula con la fórmula siguiente:

⎛c ⎞ b = ⎜ − 1 ⎟(s + a) + s ⎝s ⎠ Donde:

a:

Ancho de los barrotes de la rejilla (mm).

b:

Ancho del canal en la zona de rejilla (mm).

c:

Ancho del canal de entrada (mm).

s:

Separación útil entre barrotes (mm).

La finalidad es evitar un aumento de la velocidad de paso como consecuencia de la colocación de la rejilla, debido a la reducción de la sección de paso. De acuerdo con el método de limpieza las rejillas pueden ser mecánicas y manuales. Las de limpieza manual se usan con bastante frecuencia en plantas de tratamiento pequeñas; los sólidos removidos por las rejillas se colocan sobre una bandeja perforada para su deshidratación. (Ver figura 1). Figura 1: Rejas de desbaste de limpieza manual. (www.itp-depuracion.com)

(a)

(b) Rastrillo de limpieza

Rejilla

Caja recogedora de residuos

CANAL DE CRIBADO Rejilla

Regla limnimétrica

ELEVACIÓN

CORTE

REJILLA

PLANTA

(a) CANALETA PARSHAL

(b) CANAL RECTANGULAR




Con la finalidad de que las sustancias impermeables no lleguen a

provocar

alteraciones en el funcionamiento de las unidades de tratamiento, especialmente a la entrada y salida de los depósitos de decantación, se han diseñado cribas con rejillas de 15mm. y espaciamiento de 25mm. De tal manera que en esta unidad se trate de evitar en lo posible la entrada de papeles, ramas pequeñas, etc. Con el fin de proteger las operaciones posteriores de pretratamiento, se propone la operación de cribado para la cual se utilizará una rejilla de limpieza manual, con una inclinación de 45º. Considerando que el tipo de basura acarreada por el afluente es de tamaño medio, se seleccionó una separación entre barras de 25 mm (2.5 cm), y un espesor de las barras (circulares) de 10 mm. El parámetro fundamental en la comprobación de rejillas es la velocidad de paso del agua entre los barrotes, la cual debe mantenerse entre 0.40 m/s y 0.75 m/s (basado en el caudal medio). *Diseño: S = 2.5cm

A = 1.0cm

El ancho en la zona de rejillas vendrá dado por:

⎞ ⎛ 0.30 ⎛c ⎞ b = ⎜ − 1 ⎟(s + a) + s = ⎜ − 1 ⎟(0.025 + 0.01) + 0.025 = 0.40m ⎝ 0.025 ⎠ ⎝s ⎠ El número de barras vendrá dado por: n=

b − s 0.40 − 0.025 = = 11 a + s 0.01 + 0.025

Según la normativa del EX – IEOS, en la rejilla la velocidad a caudal medio debe estar entre 0.4m/s y 0.75m/s.



URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” Las fórmulas usadas son: K=

Q*n 0.00815(0.013) = = 0.0107 1/2 b *S 0.40 8/3 (0.013) 1/2 8/3


d = 1.66240 * K 0.74232 b d = 1.66240(0. 0107) 0.74232 (0.40) d = 0.023m La velocidad debe mantenerse entre los siguientes límites (0.4 – 0.75 m/s). 2

1

1 1 ⎛ (0.4)(0.023) ⎞ 3 ⎛ 1.3 ⎞ 2 V = * R 2/3 * S 1/2 = ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ = 0.55 ms n 0.013 ⎝ 0.4 + 2(0.023) ⎠ ⎝ 100 ⎠ *Para Caudal Mínimo: (Para evitar velocidades que faciliten la sedimentación) K=

Q*n 0.00697(0.013) = = 0.0091 1/2 b *S 0.40 8/3 (0.013) 1/2 8/3


d = 1.66240 * K 0.74232 b d = 1.66240(0.0091) 0.74232 (0.40) d = 0.02m La velocidad debe mantenerse entre los siguientes límites (0.4 – 0.75 m/s). 2

1

1 1 ⎛ (0.4)(0.02 ) ⎞ 3 ⎛ 1.3 ⎞ 2 V = * R 2/3 * S 1/2 = ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ = 0.52 ms n 0.013 ⎝ 0.4 + 2(0.02) ⎠ ⎝ 100 ⎠ *Para Caudal Máximo: K=

Q*n 0.01861(0.013) = = 0.0244 1/2 b *S 0.40 8/3 (0.013) 1/2 8/3


42




d = 1.66240 * K 0.74232 b d = 1.66240(0.0244) 0.74232 (0.40) d = 0.03m 2

1

1 1 ⎛ (0.4)(0.03 ) ⎞ 3 ⎛ 1.3 ⎞ 2 V = * R 2/3 * S 1/2 = ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ = 0.79 ms n 0.013 ⎝ 0.4 + 2(0.03) ⎠ ⎝ 100 ⎠ Tabla Nº 17: Pérdidas de Energía en la Rejilla (Según Kirshmer): β

Tipo de Barra

2.42 Rectangular con cara recta 1.67 Rectangular con cara recta y semicircular 1.79 Circulas

* Pérdida de energía:

v2 0.79 2 = = 0.0323m 2g 2(9.81)

hv = 4

4

⎛ a ⎞3 ⎛ 0.01 ⎞ 3 H = β ⎜ ⎟ hv.sen θ = 1.79 ⎜ ⎟ (0.0323 )(sen(45)) = 0.012m ⎝s⎠ ⎝ 0.025 ⎠ *Pérdidas en la rejilla (Según EX – IEOS: Hmín=0.15m), por lo que adopto H=0.20m. *Área de la Rejilla: A=

Q 0.01861 = = 0.0102m 2 V 0.79

*Tirante de agua en la rejilla: y=

A 0.0102 = = 0.026m b 0.40



URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” *Altura de la rejilla:

H rej = y + BL = 0.026 + 0.10 = 0.13m Altura muy baja, por lo que adopto 0.30m *Longitud de la Rejilla: L=

θ

H 0.30 = = 0.42m ≈ 0.50m senθ sen(45)

*Volumen de agua diaria:

Vol = Qt = 0.01861(86400) = 1607.9m3 Tabla Nº 18: tomada de la normativa de EX - IEOS (Tabla X.4)

Material cribado retenido según aberturas de cribas Cantidad (α) (l/m3) 0.038 0.023 0.023 0.009

Abertura (mm) 20 25 30 40 *Volumen del material retenido:

(

)

VMT = α (Vol ) = 0.023 mLit3 1607.9 m 3 = 36.98Lit = 0.037m 3 *Resumen de Cálculos: -

b = 400 mm.

-

n = 11 unidades.

-

∅ = 10 mm.

-

s = 25 mm.

-

L = 1.00 m.




d. DISEÑO DEL DESARENADOR: Consiste en la separación de gravas, arenas, partículas minerales y cualquier otro material pesado de tamaño superior a los 0.15 mm. Existen dos tipos básicos de desarenadores, según su sedimentación sea por gravedad o con aireación: los de flujo horizontal y los aireados. Los más frecuentes en pequeños núcleos son los de flujo horizontal, y consisten en un canal por el que circula el agua a velocidad comprendida entre 20 y 40 cm/s. A esta velocidad se produce la sedimentación de las arenas, que se recogen en el fondo del canal, bien de forma manual o mecánica, según el tamaño de la población servida. Los elementos pesados en suspensión perjudican el tratamiento posterior, generando sobrecargas en fangos, depósitos en las conducciones hidráulicas, tuberías y canales, abrasión en rodetes de bombas y equipos, disminuyendo la capacidad hidráulica. La retirada de estos sólidos se realiza en depósitos donde se remansa el agua, reduciendo su velocidad y aumentando la sección de paso.

Las partículas en

suspensión, debido al mayor peso, se depositan en el fondo del depósito denominado Desarenador. La cantidad de arena recogida en los desarenadores varía de forma muy importante en función del sistema de alcantarillado (unitario o separado), tipo de sumideros, grado de pavimentación de la zona, características de los terrenos y de la urbanización. En la figura 2: Desarenador de Flujo Horizontal



URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” Se ubican después de las unidades que remueven sólidos gruesos (tamizado) y antes de tanques de sedimentación primaria. Generalmente, las instalaciones de unidades de tamizado fino antes del desarenador facilitan la operación y mantenimiento de las instalaciones destinadas a la remoción de arena. *Diseño: En toda planta de tratamiento es indispensable proteger las unidades aguas abajo contra la acumulación de arena. Además, según la normativa del ex - IEOS esta unidad es obligatoria para plantas que tienen sedimentadores y digestores. Se eligió un desarenador de flujo horizontal, para el cual se debe controlar y mantener la velocidad de flujo alrededor de

0.3 m/s (+/- 20%) según

recomendaciones del ex - IEOS. *La velocidad adoptada para el presente diseño es: V = 0.24 m/s. *El diámetro de las partículas a sedimentar es de 0.15mm. *Área del Desarenador: A=

Q 0.01861 = = 0.0775m 2 V 0.24

*El desarenador a diseñar es de forma rectangular, el ancho adoptado es de 0.40m. *Tirante de Agua: ha =

A 0.0775 = = 0.194m b 0.40

* Longitud de transición al desarenador:

∗ Angulo de transición adoptado de 12.5º, ya que con este ángulo se obtienen perdidas mínimas en la transición. (Manual de depuración Uralita)

L=

b desarenado r − b canal de cribado 0.40 − 0.40 = = 0.0m 2(tan12.5) 2(tan12.5)

*Dado que el ancho del canal de cribado es igual al ancho adoptado para el desarenador, no existe una longitud de transición entre estos.




*Según el Manual de Depuración Uralita: 1<

b <5 h

b 0.40 = = 2.00 ⇒ OK h 0.20

*Según el Ex – IEOS: Se debe considerar una altura de sedimentación de 0.20m. *Altura Total del Desarenador:

HT = ha + hs = 0.194 + 0.20 = 0.40m Se considera un tiempo de retención =90s y se realizará una limpieza cada 15días. *Volumen que pasa por el Desarenador a los 15 días.

⎛ 86400 ⎞ 3 Vol = Q.T = 18.61⎜ ⎟(15) = 24119m 1000 ⎝ ⎠ * La cantidad de arena recogida por el desarenador, según el Texto de la Dra. Petia Mijaylova Nacheva varía de 7,5 a 90 lts por cada 1000 m³ de AR. *Se adopto que el desarenador recoge 45 lts por cada 1000 m³ de AR. *Volumen de Arena Recogida por el Desarenador: Vol(Cant. rec ) 24119(45) = = 1.09m 3 1000000 1000000 *Según Ex – IEOS: Se debe considerar una tasa de aplicación del desarenador entre Vol arena =

25m/h y 50m/h. *Se adopto una tasa de aplicación (Ts) de: 30m/h. *Área superficial del Desarenador:

⎛ 3600 ⎞ A = Q(Ts) = 18.61⎜ ⎟(30) = 2.23m2 ⎝ 1000 ⎠ *Longitud del Desarenador:

Ld =

Vsr 1.09 = = 6.81m Ht(b) 0.40(0.40)




*Según la normativa del

Ex – IEOS: Se debe incrementar la longitud del

desarenador entre el 30% y 50%. *El incremento adoptado (∇) es del 40%. *Longitud última del desarenador:

40 ⎞ ⎛ Lu = L(1 − ∇ ) = 6.81⎜ 1 − ⎟ = 9.5m ⎝ 100 ⎠ *Según la normativa del Ex IEOS, la relación entre el largo y la altura de un desarenador debe ser mínimo de 25. L ≥ 25 Ht 9.5 ≥ 25 0.40 23.75 ≥ 25 ⇒ No Cumple

L = 25Ht = 25(0.4) = 10m *Por lo tanto la longitud del desarenador será de 10m. *Chequeo de la Eficiencia Hidráulica del Desarenador: *Volumen útil del desarenador:

Vútil = L(Ht)(b)= 10(0.40)(0.40) = 1.6m3 *Periodo de retención:

Tr =

Vútil 1.6 = = 85.96s Q 0.01861

*El periodo de retención debe ser menor o igual al periodo de retención adoptado para el diseño. Tr ≤ Tradoptado

86 ≤ 90 ⇒ Desarenador Trabaja Eficientemente


48


URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” *Resumen de Cálculos: -

b = 400 mm.

-

BL=100 mm.

-

HT=500 mm.

-

L = 10.00 m.

Compuertas de Entrada y Salida del Desarenador: Para poder realizar la limpieza de sedimentos, se construirán dos canales desarenadores de iguales dimensiones, asumiendo que una de las unidades está fuera de operación, y se colocarán compuertas a la entrada y a la salida para evitar la corriente de retorno; las características geométricas de las compuertas son: ©

Ancho de la compuerta = 0.40 m + 2 * 0.05 m = 0.50 m.

©

Altura de la compuerta = 0.50 m + 0.05 = 0.55 m.

UNIDADES DE TRATAMIENTO PRIMARIO. Uno de los pasos más importantes en los procesos convencionales de depuración de aguas residuales es la eliminación de sólidos en suspensión y partículas coloidales que se mantienen de forma estable en el agua. Esto se consigue en los tratamientos primarios. Si este proceso lo potenciamos con reactivos hablamos de tratamiento físico-químico.

e. DISEÑO DEL DECANTADOR PRIMARIO El Objetivo de la decantación Primaria es la reducción de las partículas disueltas o en suspensión en las aguas residuales que no han podido retenerse por razón de su finura o densidad en el pretratamiento, bajo la exclusiva acción de la gravedad. Por tanto solo se puede pretender la eliminación de los sólidos sedimentables y las materias flotantes.



U URBANIZ ZACIÓN “LA “ CAST TELLANA A” En la a decantacción prima aria, las pa artículas tiienen cierttas caracte erísticas que produ ucen la flocculación durante la sedimentació ón. Así, al chocar una partícula co on otra, ambas a se unen u forman ndo una nu ueva partícu ula de mayo or tamaño, aumentand do su velocidad de sedimentacción. Tiposs de Decanttadores. Existe en múltipless de decan ntadores re eales, pero refiriéndon nos solo a su tipolog gía física destacan: - Decantador circularr - Decantador Rectangular o de planta cuad drada.

Los parámetros p e cuenta para el disseño de un n decantad dor principaless a tener en prima ario son: - Velocidad Asscensional: Se define como el ca audal de ag gua a tratarr dividido por p perficie del tanque t de sedimentac s ción. Tabla 19: la sup VELOCIDADE V ES ASCENCIO ONALES A CA AUDAL MED DIO (m/h)

Decan ntación Prima aria D. D Circular D. Rectángular

V. Mínimo 1 0.8

V. Típico 1.5 1.3

V. Máxim mo 2 1.5

*Velocidad d Adoptada a: 1.3 m/h

Sup perficie de Decantació D n=

Q medio Vadop

⎛ 3600 ⎞ 88.15⎜ ⎟ 1000 ⎠ ⎝ = = 22.56m 2 1.3

Dise eño de Plan nta de Tra atamiento o de Aguass Residualles

50 0


URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” Tabla 20:

VELOCIDADES ASCENCIONALES A CAUDAL MÁXIMO (m/h)

Decantación Primaria D. Circular D. Rectángular

V. Mínimo 2 1.8

V. Típico 2.5 2.2

V. Máximo 3 2.6

*Velocidad Adoptada: 2.2 m/h

Superficie de Decantación =

Q máx Vadop

⎛ 3600 ⎞ 18.61⎜ ⎟ 1000 ⎠ ⎝ = = 30.45m 2 2.2

- Tiempo de retención: Se define como el volumen del tanque de decantación dividido por el caudal. Tabla 21. TIEMPOS DE RETENCIÓN (h)

Decantación Primaria Q. Medio Q. Máximo

V. Mínimo 1.5 1

V. Típico 2 1.5

V. Máximo 3 2

*Volumen de Decantación para Caudal Medio:

⎛ 3600 ⎞ Vol = Q Medio Tr = 8.15⎜ ⎟(2 ) = 58.68m3 ⎝ 1000 ⎠ *Volumen de Decantación para Caudal Máximo:

⎛ 3600 ⎞ Vol = Q Máx Tr = 18.61⎜ ⎟(2 ) = 100.5m 3 ⎝ 1000 ⎠ Para determinar las dimensiones de estos decantadores, se debe realizar algunos tanteos, de manera que al imponernos valores de L y H, las relaciones adimensionales de L/ h y L/b presenten valores dentro de los rangos permitidos, los cuales se presentan en la siguiente tabla 22. RELACIONES ADIMENSIONALES PARA DECANTADORES RECTANGULARES

Decantación Primaria L L/h L/b H

Valor mínimo.

Valor típico

Valor máximo

5 5 1.5 1.5

-15 4.5 3

90 40 7.5 3



URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” *Valores adoptados: L=10m

h=1.5m

b=1.5m

*Verificación de las Relaciones Adimensionales: L ≤ 40 h 10 5≤ ≤ 40 1.5 5 ≤ 6.67 ≤ 40 ⇒ Sí Cumple 5≤

L ≤ 7. 5 b 10 1. 5 ≤ ≤ 7.5 1.5 1.5 ≤ 6.67 ≤ 7.5 ⇒ Sí Cumple 1.5 ≤

Tabla 23: CARGA DE SALIDA DEL VERTEDERO(m3/h/m ) Decantación Primaria V. Mínimo V. Típico V. Máximo D. Circular 5 10 26 D. Rectángular 5 9.5 18 *Carga Adoptada: 9.5 m3/h/m *Longitud del Vertedero:

⎛ 3600 ⎞ 18.61⎜ ⎟ 1000 ⎠ Qmáx ⎝ Lv = = = 7.05m Cadop 9.5 *Para el dimensionamiento de las pocetas de fangos, el volumen (m3) necesario vendrá dado por el cociente entre el caudal medio de fangos producidos (m3/h) y el tiempo de retención en pocetas (h). Los valores usuales del tiempo de retención en pocetas pueden tomarse de la tabla 24: CONCENTRACIÓN DE FANGOS Decantación Primaria V. Mínimo V. Típico SUCCIÓN 1 1.5 POCETAS 3 5

V. Máximo 2 6

*Valor Adoptado: C1=6



URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” Tabla 25: EX - IEOS: Tabla X.3: Procesos de Tratamiento y Grados de Remoción.

Proceso de Tratamiento Sedimentación Primaria Lodos Activados Filtros Percoladores Lagunas Aireadas Zanjas de Oxidación Lagunas de Estabilización

Remoción, % DBO SS 25 - 40 40 - 70 55 - 95 55 - 95 20 - 95 50 - 92 80 - 90 © 90 - 98 80 - 95 70 - 85 ©

Rem., ciclos log10 Bacteria Helminto 0-1 0-1 0-2 0-1 0-2 0-1 1-2 0-1 1-2 0-1 1-6 1-4

*Valor Adoptado: K1=40 (Sedimentación Primaria para la remoción de SS) Tabla 26: EX - IEOS: Tabla X.1: Aportes per cápita para aguas residuales domésticas. PARÁMETRO DBO5 días, 20ºC, gr/hab.día Sólidos en suspención, gr/hab.día NH3-N como N, gr/hab.día Nkjeldal total como N, gr/hab.día

INTERVALO 36 - 78 60 - 115 7.4 - 11 9.3 - 13.7

VALOR SUGERIDO 50 90 8.4 12

Coliformes totales, NMP/hab.día Salmonella Sp., #/hab.día

2x108 - 2x1011

2x1011 108

Nematodos intestinales, #/hab.día

4x1011

*Valor Adoptado: C=90 *Periodo de limpieza adoptado = 7 días. *Caudal medio de fangos producidos (m³/h): ⎛ ⎛ 86400 ⎞ ⎞ 40(6 )⎜⎜ 18.61⎜ ⎟ ⎟⎟ K C 1 Q Medio 3 3 ⎝ 1000 ⎠ ⎠ ⎝ = Qf = = 0.4225 mdía = 0.01176 mH 10000 C 10000(90 )

*Volumen de fangos a remover el día de limpieza:

Vf = Q f Tr = 0.4226(7 ) = 2.95m3




Compuertas de Entrada y Salida del Decantador: Para poder realizar la limpieza de sedimentos, se construirán dos cámaras de Decantación de iguales dimensiones, asumiendo que una de las unidades está fuera de operación, y se colocarán compuertas a la entrada y a la salida para evitar la corriente de retorno; las características geométricas de las compuertas son: ©

Ancho de la compuerta = 1.5 m + 2 * 0.05 m = 1.60 m.

©

Altura de la compuerta = 1.5 m + 0.05 = 1.55 m. UNIDADES DE TRATAMIENTO SECUNDARIO.

El objeto de este tratamiento es la eliminación de las materias orgánicas, por medio de la presencia de microorganismos así como por la acción metabólica y físico químico, es conocido por todos nosotros que los hongos, bacterias, causan efectos negativos en la salud, pero en realidad en la mayor parte de los casos producen efectos beneficiosos estos son los encargados de la descomposición de la materia orgánica y son los elementos esenciales que garantizan la permanencia de la vida manteniendo los ciclos del nitrógeno y carbono. El proceso biológico es la eliminación, estabilización o transformación de la materia orgánica, presente en las aguas como sólidos no sedimentables, esta acción se logra por microorganismos, mediante la acción metabólica y física química. Los factores que afectan a la depuración biológica son la temperatura del agua que según norma EX – IEOS debe estar entre (12°C – 38°C), el Ph, este es un factor clave en el crecimiento de los microorganismos, ya que la mayoría de estos no pueden tolerar niveles de Ph por encima de 9.5 o por debajo de 4. La condición adecuada para que una agua residual pueda depurase es que la cantidad de nutrientes sea suficiente. Luego del análisis de los ensayos de laboratorio se obtuvo que el agua residual proveniente de las actividades diarias de la urbanización sea muy biodegradable, por lo que se recomienda la utilización de lechos bacterianos. (Nota: Ver análisis de selección de alternativas). Diseño de Planta de Tratamiento de Aguas Residuales

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f. DISEÑO DE LOS LECHOS BACTERIANOS Es un sistema de depuración biológica de aguas residuales cuyo procedimiento consiste en hacer escurrir las aguas de desecho decantadas a través de una masa de piedras cuyo diámetro oscila entre 4 a 8 cm, o de materiales plásticos que presenten una gran superficie y sobre las que se desarrolla una película bacteriana formada por microorganismos, la misma que no debe tener más de 3 mm de espesor para asegurar la acción del oxigeno. La película biológica está constituida principalmente por bacterias autótrofas (fondo) y heterótrofas (superficie), también se puede encontrar en el interior del lecho animales evolucionados como gusanos, larvas de insectos, caracoles y limacos. El agua purificada se decanta y una parte de los lodos se recircula como el caso de los lodos activados. Parámetros constructivos y funcionales.- Entre los principales parámetros tenemos: La forma y estructura de los lechos bacterianos está en función del sistema de distribución que se emplee, si se utilizan distribuidores fijos su forma suele ser rectangular al igual que los que tienen distribuidores móviles de traslación; cuando se utiliza distribuidores giratorios su forma es circular. Los lechos de aireación forzada en la actualidad son casi todos circulares. Hay que evitar atascos y paradas en la distribución del agua residual, la misma que debe ser lo más uniforme y continua en lo posible, los aspersores fijos requieren un dispositivo más complicado de distribución mientras que los móviles tienen brazos giratorios dispuestos radialmente con boquillas incorporadas y movidos por carga hidráulica. Para que se pueda formar la mayor cantidad de película biológica es conveniente que la masa filtrante tenga mayor superficie específica en lo posible, tomando en cuenta los orificios que permitan el paso del agua y del aire. Los materiales más usados son la piedra silícea, el pórfido o las puzolanas, pudiendo también utilizarse materiales artificiales como escorias o elementos plásticos en los que se reduce el peso aproximadamente en un 95 %, duplicándose el índice de huecos y aumentando la superficie específica, la misma que debe mantener su uniformidad.



URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” Cuando se produzca una diferencia térmica entre el agua y el aire superior a 2 ºC en el interior del lecho, se ocasionará una variación en la densidad que provoca el movimiento de la masa permitiendo una ventilación natural; cuando haya que cerrar el lecho por frío y presente escasez de oxigenación se hará una ventilación forzada. En el canal de recolección del fondo, el agua no debe presentar sedimentaciones ya que los flóculos que lleva se sedimentarán en el decantador secundario; su sección nunca funcionará llena para permitir su aireación, y su pendiente será de 1% al 2%. La recirculación de una parte del efluente ya sea al decantador primario o al lecho bacteriano directamente es lo que más se utiliza como medio de mejora del rendimiento del proceso. Cerca de un 25 a 35% del lodo del tanque de sedimentación final se regresa para la recirculación con las aguas negras de entrada. No debe retenerse el lodo en el tanque. Es necesaria la remoción parcial (a intervalos de menos de 1 hora). *Cálculo del Lecho bacteriano. - Temperatura mes más frío ....................... 18 ºC - Temperatura mes más cálido .................. 23ºC - DBO5................................................................. 380 mg/l - % de depuración ......................................... 80% - coeficiente de recirculación ..................... 0 - tipo de carga ............................................... intermedia. *Parámetros de diseño en lechos bacterianos

PARÁMETROS DE DISEÑO Características

Carga media material Piedra

Carga Hidráulica (m3/m2*día) Carga Orgánica (Kg*DBO5/día) Coeficiente de recirculación Aplicación del líquido Superficie Específica (m2/m3) Profundidad útil (m)

3.4 - 9.4 0.25 - 0.5 0 intermitente 40 - 70 1-3

Alta carga - Material Constituyente Piedra Plástico 8 - 30 10 - 50 0.4 - 1.8 0.5 - 3 1-4 1-4 en contínuo en contínuo 40 - 70 80 - 100 1-3 3 - 12

Fuente: Metcalf & Eddy, Ingeniería de Aguas Residuales.


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*Constante de Tratabilidad por Temperatura: Metcalf y Eddy, en un experimento se determinaron los valores de θ y K25/D10 K25/D18=0.28 L/s/m2

θ = 0.23

(

)

K 20 = K 25 θT − 25 = 0.28 O.23 18 − 25 = 0.22L/s/m2 D19

D19

*Constante de Tratabilidad por Altura: Metcalf y Eddy, la altura de correlación de acuerdo a planta piloto, D25=6m 1

K

10 D30

1

⎛ D ⎞2 ⎛ 6 ⎞2 2 = K 29 ⎜⎜ 25 ⎟⎟ = 0.22⎜ ⎟ = 0.61L/s/m D19 D 0.8 ⎠ ⎝ ⎝ 19 ⎠

*DBO en el Afluente:

⎡ ⎛ %D epuración ⎞⎤ ⎡ ⎛ 80 ⎞⎤ ⎟⎟⎥ = 380 ⎢380⎜ DBO AFLUENTE = DBO 5 ⎢DBO 5 ⎜⎜ ⎟⎥ = 76 mg Lit ⎝ 100 ⎠⎦ ⎣ ⎝ 100 ⎠⎦ ⎣ *Área necesaria: 2

⎡ ⎛ 76 ⎞ ⎤ − Ln⎜ ⎟ ⎢ ⎡ − Ln(Se/Si)⎤ 380 ⎠ ⎥⎥ ⎝ ⎢ A = Q⎢ = 201m 2 ⎥ = 18.61 ⎢ 0.61(0.8 ) ⎥ ⎣ K T/30 * D ⎦ ⎢ ⎥ ⎣ ⎦ 1 n

*Comprobación de Carga Hidráulica: Según Norma EX – IEOS: 3.5 ≤ (HLR)s ≤ 9.4 m³/m²/dia ⎛ 86400 ⎞ 18.61⎜ ⎟ Q 1000 ⎠ ⎝ (HLR )S = = = 8 ⇒ Cumple Carga Hidráulica A 201

*Comprobación de Carga Orgánica: Según Norma EX – IEOS: 2 ≤ (ORL)s ≤ 5 Kg/m³ Diseño de Planta de Tratamiento de Aguas Residuales

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)(380) 18.61( 86400 Q PUNTA * DBO 5 1000 0.8(201) = 3.80 ⇒ Cumple Carga Orgánica (ORL)S = Altura util * Area = 1000 1000 *Diámetro adoptado para el lecho:

φ=

4A 4(201) = = 16m π 3.1416

*Altura total del Lecho: Ht = 1.33D = 1.33(0.8) = 1m

g. DISEÑO DEL DECANTADOR SECUNDARIO *El procedimiento de cálculo sigue el mismo principio del diseño para el decantador primario expuesto en páginas anteriores. - Sólidos en suspensión ……………………60 mg/l = 60 ppm *Concentración de sólidos en suspensión en la entrada del decantador SS i =

100 − K (C ) = 100 − 40 (90 ) = 54 mg Lit 100 100

*Concentración de sólidos en suspensión admitidos en el vertido ⎡ ⎛ K ⎞⎤ ⎡ ⎛ 40 ⎞⎤ SS = SSi − ⎢SSi⎜ ⎟⎥ = 54 − ⎢ 54⎜ ⎟⎥ = 32.40 mg Lit ⎣ ⎝ 100 ⎠⎦ ⎣ ⎝ 100 ⎠⎦

*Velocidad Ascencional en el Decantador: V = Vi =

(SS) 32.40 = = 1.06 mH (SS) − 0.034 * (SS) i 32.40 − [0.034(54 )]



URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” *Superficie de Decantación:

⎛ 3600 ⎞ 18.61⎜ ⎟ Q 1000 ⎠ ⎝ S= = = 63.20m 2 1.06 V *Tiempo de retención: (Tabla 21) TIEMPOS DE RETENCIÓN (h)

Decantación Primaria Q. Medio Q. Máximo

V. Mínimo 1.5 1

V. Típico 2 1.5

V. Máximo 3 2

*Volumen de Decantación:

⎛ 3600 ⎞ 3 Vol = Q Máx Tr = 8.15⎜ ⎟(1.5) = 100.49m ⎝ 1000 ⎠ Las relaciones largo ancho son las mismas que para el caso de decantador primario por tanto tenemos: TABLA Nº 22: RELACIONES ADIMENSIONALES PARA DECANTADORES RECTANGULARES

Decantación Primaria L L/h L/b H

Valor mínimo.

Valor típico

Valor máximo

5 5 1.5 1.5

-15 4.5 3

90 40 7.5 3

*Valores adoptados: L=10m

h=1.5m

b=1.5m

*Verificación de las Relaciones Adimensionales: L ≤ 40 h 10 5≤ ≤ 40 1.5 5 ≤ 6.67 ≤ 40 ⇒ Sí Cumple 5≤

L ≤ 7.5 b 10 1. 5 ≤ ≤ 7.5 1.5 1.5 ≤ 6.67 ≤ 7.5 ⇒ Sí Cumple 1.5 ≤



URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” *Cantidad de Lodos producidos:

⎛ 86400 ⎞ 18.61⎜ ⎟(54 ) ⎛ 0.034(1.06 ) ⎞ Q * (SS) i ⎛ 0.034V ⎞ 1000 ⎠ ⎝ Kg ⎜⎜ 1 − ⎟⎟ = 84.101 día Pi = ⎟= ⎜1 − ( ) − 1000 ⎝ 1.9 − V ⎠ 1000 1.9 1.06 ⎝ ⎠ *Volumen de Lodos por día: Vol =

Pi 84.101 3 m3 = = 0.0831 mdía = 2.49 mes 1000 1000

*Periodo de limpieza adoptado (Tr): Cada 12 mese. *Coeficiente de digestión de lodos (Cd): 0.50 *Cantidad de fangos a remover cumplido el periodo de limpieza.

Cf = Vol Tr Cd = 2.49(12)(0.50) = 14.96m3 UNIDADES DE TRATAMIENTO TERCIARIO. Los diversos sistemas de tratamiento de aguas residuales, llevan aparejada la producción de lodos o fangos que en una etapa final deben ser eliminados. Los fangos constituyen un subproducto molesto que debe ser eliminado mediante una gestión de residuos adecuada. La complejidad de la formulación de los lodos en las plantas depuradoras de aguas residuales, es tan amplia como lo son los propios procesos de donde proceden, por ello resulta difícil sino inútil, el intentar definir sus características especificas. La gestión del fango en cada caso debe establecerse en función del volumen y de la composición de los mismos, así como de la viabilidad del vertido o de una posible recuperación o aprovechamiento del subproducto. Debe tenerse en cuenta antes de definir el destino final de los lodos o fangos dos consideraciones fundamentales: de una parte, la posibilidad de reutilización de los fangos como abonos de aporte al terreno, aun cuando puedan tener que ser enriquecidos con la adición de humus, o su tratamiento para otro tipo de aprovechamiento y, de otra, utilización.



U URBANIZ ZACIÓN “LA “ CAST TELLANA A” h. DISEÑO DE D ERAS DE E SECADO DE D LODOS. El lecho de seca ado es bássicamente una u estructtura filtrantte que permite que los lodos que se generan g en los tanqu ues anaerobios y aerrobios sean n evacuado os, secados y filtrados con el fiin de devollver el lixiviado al trata amiento y evitar e así que estos

líquidos

altamente e

contaminantes

pasen

directamente

sin

ningú ún

miento. Este e proceso de deshidrratación ess uno de lo os más anttiguos y más m tratam sencillos debido a su eficiencia y econ nomía. Generalmente son rectang gulares, poco n fondos po orosos que utilizan un na red de drenaje d hasta un tanque profundos y con quido filtrad do altamentte contamin nado). acumulador de lixiviado (líq

Las eras e de seccado resulttan económicas solamente en poblaciones pequeñ ñas debid do al costo y disponibilidad del te erreno nece esario. Las erras de secad do están eq quipadas po or tubos po orosos de drenaje d sepa arados de 2.5 2 a 6 m cubiertos con c grava o piedra ma achacada y adecuadam mente distrribuidos. escargar en n estas era as de secad do puede calcularse en e La cantidad de fango a de funció ón de cierto o volumen per cápita a o bien po or kilogram mo de sólidos secos por p

61

metro o cuadrado.. Dise eño de Plan nta de Tra atamiento o de Aguass Residualles


URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” La capa de arena deberá tener un espesor de 0.22 0.30 m con una pequeña tolerancia por perdidas motivadas por las operaciones de limpieza. Las capas de arena profundas retardaran el proceso de drenaje, la arena deberá tener un coeficiente de uniformidad no superior a 4 y un tamaño efectivo de 0.3 0.75 mm. Las tuberías de conducción del fango a las eras deberán estar diseñadas para una velocidad de por lo menos 0.75 m/s. El sistema más corriente de preparar el lodo digerido para su eliminación es la desecación en eras al aire libre o con cubiertas en zonas lluviosas, éste procedimiento consiste en incorporar sobre una era de secado lodos que están bien estabilizados, efectuándose una pérdida de agua por drenaje a la vez que los lodos se van decantando simultáneamente y se reduce el agua por evaporación. En lo referente a su construcción las paredes y fondo deben ser impermeables, la tubería del dren de fondo no debe tener una pendiente inferior al 1 % y colecta el líquido drenado para incorporarlo a la línea de agua de la depuradora; consta de una capa de grava de 20 a 40 cm de espesor con diámetros de 0.3 a 2.3 cm y una capa de arena de 10 a 20 cm de espesor con diámetro de 0.3 a 1.2 mm. Características constructivas.- las paredes y su fondo serán impermeables recubiertas con geomembrana, su fondo contará inicialmente con un replantillo previo a su impermeabilización y tendrá una inclinación del 1.5 % hacia el dren, éste dren recolector de aguas será una tubería porosa con una inclinación del 1 %, la que se conectará al terminar la era con una tubería de PVC de 300 mm para llevar los líquidos al pozo de bombeo de los lechos, permitiendo así una recirculación de estas aguas. Su fondo estará en contacto con una capa de grava de 20 a 40 cm y granulometría de 0.3 a 2.3 cm y sobre ésta irá una capa de arena cuyo espesor será de 10 a 20 cm con granulometría uniforme entre 0.3 y 1.2 mm; a partir de la superficie de arena se elevan las paredes en 30 cm para almacenar la capa de lodos. Cálculo de la superficie de la era.- la superficie de la era de desecación estará en función del número de habitantes y almacenará el volumen de lodos que se obtengan de las diferentes instalaciones de la planta depuradora de aguas residuales que se han retenido en un tiempo determinado.



URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” Para el cálculo de la superficie y extracciones por año o rotaciones pueden adoptarse los valores de la siguiente tabla. Tabla Nº 27: TIPOS DE FANGOS PRODUCIDOS EN UNA EDAR:

Tipo de Fango Valor típico Primario Digerido 0.09 - 0.14 Primario y Humus Digerido 0.11 - 0.16 Primario y Activado Digerido 0.16 - 0.23 Primario y Quimicamente 0.18 - 0.23 Precipitado y Digerido FUENTE: Manual de depuración URALITA.

En

Valor máximo 0.07 - 0.1 0.09 - 0.11 0.11 - 0.14 0.11 - 0.14

el presente proyecto trataremos un lodo primario digerido, por lo que

tomaremos el valor de 0.1 m² / hab, para eras cubiertas dado el clima tan variable de la zona en la que se situara la urbanización. m (753hab ) = 75.3m 2 S = Va(hab ) = 0.1 hab 2

Se construirán dos eras para dar flexibilidad a la operación. Sc =

S 75.3 = = 37.65m 2 n 2

De acuerdo a las normas, los lodos extendidos sobre un lecho poroso pueden tener una altura entre los 30 a 40 cm, con lo cual, bajo condiciones climáticas favorables (de sequedad y una buena temperatura), se pueden secar en una a dos semanas y no hay problema de olores. Por el clima se adopto una altura de 0.50m.

h=0.50m *Volumen máximo a almacenar en cada Era:

Vol = S(h) = 36.74m2 (0.50m) = 18.82m3 *Volumen Total de las dos Eras:

(

)

VTOTAL = nVol = 2 18.82m 3 = 37.64m 3

*Según EX – IEOS: Período de secado de lodos: entre 3 y 4 semanas para climas cálidos y entre 4 y 6 semanas para climas más fríos. Diseño de Planta de Tratamiento de Aguas Residuales

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URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” *Se adopta un periodo de secado de 2 meses, permitiendo así la mineralización y estabilización de la materia orgánica. *Volumen total de lodos generados durante las etapas de tratamiento:

VTT = VDec1 + VDec2 VTT = 0.4225 + 0.0831 VTT = 0.51 mdía 3

*Volumen de lodos a retener en las eras de secado durante el periodo de secado: VTTL = VTT (Tr) = 0.51 mdía (60días) = 30.34m 3 3

*Se ve que el volumen total de las dos eras (37,64 m³) almacenará perfectamente el volumen total de lodos (30,34m³) que producirá la planta a los 2 meses. *Según EX – IEOS: El ancho de los lechos es generalmente entre 3 m y 6 m pero para instalaciones grandes puede sobrepasar *Por ser una planta pequeña, adoptamos como ancho 3m. *Longitud de la Era de Secado:

L=

Sc 37.65 = = 4m b 3

La placa distribuidora se construirá de hormigón armado con una superficie de 1x1 m² y un espesor de 8 cm, superpuesta sobre la superficie de arena ubicada en la parte donde se descargarán los lodos. El lixiviado (liquido percolado de los lodos) es captado en un pequeño cárcamo (Ver figura), de 0.6 x 0.6 m2, para ser llevados de nuevo al desarenador y ser pasados por el proceso de tratamiento. Para la recirculación de los lodos hacia el desarenador, se tiene una bomba sumergible de 2.0 HP, que succiona el lixiviado del cárcamo del Lecho de Secado y lo bombea al desarenador. Los lechos de secado consisten en arena con drenes inferiores formados por tuberías perforadas rodeadas de grava. Los drenes deben estar constituidos por tubos de 100 mm colocados debajo de la grava, en pequeñas zanjas. Debajo de la arena se debe colocar un estrato de grava graduada entre 1,6 mm y 51 mm (1/16" y 2"), de 0,2 m de espesor.



U URBANIZ ZACIÓN “LA “ CAST TELLANA A”

DISEÑO O DE LA ESTACIÓN E DE BOMB BEO *BOMBAS S.Una bomba b es una u máquin na hidráulicca capaz de e transformar energía, absorbiend do un tip po de ene ergía y resttituyéndola en otra forma f de energía. e En n general, se consid dera el fluido que inttercambia energía e com mo el peso o específico o constante e y por lo o tanto inco omprensible e. *Diseño de d estacion nes de bom mbeo.Cuand do haya necesidad de utilizar el bombeo b en un sistema a de acuedu ucto, se debe tomarr en cuentta que estta alternativa resultará más co ostosa en términos de d opera ación y ma antenimientto en com mparación con c las altternativas posibles p

d de

condu ucción por gravedad. *Elemento os de una estación e de bombeo co on succión negativa.

ulico del bo ombeo deb be tener siiempre en cuenta el esquema de d El disseño hidráu bomb beo utilizado. En otras palabras, la a ecuación planteada dependerá á, entre otrros factorres, de si se e tiene succión positiva a o negativa a o si se de escarga al aire libre o no. n Por lo o general se e deberán tener en cue enta los siguientes términos.

Dise eño de Plan nta de Tra atamiento o de Aguass Residualles

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URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” *Altura estática de succión (hs).Es la distancia existente entre el nivel de agua en el pozo húmedo y el eje de la bomba. La Succión es negativa si el nivel del agua se encuentra por debajo del eje de la bomba o positiva si el nivel del agua se encuentra por encima del eje. *Altura estática de impulsión (hi).Es la diferencia entre el nivel de descarga de la bomba y el eje rotor. *Altura estática total (Hest.).Es la diferencia entre los niveles del agua entre el pozo y la descarga. (hs+hi). *Altura de fricción (hfs, hfi).Es la altura adicional que debe ser suministrada para vencer las pérdidas por fricción en las tuberías de impulsión (hfi) y de succión (hfs). Pueden ser calculadas mediante la ecuación de Darcy – Weisbach o Hazen Williams. *Altura de velocidad (V2/2g).Representa la altura cinética del fluido en cualquier punto del sistema. *Altura de pérdidas menores (hms, hmi).Es la altura de agua adicional para vencer las pérdidas debidas a los accesorios tales como codos, válvulas y otros. Pueden ser calculados como un factor de la altura de velocidad o como una longitud equivalente de tubería *Altura dinámica total (Ht).Es la altura total contra la cual debe trabajar la bomba teniendo en cuenta todos los factores anteriores. Para obtener la altura dinámica total, es necesario establecer la ecuación de Bernoulli entre los niveles del agua entre la succión y la impulsión.



U URBANIZ ZACIÓN “LA “ CAST TELLANA A” *En el e esquema se muestra a un caso típ pico de bom mbeo con succión s neg gativa.

c de e la estacio one de bo ombeo parra el últim mo pozo de la red de d Los cálculos alcanttarillado de e la urban nización “La Castellan na”, que según su nomenclatu n ura corressponde al pozo p Nº 19,, se especifiica en el An nexo Nº 4.

67 Dise eño de Plan nta de Tra atamiento o de Aguass Residualles


URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE DEPURACIÓN El objetivo final del tratamiento de las aguas residuales de la urbanización es asegurar que el cuerpo de agua receptor tenga una calidad de agua tal que pueda sustentar los usos propuestos a dicho cuerpo de agua, aguas abajo de la descarga. Estos usos existen de hecho por las comunidades asentadas aguas abajo de la descarga o, alternativamente, son establecidos por la entidad responsable de manejar el recurso. Las características de calidad del agua que garantizan el uso propuesto o actual están definidas en el país por el Texto Unificado de Legislación Ambiental Secundaria (TULAS). Por esta razón se debe hacer un tratamiento tal, al agua residual antes de su descarga, que se logren los criterios estipulados en el TULAS para situaciones hidrológicas críticas durante caudales mínimos y descargas máximas de diseño del vertimiento en los tramos aguas abajo de la descarga. Debe tenerse en cuenta igualmente las interacciones entre la planta de tratamiento, el sistema de alcantarillado y el cuerpo de agua receptor, reconociendo que estos forman una unidad íntimamente relacionada. Los análisis de calidad de agua del cuerpo receptor deben considerar los vertimientos que se realizan por reboses del alcantarillado, o alcantarillados en caso de que existan sistemas independientes, junto con los vertimientos directos antes y después del tratamiento. Los parámetros a modelar en el cuerpo de agua receptor serán aquellos que afecten las calidades de agua estipuladas en los usos definidos en el TULAS. Como mínimo, se deben realizar los siguientes estudios de calidad de la fuente receptora: 1) Oxígeno Disuelto (OD). 2) Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5). 3) Demanda Química de Oxígeno (DQO) 4) Coliformes Totales y Fecales. 5) Nutrientes ( Nitrógeno y Fósforo) 6) Sólidos Suspendidos (SS) 7) Sólidos Totales Disueltos (SDT)Sólidos Totales (ST) 8) Metales Pesados.



URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” En base a estos requerimientos, se han definido sistemas de tratamiento para este proyecto que permitan obtener el cumplimiento de las normas reguladoras y, al mismo tiempo se obtenga un proyecto económicamente eficiente. En el sistema de tratamiento propuesto, luego de la llegada de las aguas residuales a una caja reguladora de caudal, se comenzaría con: (1) un tratamiento previo de desbaste, desarenado; seguido por (2) el tratamiento primario de decantación; a continuación (3) el tratamiento secundario, de tipo biológico, por lechos bacterianos; este proceso sería seguido por (4) una posterior decantación secundaria; y finalmente (5) recirculación de una parte del fango generado hacia el reactor biológico con la que termina la regeneración del agua residual. En la línea de fangos se trataría el material obtenido de los desarenadores y los decantadores primarios y secundarios.

Este residuo sería espesado y, a

continuación, pasaría por un proceso de acondicionamiento químico con reactivos. Luego se procedería a su secado al aire ambiente en eras de secado. Estos lodos, ya acondicionados y secos, quedarían preparados para su remoción y posterior compostaje, que permitiría su utilización como abono agrícola.

Parte de los

residuos obtenidos de los desarenadotes y decantadores tendría que ser llevado a disposición final en relleno sanitario. A continuación se hace una descripción de cada una de las etapas de tratamiento por las que el efluente pasara para luego ser descargado hacia el cuerpo de agua dulce. a. Recepción: Las aguas residuales generadas en la urbanización serán conducidas a través del colector existente hasta una estructura de llegada que funcionará como una unidad reguladora de caudal. b. Pretratamiento: En la planta de tratamiento resulta necesario un pretratamiento, que permita la remoción de sólidos que puedan obstruir sistemas de transporte, o interferir en el desarrollo de los procesos posteriores. Con el pretratamiento se elimina la parte de polución más visible: cuerpos voluminosos, trapos, palos, hojas, arenas, grasas y materiales similares, que llegan flotando o en suspensión desde el colector de entrada.


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URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” La línea de pretratamiento será convencional e incluirá las etapas de desbaste, y desarenado. No se considero una etapa de desengrasado, dado que la población es de 753, y según las Normas de EX – IEOS, está etapa de opcional cuando se trata de poblaciones inferiores a 5000 hab. El desbaste se llevará a cabo mediante rejas formadas por barras inclinadas, que interceptarán el flujo de la corriente de agua residual en el canal de entrada a la estación depuradora.

Su misión es retener y separar los sólidos más

voluminosos, a fin de evitar las obstrucciones en los equipos mecánicos de la planta y facilitar la eficacia de los tratamientos posteriores. Estas rejas tendrán dimensiones entre 50 y 100 mm de separación de los barrotes (desbaste grueso) y dispondrán de un sistema de limpieza manual que deberá recoger lateralmente la materia retenida. Las instalaciones de desarenado se sitúan después del desbaste y tienen como objetivo el extraer del agua bruta las partículas minerales de tamaño superior a 200 micras. El funcionamiento técnico del desarenado reside en hacer circular el agua en una cámara de tal forma que la velocidad sea reducida al punto de permitir la deposición de arena al fondo.

Normalmente, esta arena

sedimentada queda desprovista casi en su totalidad de materia orgánica y es evacuada a las eras de secado. c. Tratamiento Primario: Se entiende por tratamiento primario aquel proceso o conjunto de procesos que tienen como misión la separación por medios físicos de las partículas en suspensión no retenidas en el pretratamiento. El objeto de este tratamiento es básicamente la remoción de los sólidos suspendidos y una reducción del DBO en las aguas residuales, mediante el proceso físico de asentamiento en tanques de sedimentación. El proceso principal del tratamiento primario es la decantación, utilizando la fuerza de gravedad que hace que las partículas suspendidas más pesadas que el agua se separen sedimentándose. El tratamiento primario permite eliminar aproximadamente el 90% del material decantable y el 65% de la materia en suspensión; se consigue también una disminución de la DBO de alrededor del 35%.



URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” d. Tratamiento Secundario o Biológico: El objetivo del tratamiento biológico es convertir la materia orgánica fina coloidal y disuelta en el agua residual en flóculos biológicos sedimentables y sólidos inorgánicos que puedan ser removidos por el decantador secundario. El tratamiento secundario que se va a emplear consiste de un proceso biológico aeróbico seguido por decantación secundaria. El proceso biológico se llevara a cabo por el proceso denominado de lechos bacterianos o filtros percoladores. Los lechos bacterianos o filtros percoladores son tanques rellenos de piedra o materiales sintéticos de alta relación área/volumen que forman un filtro con un gran volumen de huecos sobre el cual son aplicadas las aguas residuales por medio de brazos distribuidores. Alrededor de este lecho de piedra se encuentra adherida una población bacterial que descompone las aguas residuales a medida que estas percolan hacia el fondo del tanque.

Después de algún

tiempo, la capa bacterial adquiere exceso de espesor y se desprende del lecho de piedras y pasa al decantador secundario donde se efectúa la separación de los lodos formados. El agua residual se rociará sobre el lecho filtrante mediante un brazo giratorio provisto de surtidores dando lugar a la formación de la película bacteriana que recubre los materiales filtrantes.

Esta película está formada por bacterias,

protozoos y hongos alimentados por la materia orgánica del agua residual. Al fluir sobre la película, la materia orgánica y el oxígeno disuelto son extraídos; el oxígeno disuelto en el líquido se aporta por la absorción del aire que se encuentra entre los huecos del lecho. El material del lecho debe tener una gran superficie específica y una elevada porosidad, y suelen emplearse piedra calizas, grava, escoria o bien materiales plásticos artificiales de diversas formas. Este tipo de tratamiento garantizará la remoción de sustancias orgánicas que presenten tamaño coloidal inferior a aproximadamente 85 a 95% de los DBOs y sólidos suspendidos. Para la planta de tratamiento se propone el diseño de lechos bacterianos de carga alta, en los cuáles se empleará recirculación para crear una carga hidráulica homogénea, diluyendo por otra parte los DBOs influentes. Este sistema, a más de presentar un alto rendimiento en la remoción del DBO evita en gran medida el problema de generación de olores y la presencia de moscas.

Para el caso de la planta de tratamiento de aguas


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URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” residuales de la urbanización se ha seleccionado de manera preliminar la utilización de tres tanques circulares de 30 metros de diámetro cada uno. e. Línea de Fangos: En un tratamiento biológico de aguas residuales se obtienen volúmenes considerables de lodos. A estos fangos hay que someterlos a procesos que reduzcan su facultad de fermentación y volumen. Las características de los fangos son consecuencia del uso que se haya dado a las aguas. Los fangos de depuración se producen por sedimentación en el proceso de pretratamiento de manera parcial, y principalmente en los decantadores primarios y secundarios del proceso de tratamiento. Por un lado, las partículas sólidas más gruesas se depositan en el fondo del decantador primario y forman los fangos primarios. Las partículas más finas y disueltas se fijan y metabolizan por las bacterias que se multiplican en presencia de oxígeno durante la operación de aireación. Esta biomasa bacteriana se separa en el decantador secundario para producir los lodos secundarios. Una parte de esta biomasa se recircularía a un reactor biológico, la otra se extraería constituyendo los fangos biológicos en exceso. El tratamiento de los fangos depende de su composición y de las características del agua residual del que proviene. Para esta planta de tratamiento las fases del proceso de tratamiento y evacuación de fangos serán: concentración o espesamiento, acondicionamiento, secado, disposición final. El tratamiento de los fangos se realizará en función de las disponibilidades económicas, destino final previsto, existencia de espacio. La misión del espesamiento de los fangos es concentrarlos para hacerlos más densos, reduciendo el volumen global para facilitar el manejo de los mismos y abaratar los costes de las instalaciones posteriores.

Un espesador es un

depósito cilíndrico terminado en forma cónica. Normalmente, el fango que llega a estos espesadores es de tipo mixto. Estos suelen tener un cono de descarga de gran pendiente para una concentración de hasta 5 a 10 %. Los fangos urbanos y muchos industriales tienen una estructura coloidal que los hace poco filtrables a la hora del secado posterior a la digestión, por lo que el sistema de filtración consigue un bajo rendimiento. Para evitar este inconveniente se añade a los fangos reactivos floculantes que rompen la estructura coloidal y le confiere otra de carácter granular de mayor filtrabilidad. El reactivo que se utilizará será con cal viva (CaO) ó cal apagada (CaOH2).


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URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” El objetivo del secado es eliminar agua del fango para convertirlo en una pasta sólida fácilmente manejable y transportable. El sistema depende de la cantidad de fango y del terreno disponible. El sistema que se propone para la planta de tratamiento es el de Eras de Secado por su simplicidad y bajo costo. Este procedimiento consiste en la disposición de los fangos a secar sobre una superficie al aire libre dotada de un buen drenaje. La altura de la capa extendida varía según las características del fango. Para fangos urbanos digeridos se disponen capas de 20 a 30 cm. La superficie de las Eras varía en función del clima de la zona. La torta de fangos se suele secar cuando la humedad de la misma desciende por debajo del 40%. Un puente rascador que se mueve sobre unos carriles pueden emplearse en la extracción de la torta de fango. Esta, una vez seca, se transportará a un vertedero para ser luego utilizados como corrector de suelos (aguas exclusivamente urbanas). Evaluación de la eficiencia del tratamiento: Al descargar el agua tratada al cuerpo de agua del Río Zamora, se garantiza que cumple con los requisitos de acuerdo a la normativa del TULAS, de ahí que esto se corrobora en la eficiencia de depuración del DBO. Con este tratamiento obtenemos rendimientos del 80%, de ahí que la carga del efluente de acuerdo a los análisis de laboratorio es de 380 mg/lit, obteniendo una concentración en el afluente de 74 mg/lit, según la normativa del TULAS, la concentración de DBO en las aguas que van a ser descargadas en un cuerpo de agua dulce debe ser de hasta 100 mg/lit, de aquí se concluye que el tratamiento seleccionado es el adecuado para la depuración de las aguas residuales provenientes de la Urbanización La Castellana.



PLAN DE PUESTA EN MARCHA Y OPERACIÓN Con la finalidad de describir las actividades necesarias para la puesta en marcha de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales para la Urbanización La Castellana una vez se haya concluido con las actividades de construcción, se expone lo siguiente: *Puesta en Marcha de la Planta de Tratamiento.

La puesta en marcha de la planta de tratamiento incluirá la asignación de personal, dotación de insumos, químicos, costos de energía y ejecución de todas las actividades necesarias para que, una vez concluidas las obras del proyecto, efectuar las pruebas de funcionamiento de todos sus componentes y la puesta en marcha del sistema en general, se estima un periodo de puesta en marcha de 1 mes. Como parte del personal, el contratista deberá asignar a tiempo completo, y durante el período requerido para este efecto (el cual se estima en dos meses), al menos el siguiente personal: ∗ Jefe

de operación y mantenimiento

∗ Un

fontanero y un ayudante

∗ Un

mecánico industrial y un ayudante

∗ Un

guardián

Si el periodo de puesta en marcha, superase el razonablemente previsto, debido a causas solo imputables al Contratista, éste deberá de mantener las instalaciones en funcionamiento a su costo, incluido consumos eléctricos, químicos y el personal mínimo detallado, sin derecho a ningún tipo de pago adicional. Las

pruebas

consistirán

en

la

comprobación

minuciosa

del

adecuado

funcionamiento de todos los equipos, materiales empleados en las obras, y la ejecución de los ajustes, calibraciones y reparaciones necesarios para el correcto funcionamiento de cada una de las obras construidas. De ser necesario, el Constructor, deberá sustituir los equipos o accesorios defectuosos sin tener derecho a reclamar pagos por este concepto. A más de estas tareas, el Contratista está obligado a realizar las tareas de mantenimiento rutinario y vigilancia de las obras, desde su terminación y hasta la



recepción definitiva. La prueba de aceptación del Sistema, se realizará de acuerdo a dos periodos. El primero tendrá lugar con la fase de prueba de equipos en la aceptación del sistema. Y la segunda será la prueba a la entrega definitiva de la instalación (comprobación). Se realizará la prueba de todos los equipos sin interrupciones ni fallos de parte alguna del Sistema global, estando la planta a pleno rendimiento. La prueba será supervisada por un Fiscalizador. Es necesario realizar una serie de operaciones antes de la puesta en marcha de la planta. Para que ello se pueda concretar rápida y exitosamente, es muy importante reunir todos los recursos necesarios y seguir un estricto orden en las actividades que se proponen a continuación. *Inspección Preliminar del Sistema.Una vez concluidas las obras de construcción del proyecto se procederá a evaluar el estado de las obras. Para lo cual se debe poner énfasis en los siguientes aspectos: ∗ Presencia

visual de daños.

∗ Funcionamiento ∗ Existencia

de válvulas y equipos.

de reactivos, materiales y personal requerido para iniciar la operación

del sistema. ∗ Se

realizará una reunión con el personal que va a intervenir en la operación, se

revisarán las construcciones previamente distribuidas y durante la reunión se asignarán responsabilidades. Se recomienda que durante la puesta en marcha de la planta estén presentes el ingeniero fiscalizador, el Consultor, el químico o el auxiliar de laboratorio que controlará la planta y los operadores. *Operaciones Iníciales.Antes del llenado de la planta, deben efectuarse las siguientes tareas: ∗ Limpieza

general de las estructuras. La planta debe quedar libre de polvo,

residuos de construcción y cualquier otra impureza que signifique peligro de contaminación u obstrucción. ∗ Medición

de los parámetros básicos para el control de los procesos: pH,

turbiedad, color, alcalinidad y caudal de operación.


TECNI-CONSTRUCCIONES S.A. URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” ∗ Determinación

de parámetros de concentración de lodos y características del

influente. ∗ Colocar

válvulas en posición de llenado: ingresos y salidas abiertas, desagües

cerrados, etc. *Chequeo del Sistema Electromecánico y de Control.La planta de tratamiento incluye una serie de equipos sofisticados para control de caudales, la puesta en marcha de la planta de tratamiento debe contemplar la energización y chequeo del funcionamiento de estos equipos previo el llenado de las piscinas e inicio de la operación de la planta. Todas las válvulas, motores y controles de los diferentes sistemas de la planta de tratamiento incluyen control digital, actuadores eléctricos, son motorizadas o tienen controles mecánicos de operación manual. Todos los sistemas de control eléctricos, motorizados y mecánicos de todo el sistema electromecánico deberán ser chequeados y comprobados en cuanto a conexión y operación al inicio del período de puesta en marcha de la planta de tratamiento. Todas las pruebas se atendrán al Plan de Calidad del Contratista que será entregado y aprobado por la Fiscalización al inicio de los trabajos de implementación del sistema de control. El Contratista las pruebas indicadas en este documento y cualquier otra requerida por los Códigos y Normas de referencia las cuales podrán ser efectuadas antes del inicio del período de puesta en marcha. El Proveedor de los equipos facilitará al Fiscalizador, el Protocolo de Pruebas con antelación suficiente para verificar las pruebas necesarias y corroborar el funcionamiento del sistema de control. Este documento deberá ser aprobado por la UMAPAL y su Fiscalizador como condición previa al comienzo del período de puesta en marcha. Puesto que al inicio de la implementación del sistema de control, el Contratista envió un procedimiento de pruebas para verificar la funcionalidad de la totalidad del sistema, este será utilizado nuevamente al inicio del período de puesta en marcha. En particular se chequeará la funcionalidad de la lógica, las secuencias, los lazos de control e interfaces de comunicaciones. El Contratista deberá desplazar al sitio del proyecto el personal técnico necesario para la supervisión del montaje, inspección, puesta en marcha de los equipos y



carga de los programas en los equipos, hasta dejarlo preparado para las pruebas de alineamiento de señales hasta el puesto de control. Se realizará la calibración de los equipos necesarios para la prueba y será responsable del correcto funcionamiento de las secuencias programadas. *Llenado de la Planta.Al iniciar el llenado de la planta y para evitar empujes indeseables contra las paredes de las piscinas cuando estas se encuentran vacías, es recomendable llenarla con un caudal inferior al caudal de diseño, digamos hasta un 50%. El procedimiento de llenado de la planta será el siguiente: a. Abrir lentamente la válvula de ingreso de agua a la planta, energizar e iniciar la de las rejas de desbaste y la operación parcial de las bombas (iniciar la operación con dos bombas). b. Llenar una de las piscinas de decantación primaria, una vez que el agua llegue al nivel máximo abrir las válvulas de paso hacia los lechos bacterianos. c. Iniciar el llenado de la segunda piscina de decantación primaria. d. Esperar a que se complete el llenado de la segunda piscina de decantación y abrir el segundo grupo de válvulas de paso hacia los lechos bacterianos. e. Iniciar la operación de producción de lodos en el desagüe de las dos piscinas de decantación primaria y su transferencia hacia las eras de secado. f. Controlar los parámetros del efluente y afluente. Se debe comprobar que la calidad del efluente es aceptable. *Operación Normal.Una vez concluidas las operaciones de puesta en marcha, la planta entra en la etapa denominada de operación normal. Se considera que el sistema de tratamiento se encuentra en operación normal cuando está procesando el caudal para el cual fue proyectado con la calidad de efluente requerido. La operación normal incluye una serie de actividades de tipo rutinario. A continuación se indican las actividades de operación normal: a. Control de los Procesos: medición de caudal, medición de parámetros básicos DBO, TSS, coliformes, pH, temperatura, metales pesados, etc. Este control debe efectuarse inicialmente cada doce horas durante una semana, luego pasar a control diario, y luego semanal al final del período de puesta en macha. Diseño de Planta de Tratamiento de Aguas Residuales

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b. Control de los Procesos de Tratamiento: ajuste de los tiempos de tratamiento, limpieza de las diferentes facilidades de control de la planta y sistemas de tratamiento, y mantenimiento de las áreas verdes adyacentes. En general, la operación normal comprende todas las actividades destinadas a que la planta trate el caudal para el cual fue diseñada con un efluente que tenga la calidad estipulada por las normas correspondientes del TULA. *Operación Especial.Este tipo de operación se produce como consecuencia de actividades de mantenimiento, daños menores, fallas de energía de corta duración y otras causas que impliquen una salida de operación total o parcial de la planta, sin que se presenten daños graves. Es importante efectuar una adecuada programación de las labores de operación especial. *Parada o suspensión de la operación de la planta Las principales actividades que se clasifican dentro del concepto de operación especial son las siguientes: a. Limpieza de estructuras mayores: Desarenador, decantadores, reactor. b. Operaciones de mantenimiento correctivo en obras civiles o equipos: ∗ Sustitución de válvulas; ∗ Reparación de fugas; ∗ Reparación o sustitución de equipos; ∗ Daños anormales como terremotos o huracanes (situación de desastre). c. Cambios bruscos en la calidad del efluente sanitario que obliguen a detener o modificar el funcionamiento de la planta de tratamiento o el sistema de tratamiento propuesto. d. Otros aspectos relevantes como períodos de lluvia prolongados, inundaciones, derrumbes que causen excesivo arrastre de material a la planta, etc. Puede desprenderse de lo anterior que las operaciones especiales por lo general son indeseables, por lo que es necesario reducirlas al mínimo. Con este fin se recomienda lo siguiente: a. Implantar programas de mantenimiento preventivo. b. Ejecutar una adecuada vigilancia del sistema, tanto física como sanitaria.


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Normalmente una parada de la planta se programa para vaciar las unidades y ejecutar reparaciones que deben hacerse en seco. La secuencia de acciones para efectuar la parada es la siguiente: *Programación de la Actividad de Mantenimiento o Suspensión.∗ El ingeniero jefe o supervisor de la planta prepara el programa de actividades que se van a desarrollar durante la parada, indicando el tiempo para cada tarea. ∗ Se prepara una lista del personal que intervendrá y de los materiales, herramientas y equipos, señalando la hora de inicio de las labores. El personal deberá ser distinto de aquel que continuará con la operación normal de la planta. ∗ Si hay varios frentes de trabajo, se asignará un supervisor a cada uno. ∗ El jefe de la planta estará a cargo de todo el personal y será quien dará las órdenes. *Parada de la Planta Entre las estructuras a construirse se ha incluido un desfogue (bypass) al ingreso del emisario a la planta, antes de las rejas de desbaste. Este canal permite efectuar la descarga de todo el efluente sanitario que llega a la planta de tratamiento directamente al río Zamora. El proceso de parada de la planta se debe iniciarse con la apertura de la compuerta al canal de desfogue. Para casos donde se deba efectuar una parada de la planta se deben seguir las siguientes actividades: ∗ Cerrar la entrada de aguas residuales y suspender el bombeo. ∗ Suspender la filtración en los lechos bacterianos. ∗ Suspender la generación de lodos ∗ Cerrar la compuerta o válvula de salida ∗ Parar los motores de las bombas de los decantadores ∗ Parar los otros equipos del sistema. ∗ Drenar la zona de trabajo por gravedad o por bombeo. ∗ Ejecución de los trabajos prescritos que causaron la necesidad de parar las operaciones.



*Limpieza de Tanques y Lechos Bacterianos.La limpieza de las piscinas y filtros se realizara mediante un cronograma previamente establecido, la planta de tratamiento cuenta con tubería de conducción en configuración bypass y su respectivo juego de válvulas apostados en una caja de válvulas en cada una de las piscinas. De igual manera se cuenta con tuberías conectadas entre las piscinas para el desalojo de los lodos que se generaran en los procesos de decantación que estas están conectadas entre sí y serán conducidas hacia el digestor aeróbico para su tratamiento y disposición final, los lodos serán removidos de las piscinas para decantación primaria en un período entre 3 y 7 días y aproximadamente una semana para los decantadores secundarios. Para la programación de los lavados y mantenimiento de las piscinas se seguirá la siguiente secuencia de acciones: ∗ El supervisor de la planta debe programar las actividades que se van a realizar, el tiempo y personal necesario; este último dependerá del área superficial interior de la unidad que comprende paredes y piso. El personal que se emplee en esta actividad debe ser diferente de aquel que ejecuta la operación normal. Definirá la hora en la que deberá disminuirse el caudal que entra a la planta o suspenderse el tratamiento. Pasar copia del programa a los operadores de turno. ∗ Suministrar y revisar el estado de los materiales necesarios para ejecutar esta operación: rastrillos, escobas, cepillos, mangueras y llaves para conectarlas, si el lavado se hace a presión. ∗ Aislar la unidad que se va a lavar cerrando las válvulas de entrada. Apagar las bombas de esta unidad, abrir las válvulas que están instaladas en la tubería del bypass y desviar el fluido a través de esta hacia la piscina que está en funcionamiento. ∗ Abrir el drenaje, el operador de turno deberá tener la unidad vacía a la hora en que el personal debe efectuar la tarea. ∗ Efectuar la limpieza. Normalmente el piso se limpia con chorros de agua a presión, empujando el material con rastrillos hacia el dren o desagüe. Las paredes se limpian con chorros de agua y cepillos metálicos. ∗ En el caso de decantadores, estos se limpian con chorros de agua a presión y cepillos para remover el lodo y algas adheridas. Deberá instruirse al personal de


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operación que ejecuta esta tarea para que no se pare sobre las pantallas mientras realiza la limpieza. ∗ Si se identifican fugas en la uniones entre paredes o con accesorios, estas deben repararse utilizando productos bituminosos. ∗ Se debe aprovechar la paralización de la unidad para efectuar el reemplazo de piezas rotas. ∗ Llenado de la unidad. Debe seguirse el mismo procedimiento indicado en la puesta en marcha. *Limpieza o Reparación de Rejas, Desarenador, Canales y Eras de Secado.Esta operación requiere la parada de la planta. La frecuencia depende del resultado de las inspecciones efectuadas por el ingeniero encargado de la supervisión. No parece necesario lavar los canales que conducen el efluente al ingreso de la planta, pero podría ser necesario efectuar limpieza si se reciben escombros muy grandes o se producen desperfectos en el sistema automático de remoción de basuras de las rejas de desbaste o el sistema de recolección de sólidos del desarenador. En cuanto a las eras de secado, paradas para limpieza probablemente no serán necesarias pero es posible que se necesite efectuar paradas para mantenimiento de los equipos para mezcla de lodos o dosificación de cal. *Seguridad del Personal durante estos Trabajos.El personal utilizado será el máximo posible, de manera que la suspensión del servicio sea muy corta y se afecte lo menos posible a los usuarios. Si es necesario hacer actividades de limpieza, el material será recogido a mano y deberá sacarse con baldes o carretillas. Todo personal que participe en estas operaciones deberá contar con equipos de protección como botas de caucho con punta de acero, guantes, etc. El personal estará dotado de abrigo de caucho, botas y casco. Si fuera necesario, dentro de los tanques portará también una mascarilla para protegerlo de los vapores. Las botas de caucho y otro equipo del personal deberán desinfectarse con una solución de hipoclorito de calcio o de sodio luego de los trabajos. La secuencia de operación es la siguiente: ∗ Suspender el funcionamiento de la planta de tratamiento de acuerdo a lo especificado en la descripción del proceso para parada de la planta; ∗ Aislar decantadores, canales o tanques de distribución;


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∗ Drenar canales, tanques o eras de secado; ∗ Efectuar los trabajos previstos; ∗ Poner en marcha la planta. Ver instrucciones en el ítem relativo a cómo poner la planta en operación. *Operación de Emergencia.La operación de emergencia ocurre por fuerza mayor y se presenta en forma imprevista a causa de fallas graves o desastres. A continuación se indican los casos más comunes. *Falla de Energía de Larga Duración.El funcionamiento de la planta depende totalmente de la energía eléctrica pero está provista de un generador a diesel capaz de operar toda la planta durante períodos de corta duración. Si fuera necesario suspender la planta de tratamiento debido a cortes o apagones de larga duración la secuencia de acciones deberá ser la siguiente: ∗ Suspender la entrada de efluente sanitario abriendo la compuerta al canal de desfogue. ∗ Abrir los interruptores de los equipos eléctricos. ∗ Una vez restablecido el suministro eléctrico, se reinicia la operación de la planta. Las actividades de mantenimiento deberán chequear periódicamente el estado del generador de emergencia y asegurar que existe combustible para su operación normal. *Fallas en estructuras y Equipos Esenciales.El operador debe dar aviso al supervisor apenas se produzca la falla y las medidas correctivas de emergencia deberán implementarse de acuerdo con la falla ocurrida y el tramo del tren de tratamiento donde ocurrió. Si se produce una falla en la tubería de impulsión, por ejemplo, se suspende el servicio desde la estación de bombeo antes de iniciar los trabajos de reparación. En la mayoría de estos casos la planta debe salir de operación obligatoriamente, pero es posible que fallas estructurales ocurran en elementos del sistema que puedan ser cerrados y mantener la planta en operación. Si la falla se ubica en uno de los tramos de conducción, se aislará este tramo y la planta continuará operando, Diseño de Planta de Tratamiento de Aguas Residuales

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mientras la capacidad lo permita. Si el daño se presenta en una estructura independiente, se aislará para proceder a drenarla y repararla. Una vez solucionados los daños, la planta o la estructura independiente, se pondrá en marcha de acuerdo con el procedimiento indicado. *Eventos de fuerza Mayor.∗ En el caso de terremotos y de acuerdo con la intensidad de un sismo, pueden producirse fallas de energía o daños en tuberías. Pasado el movimiento sísmico, se evaluarán los daños y se programarán las reparaciones. ∗ En el caso de incendios, estos se presentan con frecuencia en los motores y arrancadores. Es necesario tener disponibles extinguidores de CO2 debidamente cargados y personal capacitado para usarlos. ∗ Inundaciones se presentan con frecuencia por rotura de tuberías, ó rebose de un tanque. Se debe aislar la tubería, disminuir el caudal de tratamiento o definir soluciones apropiadas. *Control de Calidad.El control de la calidad del efluente tratado se efectúa mediante análisis químicos y bacteriológicos que se realizan a partir de muestreos periódicos, tanto a la salida de la planta como en diversos puntos del tren de tratamiento. *Toma de Muestras en Planta.Se recomienda tomar muestras para análisis químicos en los siguientes puntos de la planta: salida del decantador primario, salida de los lechos bacterianos, lodos a la salida de los decantadores y digestor y efluente tratado. Para efectuar el control de calidad, es necesario: a. Utilizar las normas oficiales para control de la descarga del efluente ya tratado (Normas del TULA); y b. Realizar los análisis en un laboratorio debidamente equipado con equipos y personal adecuados para efectuarlos. El control de calidad comprende las siguientes operaciones: ∗ Tomar al menos una muestra con una frecuencia semanal, para realizar los análisis químicos generales. ∗ Efectuar, al menos una vez al mes, muestreos para determinar la presencia de sustancias tóxicas (metales pesados, pesticidas, etcétera). Diseño de Planta de Tratamiento de Aguas Residuales

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∗ Realizar la interpretación de los resultados, de manera que, en el caso de que se sobrepasen las normas, las autoridades competentes sean informadas con el fin de que se tomen las acciones correctivas necesarias. MANUAL DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO *Generalidades.Este documento es de gran importancia tanto para el jefe de planta como para el operador. El manual debe contener información específica sobre la planta y sobre los procedimientos para la operación del sistema. No es parte del contrato de diseño de la planta de tratamiento la preparación de un manual de operación por lo que las secciones presentadas a continuación solamente reflejan de manera resumida la información que se debe tomar en cuenta para la preparación del manual de operación de la planta de tratamiento de aguas servidas para la urbanización La Castellana. Características del Manual.Para la elaboración del manual de operación de la planta, deben tomarse en cuenta los siguientes aspectos: Calibración de Equipos: El manual debe contener datos reales del funcionamiento de la planta y de los equipos, como los siguientes: ∗ Curva de descarga real de bombas y de equipos dosificadores en general. ∗ Calibración de los equipos de medición ∗ Medición de tiempos de retención de las unidades mediante pruebas de trazadores. ∗ Calibración de válvulas Redacción del Manual: Debe tomarse en cuenta que el manual de operación es un documento dirigido fundamentalmente a los operadores de la planta, a los trabajadores de nivel técnico que ejecutan las tareas de operación. Por lo tanto, debe encontrarse redactado tomando en cuenta los siguientes criterios:



∗ Las instrucciones deben ser directas y simples, evitando muchos conceptos teóricos. ∗ Hacer uso de la terminología usual de los operadores. ∗ Emplear diagramas, esquemas y tablas para facilitar la comprensión de los procedimientos de operación. Operación, Mantenimiento y Control de Calidad: ∗ Incluir formularios modelo para que el operador registre los datos que recopile de la operación de la planta de tratamiento. ∗ Efectuar un inventario de los equipos y válvulas que el operador deberá manipular. Contenido: Se recomienda el siguiente contenido mínimo: ∗ Descripción general de la planta

∗ operación de emergencia

∗ Actividades de operación

∗ Dosificación

∗ Puesta en marcha

∗ Medición de caudales y mezcla

∗ Operación normal

rápida

∗ Operación especial o eventual Otros procesos ∗ Control de calidad Además, deben incluirse los siguientes documentos como anexos: ∗ Planos constructivos y planos as-build ∗ Memoria de cálculo y diseño ∗ Catálogos de los equipos instalados, proporcionados por el fabricante.


ANEXOS

URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” Planta de Tratamiento de Agua Residual GRUPO Nº 3

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TECNI - CONSTRUCCIONES

URBANIZACIÓN "LA CASTELLANA"

URBANIZACIÓN "LA CASTELLANA" Autor: Ing. Eduardo Carrión

DISEÑO DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO SANITARIO GRUPO

Area del proyecto Sanitario= Población Futura=

2.99 ha. 753

Nº

3

Dotación= 250 L/hab/día Densidad Po 252 hab/ha.

hab.

Diámetro mínimo= Coef. De Manning(n)=

Q dis POZO

CALLE AS AS

T T

B A D

T T

C C A

T

F E D B A

T

De - A

1 8 8 1 9 15 16 2 3 7 2 9 6

8 15 9 2 16 16 17 3 7 10 9 10 5

Long Long.

Area trib (ha) Area trib.(ha)

Doméstico

QMD

(L/s) k

200

mm

0.009

Diám. Comerc. S%o

Dt

Dc

Nom Nom.

Int Int.

Qo

Qo

Vo

(")

(mm)

(L/s)

(L/s)

(m/s)

Q/Qo

Q/Qo

1.61

0.01111

0.01435

20.09

0.77

0.00193

0.00249

159.96

123.84

4.78

0.00544

0.00703

181.7

157.84

122.20

4.71

0.00177

0.00229

200

181.7

54.02

41.82

1.61

0.00926

0.01196

200

200

181.7

166.83

129.16

4.98

0.00192

0.00248

44.31

200

200

181.7

83.41

64.58

2.49

0.01798

0.02323

54

23.14

200

200

181.7

110.09

85.23

3.29

0.00318

0.00411

0.8

11

42.51

200

200

181.7

49.69

38.47

1.48

0.01610

0.02080

4

0.93

19

40.6

200

200

181.7

65.30

50.56

1.95

0.01424

0.01839

0 0.148 148

4

0 0.74 74

11

41 41.29 29

200

200

181 181.7 7

49 49.69 69

38 38.47 47

1.48 1 48

0 0.01489 01489

0 0.01924 01924

0.583

0.398

4

1.93

49

44.7

200

200

181.7

104.87

81.19

3.13

0.01840

0.02377

0.583

0.049

4

0.24

24

23.38

200

200

181.7

73.39

56.82

2.19

0.00327

0.00422

(m)

Par.

Tot.

Dens.

Pob.

L/s/ha

L/s

Calc.

diseño (mm) (mm)

97.078

0.208

0.2077

252

52

0.583

0.121

4

0.6

13

36.99

200

200

181.7

54.02

41.82

84.06

0.017

0.017

252

4

0.583

0.01

4

0.05

3

19.18

200

200

181.7

25.95

60.48

0.094

0.3013

252

75

0.583

0.176

4

0.87

114

28.3

200

200

181.7

63.89

0.092

0.0921

252

23

0.583

0.054

4

0.28

111

18.59

200

200

85.98

0.172

0.1719

252

43

0.583

0.1

4

0.5

13

34.54

200

61.04

0.094

0.1108

252

27

0.583

0.065

4

0.32

124

19.14

110.16

0.244

0.5268

252

132

0.583

0.307

4

1.5

31

68.26

0.117

0.1168

252

29

0.583

0.068

4

0.35

61.66

0.159

0.2759

252

69

0.583

0.161

4

33

0.045

0.3205

252

80

0.583

0.187

98 94 98.94

0 0.161 161

0 0.253 253

252

63

0 0.583 583

72.92

0.128

0.6818

252

171

51.696

0.085

0.0847

252

21

DISEÑO DE PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

88


URBANIZACIÓN "LA CASTELLANA" POZO

CALLE A I

T T

B H B G D E E C H

T

C I

T

De - A

5 6 13 5 12 4 11 10 14 17 12 18 13

4 13 12 12 11 11 14 14 17 18 18 19 19

Long.

Area trib.(ha)

Doméstico

QMD

(L/s) k

S%o

Dt

Dc

Nom.

Int.

Qo

Qo

Vo

(")

(mm)

(L/s)

(L/s)

(m/s)

Q/Qo

Q/Qo

2.76

0.00260

0.00336

44.92

1.73

0.00844

0.01091

47.38

36.68

1.41

0.01499

0.01936

181.7

49.69

38.47

1.48

0.01469

0.01898

200

181.7

47.38

36.68

1.41

0.03441

0.04444

200

200

181.7

49.69

38.47

1.48

0.01409

0.01820

64.38

200

200

181.7

49.69

38.47

1.48

0.04870

0.06291

9

72.82

200

200

181.7

44.94

34.80

1.34

0.06764

0.08736

5.64

6

99.07

200

200

181.7

36.70

28.41

1.1

0.15369

0.19852

4

7 7.09 09

7

104 104.9 9

200

200

181 181.7 7

39 39.64 64

30 30.69 69

1.18 1 18

0 0.17887 17887

0 0.23102 23102

0.06

4

0.3

20

26.31

200

200

181.7

67.00

51.87

2

0.00448

0.00578

0.583

1.65

4

7.55

7

107.4

200

200

181.7

39.64

30.69

1.18

0.19048

0.24601

0.583

0.09

4

0.45

9

35.58

200

200

181.7

44.94

34.80

1.34

0.01001

0.01293

(m)

Par.

Tot.

Dens.

Pob.

L/s/ha

L/s

Calc.

diseño (mm) (mm)

51.92

0.085

0.0846

252

21

0.583

0.049

4

0.24

38

21.45

200

200

181.7

92.35

71.50

94

0.165

0.1647

252

41

0.583

0.096

4

0.49

15

33.37

200

200

181.7

58.02

52

0.079

0.2434

252

61

0.583

0.142

4

0.71

10

41.38

200

200

181.7

94

0.167

0.2512

252

63

0.583

0.146

4

0.73

11

41.08

200

200

52

0.079

0.5733

252

144

0.583

0.334

4

1.63

10

56.52

200

94

0.154

0.2385

252

60

0.583

0.139

4

0.7

11

40.44

33.22

0.049

0.8613

252

217

0.583

0.502

4

2.42

11

37.87

0.09

1.0925

252

275

0.583

0.638

4

3.04

66.45

0.133

2.0864

252

525

0.583

1.217

4

15 8 15.8

0 0.036 036

2 2.6491 6491

252

667

0 0.583 583

1 1.545 545

86.94

0.103

0.1032

252

26

0.583

52

0.081

2.8329

252

713

88.48

0.155

0.1547

252

39


87



Ancho de zanja=

0.6

Diametro interno de pozo= V

V²/2g

R/D

R

(m/s)

(m)

(m)

(m)

0.35820

0.58

0.0171

0.05360 0.00974

0.21036

0.49

0.28855

V/Vo

Cota Rasante

Cota Clave

Cota Batea

Prof a clave Prof. a clave

POZO

T Tramo de d

COTAS CONSTRUCTIVAS A LA ENTRADA Y SALIDA DEL POZO ENTRADA Y SALIDA DEL POZO

Prof. a clave De A

De

A

T

1.2

1.2

1.4

1.4

T

1.2

1.2

1.4

1.4

1.3

1.2

1.5

1.4

T

1.3

1.2

1.5

1.4

T

1.2

1.4

1.4

1.6

16

1.3

1.1

1.5

1.3

16

17

1.2

1.2

1.4

1.4

1.2

2

3

1.2

1.2

1.4

1.4

1.2

1.2

3

7

1.2

1.2

1.4

1.4

1.2

1.5

7

10

1.2

1.5

1.4

1.7

2024 2024.79 79 2023 2023.7092 7092

1 1.2 2

1 1.2 2

2

9

1 1.2 2

1 1.2 2

1 1.4 4

1 1.4 4

2023.9

2020.301 2023.71 2020.1102

1.2

1.2

9

10

1.2

1.2

1.4

1.4

2022.12

2020.88

1.2

2

6

5

1.2

2.0

1.4

2.2

De

A

De

A

Cabecera

2030.793 2031.85 2030.6022

1.2

1.2

1

8

2030.793

2030.53

2030.6

2030.3392

1.2

1.2

8

15

2025.1

2030.793

2023.9

2030.6

2023.7092

1.2

1.2

8

9

2033.24

2026.18

2032.04

2024.98

2031.85 2024.7892

1.2

1.2

1

2

0.04934 0.00896

2025.1

2024.17

2023.9

2022.77

2023.71 2022.5792

1.2

1.4

9

16

0.0562

0.02407 0.00437

2031.73

2024.17

2030.53

2022.97

2030.34 2022.7792

1.2

1.2

15

1.03

0.0541

0.06666 0.01211

2024.17

2020.74

2022.97

2019.54

2022.78 2019.3492

1.2

1.2

0.24505

0.81

0.0334

0.03033 0.00551

2026.18

2022.49

2024.98

2021.29

2024.79 2021.0992

1.2

0.40071

0.59

0.0177

0.06341 0.01152

2022.49

2021.82

2021.29

2020.62

2021.1

2020.4292

0.38607

0.75

0.0287

0.05997 0.01090

2021.82

2021.5

2020.62

2020.001 2020.43 2019.8102

0 39138 0.39138

0 0.58 58

0 0.0171 0171

0 0.06121 06121 0 0.01112 01112

2026 2026.18 18

2025 2025.1 1

2024 2024.98 98

0.41716

1.31

0.0875

0.06736 0.01224

2025.1

2021.5

0.24694

0.54

0.0149

0.03068 0.00557

2023.32

2022.88

De

A

De

2033.24

2031.99

2032.04

0.0122

0.02412 0.00438 2031.993

2031.73

1.38

0.0971

0.03875 0.00704 2031.993

0.20491

0.97

0.048

0.02319 0.00421

0.33897

0.55

0.0154

0.21010

1.05

0.41428

A

2023 2023.9 9

De

A

2021.93 2020.6892

T

T

Corte


89


URBANIZACIÓN "LA CASTELLANA" V

V²/2g

R/D

R

(m/s)

(m)

(m)

(m)

0.23041

0.64

0.0209

0.32965

0.57

0.39210

V/Vo

Cota Rasante

Cota Clave

Cota Batea

Prof. a clave

POZO

Tramo de

ENTRADA Y SALIDA DEL POZO

Prof. a clave De A

De

A

T

1.2

2.8

1.4

3.0

T

1.2

1.6

1.4

1.8

12

1.2

1.3

1.4

1.5

5

12

1.2

1.2

1.4

1.4

1.5

12

11

1.3

1.5

1.5

1.7

1.2

1.2

4

11

1.2

1.2

1.4

1.4

2020.12 2019.7692

1.2

1.2

11

14

1.2

1.2

1.4

1.4

2019.96

2020.11 2019.7692

1.2

1.2

10

14

1.2

1.2

1.4

1.4

2019.96

2019.54

2019.77 2019.3492

1.2

1.2

14

17

1.2

1.2

1.4

1.4

2020 2020.93 93

2019 2019.54 54

2019 2019.43 43

2019 2019.35 35 2019 2019.2392 2392

1 1.2 2

1 1.5 5

17

18

1 1.2 2

1 1.5 5

1 1.4 4

1 1.7 7

2021.85

2020.93

2020.65

2018.93

2020.46 2018.7392

1.2

2

12

18

1.2

2.0

1.4

2.2

0.18820 0.03420

2020.93

2021.28

2018.93

2019.28

2018.74 2019.0892

2

2

18

19

2.0

2.0

2.2

2.2

0.05113 0.00929

2022.27

2021.28

2020.87

2020.08

2020.68 2019.8892

1.4

1.2

13

19

1.4

1.2

1.6

1.4

De

A

De

A

Cabecera

2021.49 2019.5192

1.2

2.8

5

4

2020.67

2021.93 2020.4792

1.2

1.6

6

13

2021.07

2020.55

2020.88 2020.3592

1.2

1.3

13

2021.85

2021.68

2020.65

2021.49 2020.4592

1.2

1.2

2021.85

2021.51

2020.55

2020.01

2020.36 2019.8192

1.3

0.05969 0.01085

2022.51

2021.51

2021.31

2020.31

2021.12 2020.1192

0.0351

0.10418 0.01893

2021.51

2021.16

2020.31

2019.96

0.82

0.0343

0.12046 0.02189 2021.501

2021.16

2020.301

0.77913

0.86

0.0377

0.17193 0.03124

2021.16

2020.74

0 81313 0.81313

0 0.96 96

0 0.047 047

0 0.18331 18331 0 0.03331 03331

2020 2020.74 74

0.27187

0.54

0.0149

0.03544 0.00644

0.82753

0.98

0.049

0.34713

0.47

0.0113

De

A

De

A

0.02765 0.00502

2022.88

2022.51

2021.68

2019.71

0.0166

0.04732 0.00860

2023.32

2022.27

2022.12

0.55

0.0154

0.06138 0.01115

2022.27

2021.85

0.38982

0.58

0.0171

0.06085 0.01106

2022.88

0.50318

0.71

0.0257

0.08923 0.01621

0.38486

0.57

0.0166

0.55791

0.83

0.61462

De

A

T T

Corte


90



UNIVERSIDAD TECNICA PARTICULAR DE LOJA FECHA DEL INFORME: INFORME No. SOLICITUD DE ANALISIS:

2009-06-01 28 8663

DATOS DEL CLIENTE: F

NOMBRE:

Urbanización La Castellan

UBICACIÓN:

Barrio Amable María

(TECNI-CONSTRUCCIONES S.A.)

084234724

TELÉFONO:

DATOS GENERALES DE LAS MUESTRAS: F

DESCRIPCION Muestra 1: Aguas Residuales del Pozo N 19 Fecha de Recolección: 28/05/2009 Muestra 2: Aguas Residuales del Pozo N 19 Fecha de Recolección: 30/05/2009 1 Muestra 3: Aguas Residuales del Pozo N 19 Fecha de Recolección: 01/06/2009 1 CONDICION: Las muestras son compuestas y llegan en envases plásticos de 3 litros y refrigeradas. 1 FECHA DE RECEPCION: 2009-05-24

Hora de Recolección: Hora de Recolección: Hora de Recolección:

06H00 ‐ 18H00 06H00 ‐ 18H00 06H00 ‐ 18H00

1 1 1 1 1 1 ## 1

INFORMACIÓN GENERAL: El informe de ensayo no se puede reproducir parcialmente, excepto en su totalidad con la aprobación escrita del laboratorio. Los resultados representan exclusivamente la muestra (s) analizada (s). Los ensayos marcados con (À) no están incluidos en el alcance de la acreditación del OAE. Los ensayos y marcados con (¡) no están incluidos en el alcance de la acreditación de A2LA. Las opiniones, interpretaciones, etc., que se indican a continuación, están fuera del alcance de acreditación del OAE y A2LA. U: Incertidumbre expandida con un 95% de confianza. *Norma de calidad ambiental y descarga de afluentes:Recurso Agua/Límites de descarga a un cuerpo de agua dulce

1

n/a: No aplica.

1

n/d: No disponible.

1 1 1

n/e: No especifica.

1 1 1

< LDD: Resultado menor que el límite de detección del método

RESULTADOS: DETERMINACIÓN Ó

FECHA DE ANÁLISIS

MÉTODO

UNIDAD

RESULTADOS

U

INICIO

FIN

Muestra 1 pH

2009-05-25

2009-05-25

AOAC 973.41 À

0.01

Solidos Disueltos

2009-05-25

2009-05-25

LIA-TDS-C0150 À¡

mg/l

2640.000

n/d

Solidos Totales Sólidos en Suspensión DBO DQO Manganeso Hierro Sulfatos Cloro Libre Residual Cianuros Fósforo Nitrogeno del Nitrato Nitrogeno del Nitrito Coliformes Totales Coliformes Fecales E.coli Muestra 2 pH

2009-05-25

2009-05-25

LIA-ST-001 À¡

mg/l

7.000

2009-05-26

2009-05-26

LIA-SS-001 À¡

mg/l

3.200

2009-05-25

2009-05-30

LIA- DBO5- 001 À¡

mg/l

2009-05-25

2009-05-25

LIA- DQO- 001 À¡

2009-05-26

2009-05-26

Absorción atómica. Llama À¡

2009-05-26

2009-05-26


mg/L

Solidos Disueltos Solidos Disueltos Solidos Totales Sólidos en Suspensión DBO DQO Manganeso Hierro Sulfatos Cloro Libre Residual Cianuros Fósforo Nitrogeno del Nitrato Nitrogeno del Nitrito Coliformes Totales Coliformes Fecales E.coli

LDD

REQUISITOS DEL PRODUCTO

FUENTE DE LOS REQUISITOS O

Mín.

Máx.

5 033

5

9

*

n/d

-

-

*

n/d

n/d

-

1600

*

n/d

n/d

-

100

*

1314.000

n/d

n/d

-

100

*

mg/l

3280.000

n/d

n/d

-

250

*

mg/L

0.100

n/d

n/d

-

2

*

0.740

n/d

0.5

-

10

*

2009-05-26

2009-05-26

LIA-HACH-8038 À¡

4 000 4.000

2009-05-26

2009-05-26

Estándar Methodos 9222 G

0.000

2009-05-25

2009-05-25

Equipo NOVA

2009-05-27

2009-05-27

LIA-PO-001 À¡

mg/l

0.040

n/d

n/d

-

-

*

2009-05-25

2009-05-25

LIA-HACH-8171 À¡

mg/l

90.000

n/d

n/d

-

-

*

2009-05-25

2009-05-25

LIA-HACH-8507 À¡

mg/l

0.000

n/d

n/d

-

-

*

2009-05-25

2009-05-25


ufc/100 ml

7%

<1

2009-05-25

2009-05-25


ufc/100 ml

16.000

7%

<1

2009-05-25

2009-05-25


ufc/100 ml

6%

<1

2009-05-25

2009-05-25

AOAC 973.41 À

8.020

0.01

5 033

5

9

*

2009-05-25

2009-05-25

LIA-TDS-C0150 À¡

mg/l

273 000 273.000

n/d

n/d

-

-

*

2009-05-25

2009-05-25

LIA-ST-001 À¡

mg/l

0.100

n/d

n/d

-

1600

*

2009-05-26

2009-05-26

LIA-SS-001 À¡

mg/l

0.910

n/d

n/d

-

100

*

2009-05-25

2009-05-30

LIA- DBO5- 001 À¡

mg/l

1274.000

n/d

n/d

-

100

*

2009-05-25

2009-05-25

LIA- DQO- 001 À¡

mg/l

1866.000

n/d

n/d

-

250

*

2009-05-26

2009-05-26


mg/L

0.200

n/d

n/d

-

2

*

2009-05-26

2009-05-26


mg/L

0.330

n/d

0.5

-

10

*

2009-05-26

2009-05-26

LIA-HACH-8038 À¡

2009-05-26

2009-05-26


0.000

2009-05-25

2009-05-25

Equipo NOVA

2009-05-27

2009-05-27

LIA-PO-001 À¡

mg/l

0.000

n/d

n/d

-

-

*

2009 05 25 2009-05-25

2009 05 25 2009-05-25

LIA HACH 8171 À¡ LIA-HACH-8171

mg/l

4 900 4.900

n/d

n/d

-

-

*

2009-05-25

2009-05-25

LIA-HACH-8507 À¡

mg/l

0.000

n/d

n/d

-

-

*

2009-05-25

2009-05-25


ufc/100 ml

4400.000

7%

<1

2009-05-25

2009-05-25


ufc/100 ml

165.000

7%

<1

2009-05-25

2009-05-25


ufc/100 ml

79000.000

6%

<1

0.023

92.000

DISEÑO DE PLANTA DE TRETAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

91


URBANIZACIÓN "LA CASTELLANA" Muestra 3 pH

2009-05-25

2009-05-25

AOAC 973.41 À

6.310

0.01

5 033

5

9

Solidos Disueltos

2009-05-25

2009-05-25

LIA-TDS-C0150 À¡

mg/l

89.200

n/d

n/d

-

-

*

Solidos Totales Sólidos en Suspensión DBO DQO Manganeso Hierro Sulfatos Cloro Libre Residual Cianuros Fósforo Nitrogeno del Nitrato Nitrogeno del Nitrito Coliformes Totales Coliformes Fecales E.coli

2009-05-25

2009-05-25

LIA-ST-001 À¡

mg/l

2.500

n/d

n/d

-

1600

*

2009-05-26

2009-05-26

LIA-SS-001 À¡

mg/l

0.370

n/d

n/d

-

100

*

2009-05-25

2009-05-30

LIA- DBO5- 001 À¡

mg/l

1054.000

n/d

n/d

-

100

*

2009-05-25

2009-05-25

LIA- DQO- 001 À¡

mg/l

1300.000

n/d

n/d

-

250

*

2009-05-26

2009-05-26


mg/L

0.100

n/d

n/d

-

2

*

2009-05-26

2009-05-26


mg/L

0.270

n/d

0.5

-

10

*

2009-05-26

2009-05-26

LIA-HACH-8038 À¡

2009-05-26

2009-05-26


0.000

2009-05-25

2009-05-25

Equipo NOVA

2009-05-27

2009-05-27

LIA-PO-001 À¡

mg/l

0.000

n/d

n/d

-

-

*

2009-05-25

2009-05-25

LIA-HACH-8171 À¡

mg/l

1.200

n/d

n/d

-

-

*

2009-05-25

2009-05-25

LIA-HACH-8507 À¡

mg/l

0.000

n/d

n/d

-

-

*

2009-05-25

2009-05-25


ufc/100 ml

420.000

7%

<1

2009-05-25

2009-05-25


ufc/100 ml

143.000

7%

<1

2009-05-25

2009-05-25


ufc/100 ml

8300.000

6%

<1

*

4.000

Ing. Celso Romero

Ing. Silvio Aguilar

DOCENTE-INVESTIGADOR

DOCENTE-INVESTIGADOR

FIN DEL INFORME

DISEÑO DE PLANTA DE TRETAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES


92 URBANIZACIÓN "LA CASTELLANA"

Planta de Tratamiento de Aguas Residuales URBANIZACIÓN "LA CASTELLANA" Parámetros P á t de d Diseño: Di ñ Población: Area de la Planta: n de Manning:

753 hab 0.25 Ha 0.013

Carga Unitaria:

DBO= Qmín= Qmedio= Qmáx=

380 6.97 8.15 18.61

mg/L L/s L/s L/s

Carga Orgánica: CU= CU CU=

9.391501 mg/hab.s /h b 811.4257 gr/hab.día

CO= CO

611.00352 Kg/día K /dí

DISEÑO DE LAS UNIDADES DE PRETRATAMIENTO CAJÓN DE ENTRADA: Ancho= Ancho Largo=

0.5 m 0.5 m

Tiempo de Caída: t=

0.174874 s

y y= V=

0.15 m 1.34 m/s

Distancia a la que debe ir la pantalla: x= 0.2343316 m Xadoptado= 0.25 m

CANAL DE LLEGADA: Ancho= J= Longitud de Transición: Lt=

0.3 m 1.3 %

a= 12.5 º (0.70 < V < 2.0)m/s

0.5 m

*V ifi ió d l id d para ell Caudal C d l Máximo: Má i *Verificación de lla velocidad K= 0.052609 d= 0.056037 m d= 6 cm V= 1.039383 m/s Cumple

A= P= R=

0.0168111 m2 0.412074 m 0.0407963 m

*Verificación de la velocidad para el Caudal Medio: K K= 0.023039 d= 0.030359 m d= 3 cm V= 0.754841 m/s

A= A P= R=

0.0091077 m2 0.360718 m 0.0252488 m

A= P= P R=

0.0081094 m2 0.3540624 m 0.0229038 m

Cumple

*Verificación de la velocidad para el Caudal Mínimo: K= 0.019704 d d= 0.027031 m d= 3 cm V= 0.707348 m/s Cumple




Altura del Canal= h= H=

0.4 m 0.56 m

BL=

*Resumen del Diseño del Canal de Llegada: Ancho= 0.3 m Altura= 0.56 m CRIBAS Y REJILLAS DE DESBASTE: ss=

Tirante= Longitud=

0.1 m

6 cm 1m

(0.40 < V < 0.75)m/s del Caudal MEDIO ∅= ∅

2.5 cm

Ancho de la zona de desbaste: b= 0.4 m

1 cm

Número de rejillas: n=

*Verificación de la velocidad para el Caudal Medio: K= 0.010698 d= d 0.017178 m d= 2 cm V= 0.552693 m/s

11

A= P= P R=

0.0068711 m2 0.4343557 m 0.0158192 m

*Verificación de la velocidad para el Caudal Mínimo: K= 0.009149 d= 0.015295 m d= 2 cm V= 0.514506 m/s Cumple

A= P= R=

0.006118 m2 0.4305898 m 0.0142083 m

*Verificación de la velocidad para el Caudal Máximo: K= 0.024428 d= 0.031707 m d= 3 cm V= 0.796513 m/s Cumple

A= P= R=

0.0126828 m2 0.4634142 m 0.0273682 m

Cumple

*Pérdidas de Energía en la Rejilla (Según Kirshmer): β= 1.79 Qmedio=

hv=

q=

0.032336

H=

45 º 1.2E-02

Pérdidas en la rejilla (Según EX – IEOS: Hmín=0.15m), por lo que adopto: *Pérdidas H Área de la rejilla: A= Altura de la Rejilla: Hrej=

0.010232 0 12558 m 0.12558

=

0.2

m

Tirante de Agua en la Rejilla: y= 0.0255802 m Altura muy baja, baja por lo que adopto: Hrej-adop= 0.35 m


TECNI - CONSTRUCCIONES Longitud de la Rejilla: L=

94 URBANIZACIÓN "LA CASTELLANA" Volumen de agua diaria: V= 1607.904 m3

0.5 m

Material cribado retenido según aberturas de cribas Abertura (mm) Cantidad (a) (l/m3) 20 0.038 25 0.023 30 0.023 40 0.009

*Según EX - IEOS:

Volumen de Material Retenido: Vmat= 0.036982 m3 *Resumen del Diseño del Canal de Cribado: ancho= 0.4 m Altura= 0.35 m Longitud= 1m

Sep entre rej= Diam de rej= Núm de rej=

2.5 cm 1 cm 11

DESARENADOR *Según EX - IEOS: La velocidad de Flujo a la entrada del desarenador se encuentra en un rango de 0.24 m/s - 0.36 m/s Diámetro de particulas a sedimentar: ∅ part= 0.15 mm

Vadop=

0.24 m/s

A=

0.077542 m2

Ancho adoptado del desarenador: b=

ha=

0.193854 m

Longitud de Transición al desarenador: Lt= 0m

Área:

Tirante de agua:

Para desarenadores de flujo horizontal(Según: el Manual de Depuración URALITA) b/h=

2.06

0.4 m

1<

b < 5 h

si cumple

Según ex – IEOS, altura de sedimentación (hs) de 0.20 m Altura Total: Ht= 0.4 m

Ht=ha+hs

Se considera un tiempo de retención ≥90 s y se realizará una limpieza cada 15 días. Tr= Volumen que pasa por el desarenador a los 15 días: T= Vol= 24118.56 m3

90 s 15 días



95

URBANIZACIÓN "LA CASTELLANA" La cantidad de arena recogida por el desarenador, según el Texto de la Dra. Petia Mijaylova Nacheva pag. 81, varía de 7,5 a 90 lts por cada 1000 m³ de AR. Varena adoptado= Varena recogida=

45 por cada 1000 m³ de AR 1.09 m3

Longitud del desarenador (según Ex IEOS): Tasa de Aplicación entre (25 - 50) m/h Tasa de Aplic adop=

30 m/h

Ld =

Area Superficial

Longitud: As=

2.2332 m2

V sr hs * b

L=

6.8125 m

Lu=

9.5 m

Lu=

10 m

Según ex IEOS, a la longitud se debe incrementar entre el 30% y 50%. Increment adoptado=

40 %

Según ex IEOS, la relación entre el largo y la altura es mínimo 25

Lu ≥ 25 hq

→

Si Cumple Lu diseño

=

10

m

*Chequeo de la eficiencia hidraulica del desarenador: Volumen útil:

Periodo de retención: Vútil=

1.6 m3

*Resumen del Diseño del Desarenador: Ancho= Longitud=

Tr= 86 s Diseño Satisfactorio

0.4 0 4m 10 m

Borde Libre= Altura Total=

0.11 m 0 0.5 m

DISEÑO DEL TRATAMIENTO PRIMARIO DECANTADOR PRIMARIO: Para ell Diseño P Di ñ del d l Decantador D t d Primario, Pi i se consideran id varias i tablas. t bl El decantador a diseñar es de sección RECTÁNGULAR. VELOCIDADES ASCENCIONALES A CAUDAL MEDIO (m/h)

Decantación D. Circular D. Rectángular Vadoptada=

1.3

V. Mínimo 1 0.8 m/h

V. Típico 1.5 1.3

V. Máximo 2 1.5

Superficie de Decantación=

22.569231

m2




VELOCIDADES ASCENCIONALES A CAUDAL MÁXIMO (m/h)

Decantación D. Circular D. Rectángular Vadoptada=

V. Típico 2.5 2.2

V. Mínimo 2 1.8

2.2

m/h

V. Máximo 3 2.6

Superficie de Decantación=

30.452727

m2

TIEMPOS DE RETENCIÓN (h)

Decantación Q. Medio Q. Máximo Q Qmedio: Qmáx:

V. Típico 2 1.5

V. Mínimo 1.5 1

Volumen de Decantación= Volumen de Decantación=

58.68 100.494

V. Máximo 3 2 m3 m3

Para determinar las dimensiones de estos decantadores, se debe realizar algunos tanteos, de manera que al imponernos valores de L y H, las relaciones adimensionales de L/ h y L/b presenten valores dentro de los rangos permitidos permitidos, los cuales se presentan en la siguiente tabla

RELACIONES ADIMENSIONALES PARA DECANTADORES RECTANGULARES

Decantación L L/h L/b H L= h= b=

Valor minimo. 5 5 1.5 1.5

10 1.5 1.5

Valor típico -15 4.5 3

L cumple H cumple

L/h= L/b=

Valor máximo 90 40 7.5 3 6.6667 6.6667

Dimensiones Óptimas Dimensiones Óptimas

CARGA DE SALIDA DEL VERTEDERO(m3/h/m )

Decantación D. Circular D. Rectángular

V. Mínimo 5 5

Carga adoptada= Longitud necesaria de Vertedero: L= 6.6996

10

V. Típico 10 9.5

V. Máximo 26 18

m3/h/m

m

CONCENTRACIÓN DE FANGOS Decantación V. Mínimo SUCCIÓN 1 POCETAS 3

V. Típico 1.5 5

V. Máximo 2 6




EX - IEOS: Tabla X.3: Procesos de Tratamiento y Grados de Remoción. Remoción, % DBO 25 - 40 55 - 95 20 - 95 80 - 90 90 - 98 70 - 85

Proceso de Tratamiento Sedimentación Primaria Lodos Activados Filtros Percoladores Lagunas Aireadas Zanjas de Oxidación Lagunas de Estabilización

SS 40 - 70 55 - 95 50 - 92 © 80 - 95 ©

Rem., ciclos log10 Bacteria Helminto 0-1 0-1 0-2 0-1 0-2 0-1 1-2 0-1 1-2 0-1 1-6 1-4

EX - IEOS: Tabla X.1: Aportes per cápita para aguas residuales domésticas. PARÁMETRO DBO5 días, 20ºC, gr/hab.día Sólidos en suspención, gr/hab.día NH3-N como N, gr/hab.día Nkjeldal total como N, gr/hab.día Coliformes totales, NMP/hab.día S l Salmonella ll Sp., S #/h #/hab.día b dí Nematodos intestinales, #/hab.día

INTERVALO 36 - 78 60 - 115 7.4 - 11 9.3 - 13.7 2x108 - 2x1011

VALOR SUGERIDO 50 90 8.4 12 2x1011 108 4x1011

*Valores Adoptados: C1= K1= C=

6 40 90 mg/L

*Periodo de Limpieza: Tr=

*Caudal medio de fangos producidos (m³/h) Qf=

0.422496 m3/día

=

Qf =

0.017604

7 días

K C 1 QMedio 10000C m3/h

*Volumen de fangos a remover el día de limpieza: Vf=

2.957472 m3

DISEÑO DEL TRATAMIENTO SECUNDARIO REACTOR BIOLÓGICO (LECHO BACTERIANO) PARÁMETROS DE DISEÑO Alta carga - Material Constituyente Carga media Características material Piedra Piedra Plástico 8 - 30 Carga Hidráulica (m3/m2*día) 3.4 - 9.4 10 - 50 0.4 - 1.8 Carga Orgánica (Kg*DBO5/día) 0.25 - 0.5 0.5 - 3 1-4 Coeficiente de recirculación 0 1-4 en contínuo Aplicación del líquido intermitente en contínuo S e ficie Específica Superficie E ecífic ((m2/m3) 2/ 3) 40 - 70 40 - 70 80 - 100 Profundidad útil (m) 1-3 3 - 12 1-3



Tº mes mas calido: % de Depuración: Coef de circulación: Tipo de carga: Forma del lecho:

98

23 80 0 media circular

URBANIZACIÓN "LA CASTELLANA" DATOS Boquillas: Brazo mecánico Caudal punta: 18.61 l/s Tº mes mas frío (T): 18 DBO5: 380 mg/lit Altura útil en el lecho: 0.8 m

*Constante de Tratabilidad por Temperatura: (Según: Metcalf y Eddy, en un experimento se determinaron los valores de θ y K25/D10) θ θ=

K25/D10=

1.03

K20/D10=

2 0.28 L/s/m

0.22

*Constante de Tratabilidad por Altura: D25: altura de correlación de acuerdo a planta piloto 6 m K10/D30=

0.61

*DBO en el Afluente: Se=

76.00 mg/lit

1

*Área necesaria: A=

201.00 m2

⎡ − Ln (Se/Si )⎤ n A = Q⎢ ⎥ ⎣ K T/30 * D ⎦

*Comprobación de las Cargas Hidráulicas: (HLR)s =

8.00

Cumple Cargas

(ORL)S = (Qpunta* DBO5 )/(D * Area)

*Comprobación de Carga Orgánica:

1000

(ORL)s =

3.80 Kg/m3*día

Diámetro adoptado para el Lecho: Altura del Lecho:

Cumple Carga 16.00

m

1.00 m

DECANTADOR SECUNDARIO: *Sólidos Sólidos en Suspensión: SS=

60.00 mg/l




*Concentración de sólidos en suspensión en la entrada del decantador SSi= 54.00 mg/l *Concentración de sólidos en suspensión admitidos en el vertido SS= 32.40 *Velocidad Ascencional en el Decantador V=

1.06 m/H

*Superficie de Decantación: 2 A= 63.20 m

*Tiempo de retención: Tr=

1.50

*Volumen de Decantación: 3 V= 100.49 m RELACIONES ADIMENSIONALES PARA DECANTADORES RECTANGULARES

Decantación L L/h L/b H L= h= b=

Valor minimo. 5 5 1.5 1.5

10 15 1.5 1.5

Valor típico -15 4.5 3

L cumple H cumple

L/h= L/b=

Valor máximo 90 40 7.5 3 6.6667 6 6667 6.6667

Dimensiones Óptimas Dimensiones Óptimas

*Cantidad de Lodos producidos: Pi= 83.10097 Kg/día

*Volumen de Lodos por día: V= 0.083101 m3/día

=

*Periodo de limpieza adoptado cada: *Coeficiente de digestión de lodos:

2.493 m3/mes 12 meses

0.5

*Cantidad de Fangos a remover en el periodo de limpieza: Cp= 14.958175 m3




DISEÑO DEL TRATAMIENTO TERCIARIO ERAS DE SECADO DE LODOS: TIPOS DE FANGOS PRODUCIDOS EN UNA EDAR:

Tipo de Fango Primario Digerido Primario y Humus Digerido Primario y Activado Digerido Primario y Quimicamente

Valor típico 0.09 - 0.14 0.11 - 0.16 0 16 - 0 0.16 0.23 23 0.18 - 0.23

Valor máximo 0.07 - 0.1 0.09 - 0.11 0 11 - 0.14 0.11 0 14 0.11 - 0.14

*En el presente proyecto trataremos un lodo primario digerido, por lo que tomaremos el valor de 0.1 m² / hab, para eras cubiertas. Valor Adoptado=

0.1 m2/hab

*Superficie de las eras de Secado: S= 75.3 m2 *Número de eras a construir: N=

*Altura adoptada para las eras de secado: h= 0.5 m

2 unidades

*Superficie para cada era: Sc=

37.65 m2

*Volumen de Lodos a almacenar: V= 18.825 m3

*Volumen de las dos Eras: Vtotal=

37.65 m3

*Volumen Total de lodos producidos en los tratamientos: Vtt= 0.51 m3/día

*Tiempo de Remoción de Lodos: Tr= 2 meses Tr= 60 días

*Volumen de lodos a remover el día de limpieza: VTTL= 30 335818 m3 30.335818 ERAS DE SECADO CUMPLEN DISEÑO

*Ancho de las Eras de secado: (Según EX - IEOS: 3m ≤ B ≤ 6m) B= 3m *Longitud de las Eras de Secado: L= 4m


101



DISEÑO DE ESTACIÓN DE BOMBEO Datos: Caudal de diseño (l/s) = Temperatura del agua °C = Tubería PVC: C = N. horas de bombeo/d = P. espfc. del agua residual =

18.61 0.01861 m3/s 22 150 9h 9.81 KN/m3

Cálculos de diámetros: Tubería de impulsión:

hi

Según ecuación de Bresse:

D(m) = 1.3 * X (1/4) *

Di = Di = Di =

=

2.00 m

Q(m 3 /s)

0.140 m 6" 6"

Por lo tanto la velocidad en la tubería será: Vi

=

Tomamos el diámetro comercial.

Vi(m/s) = Q/A

1.21 m/s

Tubería de succión:

Vi ≤ 1.5 m/s

< hi

1.5 m/s

=

ok

0.00 m

p Tomando el diámetro comercial superior, se tiene 10" 0.250 m 0.6

≤

Vs(m/s)

Vs

≤

=

0.90

0.60 m/s

=

Pérdidas en la succión:

8" 0.200 m

CUMPLE

2.00 m Di = Di =

Se calculan por longitudes equivalentes: Válvula de pie con coladera: Reducción exentrica (6D) Entrada de borda Longitud de tuberia recta Long. Equivalente total

= =

hest (m) = hi + hs

Cálculo de la altura dinámica de elevación: hest

Ds Ds

0.200 m 8 "

(Tabla 7-5 Elementos de diseño para acueductos y alcantarillado. López Cualla R.,pág. 137, como 52 Anexo 6-2-A)

1.2 7.5 0.00 60.7 m

Utilizando la ecuación de Hazen-Willians:

Q = 0 . 2785 * C * D 2 .63 * J

0 . 54


102


URBANIZACIÓN "LA CASTELLANA" despejando la pérdida de carga total (J): C= 150 para PVC J= 0.00158 m/m 0.10 m

Pérdidas en la succión (hs): = J x Let. Pérdida en la impulsión:

Di = Di =

0.150 m 6" Diam. Comercial.

(Tabla 7-5 Elementos de diseño para acueductos y alcantarillado. López Cualla R.,pág. 137, como Anexo 5)

Se calculan por longitudes equivalentes: Codo de radio largo 90° (1) Entrada de borda Longitud de tuberia recta Long. Equivalente total

0.140 m 6 "

4.3 6 2.00 12.3 m

Utilizando la ecuación de Hazen-Willians: despejando la pérdida de carga total (J): C= J=

150 para PVC 0.00641 m/m 0.08 m

Pérdidas en la impulsión (hi): = J x Let. Altura de velocidad en la descarga (Vi):

V2 Hv = 2* g

Hv =

Altura dinámica total de elevación (Ht) =

0.07 m 2.24 m

Con los valores de caudal y la altura dinámica de elevación, se puede seleccionar la bomba a partir de las curvas características suministradas por los fabricantes, teniendo en cuenta que se debe trabajar con una eficiencia alta, (recomendable trabajar con valores de eficiencia mayores del 60%). Eficiencia de la bomba

Pb =

Cálculo de la Potencia: donde: alfa= Ht= e=

80%

=

γ * Q * Ht e

peso espicifico del agua residual (KN/m³) altura dinámica total de elevación (m) eficiencia (%) Pb

=

0.51 KW

Se recomienda un factor de seguridad de 1.15 a 1.2 veces la potencia de la bomba, para evitar el recalentamiento de éste y tener en cuenta las pérdidas mecánicas de transmición de energía. Por lo tanto la potencia del motor requerida será de: Pm = 2.26 x 1.20 = 0.82 HP

0.61 kW ~

1 HP


103


URBANIZACIÓN "LA CASTELLANA" Pérdidas localizadas en longitudes equivalentes (en metros de tubería recta). Elemento

mm. plg.

13 ½

19 ¾

25 1

32 1¼

38 1½

50 2

63 2½

751 3

Codo 90° Radio largo 0.3 0.4 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 1.6 Radio medio 0.4 0.6 0.7 0.9 1.1 1.4 1.7 2.1 Radio corto 0.5 0.7 0.8 1.1 1.3 1.7 2.0 2.5 Codo 45° 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 0.9 1.2 Curva 90° R/D: 1½ 0.2 0.3 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1.0 R/D: 1 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.9 1.0 1.3 Curva Cu a 45° 5 0.2 0 0.2 0 0.2 0 0.3 0 3 0.3 0 3 0.4 0 0.5 0 5 0.6 0 6 Entrada Normal 0.2 0.2 0.3 0.4 0.5 0.7 0.9 1.1 De borda 0.4 0.5 0.7 0.9 1.0 1.5 1.9 2.2 Válvula Compuerta 0.1 0.1 0.2 0.2 0.3 0.4 0.4 0.5 Globo 4.9 6.7 8.2 11.3 13.4 17.4 21.0 26.0 Ángulo 2.6 3.6 4.6 5.6 6.7 8.5 10.0 13.0 De pie 3.6 5.6 7.3 10.0 11.6 14.0 17.0 20.0 Retención T. Liviano 1.1 1.6 2.1 2.7 3.2 4.2 5.2 6.3 T. Pesado 1.6 2.4 3.2 4.0 4.8 6.4 8.1 9.7 Te de paso Directo 0.3 0.4 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 1.6 Lateral 1.0 1.4 1.7 2.3 2.8 3.5 4.3 5.2 Te de salida Bilateral 1.0 1.4 1.7 2.3 2.8 3.5 4.3 5.2 Salida de Tubería 0.4 0.5 0.7 0.9 1.0 1.5 1.9 2.2 FUENTE: López C. Ricardo A. Elementos de diseño para acueductos y alcantarillados. Pág. 137

100 4

125 5

150 6

200 8

250 10

300 12

350 14

2.1 2.8 3.4 1.5

2.7 3.7 4.5 1.9

3.4 4.3 4.9 2.3

4.3 5.5 6.4 3.0

5.5 6.7 7.9 3.8

6.1 7.9 9.5 4.6

7.3 9.5 10.5 5.3

1.3 1.6 0.7 0

1.6 2.1 0.9 0 9

1.9 2.5 1.1

2.4 3.3 1.5 5

3.0 4.1 1.8 8

3.6 4.8 2.2

4.4 5.4 2.5 5

1.6 3.2

2.0 4.0

2.5 5.0

3.5 6.0

4.5 7.5

5.5 9.0

6.2 11.0

0.7 34.0 17.0 23.0

0.9 45.3 21.0 31.0

1.1 51.0 26.0 39.0

1.4 6.7 34.0 52.0

1.7 85.0 43.0 65.0

2.1 102 51.0 78.0

2.4 120 60.0 90.0

6.4 12.9

10.4 16.1

12.5 19.3

16.0 25.0

20.0 32.0

24.0 38.0

38.0 45.0

2.1 6.7

2.7 8.4

3.4 10.0

4.3 13.0

5.5 16.0

6.1 19.0

7.3 22.0

6.7

8.4

10.0

13.0

16.0

19.0

22.0

3.2

4.0

5.0

6.0

7.5

9.0

11.0


PLANOS

URBANIZACIÓN “LA CASTELLANA” Planta de Tratamiento de Agua Residual GRUPO Nº 3


Normas INEN: Código ecuatoriano de la construcción. C.e.c.: Normas para estudio y diseño de sistemas de Agua potable y disposición de aguas residuales para poblaciones mayores a 1000 habitantes, 1992.

Normas del Instituto ecuatoriano de Obras Sanitarias (EX – IEOS): Normas para estudio y diseño de sistemas de Agua potable y disposición de aguas residuales para poblaciones mayores a 1000 habitantes, Agosto de 1993.

Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes: Recurso Agua Sección: 4.2.3 Normas de descarga de efluentes a un cuerpo de agua o receptor: agua dulce y agua marina.

METCALF Y EDDY, INC. Ingeniería de aguas residuales. Mc Graw Hill. 3º Edición 1995.

Seoánez Calvo Mariano. Dr Ingeniero de Montes. Depuración de las aguas residuales por tecnologías ecológicas y de bajo costo. Ediciones MundiPrensa. 2005.

Seoánez Calvo Mariano. Dr Ingeniero de Montes. Aguas Residuales: Tratamientos por humedales artificiales. Ediciones Mundi-Prensa. 1999.

Tratamiento natural de aguas residuales municipales. Ing. Jesus Manuel Acevedo Trejo, Raúl Arrioja Juárez, M.Sc.

Disponible en: http://roble.pntic.mec.es/~mbedmar/iesao/quimica/ph.htm

Dome E, Contaminación por Nitratos y Nitritos (Agua y Alimentos),2007.

Disponible en: www.cricyt.edu.ar/enciclopedia/terminos/ContamNitr.htm

Generalitat de Catalunya, Marzo de 2008.

Disponible en: www.gencat.cat

Agencia para sustancias toxicas y el registro de enfermedades ATSDR, Resumen de salud pública, Manganeso CAS #: 7427-46-2, Octubre de 2007.

Guía para el diseño de Desarenadores y Sedimentadores, Organización Panamericana de la Salud, Lima, 2005.


Agua Residual

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