NORMAS DE ESTUDIO CRITERIOS DE DISEÑO Y PRESENTACION DE PROYECTOS DE DESAGÜES CLOACALES PARA LOCALIDADES DE HASTA 30.000 HABITANTES VOLUMEN II 11.- TRATAMIENTOS 11.1.-
Selección de tratamientos y Definición de Caudales de Diseño de Plantas
11.2.-
Rejas
11.3.-
Desarenadores
11.4.-
Sedimentadores
11.5.-
Tanques Imhoff
11.6.-
Tratamientos Anaeróbicos
11.7.-
Lechos Percoladores
11.8.-
Lodos Activados
11.9.-
Zanja de Oxidación
11.10.- Lagunas de Estabilización 11.11.- Reuso del líquido tratado para la agricultura 11.12.- Recarga de Acuíferos 11.13.- Tratamientos Terciarios 11.14.- Otros Tratamientos 11.15.- Tratamientos sobre el Terreno 11.16.- Tratamientos y Disposición de Barros 11.17.- Desinfección 11.18.- Transferencia de Oxígeno
12.- ESTRUCTURAS. PROYECTO, DIRECCION Y CONSTRUCCION 13.-INSTALACIONES ELECTRICAS 14.- IMPACTO AMBIENTAL 15.- OPERACION Y MANTENIMIENTO 15.1.-
Aspectos de la Operación y el Mantenimiento Vinculados con el Proyecto
15.2.-
Operación y Mantenimiento de Redes
15.3.-
Operación y Mantenimiento de Rejas
15.4.-
Operación y Mantenimiento de Desarenadores
15.5.-
Operación y Mantenimiento de Tanques Imhoff
15.6.-
Operación y Mantenimiento de Lechos Percoladores
15.7.-
Operación y Mantenimiento de Zanjas de Oxidación
11.- TRATAMIENTOS 11.1.- SELECCIÓN DE TRATAMIENTOS Y DEFINICION DE CAUDALES DE DISEÑO DE PLANTAS 11.1.1.- Selección de Tratamientos a) Se deberán considerar y evaluar, como mínimo, los siguientes factores: Nivel de servicio Naturaleza de los efluentes Grado de tratamiento requerido Facilidades de aplicación Costos Evolución b) Para la evaluación del nivel de servicio se recurrirá a la información que suministre el trabajo específico destinado a evaluar los niveles de servicio que se asignarán a los distintos usuarios y su evolución en el tiempo. De ella deberán surgir las cargas (hidráulica y orgánica) que se aporten al sistema, para cada periodo en análisis. c) Serán evaluadas las características salientes de la composición, a la entrada de la Planta, de los efluentes a disponer y sus volúmenes. Para ello, podrán utilizarse estándares o investigaciones originados en otros países o localidades similares. Adicionalmente, se considerarán los aportes de líquidos industriales y descargas de camiones atmosféricos. Cuando existan de redes y descargas cuantificables, se caracterizarán los efluentes en base a determinaciones realizadas sobre muestras obtenidas en el sitio, durante el lapso que demanden las etapas de estudio preliminares y anteproyecto. El plazo mínimo de muestreo de caracterización será de treinta (30) días, debiéndose justificar adecuadamente plazos menores. Se tendrá en cuenta el numeral 11.1.3. d) El grado de tratamiento requerido se definirá como resultante del análisis de las características del afluente a tratar y las condiciones impuestas por el cuerpo receptor. Se evaluará su evolución para el periodo de diseño, asumiendo un análisis de requerimientos cada 5 a 7 años como máximo. Para cada periodo en consideración se plantearán, al menos, tres alternativas posibles de tratamiento a ser evaluadas, las que podrán responder a criterios evolutivos de procesos, tales como lagunas facultativas en una etapa y lagunas aeradas en etapas posteriores. e) Se efectuará un análisis de facilidades de aplicación, en el que serán estudiadas para cada alternativa: Disponibilidad de áreas aptas para su implantación. Facilidades constructivas locales y regionales.
Disponibilidad (actual y futura) de mano de obra especializadas, apto tanto para la construcción como para la operación y mantenimiento del sistema. Disponibilidad de infraestructura, en especial accesos y energía eléctrica. Facilidades de mantenimiento, locales y regionales, representadas por la provisión de insumos y repuestos. f) Para cada alternativa, se estudiarán los costos de construcción, reposición, ampliación de acuerdo a la evolución del requerimiento, operación, mantenimiento, control y administración del sistema, definiendo para cada una de ellas la oportunidad de la inversión, se trabajará con los costos anuales. Con el costo total y para todo el periodo en análisis, se determinará el VPH (valor presente neto) para una tasa anual de descuento del 12% (doce por ciento), estudiándose la sensibilidad frente a variaciones de dichas tasas en + 2% (dos por ciento). g) Para cada uno de los factores mencionados, el proyectista deberá considerar su evolución en el tiempo, para el estudio de costos considerará no solo el periodo de vida útil de cada parte integrante del sistema, sino que deberá incorporar el o los periodos iniciales e intermedios de construcción. h) Cada uno de los factores analizados no deberá ser considerado aisladamente, sino como integrante de un conjunto que tiende a optimizar la solución. De las alternativas analizadas, el proyectista elaborará una memoria justificativa, resultados arrojados para cada factor estudiado y conclusiones que lo llevaron a adoptar la solución propuesta. 11.1.2.- Caudales de diseño de Plantas de Tratamiento a) Para los caudales de diseño de plantas de tratamiento, rige lo establecido en el numeral “2.3 – Caudales” de las presentes normas, ampliado en lo expresado a continuación. b) La nomenclatura correspondiente a caudales en plantas de tratamiento, se ajustara a lo indicado en las figuras 11.1.1 y 11.1.2 de la presente Norma, de acuerdo con la configuración que se adopte para la planta. c) Cuando se prevean bombas centrífugas para la recirculación, el caudal Q R a considerar (ver figuras 11.1.1 y 11.1.2), para cualquier Q a afluente, será el caudal de bombeo de recirculación. Cuando se prevean bombas arquimédicas (tornillo) para la recirculación, los caudales de recirculación a considerar serán QR(med) y QR(máx), según la unidad de tratamiento. d) La nomenclatura a utilizar para los diferentes caudales de diseño y verificación de las plantas de tratamiento se ajustará a la siguiente denominación: Qa
= caudal afluente a la planta de tratamiento.
Qe
= caudal efluente de la planta de tratamiento.
Qb
= caudal de bombeo a la entrada de la planta.
m
= Qb / Qa
QI
= caudal de ingreso a las unidades de pretratamiento
QII
= caudal de ingreso a las unidades de tratamiento primario
QIII
= caudal de ingreso a las unidades de tratamiento secundario
QR
= caudal de recirculación
Cuando se prevean diferentes etapas constructivas de la planta, y consecuentemente deban realizarse diseños y verificaciones para distintos caudales, a la nomenclatura antes señalada se le adicionará un subíndice indicativo del año de operación para el que fue considerado el caudal. 11.1.3.- Caracterización de los líquidos afluentes y efluentes de las plantas a) La caracterización de los líquidos crudos y tratados incluirá las siguientes determinaciones: PH Sólidos totales Disueltos totales Fijos Volátiles Suspendidos totales Fijos Volátiles Sólidos sedimentables en 10 minutos (mL/L) Sólidos sedimentables en 2 horas (mL/L) DBO5 a 20ºC DQO Nitrógeno total (como N) Orgánico Amoniacal Nitritos Nitratos Fósforo total (como P) Orgánico Inorgánico Cloruros
Alcalinidad (como CO3Ca) Grasas b) En caso de que se vuelque a la colectora residuos industriales, el análisis a realizar en el afluente a la planta deberá incluir: Metales pesados Sustancias tóxicas Sustancias que puedan inhibir o dificultar el desarrollo de los procesos de la planta. c) Se deberá acompañar al análisis la indicación de los métodos de laboratorio utilizados. d) En el caso de obtenerse muestras en sistemas de colectoras existentes, el informe deberá indicar el plan de muestreo utilizado, el número de muestras obtenido, los lugares de extracción y la validez estadística de los resultados logrados. e) De no se posible contar con análisis del líquido que llegará a la planta de tratamiento, se deberá fijar sus características en base al conocimiento de la localidad, estudios realizados en localidades similares, referencias bibliográficas, etc. El proyectista fundamentará, en cada caso, los valores adoptados. f) El proyecto deberá mencionar que el efluente de lagunas de estabilización se tendrá que determinar la DBO5 total y soluble en todos los casos. g) Si se prevé utilizar el líquido tratado para riego en el proyecto se deberá indicar la necesidad de determinar el NMP (número más probable) de bacterias en 100 mL y la presencia de huevos de parásitos, en el efluente de la Planta.
11.2.- REJAS
11.2.1.- Generalidades a) Todas las plantas de tratamiento contarán con un sistema de rejas metálicas, intercaladas en el flujo afluente, destinadas a interceptar los sólidos gruesos arrastrados por el sistema colector, para evitar que dañen a electrobombas u otros equipos mecánicos o que interfieran con el funcionamiento de las unidades de tratamiento. b) Las rejas serán metálicas, constituidas por un conjunto de barrotes de sección preferentemente rectangular con el lado mayor paralelo a las líneas de corriente, separados por una distancia uniforme (abertura de la reja). c) Los caudales de diseño Q I (según numeral 11.1.2.) especificados en esta norma, corresponden a los caudales afluentes a la planta Q a y de recirculación QR que se indican a continuación, para entrada a planta sin bombeo:
Caudal de diseño
Caudal afluente a planta Qa
Caudal de recirculación Qr (1)
QI (mín)
QLO
-
QI (med)
QC2O
QR (med)
QI (máx)
QE2O
QR (máx)
(1) Cuando corresponda, según sea la configuración. Si se usan bombas centrífugas para recirculación deberá tomarse QR = Rbr para QI (med) y QI(máx), siendo Qbr el caudal de bombeo de recirculación. d)
Cuando el ingreso se realice por bombeo, los caudales de diseño corresponderán a: QI(mín) = Qb QI(med) = Qb + QR(med) QI(máx) = Qb + QR(máx) Donde los caudales QR de recirculación deberán sumarse a Qb sólo cuando la configuración de la planta lo requiera (Ver Figura 11.1.2 del numeral 11.1)
11.2.2.- Clasificación de las Rejas a) A los efectos de la aplicación de esta norma, se clasificarán las rejas según los siguientes criterios:
Por su abertura: Rejas finas: de 10 a 25 mm Rejas gruesas: de 40 a 100 mm Por su forma geométrica: Rejas rectas Rejas curvas Rejas tipo canasto Por su forma de limpieza: De limpieza manual De limpieza motorizada o mecánica 11.2.3.- Ubicación de las Rejas a)
En todas las plantas de tratamiento, se instalarán rejas inmediatamente después de la desembocadura de la cloaca máxima.
b)
Cuando se utilice una única etapa de rejas, éstas serán finas y se ubicarán en el lugar indicado en el párrafo anterior.
c)
Cuando la planta de tratamiento cuente con estación elevadora, podrá optarse por instalar una etapa de rejas gruesas antes de la aspiración de las bombas, a la profundidad de llegada de la cloaca máxima e inmediatamente después de la desembocadura y una etapa de rejas finas después de la impulsión de las bombas, antes de las restantes unidades de tratamiento, preferentemente a nivel o sobre el terreno, para facilitar la extracción y movimiento de los sólidos retenidos.
d)
En instalaciones como las descriptas en el párrafo anterior, las rejas gruesas deberán poseer una separación entre barrotes no superior al 75% del tamaño de pasajes de sólidos que permitan las bombas. Esta separación “e” no podrá ser superior a 100 mm, salvo que se justifique a satisfacción del CoFAPyS, la conveniencia de adoptar aberturas mayores.
11.2.4.- Forma y configuración a) Las rejas de limpieza manual podrán construirse con aberturas mínimas de 20 mm. En caso de aceptarse rejas de limpieza mecánica, la abertura podrá reducirse hasta 10 mm. b) Las rejas podrán construirse en forma de bastidores planos con barrotes rectos, en forma de rejas curvas con rastrillo giratorio y de rejas-canasto. Otros sistemas también podrán ser propuestos, debiendo el proyectista presentar, en estos casos, una memoria detallada de funcionamiento y los antecedentes que existan sobre equipos similares en funcionamiento, para su aprobación por el CoFAPyS. c) Los bastidores planos de las rejas rectas se instalarán con una inclinación respecto del plano horizontal comprendida entre 30º y 60º para rejas de limpieza manual y de hasta 90º para rejas de limpieza mecánica. Solamente se ubicarán barras horizontales de apoyo en los dos extremos del conjunto de barrotes y sin que interfieran con la limpieza de la rejilla. La estructura del bastidor de rejas tendrá resistencia suficiente para soportar sin deformarse el empuje que ejerce la corriente sobre los sólidos retenidos y los esfuerzos derivados de la limpieza. d) Los bastidores de rejas curvas serán de forma circular, con rastrillo giratorio para limpieza. e) Las rejas tipo canasto estarán construidas con planchuelas de sección rectangular armadas en forma tal que el lado mayor resulte paralelo a las líneas de corriente y preferentemente serán izables desde el nivel del terreno. Se define la abertura de la reja canasto, como la distancia uniforme entre barras verticales del canasto. El espaciado mínimo entre barras horizontales será de 0,20 m en todos los casos. En este tipo de instalación se ubicará sobre la salida de la cloaca máxima una reja recta deslizante, con mecanismo de vástago y volante (reja compuerta), que pueda bajarse para retener sólidos cuando se efectúa el izaje del canasto y subirse cuando se reponga éste en su lugar. Entre el plano de la reja deslizante y el filo de la cañería afluente se dejará un espacio de 0,20 m a 0,30 m para evitar atascamientos con sólidos, que impidan la subida de la reja compuerta. 11.2.5.- Limpieza a) En todos los casos, se utilizarán rejas de limpieza manual. Sólo se aceptará el uso de equipos de limpieza mecánica cuando se justifique la conveniencia técnico-económica de tal solución y siempre que se demuestre la existencia en el lugar de facilidades para las reparaciones y de personal para el desmontaje, montaje y mantenimiento de los mismos. b) En caso de aceptarse el uso de equipos de limpieza mecánica, preferentemente deberán estar precedidos por una unidad desarenadora para proteger las rejas y el mecanismo de limpieza y evitar sedimento de arenas en la base de éste. En estos casos, se intercalará una reja gruesa en la desembocadura de la cloaca máxima, antes del desarenador.
c) Los sistemas mecánicos de limpieza podrán funcionar en forma continua e intermitente. En este último caso se aceptará el arranque y para automáticos, comandados ya sea por tiempo (el programador permitirá el ajuste de los tiempos del funcionamiento y parada en forma independiente) o por la diferencia entre los tirantes líquidos antes y después de las rejas. Cualquiera sea la solución adoptada, el sistema también permitirá el arranque y parada manual del mecanismo de limpieza. 11.2.6.- Cantidad de Unidades a) Todos los sistemas de rejas finas de limpieza manual ubicadas inmediatamente después de la desembocadura de la cloaca máxima estarán integrados por lo menos por dos unidades idénticas, aptas cada una para el 100% del caudal máximo QI(máx) y contarán con un by-pass que permita evacuar automáticamente los caudales que excedan ese valor. En general, cuando se prevean “n” unidades de rejas, cada una estará dimensionada para un caudal Qi = QI(med) / (n-1). De no contar con datos que permitan evaluar los caudales extraordinarios, el by-pass para excedentes se calculará para el 100% del Q I(máx). b) Igual criterio se seguirá para rejas de limpieza manual ubicadas después de la impulsión de las bombas de elevación. En estos casos, cada una de rejas será apta para el caudal máximo de bombeo previsto para el último año del periodo de diseño dividido (n-1), siendo “n” el número de unidades. Estas rejas no requerirán by-pass para excedentes. c) En todos los casos en que se utilicen rejas de limpieza mecánica, siempre se construirá por lo menos una unidad de rejas de limpieza manual con capacidad para el 100% del caudal máximo QI(máx) (si se ubican en la salida de la cloaca máxima) o del caudal máximo de bombeo final (si se ubican después de las bombas) para reemplazar a las primeras en caso de falta de energía o falla del sistema mecánico. d) Cuando se utilicen rejas tipo canasto, se instalarán dos unidades idénticas, cada una para el 100% del caudal máximo QI(máx) o del caudal máximo de bombeo final (según sea la ubicación de la reja canasto). Las unidades ubicadas inmediatamente después de la desembocadura de la cloaca máxima requerirán un by-pass para excedentes que cumplirá con lo especificado en 11.2.6.a. En plantas de QC2O igual o menor a 1000 m3/d, se aceptará el diseño de las obras para instalar una unidad y se preverá un segundo conjunto de rejas canasto y reja compuerta con su vástago, de repuesto, sin instalar. En este último caso, las unidades instaladas en la salida de bombas, no requerirán canal de by-pass. e) No se exigirá la duplicación de unidades de los casos de rejas gruesas (aberturas de 40 a 100 mm) de limpieza manual, ubicadas en la entrada de las estaciones elevadoras. Cuadro 11.2.1 Definición de parámetros
11.2.7.- Diseño Hidráulico a) Los parámetros de diseño a utilizar en el proyecto se ajustarán a las definiciones del cuadro 11.2.1 y a los rangos especificados en el cuadro 11.2.2. b) Los canales de aproximación deberán diseñarse con un tramo recto de longitud suficiente para asegurar una distribución uniforme del flujo en todo el ancho de cada reja. No deberán existir cambios de dirección en las cercanías de la sección de rejas. El diseño cuidará que se realice una variación gradual del ancho del canal desde la conducción de llegada hasta el ancho asignado a la sección de rejas. c) La velocidad media Ua del líquido en el canal de aproximación a las rejas no deberá ser inferior a 0,40 m/s para el caudal Q I(mín) definido en 11.2.1, con reja limpia. Igual velocidad mínima se verificará en el canal de salida, para dicho caudal. d) La velocidad media Up de pasaje del líquido a través de los barrotes no será superior a 1,20 m/s para el caudal QI(máx), con reja limpia. e) En caso de no poder obtener para una sola reja el rango de baterías de rejas (preferentemente de no más de 3 unidades) diseñadas cada una para una fracción de QI(máx), de las cuales podrá funcionar una sola unidad para caudales mínimos (para no bajar de 0,40 m/s en el canal de aproximación) y todas las unidades en paralelo para caudales máximos (para no sobrepasar 1,20 m/s a través de los barrotes). Cada unidad será apta para un caudal máximo Q I(máx) / (n-1) siendo “n” el número de unidades previstas. f) La máxima perdida de carga Jramáx que se admitirá antes de limpiar las rejas, estará comprendida entre 0,20 y 0,40 m para sistemas de limpieza manual y para limpieza mecánica, respectivamente, cualquiera sea el grado de atascamiento de la reja y entre 0,10 a 0,15 m en sistemas de limpieza mecánica continua. Estos valores de pérdida de carga máxima admisible se utilizarán para el trazado del perfil hidráulico. Se instalarán escalas graduadas antes y después de las rejas, que permitan evaluar la pérdida de cargas por diferencia de altura. Se preverán elementos de señalización y/o alarma para detectar el máximo tirante líquido admisible hamáx en el canal de aproximación. A tal fin y según la importancia de la obra, podrán utilizarse señales pintadas sobre la pared del canal, interruptores a flotantes con alarma luminosa y acústica, etc. g) En rejas ubicadas en la salida de la cloaca máxima, el fondo del canal de aproximación se ubicará respecto del invertido de la cañería de llegada en forma tal que, para el caudal máximo horario QI(máx), la cota de la superficie libre del líquido en el canal de aproximación, con la máxima pérdida de carga admisible en las rejas, no supere la cota del líquido en la sección de salida de la cloaca máxima. h) En todos los casos, el invertido de la cloaca máxima estará por lo menos a 0,10 m por arriba del fondo del canal o cámara sobre la que descarga.
Cuadro 11.2.2. Parámetros de diseño
i) El ancho máximo de las rejas será de 0,25 m en canales de hasta 0,50 m. de profundidad total. Para canales más profundos, el ancho mínimo será de 0,50 m para facilitar el acceso de personal. j) El coronamiento de las paredes del canal de aproximación se ubicará a no menos de 0,20 m por arriba del tirante líquido máximo hamáx calculado para QI(máx). En el canal de salida, la revancha podrá reducirse a no menos de 0,05 m por arriba de hsmáx calculada para QI(máx).
11.2.8.- Sólidos retenidos y su disposición final a) Para la estimación del volumen de material a retener por las rejas, salvo que se cuente con valores medidos en servicios de similares características, se adoptarán los siguientes valores: Retenidos en rejas gruesas
15 L/1000 m3
Retenidos en rejas finas ubicadas después de rejas gruesas
35 L/1000 m3
Retenidos en etapa única de rejas finas
50 L/1000 m3
b) La disposición final de los sólidos extraidos de las rejas se efectuará por relleno sanitario controlado salvo que se justifique técnica y económicamente una solución mas conveniente y sanitariamente aceptable a criterio del CoFAPyS. c) El proyecto incluirá los planos constructivos de los recipientes necesarios para el traslado de los sólidos retenidos hasta el área de enterramiento dentro predio de la planta. Los recipientes podrán contar con ruedas para facilitar su traslado y deberán poseer tapa, dado el carácter de los residuos a trasladar. No podrán tener fondo ni paredes cribadas para escurrir el líquido que acompañe a los residuos. d) El proyecto de la planta de tratamiento preverá el área destinada al relleno sanitario, dentro del mismo predio calculada en base a los volúmenes anuales de sólidos retenidos (estimados en función del caudal medio Q c de cada año). Si en base a la evaluación hidrogeológica se define la necesidad de obras de impermeabilización (ante el peligro de contaminación de aguas subterráneas o problemas derivados del ascenso de napa), el proyecto deberá incluir dichas obras, el drenaje y el tratamiento de los volúmenes de lixiviado que se produzcan, cuando éstos presenten riesgo ambiental, a criterio del CoFAPyS. e) En caso que no resulte posible disponer los residuos interceptados en el mismo predio de la planta, deberá presentarse al CoFAPyS la documentación que acredite el derecho de uso del lugar de disposición final seleccionado y la aprobación de su uso para ese fin por la autoridad municipal. f) Cuando la disposición requiera el transporte de los residuos sólidos fuera del predio de la planta, deberán tomarse en cuenta los costos de transporte en recipientes tapados o camiones con caja cerrada, de uso de equipo y de adquisición o alquiler del predio y todo otro gasto o costo en que se deba incurrir durante el periodo de diseño, para el análisis económico-financiero del proyecto. 11.2.9.- Aspectos constructivos a) El proyecto debe contemplar que el acceso a las rejas, para su inspección y limpieza, sea fácil y seguro. La extracción y transporte hasta el nivel de terreno y hasta el punto de disposición de los sólidos retenidos, deberá poder efectuarse con comodidad y con mínimo riesgo sanitario para el operador.
b) Preferentemente, el sistema de rejas se construirá al aire libre. Cuando esto sea posible, deberá preverse una eficiente ventilación e iluminación y un cómodo acceso. c) En todos los casos, se preverán recatas en los canales para colocar tablas destinadas a aislar unidades de rejas o bien compuertas de madera accionadas con volantes, que cumplan con el mismo fin. d) Dentro del recinto de rejas, si éste fuera cerrado o dentro del perímetro de las estructuras abiertas, se preverá una o más canillas de agua limpia, con conexión para manga. El diámetro mínimo de la cañería de alimentación y de la canilla será de 19 mm (3/4”) y preferentemente 25 mm (1”), con presión de alimentación no inferior a 6,0 m sobre la parte más alta del recinto a lavar con manguera. e) El proyecto del sistema de rejas de limpieza manual incluirá el diseño y especificación del rastrillo limpiarreja. En el extremo superior de las barras, entre éstas y el canasto de recolección, se instalará una bandeja perforada de escurrimiento. 11.2.10.- Trituradores a) Con respecto al uso de equipos trituradores, la presente norma no contempla su utilización, salvo que el proyectista demuestre la conveniencia técnica y económica de su instalación y se cumplan los mismos requisitos exigidos en este capítulo para la aceptación de sistemas mecánicos de limpieza de rejas.
11.3.- DESARENADORES 11.3.1.- Generalidades a) Se trata de unidades destinadas a retener partículas abrasivas, tales como gravas y arenas, que pueden favorecer el desgaste de bombas y equipos mecánicos y en general, todo tipo de pequeñas partículas inorgánicas que puedan acumularse en las unidades de tratamiento ubicadas aguas abajo. b) Es obligatoria la instalación de desarenadores en todas las plantas de tratamiento, salvo cuando se trae de lagunas de estabilización, en las que se preverá un volumen excavado adicional en la zona de entrada, con ese fin. c) Preferentemente se utilizarán desarenadores de canal rectangular regulados por vertedero proporcional o bien por canaleta Parshall. En ambos casos, el dispositivo de regulación actuará simultáneamente como aforador de entrada a la planta de tratamiento. d) Cuando existan electrobombas de elevación en la entrada de la planta y los desarenadores deben instalarse luego de las mismas por las razones previstas en 11.3.2.a., se aceptará la instalación de un desarenador de canal rectangular, sin regular, alimentado por cada bomba. Cada desarenador trabajará así con velocidad horizontal constante, debiendo verificarse que la misma se encuentre dentro del rango especificado en estas normas tanto con las bombas que se instalen inicialmente como con las que eventualmente se prevea que las reemplazarán, dentro del periodo de diseño. e) El proyectista podrá proponer otros tipos de desarenadores, debiendo justificar, a satisfacción del CoFAPyS, la conveniencia técnico-económica de su propuesta. f) Los caudales de diseño QI especificados en esta norma (según numeral 11.1.2) corresponden a los caudales afluentes a la planta Q a y de recirculación QR que se indican a continuación, para entrada a planta sin bombeo:
Caudal de Diseño
Caudal efluente a Planta Qa
Caudal de Recirculación QR(1)
QI(mín)
QL0
-
QI(med)
QC20
QR(med)
QI(máx)
QE20
QR(máx)
(1) Cuando corresponde, según sea la configuración. Si se usan bombas centrífugas para la recirculación, deberá tomarse QR = Qbr para QI(med) y QI(máx), siendo Qbr el caudal de bombeo de recirculación.
g) Cuando el ingreso se realice por bombeo, los caudales de diseño corresponderán a:
QI(min)
=
Qb
QI(med)
=
Qb + QR(med)
QI(máx)
=
Qb + QR(máx)
Donde los caudales QR de recirculación deberán sumarse a Qb sólo cuando la configuración de la planta lo requiera (Ver Figura 11.1.2 del numeral 11.1) 11.3.2.- Ubicación de los Desarenadores a) La ubicación de los desarenadores responderá a las siguientes pautas: Antes de rejas finas de limpieza mecánica o trituradores. Antes de bombas centrífugas de elevación si la profundidad a la que deban instalarse los desarenadores no encarece excesivamente la obra y no complica la operación y el mantenimiento. b) Aguas arriba de los desarenadores se ubicará en todos los casos, por lo menos un sistema de rejas gruesas, de hasta 100 mm. de separación entre barrotes. c) Preferentemente los desarenadores se construirán a nivel del terreno con caminos de acceso pavimentados o que aseguren el tránsito, sin problemas, de las carretillas o carritos utilizados para transportar los sedimentos extraidos hasta el lugar de disposición final. Cuando necesariamente deban construirse por debajo del terreno se preverán los medios para elevar los sedimentos hasta la superficie. d) En general, no se admitirá la ubicación de desarenadores en edificios cerrados. Si existieran razones valederas para hacerlo, el proyectista deberá presentar las justificaciones pertinentes, para su aprobación. 11.3.3.- Cantidad de unidades a) Preferentemente se instalarán dos desarenadores, cada uno con capacidad para el caudal QI(máx) (100% de reserva). Cuando se opte por unidades no reguladas, se instalarán por lo menos tres desarenadores, cada uno para la mitad de esos caudales máximos (50% de reserva). b) Solamente se aceptará una sola unidad desarenadora cuando ésta sea de limpieza manual y siempre que dicha operación no requiera el by-pass de la unidad. 11.3.4.- Limpieza a) La limpieza de la unidad y la extracción de la arena sedimentada se efectuará preferentemente por medios manuales o hidráulicos. b) Se aceptarán desarenadores con limpieza mecánica del fondo siempre que se justifique a satisfacción del CoFAPyS la conveniencia de su instalación. En esos casos, para asegurar el funcionamiento del sistema ante fallas mecánicas y/o eléctricas, se seleccionará la solución técnica y económicamente más conveniente, en cada caso, entre las siguientes:
Instalar una segunda unidad de limpieza manual con capacidad para el 100% del caudal QI(máx). Instalar un by-pass para el 100% del caudal Q I(máx) y proveer un equipo mecánico de repuesto. c) Cada unidad desarenadora contará con una cañería o canal de desagüe que permita su vaciado y limpieza. 11.3.5.- Extracción de arena a) Los sistemas de limpieza de fondo y extracción de arenas y sedimentos podrán ser de los siguientes tipos:
A pala
Por canasto o balde perforado
Por carga hidráulica
Por tornillo de Arquímedes
La conveniencia de otros tipos de limpieza y extracción deberán ser justificados por el proyectista, a satisfacción del CoFAPyS. b) Los desarenadores tipo canal contarán con una cañería canal sumergida debajo de la zona de sedimentación para almacenamiento de la arena decantada. El ancho de la mismo no será inferior a 0,30 m. y estará separado de la zona de sedimentación por losetas de hormigón con junta abierta (3 a 5 cm). c) Si se prevé la limpieza y extracción de la arena y sedimentos por medio de palas, con el desarenador fuera de servicio y sin líquido en su interior, la cámara-canal de almacenamiento tendrá una pendiente de fondo no inferior al 1% hacia el desagüe. En este tipo de instalación, el tipo de compuertas o mecanismo de aislación que se seleccione deberá ser hermético, para evitar el ingreso de líquido cloacal a la unidad mientras los operarios se encuentren dentro. d) Cuando se utilice canasto o balde perforado para extraer la arena, la cámaracanal tendrá una pendiente de fondo no inferior al 10% hacia la zona de entrada del desarenador, en una o más cámaras, cada una con su correspondiente desagüe de fondo. Los canastos o baldes tendrán en su borde superior una solapa de no menos de 10 cm., en todo su perímetro, que apoyará en la solera de la cámara-canal. El proyecto incluirá los dispositivos de izaje de los canastos o baldes. e) Si se prevé la extracción de la arena por carga hidráulica, la cámara-canal de almacenamiento tendrá una pendiente de fondo no inferior al 10% hacia el desagüe. Este se ubicará preferentemente en el centro de la cámara-canal, para reducir la profundidad de la estructura. f) Cuando se prevea utilizar una bomba a tornillo para extracción de arena, la cámara canal tendrá una pendiente de fondo no inferior al 10% y desembocará en una cámara tronco-piramidal de sección cuadrada, ubicada en la zona de entrada
del desarenador y cuyo lado, en la parte inferior, será igual al diámetro del cuerpo de la bomba y cuya profundidad no excederá de 0,30 m. por debajo de la solera de la cámara-canal. A esta misma cámara podrá conectarse la cañería de desagüe del desarenador. Esta solución se aplicará con carácter restrictivo, debiendo el proyectista justificar su conveniencia y la existencia en la localidad de facilidades para el mantenimiento del equipo. g) Para aislar la cañería de desagüe y limpieza de fondo de los desarenadores se utilizarán compuertas o válvulas de sección total de paso (válvulas esclusas, a diafragma de tipo KB, de obturador tronco-cónico montadas directamente sobre la solera de la cámara-canal de sedimentos, etc.). En todos los casos se ubicará una cámara con cojinetes, contigua a la estructura del desarenador, desde la que pueda desobstruirse el tramo inicial del desagüe. h) La cañería de desagüe y limpieza de fondo se dimensionará para una velocidad del líquido no inferior a 1,0 m/s para una carga de 0,10 m sobre su intradós si el desagüe es lateral o de 0,15 m. sobre la solera de la cámara-canal, si la boca de desagüe está en el fondo de la misma. i) Cuando se utilicen desarenadores de velocidad no regulada que puedan retener partículas putrescibles o cuando la extracción de arena se efectúe por arrastre con líquido cloacal, deberán preverse instalaciones para el lavado de las arenas, antes de su transporte al lugar de disposición final. 11.3.6.- Diseño hidráulico a) Las partículas a remover del líquido cloacal en los desarenadores (partículas críticas) serán de peso específico 2,65 t/m3 o mayor y diámetro 0,20 mm o mayor. De requerirse el diseño del desarenador para otro tipo de partículas, deberá justificarse técnicamente la necesidad de esta modificación. b) El área en planta del desarenador se determinará en base a la carga superficial U0 de diseño, para el caudal máximo QI(máx) definido en 11.3.1. La carga superficial U0 corresponderá a una retención del 90% de las partículas críticas. La profundidad del desarenador será la necesaria para asegurar una revancha de no menos de 0,05 m. entre el nivel máximo de líquido previsto para el 100% del Q E20 y el coronamiento de las paredes laterales. c) Para la remoción de dichas partículas en las condiciones mencionadas en el párrafo anterior, las cargas superficiales a utilizar en el diseño serán las del Cuadro 11.3.1. Cuadro 11.3.1. Cargas superficiales de diseño para desarenadores
d = 0,2 mm Temperatura Media Mínima del Líquido (ºC) 5 10 15 20
= 2,65 t/m3 Retención = 90% Carga superficial de Diseño U0 Para QI(máx) (m3/m2*d) Mínima 720 810 897 985
Típica 920 1035 1146 1258
Máxima 1380 1553 1719 1888
Nota: De no contarse con la temperatura media mensual del líquido se utilizará la temperatura media histórica (promedio de los últimos 5 años, como mínimo) del mes más frío del año.
d) Las cargas superficiales “mínimas” del cuadro 11.3.1 se aplicarán en unidades con mal funcionamiento hidráulico (relación longitud/ancho menor de 7, cortocircuitos, etc.) y solamente en casos de remodelación o aprovechamiento de instalaciones existentes. Las cargas “típicas” de dicho cuadro se aplicarán en unidades con buen funcionamiento hidráulico, con relaciones longitud/ancho comprendidas entre 7 y 15 mientras que las cargas superficiales “máximas” solo se aceptarán en canales de gran relación longitud/ancho (mayor de 15) prácticamente sin cortocircuitos ni perturbaciones hidráulicas. e) La aprobación de otras cargas superficiales u otros criterios de diseño, estará supeditada a la aprobación de la justificación técnica que de los mismos efectúe el proyectista. f) En caso de aceptarse la remoción de partículas diferentes a las mencionadas en 11.3.6.a., la velocidad de sedimentación de las mismas se obtendrá por ensayo o se calculará para líquido en reposo, usando valores de la viscosidad cinemática y la densidad del agua, para la temperatura media histórica del mes más frío del año, si no se cuenta con registros de la temperatura del líquido cloacal. En caso de ensayo, el mismo se realizará a esa temperatura o bien se ajustarán a la misma los resultados obtenidos. La carga superficial de diseño U 0 se obtendrá dividiendo a la velocidad de sedimentación Vs por el factor Fd: U0 = Vs/Fd Los valores de Fd para una retención de sólidos del 90% figuran en el cuadro 11.3.2. Cuadro 11.3.2 Comportamiento hidráulico del Desarenador Bueno. Relación longitud/ancho mayor de 15. Prácticamente sin cortocircuitos. Buen funcionamiento en las zonas de entrada y salida.
1,2
Medio. Relación longitud/ancho entre 7 y 15.
1,8
Malo. Relación longitud/ancho menor de 7. Funcionamiento deficiente de las zonas de entrada y salida. Cortocircuitos. (*) Sólo se aceptará en unidades existentes a remodelar.
Fd
2,3 (*)
g) Para la misma carga superficial de diseño, se preferirán aquellas soluciones que posibiliten el menor tirante líquido, compatible con el dispositivo de regulación. h) En todos los casos se tomarán recaudos para reducir al mínimo la resuspensión de los sólidos inorgánicos ya sedimentados. i) Tanto la entrada como la salida de los desarenadores se diseñarán para reducir turbulencias, cortocircuitos y volúmenes muertos. j) Cuando se utilicen desarenadores de velocidad no regulada, la velocidad no deberá ser inferior a 0,20 m/s para el caudal medio inicial QC(0) ni superior a 0,35 m/s para el 80% del caudal máximo horario final (0,8 * Q E(2Q)), salvo que las características particulares de la unidad hagan recomendable otros valores, los que deberán ser presentados por el proyectista con su correspondiente justificación, para su aprobación. k) La velocidad horizontal del líquido cloacal en desarenadores regulados se mantendrá en el entorno de 0,30 m/s + 15% para todo el rango de caudales con los que operará la unidad. l) Los desarenadores de velocidad regulada utilizarán dispositivos hidráulicos sencillos para la regulación, tales como vertederos proporcionales o canaletas Parshall. Cuando se utilicen canaletas Parshall, la parte de las mismas correspondientes al estrechamiento, garganta y expansión, se especificarán para ser construidas en taller, en chapa de acero inoxidable calidad 316 de no menos de 2 mm de espesor y para ser montadas en obra con tornillos del mismo material y juntas de goma resistentes al líquido cloacal. Igual criterio se seguirá para la chapa de los vertederos proporcionales. Se aceptará el uso de otros dispositivos en lugar de los indicados, previa aprobación de la justificación técnica que deberá presentar el proyectista. 11.3.7.- Manejo y disposición de los sólidos retenidos a) El volumen previsto en el desarenador para el almacenamiento de sólidos sedimentados, tendrá capacidad para almacenar los sólidos depositados durante no menos de 15 días al caudal medio final QC(20) de la planta, utilizando para el cálculo los volúmenes de sólidos retenidos que figuran en el cuadro 11.3.3. Cuadro 11.3.3 Volúmenes de sólidos retenidos en desarenadores a utilizar en el diseño Características de la red de Alcantarillado Más del 60% por calles de tierra Del 30% al 60 % por calles de tierra Menos del 30% por calles de tierra
Volúmenes retenidos (L/1000 m3) 75 50 30
b) Los desarenadores de limpieza continua, no requerirán volumen de almacenamiento para sedimentos. La adopción de valores diferentes a los del Cuadro 11.3.3 deberá ser justificada por el proyectista a satisfacción del CoFAPyS.
c) La disposición final de las arenas y partículas retenidas, se efectuará por relleno sanitario controlado, salvo que se justifique técnica y económicamente una solución más conveniente y sanitariamente aceptable a criterio del CoFAPyS. El diseño del relleno formará parte del proyecto de la planta de tratamiento y se ajustará a lo especificado en 11.2.8.c. para la disposición de sólidos retenidos por las rejas. d) En caso que no resulte posible disponer los sedimentos en el mismo predio de la planta, deberá presentarse al CoFAPyS la documentación que acredite el derecho de uso del lugar de disposición final, seleccionado y la aprobación de su uso para ese fin por la autoridad municipal.
11.4.- SEDIMENTADORES 11.4.1.- Aspectos generales a) A los efectos de estas normas, el término “sedimentador” designa a las unidades de un sistema de tratamiento destinadas a retener la mayor parte de las partículas decantables presentes en el líquido cloacal. b) El término “sedimentador primario” designa a las unidades del sistema, receptoras de líquidos cloacales que sólo han tenido un pretratamiento de intercepción de sólidos a través de rejas y desarenadores. La digestión de los lodos decantados se efectuará en unidades operativas separadas, salvo en los tanques IMHOFF. c) El término “sedimentador secundario”, “sedimentador final” o “clarificador”, se aplica a las unidades que reciben efluentes de tratamientos biológicos. El objetivo es separar la fase sólida de la fase líquida y acondicionar los lodos depositados en el fondo de esas unidades para dirigirlos a otras etapas del proceso de depuración. d) El flujo en los sedimentadores podrá ser predominantemente horizontal (unidades donde es grande la relación longitud/altura o diámetro/altura) o predominantemente vertical (tal el caso de los sedimentadores Dortmund). e) No se aceptarán diseños de sedimentación acelerada con placas o tubos, salvo que el proyectista justifique a satisfacción del CoFAPyS, la conveniencia técnicoeconómica de su aplicación y la forma de mantener la limpieza en los canales formados por las placas o tubos. 11.4.2.- Sedimentadores primarios a) Los sedimentadores primarios deberán estar siempre precedidos por unidades de rejas y desarenadores. b) En todos los sistemas que traten caudales Q C20 mayores a 500 m3/d, se proyectarán dos unidades como mínimo. Cuando el caudal QC20 a tratar sea igual o menor a 500 m3/d, se aceptará una sola unidad para recibir el caudal total Q II (definido en 11.1.2.). c) En caso de proyectar dos o más sedimentadores, se deberá prever una cámara de carga que permita distribuir el caudal afluente a cada uno de los sedimentadores y una cámara colectora que reúna el efluente de los mismos para distribuirlos a las siguientes unidades del proceso. d) Los caudales QII de entrada a los sedimentadores primarios están integrados por los caudales afluentes Qa y de recirculación QR, como se indica en el cuadro 11.4.1. Los caudales QII de diseño de los sedimentadores primarios, se especifican en el numeral 11.1.2 para las distintas configuraciones que se adopte en la planta.
e) Cuando se proyectan bombas arquimédicas para la elevación del líquido cloacal o de las recirculaciones se considerará m=1 (numeral 11.1.2.d.). Para impulsiones con bombas centrífugas de desplazamiento positivo, etc., se deberá tener en cuenta el valor de m, en todos los casos salvo para QR(máx) en lodos activados. f) El área A en planta de la zona de sedimentación resultará de aplicar las siguientes expresiones, adoptándose el valor mayor:
A1
QII (máx) * Fv * FT
A2
V0(máx)
(m2 )
QII ( med ) * Fv * FT V0( med )
(m 2 )
Donde: V0
Fv FT QII(máx) QII(máx) Qr QII(med) QII(med) donde: Qa = QC20 QR
Carga superficial hidráulica para T = 20ºC (m3/m2*d) En el cuadro 11.4.3 se establecen los valores de: V0(máx) que corresponden a QE20 y QR(máx) y de V0(med) que corresponden a QE20 y QR(med) = QR Factor de corrección por influencia del vertedero. Sus valores están establecidos en el cuadro 11.4.4. Factor de corrección por influencia de la temperatura TºC del líquido. Sus valores están establecidos en el Cuadro 11.4.5. Caudal máximo de ingreso a los sedimentadores Qa + QR(máx) o Qa + Qr Donde: Qa = QE20 = caudal máximo horario a 20 años, y QR(máx) = caudal máximo de recirculación para barros activados que varía de 1,43 a 1,54 QC20 (Numeral 11.4.3.2.a). Caudal de recirculación de diseño para lechos percoladores (valor calculado de acuerdo con la eficiencia esperada del proceso). Caudal medio de ingreso a los sedimentadores: Qa + Q R Caudal medio diario a 20 años. Caudal medio de recirculación de diseño para lodos activados y lechos percoladores.
g) Cuando se opte por diseñar con la curva “carga superficial hidráulica V S (m3/m2*d) en función del porcentaje de remoción total de sólidos suspendidos RT(%)”, obtenida en ensayos de sedimentación realizados en laboratorio con muestras compuestas de líquido cloacal a temperatura 20ºC, se adoptará el valor de VS correspondiente al porcentaje de remoción RT fijado en base al tipo de destino del efluente, indicando en el Cuadro 11.4.6. Cuando se aplique Q II(med) en el diseño, el valor obtenido de Vs se lo afectará de un coeficiente de seguridad 1/1,75. El área A se determinará en base a las siguientes expresiones, adoptándose el valor mayor:
A1
A2
QII ( máx ) * Fv * FT VS
(m2 )
1,75Q II ( med ) * Fv * FT VS
(m 2 )
h) La carga hidráulica unitaria qv sobre el vertedero de salida deberá cumplir la siguiente condición:
qv
QII ( máx ) Lv
720m 3 / d * m
Donde: QII(máx)
= caudal máximo efluente a los sedimentadores (m3/d).
Lv = longitud total del vertedero (m). La longitud total de vertedero L v podrá estar constituida por vertederos triangulares o de umbral rectangular. El proyecto deberá indicar el número de vertederos activos (que reciben carga hidráulica), tipo de vertedero a emplear, la expresión utilizada para calcular el tirante líquido máximo y la separación entre vertederos. Se deberá prever soluciones constructivas que aseguren uniforme distribución de caudales afluentes del sedimentador. i) El sistema de extracción y transporte del lodo removido de las tolvas de acumulación, deberá cumplir las siguientes condiciones: I.
La cañería de extracción de lodos de cada tolva, tendrá un diámetro mínimo de 150 mm.
II.
Se ubicará una válvula a diafragma de diámetro 19 mm o 25 mm en dicha cañería, para tomar muestras del lodo a fin de observar la calidad del mismo.
III.
La cañería de extracción tendrá un sistema que permita su limpieza y desobstrucción en caso de atascamiento.
IV.
En el extremo de la cañería de extracción deberá instalarse una válvula para regular la salida del lodo depositado. Esta cañería deberá descargar en una cámara de inspección, desde la cual se enviarán los lodos por gravedad o por bombeo.
V.
La conducción de los lodos extraídos del sedimentador primario, desde la cámara de inspección hacia otras etapas del proceso, se efectuará únicamen-
te por gravedad (a superficie libre, en cámara o canales) o por bombeo. No se aceptarán conducciones a presión que no cuenten con bombeo. VI.
La conducción de lodos extraídos del sedimentario primario deberá tener una pendiente mínima de 3%, ya sea ésta a superficie libre o por bombeo, para facilitar el escurrimiento de los lodos cuando se la retira de servicio. Con el mismo objeto, la conducción de lodos contará con las facilidades necesarias para su desobstrucción.
VII.
La carga hidráulica mínima para extracción de lodos no será inferior a 5 (cinco) veces la pérdida de energía hidráulica calculada para el flujo de agua limpia en la conducción, desde las tolvas hasta el punto de descarga. En ningún caso esa carga hidráulica será inferior a 1,50 m.
j) En los sedimentadores primarios el tirante líquido mínimo, medido sobre el muro perimetral en los tanques circulares y en la sección de profundidad mínima en los tanques rectangulares, se ajustará a los valores establecidos en el Cuadro 11.4.7. El tirante mínimo a adoptar será función de:
Tratamiento posterior a la sedimentación primaria.
Forma de barrido de lodo depositado en el fondo del sedimentador, que deberá efectuarse por gravedad, salvo que el proyectista demuestre, a satisfacción del CoFAPyS, la conveniencia técnico-económica de utilizar barredores mecánicos.
Cuando no se proyecta barrido mecánico, se podrá diseñar los sedimentadores con los tirantes mínimos siempre que se demuestre que las acciones dinámicas producidas en el fondo no produzcan la resuspensión de los lodos, aún cuando la extracción de éstos se efectúe mediante bombeo. k) El volumen de sedimentación VS será el producto del área A calculada, por la altura líquida h adoptada. En el caso de un sedimentador de planta circular o cuadrada de tolva única, tronco-cónica o tronco-piramidal, el volumen de sedimentación Vs será la suma del volumen del cilindro o paralelepípedo más el correspondiente al término superior de la altura de la tolva. l) El tiempo teórico de permanencia hidráulica, calculado para el volumen de sedimentación VS, deberá encontrarse dentro de los rangos especificados en el Cuadro 11.4.7. Para el caudal medio diario QC20 el tiempo de detención hidráulico será inferior a 6 horas. m) La planta de los sedimentadores primarios podrá ser circular, cuadrada o rectangular con ingreso y salida por el lado menor (ancho). La pendiente del fondo deberá asegurar el deslizamiento de los barros hacia la parte inferior de la tolva. n) La tolva o cámara de acumulación de los lodos decantados, tanto para los sistemas con o sin barrido mecanizado, tendrá paredes inclinadas con pendientes mínimas de 1,5 (uno y medio) en vertical por 1,0 (uno) en horizontal (generalmente
de 60º respecto a la horizontal). La dimensión mínima de la base de la tolva será de 0,60 m. o) En sedimentadores primarios con barrido mediante dispositivos mecánicos, se deberá cumplir con las siguientes condiciones: I.
El diámetro o diagonal deberá ser mayor a 8,00 m para sedimentadores de planta circular o cuadrada, respectivamente.
II.
Los sedimentadores de planta rectangular tendrán las siguientes relaciones:
Longitud / altura mínima, igual o mayor a 4:1.
Longitud / ancho, igual o superior a 2:1.
Ancho / altura mínima, igual o mayor a 2:1.
III.
El dispositivo de barrido deberá tener una velocidad igual o inferior a 20 mm/s en los de planta rectangular y una velocidad periférica igual o menor a 40 mm/s en el caso de sedimentadores de planta circular. En los sedimentadores con barrido mecánico el lodo se acumulará en una tolva o cámara que cumplirá lo establecido en 11.4.2.n.
IV.
El flujo en sedimentadores primarios tendrá una velocidad de escurrimiento horizontal igual o menor a 50 mm/s para el caudal QII e igual o menor a 20 mm/s cuando recibo lodo activado. El área de pasaje será el producto del tirante líquido mínimo por el ancho en tanques rectangulares y por la mitad del diámetro en los circulares.
(p) Los sedimentadores primarios con barrido de fondo por acción de la gravedad, deberán cumplir con las siguientes condiciones: I.
En sedimentadores de planta circular o cuadrada, el diámetro o la diagonal no será mayor a 8,00 m, con tolva única con las características establecidas en 11.4.2.n.
II.
En sedimentadores de planta rectangular con alimentación por el lado menor, el fondo o solera estará constituida por tolvas de forma tronco-piramidal de base mayor cuadrada, de lado no superior a 5,00 m y base menor cuadrada, de lado no menor a 0,60 m. Cada tolva tendrá su descarga independiente.
11.4.3.- Sedimentadores secundarios 11.4.3.1.- Generalidades a) En todos los casos se proyectará por lo menos, el mismo número de sedimentadores secundarios que de unidades de tratamiento biológico (lechos percoladores o tanques de aeración en lodos activados). Una cámara de carga común asegurará en todas las unidades la uniforme distribución de los caudales. El proyecto preverá una cámara receptora del efluente, común al conjunto de sedimentadores secundarios.
b) Los caudales QIII de entrada a los sedimentadores secundarios estarán integrados por los caudales afluentes a la Planta de Tratamiento Q a y de recirculación QR como se indica en el cuadro 11.4.2. Los caudales QIII de diseño de los sedimentadores secundarios, se especifican en 11.1.2 para las distintas configuraciones que se adopte en la Planta. Hay que considerar en QIII lo establecido en 11.4.2.e., respecto a la impulsión de líquidos y lodos recirculados. 11.4.3.2.- Determinación del área superficial en plantas de barros activados a) El área A superficial de los sedimentadores secundarios en plantas de barros activados resultará de aplicar las siguientes expresiones, adoptándose el mayor valor: Donde:
A1
QIII ( med ) * X
A2
QIII ( máx )* X
A3
A4
Css ( med )
Css ( máx ) (QIII ( med ) QR ) * Fv * FTX V0( med ) QIII ( máx ) QR ( máx ) * Fv * FXT V0( máx )
X
Concentración de sólidos suspendidos totales en el tanque de aeración (Kg SSTA/m3 o mg/L)
Fv
Factor de corrección por influencia del vertedero. Los valores están especificados en el Cuadro 11.4.4. En el sedimentador tipo DORTMUND Fv = 1,00.
FTX
Factor de corrección por influencia de la temperatura TºC y de la concentración de sólidos suspendidos totales X en el tanque de aeración. Los valores están especificados en el cuadro 11.4.10.
V0
Carga superficial hidráulica para T = 20ºC (m3/m2.d). En el cuadro 11.4.9 se establecen los valores de V 0(máx) que corresponde a QD20 y V0(máx) que corresponda a QC20.
QIII(máx)
Caudal máximo de ingreso a los sedimentadores secundarios:
QIII(máx)
Qa + QR(máx) donde: Qa = QD20 = caudal máximo diario a 20 años QR(máx) = 1,43 a 1,54 QC20 = caudal máximo de recirculación, de barros activados o QR = caudal de recirculación de diseño.
QIII(med)
Caudal medio de ingreso a los sedimentadores secundarios:
QIII(med)
Q a + QR donde Qa = QC20 = caudal medio diario a 20 años QR = caudal de recirculación de diseño.
Css(med)
Carga superficial másica media para QC20 (Kgss/d*m2). Los valores están especificados en el Cuadro 11.4.8.
Css(máx)
Carga superficial másica máxima para QD20 (Kgss/d*m2). Los valores están especificados en el Cuadro 11.4.8.
r=QR/QC20 Relación de recirculación de diseño. b) –
Determinación de la relación de recirculación.
XR
Concentración de sólidos suspendidos totales SS en las tolvas de los sedimentadores secundarios. Se espera una concentración máxima XR = 9 Kg SS/m3 (9000 mg/L).
IVL
1000 / XR = índice volumétrico del lodo (índice MOHLMAN). Se aceptará IVLmáx = 125 mL/g, como valor máximo de los sólidos suspendidos del líquido mezclado en el tanque de aeración (no es parámetro apropiado para medir la capacidad de la clarificación de lodos activados, pero suministra una indicación apropiada de la sedimentabilidad).
C
1000 / (X * IVL) = XR / X = índice de compactación del lodo.
R
1 / (C – 1) = QR / QC20 = recirculación de diseño (adimensional).
r(máx)
= K * r / 1 = relación máxima de recirculación. Donde:
K
= Qri / QR = relación, en donde:
QRi
= caudal de recirculación instalado
QR
= caudal de recirculación de diseño
1
= QD / QC = coeficiente de pico diario que varía entre 1,3 y 1,4 (numeral 2.2.4.3.).
c) Cuando el proyectista optare por efectuar el proyecto en base a resultados de ensayos de sedimentación sobre muestras compuestas, el área A en planta se obtendrá adoptando el mayor valor de los calculados en base a las siguientes expresiones:
A1
A2
A3 Donde:
QIII ( máx ) * X Csse 1,75 * QIII ( máx ) QR* Fv * FTX V0 ( 20) QIII ( máx ) QR ( máx ) * Fv * FTX V0 ( 20 )
Fv
Factor de corrección por influencia del vertedero (los valores están especificados en el Cuadro 11.4.4)
FTX
Factor de corrección por influencia de la temperatura del liquido TºC y de la concentración de sólidos suspendidos totales en el tanque de aeración (los valores están especificados en el Cuadro 11.4.10)
X
Concentración de sólidos suspendidos totales en el tanque de aeración (Kg SSTA/m3).
Csse
Fio/1,30 = carga superficial másica de diseño (KgSs/d.m2).
Vo(20)
Vi(20) = carga superficial hidráulica determinada (m3/m2.d)
Siendo: Fio
Flujo de sólidos límite, obtenido del ensayo (Kg SS/d*m2)
Vi(20)
Velocidad inicial de sedimentación obtenida del ensayo a T = 20º C del liquido (m3/m2*d)
Se adoptará el valor de A determinado según el numeral 11.4.3.2.a., cuando sea mayor que el determinado con los parámetros del ensayo. 11.4.3.3.- Determinación del área superficial en plantas con lechos percolados a) El área superficial A de sedimentadores secundarios que reciban el efluente de lechos percoladores, se dimensionará solamente en base a la carga superficial hidráulica V0. Se considerarán dos casos: cuando se recircula directamente desde la tolva del sedimentador y cuando se recircula el efluente del sedimentador (aún cuando se recircule simultáneamente por separado los lodos decantados). b) Cuando se recircula el líquido efluente del sedimentador secundario, se utilizarán las siguientes expresiones, adoptándose la mayor:
A1
QIII ( med ) * Fv * FT
A2
QIII ( máx ) * Fv * FT
V0 ( med )
V0 ( máx )
c) Cuando se recircula directamente desde el fondo del sedimentador se utilizarán las siguientes expresiones, adoptándose la mayor: En donde:
A1
A2
QIII ( med ) QR * Fv * FT V0 ( med ) QIII ( máx ) QR * Fv * FT V0 ( máx )
V0(med)
Carga superficial hidráulica media para QC20 (m3/m2.d)
V0(máx)
Carga superficial hidráulica máxima para QD20 (m3/m2.d). Los valores están especificados en el Cuadro 11.4.10.
Fv
Factor de corrección por influencia del vertedero. Los valores están especificados en el Cuadro 11.4.4.
FT
Factor de corrección por influencia de la temperatura T del líquido. Los valores están especificados en el Cuadro 11.4.5.
QR = QR(20)
Caudal de recirculación (m3/d). La determinación de este parámetro está especificado en el numeral 11.7.5 de Normas de Lechos Percoladores.
QIII
Caudal de ingreso a los sedimentadores secundarios. La definición de QIII(máx) y QIII(med) se indica en 11.4.3.2.a.
d) Si el proyectista optare por efectuar el proyecto en base a resultados de ensayos de sedimentación, el área A en planta se determinará según se indica en 11.4.3.2.c reemplazando FTX por FT, cuyos valores están especificados en el Cuadro 11.4.5. 11.4.3.4.- Especificaciones para el diseño de sedimentadores secundarios a) Para el tirante líquido mínimo en sedimentadores secundarios rigen las mismas definiciones establecidas en 11.4.2.j, debiendo ajustarse a los valores del Cuadro 11.4.11. b) Para el volumen de sedimentación VS regirán las mismas especificaciones de 10.4.2.k. c) Para el tiempo teórico de permanencia hidráulica en sedimentadores secundarios rigen las mismas definiciones establecidas en 11.4.2.1., debiendo ajustarse a los
valores del cuadro 11.4.11. El tiempo de detención hidráulica para el caudal medio diario QC20 deberá ser igual o mayor a 1,5 hora. d) Para la carga hidráulica unitaria qv sobre el vertedero de salida de sedimentadores secundarios, regirán las mismas definiciones y expresiones establecidas en 11.4.2.h, debiendo cumplir con los valores del Cuadro 11.4.12. e) Para el sistema de extracción y transporte del lodo removido regirán las mismas definiciones y condiciones establecidas en 10.4.2.1. Respecto a la cañería que conduce el lodo extraido de las tolvas, podrá ser a presión con velocidades del flujo comprendidas entre 0,50 m/s a 1,80 m/s, para evitar el depósito de sólidos. Además, la carga hidráulica mínima para extracción de lodos, no será inferior a 2 (dos) veces la pérdida de energía hidráulica para agua limpia en el flujo por las conducciones desde las tolvas hasta el punto de descarga. En ningún caso esa carga hidráulica será inferior a 0,50 m. f) La planta de los sedimentadores secundarios podrá ser circular o rectangular (en este caso el ingreso y salida se efectuará por el lado menor). El barrido de fondo será preferentemente por acción de la gravedad, salvo que el proyectista demuestre la conveniencia técnico-económica del barrido por dispositivos mecánicos. g) Regirán las especificaciones establecidas en 11.4.2.o respecto a los sedimentadores con barrido mediante dispositivo mecánico, salvo que la velocidad de barrido deberá ser en todos los casos, igual o menor a 20 mm/s. h) Regirán las especificaciones establecidas en 11.4.2.p. respecto a los sedimentadores sin barrido mecánico. 11.4.4.- Aspectos generales a) Los sedimentadores de flujo vertical serán de planta circular o cuadrada, con preferencia por los primeros por razones de uniformidad del flujo. Serán del tipo DORTMUND con ingreso central inferior desde una campana concéntrica y salida por vertedero único perimetral. Se limitarán a diámetros o diagonales no superiores a 8,00 m. b) Los sedimentadores de planta circular con diámetros mayores a 8,00 m., serán de flujo horizontal y con barrido mecánico de lodos en el fondo y de espumas en la superficie. Este último podrá obviarse si el proyectista justifica su supresión. El sistema de ingreso y salida deberá ser justificado teniendo en cuenta las zonas de baja concentración de sólidos y evitar la influencia de las corrientes de densidad. c) Deberá proyectarse un sistema de recolección y disposición, transporte y destino final de las espumas y sobrenadantes. d) Los sedimentadores de planta rectangular se utilizarán solamente como sedimentadores primarios. Serán de flujo horizontal sin mecanismo de barrido de fondo y espumas y con tolvas de acumulación de lodos.
e) El sistema barredor de fondo para tanques circulares, será del tipo a paletas en espiral con accionamiento por rueda motriz perimetral. f) Se instalarán pantallas superficiales antes de los vertederos de salida, para la retención de espumas y sobrenadantes, salvo en aquellos casos donde el equipo mecánico a utilizar impida que los mismos lleguen al canal colector de salida. Cuando la remoción de espumas y flotantes se efectúe manualmente, se proyectará un acceso cómodo y seguro a las zonas de limpieza. Cuadro 11.4.1 Caudal de entrada al sediment. Primario
Caudal afluente
Caudal de
Qa
Recirculación QR
QII(med)
QC20
QR(med) = QR
QII(máx)
QE20
QR(máx)
Cuadro 11.4.2. Caudal de entrada al sediment. Secundario
Caudal afluente
Caudal de
Qa
Recirculación
QII(med)
QC20
Qr
QII(máx)
QD20
Qr(máx)
Cuadro 11.4.3. SEDIMENTADORES PRIMARIOS Cargas Superficiales Hidráulicas de Diseño (cuando no se cuente con ensayos de sedimentación) Sedimentador
V0med para QC20 (1) 3
V0med para QE20 (1)
2
(m3/m2*d)
(m /m *d) Primario
Planta
Planta
Planta
Planta
Rectangular
Circular
Rectangular
Circular
Tratamiento Primario únicamente
20
17
50
52
Antes de Lechos Percoladores
32
27
80
67
Antes de Barros Activados (1): Para líquido a 20ºC
48
41
120
102
CUADRO 11.4.4. SEDIMENTADORES PRIMARIOS Y SECUNDARIOS Factor de Corrección por Influencia del Vertedero F T TIPO CIRCULAR Diámetro D
TIPO RECTANGULAR Fv
Area A
Fv
2
(m)
(m )
5.00
1.80
< 50
1.28
7.50
1.50
75
1.26
10.00
1.37
100
1.24
15.00
1.24
125
1.22
20.00
1.19
150
1.20
30.00
1.15
Cuadro 11.4.5 SEDIMENTADORES PRIMARIOS Factor de corrección por Influencia de la Temperatura TºC del Líquido, F T TºC
FT
5
1.566
6
TºC
FT
TºC
FT
TºC
FT
9
1.389
13
1.232
17
1.093
1.520
10
1.348
14
1.196
18
1.061
7
1.475
11
1.308
15
1.160
19
1.029
8
1.432
12
1.268
16
1.126
20 y más
1.000
Cuadro 11.4.6 SEDIMENTADORES PRIMARIOS Remoción total de sólidos suspendidos a utilizar para calcular la carga superficial en tanque ideal (Cuando no se cuente con ensayos de sedimentación) Líquido a 20ºC
Sedimentador Primario
RT (%)
Tratamiento Primario únicamente
85 a 90
Antes de Lechos Percoladores
70
Antes de Barros Activados
55
Cuadro 11.4.7 SEDIMENTADORES PRIMARIOS Valores de Permanencia y Tirantes Líquidos Mínimos de Diseño Sedimentador Primario
Tratamiento Unico
Permanencia
Limpieza de
Tirante mínimo
(horas)
Fondo
(m)
2,0 a 2,5 h para QE20
Antes de Lechos Percoladores
Antes de Lodos Activados
Cuando reciba recirculación de barros o de licor mezclado de
1,0 a 2,0 h para QE20 2,0 a 2,5 h para QE20 1,0 a 2,0 h para QE20
(por pendiente) (mecánica)
1,50 a 2,50 m
(por pendiente)
1,50 a 2,00 m
(mecánica)
2,00 a 3,00 m
(por pendiente)
1,50 a 2,50 m
(mecánica)
2,00 a 3,00 m
(por pendiente)
1,50 a 2,00 m
(mecánica)
2,00 a 4,00 m
2,00 a 3,00 m
Cuadro 11.4.8 SEDIMENTADORES SECUNDARIOS Cargas superficiales másicas de diseño para tratamientos de lodos activados Tratamiento
CSSmed para QC20
CSSmáx para QD20
2
(KgSS/m *d)
(KgSS/m2*d)
Salvo Aeración prolongada
< 140
< 220
Aeración prolongada
< 120
< 180
Cuadro 11.4.9 SEDIMENTADORES SECUNDARIOS Cargas Superficiales másicas de diseño para tratamientos de lodos activados
Carga Superficial de Diseño A 20º C V0med (1) (m3/m2*d) V0máx (2)
Tratamiento Después de Lechos Percoladores
24
45
X < 3000 mgSS/L
30
55
< X < 4500 mgSS/L
24
40
X > 4500 mgSS/L
14
30
Después de Lodos Activados:
3000 mgSS/L
(1) Para QC20 (2) Para QD20
Cuadro 11.4.10 SEDIMENTADORES SECUNDARIOS Valores de FTX correspondiente a la influencia de la temperatura TºC y a la concentración de sólidos suspendidos en el tanque de aeración de barros activados X
TEMPERATURA DEL AGUA T (o C)
Mg SSTA/L
0
5
10
15
20
2.000 o menos
1.765
1.540
1.295
1.120
1.000
3.000
1.635
1.440
1.240
1.100
1.000
4.000
1.505
1.335
1.190
1.080
1.000
4.500
1.425
1.290
1.160
1.075
1.000
5.000
1.345
1.245
1.140
1.070
1.000
5.000 o más 1.205 1.145 1.100 1.055 - Se interpolarán los valores de FTX correspondientes a valores intermedios de X y T.
1.000
CUADRO 11.4.11 SEDIMENTADORES SECUNDARIOS Tiempo de Permanencia y Tirantes mínimos de diseño Ubicación Después de Lechos Percoladores
Tiempo mínimo de permanencia para QD20 > 0,8 h
Tirante líquido mínimo hmín según tipo de barrido de fondo (1) > 2,00 (por pendiente) > 2,50 (mecánica)
Después de Lodos Activados: X < 3000 mgSS/L
> 1,0 h
3000 mgSS/L < X < 4500 mgSS/L
> 1,3 h
X > 4500 mgSS/L > 1,5 h (1) Parar sedimentadores tipo DORTMUND se aceptará hmin = 1,00 en la zona cilíndrica.
Cuadro 11.4.12 SEDIMENTADORES SECUNDARIOS Cargas hidráulicas unitarias sobre el vertedero de salida Ubicación del Sedimentador Después de Lechos Percoladores Después de Lodos Activados
Qvmed para QC20 3 (m /d*m) < 155
Qvmáx para QD20 3 (m /d*m) < 380
< 120
< 290
11.5.- TANQUES IMHOFF 11.5.1.- Generalidades a) Los tanques Imhoff realizan simultáneamente las operaciones de sedimentación de los sólidos decantables del líquido (en su cámara superior) y la digestión anaeróbica de los lodos frescos separados en esa operación (en su cámara inferior). b) Estos tanques pueden reemplazar a las unidades separadas de sedimentadores primarios y digestores anaeróbicos convencionales solo en localidades donde la temperatura mínima media del mes más frío del año no sea inferior a los 10ºC. c) Estas unidades de sedimentación-digestión brindan un tratamiento primario del líquido cloacal y sólo se aceptarán como proceso único de tratamiento, cuando el estudio del cuerpo receptor demuestre fehacientemente la aceptabilidad de un efluente de esas características. d) A los efectos de la aplicación de esta norma se considerarán las siguientes eficiencias máximas para los tanques Imhoff:
Reducción de DBO5
< 50 %
Reducción de sólidos decantables en 2 horas
< 90 %
Reducción de sólidos suspendidos totales
< 60 %
Reducción de califormes fecales
< 90 %
11.5.2.- Ubicación de los Tanques Imhoff y cantidad de unidades a) Los tanques Imhoff siempre estarán precedidos por unidades de rejas y desarenadores. b) Cuando se prevea la construcción del tanque enterrado total o parcialmente, deberá realizarse un relevamiento de los niveles freáticos por medición directa e información secundaria, que permita definir la cota máxima que históricamente alcanzan durante el año y la temperatura del agua subterránea. Los resultados del relevamiento deberán incluirse en el proyecto. c) No se aceptará la construcción de tanques Imhoff enterrados cuya cota de fondo se encuentre a menos de 0,40 m por arriba de la cota máxima alcanzada en algún momento del año por las aguas freáticas, salvo que el proyectista demuestre, a satisfacción del CoPAFyS, que la temperatura media mensual del agua freática, no desciende por debajo de los 10ºC durante todo el año o en su defecto, que justifique la conveniencia técnico-económica de la aislación térmica del volumen enterrado. d) Preferentemente se construirán dos unidades Imhoff, cada una para el 50% del QII(máx). Las unidades podrán ser independientes o en una misma estructura dividida, salvo en plantas de QC20 < 500 m3/d (aproximadamente 2000 habitantes de
población de diseño) donde se aceptará una sola unidad para el 100% del QII(máx). 11.5.3.- Parámetros y criterios de diseño a) Los caudales de diseño Q II definidos para cada configuración del numeral 11.1.2, corresponden a los caudales afluentes Qa y de recirculación QR que se indican a continuación:
Caudal de diseño
Qa
QR (1)
QII(med)
QC20
QR(med)
QII(máx)
QE20
QR(máx)
a) Si se usan bombas centrífugas para recircular deberá tomarse Q R = Qbr tanto para QII(med) como para QII(máx), siendo Qbr el caudal de bombeo de recirculación.
b) La forma de los tanques dependerá de su tamaño y se ajustará a los rangos especificados en el Cuadro 11.5.1., salvo que se demuestre la conveniencia técnico-económica de otra solución. Cuadro 11.5.1 Formas tanques Imhoff Caudal QII(med)
Población aproximada
Final QC20 + QR20 3
Forma tanque Imhoff
a servir
Más de 65 y hasta 650 m /d
Más de 250 y hasta 2.500 habitantes
Más de 650 y hasta 8.000 m3/d
Más de 2.500 y hasta 30.000 habitantes
Planta circular
Planta rectangular
c) El diseño del tanque deberá asegurar la efectiva separación de las cámaras de sedimentación y digestión, evitar la resuspensión de los sedimentos por arrastre horizontal y por burbujas de gas y favorecer la retención de grasas, aceites y flotantes. d) La zona de sedimentación se diseñará utilizando los parámetros del Cuadro 11.5.2 y las expresiones del Cuadro 11.5.3.
Cuadro 11.5.2 Parámetros de diseño para la zona de sedimentación
Parámetro
Para
Para
QII(med) V0
Carga superficial
(*)
a 20º C
Tp
Tiempo de per manencia
QII(máx)
Tratamiento primario solamente
< 15 m /m *d
37 m3/m2*d
Antes de lechos percoladores
< 25 m3/m2*d
< 62 m3/m2*d
Antes de barros activados
< 37 m3/m2*d
< 94 m3/m2*d
Tratamiento primario solamente
< 6 horas
> 2,5 horas
Antes de lechos percoladores
< 6 horas
> 2,0 horas
Antes de lodos activados
< 6 horas
> 1,5 horas
-
3 a 5 mm/s
-
5 a 8 mm/s
-
8 a 12 mm/s
-
< 720 m2/m*d
Tratamiento primario solamente UF Velocidad horizontal Antes de lechos percoladores Antes de lodos activados CV Carga sobre el ver- En todos los casos tedero de salida QR = Caudal de recirculación (*) – Incluye la corrección por vertedero con FV = 1,28
3
2
Cuadro 11.5.3 EXPRESIONES A UTILIZAR PARA EL DISEÑO
Nota: Por identificación y valores de parámetros, ver Cuadro “Parámetros de Diseño para la zona de digestión”. (*) Cuando exista recirculación, incrementar los volúmenes en Q R*XR Crldtd siendo XR = concentración de sólidos suspendidos en la recirculación. (**) Idem anterior, pero utilizando C ria y ta Ps (20) = Población servida futura (20 años) e) La carga superficial para la zona de sedimentación deberá corregirse si se esperan temperaturas mínimas medias mensuales del líquido inferiores a 20º C, por la expresión:
V( o )( T )
Vo ( 20 ºC ) 1,82 * e 0 , 03 * T
Donde Vo(20º C) es la carga superficial especificada en el cuadro “Parámetros de Diseño para la Zona de Sedimentación” y T la temperatura mínima media mensual más baja del año para el líquido, o en su defecto, la temperatura mínima media del mes mas frío en la localidad. No se efectuarán correcciones por temperaturas mayores a 20º C. f) La zona de digestión se diseñará en base a los parámetros del Cuadro 11.5.4 y utilizando las expresiones que se resumen en el Cuadro 11.5.3. g) La comunicación entre las cámaras de sedimentación y digestión se efectuará por medio de aberturas de dimensión mínima no inferior a 0,15 m. h) Por debajo de la cámara de sedimentación, se dejará una altura libre no inferior a 0,45 m (zona neutra) que no se computará como volumen de digestión y almacenamiento. i) El coronamiento de los muros se ubicará a no menos de 0,45 m del nivel máximo del líquido en los tanques, calculado para el Q II(máx). j) En tanques rectangulares destinados a tratar un Q II(med) igual o superior a 650 m3/d, deberá preverse la posibilidad de invertir la entrada y circulación del líquido, para permitir una distribución uniforme de los barros en la zona de almacenamiento.
k) Deberá preverse espacio suficiente para acceder a la zona de digestión y acumulación ya sea a través de la zona de espumas y escape de gases o mediante aberturas paso de hombre en la estructura, cuando ésta no sea enterrada. l) Los tanques destinados a tratar un QII(med) mayor a 2.500 m3/d deberán contar con cañerías de recolección de espuma. Para los tanques más pequeños, se incluirá en el proyecto el diseño y la provisión de la espumadera para la remoción manual de espumas y flotantes. m) El proyectista podrá proponer otros valores para los parámetros de diseño y otras metodologías para el dimensionamiento siempre que las justifique adecuadamente, a criterio del CoFAPyS.
Cuadro 11.5.4. Parámetros de diseño para la zona de digestión
Vud (*)
Lf
Td (**)
ta Crl
ALe Vue Vn
Parámetro Valores Volumen unitario Tratamiento primario solamente. 80 a 100 L/hab (20) de digestión Antes de lechos percoladores, con o sin recirculación de lodos del tratamiento secundario y antes de lodos activados sin recirculación de lodos al Imhoff. 170 a 280 L/hab (20)
Contribución unitaria de lodo fresco Tiempo de digestión anaeróbica (en función de la temperatura media mensual más baja del líquido en la cámara) Tiempo de almacenamiento del los lodos digeridos Coeficiente de reducción del volumen de lodos frescos Superficie libre de la zona de espumas escape de gases Volumen unitario de espumas
Antes de lodos activados, con recirculación de lodos del tratamiento secundario. 230 a 340 L/hab (20) En todos los casos. Solo para vuelco doméstico. 1 L/hab(20)*d T = 5º C td = 110 días 10º C 80 “ 15º C 55 “ 20º C 45 25º C 34 QC(20) < m3/d 65 m /d < QC(20) < 650 m3/d QC(20) > 540 m3/d Para todos los casos: En la zona de digestión En la zona de almacenamiento 3
Como porcentaje de la superficie en planta de la zona de digestión
12 meses 6 meses 4 meses Crid = 0,50 Cria = 0,25
15% al 25%
En todos los casos. Solo 40 L/hab(20) Para vuelco doméstico Volumen de la zo- En todos los casos. na neutra Sólo para vuelco doméstico. 0,45 m3
(*) Las descargas industriales que vuelquen a la red cloacal se sumarán a la población de diseño a 20 años, como población equivalente, medida en términos de sólidos en suspensión, para el caudal que se estima volcará cada industria al final del año 20. (**) Si no puede estimarse la temperatura dentro del tanque, se utilizará el valor histórico de temperatura media mensual del mes más frío del año (promedio de los últimos 5 años, como mínimo).
11.5.4.- Extracción de lodos a) La extracción de los lodos digeridos se efectuará preferentemente por carga hidráulica. Si se optar por extracción por bombeo, deberá demostrarse técnica y económicamente su conveniencia. b) Cuando se efectúe la extracción de lodos por carga hidráulica, la misma no será inferior a 1,80 m en la salida de la cañería de lodos. c) En todos los casos, se trate de conducción por bombeo o por gravedad, la pendiente de la misma no será inferior al 5% para el retorno de los lodos hacia la zona de almacenamiento, cuando se cierre la cañería de salida. d) Las cañerías de extracción de lodos tendrán 0,150 m de diámetro mínimo. Cualquiera sea el proceso de extracción, las cañerías podrán limpiarse desde el exterior, para lo cual se preverán las cámaras y tapones necesarios. Contarán además con un sistema que permita la extracción de muestras a distintas profundidades para verificar el estado del proceso de estabilización de los lodos y calcular el volumen a retirar en cada extracción. e) Las bombas para lodos serán preferentemente del tipo a tornillo o a pistón y se preverán dos unidades con el 100% de reserva. No se aceptarán bombas centrífugas para lodos.
11.6.- TRATAMIENTOS ANAEROBICOS 11.6.1.- Digestores para áreas rurales a) Los criterios generales para la aplicación de digestores rurales en el tratamiento conjunto de aguas residuales domésticas y residuos agrícolas alcanzarán, entre otros, a los digestores de tipo hindú, chino y de bolsa inflable. b) A fin de realizar un adecuado diseño del digestor a emplear y su tamaño, deben tenerse en consideración los siguientes factores: condiciones climáticas preponderantes (especialmente la temperatura), tamaño de la familia o del grupo habitacional, grado de instrucción necesaria para operar correctamente la unidad, disponibilidad de materias primas fermentables, requerimiento de gas, topografía, geología, profundidad de la napa freática, disponibilidad de materiales de construcción y mano de obra calificada. c) Será aceptable la utilización de digestores tipo chino o de otras configuraciones debidamente fundamentadas por el proyectista. d) Para servicios individuales o agrupamientos que no superen las 25 personas se utilizará, siempre que sea posible, el sistema integrado para el tratamiento de aguas residuales domésticas, estiércol animal y residuos agrícolas. El ingreso de los residuos sanitarios al digestor se realizará en forma automática a través de una cámara de sedimentación a fin de limitar el volumen de líquido enviado al digestor. e) La ubicación del digestor será siempre subterránea. Se buscará un lugar soleado, al abrigo de los vientos y con la napa freática por debajo de la profundidad requerida para el alojamiento de la unidad. La distancia entre el digestor y los quemadores no deberá superar los 25 metros, salvo que se cuente con algún dispositivo para almacenamiento y control de la presión del gas. f) El digestor de techo fijo (tipo chino) estará integrado por tres partes: cámara de fermentación, cámara de carga y cámara de salida. g) Parámetros de diseño principales Carga de biomasa
200 kg. SST/m3. Día
Presión normal de trabajo en el interior del digestor.
800 mm columna H20
Presión máxima en el interior del digestor
1100 mm columna H20
Capacidad máxima de carga Volumen efectivo de la cámara de descarga
90% del volumen del digestor
50% de la producción diaria de gas.
h) El suelo seleccionado para la instalación de un digestor anaeróbico chino debe tener una resistencia mínima de 5 t/m2. Cuando el terreno sea compactado, debe alcanzar un peso específico aparente mínimo de 1,8 g/cm3. La calidad del terreno debe verificarse con la extracción de un mínimo de dos muestras. i) A fin de economizar mano de obra y materiales siempre que la calidad de los suelos lo permita, el diseño preverá utilizar la excavación adecuadamente perfilado como molde del futuro digestor. Por lo tanto, las paredes del pozo deberán ejecutarse lo más verticalmente posible. La factibilidad de esta premisa dependerá del tipo de suelo donde se decida instalar la unidad. El proyectista deberá justificar la profundidad de la excavación a realizar teniendo en cuenta como mínimo el tipo de terreno, su resistencia y la profundidad de la napa freática. 11.6.1.1.- Dimensionamiento del Digestor a) El proyectista deberá justificar adecuadamente el criterio de dimensionamiento utilizado, indicando el tiempo de permanencia mínimo y la carga de sólidos totales volátiles adoptada. b) Cuando el modelo de digestor diseñado sea del tipo chino (techo fijo) y no cuente con calefacción, el tiempo de permanencia mínimo a utilizar será de 50 días y la carga de sólidos totales volátiles se ubicará en el rango de 0,2 a 0,5 kg SST/m3*d. Si se prevé la inclusión de sistemas de agitación y calefacción, podrán incrementarse las cargas indicadas mediante la correspondiente justificación del proyectista. 11.6.1.2.- Materiales constructivos a) La construcción del digestor puede preverse en hormigón, bloques prefabricados, ladrillos macizos seleccionados u otro material adecuado debidamente justificado por el proyectista. 11.6.1.3.- Estanqueidad a) El proyecto especificará que: I. La superficie interna del digestor deberá ser perfectamente lisa a una inspección ocular y no presentar orificios, grietas o defectos. II. Se verificará la estanqueidad del digestor mediante la utilización de agua o aire a presión. 11.6.1.4.- Medidas de seguridad a) En el proyecto deberá preverse las medidas de seguridad referidas a la estanqueidad en todas las partes de la instalación y efectuar las recomendaciones ne-
cesarias para que la construcción alcance efectivamente la necesaria estanqueidad. b) Para el aprovechamiento del biogas generado deberán adoptarse todas las normas de seguridad y precauciones establecidas para instalaciones domiciliarias de gas. c) Tanto al efectuar reparaciones en el digestor como al realizar el aprovechamiento del biogas generado, deberán adoptarse todas las normas de seguridad y precauciones establecidas para instalaciones domiciliarias de gas, lo que expresamente deberá constar en los lineamientos de operación y mantenimiento a incorporar al proyecto. 11.6.2.- Reactores Anaeróbicos a) La utilización de reactores anaeróbicos para el tratamiento de líquidos cloacales está orientada hacia los reactores de manto de barro de flujo ascendente (en inglés up-flow anaerobic sludge blanket – UASB). Por lo tanto, las presente normas se refieren específicamente a reactores del tipo UASB para el tratamiento de aguas residuales domésticas. b) La aplicación de este proceso es relativamente reciente. Si bien existe algún ejemplo de planta depuradora anaeróbica a gran escala, la mayor parte de la experiencia acumulada durante los últimos años se refiere a la construcción y operación de sistemas de tratamiento que sirven a poblaciones en el rango de 1000 a 15000 habitantes. Las presentes normas se basan en esos antecedentes. Algunos de los parámetros operativos ofrecidos como referencia tienen el carácter de tentativos y provisorios ya que es posible que la experiencia futura pueda modificarlos. c) Siempre que se proyecte un sistema de tratamiento anaeróbico para líquido cloacal doméstico deberá preverse como mínimo la instalación de rejas gruesas, medianas, desarenador, dimensionados de acuerdo a las Normas 11.2 y 11.3 respectivamente. En caso de existir aportes de efluentes industriales que lo justifiquen, será exigible la inclusión de sistemas de pretratamiento adicionales. d) Para caudales diarios medios (QC) se utilizarán valores de C.H.S. (carga hidráulica superficial) dentro del rango de 0,4 a 1,0 (m3/m2.h), admitiéndose como valor máximo 1,3 (m3/m2.h) para caudales diarios pico (QD). e) Se utilizará como mínimo un tiempo de permanencia hidráulica de 8 horas, salvo que el proyectista demuestra por vía experimental que puede alcanzar iguales resultados con permanencias menores. En ningún caso se emplearán valores inferiores a 6 horas. Para el cálculo se tendrá en cuenta el caudal medio diario (QC). f) El ingreso de la alimentación se realizará por el fondo del reactor a una distancia máxima de 0,2 m del piso de la unidad. El número de puntos de entrada se fijará en forma proporcional al área de la parte inferior del reactor, con una relación de 1 a 2 m2 por punto de ingreso. La partición del caudal de entrada se hará en tantas partes como puntos de ingreso correspondan, asignándose un conducto de
diámetro mínimo de 0,50 mm a cada uno. No se aceptarán cañerías de distribución múltiple. g) Los deflectores de gas, destinados a conducir las burbujas hacia las campanas colectoras, evitarán su fuga hacia la superficie libre del líquido. La proyección de las campanas colectoras y los deflectores sobre un plano horizontal presentarán una superposición mínima de 0,2 m. h) El biogas generado en el proceso se dirigirá hacia campanas captadoras, instaladas en la parte superior del reactor. La superficie de captación será proporcional al volumen de gas generado, con una carga superficial de gas máxima 1 m3/m2.h. Se preverán bocas de inspección para retirar eventuales acumulaciones de espuma y flotantes, a razón de una por colector. En reactores que sirvan a poblaciones mayores a 10.000 habitantes, deberá preverse en la parte superior de las campanas colectoras de gas la instalación de boquillas aspersoras destinadas la ruptura de la espuma. i) La partes superior del reactor se destinará a la separación de sólidos de la fase líquida, debiéndose evitar la retención de biomasa que pueda producir burbujeo, alterando así la sedimentación. Las paredes internas del sedimentador se construirán con una pendiente mínima de 45º, medidos con respecto a un plano horizontal. Los vertederos de salida se instalarán en forma simétrica y contarán con pantallas interceptoras de flotantes paralelas al vertedero y con una profundidad mínima de 0,2 m debajo del nivel del líquido. j) Las unidades podrán diseñarse con planta de forma circular, cuadrada o rectangular. La altura máxima admitida para el nivel del líquido será de 5,5 m., salvo que el proyectista demuestre por vía experimental que puede obtener resultados comparables con alturas mayores. k) El reactor podrá construirse en hormigón, acero revestido con pintura protectora anticorrosiva, plástico reforzado con fibra de vidrio (PRFV) u otros materiales resistentes a la corrosión que demuestren suficiente resistencia mecánica. Los deflectores y colectores de gas podrán construirse en fibrocemento protegido, PRFV u otros materiales livianos y resistentes a la corrosión. l) Las unidades podrán construiste enterradas parcial o totalmente, debiéndose evitar el contacto de las paredes del reactor con la napa freática. m) Los reactores de tratamiento anaeróbico deberán ubicarse a una distancia mínima de 1000 m de la vivienda más cercana, salvo justificación adecuada por parte del proyectista. n) Cuando el reactor esté ubicado en áreas urbanizadas, a una distancia menor de 1000 m de la vivienda más cercana, deberán cubrirse los sectores críticos de la unidad donde se registran turbulencias tales como: vertederos de entrada y salida o conducto de salida general del efluente. Las coberturas deberán prever sello hidráulico, y la salida de gas se enviará al conducto colector de gas general. Deberá evitarse estrictamente el escape de gases del reactor a la atmósfera.
o) El biogas generado en la unidad deberá colectarse y reutilizarse dentro o fuera de la planta o bien quemarse en una antorcha adecuada. Toda la instalación de gas deberá proyectarse e instalarse de acuerdo con las normas de gas vigentes. En forma tentativas y provisoria podrá adoptarse como factor de generación de gas 0,1 m3 CNPT / Kg DQO aplicado al reactor. p) Deberán preverse instalaciones para la deshidratación del barro excedente del reactor, las cuales serán análogas a las utilizadas para barros provenientes de digestores de barros cloacales o de tanques imhoff. En forma provisoria y tentativa podrá adoptarse como factor de generación de barros 0,2 kg de sólidos totales / Kg DQO aplicado. q) El proyectista deberá justificar el proceso de post-tratamiento a utilizar, de acuerdo con el uso que reciba el líquido tratado por el reactor anaeróbico y los parámetros de vuelco de la normativa vigente.
11.7.- Lechos Percoladores 11.7.1.- Generalidades a) Los lechos percoladores o filtros biológicos tienen la función de degradar los compuestos orgánicos presentes en el líquido efluente, mediante un proceso biológico aeróbico que se desarrolla durante la percolación del líquido a través de un lecho, que puede estar constituido por materiales de distinta índole, forma y tamaño. b) Los lechos percoladores podrán constituir el tratamiento secundario de líquidos cloacales, precedidos por un tratamiento primario (Tanques Imhoff o unidades separadas de tanque de sedimentación y digestores aneróbicos) y seguidos por un tratamiento de sedimentación secundaria, salvo que el cuerpo receptor admita un vuelco con el contenido de biomasa que acompaña al efluente de los lechos. c) A los efectos de esta norma, los lechos percoladores se clasificarán por su capacidad de carga orgánica e hidráulica en la forma que se detalla en el cuadro 11.7.1. Cuadro 11.7.1 Clasificación y parámetros de diseño Carga Orgánica e Hidrául.
Carga Orgánica 3 (KgDBO5/m *d) (1)
Carga Hidráulica 3 2 (m /m *d) (2)
Profundidad Del lecho (m)
Baja
0,08 a 0,30
0,90 a 3,80
1,50 a 3,00
Relación de Recirculación (3) r Puede no existir
Material Relleno
Alta
0,50 a 1,00
20,00 a 30,00
0,90 a 3,00
0,8 a 3,0
Piedra, escoria, Material plástico
Muy Alta
0,80 a 6,00
30,00 a 200,00
3,00 a 13,00
1,0 a 3,0
Material plástico
Piedra, escoria, etc.
3
(1) Kg de DBO5 del líquido proveniente del sedimentador primario, por m de lecho para Qa = QC20 (2) Para Qa = QC20, incluyendo recirculación (3) Expresada como r = QR/QC20, siendo QR = caudal de recirculación. 3 2 Nota: Para asegurar que el lecho no se colmate, la carga hidráulica deberá ser igual o mayor a 19,2 m /m *d = 3 2 0,8 m /m *h, en lechos de alta y muy alta carga.
d) No se aceptarán diseños que utilicen soplantes para forzar la aeración, bombas para impulsión al sistema y motores para hacer girar los brazos distribuidores, salvo que se justifique adecuadamente la conveniencia técnica y económica de tales soluciones.
e) Otro método de diseño de los lechos percoladores, distinto a los que se especifican en la presente norma, deberá ser justificado por el proyectista en base a referencias bibliográficas y a experiencias realizadas. 11.7.2.- Caudales de funcionamiento y cargas orgánicas e hidráulicas a) Dada la capacidad de los lechos percoladores para operar satisfactoriamente con elevadas sobrecargas orgánicas hidráulicas transitorias, las cargas de diseño definirán en base a un caudal efluentes a la planta, Q a = QC20, sin tomar en cuenta los picos horarios. b) Las cargas orgánicas e hidráulicas de diseño, así como las alturas y relaciones de recirculación, se ajustarán a los parámetros de diseño del cuadro 11.7.1. La adopción de otros parámetros solo se aceptará si los mismos fueron verificados experimentalmente a escala planta real. c) Los caudales de diseño Q III, definidos en el numeral 11.1.2, deberán estar compuestos por el caudal afluente a la Planta de Tratamiento, Q a = QCn (caudal medio diario anual) y por los caudales de recirculación QR, ambos correspondientes a cada etapa o periodo de diseño de n años. O sea: QIII = QCn + QR = caudal afluente de diseño para cada etapa (m3/d) 11.7.3.- Condiciones a cumplir en el diseño Las condiciones que deberán cumplirse en el diseño son las siguientes:
Csh
= QIII / N * A = = carga superficial hidráulica (m3/m2*d) > Cshmín = = 19,2 m3/m2*d = 0,8 m3/m2*h = = carga superficial hidráulica mínima necesaria para evitar el atascamiento de los lechos.
Donde: QIII = QC + QR = = caudal medio diario + caudal de recirculación = = caudal afluente a los lechos percolados (m3/d) N
= número de unidades en operación
A
= área del lecho de cada unidad (m2)
Sa
= concentración orgánica del caudal QIII<0,120 KgDBO5/m3
= concentración orgánica máxima de ingreso a las unidades N>2
= número de unidades de diseño (n = 20 años), salvo para Plantas de Tratamiento de pequeña capacidad (QC = caudal medio diario de la Planta, no mayor a 200 m3/d), en donde N = 1.
11.7.4.- Eficiencia en Reducción Orgánica Para determinar la eficiencia en reducción orgánica se aplicará la siguiente expresión:
EF
100
1 0,443 * L A / V * F
1/ 2
eficiencia porcentual en reducción de la DBO
Donde: LA
= carga orgánica total del líquido afluente a los lechos percoladores en cada periodo (0 a 20 años) (KgDBO5/d)
V
= volumen total del lecho de las unidades (m3)
F
= (1 + r) / (1 + 0,1 * r)2 = factor de recirculación en cada periodo
r
= QR / QC = relación de recirculación en cada periodo
Donde: QR
=
Caudal de recirculación en cada periodo (m3/d)
QC
=
Caudal medio diario afluente a la Planta de Tratamiento en cada periodo (m3/d)
11.7.5.- Caudales de Recirculación a) Salvo en los lechos de baja carga orgánica, que generalmente no la requieren, en los demás tipos de lechos percoladores, se utilizará la recirculación de líquido sedimentado. La finalidad de la recirculación es para:
Mejorar el tratamiento
Asegurar la carga hidráulica requerida con la finalidad de:
Hacer funcionar los brazos giratorios, aún en condiciones de caudal mínimo inicial Qa = QCo (caudal medio diario inicial).
Evitar la colmatación del material de relleno del lecho.
b) En plantas de tratamiento de pequeña y mediana capacidad, en general se recirculará permanentemente desde la línea de extracción de lodos depositados en los sedimentadores secundarios, hasta la entrada de los Tanques Imhoff o de los sedimentadores primarios (en donde se separarán las fases líquida y sólida del líquido recirculado). Cuando exista estación elevadora para el caudal afluente Q a a la Planta de Tratamiento, podrá derivarse el caudal de recirculación por gravedad hasta el pozo de bombeo. Otros esquemas deberán ser justificados técnica y económicamente por el proyectista. c) En plantas de tratamiento de gran capacidad o con lechos percoladores que tengan altas relaciones de recirculación, ésta se efectuará continuamente hasta la entrada de los lechos percoladores con parte del efluente de los sedimentadores secundarios. Periódicamente , el lodo depositado en los sedimentadores secundarios se enviará a los tanques Imhoff, sedimentadores primarios o pozos de bombeo de la Estación Elevadora. d) En todos los casos, con el caudal de recirculación adoptado deberá verificarse el funcionamiento y régimen hidráulico de los sedimentadores primarios o secundarios y de los lechos percoladores, incluyendo los conductos, brazos regantes, drenajes, equipos de impulsión, etc., y especialmente las cargas superficiales y permanencia hidráulica de las unidades que componen el sistema. e) Para evitar la colmatación del lecho, el caudal máximo de recirculación, Q Rmáx = QRo corresponderá cuando se tenga el caudal medio diario inicial, QCo. Caso contrario, el caudal mínimo de recirculación, Q Rmín = QR20, se tendrá para el caudal medio diario final, QC20. Ambos casos se darán cuando se tenga igual número N de unidades en el inicio y final del periodo de diseño (20 años). Cuando ese número se incremente en las etapas constructivas que constituyen el diseño, el proyectista deberá verificar las cargas superficiales hidráulicas mínimas para los distintos caudales de ingreso a los lechos percoladores. f) Otro procedimiento para determinar la recirculación, será aplicando el cálculo de la eficiencia en reducción orgánica esperada en función de la carga orgánica, del volumen del lecho y del factor de recirculación (determinando con la relación de recirculación). 11.7.6.- Dimensionamiento de los Lechos Percoladores (alta carga) Se efectuarán los siguientes pasos: Donde: LA20
= QC20 * Sa = = carga orgánica total de la N unidades del sistema para el final del periodo (n = 20 años) (KgDBO5/d)
N
= número total de unidades de diseño (n = 20 años)
ES
= eficiencia en reducción orgánica producida en el tratamiento primario (sedimentadores primarios o Tanques Imhoff) (en decimales).
Sa
= concentración orgánica máxima de ingreso a las unidades
V
= La20 / CV = volumen de lecho de cada unidad (m3).
Donde: CV
= carga orgánica volumétrica de diseño (KgDBO5/d*m3). Se adoptarán valores de CV entre 0,5 y 1,0 KgDBO5/d*m3.
A0
= QC20 / (N * Csh) = área de lecho de cada unidad (m2).
Donde: Csh
= carga superficial hidráulica de diseño (m3/m2*d). Se adoptarán valores de Csh entre 20 y 30 m3/m2*d.
Ho
= V / Ao = = Altura del lecho de cada unidad, que no requiere recirculación. Cuando Ho > 2,00 m. se disminuirá ese valor y se calculará recirculación.
H < 2,00 m = = Altura del lecho de cada unidad, adoptada cuando Ho > 2,00 m. En este caso, se necesitará recirculación. A
= V / H = área del lecho de cada unidad con el nuevo valor de H (m2)
11.7.7.- Determinación del caudal de recirculación Q R 11.7.7.1.- Metodología de cálculo a) En primer término, se calculará el caudal de recirculación Q R a aplicarse en todas las unidades de cada etapa o periodo de diseño de n años, considerando el criterio de HALVORSON para evitar el atascamiento de los lechos percoladores. b) Se adoptará el mayor valor de QR determinado en cada etapa, debiendo considerar que normalmente ese valor máximo ocurrirá en el periodo inicial (0 año) o en el periodo intermedio cuando operarán todas las unidades (generalmente el de mayor caudal de recirculación). c) El mayor valor del caudal de recirculación determinado con el criterio de HALVORSON, deberá verificar el caudal de recirculación determinado con la eficiencia en reducción orgánica requerida para el final del periodo (20 años), de acuerdo a la fórmula empírica de la “National Research Council – USA (NRC)”. d) Se adoptará el mayor valor calculado con ambos criterios. e) El caudal de recirculación QR adoptado deberá ser utilizado para el diseño del sistema de impulsión (si corresponde) y conductos.
f) El sistema de conducción, distribución y recolección del líquido que ingresará a los lechos percoladores, deberá ser diseñado con el caudal: QIII = QC20 + QR = caudal de ingreso de diseño (m3/d), Siendo: QC20 = caudal medio diario (20 años) (m3/s) QR = caudal de recirculación adoptado (m3/s) 11.7.7.2.- Cálculo del caudal de recirculación considerando el atascamiento de los lechos percoladores a) Se determinará la carga superficial hidráulica en cada etapa o periodo de diseño, aplicando la siguiente expresión: Csh = QCn / A = carga superficial hidráulica en cada etapa (m3/m2*d) Donde: QCn
= Caudal medio diario afluente a la Planta de Tratamiento para el periodo de diseño de n años.
A
= Superficie total de lechos percoladores o unidades que operarán en ese periodo.
b) Se calculará la carga superficial hidráulica mínima en cada periodo, que deberá ser absorbida por el caudal de recirculación para evitar el atascamiento de los lechos percoladores. Para ese fin se deberá aplicar la siguiente expresión:
Csh
= Cshmin – Csh = carga superficial hidráulica mínima a ser absorbida para evitar atascamiento en cada periodo (m3/m2*d)
Donde: Cshmin = 19,2 m3/m2*d = 0,8 m3/m2*h = carga superficial hidráulica mínima para evitar atascamiento según Halvorson Csh
= Carga superficial hidráulica en cada periodo (m3/m2*d) (determinada anteriormente)
c) Se determinará el valor del caudal de recirculación mínimo en cada periodo, para evitar atascamientos, mediante la siguiente expresión:
Siendo:
A
= Superficie total de lechos en esa etapa
11.7.7.3.- Cálculo del caudal de recirculación en función de la eficiencia requerida orgánica a) Se calculará el factor de recirculación para el periodo final (20 años), en función de la fórmula empírica del N.R.C F
La ` V
*
1
100 E / 0,443* E 2
Factor de recirculación (adimensional)
Donde: E
= Eficiencia en reducción orgánica esperada en los lechos percoladores (en porciento)
V
= Volumen total de los lechos percoladores del periodo final (m3)
La´
= QC20 * Sa´= carga orgánica del líquido crudo sedimentado (efluente de la sedimentación primaria) ( KgDBO5/d),
Siendo: QC20
= Caudal medio diario final (20 años) (m3/d)
Sa´
= (1 = EO) * Sa = concentración orgánica del líquido crudo sedimentado (KgDBO5/m3).
Donde: EO
= Eficiencia en reducción orgánica en la sedimentación primaria (en decimales)
Sa
= Concentración orgánica del líquido afluente a la Planta de Tratamiento (KgDBO5/m3).
b) Se calculará la relación de recirculación r (en decimales), en función del valor calculado para el factor de recirculación en la etapa final, considerando que: F = (1 + r) / (1 + 0,1 * r)2 = factor determinado de recirculación Finalmente, se tendrá: QR = r * QC20 = caudal de recirculación final en función de la eficiencia en reducción orgánica adoptada E, para los lechos percoladores. 11.7.8.- Características y materiales del lecho
a) El material de relleno para el lecho podrá ser piedra partida, grava gruesa, cantos rodados, escoria o piezas de materiales varios de fabricación comercial. En el cuadro 11.7.2. se definen los parámetros de diseño para cada material. b) En el proyecto, se establecerán las siguientes especificaciones técnicas: Cuando el tipo de lecho admita la utilización de piedra partida, la misma deberá estar libre de arcillas, arena, polvo y finos en general. El relleno no deberá contener piedras aplanadas o alargadas ni más de un 5% en peso de piedras cuya dimensión mayor sea más de 2 veces su dimensión menor. Se usarán piedras de tamaño relativamente uniforme, manteniendo sus dimensiones entre los 5 y 10 cm. La clasificación de la piedra se ajustará al siguiente detalle: Pasa por la malla de abertura de 10 cm(4”): 95 % en peso. Retenido por la malla de abertura de 6 cm (2,5”): 95% en peso Cuadro 11.7.2. Características de los materiales a utilizar en los lechos Tipo de relleno
Area específica (m2/m3)
Espacios Vacíos (%)
Peso por unidad de volumen de relleno (Kg/m3) 1100
Material
Piedra partida o 50 54 Piedra escoria. Anillos plásticos cargados a granel 100 a 210 95 65 a 100 Polipropileno (no ordenados) Placas 90 a 135 95 33 a 100 PVC Tubos 220 95 60 PVC Nota: Valores o materiales diferentes deberán ser justificados por el proyectista.
Cuando se utilicen escorias, éstas cumplirán con las mismas especificaciones granulométricas que las piedras y además no deberán contener sales de hierro solubles en el líquido cloacal.
Cualquiera sea el tipo de material utilizado para el lecho, no deberá solubilizarse en el medio a tratar y deberá presentar una pérdida en peso inferior al 10% en 10 ciclos de la prueba del sulfato de sodio mientas que el material ubicado en los 0,45 m. superiores del lecho deberá presentar una pérdida en peso inferior al 10% en peso pero para 20 ciclos de la prueba del sulfato de sodio.
c) En el diseño de lechos de alta y muy alta carga, deberá tomarse en cuenta que existe un drenaje permanente de lodos a través del mismo, por lo que el material de relleno no solamente deberá soportar la biomasa que se desarrollará sobre él sino además contar con un porcentaje de espacios vacíos que asegure que el lodo escurra fácilmente a través del lecho y que circule el flujo de aire necesario, en contracorriente. d) Para lechos de alta y muy alta carga se utilizarán exclusivamente materiales especiales de relleno que brinden las áreas específicas por unidad de volumen y el
porcentaje de espacios vacíos que requieren estas unidades. Cuando se utilicen materiales plásticos, se tomará en cuenta el efecto de la radiación solar sobre la vida útil del relleno. e) Cuando se utilicen anillos, placas o tubos para el relleno, deberán emplearse productos comerciales que garanticen los valores de área específica por unidad de volumen del relleno y el porcentaje de espacios vacíos requeridos. Cuando se propongan materiales alternativos o anillos, placas o tubos que no provengan de fabricantes habituales y reconocidos para este tipo de procesos, sólo se aceptará su utilización si existieran protocolos de ensayos extendidos por laboratorio oficial nacional o provincial, que determinen los dos parámetros mencionados y la resistencia química y mecánica del relleno, para las condiciones de trabajo, debiendo además efectuarse ensayos de funcionamiento a escala piloto o en percoladores existentes.
11.7.9.- Sistema distribuidor de líquido a) La distribución del líquido sobre el lecho percolador podrá efectuarse mediante picos aspersores ubicados sobre cañerías fijas o sobre cañerías que integren un conjunto distribuidor giratorio, impulsado por la reacción desarrollada en los picos u orificios de salida líquido. En ambos casos, la alimentación será por gravedad. b) Deberá presentarse un proyecto hidráulico detallado del sistema de distribución del líquido sobre el lecho que permita definir con precisión la carga hidráulica requerida en la entrada del mismo. En distribuidores fijos, el proyecto deberá incluir la determinación de los límites del área regada por cada aspersor. c) El sistema de aspersores fijos o de brazos giratorios, deberá diseñarse para asegurar una distribución uniforme del líquido sobre el lecho, cubriendo toda la superficie del mismo. d) Los picos aspersores fijos o los picos u orificios de los brazos giratorios, deberán asegurar una salida del líquido en forma de lluvia para mejorar la eficiencia del tratamiento. e) En sistemas con recirculación, la aspersión o distribución del líquido sobre el lecho será continua para todo el rango de caudales de ingreso a la planta. Sólo se aceptará el funcionamiento intermitente en lechos lentos de baja carga orgánica, sin recirculación, debiendo utilizarse dispositivos hidráulicos, tales como tanques con sifón de descarga intermitente, para asegurar el funcionamiento hidráulico con bajos caudales. En estos casos, deberán preverse sistemas de inundación del lecho para control de la mosca Psychoda. f) Los sistemas de distribución giratorios estarán compuestos por dos o más brazos vinculados mecánicamente con un distribuidor central rotativo. Los brazos contarán con tapones o bridas ciegas desmontables en sus extremos, que permitan la inspección y limpieza. El distribuidor central contará con un desborde de seguridad en su parte superior, para evitar incrementos de presión por arriba de esa cota.
g) El distribuidor central rotativo contará con un sello hermético que permita la rotación con baja resistencia mecánica e impida la salida del líquido hacia el exterior. El sello deberá actuar eficientemente para una presión de prueba equivalente a 1,5 veces la máxima de diseño y será preferentemente de materiales elásticos sintéticos no atacables por el líquido a tratar. El proyecto indicará la forma de montaje del mismo que deberá permitir su fácil reemplazo. h) El sistema distribuidor estará montado sobre no menos de dos rodamientos sellados, en baño de aceite, de los cuales uno, por lo menos, será apto para soportar las cargas combinadas axiales y radiales que se desarrollen en el mecanismo. Ambos rodamientos serán seleccionados con un coeficiente de seguridad no inferior a catorce (14), el proyecto acompañará memoria de cálculo y selección de los mismos. i) Los brazos giratorios, el sistema distribuidor central, los cojinetes y el sistema de arrostramiento, se diseñarán para soportar los empujes del viento y una carga concentrada simultánea de 140 kg en un punto cualquiera de uno de los brazos. j) La última boquilla del extremo externo de cada brazo giratorio, estará orientada en forma tal que la lluvia de líquido moje la pared del tanque percolador. Los orificios o boquillas de brazos consecutivos se ubicarán en forma alternada para mejorar la uniformidad de distribución del líquido sobre el lecho. k) La distancia mínima vertical entre los brazos giratorios y la superficie del lecho, no será inferior a 0,20 m, salvo que se requieran distancias menores por peligro de congelamiento. l) En sistemas con distribuidores fijos, las cañerías contarán con tapones o bridas ciegas para inspección y limpieza. Los picos aspersores distribuirán el líquido en forma de lluvia sobre un área cuya forma y extensión estará perfectamente determinada en el proyecto en función de la presión de alimentación. m) La ubicación de los picos aspersores fijos será tal que asegure el riego de la totalidad del área en planta del lecho, evitando zonas secas y que la distribución del caudal a procesar se efectúe con la mayor uniformidad posible, sobre dicha área. 11.7.10.- Sistema de drenaje y ventilación a) El sistema de drenaje y ventilación deberá cubrir toda la planta del percolador y asegurará la evacuación del líquido percolado y el ingreso y circulación del aire en forma uniforme sobre toda la sección en planta del lecho. b) El sistema de drenaje estará constituido por bloques especiales de cerámica o gres vitrificada u otro material que asegure suficiente resistencia mecánica y a la agresión del líquido cloacal. Estos bloques contarán con canales o conductos en su parte inferior y con orificios en la parte superior. Tanto los canales como los orificios permitirán la evacuación del líquido percolador y el ingreso de aire al lecho. Los bloques podrán ser de una sola pieza o de dos piezas yuxtapuestas. El proyecto incluirá un croquis detallado del bloque a emplear, con medidas de ca-
nales, aberturas, espesores, etc., una clara especificación de los materiales a utilizar y del proceso de fabricación. c) La resistencia a al compresión de los bloques de drenaje estará en correspondencia con el tipo de material de relleno que deban soportar. Su determinación deberá incluirse en el proyecto. d) Las dimensiones mínimas de los orificios y conductos de drenaje de los bloques serán adecuadas a la carga hidráulica, al caudal de lodos y al flujo de aire que deban manejar. e) El área transversal de los conductos de los bloques, por cada faja de un (1) metro lineal de ancho del sistema de drenaje, no será inferior a los valores indicados en el cuadro 11.7.3.
Cuadro 11.7.3. Sistema de drenaje Tipo de lecho Baja carga: Alta carga: Muy alta carga:
Area transversal (m2/m) 0,002 0,020 a definir en cada caso
f) Para el diseño del sistema de drenaje se aplicarán los siguientes criterios: Para el caudal máximo horario, la capacidad del drenaje debe ser tal que el líquido no ocupe más del 50% del área de la sección vertical transversal de los conductos de los bloques, de los canales y conductos colectores y de la cañería de salida, permitiendo el paso del aire en el 50% restante. Las características de los bloques y las pendientes de instalación, se seleccionarán para que se cumpla este requisito. La velocidad de escurrimiento en el canal central y en los conductos de los bloques estará comprendida entre 0,60 y 0,90 m/s. La sección total de pasaje de aire en los conductos de los bloques no será inferior al 1% de la superficie en planta del lecho. g) Los conductos horizontales de drenaje y ventilación se conectarán a chimeneas verticales en estructuras enterradas o a orificios de ventilación en las paredes de la estructura cuando ésta se construya sobre nivel del terreno. La sección total de estas ventilaciones no será inferior al 1% del área en planta del lecho. 11.7.11.- Aspectos constructivos a ser considerados en el proyecto a) Los lechos percoladores con brazos giratorios serán de planta circular de no más de 30 m de diámetro. En estos casos, podrá utilizarse un único canal colector central de drenaje, en correspondencia con uno de los diámetros del tanque.
b) Los lechos percoladores con sistemas de distribución fija serán de planta cuadrada o rectangular cuya dimensión mayor no supere los 20 m. En estos casos, podrán utilizarse uno o más canales colectores principales, paralelos al lado mayor. c) Los tubos horizontales que deban instalarse en el seno del lecho, se ubicarán a profundidades no mayores de 0,80 m, para facilitar su mantenimiento. d) En todos los casos, aunque el material de relleno sea autoportante, la cámara que aloje al lecho se construirá con paredes y piso de hormigón armado. El piso tendrá una pendiente del 0,5 al 2,0% hacia el canal colector central. La altura del coronamiento de las paredes perimetrales impedirá la dispersión aérea del líquido que se distribuya sobre el lecho. e) En todos los casos, en las inmediaciones de los lechos percoladores, se preverán una o más canillas de agua limpia, con conexión para manga. El diámetro mínimo de la cañería de alimentación y de la canilla será de 19 mm (3/4”) y preferentemente 25 mm (1”), con presión de alimentación no inferior a 6,0 m.c.a. sobre la parte más alta del mecanismo. f) El diseño del lecho incluirá las instalaciones necesarias para reducir la proliferación y presencia de moscas Psychoda o la especificación del biocida y forma de aplicación, cuando se opte por esta alternativa, así como la evaluación del riesgo ambiental derivado del uso del producto.
11.8.- LODOS ACTIVADOS 11.8.1.- Generalidades a) A los efectos de la aplicación de esta norma, se entiende por tratamiento mediante lodos activados al proceso de oxidación biológica, donde el líquido cloacal afluente (alimento o sustrato) es mezclado con el lodo proveniente de la sedimentación secundaria (biomasa activa recirculada) en reactores aeróbicos (tanque de aeración TA). El licor mezclado formado en el tanque de aeración, es sometido a agitación para: Mantener los sólidos en suspensión, favoreciendo el contacto y la floculación de la materia orgánica soluble y coloidal. Incorporar al oxígeno requerido en el proceso. La transferencia de oxígeno al licor mezclado se realiza a través de procesos asociados con la agitación, o a través de la inyección y difusión de aire en el seno de la masa líquida del reactor. b) El proceso de lodos activados es bastante flexible, adaptándose como forma de tratamiento a una diversidad de líquidos residuales, con diversos poluentes donde predominan los de origen orgánico. Dicho proceso será aplicado para el tratamiento de aguas residuales a fin de lograr efluentes que respondan a las exigencias del cuerpo receptor, teniendo en cuenta siempre aspectos técnicos, económicos, sanitarios y ecológicos. c) De acuerdo con la carga orgánica másica Cm o factor de carga (en Kg DBO5/d*kg SSTA o Kg DBO5/d*Kg SSVTA), se podrán emplear los siguientes procesos y sus variantes o sistemas: De baja carga: = 0,05 a 0,10 Kg DBO5/d*SSTVA). Opera en la faja de aeración prolongada, con edad del lodo C entre 20 y 30 días (puede llegar a 40 días de acuerdo a las condiciones de operación): La aeración prolongada podrá materializarse en:
Zanjas de oxidación convencionales, con aeradores de eje horizontal.
Zanjas de oxidación modificadas, con aeradores de eje vertical.
De media carga: = 0,20 a 0,60 Kg DBO5/d*Kg SSVTA. Opera en la faja convencional, con edad del lodo C de 3 a 15 días. Las posibles variantes a utilizar son: Sistema convencional
Sistema con tanque de aeración de mezcla completa Sistema con aeración escalonada Sistema de estabilización por contacto Sistema proceso KRAUS. De alta carga: = 0,60 a 5,00 Kg DBO5/d*Kg SSVTA. Opera en la faja de baja edad del lodo; C menor 3 días. Los parámetros empíricos de diseño de los distintos sistemas figuran en el cuadro 11.8.A, donde se indican los valores a utilizar para el cálculo del volumen del tanque de aeración y se incluyen las eficiencias esperadas en reducción de las cargas orgánicas (expresadas en DBO5). d) Las normas de diseño consideran el tanque de aeración, el decantador secundarios, la recirculación de lodos y los dispositivos auxiliares del proceso. e) El tratamiento proyectado empleando el proceso de lodos activados deberá ser precedido por la remoción de sólidos (gruesos y flotantes) y de arenas, pudiendo tener en algunos casos sedimentación primaria, con digestión anaeróbica incorporada (tanques Imhoff) o separada. Normalmente, los sistemas diseñados con alta edad de lodo (faja de baja carga másica), no llevarán sedimentadores primarios. f) Las plantas de tratamiento que se diseñen con un caudal máximo diario superior a 250 L/s, deberán tener más de un tanque de aeración. 11.8.2.- Parámetros de diseño a) Carga orgánica másica = factor de carga = relación alimento microorganismos = Cm = = A/M
=
Kg DBO5 aplicada/día * Kg de sólidos suspendidos en el tanque de aeración (TA) o en el licor mezclado LM (Kg DBO5/d*Kg SSTA o Kg DBO5/d*Kg SSLM). Este parámetro utilizado es aplicado en modelos empíricos de diseño.
=
Kg DBO5 reducida / día * Kg sólidos suspendidos volátiles (en Kg DBO5/d*Kg SSVTA o Kg DBO5/d*Kg SSVLM), aplicado en modelos racionales.
Cuadro 11.8.A Clasificación de procesos de lodos activados – Parámetros de diseño
Parametros de diseño Proceso
Aeración Prolongada
De baja carga (Bajo Factor de Carga) 20<θc<30
Zanja de Oxidación PASVEER
θc / EL Cm= f Cv 0,04 a 0,20 a 20 a 30 0,10 0,40 20 a 30
Convencional
3 a 15
t= V/Q
r% = Qr/Q DBO
3a6
12 a 36
75 a 150
85 a 95
3a6
12 a 36
75 a 150
90 a 98
3a6
12 a 36
75 a 150
90 a 98
1,50 a 3
4a8
25 a 50
85 a 95
0,48 a 0,64
1,50 a 3
4a8
15 a 30
85 a 95
0,20 a 0,32 a 0,60 0,96
2 a 3,5
6a9
25 a 75
85 a 95
0,64 a 0,96
2a6
3a5
25 a 100
85 a 95
Mezcla Var. Del proceso mecánico Completa convencional superficial
0,20 a 0,32 a 0,60 0,96
1a3
0,5 a 1
25 a 100 80 a 90
Unidad de contacto Unidad de Estabilización
0,05 a 0,10 0,20 a 0,40
3 a 15
0,20 a Aeración de 3 a 15 mezcla completa 0,60 Contacto
3 a 15
0,20 a 0,40
0,20 a 0,48 a 0,50 0,64
0,20 a Aeración Gradual 3 a 15 o decreciente 0,40 Alimentación escalonada
4 a 10
3a6
0,5 a 1,5
1,5 a 3
5 a 15
60 a 75
4 a 10
0,5 a 2
100 a 500
70 a 90
Estabilización
De alta carga (Factor de Carga Alta) θc<3
Aeración Modificada
Otras características Sist. De Escurrim. Hidraúlico Observaciones Aeración Mezcla S/sedimentador mecánico Completa 1rio superficial H= 0,8 a 1,2 m. mec. U=0,3 a 0,6 m/s Superficial Pistón Sin sediment de eje 1rio horizontal H= 2,5 a 5 m. mec. U=0,26 a 1,4 m/s Superficial Pistón Sin sediment de eje 1rio vertical Mec. Pistón / Superficial. Difusores Variante de; Pistón proceso Difusores convencional Se aplica a Pistón Difusores plantas grandes
X
Zanja de 0,05 a Oxidación 20 a 30 Profunda de 0,10 ZEPER (Carrusel)
De media carga (Factor de Carga Media) 3<θc<30
Eƒ
Variante
0,2 a 1,5 a 5 1,3 a 2,4 0,5
Aeración de alta Menor 0,6 a 5 2,4 a 6 carga de 3
Pistón
EL= edad del lodo (días) Cm= ƒ = Carga orgánica masiva aplicada o factor de carga (Kg DBO 5/d * Kg SSTA) Cv = Carga orgánica másica aplicada o factor de carga ( Kg DBO5/d * m3) X= concentración de sólidos suspendidos totales en el tanque de aeración TA ( Kg SSTA/ m3) t= V/Q = permanencia hidraúlica media en el tanque de aeración o tiempo de aeración (horas)
Eƒ= eficiencia de remoción de DBO5 (%)
Difusores
Mec. Puede obviarse Superficial sed. Primario Difusores Config. Mezcla Turbina de Semejante al Completa eje vertical convencional Pistón
θc = tiempo promedio de residencia celular (días)
r= QR / QC20 = relación de recirculación (%)
mecánico superficial
b) Concentración de la biomasa = concentración de sólidos suspendidos totales (SS) o volátiles (SSV) en el tanque de aeración TA o licor mezclado LM. X = Kg SSTA/m3 (Kg SSLM/m3) o mg/L de SS, para modelos empíricos. Xv = Kg SSVTA/m3 (Kg SSVLM/m3) o mg/L de SSV, para modelos racionales. c) Carga orgánica volumétrica = carga orgánica aplicada diariamente por cada m 3 del tanque de aeración = Cv = * X. Parámetro aplicado en el cálculo del volumen V del tanque de aeración, en el método empírico. d) Tiempo promedio de resistencia celular TPRC o edad del lodo C = EL = tiempo medio, en días, que una partícula en suspensión permanece en el proceso.
C = V / Qe
= edad de lodo cuando el caudal en exceso Qe, se retira desde el tanque de aeración.
C = V / Qe
= ídem cuando se retira de la línea de recirculación, siendo c = Xr/X = coeficiente de compactación (valor adimensional).
Donde: Xr
= Concentración de sólidos suspendidos totales del líquido recirculado (Kg SSTA).
X
= Concentración de sólidos suspendidos totales en el tanque de aeración.
Xrv Y Xv podrán ser sólidos suspendidos volátiles. Para los modelos racionales, se adoptará el tiempo promedio de retención celular, que considera los sólidos suspendidos que escapan con el efluente del sistema. e) Los restantes parámetros en general, será considerados en la operación de los procesos. 11.8.3.- Cálculo del volumen del tanque de aeración a) El tiempo de retención hidráulica t = V/Q (en días), no deberá ser aplicado como parámetro de diseño de un tanque de aeración TA. b) El cálculo del tanque de aeración deberá ser efectuado en base a los siguientes parámetros:
=
Factor de carga = 0,05 a 0,90 Kg DBO5/d*Kg SSTA, para modelos empíricos y 0,06 a 1,00 Kg DBO5/d*SSVTA para los racionales.
C
=
Edad de lodo = 3 a 30 días (salvo aeración modificada de alta
carga, en donde C = 0,2 a 0,5 d) X
=
Concentración de sólidos en suspensión totales en el reactor = 1,5 a 6,0 Kg SSTA/m3 o 1.500 mg/L a 6.000 mg SSTA/L.
Xv
=
* X = concentración de sólidos suspendidos volátiles. El valor de se determinará en pruebas de laboratorio. En caso de no contar con esa prueba, se adoptará entre 0,6 y 0,8.
c) En el método empírico, se aplicará la siguiente relación: V = La/Cv = volumen de la cámara de aeración (en m3). Siendo: La
=
Q * Sa = carga orgánica diaria (Kg DBO5/d)
Q
=
Caudal afluente (medio diario a 20 años) a la cámara de aeración, sin incluir el caudal de recirculación (en m3/d).
Sa
=
Concentración orgánica del afluente de la cámara de aeración (en Kg DBO5/m3)
Cv
=
Carga orgánica volumétrica (en Kg DBO5/d*m3)
d) En el método racional se aplicarán las siguientes relaciones: Volumen de la cámara de aeración (en m3)
V Q *t
Y * C * Q * (S a S ) X v * ( K e* C 1)
Concentración de equilibrio de la masa biológica = concentración másica del efluente (KgSSV/m3)
X
v
Y * C * (S a S ) t * ( K e * C 1)
Concentración de equilibrio del sustrato = concentración orgánica del efluente cuando se considera mezcla completa (Kg DBO5/m3)
S
K s * ( K e * C 1) C * (Y * k K e ) 1
En donde: Y = relación entre la mesa celular sintetizada y la masa de materia orgánica removida (en Kg SSV/Kg DBO5 removida)
K Ke Ks t
= = = =
Edad del lodo (en días) máx = máxima velocidad específica de crecimiento celular (en días -1) Constante de respiración endógena = b, (en días-1) Valor de la carga orgánica S para ½ * k = ½ * máx, en la curva de versus S (ver Figura 11.8.1.) = V/Q = permanencia hidráulica (en días)
Los parámetros cinéticos Y, Ke, K = máx y Ks, deberán ser deducidos en pruebas de laboratorio. Los valores a utilizar por el proyectista, en caso de no poder realizar esas pruebas, son: K
= 5 a 10 d-1
Ks
= 20 a 100 mg/L de DBO5
Ke
= 0,04 a 0,075 d-1
Y
= 0,50 Kg SSV/Kg DBO5 removida
e) Cuando el proyectista optare por aplicar otro modelo racional de diseño, deberá justificar la adopción de sus parámetros. f) La concentración de sólidos suspendidos en la masa líquida del tanque de aeración, deberá estar comprendida entre 1.500 y 6.000 mg/L.
11.8.4.- Sistema de Aeración A. Parámetros de Diseño a) La geometría del tanque de aeración deberá ser establecida en función del tipo, potencia y capacidad de mezcla y homogeneización del equipo de aeración adoptado. b) En el método empírico, la masa de oxígeno a ser suministrada al tanque de aeración deberá ser igual o superior a (considerando el coeficiente de pico):
DO
= 1,5 KgDBO5 aplicada = masa de oxígeno a suministrar al tanque de aeración TA, cuando la edad del lodo C es inferior a 20 días o la carga orgánica másica superior a 0,10 KgDBO5/d*Kg SSTA, (en Kg O2/d).
DO
= 2,0 KgDBO5 aplicada = masa de oxígeno a suministrar TA, cuando C es igual o mayor a 20 días o igual o inferior a 0,10 Kg DBO5/d*KgSSTA, (en Kg =O2/d).
DO
= 3,0 KgDBO5 aplicada = masa de oxígeno a suministrar al TA, cuando en la situación anterior se consideren las fases de síntesis, respiración endógena y nitrificación, sin tener en cuenta la denitrificación (en Kg O 2/d).
c) En zanjas de oxidación profundas con aeradores de eje vertical, en donde se requiere optimizar el suministro de oxígeno, se deberán calcular las demandas para las siguientes etapas del proceso de aeración prolongada: Síntesis de nuevo material celular usando el material orgánico, o sea es la respiración del sustrato o transformación de la material poluente en material celular (representado por el parámetro a´). Respiración endógena o descomposición de células viejas (representado por el parámetro b´). Nitrificación del nitrógeno nitrificable (KJELDAHL), como son las proteínas, urea, amoníaco, etc.). Ocurre cuando hay oxígeno disuelto en el reactor (mayor a 0,5 mg/L) y el grado de depuración es grande (edad del lodo elevada y baja carga orgánica másica o factor de carga) (representado por el parámetro c´). Denitrificación de los nitratos, con liberación de nitrato gaseoso y aporte de oxígeno al proceso. Para que ocurra la denitrificación dentro del reactor (situación favorable) y no dentro del sedimentador secundario (situación desfavorable), es necesario tener una zona (generalmente al final de un canal de gran longitud entre dos aeradores consecutivos), con líquidos frescos y líquidos nitrificados, ambiente anóxico (OD < 0,5 mg/L), población adaptada de microorganismos y PH > 7 (representado por el parámetro d´).
El proyectista deberá justificar los parámetros de cada fase del proceso, de acuerdo con ensayos de laboratorio. En caso de no contar con esos parámetros, el proyectista adoptará los expuestos en la siguiente determinación de las demandas de oxígeno para los distintos procesos de barros activados: Proceso de media carga orgánica másica (edad del lodo EL entre 3 y 15 días y Cm = f = 0,20 y 0,60 Kg DBO5/d*KgSSVTA = carga orgánica másica o factor de carga). Do = a´ * Q * (Sa – Se) + b´ * X * V = = demanda de oxígeno para síntesis y respiración endógena, no considerando nitrificación KgO2/d.
Donde: a´
= 0,45 a 0,55 KgO2 producido por día/kgDBO5 removido por día (normalmente se utilizará el mayor valor por ser más conservador), para líquidos cloacales domésticos.
b´
= 0,05 a 0,10 KgO2/d*KgSS, para líquidos cloacales domésticos. Este parámetro deberá ser función de la temperatura TºC del líquido, debiendo adoptar los mayores valores para temperaturas altas (superior a 15ºC en el mes más frío del año).
Q
= Caudal de diseño (m3/d).
Sa
= Concentración de DBO5 del líquido afluente al reactor (Kg DBO5/m3).
Se
= Concentración de DBO5 del líquido efluente del reactor (Kg DBO5/m3).
X
= Concentración de sólidos suspendidos totales en el reactor (en kg SSTA/m3).
V
= Volumen del líquido del reactor (m3).
Proceso de baja carga orgánica másica (edad de lodo EL C entre 20 y 30 días y Cm = f = 0,05 y 0,10 Kg DBO5/d*KgSSVGTA = carga orgánica másica o factor de carga). Do = a´ * Q * (Sa – Se) + b´* X * V + C´* aN * P * EN = demanda de oxígeno para síntesis, respiración endógena y nitrificación, no considerando denitrificación por razones conservadoras (KgO2/d). Donde, además de los parámetros ya especificados, se tendrá:
c´
= 4,57 Kg O2/Kg nitrógeno nitrificable (nitrógeno KJELDAHL).
aN
= 6 a 12 g/d * hab de nitrógeno nitrificable
P
= Población de diseño (número de habitantes al final del período de diseño).
EN
= 0,90 = eficiencia en nitrificación para líquidos cloacales domésticos.
El proyectista deberá justificar el aporte de oxígeno correspondiente a la denitrificación, únicamente cuando diseñe el reactor para que se cumplan las condiciones requeridas en el proceso, especialmente para reactores de gran capacidad, en donde se tenga una zona anóxica de gran capacidad con disponibilidad de líquido cloacal fresco, ubicada al final de un canal de gran longitud del circuito orbital (entre dos aeradores alejados), alto grado de tratamiento (nitrificación) y se proyecte eliminar el nitrógeno gaseoso producido, antes del ingreso a los sedimentadores. Entonces, se deberá descontar al oxígeno requerido en el proceso con nitrificación, el aporte de oxígeno correspondiente a la denitrificación, o sea: DO = a´ * Q * (Sa-Se) + b´ * X * V + c´ * aN * P * EN – d´ * AN * P * EN * ED = = demanda de oxígeno considerando denitrificación. Donde: D´= 0,625 c´= 2,86 = Kg O2/Kg nitratos denitrificados. ED = 0,90 = eficiencia en denitrificación para líquidos cloacales domésticos. d) La concentración de oxígeno disuelto OD, en mg O2/L, en el tanque de aeración TA, a ser considerado en el dimensionamiento de los equipos de aeración, deberá ser:
OD
=
1,5 mg O2/L, para edad del lodo C superior a 20 días 0 para carga orgánica másica Cm = f, igual o menor a 0,10 Kg DBO5/d*KgSSTA.
OD
=
1,0 mg/L de O2, cuando en la situación anterior se tenga flujo orbital dentro del TA.
OD
=
2,0 mg/L de O2, cuando C sea inferior a 20 días o f sea superior a 0,10 Kg DBO5/d*KgSSTA.
B. Equipos de aeración superficial a) Para el diseño de un equipo de aeración superficial, la eficiencia nominal de transferencia de oxígeno, Cn, o sea en condiciones stándard (agua limpia sin oxígeno disuelto OD = O, a una temperatura T = 20ºC y al nivel del mar H = 0,00 m a presión barométrica = 760 mm de Hg), deberá ser obtenida en ensayos efec-
tuados en la fábrica del equipo adoptado. En caso de ser imposible esas pruebas, se deberán aplicar los siguientes valores para condiciones stándard:
Cn
< 2,0 Kg O2 / KWh = eficiencia de oxigenación efectiva de equipos aeradores con reductores de velocidad.
Cn
< 1,6 Kg O2 / KWh = eficiencia de oxigenación para equipos aeradores de alta velocidad de rotación (acoplamiento directo motor-rotor).
b) La eficiencia de oxigenación Ce, o sea en condiciones de campo (líquido cloacal con oxígeno disuelto, a una temperatura T a una altitud H), se calculará con la expresión: * C SC OD C e * ( ) * e (T 20 ) C SS
* Cn
Donde: Ce
= Eficiencia efectiva de oxigenación (en condiciones de campo) (en Kg O2/KWh)
= Relación entre la velocidad de transferencia de oxígeno del líquido cloacal la correspondiente al agua limpia. Se adoptarán valores entre 0,8 y 0,9, si no se obtienen en ensayos de laboratorio.
= Relación ente la concentración de saturación de oxígeno del líquido cloacal y la correspondiente al agua limpia. Se adoptarán valores entre 0,9 y 1,0, si no se obtienen en ensayos de laboratorio.
T
= Temperatura media del líquido en el mes más caliente del año (en ºC).
OD
= Concentración media de oxígeno disuelto en el tanque de aeración TA (en mgO2/L). Se aplicarán los valores establecidos en el numeral 11.8.4.A.d.
CSS
= 9,02 mg O2/L, concentración de O2 en condiciones estándar de agua para una temperatura de 20º C y el nivel del mar.
P
= Relación entre la presión barométrica en el lugar de instalación del equipo y la correspondiente al nivel del mar (altitud del lugar de ensayo del equipo).
CSW
= Concentración de saturación de oxígeno disuelto del líquido cloacal a la temperatura T y al nivel del mar.
Nota:
Se verificará el valor Ce para el valor de T correspondiente al mes más frío, adoptándose el menor valor.
c) Para aeradores montados sobre soportes fijos, deberá proyectarse un dispositivo que permita variar el nivel líquido para controlar su sumergencia y consecuentemente, la densidad de potencia en el tanque y el oxígeno suministrado. El proyecto deberá incluir las curvas de: Sumergencia s(cm) – KgO2/h entregado en condiciones standard Sumergencia s(cm) – eficiencia KgO2/KWh entregado en condiciones standard d) La densidad de potencia en el tanque de aeración con aeradores superficiales, deberá ser igual o mayor a 15 W/m3, debiendo ser justificado un valor menor. En caso de diseñarse zanjas de oxidación, el proyecto deberá justificar que la densidad de potencia en el reactor sea suficiente para mantener una velocidad superior a los 26 cm/s, asegurando que no se produzca sedimentación de lodos. C.- Aeradores por aire difuso a) Se tendrán los siguientes sistemas: De burbuja gruesa, de diámetro superior a 6 mm. La eficiencia nominal de transferencia de oxígeno a adoptar en el proyecto, deberá ser inferior al 15%. De burbuja media, de diámetro entre 3 mm y 6 mm. La eficiencia nominal de transferencia de oxígeno a adoptar en el proyecto, deberá ser inferior al 25%. De burbuja fina, de diámetro inferior a 3 mm. La eficiencia nominal de transferencia de oxígeno a adoptar en el proyecto, deberá ser inferior al 55%. b) El caudal de aire a ser suministrado al tanque de aeración, deberá ser calculada con la expresión:
Q
N (334,08 * E
f
* p)
Caudal de aire a la temperatura T = 20º C y al nivel del mar en m3/min. Donde: N
=
Masa de oxígeno requerida (en KgO2/d)
Ef
=
Eficiencia efectiva de transferencia de oxígeno
p
=
Masa específica del aire a T = 20ºC y al nivel del mar (Kg/m3)
c) El diseño de los equipos para suministrar aire difuso, deberá ser efectuado de acuerdo a la altitud o presión barométrica y temperatura del aire en el lugar del proyecto.
d) El diseño de los conductos de alimentación y distribución de aire para aeración por aire difuso, deberá considerar lo siguiente: Los conductos deberán estar protegidos contra la corrosión interna y externa, para sistemas de burbuja media y fina. Los conductos deberán estar protegidos contra la corrosión externa únicamente, para sistemas de burbuja gruesa. La especificación del material a utilizar deberá tener en cuenta las condiciones de temperatura, humedad y presión piezométrica del aire transportado. e) En el caso de sistemas de burbuja fina, el aire deberá ser filtrado y contener un máximo de 3,5 mg de partículas por 1.000 m3 de aire. Para sistemas de burbujas media, ese máximo deberá ser de15,0 mg de partículas por 1.000 m 3 de aire. 11.8.5.- Relación de recirculación a) El valor mínimo de la relación de recirculación de diseño, r = Q r / Q, considerando a Q = QC2O = caudal medio diario a 20 años (final del periodo), deberá ser:
r
=
0,25, cuando la concentración de sólidos suspendidos totales sea menor a X = 3.000 mg/L de SSTA.
r
=
0,50, cuando la concentración de sólidos suspendidos totales esté comprendida entre 3.000 mg SSTA/L y 4.500 mg SSTA/L
r
=
1,00, cuando la concentración de sólidos suspendidos totales sea superior a 4.500 mg/L de SSTA.
b) Deberá diseñarse un dispositivo de medición del caudal de recirculación Q r de lodo activado. 11.8.6.- Sedimentador secundarios (final) a) Para el diseño del área superficial líquida, deberá remitirse al numeral 11.4.3.2. 11.8.7.- Acondicionamiento y disposición de los lodos producidos en el proceso a) El exceso de lodo, producido y removido en el proceso de lodos activados, deberá ser considerado estabilizado para deshidratación y destino final, cuando la edad del lodo C sea igual o superior a 20 días o la carga superficial másica C n o factor de carga , sea igual o inferior a 0,10 Kg DBO5/d*Kg SSTA. b) Se deberá prever la instalación de un dispositivo para la medición del caudal del lodo en exceso removido del proceso.
c) Deberán regir las disposiciones del numeral 11.16.- Tratamiento y disposición de barros, en lo relativo al espesamiento de los lodos producidos en el proceso (de sedimentadores primarios y secundarios) y a la deshidratación de los mismos. d) Deberá indicarse en la planta el punto de descarga de los líquidos producidos en el proceso de espesado y deshidratación de lodos y el tratamiento posterior a que se los someterá. 11.9.- ZANJA DE OXIDACION 11.9.1.- Generalidades a) En las zanjas de oxidación tiene lugar una variante del proceso de barros activados con baja carga orgánica y alta edad del lodo, denominado de aeración prolongada con flujo circulatorio. En este proceso de aeración prolongada u oxidación extendida, se logra que la respiración predomine sobre la síntesis, produciendo un crecimiento moderado y estabilización de la biomasa (sólidos suspendidos volátiles) del licor mezclado en el reactor. b) Se diferencia de la aeración prolongada convencional por el formato del tanque de aeración y por el tipo de escurrimiento de la masa líquida. En los convencionales, se tiene escurrimiento de mezcla completa, con reactores de baja relación longitud-ancho. En cambio, en las zanjas de oxidación, los reactores están constituidos por canales de gran longitud respecto al ancho, formando un circuito cerrado con flujo de mezcla completa en la zona de aeración y de tipo pistón en los canales. c) Las zanjas de oxidación presentan las dos siguientes variantes:
Zanja de oxidación convencional o zanjas holandesas de Pasveer, con aeradores de eje horizontal.
Zanja de oxidación profunda con aeradores de eje vertical, denominados de Zepere o “carroussel”.
d) La zanja de oxidación fue desarrollada con la finalidad de simplificar el proceso de barros activados, disminuyendo costos y tornando más fácil la operación. Se suprimen los sedimentadores primarios (y también los secundarios en algunos casos) y los digestores anaeróbicos. e) El sistema de aeradores con rotor de paletas tendrá una doble función: mantener una turbulencia suficiente para impedir la sedimentación de los flóculos suspendidos (biomasa) e introducir oxígeno atmosférico en la fase líquida para satisfacer la demanda del proceso. 11.9.2.- Consideraciones técnicas a) La carga orgánica másica o factor de carga estará comprendida entre 0,05 y 0,10 KgDBO5&d*KgSSVTA, según lo establecido en el cuadro 11.8.A del numeral 11.8.
b) La edad del lodo o tiempo medio de residencia celular C = EL, estará comprendida entre 20 y 30 días para diseño, según lo establecido en el cuadro 11.8.A del numeral 11.8. c) Los equipos de aeración, además de su capacidad de transferencia de oxígeno, deberán mantener la masa líquida en movimiento con una velocidad media de traslación capaz de impedir la sedimentación del lodo en el fondo de la zanja de oxidación. d) En todos los casos, la concentración mínima de la biomasa será de 2,5 KgSSTA/m3. e) El valor mínimo de la relación de recirculación está indicado en el numeral 11.8.5. de normas. f) El sedimentador secundario será diseñado de acuerdo a lo indicado en los numerales 11.4.3 y 11.4.4 de normas. g) Para el acondicionamiento y disposición de los lodos producidos regirá lo especificado en los numerales 11.8.7 y 11.16 de normas. h) La zanja de oxidación deberá tener impermeabilizada la solera y los muros hasta 0,30 m sobre el nivel máximo del líquido. i) A fin de optimizar el suministro de oxígeno en el proceso, deberá diseñarse un vertedero de umbral horizontal, de uno o más tramos, con cota de coronamiento regulable para permitir la variación del nivel del líquido en el reactor y por consiguiente el de la sumergencia de los rotores (al ser el suministro función de esa inmersión S). 11.9.3.- Zanja de oxidación con aeradores de rotor horizontal A. Tanque de aeración o reactor Para su dimensionamiento se aplicará el método empírico que utiliza parámetros deducidos de observaciones efectuadas en zanjas de oxidación en operación. De emplearse otros modelos y parámetros de diseño el proyectista deberá justificarlos en base a experiencias ciertas. a) Volumen líquido Los parámetros de diseño del modelo empírico serán:
Cm
= f = carga orgánica másica o factor de carga. En zanjas de oxidación convencionales (de PASVEER) se adoptará Cm = 0,05 Kg DBO5/d*KgSSTA.
X
= Concentración de sólidos suspendidos totales en el tanque de aeración TA. En zanjas de oxidación convencionales, se adoptará X = 4 KgSSTA/m3 (4.000 mg/L).
Cv
= Cm * X = carga orgánica volumétrica. De acuerdo a los parámetros adoptados para Cm y X, se tendrá CV = 0,05 * 4 = 0,200 KgDBO5/d*m3 = carga orgánica volumétrica de diseño. El proyectista deberá justificar la aplicación de un valor mayor.
En consecuencia, se tendrá con el valor de CV adoptado: V
= La / Cv = volumen líquido total de los tanques de aeración TA (m3)
Donde: La
=
Q * Sa = carga orgánica aplicada diariamente a los reactores (KgDBO5/d), siendo:
Q
=
Caudal de diseño (m3/d)
Sa
=
Concentración orgánica del líquido cloacal afluente (KgDBO 5/m3)
Otros parámetros para el diseño y operación del sistema a considerar por el proyectista, deberán ser: C
=
EL = 20 a 30 días = edad del lodo. Deberá tender al menor valor para el diseño, salvo que el proyectista justifique uno mayor.
IVL =
Índice volumétrico de lodo (índice de Mohlmann) (mL/g). Para aeración prolongada IVL < 150 mL/g, a fin de obtener una correcta sedimentabilidad del lodo en el sedimentador secundario y tener además una concentración máxima Xmáx = 6,67 KgSSTA/m3 en el licor mezclado del reactor TA.
b) Velocidad de escurrimiento en los canales del reactor: La velocidad media U (m/s) en los canales deberá estar comprendida entre 0,26 m/s y 0,40 m/s (siendo la óptima de 0,30 m/s). Dicha velocidad será función del tipo de solera de los canales y del número de aeradores funcionando. Así, para soleras arenosas, se tendrá hasta 0,30 m/s y para las arcillosas hasta 0,36 m/s. En todos los casos, la velocidad media no deberá ser inferior a 0,26 m/s cuando opera el mínimo de aeradores, a fin de evitar sedimentación no deseada de la biomasa y no mayor a 0,40 m/s para optimizar el consumo de energía eléctrica. Para mantener la velocidad media en el entorno óptimo de 0,30 m/s, se considerará 1,00 m de longitud de rotor por cada 180 m3 de volumen del reactor. c) Tirante líquido en el tanque de aeración: La profundidad líquida deberá oscilar entre 0,80 m y 1,50 m, generalmente 1,00 m, para zanjas con aeradores de rotores convencionales (diámetros D = 0,70 m) y hasta 3,00 m en los “mamut” (diámetro D = 1,00 m). Para los primeros los menores tirantes (0,80 m a 1,00 m) corresponderán a zanjas con muros de tierra.
d) Sección líquida transversal: Se determinará en función de la velocidad de escurrimiento U (m/s) y el caudal Q III (m3/s) (numeral 11.1.2) de diseño (incluye la recirculación), mediante la siguiente relación. A = QIII/U = área líquida (m2) Con H = tirante líquido adoptado (m) y el área A (m2), se tendrá el ancho medio b (m), mediante la relación A/H. Se proyectarán zanjas de ancho medio no mayor a 5,00 m, debiendo justificarse un valor mayor, especialmente cuando se utilicen aeradores de rotores de diámetro D = 1,00 m (“mamut”). Las secciones A estarán comprendidas entre 3,00 m2 y 5,00 m2, debiendo justificarse valores fuera de estos límites. La sección transversal será siempre rectangular en zanjas con muros de hormigón armado o de mampostería y trapecial en muros de tierra con taludes. e) Longitud del circuito (canales y cabeceras): La longitud L (m) del eje medio del circuito cerrado de cada zanja de oxidación, será igual a la relación entre su volumen V(m3) y la sección transversal A (m2). Se dimensionará una sola unidad con aeradores de diámetro D = 0,70 m para una población final de diseño de 2.500 habitantes y hasta 15.000 habitantes para los aeradores de diámetro D = 1,00 m. B. Sistema de aeración Para la demanda de oxígeno requerida en el proceso para condiciones de campo, DOC (kgO2/h), regirán las especificaciones de los numerales 11.8.4 y 11.18 de normas. Los aeradores tendrán rotores de eje horizontal de diámetro D = 0,70 m (aeradores convencionales). La aplicación de rotores de diámetro D = 1,00 m deberá ser justificada por el proyectista. Si se utilizare aeración por difusión de aire, se aplicará lo establecido en el numeral 11.18.3 de normas y deberá justificarse técnica y económicamente, de acuerdo a antecedentes concretos al respecto. El diseño de aeradores de eje horizontal deberá estar basado en las curvas o tablas de “capacidad de oxigenación”, suministradas por fabricantes de firmas conocidas. Dichas curvas en condiciones standard serán: i – CO = capacidad unitaria de oxigenación (KgO2/h* m rotor).
ii – N = potencia unitaria consumida en el eje (KW/m rotor). iii – CO/N = eficiencia en oxigenación (KgO2/KWh). Donde: DOC = demanda de oxígeno en condiciones de campo (KgO2/h) CO = capacidad de oxígeno, deducida de la respectiva curva en condiciones stándard del fabricante (kgO2/h*m) De calcularse la demanda de oxígeno en condiciones standard, la capacidad de oxigenación del aerador adoptado deberá ser en condiciones de campo. Na = número de aeradores proyectados. Lr = longitud del rotor de cada aerador (m). Para el diseño se tendrá el siguiente rango de valores: i – Velocidad de rotación: entre 70 y 110 rpm. ii – Sumergencia o inmersión de los rotores en la masa líquida S: entre 8 cm y 22 cm. A fin de determinar la velocidad de rotación e inmersión de diseño para obtener la longitud total LR de rotores, se aplicará el cuadro 11.9.A. Otra alternativa de cálculo deberá ser justificada por el proyectista. f) La relación Z entre el ancho medio b (m) de los canales de escurrimiento del circuito y la longitud unitaria Lr (m) del rotor de cada aerador, estará comprendida entre 1,50 y 2,60, siendo el mayor valor para los reactores con taludes de tierra para evitar la acción dinámica de los mismos. Asimismo, la relación estará fijada por las especificaciones y medidas indicadas por el fabricante del equipo utilizado. O sea: Lr = b / Z = longitud del rotor de cada aerador adoptado (m). g) La potencia total requerida en el eje de cada equipo, resultará de la siguiente relación: P = Lr * N = DOC / (CO/N) = potencia requerida en el eje siendo los parámetros ya definidos en esta norma. La potencia del motor se determinará aplicando las eficiencias mecánicas a suministrar por el fabricante. h) El reductor de velocidades podrá ser a engranaje o de poleas y correas. El proyectista deberá presentar las especificaciones del sistema adoptado. i) La separación máxima entre aeradores consecutivos será de 150 m.
11.9.4.- Zanjas de oxidación con aeradores superficiales de eje vertical a. Características principales a) Las zonas de aeración están delimitadas dentro del circuito de escurrimiento orbital. b) Las dimensiones de los canales y deflexiones (cabeceras) son función del diámetro D del rotor. Particularmente, las dimensiones de las zonas de aeración dependen de la carga orgánica másica Cm o factor de carga f. c) En la zona de aeración, se produce mezcla completa y escurrimiento a pistón en los canales. d) En los canales, a causa del flujo a pistón, se origina una acción biocinética debido al decaimiento del oxígeno a lo largo de los mismos (el oxígeno es gradualmente consumido por la oxidación de los poluentes). e) La diferencia con las zanjas de oxidación convencionales estriba en la modalidad de introducción del oxígeno que permite profundidades hasta 5,00 y de la simultánea transferencia de energía hidráulica para el escurrimiento. f) Los eradores se ubican en las deflexiones cerradas de 180º que vinculan dos canales consecutivos. g) La potencia hidráulica unitaria (densidad de energía) Ph (W/m3) requerida para el escurrimiento, será una fracción de la total p (W/m3) suministrada por todos los aeradores del reactor. El valor del Ph deberá estar comprendido entre 2 y 4% del total p. Cuando se supere el valor máximo deberá modificarse el diseño hidráulico del circuito orbital. h) Variando la sumergencia o inmersión de los rotores en el líquido, se optimizará el suministro de oxígeno. Para ello, se deberá proyectar un vertedero de salida móvil del licor mezclado, especificado en 11.9.2.1. i) Es posible obtener nitrificación completa manteniendo oxígeno disuelto en todo el circuito. En los sectores pobres de oxígeno (OD < 0,5 mg/L) de los canales de gran longitud, antes de un aerador, se inician los fenómenos de denitrificación que aportan oxígeno al proceso. En el diseño no se considerará por seguridad ese aporte, salvo que el proyectista lo justifique de acuerdo al sistema proyectado. j) La remoción de fosfatos puede alcanzar un máximo del 35%, pudiendo llegar al 90% con la adición de Fe C12, u otra sal equivalente. B. Dimensionamiento del reactor a) Volumen líquido: El cálculo del volumen total líquido V (m3) se realizará con el método empírico o el modelo racional aplicando parámetros cinéticos a determinar.
El método empírico de cálculo está especificado en 11.9.3. (zanjas de oxidación convencionales). Otro método empírico a utilizar será el que relaciona a: I = a = índice de crecimiento de barros (KgSSTA/kgDBO 5 aplicada).C = edad del lodo. Para el diseño se adoptará C = 20 días. X = concentración de la biomasa (kgSSTA/m3). Se adoptará X = 4,5 KgSSTA/m3, como valor conservador para tener buena sedimentabilidad del lodo. Cm = f = 1 / (I * C) = 1/ (0,75 * 20) = = 0,067 KgDBO5/d*KgSSTA = carga orgánica másica aplicada al reactor. CV = Cm * X = 0,067 * 4,5 = 0,300 KgDBO5/d*m3 = = carga orgánica volumétrica aplicada al reactor. En consecuencia, V = La / CV = = volumen total requerido en los tanques de aeración (m3). Siendo: La = carga orgánica aplicada diariamente (KgDBO5/d) El proyectista deberá justificar la adopción de otros parámetros en el método empírico. Igual criterio se tendrá si se utilizare cualquiera de los modelos racionales de lodos activados. b) Volumen de las zonas de aeración Va (m3): La relación n = V/Va, siendo Va = volumen total de las zonas de aeración, deberá cumplir con las siguientes condiciones: n = 4,1 a 10,0 para Cm = f= 0,05 KgDBO5/d*SSTA n = 4,2 a 5,20 para Cm = f = 0,06 KgDBO5/d*SSTA n = 3,0 a 2,47 para Cm = f = 0,010 KgDBO5/d*SSTA c) Tirante líquido H en el reactor: El tirante H de diseño estará comprendido entre 2,50 m y 5,00 m. Si se adoptare un valor que salga de ese rango deberá ser justificado. Cuando la relación n = V/Va no cumpla con la condición especificada anteriormente, se podrá aumentar ese tirante en la zona de aeración y disminuirlo en la zona de canales de escurrimiento (se tendrán canales de mayor longitud y menor tirante líquido).
Cada fabricante suministrará el rango máximo de variación de sumergencia de los aeradores, H(m) y en consecuencia, la del tirante líquido H (esa variación se logrará con el vertedero móvil mencionado). El tirante líquido de diseño H deberá cumplir con la siguiente condición: H/D = 0,8 a 1,4 Siendo D = diámetro del rotor del aerador (generalmente H = 1,1 * D) d) Ancho b de los canales: El ancho b (m) de los canales deberá cumplir con la siguiente condición: b = 2 a 3 D = ancho del canal en (m). Siendo el valor menor el más usado. En canales de sección trapezoidal, b será el ancho medio (a H/2). Longitud L del circuito: De acuerdo a los valores asumidos de V y b de cada reactor, para el tirante líquido H de diseño, se tendrá: L = V/(H * b) = longitud del eje del circuito (canales y cabeceras (m). Para tirantes líquidos distintos en ambas zonas, se deberá considerar esa circunstancia para calcular L. C. Demanda de oxígeno del proceso a) Método empírico: Según VOSLOO-DOWNING, para aguas sedimentadas y una edad del lodo C = EL = 20 días, se tienen los siguientes parámetros empíricos: OC/L = 1,6 Kg O2 consumido / KgDBO utilizada (condición standard)
= 1,5 factor de pico de la demanda de oxígeno Ef = 0,92 = eficiencia en reducción orgánica Entonces: DO = * Ef * (OC/L) * La = 0,92 * 1,5 * 1,6 * La = = demanda de oxígeno en condiciones estándar (KgO2/d o KgO2/h), en donde: La = carga orgánica aplicada (KgDBO5/d o KgO2/h)
b) Método racional cinético: Se aplicará la determinación de la demanda de oxígeno para síntesis, respiración endógena y nitrificación, establecida en el numeral 11.8.4.C, que a continuación se detalla: DO1 = a´* E1 * La = demanda de oxígeno para síntesis de nuevas células (KgO2/d) Donde: a´= KgO2 requerido por día/KgDBO5 removida por día. Para líquidos domésticos varía entre 0,45 y 0,55. E1 = eficiencia en reducción orgánica (adimensional). La = carga orgánica aplicada diariamente (KgDBO5/d). DO2 = b´* X * V = demanda de oxígeno para respiración endógena o descomposición de células viejas (KgO2/d) Donde: b´= KgO2/d*KgSSTA. Para líquidos domésticos varía entre 0,05 y 0,10. X = concentración de la biomasa en el reactor (KgSSTA/m3) V = volumen total líquido (m3) DO3 = c´* E2 * P * aN = demanda de oxígeno para nitrificación del nitrógeno nitrificable (KJELDHAL) (kg O2/d) Donde: c´: 4,57 KgO2/Kg N nitrificable. E2 = eficiencia de nitrificación 0,90 para líquidos cloacales domésticos. P = población de diseño (Nº de habitantes) aN = (Kg N nitrificable/d*hab) = = cantidad de nitrógeno nitrificable aportado per cápita. Varía entre 0,006 a 0,012 Kg N nitrificable/(d*hab) (preferentemente 0,010 Kg N nitrificable/(d*hab)). DO4 = d´* E3 * (E2 * P * N nitrificable) = = aporte de oxígeno por denitrificación de los nitratos, con liberación de nitrógeno gaseoso (no se considera que el diseño por seguridad, salvo que sea justificado por el proyectista).
Donde: D´= 0,625 * C´= 2,86 KgO2/KgN nitrato denitrificado. E3 = eficiencia en denitrificación 0,90 para líquidos cloacales domésticos. Entonces DO = * (DO1 + DO2 + DO3) = = demanda total de oxígeno en condiciones standard, siendo: = 1,25 = coeficiente de pico debido a las variaciones de la DBO 5 afluente, diarias y periódicas, a las que puede sufrir la biomasa SSTA y a la temperatura del líquido. Por seguridad se podrá justificar = 1,50. El proyectista deberá justificar el método aplicado con sus respectivos parámetros de diseño, indicando la fuente de donde fue extraído. D. Potencia total a suministrar en el eje y número de aeradores por reactor. La potencia instalada en el eje de los aeradores proyectados en cada reactor, se calculará con la siguiente expresión: P
DO1 2 * (CO / N )
Potencia suministrada en el eje (kW). Donde: DO1
= demanda total en cada reactor, en condiciones estandard (kgO 2/h).
Z
= relación entre la capacidad o eficiencia de oxigenación en condiciones de campo y la estándar o nominal (adimensional). Dicho valor se especifica en el numeral 11.8.2 –Transferencia de oxígeno.
CO/N
= rendimiento de oxigenación del equipo en condiciones estándar (KgO2/kWh). Valor a suministrar como dato garantizado por el fabricante.
b - El número de aeradores en cada reactor se determinará con la relación: NA = P/P1 = número de aeradores en un reactor. Valor que no deberá ser mayor al número de deflexiones cerradas de 180º (cabeceras). Donde: P
= potencia total en el eje de los aeradores de cada reactor.
P1 c)
= potencia en el eje de cada equipo adoptado (KW o HP).
El número de aeradores NA dependerá de dos situaciones a ser consideradas en la adopción de la capacidad P1 de cada aerador. Los de mayor capacidad son de mejor rendimiento CO/N. En cambio, un mayor número de aeradores de menor capacidad podrá optimizar el suministro de energía eléctrica al permitir detener un grupo de unidades cuando la demanda de oxígeno disminuya, siempre que se mantenga la velocidad mínima de escurrimiento (0,26 m/s).
d) La selección del equipo aerador deberá justificarse en base a: Las condiciones standard consideradas para determinar la capacidad y rendimiento del equipo. Potencia requerida en el eje del aerador para incorporar el oxígeno necesario al proceso y obtener la velocidad de escurrimiento prevista. Rendimiento del conjunto motor-aerador. Capacidad y eficiencia para cada punto de funcionamiento en función de la sumergencia. e) La zona de aeración estará ubicada entre el muro perimetral de la deflexión cerrada de 180º y una línea perpendicular a los canales, que pasa por el borde del muro divisorio de los canales. Este borde estará separado del rotor en una longitud L´= 0,015*D, siendo D = diámetro del rotor (m). E. Potencia hidráulica requerida para el escurrimiento y mezcla en el circuito Se aplicará la siguiente expresión:
Ph U
3
n 2 * 3 * * K Z *U 4/3 L * 2g R
Donde: Ph = potencia hidráulica unitaria (densidad de energía) necesaria para producir el flujo orbital (w/h). n = coeficiente de fricción de Manning (varía entre 0.012 y 0.014 en canales de hormigón)
= pe * g = 1000 * 9.81 = 9810 kg / (m3 * s2) Donde: Pe = 1.000 Kg/m3 = masa específica del agua. G = 9,81 m/s2 = aceleración de la gravedad. R
= radio hidráulico de la sección mojada transversal (m).
L
= longitud total del eje del circuito orbital en el reactor (m).
K = sumatoria de los coeficientes de pérdida de carga en curvas (deflexiones), cambios de dirección y sección, obstáculos, etc.) U
= velocidad media en los canales (m/s), que deberá variar entre 0,26 y 0,36 m/s para optimizar el suministro de energía eléctrica y evitar el depósito de sólidos.
b) La densidad de energía total del reactor será: P = P/V = densidad de energía (W/m3) Siendo: P = potencia total entrega en el eje de los aeradores (KW o W). V = volumen líquido del reactor (m3). La relación Ph/p no deberá superar el valor 4% = 0,04. c) Se deberá verificar con el número de aeradores operando la velocidad U (m/s), que deberá estar dentro de la gama establecida en a. d) Para disminuir la potencia hidráulica unitaria requerida para el flujo de los canales, se deberán efectuar las siguientes acciones entre otras:
Reducir el número de deflexiones cerradas.
Colocar deflectores en las deflexiones donde no se proyectan aeradores.
Aumentar la potencia de los aeradores y su sumergencia.
Reducir el coeficiente de fricción n.
F. Sistema de ingreso del líquido a tratar y del recirculado y salida del licor mezclado a.
Se deberá proyectar el ingreso de ambos caudales, a tratar y el recirculado, en la primera zona de aeración, después del canal de denitrificación (el de mayor longitud). En la última zona de aeración (inicio del canal de denitrificación) se adicionará una parte de caudal a tratar cuando se desee el proceso de denitrificación.
b.
La salida del licor mezclado se realizará antes del ingreso del caudal a tratar. Cuando se proyectare denitrificación, la salida se proyectará en la zona de aeración para permitir la liberación del nitrógeno gaseoso (perjudicial en el sedimentador secundario).
G. Sedimentador secundario Se aplicarán las especificaciones expuestas en el numeral 11.4.3.
H. Acondicionamiento y disposición del lodo en exceso. Se aplicarán los métodos de diseño y especificaciones para espesadores y deshidratación de lodos (numerales 11.16.2.A y 11.16.2.3., respectivamente). CUADRO 11.9.A. Planilla de cálculo para determinar la longitud total de rotores para una demanda de oxígeno (condiciones de campo) (1) Velocidad De rotación (r.p.m.)
70
80
90
100
110
(2) Inmersión S (cm)
8 10 12 15 22 8 10 12 15 22 8 10 12 15 22 8 10 12 15 22 8 10 12 15 22
(3) Capacidad de Oxigenación (con. Estándar) CO (KgO2/h*m) 1.00 1.45 1.80 2.50 4.00 1.25 1.80 2.50 3.25 6.00 1.75 2.35 3.15 4.20 7.30 2.30 3.55 4.60 6.15 9.15 2.80 4.30 5.80 7.70 11.25
(4) Demanda de O2 (cond.de campo) DOC (KgO2/h)
Columna (3): Datos extraidos de la curva de capacidad de un fabricante. Columna (4): demanda total de oxígeno requerido en condiciones de campo. Columna (5): Relación (4) / (3) = longitud total de rotores.
(5) Longitud Total de Rotores LR (m)
11.10.- LAGUNAS DE ESTABILIZACION 11.10.1.- Aspectos Generales Las lagunas de estabilización son estanques, naturales o artificiales de pequeña profundidad, definidos por diques de tierra. Son empleadas para el tratamiento biológico de los desechos cloacales basado en la autodepuración por procesos naturales. Laguna de estabilización es el término o denominación que incluye todos los tipos de lagunas. La presente norma establece los requisitos mínimos exigidos para el diseño sanitario e hidráulico de las lagunas de estabilización. 11.10.2.- Clasificación. Diferentes tipos de lagunas de estabilización a) Lagunas de estabilización anaeróbicas; debido a las cargas orgánicas elevadas que reciben, no contienen oxígeno disuelto en la masa líquida, o sea que los procesos de estabilización se desarrollan en condiciones anóxicas. b) Lagunas de estabilización aeróbicas o de alta producción de biomasa: se diseñan para la máxima producción de algas, su uso en el tratamiento de aguas residuales no es común. c) Lagunas de estabilización facultativas (fotosíntesis): en donde ocurren simultáneamente procesos eróbicos y anaeróbicos. La concentración de oxígeno disminuye donde la superficie (aerobia) hacia el fondo (anaerobio o anóxico). Las algas producen por fotosíntesis el oxígeno requerido. d) Lagunas de maduración: tienen la finalidad de reducir el número de gérmenes patógenos, particularmente coliformes y huevos de parásitos, del líquido efluente de sistemas de tratamiento. Cuando se las proyecta como etapa final de lagunas en serie contribuyen a disminuir la población de algas, aumentar la sedimentación del material suspendido, oxidar mayor número de compuestos orgánicos y mejorar notablemente la calidad bacteriológica del efluente. e) Lagunas de estabilización aeradas: en las cuales se introduce el oxígeno por medio de equipos de aeración. Pueden ser lagunas aeradas aeróbicas o lagunas aeradas facultativas. Las lagunas aeradas aeróbicas tienen un nivel de potencia instalado suficientemente alto para suministrar todo el oxígeno requerido en el proceso y además para mantener en suspensión los sólidos. En cambio, en las facultativas ese nivel no es suficiente para impedir el depósito de los sólidos. El desarrollo algáceo que tiene lugar en este tipo de lagunas suministra parte del oxígeno requerido. f) Lagunas de sedimentación son empleadas para clarificar el efluente de las lagunas aeradas aeróbicas. En ellas se produce almacenamiento y digestión de los sedimentos.
g) Lagunas de sedimentación: son empleadas para clarificar el efluente de las lagunas aeradas aeróbicas. En ellas se produce almacenamiento y digestión de los lodos sedimentados. 11.10.3.- Datos, Antecedentes y Parámetros necesarios para el diseño A. Datos básicos para cada una de las etapas que comprenden el periodo total de diseño (etapas constructivas). a) Población a servir. b) Industrias, especialmente las que en sus efluentes contienen nutrientes y sustancias inhibidoras de procesos biológicos. c) Caudales a tratar, correspondientes al líquido cloacal doméstico y efluentes industriales. d) Características y calidad de esos líquidos según numeral 11.1.3. Caracterización del líquido cloacal afluente y efluente. B - Antecedentes Requeridos a) Requisitos del cuerpo receptor y definición del punto de vuelco, según Capítulo 6. b) Levantamiento planialtimétrico catastral del terreno disponible, según Capítulo 4. c) Sondajes preliminares de reconocimiento geológico geotécnico del subsuelo correspondiente al terreno seleccionado, según Capítulo 5. d) Información sobre vegetación en el terreno seleccionado. e) Nivel máximo de la capa freática. f) Legislación existente sobre vuelcos en colectoras cloacales y cuerpos receptores. g) Datos meteorológicos del lugar de emplazamiento de las lagunas. C - Estudio Preliminar y Anteproyecto a) Selección e interpretación de la información disponible. b) Selección de los parámetros de diseño a ser aplicados en el anteproyecto. c) Adopción del pretratamiento: rejas y desarenadores. d) Planteo de alternativas de los diversos tipos posibles de lagunas, con sus dimensiones. e) Planteo de distintas alternativas para la ubicación en planta de las lagunas.
f) Elaboración del perfil hidráulico preliminar de las diversas alternativas. g) Comparación técnico-económica para adoptar la solución definitiva, evaluando costos de las alternativas. D - Parámetros Básicos del Diseño Definitivo Para el diseño de las lagunas y dispositivos auxiliares se requieren los siguientes parámetros básicos. a)
Caudales a tratar
El caudal máximo horario QE(20), se utilizará para el diseño de estaciones de bombeo del líquido afluente y para las instalaciones ubicadas en el ingreso a la planta de tratamiento: rejas, desarenadores, canales, cañerías y medidores de caudal. El caudal máximo diario QD(20), se utilizará para el diseño de las cañerías y canales de intercomunicación y de salida, estaciones de bombeo intermedias y medidores de caudal de efluentes. El caudal medio diario QC(20), se utilizará para el diseño hidráulico de las lagunas. Se deberá verificar que con el caudal inicial de autolimpieza Q L(0) no se produzcan depósitos en canales y conductos (autolimpieza, velocidad mínima U mín igual o mayor de 0,40 m/s). El proyecto deberá indicar los caudales correspondientes a las distintas etapas planificadas. b) Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5) Debe ser determinada a través de ensayos de laboratorio realizados sobre muestras del líquido a tratar. En caso de no obtener esa información, se adoptará una carga orgánica unitaria que puede variar entre 40 y 55 g de DBO 5/d.hab., donde se incluyen industrias con reducidas cargas poluentes. En el caso de industrias con cargas poluentes mayores deben considerarse separadamente. c - Concentración bacteriológica (índice colimétrico) Al igual que para la DBO, en caso de no contar con datos específicos del líquido a tratar se adoptará para los coliformes fecales del líquido afluente, el mayor valor que resulte de considerar: 1012 coliformes fecales/d.hab. ó 1,5 * 107 NMP/100 mL de líquido cloacal afluente. En cuanto a los parásitos, especialmente los huevos de helmintos y quistes de amebas, se deberán tener en cuenta, pues pueden aparecer en ese desecho cloacal. d - Temperatura media del líquido en el mes más frío del año. Cuando se proyectan equipos de aeración también se requiere la del mes más caliente del año. En caso de no contar con esa información de campo, se adoptará una de las siguientes alternativas, la que será justificada por el proyectista:
Correlaciones de temperatura del líquido en la laguna en función de la temperatura del aire, deducidas para características y climas semejantes a las del proyecto.
Método de balance calórico por conducción de ECKENFELDER para lagunas de estabilización, especialmente aeradas, con superficies líquidas no mayores a 1 Ha. Para ello, se requiere conocer la temperatura T ai del aire y TO del líquido afluente. En caso de no disponer del último parámetro, para el mes más frío se considera que es de 1 a 2ºC mayor que la temperatura del aire.
Aplicación del modelo basado en el balance calórico completo para simular la temperatura de las lagunas. Para ello es necesario contar con todos los datos meteorológicos requeridos en el modelo, correspondientes al lugar del proyecto.
e) Evaporación y precipitación pluvial, cuando estos parámetros tienen influencia significativa (climas cálidos y lluviosos). f) Información sobre vientos, ya que tienen gran influencia en la temperatura de la laguna y en la estratificación termal. Se debe considerar que en zonas ventosas para lagunas con área superior a 2 Ha., se pierde hasta 0,5 ºC en cada una de las lagunas de la serie. g) Características geológicas y de infiltración del suelo. 11.10.4.- Condiciones Generales a cumplir en el Diseño Definitivo a) Las lagunas de estabilización deben ubicarse alejadas de núcleos urbanizados. El proyecto deberá incluir un plano catastral actualizado y referencia a los planes directores de desarrollo urbano de la localidad. La distancia mínima al núcleo urbano más cercano será de 1.000 m. b) La dirección de los vientos predominantes e el lugar de ubicación debe coincidir con el sentido del flujo en la laguna, preferentemente desde la salida hacia el ingreso. Estos vientos deben alejar posibles olores desagradables de los centros poblados. c) La configuración en planta de las lagunas se diseñará en base a lo siguiente: Dependerá de las características topográficas del terreno donde se construirán. En los casos de terrenos sin grandes irregularidades, se proyectarán lagunas, con relación longitud-ancho entre 3 y 6. Otras relaciones deberán ser justificadas por el proyectista. El diseño deberá tratar de compensar los volúmenes de excavaciones y terraplenes. En el caso de lagunas aereadas la configuración dependerá del número y potencia de los aeradores para evitar zonas muertas.
En todos los casos se evitará la formación de islas, penínsulas y áreas donde el líquido no tenga movimiento. Las aristas generadas en el encuentro de taludes de diques deberán redondearse con superficies cónicas de radio superior a 5,00 m. d) En el proyecto de los diques de tierra que conformarán la laguna, además de las exigencias de la mecánica de suelos se deberán cumplir las siguientes condiciones: Altura libre mínima (revancha) ho de 0.50 m entre el coronamiento y el nivel líquido de diseño. Cuando se tengan vientos de magnitud se aplicará la siguiente fórmula: hv = 0,6 * F1/4, en donde: hv = altura de la cresta de la ola sobre el nivel medio líquido F = longitud del mayor segmento de recta que pueda inscribirse en la laguna (km). En cuyo caso
hO > hv + 0,20 m
El ancho del coronamiento de los diques será como mínimo de 1,50 m. Deberá permitir la circulación sobre los mismos. Las aguas de escurrimiento superficial deberán ser alejadas de las lagunas. La inclinación de los taludes será compatible con las características del suelo utilizado para la conformación de los diques. Los taludes internos y externos tendrán una inclinación mínima de (1) en vertical por (2) en horizontal. Deberá justificarse el diseño de taludes con menor inclinación. Para evitar la acción del oleaje se deberá proyectar, como protección para los taludes, una faja de 0,50 m como mínimo sobre y bajo el nivel líquido. La faja se revestirá con lajas de hormigón, de ladrillos, de césped, de plástico (geotextil) u otro material resistente. Para los taludes externos, el proyecto deberá considerar las obras a ejecutar para evitar la erosión pluvial. e) Cuando se tenga infiltración por el fondo de la laguna o percolación a través de los diques, será necesario proyectar un sistema de impermeabilización de acuerdo a una evaluación técnico-económica de las alternativas. f) El sistema de ingreso a las lagunas deberá cumplir las siguientes condiciones:
La descarga del caudal afluente se hará por medio de conductos sumergidos en la masa líquida. Otra variante deberá ser justificada por el proyectista.
En el caso de la laguna primaria deberá preverse la limpieza de los conductos pro eventuales atascamientos.
El flujo de la descarga deberá ser dirigido hacia el fondo de la laguna.
Se diseñarán entradas múltiples, dos por lo menos, de tal manera que se tenga una separación máxima entre ellas, Ssmáx = 30 m = B/N, siendo B = ancho superficial de la laguna (en m) y N = número entradas. El proyectista deberá justificar una mayor separación.
g) El sistema de salida deberá ser diseñado para que no se formen zonas muertas en la laguna. La solución es proyectar el mismo número de salidas y de entradas, ubicadas respectivamente sobre el mismo eje longitudinal de la laguna. Cada salida se materializará en una cámara. La serie de cámaras colectoras de una laguna se pueden reemplazar por un canal colector frontal con una cámara colectora central. El canal tendrá una pendiente de fondo del 1,00% hacia la cámara y su coronamiento servirá como vertedero. El conjunto llevará la pantalla indicada en el inciso siguiente. h) Las cámaras colectoras de cada laguna deberán estar diseñadas de la siguiente forma:
De planta cuadrada en especial y rectangular.
Ingreso en los cuatro lados, mediante vertederos con caída libre.
Uno de los vertederos será proyectado de forma tal que permita bajar el nivel de las lagunas a fin de efectuar trabajos en los taludes internos (refacción de roturas, eliminación de vegetación, etc.)
Contarán con una pantalla alrededor de las cámaras, que evite el ingreso de flotantes y algas. Estas pantallas estarán sumergidas 0,70 m en el líquido.
Estarán ubicadas cercanas al dique frontal. El acceso desde éstos se hará mediante rapas o pasarelas seguras para el operador.
El proyectista podrá utilizar otro diseño justificándolo adecuadamente.
i) Los conductos de ventilación entre lagunas, desde la cámara colectora hasta la siguiente laguna estarán sumergidos. Lo mismo ocurrirá con la salida desde la última laguna. Podrán diseñarse válvulas o compuertas de bloqueo intermedias y cámaras en el terraplén, para toma de muestras y medición de caudales. j) Se deberán proyectar medidores de caudal afluente y efluente del sistema. k) De proyectarse by-pass entre lagunas de series contiguas, deberán tener válvulas o compuertas de bloqueo. l) El proyecto deberá prever instalaciones que eviten el acceso de animales o personas ajenas al sistema de lagunas. 11.10.5.- Número de lagunas y tipo de unidades
a) En caso que la capacidad de diseño deba ser distribuida entre dos o más series de lagunas que operarán en paralelo, se deberá proyectar dispositivos para la equirrepartición de caudales de cada serie. b) Cada serie deberá tratar el caudal correspondiente al incremento de dotación y población previsto para 5 años, como mínimo. c) Se diseñarán lagunas facultativas solas o seguidas de lagunas de maduración. Deberá justificarse la aplicación de lagunas aereadas y aneróbicas. 11.10.6.- Criterios de dimensionamiento de lagunas A - Pretratamiento a) Rejas Se proyectará un sistema de rejas de limpieza manual en el ingreso del líquido cloacal a tratar. El empleo de rejas de limpieza mecánica únicamente será aceptado cuando el proyectista demuestre fehacientemente su conveniencia y sea aprobado por el CoFAPyS. Excepcionalmente se eliminarán las rejas para lagunas primarias no aereadas, de ancho entre coronamientos no mayor a 25 m. b) Desarenadores Normalmente no se proyectarán desarenadores. Unicamente se diseñarán cuando las lagunas primarias sean aereadas y el contenido de arena del líquido a tratar sea elevado (tal el caso de poblaciones ventosas y con calles enarenadas). En ningún caso, se aceptarán desarenadores de limpieza mecánica. B - Lagunas Anaeróbicas a) La superficie de cada laguna anaeróbica no debe ser superior a 5 ha. b) La profundidad de la laguna debe ser igual o mayor a 3,00 m. En todos los casos, deberá establecerse la profundidad a que se encuentre la napa freática. c) De no proyectarse desarenadores previos, se construirán cámaras adicionales debajo del fondo de la laguna primaria. Tendrán una altura mínima de 0,50 m y el área total del conjunto de cámaras adicionales será como mínimo, el 50% de la correspondiente al fondo de la laguna. Se diseñará una cámara por cada una de las entradas proyectadas en la laguna. d) El dispositivo de salida de la laguna debe evitar la salida de flotantes, de acuerdo con lo indicado en 11.10.4.h. e) Para el diseño será aplicables los siguientes métodos:
Basado en datos empíricos de tiempo de detención hidráulica, en donde:
V = Q * t = volumen de la laguna (en m3)
Para: Q = caudal afluente (en m3/d) t = tiempo de retención hidráulica (en días)
Basado en la carga orgánica volumétrica Cv (kgDBO5/d*m3), en donde:
V = Q * Sa / Cv = volumen de la laguna (en m3) Para: Q = caudal afluente (en m3/d) Sa = concentración orgánica del líquido afluente (Kg DBO 5 total/m3) Cv = carga orgánica volumétrica (en Kg DBO5/d*m3) Se adoptarán los siguientes parámetros en función de Tº C = temperatura de la laguna en el mes más frío del año. Cv = 0,050 a 0,080 Kg DBO5/d*m3 = = carga orgánica volumétrica que corresponde a valores de carga orgánica superficial entre 1.000 y 2.000 Kg DBO5/d*ha. Las eficiencias máximas de remoción de DBO5, Ef, y los tiempos de detención hidráulica t (respecto a QC), inicial y final, admitidos en el proyecto, son los siguientes, respecto a la temperatura TºC del líquido: 14º < T < 20º T > 20ºC
t = 4 a 6 días t = 3 a 5 días
Ef < 50% Ef < 60%
Sólo podrán modificarse en caso de determinación experimental de Ef en función de la temperatura TºC del líquido en la laguna.
Modelo cinético de Vincent, basado en la remoción de la concentración orgánica Se/Sa (DBO5 efluente / DBO5 afluente)
Se = Sa / Kn * (Se / Sa)n * t * 1 = = concentración de DBO5 del efluente (en Kg DBO5/m3) Siendo: Sa = concentración de DBO5 del afluente (en Kg DBO5/m3) t
= V / Q = tiempo de retención hidráulica (en días)
V
= volumen de la laguna (en m3)
Q = caudal afluente (en m3/d)
N
= exponente a ser determinado en experiencias. Un valor aproximado es 3,6.
Kn = coeficiente que variará de acuerdo a las características regionales del proyecto. Un valor aproximado es 38,5. (Se / Sa ) = (1 – Ef) Siendo: Ef = eficiencia en reducción orgánica (en decimales) El modelo de Vincent, que expresa la reducción de DBO en procesos anaeróbicos, únicamente se utilizará si se determinan, los coeficientes K n y n (exponente) que requiere el modelo. Los valores aproximados indicados anteriormente (n = 3,6 y Kn = 38,5), se usarán únicamente para verificar resultados obtenidos con otros métodos de diseño. C - Lagunas Facultativas o Fotosintéticas Cuando el objetivo principal del proyecto sea reducir la carga orgánica del efluente (expresada en DBO ), se aplicará cualquiera de los siguientes métodos de dimensionamiento: Modelo de HERMANN y GLOYNA, basado en el tiempo de reacción y su dependencia en la temperatura T de la laguna. Se calcula el volumen de la laguna considerando una eficiencia en reducción de DBO, del 90%. V = 0,035 * Qa * Sa (35-T) = = volumen líquido de la laguna (en m3) Siendo: Qa = flujo o caudal del afluente (en m3/d) Sa = concentración del desecho del afluente (en mg/L de la DBO última para líquido crudo o concentrado y DBO5 para los diluidos) = 1,085 = coeficiente de dependencia de la temperatura. T = temperatura media del líquido en la laguna, correspondiente al mes más frío del año. Ef = 90% = eficiencia promedio en reducción de la DBO soluble. Modelo de MARAIS y SHAW, en equilibro continuo basado en cinética de primer orden. Determina la reducción de la DBO última (Se/Sa = DBO efluente/DBO afluente). Se = Sa / (1 * KT * t) = = concentración orgánica efluente de la laguna (en mg/L de DBO 5 soluble)
t = V / Q = periodo de retención hidráulica (en días) V = volumen líquido de la laguna (en m3) Q = caudal afluente (en m3/d) KT = KO * (T-35) = constante de degradación orgánica de primer orden a la temperatura media T (ºC) del líquido en el mes más frío del año (en días-1) KO = constante de degradación, para T = 20º C, siendo K O = 1,20 d-1 para GLOYNA (valor a determinar generalmente en pruebas de laboratorio). Modelo de flujo disperso, de THIRIMURTHI. Determina la reducción de la DBO 5 (Se/Sa). Se/Sa = 4 * a * e1/(2d1) / / (1+a)2 * ea/ (2d1) – (1 –a)2 * e-a/(2d1) = = relación ente la concentración de la DBO5 soluble del efluente y la concentración de la DBO5 total del afluente (en mg/L). e = base de los logaritmos neperianos = 2,71828 d1 = constante de difusión o número de dispersión (adimensional) = D * t / L 2 (a determinar en pruebas de trazadores) D = coeficiente de dispersión axial (m2/h) t = V/Q = tiempo de retención hidráulica (en días) V = volumen líquido de la laguna (en m3) Q = caudal efluente (en m3) L = longitud característica de la trayectoria de desplazamiento de una partícula en el estanque (en m) (generalmente es la longitud del fondo de la laguna). = (1 + 4 * KT * t * d1) ½ = constante de diseño
a KT
= KQ * 1,044(T-20) = constante de reacción biológica (en 1/día), para la temperatura media del líquido en la laguna en el mes más frío del año (en ºC).
KO
= constante de reacción biológica para T = 20ºC (a determinarse en pruebas de campo). En caso de no poder determinarse en ensayos de campo, se adoptará la correlación del CEPIS:
KO
= t / -14,77 + 4,64 * t)
El mismo criterio del CEPIS se aplicará para la determinación:
d1 = X / (-0.26118 + 0,25392 * X + 1,01368 * X2), Siendo: X = L / B = relación entre la longitud L y ancho B, superficiales. Correlación de D, MARA, basada en la correlación de MC Garry y Pescod. Para la carga orgánica superficial máxima, Csmáx (KgDBO5/d.Ha), en función de la temperatura T ai (ºC) del aire, MARA aplicó las siguientes correlaciones: Csmáx = 40 * Tai – 120 frescos
Tai entre 10 y 20ºC para climas templados a
Csmáx = 40 * Tai – 60
Tai > 20ºC para climas templados a cálidos
Csmáx = 14 * Tai – 40
para lagunas facultativas secundarias ó 80% de la C smáx de la laguna facultativa primaria
La correlación de Mc Garry y Pescod es la siguiente: Csmáx = 60,29 * 1,0993T = carga orgánica superficial máxima (Kg DBO5/d.Ha), para: Tai = temperatura media del mes más frío del año. Dicha correlación suministra valores aceptables para T mayores a 20ºC. b) Se aplicará el modelo de flujo disperso cuando el objetivo sea doble: reducir la DBO a ser descargada en un cuerpo receptor y destruir gérmenes patógenos. c) El diseño debe ser desarrollado para la temperatura media del mes más frío del año, correspondiente al líquido de la laguna, salvo la correlación de MARIA que aplica la del aire. d) Para diseñar las lagunas secundarias en relación a la eficiencia orgánica debe considerarse la DBO total (no filtrada) para calcular la DBO afluente a las mismas. Cuando no se disponga de la relación = DBO5total/DBO5soluble, para conocer el valor de la carga orgánica afluente a las lagunas que siguen a la primaria (en kgDBO5 total), se aplicarán los determinados por el CEPIS, según Cuadro 11.10.1.
Cuadro 11.10.1. Relación DBO Total / DBO Soluble para varias cargas Tipo de Primaria Secundaria
Kg DBO hs * día 450 – 1100 200 150 100 50
DBO Total DBO Soluble 1.7 2.0 2.1 2.3 2.6
Observación Valor experimental confiable Interpolado de otros datos Interpolado de otros datos Interpolado de otros datos Interpolado de otros datos
e) La superficie de cada laguna facultativa no deberá ser superior a 15 ha. f) La profundidad de las lagunas facultativas primarias deberá ser igual o mayor a 1,50 m y no superior a 2,20 m. g) La profundidad de las siguientes lagunas de una serie, deberá ser igual o mayor a 1,20 m. h) En las lagunas primarias se deberá diseñar una profundidad adicional para acumulación de lodos, generalmente de 0,10 a 0,15 m. de altura. i) Cuando el diseño tenga el doble objetivo indicado en b, se deberá seguir el siguiente procedimiento, salvo que, el proyectista justifique otra alternativa: Se adoptará una carga superficial Cs (Kg DBO5/d*ha) menor a la Csmáx determinada en a) para las lagunas primarias: Se calculará A = La / Cs = área líquida (m2). Donde: La = carga orgánica afluente (Kg DBO 5/d). Se seleccionará H = profundidad (en m), dejando una profundidad (en m) adicional para depósito de lodos (según Inc. g y h). Se tendrá que V = H * A = volumen líquido (útil) (m3). Se calculará t = V/QC20 = período de retención (días), valor que debe ser superior a 10 días o más para remoción de parásitos. Se calcula la eficiencia Ef = (1 – Se/Sa) en remoción de la DBO, aplicando los métodos de diseño. En caso de no contar con los parámetros necesarios de esos métodos, se utilizará el modelo de flujo disperso en THIRIMURTHI. Si no se dispone de los parámetros para este modelo, obtenidos en investigaciones de campo, se aplicarán los siguientes: K20
= 0,17 * d-1 = constante de asimilación orgánica a 20º C, o la correlación del CEPIS indicada en 11.10.6.C.a (K20 = t / (-14,77 + 4,64 * t).
= 1,044 = coeficiente de dependencia de la temperatura.
d1
= x / (-0,26118 + 0,25392 * x + 1,01368 * x2) = factor de dispersión (valor adimensional), para X = longitud / ancho de las lagunas.
R
= (2/3) * t = (2/3) * V / QC20 = permanencia hidráulica real (días), considerando cortocircuitos.
La eficiencia de remoción de DBO en la laguna secundaria se calculará en forma similar a la primaria, pero corrigiendo primero la concentración del efluente primario, de DBO soluble a DBO total. La reducción de los coliformes fetales se calculará en forma similar mediante el modelo de flujo disperso. Se aplicarán los parámetros deducidos de las pruebas de campo; de no contar con ellos, se asumirán los siguientes: NO
= concentración de coliformes fecales del efluente (según lo indicado en 11.10.3.D.c)
Kb(20) = 0,84 * d-1 = constante de mortalidad bacteriana
= 1,07 = coeficiente de dependencia de la temperatura
Los valores de d1 y R son los mismos indicados para determinar la eficiencia en reducción de la DBO, manteniendo constantes Kb(20) y para las lagunas siguientes a la primaria. D - Lagunas de maduración a) El tiempo de detención mínimo, t = V/QC20, deberá ser de 2 días en cada laguna. b) La profundidad de la laguna de maduración será mayor a 0,60 m y menor a 1,50 m. c) El área de cada laguna será igual o menor a 2,0 ha. d) La eficiencia en reducción de los coliformes fecales se determinará aplicando el modelo de flujo disperso de THIRIMURTHI (especificado anteriormente) en cada laguna de la serie, siendo NO = concentración de coliformes fecales afluente a una laguna y efluente de la anterior en la serie. e) La determinación de la eficiencia de reducción bacteriana se realizará en todas las lagunas de la serie, incluyendo la primaria. f) El número de lagunas de la serie se calculará de forma tal de tener en el efluente de la última laguna el valor de N (N.M.P/100 mL de coliformes fecales), requerido en el proyecto de acuerdo con las características del cuerpo receptor. E - Laguna de Estabilización aeradas de mezcla completa (aeróbicas)
a) La profundidad H (m) debe ser igual o superior a 2,50 m y menor a 5,00 m. b) El tiempo de detención hidráulica final (basado en Q C20) o en el conjunto de una serie de lagunas del mismo tipo, deberá ser igual o mayor a 2 días y no superior a 5 días. c) La densidad de potencia, cuando se usan aeradores mecánicos superficiales, deberá ser igual o superior a 3 W/m3. La densidad de potencia p = P/V (w/m3) y el número de equipos aeradores, en función del volumen V (en miles de m3) están graficados en la Figura 11.10.1.
Figura 11.10.1 Lagunas Aeradas Densidad de potencia y número de aeradores d) El método de dimensionamiento será el basado en la velocidad de utilización de la materia orgánica (formulaciones del modelo matemático de O´CONNOR y ECKENFELDER para mezcla completa con ausencia de lodos en el fondo).
En caso de no disponer de parámetros obtenidos mediante ensayos, se aplicarán los siguientes: K20
= 2,5 * d-1 = coeficiente global de asimilación de sustrato, basado en DBO soluble efluente (base e), para una temperatura de 20º C.
= 1,035 = coeficiente de dependencia de la temperatura.
DO2
= 1,5 * DBO removida a la temperatura de 20º C = = masa de oxígeno a suministrar
T
= temperatura media en el mes más frío del año, determinada con el modelo de balance calórico por conducción de ECKENFELDER. Para el diseño de los equipos de aeración se verificará el cálculo con la temperatura media del mes más caliente del año, adoptándose el coeficiente de corrección menor que resulte con ambas temperaturas.
F - Lagunas de Estabilización Aeradas Facultativas a) La laguna aerada es facultativa cuando la agitación provocada por los equipos de eración es insuficiente para mantener la totalidad de los sólidos en suspensión en la masa líquida. b) Para aeradores mecánicos superficiales la densidad de potencia mínima deberá ser de 0,75 w/m3. c) El proyecto deberá prever un volumen adicional suficiente para el depósito del lodo sedimentado y el método a emplear para la remoción de este lodo. d) El tiempo de detención hidráulica estará comprendido entre 5 y 12 días, basado en QC20. e) La profundidad es similar a la de lagunas de mezcla completa. f) La eficiencia en remoción de la DBO estará comprendida entre 70 y 80%. g) La masa de oxígeno a suministrar debe ser superior al 60% de la carga de DBO aplicada. h) En ambos tipos de lagunas aeradas, para calcular la eficiencia en reducción bacteriana, se aplicará el modelo de flujo disperso, en donde: d = 2881 * t / L2 = factor de dispersión (adimensional), Siendo: T = periodo de retención hidráulica (horas) L = longitud de la laguna (m). G - Lagunas de Sedimentación
a) Son lagunas que servirán para sedimentar el efluente de las lagunas de estabilización aeradas de mezcla completa. b) El volumen total VLS estará compuesta por el volumen VS destinado a la clarificación y por el volumen VL correspondiente al depósito y digestión del lodo, o sea: VLS = VS + VL = volumen total útil (m3) c) El volumen destinado a la clarificación deberá determinarse con el caudal medio diario final (a 20 años), QC20 y el tiempo de detención hidráulica t s, que será igual o mayor a un día con una profundidad HS, no inferior a 1,5 m, o sea: VS = ts * QC20 = volumen de clarificación d) El volumen destinado al depósito y digestión del lodo se determinará aplicando los siguientes parámetros: tL
= 2 años = 730 días = periodo de diseño para el cálculo de VL = ciclo de remoción de lodo de cada laguna
r
= XV / X = relación entre las concentraciones de sólidos suspendidos volátiles Xv, (determinado según el modelo de ECKENFELDER y O´CONNOR) y los totales X (r = 0,75 de no ser posible su determinación mediante pruebas de laboratorio). XL = 9% = 90 KgSS/m3 = concentración de sólidos suspendidos totales del lodo depositado en el fondo
E1
= 50 al 60% = reducción de los sólidos suspendidos volátiles SSV, del primer año del ciclo tL
E2
= 30 al 40% = ídem para el segundo año
e) Para el volumen total de la laguna, el tiempo de detención hidráulica final (basado en QC20), será igual o menor a dos (2) días y la profundidad deberá ser igual o superior a 3,00 m. H - Disposición del Volumen VL depositado en el fondo de las Lagunas de Sedimentación a) El proyectista deberá considerar la disposición del lodo depositado y removido periódicamente. b) Cuando el lodo extraído es derivado fuera del predio de las lagunas deberá aplicar lo indicado en el numeral 14 de la presente Norma. c) En el caso de destinarse en el mismo predio, el proyectista deberá calcular el sistema de remoción y de disposición del lodo digerido. d) De adoptarse el sistema de remoción mediante bombas extractoras móviles (sistema flotante y móvil), deberá calcularse la potencia del equipo por laguna consi-
derando el caudal de descarga determinado en base al número de horas de operación diaria durante el año de extracción de cada ciclo. e) El lodo removido deberá tener la misma disposición que tiene en el proceso de aeración prolongada.
11.11.- REUSO DEL LIQUIDO TRATADO PARA LA AGRICULTURA 11.11.1.- Generalidades a) Los criterios de la presente norma están orientados al reuso del líquido tratado para la agricultura, con un mínimo riesgo sanitario. b) No se normatizan aspectos relacionados con la elección del cultivo a regar ni sus correspondientes requerimientos de riego. Esos datos deberán quedar definidos con asesoramiento de un experto en el tema. 11.11.2.- Factores a considerar a) Para el diseño, deben tenerse en cuenta los siguientes factores:
Tipos de vegetales a regar.
Calidad del agua para riego.
Técnicas de riego.
Tratamientos apropiados para cumplir requisitos microbiológicos.
Características del medio.
Aspectos sociales.
11.11.2.1.- Tipos de vegetales a regar a) Se agrupan en dos categorías, según sean los grupos expuestos y la consiguiente protección requerida.
Categoría A: protección requerida para consumidores, agricultores y público en general. Incluye vegetales que se consumen crudos, campos deportivos y parques públicos.
Categoría B: protección requerida sólo para los agricultores. Incluye cereales, cultivos industriales, forrajes, pasturas para ganado y árboles.
11.11.2.2.- Calidad del agua para riego A - Calidad Microbiológica a) Las directrices de calidad microbiológica a cumplimentar son las indicadas en el Cuadro 11.11.1. B - Calidad Química
a) Los elementos que pueden presentar riesgos toxicológicos para la salud se clasifican en tres grupos, tal como se detalle en el cuadro 11.11.2, siendo los de mayor riesgo sanitario los que se detallan en la segunda columna. b) Los requisitos de calidad química serán los establecidos en el Cuadro 11.11.3. c) En relación a los compuestos químicos, los de mayor riesgo sanitario son los detergentes, hidrocarburos aromáticos y alifáticos, pesticidas, hidrocarburos clorinados y compuestos relacionados. 11.11.2.3.- Técnicas de Riego a) El diseño del sistema debe procurar minimizar los posibles contactos del agricultor con el líquido residual y los desperdicios de agua, tendiendo a humedecer raíces y no las plantas y frutos. b) No se admite el riego por aspersión. c) En cuanto al riego superficial, debe emplearse el sistema de distribución por canales o por goteo, pudiendo utilizarse el sistema por inundación cuando se demuestre que por las características del vegetal a regar no hay un mayor riesgo para agricultores y consumidores. d) El riego con líquido residual debe suspenderse 15 días antes de que los animales comiencen a pastar y 30 días antes de la cosecha, por lo que debe asegurarse que el vegetal sea capaz de soportar ese estado, o bien se debe prever una fuente de agua no residual como alternativa para ese lapso. 11.11.2.4.- Tratamientos apropiados para cumplir requisitos microbiológicos a) Para asegurar la calidad microbiológica para riego no restringido, se debe utilizar un sistema de por lo menos cuatro (4) lagunas de estabilización en serie con un tiempo total de retención de 20 días, en climas tropicales y subtropicales, debiéndose verificar el decaimiento bacteriano en función de la temperatura, según lo establecido en la norma 11.10. b) No se admitirán otros tratamientos biológicos convencionales, tratamientos terciarios o procesos de desinfección. 11.2.5.- Características del Medio a) Se debe considerar el clima en la zona de emplazamiento a regar, como factor determinante en la elección del cultivo y las necesidades de almacenamiento. b) La dirección y velocidad de los vientos debe definir la localización de la zona a regar. c) El tipo de suelo debe ser determinado según lo considerado en la Norma 11.15.2.2. d) La relación de absorción de sodio (RAS) no será superior a 10 miliequivalentes por litro en ningún caso.
11.11.2.6.- Aspectos sociales a) Se debe establecer en el proyecto a cargo de quien quedará la responsabilidad posterior, durante la etapa de operación del sistema, de las siguientes acciones: b) Estudios epidemiológicos y toxicológicos (estos últimos cuando se justifiquen), que permitan determinar los efectos producidos en la población como consecuencia de la aplicación del riego, estableciendo parámetros de comparación con otra población de similares características en la que no se utilice líquido residual para la agricultura. c) Educación sanitaria a la población, para favorecer la aceptación del sistema y para desarrollar conductas profilácticas. d) Medidas de protección a los agricultores (guantes, botas de goma, etc.) y atención médica para el caso de enfermedades y para controles periódicos. Cuadro 11.11.1 Directrices tentativas de calidad microbiológica Para el reuso de aguas residuales en la agricultura (1)
Clase de Patógeno
Nematodos intestinales (2) (Número geométrico medio de huevos viables por litro)
Coliformes fecales (Número geométrico medio por 100 mL)
<1
No aplicable (3)
<1
< 100 (5)
Riego restringido (3) Riego de árboles, cultivos industriales, cultivos de forrajes, árboles frutales y pastizales. Riego no restringido Riego de cultivos comestibles, campos deportivos, y parques públicos (4)
(1) En casos específicos, deben tenerse en cuenta los factores epidemiológicos locales, socioculturales e hidrológicos para modificar las directrices de acuerdo a ellos. (2) Ascaris, Trichuris y uncinaria. (3) En todos los casos, se requiere de un grado mínimo de tratamiento equivalente a por lo menos una laguna anaeróbica de un día, seguida de una laguna facultativa de 5 días o su equivalente. (4) Los factores epidemiológicos locales tal vez requieran de una norma más rigurosa cuando se trata de jardines públicos, especialmente los jardines de hoteles que están ubicados turísticamente.
(5) En el caso que los cultivos comestibles, siempre que sean consumidos después de una cocción debida, esta recomendación puede ser menos estricta.
CUADRO 11.11.2 Categorías de elementos en relación con riesgos toxicológicos en el agua Elementos no críticos
Elementos muy tóxicos y accesibles
Hierro (Fe) Silicio (Si) Rubidio (Rb) Aluminio (Al) Sodio (Na) Potasio (K) Magnesio (Mg) Calcio (Ca) Fósforo (P) Azufre (S) Cloro (CL) Bromo (Br) Flúor (F) Litio (Li) Estroncio (Sr)
* De mayor importancia en aguas residuales
Berilio (Be) Cobalto (Co) Níquel (Ni) Cobre (Cu) * Zinc (Zn) Estaño (Sn) Arsénico (As) Selenio (Se) Telurio (Te) Paladio (Pd) Plata (Ag) Cadmio (Cd)* Platino (Pt) Oro (Au) Mercurio (Hg) Talio (Tl) Plomo (Pb) Antimonio (Sb) Bismuto (Bi) Cromo (Cr)
Elementos tóxicos pero muy insolubles Titanio (Ti) Hafnio (Hf) Circonio (Zr) Rhenio (Re) Tungsteno (W) Tantalio (Ta) Galio (Ga) Lantano (La) Iridio (Ir) Osmio (Os) Rutenio (Ru) Bario (Ba)
CUADRO 11.11.3 Límites de calidad de las aguas residuales para riego agrícola Niveles máximos en mg/L, excepto cuando se indique otra unidad Aluminio Antomonio Arsénico Berilio Cadmio Carbonatos ácidos Cianuro Cinc Cloruros Cobre Conductividad eléctrica (umhos/cm) Cromo hexavalente Floruros Fosfato total Hierro Níquel Nitratos Nitrógeno total Plomo Potasio RAS (meq/L) Selenio (como selenato) Sodio Sólidos disueltos Sólidos suspendidos Sulfatos Radiactividad: Alfa total (Bq/L) Beta total (Bq/L) El pH estará entre 4,5 y 9,2
5.00 0.10 0.10 0.10 0.01 100.00 0.02 2.00 700.00 0.20 1000.00 1.00 2.00 5.00 5.00 0.20 45.00 30.00 5.00 250.00 18.00 0.02 250.00 2800.00 50.00 400.00
0.10 1.00
11.12.- RECARGA DE ACUIFEROS 11.12.1.- Definición a) A los efectos de esta norma, se considerará como “recarga de acuíferos” a todo proceso de infiltración de efluentes tratados en un cuerpo receptor subterráneo, ya sea para disposición final de los mismos o previendo su reutilización. b) La posibilidad de infiltrar efluentes no tratados o parcialmente tratados requerirá, en cada caso, un estudio que demuestre la posibilidad técnica de tal solución y que se cumplen requisitos sanitarios y de protección del ambiente. Como mínimo se deberá verificar que no se contaminen aguas superficiales o subterráneas o se causen inconvenientes a terceros. 11.12.2.- Recarga superficial a) Cuando, como consecuencia del Estudio del Cuerpo Receptor, surja la posibilidad de que éste sea un acuífero, el único método de disposición admitido será el de recarga superficial. b) En todo lo vinculado con el cuerpo receptor subterráneo, el proyectista deberá cumplimentar lo establecido en el capítulo 6.5.- Cuerpos receptores subterráneos, de las presentes normas. c) Las condiciones a cumplimentar por el efluente a disponer, dependerán del uso que se haga del acuífero recargado y de la capacidad de depuración del sistema suelo-acuífero. d) En ningún caso, se efectuará desinfección del líquido a infiltrar con productos que puedan dar lugar a especies químicas capaces de deteriorar la calidad del agua del acuífero. Cuando se requiera bajas concentraciones de bacterias y virus en el líquido a infiltrar se deberá justificar que el proceso de desinfección no incorpore sustancias peligrosas en el líquido infiltrado. Cuando, además se requiera la eliminación de quistes de protozoos y huevos de helmintos, deberá utilizarse un tratamiento con etapa final de lagunas de maduración. 11.12.2.1.- Reuso para agua potable a) Cuando se produzca la recarga destinada a la provisión de agua potable, el líquido que llegue al acuífero deberá tener igual o mejor calidad que el acuífero a recargar. b) La calidad del agua de recarga y la del acuífero se evaluará en base a Normas de Calidad de uso común en organismos nacionales o provinciales. 11.12.2.2.- Reuso para riego y/o recreación a) Además de cumplimentar lo especificado en la norma 6.2 antes citada, el proyectista deberá asegurarse que el uso del acuífero a recargar estará limitado al riego y/o recreación y que no será utilizado como fuente de provisión de agua potable en el área de difusión del agua recargada.
11.13.- TRATAMIENTOS TERCIARIOS 11.13.1.- Generalidades a) El tratamiento terciario de aguas residuales domésticas está dirigido esencialmente a la remoción de nitrógeno y fósforo. b) Existen diversas tecnologías para lograr el tratamiento terciario de un efluente cloacal doméstico, las cuales pueden agruparse en procesos fisicoquímicos y biológicos.
11.13.2.- Información requerida a) La información general a recabar para proyectar la futura planta de tratamiento terciario debe cubrir como mínimo los siguientes aspectos: 1.- Punto de vuelco Se deberá analizar el cuerpo receptor y el lugar de la descarga previsto, considerando la eventual implementación de difusores y, de ser posible, la variación estacional del nivel del cuerpo de agua. 2.- Límites de vuelco establecidos Se recabará información sobre los usos prioritarios y límites de vuelco establecidos para el cuerpo receptor por la autoridad competente, verificándose si el nutriente considerado limitante es el fósforo o el nitrógeno. 3.- Ubicación geográfica Se considerará el emplazamiento previsto para la futura planta de tratamiento, incluyendo datos como latitud, altitud, etc. 4.- Características topográficas y geológicas Se analizará información sobre el relieve del predio destinado a la futura planta de tratamiento así como las características del tipo de terreno y profundidad de la napa freática. 5.- Superficie disponible Se estudiará la superficie requerida para la construcción de la futura planta de tratamiento así como la disponibilidad de terrenos para eventuales ampliaciones. En el caso de modificaciones de plantas ya existentes, deberá considerarse el área destinada a la instalación del tratamiento terciario y su integración a las instalaciones ya construidas. 6.- Población a servir
Se evaluará la población a servir, mediante los estudios demográficos que integran las tareas de proyecto a realizar. 7.- Industrias Se recabará información sobre las industrias existentes y a instalarse en el área a servir por la futura planta depuradora. Asimismo se reunirán datos sobre las características de sus efluentes líquidos en cantidad y calidad. 8.- Características del agua residual a tratar En caso de considerarse redes ya existentes, se determinarán las características del efluente a depurar a partir de un plan de caracterización que incluirá aforos, extracción de muestras y determinaciones analíticas. El plan de caracterización deberá contemplar, como mínimo, los siguientes parámetros:
Caudales mínimo, máximo y promedio. Demanda biológica de oxígeno. Demanda química de oxígeno. Nitrógeno total Kjeldhal. Fósforo total. Alcalinidad pH. Temperatura del líquido
Cuando se diseñe una planta para una red colectora no construida o en uso, se podrán tomar como referencia las características de aguas residuales correspondientes a localidades similares. Para ello, se deberá prestar especial atención a la profundidad de la napa freática, el material y tipo de juntas empleados en la construcción de la red colectora, la dotación de agua suministrada y el nivel socio-económico de la población servida, a efectos de realizar la comparación. 9.- Información meteorológica En base a los datos suministrados por la estación meteorológica más próxima a la ubicación de la futura planta de tratamiento, se establecerán como mínimo las siguientes condiciones ambientales: Temperaturas mínimas medias invernales Temperaturas máximas medias estivales. Precipitaciones medias mensuales para un ciclo hidrológico. En casos específicos de grandes variaciones térmicas diarias, como por ejemplo de La Puna, será necesario tener en cuenta las temperaturas mínimas y máximas diarias. 11.13.3.- Procesos Fisicoquímicos a) Los procesos fisicoquímicos pueden estar dirigidos a la remoción de nitrógeno o fósforo, según cual sea el nutriente limitante para el fenómeno de eutroficación. 11.13.3.1.- Remoción de fósforo
b) Cuando el nutriente limitante resulte ser el fósforo, se podrá aplicar la coagulación/floculación mediante el empleo de productos químicos tales como hidróxido de calcio (cal), sulfato de aluminio, cloruro férrico o polielectrolitos. 1.- Dosis de coagulante Las dosis a utilizar se obtendrán a partir de ensayos de laboratorio del tipo jartest o de antecedentes registrados en la bibliografía para casos similares. 2.- Adición del coagulante La adición del coagulante podrá realizarse antes del sedimentador primario (precipitación previa), a la salida de la cámara de aereación (coprecipitación), o a la salida del sedimentador secundario (precipitación posterior). Si se emplean canaletas Parshall como mezcladores hidráulicos, el gradiente de velocidad en la garganta deberá ubicarse en el rango de 2000 a 2000 s -1. 3.- Precipitación previa Cuando se adicione el coagulante antes del sedimentador primario, deberá tenerse en cuenta en el diseño de esta unidad, el aumento de la carga de sólidos en base a los resultados obtenidos en ensayos de laboratorio con el líquido a tratar o teniendo en cuenta los antecedentes de la bibliografía. 4.- Coprecipitación En el caso de efectuarse la adición del coagulante en la cámara de aeración, ésta deberá realizarse a la salida de la unidad, nunca a la entrada. El sedimentador secundario deberá diseñarse con un factor de carga hidráulica superficial no superior a 35 m3/m2*d para el caudal máximo diario. 5.- Precipitación posterior Cuando se apliquen mezcladores mecánicos, los tiempos de permanencia variarán entre 15 y 30 segundos y los gradientes de velocidad en el eje del agitador estarán comprendidos entre 200 y 300 s-1. Las cámaras o tanques mezcladores deberán contar con pantallas deflectoras fijas sobre su pared interior para evitar la formación de vórtice. Los floculadores mecánicos se diseñarán para operar con velocidades periféricas en el rango de 25 a 6 cm/s y con gradientes de velocidad entre 50 y 15 s-1. 6.- Filtración Cuando el límite de vuelco exigido sea igual o menor que 0,5 mg P/L, deberá incluirse una etapa de filtración del efluente tratado. 7.- Generación de barros Se estimará el volumen de barros a generar y su composición preferentemente a partir de ensayos de laboratorio del líquido a tratar o, en su defecto, teniendo en cuenta datos de casos similares informados por la bibliografía.
8.- Disposición de barros En base a los datos sobre generación de barros y a la información recabada sobre las alternativas de disposición locales y su normativa, se seleccionará el método a adoptar.
11.13.3.2.- Remoción de nitrógeno a) Cuando el nitrógeno amoniacal de las aguas residuales domésticas resultare el nutriente limitante del fenómeno de eutroficación, o bien fuera la causa de efectos tóxicos sobre la biota del cuerpo receptor, podrá utilizarse el proceso de despojamiento con aire (stripping), la cloración u otros procesos fisicoquímicos de aptitud demostrada para la remoción de nitrógeno. 1.- Despojamiento (stripping) Cuando se utilice el proceso de despojamiento para la remoción de amoníaco, deberá elevarse el pH del líquido a tratar en un mínimo de 9. 2.- Torres de despojamiento Las torres de despojamiento se diseñarán con una carga hidráulica ubicada en el rango de 2,4 a 7,2 m3/m2*h. 3.- Cloración En caso de emplear cloración para la remoción de amoníaco, se deberá prever una unidad de tratamiento adicional que permita el control de la concentración de cloro residual en el efluente. 4.- Dosis de cloro Se estimará la dosis de cloro a emplear en base a la proporción 8 – 10 partes de cloro por parte de nitrógeno, siempre que el pH del medio se mantenga entre 6 y 7. 11.13.4.- Procesos biológicos a) El diseño de estos procesos deberá tener en cuenta como mínimo los siguientes aspectos: 1.- Composición del líquido a tratar Deberá evaluarse la composición del líquido residual a tratar, a fin de determinar el contenido de carbono, expresado en términos de demanda biológica de oxígeno (DBO5) y demanda química de oxígeno (DQO). También se determinará el contenido de nitrógeno total Kjeldahl (NTK) y de fósforo total (P). Cuando no se puedan tomar muestras del líquido residual a depurar porque la red colectora aún no ha sido construida, podrán utilizarse, a modo de referencia,
datos representativos de situaciones similares. Deberá verificarse que los datos sean representativos y confiables para obtener un diseño adecuado del proceso. 2.- Proporción de nutrientes en el líquido a tratar Luego de establecer la composición del líquido a tratar se verificarán las siguientes proporciones comparándolas con los valores siguientes: RELACION DBO/NTK NTK/DQO DBO/P
VALOR mayor que 4 menor que 0,08 mayor que 20
Estas relaciones permitirán, con el resto de la información básica, definir las posibles alternativas de tratamiento así como las modificaciones en la operación de los procesos básicos. Si las relaciones DBO/NTK y /o NTF/DQO son inferiores a las indicadas en 2, el proyectista podrá analizar las siguientes alternativas u otras adecuadamente justificadas para mejorar esas relaciones: Realizar un mezclado discontinuo en la zona anóxica Derivar líquido sobrenadante de la digestión anaeróbica de barros a la zona anóxica. Agregar una fuente externa de materia carbonácea a la zona anóxica, como por ejemplo metanol. Si la relación DBO/P es inferior a la indicada en 2, el proyectista deberá considerar la implementación de un sistema de tratamiento fisicoquímico, complementario o no, para alcanzar los niveles de vuelco requeridos. 3.- Coeficientes cinéticos De ser posible, los coeficientes cinéticos deberán determinarse experimentalmente a través de ensayos a escala laboratorio. En caso contrario, se seleccionarán sus valores de los datos aportados por la bibliografía y se efectuará un análisis de sensibilidad para los valores más adecuados. Deberá tenerse especial atención en la selección de los coeficientes de máximo crecimiento específico (kO) y de crecimiento o rendimiento celular (Y). Deberán verificarse las unidades sobre las que están referidas. 4.- Corrección por temperatura Los valores de los coeficientes cinéticos deberán corregirse para las temperaturas extremas esperables. 5.- Diseño de las etapas de tratamiento
El diseño de cada fase del tratamiento se realizará de acuerdo con la cinética de Monod y otros modelos matemáticos, tomando en cuenta las constantes cinéticas corregidas. 6.- Pérdida de calor Si el proceso de tratamiento seleccionado incluye la nitrificación y se prevén bajas temperaturas en el licor mezcla, deberán tomarse precauciones para disminuir las pérdidas de calor diseñando reactores más profundos, seleccionando adecuadamente los aeradores, evitando las recirculaciones a través de bombas arquimédicas, aislando o enterrando las cañerías de recirculación, entre otros recaudos. 7.- Denitrificación Cuando el proceso adoptado incluya la denitrificación, el tiempo de resistencia hidráulico de esa etapa, basado en el caudal total, no deberá superar los dos (2) horas. Deberá preverse el posible desarrollo de organismos filamentosos y su efecto sobre la etapa de sedimentación secundaria. Se simulará el funcionamiento del sedimentador con distintos IVL (Indices Volumétricos de Lodos). 8.- Recirculación interna Si el proceso incluye la nitrificación-denitrificación, la recirculación interna de la etapa de nitrificación a la de denitrificación, deberá ser del orden de cuatro (4) veces el caudal de alimentación. 9.- Fase anaeróbica Si el tratamiento incluye la remoción biológica de fósforo, el tiempo de resistencia hidráulico en la fase anaeróbica será menor que tres (3) horas. 10.- Límites de vuelco En el caso en que los límites de descarga sean muy estrictos (NTK < 5 mg/L y/o P-total < 2 mg/L), deberá tenerse especial cuidado en el diseño del sedimentador secundario para evitar el escape de sólidos, adicionando una etapa de filtración terciaria con filtros de arena o mixtos. 11.- Nitrificación-denitrificación Si el diseño incluye el proceso de nitrificación-denitrificación y las relaciones DBO/NTK y NTK/DQO son desfavorables (DBO/NTK <4; NTK/DQO > 0,08), deberá preverse operar el proceso para mejorar artificialmente estas relaciones, realizando la descomposición anaeróbica parcial de los barros primarios en el sistema. En este caso, no se instalará una etapa primaria de tratamiento.
11.14.- OTROS TRATAMIENTOS a) Otros tratamientos de líquidos residuales cloacales, no contemplados en las presentes Normas, solo serán aceptados como tecnologías aplicables cuando se cumplimenten las siguientes condiciones de carácter ineludible: Exista experiencia demostrada, ya sea en el país o en el extranjero. Conveniencia técnico-económica demostrable de su aplicación. Se trate de tecnología compatible con la disponibilidad local de mano de obra especializada requerida para su operación y mantenimiento. Su implementación sea aceptable para la comunidad y el futuro operador del sistema. Esté asegurada la reposición de aquellos componentes del sistema que puedan deteriorarse y los correspondientes insumos. b) En todos los casos, el proyectista deberá justificar adecuadamente los parámetros de diseño y eficiencias del tratamiento adoptado. c) El CoFAPyS podrá, a su solo juicio, aceptar, rechazar, sugerir modificaciones al tratamiento propuesto o solicitar la profundización de los estudios presentados, ampliando los antecedentes. En este caso, el proyectista deberá incorporar las modificaciones resultantes a su diseño. d) El CoFAPyS podrá, cuando disponga de los antecedentes suficientes y así lo estime conveniente, normatizar otros procesos de tratamiento no contemplados en la presente norma, incorporándose a la misma.
11.15.- TRATAMIENTOS SOBRE EL TERRENO 11.15.1.- Criterios generales a) El tratamiento de aguas residuales domésticas sobre el terreno, implica la utilización de la superficie y estructura del suelo con su vegetación, para retener y degradar los componentes nocivos del desagüe. b) Se deberá tener en cuenta en forma permanente el grado de aceptación de esta tecnología por la comunidad, así como su disponibilidad de recursos. c) Se considerará la complejidad del diseño y operación del sistema y su posible impacto ambiental. 11.15.2.- Información Básica 11.15.2.1. Características del agua residual a tratar a) Esta información deberá recabarse en la empresa u organismo que tenga a su cargo la operación del sistema cloacal. En su defecto, se deberá ejecutar un plan de aforo, extracción y análisis de muestras que suministre la información requerida. b) Cuando se diseñen sistemas de tratamiento para redes colectoras aún no construidas, el proyectista podrá estimar las características del agua residual a tratar justificando adecuadamente el valor adoptado para cada parámetro. c) Las principales características del agua residual a tratar que deben presentarse incluyen:
caudal medio diario demanda biológica de oxígeno (DBO) sólidos sedimentables y sólidos suspendidos nitrógeno total Kjeldhal fósforo total contenido de patógenos cuando se trate de líquidos cloacales mixtos domésticos e industriales, podrá requerirse el contenido de parámetros particulares como por ejemplo metales pesados u otros.
11.15.2.2. Tipo de suelo elegido a) Las características del terreno mínimas a presentar por el proyectista incluirán:
Aspectos físicos: 1. textura 2. estructura 3. profundidad del estrato superficial
Propiedades químicas
Como mínimo: 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Potencial hidrógeno (pH) Capacidad de intercambio de cationes Niveles de nutrientes Capacidad de absorción y retención de iones inorgánicos Salinidad Metales y otros elementos potencialmente nocivos
Características hidráulicas:
1. Velocidad de infiltración 2. permeabilidad del terreno b) Para el diseño se deben presentar los resultados de un mínimo de dos ensayos de permeabilidad realizados en el terreno elegido para la aplicación del líquido residual. A los fines del proyecto se adoptará el valor correspondiente al estrato de terreno de menor permeabilidad. 11.15.2.3.- Características geológicas del Terreno elegido a) Se presentarán características geológicas del terreno, como formaciones y discontinuidades geológicas, para evaluar la posible reducción del tiempo de permanencia del agua residual aplicada con la consecuente disminución en la eficiencia del tratamiento. 11.15.2.4- Temperatura a) Se presentarán las temperaturas medias mensuales correspondientes al área de aplicación seleccionada y utilizadas en el diseño. Deberán emplearse series de datos con una historia no inferior a diez (10) años. 11.15.2.5.- Evapotranspiración a) Se presentará la serie de datos correspondiente a las evapotranspiraciones medias mensuales para la zona de aplicación elegida. En forma análoga a las temperaturas, se utilizarán series que aporten información para un mínimo de diez (10) años anteriores a la fecha del proyecto. Para el proyecto se adoptarán los valores de evapotranspiración más bajas correspondientes a la serie histórica evaluada. 11.15.2.6.- Velocidad del Viento a) El proyectista recopilará información sobre la velocidad y dirección de los vientos predominantes en el área de aplicación del agua residual. 11.15.2.7.- Precipitaciones a) Se deberán reunir datos sobre precipitaciones pluviales (y nivales donde corresponda) medias mensuales correspondientes al área seleccionada, con una historia no inferior a los diez (10) años.
b) Estos datos se utilizarán en el cálculo del balance hídrico. Para los fines del diseño, se adoptarán los valores mayores de la serie a fin de considerar las condiciones más adversas. 11.5.2.8.- Lluvias intensas a) Se deberá recabar información sobre la intensidad y duración de las precipitaciones en el área elegida, a fin de estimar el escurrimiento superficial debido a precipitaciones y evaluar sus posibilidades de drenaje. 11.15.2.9.- Uso de la Tierra a) El proyectista deberá demostrar que el sistema diseñado es compatible con la planificación global de la comunidad a servir. Para ello presentará sobre los usos de la tierra actuales y previstos en la zona considerada para la implementación del sistema un tratamiento sobre terreno. b) Los antecedentes deberán indicar si estos usos son de tipo residencial, comercial, industrial, recreativo, espacios abiertos urbanos, agrícola, áreas verdes suburbanas o áreas no urbanizadas. 11.15.2.10.- Agricultura local a) En caso de existir agricultura local, el proyectista deberá describir las prácticas más usuales, indicando como mínimo: El tipo de cultivo Los ciclos de siembra/cosecha anuales Los requerimientos y forma de riego 11.15.2.11.- Niveles de vuelco admisibles a) El proyectista deberá indicar los niveles de vuelco admisibles para los cuerpos receptores del líquido tratado, ya sean éstos superficiales o subterráneos. 11.15.2.12.- Hidrología a) El proyectista presentará una amplia y detallada información sobre la hidrología superficial y subterránea existentes en el área de aplicación prevista y su zona de influencia. Esta información indicará cuando sea posible:
caudales medios mensuales profundidad de las capas subterráneas y su sentido de escurrimiento. calidad físico-química y bacteriológica de los cuerpos de agua usos previstos para los cuerpos receptores
11.15.3.- Condiciones de diseño 11.15.3.1.- Sistemas de tratamiento
a) Serán aplicables los sistemas conocidos como de infiltración lenta, infiltración rápida, escurrimiento superficial, bañados y toda otra alternativa de tratamiento sobre terreno debidamente justificada por el proyectista. 11.15.3.2.- Selección del lugar de aplicación a) El proyectista deberá justificar la selección del lugar de aplicación del agua residual en base a información relativa a los siguientes aspectos:
Topografía (pendientes, drenaje, inundabilidad) Características del suelo (físicas, hidráulicas y eventualmente químicas) Geología Hidrología Calidad del agua tanto superficial como subterránea
b) Para una selección adecuada del terreno de aplicación deberán satisfacerse como mínimo las siguientes condiciones:
Uso de la tierra compatible con la planificación regional prevista. Pendiente del terreno adecuada para el sistema de tratamiento elegido Existencia de un drenaje conveniente Permeabilidad del suelo compatible con el sistema de tratamiento propuesto
11.15.3.3.- Pendiente del terreno a) Sistemas de infiltración lenta: se aplicarán a pendientes del terreno del 15% (quince por ciento) o menores. b) Sistemas de infiltración rápida: las pendientes máximas serán del 5% (cinco por ciento). c) Escurrimiento superficial: las pendientes variarán entre 2 y 8% (dos y ocho por ciento). d) El proyectista podrá emplear valores diferentes en casos debidamente justificados. 11.15.3.4.- Permeabilidad del terreno a) Sistemas de infiltración lenta: serán considerados adecuados suelos cuya permeabilidad se ubique en el rango de 0,2 a 50 cm/h. b) Infiltración rápida: será conveniente el rango de 10 a 100 cm/h. c) Escurrimiento superficial: se requerirán suelos con permeabilidad menor o igual que 0,5 cm/h. d) El proyectista podrá emplear valores fuera de los rangos mencionados con la debida justificación. 11.15.3.5.- Terrenos inundables
a) En terrenos con probabilidad de ocurrencia de inundaciones, deberá preverse a defensa del sistema de tratamiento, en particular de las lagunas de almacenamiento. 11.15.3.6.- Tasa de aplicación hidráulica a) El proyectista definirá la tasa de aplicación hidráulica para el suelo elegido en forma semanal, mensual y anual. Para ello deberá considerar:
Permeabilidad del terreno. El uso consuntivo del agua por parte del cultivo regado. La evapotranspiración y la precipitación correspondiente. La proporción de agua residual percolada y la fracción derivada al desagüe por escurrimiento superficial.
11.15.3.7.- Frecuencia de aplicación a) Se deberán indicar los periodos de descanso necesarios para un correcto drenaje del suelo, teniendo en cuenta además las necesidades del cultivo regado. Se deberá calcular el número aproximado de días al año en que se aplicará agua residual al terreno. 11.15.3.8.- Tasa de aplicación de nitrógeno a) Se justificará la tasa de aplicación de nitrógeno adoptada, en base al valor de vuelco admisible por el cuerpo receptor, sea éste superficial o subterráneo, el consumo de nitrógeno por parte del cultivo regado, y la remoción de nitrógeno en el terreno estimada debida al proceso de denitrificación.
11.15.3.9.- Superficie de aplicación requerida a) Se calculará la superficie de tratamiento de agua residual requerida por dos vías independientes:
Teniendo en cuenta la tasa de aplicación hidráulica.
Considerando la tasa de aplicación de nitrógeno.
El proyectista deberá adoptar como superficie de diseño del sistema aquella que resulte mayor. 11.15.3.10.- Operabilidad del sistema a) Se deberá estimar la cantidad de días al año en que el sistema pueda estar fuera de operación. Su decisión deberá estar fundada en consideraciones de condiciones climáticas adversas y recurrentes, por ejemplo la cantidad de días del año con temperatura media por debajo de 0ºC o bien el promedio anual de precipitaciones y la duración promedio de las tormentas de lluvia. 11.15.3.11.- Almacenamiento
a) Se deberá definir la capacidad de almacenamiento requerida por el sistema, justificando el valor adoptado en base a datos históricos que demuestren la probabilidad de ocurrencia de condiciones climáticas adversas, así como de diferentes estacionales entre la generación y el uso de aguas residuales para riego. 11.15.3.12.- Cultivo b) El proyectista seleccionará el tipo de cultivo a emplear en el sistema de infiltración lenta o escurrimiento superficial diseñado, teniendo en cuenta los siguientes aspectos:
Consumo de agua y nutrientes. Tolerancia a la presencia de posibles inhibidores en el agua residual y suelo. Relación de absorción de sodio (RAS). Facilidad de manejo agrícola (siembra, cultivo y cosecha) Posible valor comercial
11.15.3.13.- Pretratamiento a) El proyectista seleccionará el sistema de pretratamiento a adoptar justificando su elección en aspectos tales como:
Cumplimiento de niveles de calidad bacteriológica.
Funcionamiento adecuado de los sistemas de distribución.
Reducción del impacto ambiental del sistema sobre su entorno.
Alcance de mejores niveles de tratamiento.
Reducción del atarquinamiento de la superficie del terreno.
b) Cuando se traten aguas residuales conteniendo efluentes industriales, deberá indicarse si es necesario instalar sistemas de pretratamiento en las industrias. El objeto de estos pretratamientos será:
Proteger la red colectora
Remover los elementos que puedan tener un efecto adverso para el sistema de tratamiento sobre terreno, o bien puedan pasar a través de él sin modificaciones, dando lugar a niveles de vuelco inadmisibles.
11.15.3.14.- Distribución a) El sistema de distribución del agua residual deberá ser seleccionado por el proyectista, quien justificará su elección en base a los objetivos principales del sistema de tratamiento sobre terreno diseñado y a condiciones tales como:
Topografía
Tipo de suelo
Requerimientos de riego del cultivo
Grado de pretratamiento aplicado
11.15.4.- Monitoreo del sistema a) El proyectista definirá el método de monitoreo a utilizar indicando los puntos de observación así como la frecuencia de extracción de muestras. b) Se especificarán los parámetros a determinar de acuerdo con los usos del cuerpo receptor y los niveles de vuelco requeridos. c) El programa de monitoreo deberá contemplar como mínimo el seguimiento de:
La calidad del agua residual a tratar. La calidad del agua tratada La evolución de la calidad del agua en el cuerpo receptor Evolución de la calidad del terreno que recibe el agua residual.
11.16.- TRATAMIENTOS Y DISPOSICIONES DE BARROS Los barros, también denominados lodos o fangos, tienen su origen en los procesos de depuración del agua residual, consisten en un residuo líquido que contiene sólidos en suspensión constituidos por materia orgánica e inertes. La presente norma comprende los sólidos producidos por plantas depuradoras de líquidos cloacales, a saber:
Sólidos gruesos retenidos en rejas y desarenador Arena Espumas, grasas y material flotante Sólidos retenidos en sedimentadores primarios (barro primario) Sólidos provenientes de una precipitación debida a la adición de productos químicos (barro químico). Sólidos biológicos decantados en sedimentadores secundarios (barro secundario). Sólidos estabilizados biológicamente (barros digeridos). Sólidos provenientes de fosas sépticas.
11.16.1.- Estimación de la calidad y cantidad del barro a) Las características y cantidad del barro generado dependen de los tipos de líquido crudo que los origina, los procesos de tratamiento empleados en la planta y el tiempo que media entre su producción y disposición final. b) El proyectista estimará la calidad y cantidad de barro que producirá el establecimiento proyectado, adoptando valores comprendidos dentro de los rangos de los cuadros 11.16.1, 11.16.2 y 11.16.3. Asimismo, deberá justificar los valores adoptados en cuanto a disposición y cantidad del barro generado por la instalación diseñada basándose en balances de masa, datos obtenidos a partir de instalaciones similares o bien en referencias bibliográficas. CUADRO 11.16.1.Composición química típica del fango crudo y digerido Características
Sólidos secos totales (ST)% Sólidos volátiles (% de ST) Grasas y aceites (solubles en éter, % de ST) Proteínas (% de ST) Nitrógeno (N, % de ST) Fósforo (P205, % de ST) Potasio (K20, % de ST) Celulosa (% de ST) Hierro (no como sulfuro) Sílice (Si02, % de ST) PH Alcalinidad (mg/L como CaC03) Acidos orgánicos (mg/L como Hac) Poder calorífico (Kcal/Kg)
Fango Primario Intervalo
Crudo Valor típico
Fango Digerido Intervalo
Valor Típico
2.0- 8.0 60- 80 6.0 – 30.0 20 – 30 1.5 – 6.0 0.8 – 3.0 0.0 – 1.0 8.0 – 15.0 2.0 – 4.0 15.0 – 20.0 5.0 – 8.0 500-1500 200-2000 3800-5500
5.0 65 25 4.0 2.0 0.4 10.0 2.5 6.0 600 500 4200ª
6.0-12.0 30-60 5.0-20.0 15-20 1.6-6.0 1.5-4.0 0.0-3.0 8.0-15.0 3.0-8.0 10.0-20.0 6.5-7.5 2500-3500 100.600 1500.3700
10.0 40.0 18 4.0 2.5 1.0 10.0 4.0 7.0 3000 200 2100b
a b
Basado en el 65% de materia volátil Basado en el 40% de materia volátil
CUADRO 11.16.2 Datos típicos sobre las características físicas y las cantidades de fango producido en diversos procesos de tratamiento de aguas residuales domésticas Proceso de Tratamiento
Peso específico de los sólidos del fango
Decantación primaria Fango activado (en exceso) Aeración prolongada (fango en exceso) Laguna aerada (fango en exceso) Filtración Eliminación de algas Adición de productos químicos a los clarificadores primarios para la eliminación del fósforo. Dosis baja de cal (350-500 mg/L). Dosis alta de cal (800-1600 mg/L). a b
Peso específico del fango
Sólidos secos Kg/103*m3 de líquido residual intervalo
valor típico
1.4 1.25 1.45 1.30 1.20 1.20
1.02 1.005 1.025 1.010 1.005
110-170 70-100 55-90 80-120 10-20 10-25
150 85 70 100ª 15 15
1.9 2.2
1.04 1.05
250-400 600-1280
300b 800b
Suponiendo que no hay tratamiento primario. Fango a añadir al normalmente eliminado por decantación primaria.
CUADRO 11.16.3 Concentraciones esperadas del fango procedentes de diversas operaciones y procesos de tratamiento Funcionamiento o Aplicación de la etapa de tratamiento
Tanque de decantación primaria Fango primario Fanto primario y activado en exceso Primario y humus de filtro percoladores Fango primario con adición de hierro para la eliminación del fósforo Fango primario con adición de dosis baja de cal para la eliminación del fósforo Fango primario con adición de dosis altas de cal para la eliminación del fósforo Tanque de sedimentación secundaria Fango activado en exceso, con decantación primaria Fango activado en exceso, sin decantación primaria Humus de filtro percolador
Concentración de sólidos secos En (%) Intervalo Valor típico
4.00-12.00 3.00-10.00 4.00-10.00
5.00 4.00 5.00
5.00-14.00
7.50
2.00-8.00
4.00
4.00-16.00
10.00
0.50-1.50 0.75-2.50 1.00-3.00
0.75 1.25 1.50
Espumas
3.00-10.00
5.00
Espesador por gravedad Fango primario únicamente Primario y activado en exceso Primario y humus de filtro percolador
6.00-12.00 3.00-10.00 4.00-10.00
8.00 4.00 5.00
Espesador por flotación Fango activado en exceso únicamente
3.00-6.00
4.00
Digestor anaerobio Fango primario únicamente Primario y activado en exceso Primario y humus de filtro percolador
5.00-10.00 2.50-7.00 3.00-8.00
7.00 3.50 4.00
Digestor aerobio Fango activado en exceso solamente Fango activado en exceso y primario Fango primario únicamente
0.75-2.50 1.50-4.00 2.50-7.00
1.25 2.50 3.50
11.16.2.- Selección de la alternativa de tratamiento a) El tratamiento de barros adoptado deberá satisfacer los siguientes objetivos esenciales:
Reducción de la capacidad de fermentación, proceso comunmente denominado estabilización. Reducción del volumen. Eliminación de microorganismos patógenos. Disposición final.
b) Las alternativas de tratamiento y evacuación de fangos, cuya utilización será considerada por el proyectista, se incluyen en el cuadro 11.16.4. El proyectista deberá justificar el método adoptado. 11.16.2.1.- Espesamiento 11.16.2.1.A.- Generalidades a) El objetivo básico de la operación de espesamiento será reducir el volumen del barro a tratar, luego de su separación inicial del líquido residual. El procedimiento procurará separar o extraer líquido para concentrar los sólidos. b) El proyectista decidirá en forma justificada si el espesamiento se realiza en los mismos sedimentadores o sí, por el contrario, se requieren unidades de espesamiento independientes. 11.16.2.1.B.- Adopción de unidades de espesamiento independientes
Los sistemas de espesamiento diseñados como unidades independientes deberán ser justificados por el proyectista demostrando el beneficio técnicoeconómico de la etapa. La evaluación de la conveniencia del empleo de este sistema deberá tener en cuenta los siguientes factores:
El costo adicional de las instalaciones y de su operación.
La disponibilidad de operarios entrenados.
La posibilidad de generación de olores por septización del barro debido a periodos de espesamiento prolongados.
Las menores capacidades requeridas para digestores, tanques, bombas e instalaciones adicionales.
La reducción del consumo de productos químicos para el acondicionamiento del barro.
CUADRO 11.16.4 Método de tratamiento y evacuación de fangos Operación Unitaria, proceso Unitario o método de tratamiento Espesamiento Por gravedad Por flotación Por centrifugación Estabilización Oxidación con cloro Estabilización con cal Tratamiento térmico Digestión anaerobia Digestión aerobia Acondicionamiento Acodicionamiento químico Elutriación Desinfección Desinfección Deshidratación Filtro de vacío Filtro prensa Filtro de banda horizontal Centrifuga Playa de secado Laguna Secado En horno rotativo En horno de pisos múltiples Compostaje Compostaje (solo fango) Compostaje combinado con residuos sólidos Reducción térmica Horno de pisos múltiples Horno de lecho fluidizado Coincineración con residuos sólidos Copirólisis con residuos sólidos Oxidación por vía húmeda Disposición final Aplicación al terreno Regeneración de tierras Reutilización
Función Reducción de volumen Reducción de volumen Reducción de volumen Estabilización Estabilización Estabilización Estab., reducción de masa Estab., reducción de masa Acondicionamiento del fango Lixiviación Desinfección Reducción de volumen Reducción de volumen Reducción de volumen Reducción de volumen Almacenamiento, reducción de volumen
Reducción de peso, reducción de volumen Reducción de peso, reducción de volumen Reducción de peso, reducción de volumen Reducción de peso, reducción de volumen Reducción de volumen, recuperación de calor Reducción de volumen Reducción de volumen Reducción de volumen, recuperación de calor Reducción de volumen Evacuación final Evacuación final, regeneración del terreno Evacuación final, recuperación de recursos
El menor requerimiento de cantidad de calor en digestores anaeróbicos.
Los menores volúmenes y pesos para el transporte a lagunas o al suelo, por bombeo o vehículos, o para establecer las superficies de playas de secado.
11.16.2.1.C.- Selección de la alternativa de espesamiento En caso de adoptarse unidades independientes de espesamiento, podrán utilizarse equipos que funcionen por gravedad o por flotación, salvo que se justifiquen otros sistemas, en cuyo caso se deberán presentar los fundamentos y antecedentes experimentales correspondientes.
11.16.2.1.D.- Diseño de espesadores por gravedad El método de espesamiento más común es el gravitatorio, pudiéndose aplicar en espesadores estáticos o en espesadores con barredores mecánicos de fondo. A continuación se mencionan los requerimientos mínimos para el diseño de los espesadores de gravedad: a) Para barros digeridos por vía biológica, se deberán adoptar espesadores estáticos o de flotación, salvo que se justifique otro sistema. b) Para barros crudos provenientes de sedimentadores primarios o semidigeridos (mezcla del proveniente de sedimentadores primarios y del tratamiento biológico), se adoptarán espesadores por gravedad con barredores mecánicos de fondo. c) Se diseñarán preferentemente con planta de forma circular, con fondo en tolva tronco-cónica. Otras formas deberán ser justificadas por el proyectista. d) La permanencia hidráulica mínima en los espesadores estáticos, destinados al espesamiento de barros estabilizados biológicamente, será de 5 días, llegando a 10 días si se requiere almacenamiento. e) La altura de los espesadores se definirá en forma experimental mediante ensayos de sedimentación. De no ser posible, el proyectista justificará la altura adoptada dentro del rango de 3 a 6 metros, pudiendo alcanzar alturas mayores en casos particulares. f) La permanencia hidráulica del lodo en espesadores con barrido mecánico de fondo no deberá superar las 24 horas. g) La profundidad de la zona de espesamiento, en la tolva de la unidad, no deberá ser superior a 0,90 m a fin de evitar la septicidad del barro y la formación de gases. h) El caudal de lodo a tratar QL (m3/d), contendrá una masa de sólidos suspendidos totales, SS (Kg SS/d). i) El dimensionamiento de espesadores por gravedad (con excepción de los espesadores estáticos de lodos en exceso provenientes de aeración prolongada) comprenderá: Volumen del espesador (m3) = Ve = QL * t * 1/24 * días/horas Area líquida del tanque circular
(m2) = A = SS / CSS
donde: t
= permanencia hidráulica (h), según se establece en el numeral f.
CSS = carga superficial másica (KgSS/d*m2), valores indicadores en el Cuadro 11.16.5.
CUADRO 11.16.5 Cargas de sólidos para el diseño de espesadores por y gravedad y concentraciones típicas de barros Tipo de lodo
De tratamiento primario solamente De lecho percolador solamente De barros activados solamente De barro primario y de percolaciones De barro primario y de barros activados
Concentración de sólidos (en peso) del fango (%) Sin espesar Espesado
Carga másica superficial para espesadores con barrido de fondo (KgSS/d*m2)
2,5 a 5,5,
8,0 a 10,0
100 a 150
4,0 a 7,0
7,0 a 9,0
40 a 50
0,5 a 1,2
2,5 a 3,3,
20 a 40
3,0 a 6,0
7,0 a 9,0
60 a 100
2,6 a 4,8
4,6 a 9,0
40 a 80
Los espesadores estáticos profundos de lodo en exceso para sistemas de aeración prolongada, se calcularán de acuerdo a las siguientes expresiones: AA
Ve
= QS / CSS = área del tanque circular (m2)
E f *V * X * t
C * X E
volumen útil del espesador (m3 )
H
= VE / AE = altura promedio útil del espesador, considerando el volumen de la tolva tronco cónica (m)
QS
= V*X/C = masa de sólidos suspendidos que ingresa diariamente al espesador (kg SS/d)
V
= volumen de la cámara de aeración (reactor) (m3)
t
= permanencia hidráulica (d). Se adoptará t = 5 días como valor mínimo (según numeral, varía entre 5 y 10 días).
C
= EL = edad del lodo (d). En aeración prolongada se adoptará C = 20 d.
X
= concentración de sólidos suspendidos totales en la cámara de aeración (reactor) (kg SSTA/m3)
XE
= concentración media de sólidos suspendidos totales en el espesador, valor promedio entre el lodo afluente y el extraído (Kg SS/m 3). Se adoptará XE = 25 a 33 kg SS/m3 (2,5 a 3,3 %), con un valor medio de 30 Kg SS/m3 (3%).
CSS
j)
= carga superficial másica (Kg SS/d*m2). Se adoptará CSS = 30 a 60 kg SS/d*m2, con un valor medio de 40 Kg SS/d*m2, para lodos en exceso de aeración prolongada y espesadores sin barrido de fondo. La adopción del barrido de fondo deberá ser justificada por el proyectista y en consecuencia la carga superficial másica CSS.
El ingreso a los espesadores deberá prever una pantalla aquietadora, la cual adoptará forma anular en caso de diseñarse espesadores de planta circular.
k) La salida del efluente líquido o sobrenadante superficial, se realizará mediante vertederos con caída libre de acuerdo con lo establecido por la norma para sedimentadores. El sobrenadante deberá ser retornado al comienzo del circuito de la planta de tratamiento, considerándose la influencia de su carga orgánica y de sus sólidos suspendidos. l)
El diámetro empleado en los espesadores podrá ubicarse en el rango de 3 a 30 m. Cuando el cálculo indique valores superiores se adoptará un número mayor de unidades.
m) Cuando la unidad no disponga de dispositivo de barrido de fondo, las paredes de las tolvas se diseñarán, como mínimo, con un ángulo de 45º respecto de la horizontal. n) En el caso de preverse barredor de fondo, la inclinación de las paredes de la tolva (fondo del espesador) será, como mínimo, de 6º respecto de la horizontal. o) Los barredores se proyectarán para una velocidad de giro en el rango de 0,02 a 0,05 r.p.m. Las velocidades que escapen a este rango deberán ser justificadas por el proyectista. 11.16.2.1.E.- Diseño de espesadores por flotación con aire disuelto Los espesadores por flotación con aire disuelto se diseñarán de acuerdo con las siguientes pautas: a)
La adopción del espesamiento por flotación con aire disuelto deberá ser justificada por el proyectista mediante un análisis técnico-económico. Los elementos que se deberán considerar en esta evaluación son: Aumento de los costos de la operación y el mantenimiento respecto de los correspondientes al proceso de espesamiento por gravedad. Aumento del grado de mecanización (bombas, válvula de expansión, compresor de aire, cámara de presurización, etc.), lo cual obligará a tener operadores bien entrenados. Aumento de la complejidad de los problemas operativos. Obtención de mayores concentraciones de sólidos en tiempos menores que los necesarios para sistemas de espesamiento por gravedad.
Unidades de espesamiento más reducidas en tamaño. Aplicación ventajosa a barros que sedimentan mal. b) El espesamiento por flotación se aplicará especialmente al lodo en exceso de barros activados y su variante de aereación prolongada, adoptándose al sistema de aire disuelto bajo presión seguida de descompresión. c) El proyectista calculará el área del tanque del espesador teniendo en cuenta la carga de sólidos que debe ser tratada por unidad de tiempo y la carga de sólidos aplicable al espesador, la cual estará dentro del rango de valores presentado en el cuadro 11.16.6. Cuando se adopten valores fuera del intervalo 2 a 12 Kg/m2*h, deberán ser justificados. d) La permanencia hidráulica en el tanque de flotación, no podrá superar las 3 horas en ningún caso. El volumen V (m3) del tanque podrá calcularse considerando el caudal de lodo a tratar Q (m3/h) y la permanencia hidráulica adoptada t (h). e) Los tanques de flotación podrán diseñarse con una profundidad entre 2 y 4 m, debiendo justificarse los valores fuera de este rango. El proyectista fundamentará el valor adoptado en datos experimentables obtenidos en ensayos con el barro a espesar o bien en plantas de tratamiento existentes para similares condiciones. De no contarse con esta información, el proyectista deberá basarse en la bibliografía especializada. f)
Las unidades de espesamiento por flotación podrán construirse con planta de forma rectangular o circular de acuerdo con la disponibilidad de espacio.
g) El área calculada para el tanque del espesador debe ser verificada para la tasa de aplicación hidráulica correspondiente, la cual se ubicará entre 30 y 160 L/min*m2. h) La relación aire/sólidos deberá definirse en base a ensayos de laboratorio o a partir de experiencias semejantes a la localidad de emplazamiento. En caso de no contar con esa relación, se adoptará un valor comprendido entre 2 y 4%. Con esa relación y la masa de sólidos suspendidos (SS) indicados en el Cuadro 11.16.2 de esta norma, se calculará el caudal de aire requerido y en consecuencia la capacidad del compresor necesario. i)
El proyectista deberá justificar el sistema de presurización diseñado compuesto de: compresor, tanque de presurización y accesorios, indicando la presión manométrica de trabajo adoptada dentro del rango de 2,5 a 4 Kg/cm2.
j)
El tanque de presurización de la mezcla aire-lodo deberá tener un volumen correspondiente a una permanencia de la mezcla no menor de 2 minutos.
k) En caso de utilizar presurización indirecta, el caudal de la recirculación deberá estar comprendido entre el 20 y 40% del caudal de lodo afluente. El proyectista deberá justificar la utilización de porcentajes mayores.
Cuadro 11.16.6 Cargas de sólidos aplicables a un espesador por aire disuelto
Tipo de Barro Primario solamente Barro activado en exceso Lecho percolador Primario + barro activado en exceso Primario + lecho percolador
Carga de Sólidos (Kg/m2*hr) Sin adición de coagulante Con adición óptima de coagulante 4–6 12 2 10 3–4 11 3–6
10
4-6
12
11.16.2.1.F.- Espesamiento por centrifugación u otros métodos a) El espesamiento de barros por centrifugación u otros métodos solamente será considerado en circunstancias muy particulares, en donde ninguna de las alternativas de espesamiento mencionadas con anterioridad (por gravedad y por flotación) pueda satisfacer los requerimientos específicos del diseño. b) El proyectista deberá fundamentar con una detallada evaluación técnicoeconómica la elección de esas alternativas. 11.16.2.2.- Estabilización de lodos 11.16.2.2.A.- Objetivo El objetivo de este tratamiento será inhibir, reducir o eliminar el potencial de fermentación o putrefacción de los lodos para evitar olores desagradables y disminuir o suprimir el número de microorganismos patógenos. El proyectista podrá utilizar procesos biológicos, químicos o físicos para lograr la estabilización del barro. 11.16.2.2.B.- Digestión aneróbica La estabilización biológica de barros por vía anaeróbica podrá realizarse con digestores convencionales de baja carga o en sistemas de alta carga con dos etapas. El proyectista seleccionará la alternativa de digestión anaeróbica a aplicar justificando el sistema adoptado en base a una evaluación técnico-económica. 11.16.2.2.C.- Tipos de digestores anaeróbicos La digestión anaeróbica podrá llevarse a cabo en sistemas de digestión del tipo: a) Convencional o de baja carga, consistente generalmente en un único digestor convencional, aunque en algunos casos puede contar con un digestor secundario. b) De alta carga o alta velocidad, compuesto por un digestor de alta carga, denominado primario, seguido por un digestor convencional, denominado secundario, conformando ambos una sola unidad operativa.
11.16.2.2.D.- Características de los sistemas de digestión anaeróbica a) Sistema Convencional: Se producirá la estratificación del volumen útil en las siguientes capas o zonas:
Lodo comprimido y compactado en el fondo (tolva). Digestión activa, en las capas intermedias. Sobrenadante, en la superficie líquida. De espuma, flotante en la superficie. Acumulación de los gases resultantes, entre la superficie líquida y la cubierta de la instalación.
La entrada del lodo crudo se hará en la zona de digestión activa y la salida del lodo digerido y compactado desde la tolva. Ambas operaciones se efectuarán en forma intermitente. La salida del sobrenadante se efectuará en forma intermitente, al igual que el ingreso del barro crudo, por descargas múltiples. El gas producido deberá ser enviado a gasómetro o quemador. La salida intermitente del barro digerido se hará desde el fondo de la tolva. El rango de temperatura operativa dentro del digestor deberá estar comprendido entre 20º C y 35º C, pudiendo mantenerse en base a calefacción, de ser necesario. Para digestores con grandes permanencias hidráulicas del lodo (mayor a 45 días), deberá proyectarse un sistema de homogeneización o mezclado lento. b) Digestor convencional secundario: Tendrá lugar una estratificación similar a la producida en el digestor convencional de una sola etapa. La entrada del barro crudo se efectuará en forma continua o intermitente y la salida del lodo digerido se hará por el fondo de igual modo. La salida del sobrenadante será similar al de fase única. No requerirá calefacción. No necesitará homogeneización. El volumen útil deberá tener en cuenta el espesamiento del barro a deshidratar, y la capacidad de almacenamiento de barro requerida. La cubierta podrá ser fija o flotante y estará conectada al gasómetro y/o quemador. Las unidades de pequeña capacidad podrán estar descubiertas.
Digestor primario de alta carga: El volumen será homogeneizado sin estratificación, mediante un dispositivo de mezcla. Tendrán entrada y salida conjunta de lodo crudo y recirculado, en forma continua e intermitente. Requerirán calefacción para mantener una temperatura interna óptima en el rango de 30º a 37º C. La producción de gas se enviará al digestor secundario o al gasómetro si aquél no tuviera cubierta. 11.16.2.2.E.- Característica de los elementos principales de los digestores a) El dispositivo de homogeneización o mezclado consistirá preferentemente en la recirculación de gas. La agitación también podrá efectuarse por recirculado del lodo, o bien ubicando interna o externamente dispositivos mecánicos. Estos últimos deberán dar una densidad de potencia p = 1 w/m3 para los convencionales y de 5 w/m3 para los de alta carga. Cuando se emplee recirculación, el volumen útil deberá ser renovado en un lapso no mayor a 8 horas. b) Para la remoción del sobrenadante deberán proyectarse salidas múltiples, separadas 0,60 m verticalmente y distribuidas en la zona correspondiente (aproximadamente en la mitad del reactor). c) Los diámetros mínimos de las cañerías de circulación de lodos serán de 200 mm y de 100 mm para los de impulsión de bombas. Por encima de esos mínimos, la velocidad del flujo en las cañerías estará comprendida entre 1,50 y 2,40 m/s. Las cañerías normalmente serán de hierro fundido con sistemas de limpieza de desarmado y de inyección de efluente de la planta en presión. El diámetro mínimo de las cañerías de extracción de muestras será de 38 mm y de 64 mm para recoger gases, teniendo siempre válvulas de cierre lento. d) Todo digestor deberá disponer de un acceso en la cubierta o lateral, con dimensión mínima de 0,60 m. e) En los digestores cubiertos, el biogas podrá ser almacenado y utilizado como fuente de energía alternativa, o bien será quemado y los gases de combustión disipados a la atmósfera. En ningún caso, los gases emitidos deberán generar problemas con olores. La altura mínima de salida de gases sobre la cubierta será de 3,00 m. Los quemadores estarán a una distancia mínima de 30 m de un digestor o gasómetro y 20 m de cualquier edificio. En todos los casos se adoptarán las medidas de seguridad exigidas por las normas correspondientes para las instalaciones industriales de gas. f) La cañería de recolección y transporte del gas de digestión deberá ser diseñada para una velocidad máxima de 4,00 m/s y deberá disponer de dispositivos de seguridad: removedores de condensados, arrestallamas, válvulas compensadoras de presión o subpresión, alarmas, etc.
g) Las cubiertas fijas deberán tener dispositivos que permitan el paso del gas proveniente de depósitos al digestor a fin de evitar que la presión en el tanque sea inferior a la atmosférica y puedan formarse, por el ingreso accidental de aire, mezclas explosivas. En cambio, en las flotantes, no se requerirán esos dispositivos. h) El proyectista deberá justificar mediante una evaluación técnico-económica la necesidad de utilizar calefacción en el sistema de digestión. i) El sistema de calefacción constará básicamente de intercambiadores de calor agua/barro, los cuales podrán ser externos o internos al digestor. 11.16.2.2.F.- Dimensionamiento del digestor a) Serán aceptables para el cálculo del volumen de digestores anaeróbicos los siguientes métodos: Método empírico, basado en los factores de carga indicados en el cuadro 11.16.7. El proyectista justificará los valores adoptados en base al tiempo de permanencia, la degradabilidad, la agitación, la calefacción y la concentración del barro en el digestor. Cuadro 11.16.7 Digestores anaeróbicos Parámetros de diseño Parámetros 10,0 1.- Carga másica volumétrica CSV (KgSS/d*m3) Convencional primario 0,32 a 1,20 9,65 (a) Convencional secundario De alta carga primario 1,20 a 4,80 2,40 (a) 2.- Periodo de retención t (días) Convencional primario 140 Convencional secundario 6 De alta carga primario 14
% de sólidos en el líquido crudo 5,0
2,5
0,32 a 1,20 0,65 (a)
0,32 a 1,20 0,65 (a)
1,20 a 4,80 2,40 (a)
1,20 a 4,80 2,40 (a)
70 3 7
35 1,5 3,5
(a): Valores recomendados
Método basado en la reducción observada de volumen. Podrá utilizarse este método que aplica la ecuación: V = Vf – 2/3 * (Vf – Vd) * t donde: V = Volumen del digestor en m3 Vf = Volumen de lodo crudo agregado (m3/día)
Vd = Volumen de lodo digerido extraido (m3/día) T = Tiempo de digestión (días) Su aplicación se efectuará únicamente cuando el proyectista emplee datos de digestores en funcionamiento con condiciones operativas similares.
Método racional, basado en el concepto de tiempo medio de retención celular o edad del barro (C), sólo si se calculan digestores de mezcla completa y siempre que el proyectista utilice coeficiente cinéticos obtenidos en forma experimental para sistemas similares al diseñado.
El método basado en la población podrá ser utilizado únicamente por el proyectista a fin de verificar los volúmenes de digestor calculados por los métodos anteriores. Al volumen calculado según los valores del cuadro 11.16.8 deberá adicionarse el volumen necesario para almacenamiento de barro digerido a deshidratar. Cuadro 11.16.8 Capacidades necesarias del tanque de digestión (a) Barro Húmedo Producido Origen del Barro
Sólidos secos g/hab*d
Volumen
Volumen de Digestor Requerido (b)
Primario
72
Porcentaje de Sólidos % 5
Primario + Lecho percolador
108
4
2,70
95 – 122
Primario + barro activado
114
3
3,80
133 - 171
m3/103*hab*d 1,44
m3/103*hab 50 – 65
(a) Basado en 120 g de sólidos suspendidos por habitante-día en el agua residual cruda. (b) Tiempo de permanencia hidráulica de 35 a 45 días.
b) En todos los casos, el proyectista deberá asegurarse de que el volumen final adoptado contemple no sólo el volumen útil calculado sino también eventuales picos de carga hidráulica, acumulación de espuma y arena, así como variaciones en el nivel de líquido del digestor. c) Para el cálculo del volumen de gas a producir diariamente por el digestor, se utilizarán factores en el rango de 0,75 a 1,12 m3 CNPT/Kg SV removidos (CNPT = condiciones normales de presión y temperatura). El proyectista deberá justificar el valor adoptado, pudiendo emplear factores fuera del rango mencionado, si se fundamenta en evidencia experimental.
d) Los digestores podrán construirse en planta de forma circular, rectangular o bien con forma ovoidal. En todos los casos, el proyectista justificará la forma elegida indicando el porcentaje de volumen útil supuesto. e) Los digestores cilíndricos podrán proyectarse con un diámetro mínimo de 4 metros, alturas del sector cilíndrico entre 4,50 y 6,00 m y relaciones entre el diámetro y la altura útil que pueden variar entre 2 y 4. El fondo será una tolva troncocónica con pendientes de 1:5 a 1:3 (vertical-horizontal). 11.16.2.2.G.- Ubicación del digestor Los digestores podrán instalarse sobre el nivel del terreno, semienterrados o totalmente enterrados, de acuerdo con la elección del proyectista, quien justificará su decisión. Siempre que sea posible, se evitará el contacto de las paredes del digestor con la capa freática. 11.16.2.2.H.- Digestión aerobia Los sistemas de digestión aerobia se diseñarán de acuerdo con las siguientes pautas: La digestión aerobia de barros es un proceso similar al de barros activados en la variante de aereación prolongada. Por lo tanto, el consumo de energía es significativamente superior al proceso de digestión anaeróbica. El proyectista deberá justificar mediante una evaluación técnico económica la utilización de este proceso de estabilización de barros. Los digestores aeróbicos de barro serán diseñados como reactores totalmente agitados. Por lo tanto, la edad del barro (tiempo de retención celular, C) podrá considerarse igual al tiempo de permanencia hidráulica (t = C). El proyectista definirá y justificará el C (edad del barro) a adoptar de acuerdo con: el tipo de barro a digerir, la reducción de sólidos volátiles deseada y la temperatura mínima de operación prevista. En el cuadro 11.16.9, se indican los rangos de valores a utilizar. Podrán emplearse valores diferentes con la debida fundamentación experimental). Cuadro 11.16.9 Criterios de diseño para digestores aeróbicos Parámetro Tiempo de detención hidráulica, días a 20º C a) Fango activado en exceso únicamente Fango activado de plantas sin decantación primaria Fango primario más activado o de filtro percolador b) 3
Valor 10 – 15 12 – 18 15 – 20
Carga de sólidos, Kg de sólidos volátiles, m /d
1,6 – 4,8
Necesidad de oxígeno, Kg/Kg destruido Tejido celular c) DBO5 en el fango primario
= 2,3 1,6 – 1,9
Necesidades energéticas para el mezclado Aireadores mecánicos, kW/103*m3 Mezclado con aire, m3/10*m3*min
20 – 40 20 – 40
Nivel de oxígeno disuelto en el líquido, mg/L
1- 2
a)
b)
c)
Los tiempos de detección indicados deben aumentarse para temperaturas por debajo de los 20º C. Si el fango no puede ser extraído durante ciertos periodos (p.ej., fines de semana, tiempo lluvioso), debe preverse una capacidad adicional de almacenamiento. Se utilizan tiempos de detención similares para los primarios únicamente. El amoníaco producido durante la oxidación carbonosa se oxida a nitrato.
d) Los digestores aeróbicos podrán construirse con planta de forma circular, cuadrada, rectangular o anular. Las profundidades podrán variar entre 1 y 3 metros. La pendiente de fondo se construirá con valores entre 1:12 y 3:12. El proyectista podrá utilizar formas, profundidades y pendientes de fondo distintas, si están debidamente justificadas. e) Al definir el tiempo de retención celular (C), el proyectista deberá tener en cuenta la temperatura media del mes más frío. f)
Deberá evaluarse la necesidad de ajustar el pH debido al efecto acidificador de la nitrificación, en el caso de que la alcalinidad propia del líquido sea insuficiente.
g) Cuando el digestor aeróbico reciba únicamente lodo biológico, el tiempo de detención hidráulico será igual o superior a 12 días. Para lodos mezclados (primario más secundario) ese tiempo será igual o mayor a 18 días. h) La carga másica volumétrica será igual o inferior a 3,5 KgSSV/d*m 3. i)
El volumen del digestor asegurará como mínimo el tiempo de retención celular adoptado y además deberá contemplar una capacidad de almacenamiento adicional para los periodos en los que no pueda extraerse el barro (fines de semana, tiempo lluvioso, etc.).
j)
La masa de oxígeno a suministrar deberá ser igual o mayor a 1,9 KgO 2/KgSSV reducido.
k) Cuando la alimentación del digestor incluya barro de origen primario podrá adoptarse 1,6 a 1,9 Kg O2 por Kg de DBO5 equivalente. l)
Los equipos de aeración deberán mantener una concentración mínima de oxígeno disuelto en el digestor aeróbico, de 2 mg O 2/L.
m) Para aeradores superficiales, la densidad de potencia p deberá ser igual o mayor a 20 w/m3. n) Para equipos de aire difuso, la masa de aire suministrado deberá ser igual o superior a 1,2 m3 de aire por hora y por m3 del volumen útil del tanque.
o) Para el diseño de equipos de aeración, deberán regir las especificaciones del numeral 11.18 – Transferencia de oxígeno. p) El líquido sobrenadante resultante del espesamiento por gravedad del lodo digerido, efectuado en el interior del digestor aeróbico operado intermitentemente, deberá ser retornado a la entrada de la planta de tratamiento, considerando la carga orgánica correspondiente. Idéntica operación se realizará si se proyecta un clarificador (sedimentador secundario) por separado, debiendo cumplir con lo especificado en el numeral 11.8. – Sedimentadores secundarios. q) La energía necesaria para alcanzar un nivel de mezcla adecuado, dependerá del tipo de aereación a emplear. El proyectista podrá utilizar los rangos de valores indicados en el Cuadro 11.16.9 u otros debidamente justificados. r) Cuando se diseñe el sistema de mezcla en base a aereadores mecánicos, se deberá contrastar la potencia requerida para mezcla con la necesaria para aeración, adoptándose la mayor. s) El proyectista definirá si el tipo de operación a efectuar es de tipo continua o discontinua. Cuando la operación sea continua, el digestor deberá ir acompañado de la respectiva unidad de espesamiento proyectada con parámetros obtenidos de unidades similares en funcionamiento o bien con los criterios indicados en 11.16.2.1.- Espesamiento. 11.16.2.2.I.- Estabilización con cal a) El agregado de cal hidratada Ca(OH)2 o viva CaO, en cantidad suficiente para elevar el pH del barro por encima de 9 y por un periodo de contacto suficiente, provoca la destrucción o la inactivación de los microorganismos fermentadores. El proyectista deberá justificar mediante una evaluación técnico-económica la adopción de este método de estabilización. b) El proyectista deberá evaluar y justificar el sistema a adoptar, indicando si se aplica el proceso de estabilización con cal antes (pre-estabilización) o después del tratamiento de deshidratación (post-estabilización). c) El proyectista fijará las condiciones operativas del proceso, adoptando valores para el pH y para t = tiempo de contacto. d) El dosaje de cal necesario para obtener las condiciones operativas mencionadas deberá ser determinado experimentalmente para cada tipo de barro. De no contar con esta información, el proyectista podrá recurrir a los rangos presentados en el Cuadro 11.16.10, justificando el valor adoptado. e) El proyectista justificará mediante una evaluación técnico-económica la elección de cal viva Ca O o apagada Ca (OH)2, así como la adopción de un sistema continuo o discontinuo para la adición de cal. f) Para determinar el volumen del tanque de mezcla, el proyectista adoptará una permanencia hidráulica tal que asegure que el pH no baje del valor determinado durante las 2 horas siguientes a la mezcla.
g) Los sistemas aplicables para la mezcla son: difusión de aire y agitadores mecánicos. El proyectista elegirá entre ellos o algún otro sistema debidamente justificado. Cuando se empleen sistemas de mezcla mecánica, deberán satisfacerse dos condiciones: Velocidad de la masa de fluido (transversal a una sección diametral vertical del tanque), mayor a 0,13 m/s. Número de Reynolds del régimen hidráulico del impulsor, mayor que 1.000. Cuadro 11.16.10 Requerimientos de cal hidratada para mantener un pH 12 durante 30 minutos. LEBANON, OHIO, EE.UU. Tipo de Lodo
Primario
De barros activados
Concentración de sólidos % Rango 3a6 1 a 1,5 Promedio 4,3 1,3 Dosaje cal hidratada Kg/Kg (a) Rango 0,006 – 0,17 0,21 – 0,43 Promedio 0,12 0,30 ph Promedio Inicial 6,7 7,1 Final 12,7 12,6 (a) Sólidos totales – residuo por evaporación a 103ºC
Digerido vía anaeróbica
Séptico
6a7 6,5
1 a 4,5 2,7
0,14 – 0,25 0,19
0,09 – 0,51 0,20
7,2 12,4
7,3 12,7
h) Las instalaciones para la utilización de cal deberán tener en cuenta el carácter agresivo de esta sustancia, previéndose las medidas de seguridad correspondientes. i) Para pequeñas y medianas instalaciones, se utilizará cal hidratada, salvo que el proyectista justifique, por medio de una evaluación económica, el uso de la cal viva. j) En caso de usar cal viva, deberá contemplarse en el proyecto que su apagado implica una reacción exotérmica, debiendo realizarse el proceso lejos de todo material combustible. k) Los depósitos de almacenamiento de la cal deberán ser herméticos, a fin de mantener la cal en condiciones óptimas, con el menor contacto posible con el dióxido de carbono (CO2) de la atmósfera. l) Las capacidades de almacenaje como mínimo deberán ser de 7 días, dependiendo de la zona de emplazamiento de la Planta de Tratamiento. m) Para la cal hidratada se tomará como máximo un almacenamiento de un año. n) Para la cal viva se adoptará un almacenamiento como máximo de 3 meses.
11.16.2.2.J.- Oxidación con cloro Este proceso constituye uno de los métodos químicos de estabilización de barros, junto con el de la cal, aunque presenta serias restricciones por su costo, especialmente en productos químicos. a) El proceso consiste en el agregado de gas cloro u otros clorógenos en dosis elevadas, a los efectos de producir la oxidación química de la materia orgánica presente en el lodo. b) No se utilizará este proceso, salvo que el proyectista demuestre fehacientemente la conveniencia de su uso frente a otros tratamientos. 11.16.2.2.K.- Tratamiento térmico Consiste en someter el barro a altas presiones (más de 2,75 Tn/m2) y temperaturas superiores a 260ºC. El lodo así tratado libera el agua contenida en los sólidos, dando lugar a la coagulación de los mismos. Este método requiere de altas inversiones en equipos y su elección deberá ser fundamentada por el proyectista con la correspondiente evaluación técnico-económica. 11.16.2.3.- Deshidratación de barros 11.16.2.3.A.- Objetivo y Aplicación La deshidratación de barros es una operación que tiene por objeto reducir el contenido de agua de los mismos a fin de: disminuir costos de transporte, facilitar su manipuleo, mejorar su estabilidad o aumentar su poder calorífico antes de su incineración. a) Se podrán emplear playas de secado, convencionales o profundas, lagunas de secado, bolsas o sacos filtrantes, filtros de banda, centrífugas, filtros de vacío, filtros prensa u otros sistemas debidamente fundamentados. b) El proyectista definirá el método de deshidratación a utilizar, basándose en consideraciones que cubran los siguientes aspectos: disponibilidad de terreno, condiciones climáticas, costo de la instalación, consumo de energía e impacto del sistema sobre el ambiente. 11.16.2.3.B.- Aspectos generales a) En términos generales, la deshidratación del lodo permitirá la reducción de su humedad desde un valor del orden del 92% hasta aproximadamente el 50%. Por lo tanto, el volumen final a disponer será de alrededor del 20% del volumen inicial del barro a secar. b) Se adoptarán preferentemente métodos de deshidratación de tipo natural. El proyectista deberá justificar técnica y económicamente la adopción de sistemas mecanizados. c) El secado natural se utilizará únicamente para lodos estabilizados, hayan sido espesados o no.
d) El proyectista podrá prever la inclusión de una etapa de acondicionamiento del lodo sólo en el caso que un análisis técnico-económico, basado en ensayos de laboratorio, demuestre su conveniencia. e) Los métodos de deshidratación natural a utilizar serán debidamente justificados y podrán incluir las siguientes opciones:
Lechos de secado convencionales Lechos o estanques de secado profundos Lagunas de lodos Bolsas o sacos filtrantes
f) El dimensionamiento de los sistemas de deshidratación de lodos se realizará utilizando el criterio de carga superficial de lodos secos (Kg Ss/m2*año) o área per cápita (m2/hab), adoptándose el de mayor superficie cuando se puedan aplicar ambos criterios. g) No podrán utilizarse terrenos inundables o pantanosos para el emplazamiento de los sistemas de deshidratación natural. h) El fondo de los lechos y lagunas de secado deberá estar, como mínimo, a 0,50 m sobre el nivel más alto de la capa freática. i) Al definir la ubicación y el método de deshidratación a adoptar, será necesario evaluar el drenaje subsuperficial del sistema y su posible impacto sobre las aguas subterráneas. j) El lugar elegido para la instalación del sistema de deshidratación deberá contar con: Fácil acceso para los equipos de extracción de lodo deshidratado. Nivel adecuado para evitar el bombeo del lodo a deshidratar, permitiendo además, el retorno por descarga libre del líquido separado al circuito de la planta de tratamiento. 11.16.2.3.C.- Lechos de secado convencionales Los lechos de secado convencionales se proyectarán de acuerdo con las siguientes pautas: a) Se utilizarán únicamente para deshidratar lodos estabilizados. b) Se diseñarán de forma de obtener una reducción de la humedad del barro entre el 50 y 60%. Los mecanismos principales de remoción de agua a considerar serán drenaje y evaporación, los cuales participarán aproximadamente en un 85 y 15% respectivamente. c) Los lechos de secado convencionales serán estanques de poca profundidad, en donde el lodo se aplicará en capas de hasta 0,20 m a 0,30 m de espesor (normalmente 0,25 m).
d) El fondo drenante estará asentado en el suelo natural o revestido con una camada delgada de hormigón u otro material aislante. e) El manto filtrante comprenderá las siguientes capas: Una capa inferior de 0,20 a 0,40 m de espesor de grava o piedra partida, donde se alojarán los tubos de drenaje. Un lecho de arena con un espesor entre 0,10 a 0,30 m sobre el manto de piedras. El tamaño efectivo de la arena estará entre 0,3 a 0,75 mm y coeficiente de uniformidad no mayor de 4. Protección del manto de arena mediante ladrillos acostados, con juntas abiertas de 2 a 3 cm, tomadas con arena de la misma granulometría. f) La cañería drenante será de caños de hormigón simple, u otro material semejante, con inclinación de 0,5% hacia la salida de 100 mm de diámetro mínimo, con juntas sin tomar. La separación máxima entre cañerías longitudinales estará entre 3,00 y 3,50 m. g) El líquido drenado será recogido por un canal o cañería colectora, el cual funcionará por descarga libre. h) El ingreso del lodo se hará con descarga de caída libre y la cañería de acceso y distribución deberá diseñarse para mantener una velocidad no menor a 0,75 m/s. i) En el punto de descarga del lodo sobre el lecho de secado, se preverá la colocación de una loseta que evite la erosión del lecho. j) La altura libre de las paredes del lecho de secado, sobre la camada de ladrillos, deberá estar entre 0,50 y 1,00 m. k) La capacidad de cada playa de secado dependerá del volumen diario de lodo a deshidratar. Para el diseño, se considerará que el llenado se completará en 3 días. Por lo tanto, el volumen de cada playa deberá diseñarse para la producción estimada de lodos de la planta en ese lapso. l) Cada unidad tendrá las siguientes dimensiones, las que se compatibilizarán a fin de no tener una distancia superior a 10,00 m para el transporte manual de lodo seco en su interior: Ancho b, entre 3,00 y 6,00 m. Longitud L, no mayor a 30,00 m. Relación longitud/ancho L/b, no mayor a 5. m) En el caso de extracción mecánica del lodo seco, el ancho no será inferior a 4,00 m y deberán preverse en el diseño el ingreso y salida de los equipos. n) Cuando se dimensione la superficie de las playas de secado con el criterio de carga másica superficial (KgSS/m2*año), se considerará para cada ciclo de secado, una carga máxima admisible de sólidos en suspensión totales de 15 Kg
SS/m2 de área de playa. Teniendo en cuenta la masa de sólidos suspendidos totales a secar en un año (Kg SS/año) y el número de ciclos o retiros de lodo seco por año, se calculará el volumen de lodo agregado por ciclo. Luego, conociendo la carga superficial aplicable por ciclo, se determinará la superficie total de secado y el número de unidades requerido. El número de ciclos para el diseño se adoptará de acuerdo con el Cuadro 11.16.11. o) La superficie de las playas de secado podrán calcularse en base al criterio del área necesaria por habitante (m2/hab). En este caso se utilizarán los criterios establecidos en el Cuadro 11.16.12. Cuadro 11.16.11 Ciclos anuales de extracción de lodos deshidratados en playa de secado Número de ciclos anuales 3
Periodo entre extracCaracterísticas ciones de lodo seco climáticas (días) 120 Formación de hielo en climas fríos.
4
90
Lluvioso, Precipitac. > 1200 mm/año.
6
60
Húmedo, Precipitación 500 – 1200 mm/año.
8
45
Semiseco, Precipitación 500 – 800 mm/año.
10
30
Seco y templado < 500 mm/año.
Cuadro 11.16.12 Area de playa de secado necesaria por habitante servido para lodos estabilizados Superficie per cápita (m2/hab) (a) 0,050 0,065 0,080 0,100
Tipo de barro a deshidratar (b)
Lodo primario Lecho percolador Barros activados Aereación prolongada
(a) Para lodos espesados, los valores indicados deben multiplicarse por el coeficiente ½. (b) Para climas lluviosos (precipitaciones superiores a 1500 mm/año), los valores resultantes para lodos espesados o no, deberán multiplicarse por el coeficiente 1,2. Nota: Si las playas son cubiertas, los requerimientos de superficie se reducirán entre el 70% y 75% de los valores correspondientes a las playas de secado descubiertas.
11.16.2.3.D.- Lechos de secado profundos a) Se utilizarán únicamente en el secado de lodos estabilizados y especialmente cuando se encuentran sin espesar. b) Se diseñarán aplicando un criterio similar al que se establece para lechos de secado convencionales. c) Se proyectarán chapas perforadas, de madera dura o metálicas protegidas contra la corrosión, que se ubicarán en los muros frontales de salida. Los orificios de cada chapa tendrán compuertas u otros sistemas de operación en cada uno de ellos. El operador retirará diariamente en forma alternativa cada compuerta a partir de las 24 horas de haber llenado el lecho, permitiendo de este modo la salida del líquido sobrenadante formado entre la capa superior (lodo flotante) y la inferior (lodos sedimentado). d) La reducción de volumen obtenible será de entre un 30 y 40% del barro tratado. e) El ancho máximo deberá ser compatible con el sistema de extracción de barros deshidratados previsto, y no mayor de 10 m. f) La longitud máxima será de 25 m. g) La profundidad útil del lodo a espesar podrá variar entre 0,80 y 1,20 m. h) El volumen total deberá calcularse en base a la producción de lodo del sistema de tratamiento durante un periodo de 12 días, lapso máximo para su llenado. i) Las chapas laterales con orificios practicados a distintos niveles, tendrán las siguientes características:
Ancho: 0,30 a 0,40 m. Altura útil: compatible con la profundidad útil de lodo a espesar. Diámetro de cada orificio: 0,05 m como máximo. En cada chapa se ubicarán los orificios en dos filas dispuestos en tresbolillo. La separación entre los orificios será de 0,15 m centro a centro de 0,13 m entre filas. El número de orificios por fila estará de acuerdo con la altura útil del lodo a secar, siendo de 4, 5 y 6 para alturas de 0,80, 1,00 y 1,20 m respectivamente. j) La separación máxima del conjunto chapa perforada compuerta será de 2,00 m entre ejes. k) El sistema de ingreso del lodo a secar, sistema de recolección del sobrenadante y descarga del material deshidratado se efectuará en forma similar a los lechos de secado convencionales. 11.16.2.3.E.- Lagunas de lodos a) Al proponer y justificar esta alternativa de deshidratación de lodos, el proyectista deberá considerar los siguientes factores: condiciones climáticas, permeabilidad
del terreno, características del barro, profundidad de la laguna y prácticas locales en el manejo de suelo. b) Dado que la evaporación es generalmente el mecanismo principal en la deshidratación de barros con lagunas de lodos, el proyectista deberá tener en cuenta el régimen anual y estacional de precipitaciones así como la evapotranspiración y las temperaturas extremas. c) La permeabilidad del terreno donde se instale la laguna deberá ser moderada, ubicándose en el rango de 1,5 a 5 cm/hora. d) El fondo de la laguna deberá estar como mínimo a 0,50 m por encima del máximo nivel de la napa freática. e) Se utilizará esta alternativa de secado principalmente con barros estabilizados, en particular aquellos digeridos por vía biológica. f) El volumen de las lagunas de secado se dimensionará con cargas másicas en el rango de 36 a 39 Kg/m3*año. g) Cuando se opte por esta alternativa, se preverán como mínimo dos unidades a fin de permitir la alternancia en la operación y capacidad adicional por emergencias. h) Las lagunas podrán tener forma irregular, aunque la forma rectangular facilitará su limpieza. i) Se preverá el ingreso de maquinaria para la remoción del lodo deshidratado, debiendo tener el talud de la laguna una proporción de 1:3 en los sentidos vertical y horizontal respectivamente. j) Se evitará la localización de las lagunas en terrenos bajos, o en su defecto se preverán defensas para impedir la entrada de agua de escurrimiento superficial a la misma. k) Deberán ubicarse alejadas de zonas pobladas para evitar problemas de olores. l) Deberán proyectarse cercas de aislamiento para impedir el libre acceso del público o animales a la laguna. 11.16.2.3.F.- Bolsas o sacos filtrantes a) Se podrán aplicar en plantas de tratamiento de pequeña capacidad para la deshidratación de lodos estabilizados. b) Se utilizarán bolsas en forma circular o rectangular sujetas a estructuras metálicas, de madera u hormigón. c) El proyectista justificará el diseño en base a datos obtenidos en ensayos de laboratorio, tomando como criterio el drenaje de líquido en un lapso de entre 6 y 24 horas.
d) Cuando las condiciones climáticas sean adversas podrá considerarse la cobertura del filtro mediante un tinglado. e) Para la operación continua deberá proyectarse un mínimo de dos unidades. 11.16.2.4.- Acondicionamiento de lodos El acondicionamiento de lodos es un proceso que se realiza para favorecer sus condiciones de deshidratabilidad. a) La utilización de acondicionamiento de lodos para los proyectos comprendidos en esta norma estará sujeta a una detallada evaluación técnico-económica. b) La aplicación de productos químicos que activen la coagulación y faciliten la deshidratación del barro será justificada por el proyectista mediante ensayos de laboratorio. c) La utilización de tratamiento térmico como método de acondicionamiento deberá ser justificada con la evaluación técnico-económica correspondiente. 11.16.2.5.- Disposición final de lodos a) Para la disposición final el proyectista deberá considerar las siguientes alternativas u otras debidamente justificadas: Relleno sanitario Aplicación directa sobre terreno de cultivo. Reutilización en agricultura previo compostage. b) Para la alternativa de disposición final adoptada el proyectista deberá indicar el sitio de disposición seleccionado, el área requerida, las tasas de aplicación previstas y las instalaciones y maquinarias necesarias para la operación del sistema. c) El sistema de disposición final adoptado deberá ser compatible con la planificación del manejo del suelo prevista por las autoridades correspondientes. d) La tasa de aplicación de lodos sobre el terreno adoptada deberá considerar el efecto acumulativo de metales pesados y su compatibilidad con los niveles guía de calidad de suelos previstos por la normativa vigente. 11.16.2.5.A.- Aplicación directa sobre el terreno de cultivo a) El proyectista deberá realizar una evaluación del terreno a utilizar analizando las características del mismo desde el punto de vista de: Contenido de nutrientes (nitrógeno, fósforo y potasio) y materia orgánica. pH, requerimiento de cal y capacidad de intercambio de cationes. Composición básica inicial que permita el seguimiento posterior de la acumulación de metales pesados.
b) El proyectista deberá indicar la composición del lodo a aplicar prevista en base a la información obtenida de instalaciones similares o bien a partir de referencias bibliográficas pertinentes. c) Para esta alternativa de aplicación podrán emplearse lodos tanto en estado fluido como deshidratado. d) La concentración mínima de sólidos en un lodo deberá ser de 30% para considerarlo como deshidratado. e) Deberán utilizarse lodos previamente estabilizados salvo justificación fundada del proyectista. 11.16.2.5.B.- Relleno sanitario a) El diseño del relleno sanitario se ajustará a las disposiciones emanadas de la autoridad ambiental competente. b) Para la disposición de lodo en relleno sanitario, se considerará exclusivamente barro deshidratado salvo que el proyectista demuestre la impermeabilidad del sitio de disposición seleccionado. c) El relleno sanitario de lodos consistirá en el enterramiento de los diferentes tipos de sólidos provenientes de sistemas de tratamiento definidos en esta norma y su cobertura con una capa de terreno con espesor mínimo de 0,30 m con compactación posterior. d) Las características del barro a disponer en relleno sanitario serán compatibles con las establecidas por la autoridad ambiental competente. e) Cuando se mezcle el barro a disponer con suelo, podrán aplicarse capas de 0,30 m de espesor de la mezcla, siendo la concentración mínima del barro empleado de 15% de sólidos. La cobertura final de terreno será de 0,60 a 1,00 metro. f) Cuando la disposición se realice en forma conjunta con residuos sólidos domiciliarios, el lodo podrá conformar hasta el 10% de la mezcla residuos sólidos/barro. La cobertura intermedia de las capas sucesivas de la mezcla podrá tener un espesor mínimo de 0,30 m del terreno, mientras que la cobertura final será de 0,60 m como mínimo. g) El proyectista indicará y justificará el sistema de colección y tratamiento previsto para el líquido percolado y el agua de escurrimiento superficial del relleno sanitario a utilizar. 11.16.2.5.C.- Reutilización previo compostage a) El proyectista deberá justificar la adopción de esta alternativa mediante una evaluación técnico-económica. b) El diseño del sistema se ajustará a las disposiciones de la autoridad ambiental competente.
c) El proyectista indicará y justificará la metodología a emplear para controlar la proliferación de vectores que puedan afectar la salud pública. d) El proyectista indicará y justificará el método de colección y tratamiento previsto para el agua de escurrimiento superficial y líquido percolado del sistema.
11.17.- DESINFECCION 11.17.1.- Aspectos generales a) A los efectos de estas normas, se denomina desinfección al proceso destinado a reducir a niveles compatibles con las características y usos del cuerpo receptor, la concentración de microorganismos patógenos presentes en el efluente de la planta de tratamiento. b) Todos los proyectos de Plantas de Tratamiento incluirán una etapa final de desinfección del efluente líquido tratado. El CoFAPyS podrá autorizar excepciones en este sentido, siempre que el proyectista demuestre, a satisfacción del organismo, que la solución sin desinfección resulta de menor riesgo para la salud pública que la que incluye tal tratamiento. c) Se aceptarán tratamientos de desinfección basados en los siguientes productos y/o procesos:
Gas cloro Solución de hipocloritos Cloruro de bromo Dióxido de cloro Ozono Radiación ultravioleta Laguna de pulido o maduración
d) Salvo que el gas cloro y las soluciones de hipoclorito, el proyectista deberá demostrar, para los restantes casos, que los productos químicos utilizados pueden adquirirse sin dificultad en el mercado local y ser entregados en la localidad, así como que los equipos propuestos son de fabricación local con experiencia acreditada o en caso de ser importados, que se cuenta con distribuidor oficial con responsabilidad sobre el servicio postventa y la provisión de repuestos. e) El proyectista podrá proponer otros procesos de desinfección, siempre que los mismos cuenten con antecedentes favorables a escala planta, en el país o en el extranjero y se cumplan con los requisitos especificados en 11.17.1.d. La autorización de su incorporación al proceso será facultad exclusiva del CoFAPyS. f) Los aspectos relacionados con el diseño de lagunas de maduración o pulido para desinfección de efluentes, se tratan en el numeral 11.10.- Lagunas de estabilización. g) Los equipos e instalaciones de desinfección serán de comando y regulación manual. Sólo se aceptarán automatizaciones basadas en dispositivos hidráulicos o mecánicos muy sencillos, confiables y que puedan ser reparados fácilmente en la localidad. 11.17.2.- Desinfección con cloro y sus derivados
a) Para la desinfección con cloro de efluentes cloacales, se utilizará gas cloro o hipocloritos según lo demuestre, a satisfacción del CoFAPyS, la conveniencia técnico-económica. b) Para el dimensionamiento de las instalaciones, equipos y zonas de almacenamiento, se utilizarán las dosis de cloro activo especificadas en el cuadro 11.17.1 para el caudal máximo diario final afluente Qa = QD20 Cuadro 11.17.1 Dosis de cloro activo de diseño para QD 20 Líquido a desinfectar
Líquido cloacal crudo fresco Líquido cloacal crudo septizado Efluente de tratamiento primario Efluente de tratamiento secundario
Dosis de cloro activo para QD20 (mg/L) 15 25 10 5
c) La capacidad de los equipos dosificadores será la necesaria para asegurar la dosis de diseño para el caudal Qa = QD20. d) El tiempo de resistencia hidráulica mínimo de la cámara de contacto, será de 15 minutos para el caudal máximo horario final afluente Q a = QE20. El diseño de esta cámara de contacto, se efectuará evitando cortocircuitos y tendiendo a condiciones de flujo pistón, con relaciones largo/ancho no inferior a 40 entre la longitud total de recorrido hidráulico y el ancho del canal conformado por los tabiques inferiores. La velocidad horizontal no será inferior a 0,075 m/s. e) La incorporación de la solución desinfectante al líquido cloacal se efectuará en condiciones de mezcla con gradientes hidráulicos no inferiores a 500 s -1. En caso de inyectarse en cañería, deberá asegurarse que el escurrimiento del líquido cloacal, en el punto de inyección, se efectúe con número de Reynolds N R > 10.000. En la memoria técnica del proyecto se demostrará el cumplimiento de estas especificaciones. f) El proyecto incluirá, como mínimo, la siguiente información: Dosis de cloro activo para Qa = QD20. Consumo diario del producto comercial a utilizar (gas cloro o hipocloritos comerciales). Consumo mensual del producto envasado (tubos/mes, damajuanas/mes, etc.). Stock de productos químicos a mantener en depósito y dimensionamiento del área de almacenamiento. Capacidad de los equipos dosificadores. Diseño hidráulico del sistema de agua de dilución y de solución de cloro. Diseño del sistema de mezcla y dispersión. Tiempo teórico de residencia hidráulica de la cámara de contacto para Qa = QE20 y de diseño de la misma para asegurar flujo a pistón.
g) La instalación mínima para desinfección con gas cloro, deberá incluir los siguientes equipos: Dosificador de gas cloro. Sistema de alimentación de agua de disolución. Manómetros para los circuitos de agua y gas cloro (este último puede reemplazarse por un indicador de “tubo vacío”). Evaporador, si se requiere por el consumo y temperatura ambiente. Balanza para tubos o tambores de gas cloro. Equipo de seguridad para casos de fugas de gas cloro. h) Todos los dosificadores de gas cloro deberán funcionar con presión interna menor que la atmosférica, entre la conexión con la línea de alimentación de gas cloro a alta presión y la conexión de gas a baja presión con el ejector de dilución y vacío. Para ello, contarán con una válvula que regulará automáticamente la depresión interna desarrollada por el eyector y que venteará con la atmósfera en caso de desarrollarse presiones internas mayores que la atmosférica. Cada equipo dosificador incluirá un regulador manual del caudal de gas de cloro enviado al eyector y un medidor del mismo. i) El eyector del dosificador se alimentará con agua limpia, libre de arena u otros sólidos, con el caudal y presión especificados por el fabricante, para lo cual se preverán las obras, equipos e instalaciones necesarios. Igual criterio se aplicará para el agua de dilución y para las obras, equipos e instalaciones pertinentes cuando se utilicen hipocloritos. j) Para los consumos de gas cloro comprendidos dentro del rango de poblaciones cubierto por estas normas, en general, no se requiere el uso de equipos evaporadores de cloro. De considerarlo necesario, por las condiciones locales, el proyectista podrá proponer la instalación de estos equipos siempre que justifique adecuadamente su necesidad, a satisfacción del CoFAPyS. k) Las instalaciones para conducción y regulación de gas cloro (cloro seco) a alta presión, se construirán con caño de acero negro sin costura o de cobre, aptos para presiones de 35 Kg/cm3. Las de gas cloro a baja presión (entre clorador y eyector) podrán ser de PVC, polietileno o PRFV. Las válvulas serán de acero forjado, polipropileno o PVC. El uso de otros materiales deberá ser justificado por el proyectista a satisfacción del CoFAPyS. l) Las instalaciones par conducción y regulación de la solución concentrada de cloro se construirán en PVC, polipropileno, polietileno o PRFV. El uso de otros materiales deberá ser justificado por el proyectista a satisfacción del CoFAPyS. m) Podrán incorporarse instalaciones de decloración del efluente final, luego de la etapa de desinfección, cuando las reglamentaciones en vigencia o las características del cuerpo receptor lo hagan necesario. En todos los casos, el proyectista deberá acreditar ante el CoFAPyS la existencia de tales exigencias y la autoridad de la cual emanan las mismas. n) Cuando las reglamentaciones en vigencia o las características del cuerpo receptor establezcan concentraciones de trihalometanos o de otros tóxicos orgánicos
que puedan ser excedidas por la dosis de cloro fijadas en el cuadro 11.17.1, podrán utilizarse instalaciones en base a carbón activado, para reducir las concentraciones residuales de estos compuestos, en el efluente desinfectado con cloro. El proyectista podrá proponer soluciones alternativas, las que serán evaluadas por el CoFAPyS. o) Para la selección de los equipos y productos químicos a utilizar en instalaciones de decloración y de reducción de trhalometanos y tóxicos orgánicos, deberán cumplimentarse las exigencias especificadas en 11.17.1.d. y e. p) Para los casos previstos en 11.17.2.m y 11.17.2.n., deberá presentarse un análisis técnico-económico que demuestre que la cloración con posterior decloración y/o reducción de tóxicos orgánicos es la solución más adecuada comparada con otros tipos de desinfección con menor o ninguna toxicidad residual. q) Los dosificadores de gas cloro se ubicarán en un local separado del destinado a almacenar los tubos o tambores. Ambos locales tendrán acceso directo desde el exterior y no poseerán ninguna puerta o ventana (salvo con vidrio fijo) que los comunique entre sí o con otros locales, contarán con un sistema de ventilación forzada que asegure un mínimo de 20 renovaciones horarias del volumen total de los mismos. Los equipos de ventilación contará con una llave de inversión de marcha y podrán arrancarse en uno u otro sentido de giro, desde el exterior de los locales. Todas las puertas se abrirán hacia fuera. r) El local para almacenamiento de tubos y tambores de gas se diseñará exclusivamente para ese fin, no debiendo preverse la ubicación en el mismo de ningún equipo o instalación, ni el almacenamiento de otros productos o elementos de cualquier índole. s) Cuando la instalación requiera electrobombas “booster” para impulsar el agua de dilución para el dosificador de gas se preverán dos equipos idénticos, uno en funcionamiento y el restante de reserva. t) Cuando el dosificador sea del tipo para montar directamente sobre el tubo de gas cloro, las electrobombas “booster” y el tablero eléctrico, no podrán ubicarse en el local donde se instale el dosificador. Sólo se aceptará un mismo local para el dosificador, bombas y tablero cuando en el mismo no se requiera ubicar tubos de gas cloro. u) Cuando se utilicen hipocloritos en el local de cloración se ubicarán solamente las bombas dosificadoras con sus tableros. Se preverán dos bombas idénticas aptas cada una para el 100% del caudal calculado según 11.17.2.c. Las instalaciones de dilución y almacenamiento se ubicarán en un mismo local, independiente del de cloración. Ambos locales contarán con ventilación forzada que asegure un mínimo de 10 renovaciones horarias del volumen total de los mismos. v) Para el dimensionamiento de los locales de dosificación de cloro y de almacenamiento de envases, se adoptarán las cantidades de tubos o tambores indicados en el cuadro 11.17.2 en función del consumo de cloro para Q a = QD20, considerando una frecuencia mensual de abastecimiento.
Cuadro 11.17.2 Cantidad de envases de gas cloro a considerar para el dimensionamiento de los locales, considerando una frecuencia de abastecimiento mensual Tiempo de envase
Consumo para Qa = QD20
Consumo Cantidad de envases Mensual En En Depósito (2) de envases Servicio (1) Llenos Vacíos Tubos de 0 a 3 Kg/d 1,3 1 1 1 70 Kgs. 3,5 a 6 Kg/d 3 1 2 2 6,5 a 12 Kg/d 5 1 4 2 12,5 a 24 Kg/d 10 1 9 2 25,0 a 36 Kg/d 15 2 13 4 37,0 a 48 Kg/d 21 2 19 4 Tambores 0 a 24 Kg/d 0,8 1 1 1 De 870 Kg 25 a 36 Kg/d 1,2 1 1 1 37 a 48 Kg/d 1,7 1 2 1 49 a 72 Kg/d 2,5 1 2 1 (1) Para dimensionar local de dosificación de cloro, sólo en caso de tubos. (2) Para dimensionar local de almacenamiento de envases
11.17.3.- Densificación con Dióxido de Cloro a) Dadas las características explosivas del dióxido de cloro, que hacen peligroso su almacenamiento, sólo se aceptarán instalaciones para la dosificación de este producto en las que se genere el mismo en el lugar y en las cantidades requeridas para la densificación. b) El proyecto de desinfección con dióxido de cloro contendrá, como mínimo, la información descripta en 11.17.2.f. c) Los equipos generadores – dosificadores de dióxido de cloro deberán operar con presiones menores a la atmosférica en todos los circuitos donde se encuentre dicho producto en fase gaseosa. d) Para el agua de dilución rige lo especificado en 11.17.2.i. Para las electrobombas “booster” y el tablero eléctrico, rige lo especificado en 11.17.2.r. y 11.17.2.s. e) Respecto de la necesidad de reducir la concentración de dióxido de cloro o de tóxicos orgánicos en el efluente final, rige lo especificado en los puntos 11.17.2.m. a 11.17.2.o. f) El local donde se ubicará el generador – dosificador de dióxido de cloro y el destino al almacenamiento de los productos químicos que se utilizarán para generarlos, cumplirán con lo especificado en 11.17.2.p. g) Para el dimensionamiento de las obras e instalaciones y la selección del equipo, el proyectista deberá justificar adecuadamente la dosis y el tiempo de contacto a utilizar en el diseño. h) Los parámetros de diseño de la cámara de contacto se ajustarán a lo especificado en 11.17.2.d., salvo el tiempo de contacto que deberá justificarse según se especifica en 11.17.3.g.
11.17.4.- Otros sistemas de desinfección a) El proyectista podrá proponer otros sistemas de desinfección diferentes a los especificados en 11.17.2 y 11.17.3, debiendo justificar a satisfacción del CoFAPyS la conveniencia técnico-económica de la propuesta frente a los sistemas normados en los puntos mencionados y dando cumplimiento a los puntos 11.17.1.d. y 11.17.1.e.
11.18.- TRANSFERENCIA DE OXIGENO 11.18.1.- Generalidades a) La transferencia de oxígeno comprende el tratamiento de los sistemas de aeración por el cual el aire es introducido a los tanques o reactores para suministrar el oxígeno requerido en los procesos aeróbicos. b) El aire puede ser introducido por medio de: Difusores Agitadores mecánicos Combinación de los dos sistemas c) La presente norma considera en especial el sistema de aeradores mecánicos superficiales, utilizados en el diseño de procesos de barros activados y lagunas aeradas. La aplicación de otros sistemas deberá ser justificada por el proyectista indicando en especial las experiencias al respecto. 11.18.2.- Eficiencia efectiva de la transferencia de oxígeno del equipo aerador a) A los efectos de esta norma, se denomina “condiciones estándar” aquellas en las cuales se ensayan los equipos de aeración. Los fabricantes garantizan para estas condiciones la eficiencia en transferencia de oxígeno de sus equipos. Son las siguientes:
Líquido: agua limpia Oxígeno disuelto en el tanque de aeración: OD = 0 mg/L Temperatura del líquido: T 20º C Presión atmosférica: 760 mm Hg o altitud del lugar del ensayo H = 0,00 m (nivel del mar o el que corresponda al lugar del ensayo)
En condiciones reales el equipo no trabajará en condiciones estándar, sino en condiciones de campo que son las siguientes:
Líquido: desecho cloacal Oxígeno disuelto en el tanque de aeración: OD medio operativo Temperatura del líquido a tratar: T = Tº C Presión atmosférica (mmg Hg), dependiente de la altitud H (m) en la localidad.
b) La eficiencia efectiva o de campo Ce de transferencia de oxígeno del equipo de aeración superficial deberá ser obtenida corrigiendo la eficiencia nominal C n por un coeficiente Z que deberá ser calculado en verano e invierno, adoptándose el valor menor para el diseño de los aeradores. Ce = Cn * Z (KgO2 / Kwh, siendo: Z = * 1024(T-20) * ( * Csc – OD) / Css Donde:
= relación entre la velocidad de transferencia del oxígeno en el líquido cloacal y la correspondiente al agua limpia. Varía entre 0,8 y 0,9. = relación entre la concentración de saturación del oxígeno en el líquido cloacal y la correspondiente al agua limpia. Varía entre 0,9 y 1,0. T = temperatura media del liquido cloacal (ºC) Csc = concentración de saturación del oxígeno disuelto en agua limpia a la temperatura TºC y altitud H (m) de la localidad Css = 9,02 mg02/L = concentración de saturación de oxígeno disuelto en agua limpia a la temperatura T = 20 ºC y altitud H = 0,00 m (condición estándar o de prueba del equipo).
11.18.3.- Aeración por Difusión de aire a) La aeración por difusión de aire podrá ser: De burbuja gruesa de diámetro superior a 6 mm. La eficiencia nominal de proyecto para la transferencia de oxígeno en el fondo del tanque, deberá ser inferior al 15%. De burbuja media de diámetro de 3 a 6 mm. La eficiencia nominal de proyecto para la transferencia de oxígeno en el fondo del tanque, deberá ser inferior al 25%. De burbuja fina de diámetro inferior a 3 mm. La eficiencia nominal de proyecto para la transferencia de oxígeno en el fondo del tanque, deberá ser inferior al 55%. b) El caudal de aire a suministrar al tanque de aeración por aire difuso, deberá ser calculada con la expresión: Q = N * (334,08 E * p)-1 Donde: Q = caudal de aire a temperatura T = 20º C y altitud H = 0,00 m (nivel del mar) (m3/min) N = masa de oxígeno requerida (Kg02/d) P = masa específica de aire a T = 20º C y altitud H = 0,00 m (nivel del mar) (Kg/m3). E = eficiencia efectiva de transferencia de oxígeno. Se obtiene corrigiendo la eficiencia nominal E obtenida en condiciones stándard, por el factor Z especificado en 11.18.2.b, considerando la variación de entre 0,6 y 0,9. La temperatu-
ra TºC y la presión barométrica H (mmHg) deberá ser del local donde se instala el equipo. c) La cañería para alimentar y distribuir el aire difuso deberá cumplir con las siguientes especificaciones: Satisfacer las condiciones de temperatura, humedad y presión piezométrica del aire transportado. Para burbujas media y fina, la cañería deberá ser protegida contra la corrosión interna y externa. Para las burbujas finas, la cañería únicamente requiere protección externa. Para burbuja fina el aire deberá ser filtrado, debiendo tener un máximo de 3,5 mg de partículas por 1000 m3 de aire. Para la burbuja media ese máximo será de 15 mg/1000 m3. 11.18.4.- Aeración Mecánica En los numerales correspondientes a barros activados (11.8), zanjas de oxidación (11.9) y lagunas de estabilización aeradas (11.10), se indican las especificaciones correspondientes. a) Se entiende por aeración mecánica todo proceso de incorporación de oxígeno a la masa líquida por medio de un dispositivo mecánico en movimiento, total o parcialmente sumergidos en el líquido. b) Los aspectos relacionados con la aeración mecánica aplicada a cada tipo de tratamiento, se detallan en los numerales 11.8 (lodos activados), 11.9 (zanjas de oxidación) y 11.10 (lagunas de estabilización). c) Las especificaciones técnicas de los proyectos establecerán la obligación de ejecutar en fábrica, antes de su despacho a obra, los ensayos de capacidad de oxigenación (Kg02/h) y de rendimiento energético (Kg02/kWh) de todos los aeradores mecánicos a instalar. Ambos parámetros se determinarán en condiciones stándard o se reducirán a éstas, si se determina en otras condiciones. d) La capacidad de oxigenación será calculada a partir de los valores medidos en los ensayos, con la siguiente expresión: C O 2,303 * V * K *
C SS C CO * log( S ) t C S Ct
donde: CO
= capacidad de oxigenación en KgO2/h
T
= duración del ensayo en horas (t = t1 – to)
V
= volumen del líquido aerado en m3
CSS
= concentración de saturación de oxígeno en condiciones stándard (9,02 mg O2/L).
CS
= concentración de saturación de oxígeno en condiciones de campo.
CO
= concentración de oxígeno a temperatura ambiente al tiempo t 0 = en mg/L.
Ct
= concentración de oxígeno a temperatura ambiente al tiempo t 1, en mg/L.
K
= 1,024(20-T) = factor de corrección por velocidad de difusión a temperatura ambiente, donde T es la temperatura en ºC.
El cociente log(CS –CO/CS – Ct) a utilizar en la fórmula precedente, será el promedio de por lo menos tres (3) pares de valores, tales que Ct esté comprendido entre el 10% y el 70% de CS. Para realizar el ensayo con el rotor detenido, se agregará al agua (cloruro de cobalto o sulfato de cobalto) hasta lograr una concentración de 0,1 mg/L del ión cobalto. A continuación y ya con el rotor en funcionamiento, se agregará una solución de sulfito de sodio en cantidad suficiente como para llevar a cero la cantidad de oxígeno disuelto en el agua (aproximadamente 1,2 kg de sulfito por cada 100 gramos de oxígeno disuelto contenido en el agua, medidos previo al ensayo). Estos ensayos deberán efectuarse en un recipiente de por lo menos 40 m3 de capacidad. Se efectuarán determinaciones para sumergencia mínima, media y máxima midiendo, además, la potencia eléctrica absorbida por el motor. La tolerancia, en menos, para la capacidad de oxigenación, será del 3% y del 6% para el rendimiento energético. Los equipos que no cumplan con estas condiciones serán rechazadas.
12.- ESTRUCTURAS, PROYECTO, DIRECCION Y CONSTRUCCION 12.1.- OBJETO a) Se establecen aquí los requisitos generales mínimos referentes al Proyecto, la Dirección y la Construcción de las estructuras. Estas etapas se llevarán a cabo de acuerdo con las condiciones establecidas y de modo tal que las estructuras resultantes sean capaces de resistir todas las solicitaciones correspondientes a las etapas de construcción y de servicio previstas en los cálculos, con un grado de seguridad adecuado al uso a que se destinen durante toda su vida útil. 12.2.- ALCANCE a) Estas Normas se aplicarán, específicamente, a las estructuras integrantes de las instalaciones a las que se refiere el presente cuerpo normativo, construidas con hormigón armado. Su uso podrá extenderse, con las salvedades que correspondan, a casos en los que se empleen hormigón pretensado o acero. 12.3.- REGLAMENTOS Y NORMAS DE APLICACIÓN a) Serán de aplicación todos los Reglamentos redactados por el CIRSOC (Centro de Investigación de los Reglamentos Nacionales de Seguridad para las Obras Civiles) que fueron incorporados al SIREA (Sistema Reglamentario Argentino), así como las Normas IRAM e IRAM-IAS que correspondan. b) Se aceptará, además, la utilización puntual de Reglamentos, Recomendaciones y Auxiliares de Cálculo publicados por instituciones de reconocido prestigio internacionales, tales como D.I.N., C.E.B., F.I.P. y A.C.I., en tanto y en cuanto no se obtengan de los mismos requerimientos menores que los especificados en la Reglamentación SIREA en vigencia, y mientras no se presente ninguna incompatibilidad con las hipótesis y la estructuración conceptual asumidas en la misma. 12.4.- DIFICULTADES DE INTERPRETACION a) En general y en casos de dudas, todas las interpretaciones se realizarán con el criterio de que los mejores conocimientos, métodos, materiales y mano de obra deben ser empleados y prevalecer.
12.5.- PROYECTO DE LAS ESTRUCTURAS a) La documentación del proyecto proporcionará todos los elementos necesarios para poder conocer la concepción de la estructura; el cálculo de las solicitaciones a que estará sometida, su dimensionamiento final, las condiciones de resistencia, rigidez, estabilidad, durabilidad, los materiales constitutivos y el proceso constructivo estarán a cargo del contratista de la obra, dejándose esta situación claramente expresada en el pliego de condiciones. b) Los elementos de juicio a que se ha hecho referencia en el párrafo anterior se compilarán y describirán en los siguientes documentos:
Memoria descriptiva Memoria de cálculos Memoria del Estudio de Suelos Pliego de Especificaciones Técnicas Planos de Ejecución (Generales y de Detalles) Plan de las Etapas de Construcción Memoria de cálculos, planos generales y detalles constructivos de cimbras y encofrados, para las estructuras especiales o de gran importancia estructural. c) En todos los planos de ejecución se indicará claramente lo siguiente, según corresponda: Tipos de acero a emplear Resistencia característica del hormigón Tipo de cemento a emplear Razón Agua/Cemento máxima. d) Las estructuras ubicadas en zonas sísmicas se proyectarán teniendo en cuenta esta circunstancia y en un todo de acuerdo con los reglamentos vigentes. e) En caso de emplearse procedimientos no comunes, las Memorias de Cálculos contendrán las correspondientes referencias y datos bibliográficos. 12.6.- DIRECCION DE LA OBRA a) Durante la construcción, el Director de Obra y el Proyectista, o representantes de ambos con idoneidad suficiente y convenientemente autorizados, adoptarán las disposiciones necesarias para asegurar que todas las condiciones del Proyecto y las especificaciones contenidas en los Reglamentos correspondientes se cumplen rigurosamente. b) Se especificará en los pliegos de ejecución de los trabajos que el Director de Obra, o su representante según corresponda, deberá tener presencia permanente en la obra. Adicionalmente, puede establecerse tal requerimiento para el Proyectista, en casos particulares de estructuras no convencionales o de características especiales. 12.7.- CONSTRUCCION DE LAS ESTRUCTURAS 12.7.1.- Materiales
a) Se usarán exclusivamente aquellos que satisfagan las exigencias contenidas en los Reglamentos y Normas de aplicación y su aptitud será certificada en la oportunidad y bajo las condiciones que allí se establezcan. 12.7.2.- Ejecución a) Se realizará de modo tal que la etapa constructiva se desarrolle en un todo de acuerdo con las condiciones y especificaciones contenidas en los reglamentos y normas de aplicación.
13.- INSTALACIONES ELECTRICAS 13.1.- OBJETO a) El objeto de esta norma es definir los criterios y lineamientos a seguir para la ejecución del proyecto de instalaciones eléctricas de estaciones de bombeo y plantas de tratamiento de efluentes. 13.2.- ALCANCE a) El alcance de esta norma es para proyectos de instalaciones eléctricas para estaciones de bombeo y plantas de tratamiento de efluentes de hasta 30.000 habitantes. Se considera que la alimentación a la planta es en baja tensión 3x380/220 V. b) No se incluyen dentro de esta norma las instalaciones internas telefónicas o radioeléctricas ni las líneas de transmisión de energía que no formen parte integral de la instalación eléctrica del predio (redes exteriores de entes públicos, etc.). 13.3.- PROYECTO a) Para la realización del proyecto de Ingeniería Eléctrica, deberá desarrollarse primero la Ingeniería Básica y luego la Ingeniería de Detalle. 13.3.1.- Ingeniería Básica a) En la Ingeniería Básica se deben elaborar los siguientes documentos: Planos Especificaciones Técnicas Memorias de Cálculo b) En la Ingeniería Básica se debe definir: El esquema unifilar de la planta, en un plano, con determinación de las corrientes nominales, tensiones nominales máxima y mínima, tensiones de servicios auxiliares. La memoria de cálculo correspondiente al estudio de la red de alimentación con determinación de los niveles de cortocircuito y sistema de protecciones previsto. Las especificaciones técnicas de los tableros, pupitres y comando locales. Plano con ubicación dentro de la planta, del equipamiento eléctrico con sus características. Definición de los componentes eléctricos, tipo de interruptores, seccionadores, contactores, fusibles, tipos de protección primaria o secundaria, electromecánica o de estado sólido.
Las especificaciones técnicas con definición de las características de los motores y tipo de arranque. Memoria de cálculo con determinación de la sección de los cables de alimentación y el tipo de cableado para comando y control. Ejecución de esquemas funcionales básicos con definición del sistema de operación de la planta. 13.3.2.- La Ingeniería de Detalle a) La ingeniería de detalle tiene como nueva variable la definición precisa de los equipos a montar y las características particulares del montaje de los mismos. Es decir que se cuenta con los planos conforme a fabricación de los equipos, a saber: Tableros Pupitres Motores b) La documentación a reelaborar y las nuevas a ejecutar son: Planos de:
Esquemas unifilares Esquemas trifilares Esquemas funcionales de comando, control, enclavamientos, señalizaciones. Esquemas de borneras de equipos para conexionado. Lista de cables, para tendido e interconexión de equipos. Lay-out de equipos, con ubicación de tableros y paneles dentro del edificio y en el exterior. Planos de puesta a tierra. Planos de canalizaciones eléctricas. Detalles de montaje de equipos. Ubicación de artefactos de iluminación y tomacorrientes. Cómputo de materiales.
c) Memorias de cálculo:
Cortocircuito Puesta a tierra Protecciones y selectividad Iluminación interior y exterior Cálculo y dimensionamiento de cables
13.3.3.- Documentación de la Ingeniería 13.3.3.1.- Planos
a) Todos los planos deben ser, en lo posible, del mismo tamaño para facilitar el archivo y el manejo de los mismos en la obra. Se adopta el tamaño A1 de la norma IRAM que corresponde a las medidas de 600 mm * 645 mm. b) Los esquemas funcionales y de borneras podrán ser tamaño A3. Las especificaciones técnicas, memorias de cálculo y cómputos de materiales serán de tamaño A4. 13.3.3.2.- Memorias de cálculo Las memorias deben ser claras, debiendo contener los siguientes puntos:
Objeto Alcance Premisas de cálculo Desarrollo de cálculo Conclusión Deben tener gráficos claros y dibujos simplificados.
13.3.3.3.- Especificaciones técnicas a) Las especificaciones técnicas deberán definir con claridad cómo se desea que se realicen técnicamente algunas tareas, o como se desea la provisión de un determinado equipo. b) En las especificaciones técnicas se deben indicar las normas admitidas a que se deberán ajustar la provisión de los equipos y los ensayos de recepción. Admitida una norma, no se deben mezclar otras normas para una misma provisión. c) Las especificaciones técnicas deben tener un desarrollo de sus puntos en forma clara, similar a las memorias de cálculo. Incluirán:
Objeto Alcance Características generales Características particulares Ensayos
13.3.3.4.- Planillas de Materiales En las mismas se deben definir los materiales requeridos en forma precisa y clara. 13.4.- TABLEROS Y PUPITRES a) Para los tableros y pupitres previstos en el proyecto se deberá acompañar las especificaciones técnicas de los mismos.
b) El objeto de estas especificaciones técnicas es definir las características a las que deberán ajustarse la provisión de los tableros y pupitres. c) Los tableros y pupitres se ajustarán a los requerimientos de las normas que se indican a continuación, los que serán aplicables en forma general o particular para la construcción y ensayos de los mismos y/o cualquiera de sus componentes. IRAM (Instituto Argentino de Racionalización de Materiales) IEC (Internacional Electrical Comission) NEMA (National Electrical Manufatures Association) ANSI (American National Standard Institute) VDE (Verband Deutscher Elektrotechniker) CEI (Comitato Electronico Italino) 13.5.- MOTORES a) Para la provisión de motores se deberá realizar la especificación técnica correspondiente, teniendo en cuenta que el objeto de la misma es establecer los requisitos técnicos exigidos para la fabricación, provisión, inspección y ensayos de los motores eléctricos, trifásicos asincrónicos destinados al accionamiento de los equipos de las estaciones de bombeo y plantas de tratamiento de efluentes. b) Serán diseñados, fabricados y ensayados conforme a los requerimientos aplicables de alguna de las siguientes normas: IRAM (Instituto Argentino de Racionalización de Materiales) NEMA (National Electrical Manufatures Association) VDE (Verband Deutscher Elektrotechniker) IEC (Internacional Electrical Comission) Se aplicará una de las normas citadas anteriormente. c) Los requerimientos de esa norma serán respetados en su totalidad, no admitiéndose la aplicación parcial de una u otra norma para distintas partes de la provisión y/o ensayos. d) Los motores serán, hasta 0,6 kW en 220 V, monofásicos, a 50 Hz. Para potencias mayores a 0,6 kW y hasta 185 kW serán trifásicos, 380 V, 50 Hz. Todos los motores que operen válvulas serán trifásicos, de 380 V, 50 Hz. e) Los motores serán asincrónicos con rotor a jaula de ardilla (en cortocircuito). f) Deberán admitir en condiciones de carga nominal y en régimen permanente, sin que se vea afectada su vida útil, las siguientes variaciones de tensión y frecuencia con respecto a sus valores nominales: Tensión
+ 10 % a frecuencia nominal.
Frecuencia
+ 2 % a tensión nominal.
Combinadas
variaciones de tensión de + 5%. con variaciones de frecuencia + 1%.
g) Dentro de las variaciones especificadas, las características operativas de los motores, no deberán responder necesariamente a los valores de tensión y frecuencia nominales. 13.6.- ESTUDIO DE PROTECCIONES a) Se deberá realizar el estudio de la coordinación de protecciones. El mismo comprenderá la realización de gráficos doble logarítmicos de t = f(I), para valores de I nominal, de sobrecarga admisible y de falla tripolar y unipolar a tierra. 13.7.- INSTALACIONES ELECTRICAS a) Las instalaciones eléctricas se efectuarán según las exigencias de esta norma, complementándose con los requerimientos de la reglamentación para la ejecución de las instalaciones eléctricas en inmuebles, de la Asociación Electrotécnica Argentina, última edición aprobada. 13.7.1.- Punto de Toma de energía a) Es el punto al que se conecta la instalación eléctrica del predio y desde el que se alimenta la misma. b) La alimentación puede efectuarse desde una red pública o bien desde una central generadora instalada dentro de los límites del predio. c) El punto de toma de energía de la instalación, se considera coincidente con el punto de entrega de energía por parte del ente responsable, en caso de una red pública y fija el límite de la instalación eléctrica propia del predio, sujeta a esta norma. d) El punto de toma de energía de la instalación eléctrica del predio, debe encontrarse dentro de los límites del mismo. e) Cuando la alimentación se efectúa por medio de una central eléctrica instalada dentro del predio, esta central se considera parte integral de la instalación eléctrica del mismo y estará sujeta a las presentes normas. 13.7.2.- Líneas eléctricas a) El alcance de esta norma en lo que a líneas eléctricas se refiere, cubre exclusivamente aquellas instaladas dentro del predio. b) Las líneas monofásicas serán bifilares y las trifásicas, trifilares o tetrafilares en caso de requerirse el neutro. c) No se utilizarán cañerías, estructuras metálicas o similares como elementos conductores, en reemplazo de uno o varios de los conductores de línea.
d) De acuerdo con su ubicación en la instalación, las líneas reciben las siguientes designaciones: De alimentación: es la que vincula la red de la empresa prestataria del servicio eléctrico con los bornes de entrada del medidor de energía. Principal: es la que vincula los bornes de salida del medidor de energía con los bornes de entrada de los equipos de protección y maniobra del tablero principal. Seccional: es la que vincula los bornes de salida de un tablero con los bornes de entrada del siguiente. De circuito: es la que vincula los bornes de salida del último tablero con los puntos de conexión de los aparatos de consumo. 13.8.- CABLES 13.8.1.- Dimensionamiento a) Los cables se dimensionarán por carga admisible, empléandose las tablas que figuran en la Reglamentación para la Ejecución de Instalaciones Eléctricas en inmuebles de la Asociación Electrotécnica Argentina y/o las suministradas por los fabricantes reconocidos de cables. b) Los valores obtenidos se afectarán por los factores de corrección por temperatura o resistividad del terreno, y agrupamiento y tipo de tendido (aéreo o enterrado). c) Se realizará la verificación de los cables a la caída de tensión y al cortocircuito. d) La caída de tensión admisible en los cables será del 2% para alimentadores a tableros, del 5% para alimentadores a motores y otras cargas y 3% para iluminación.
13.8.2.- Características particulares a) Todos los cables serán del tipo aislados y con vaina de protección. b) Los cables enterrados y los de instalación a la vista que pudieran estar expuestos a daños mecánicos y/o roedores serán del tipo con armadura. c) Sólo se admitirán cables sin envoltura de protección para las instalaciones eléctricas correspondientes a la obra civil. d) Se utilizarán terminales y conectores de compresión, no permitiéndose el uso de terminales y conectores soldados. e) No se aceptará la realización de empalmes. En caso de ser necesarios se realizarán en cajas de paso o de conexión, por medio de borneras.
f) Nunca deberá quedar un empalme dentro de un caño. g) Las conexiones a las cajas de motores se realizarán con tornillos de bronce o acero galvanizado. h) Se identificarán los conductos mediante el uso de anillos plásticos. i) Los cables se identificarán en cada extremo con la numeración especificada en listas de cables y esquemas de borneras. 13.9.- CANALIZACIONES ELECTRICAS CON CAÑOS 13.9.1.- Dimensionamiento El dimensionado de los años se realizará considerando el llenado de los mismos de acuerdo a la siguiente tabla: Nº de cables por caño 1 2 3 o más
Sección útil del caño 50% 30% 40%
El tendido de los caños podrá ser enterrado o a la vista. 13.9.2.- Características particulares del tendido de caños enterrados. a) Las canalizaciones con caños enterrados se realizarán formando cañeros. b) Los cañeros podrán ser de hierro galvanizado tipo conduit, o caños de PVC del tipo reforzado. c) Los caños destinados a potencia se ubicarán en la periferia de los cañeros, pudiendo alojar un solo cable (tripolar, tetrapolar, o su equivalente en unipolares) por cada caño. En los cañeros troncales entre cámaras se podrán agrupar cables. d) Cada cañero estará recorrido por un cable de Cu desnudo de puesta a tierra, de sección adecuada al nivel de cortocircuito. e) Los caños tendrán una pendiente del 1% entre cámaras, o en caso de no poderse efectuar, se materializará esta pendiente desde el punto medio del caño hacia ambas cámaras, las que tendrán drenaje. f) El diámetro mínimo de un caño enterrado será de 25 mm (1”). g) El número de curvas permitido entre extremos de un tendido de caños, no superará los siguientes valores:
Distancia
Nº de veces una curva de 90º
Más de 120 m Hasta 90 m Hasta 60 m Hasta 30 m
0 1 2 3
Se consideran a dos curvas de 45º equivalentes a una curva de 90º. En caso de requerirse más curvas que las señaladas, se deberán instalar cajas de paso o cámaras de tiro. 13.9.3.- Características particulares de las canalizaciones a la vista a) Se utilizarán caños de acero galvanizado, tipo conduit. b) Los caños destinados a potencia podrán alojar un solo cable (tetrapolar, tripolar, o su equivalente en unipolares) por caño. Los destinados a comando y señalización podrán alojar varios cables, siempre que el nivel de ruido lo permita. c) Entre cajas de paso se permitirán a lo sumo dos curvas de 90º. Se consideran dos curvas de 45º equivalentes a una curva de 90º. d) Se define como nivel de ruido, al tipo de señal que conduce un cable. e) El tipo de señal podrá variar desde corrientes muy débiles, como las señales analógicas o lógicas, hasta altos valores de corriente, como las de fuerza motriz. 13.10.- CANALIZACIONES CON BANDEJAS 13.10.1.- Dimensionamiento a) El dimensionamiento de las bandejas se efectuará considerando el tendido de cables, de manera tal de formar una sola capa uniforme. 13.10.2.- Características Particulares a) Las bandejas serán metálicas con galvanizado en caliente. b) La puesta a tierra de las bandejas se realizará mediante un cable de Cu desnudo, tendido en su interior, de sección adecuada a los niveles de cortocircuito de la instalación y conectado en cada tramo de bandeja. c) Cuando se tiendan varios niveles de bandeja, la distancia mínima entre fondos de bandejas será de 250 mm. 13.11.- PUESTA A TIERRA a) La red de puesta a tierra de la planta se deberá calcular en base a la corriente de cortocircuito monofásica.
b) Para la puesta a tierra de los diferentes equipos, se utilizarán conductores de Cu desnudo de secciones determinadas por las corrientes de cortocircuito calculadas. c) No se acepta el uso del caño o conduit de acometida a un equipo como conductor de puesta a tierra. d) Se instalarán jabalinas de puesta a tierra, a una profundidad a establecer de acuerdo a las características de la instalación. 13.12.- ILUMINACION INTERIOR a) La iluminación interior se calculará teniendo en cuenta los conceptos básicos de nivel de iluminación, formación de sombras e incidencia de luz, uniformidad en el local, uniformidad a través del tiempo, ausencia de deslumbramiento, color de luz y la reproducción de colores. b) Se tomará el plano de trabajo a 0,85 m del suelo. c) En el cálculo de iluminación se deberá tener en cuenta el nivel de mantenimiento esperado y/o estimado de la planta. d) Los valores recomendados se consideran mínimos, salvo que durante el día se disponga de abundante luz natural, en cuyo caso podrá disminuirse el grado inferior. e) En caso que el local a iluminar sea cerrado, sin ventanas, se aumentará el nivel a un grado superior. Igual criterio deberá adoptarse en caso de operarios de alta edad promedio. f) Los niveles de iluminación, en LUX, no iniciales recomendados son:
Depósitos Salas de cloración Salas de control Oficinas
100 LUX 250 LUX 500 LUX 500 LUX
regular buena buena muy buena
En la columna de la derecha se indica la calidad de reproducción de colores. Se denomina como nivel de iluminación no inicial, aquella medida luego de un periodo de funcionamiento mínimo de 100 horas, hasta lograr la estabilización del flujo luminoso. g) Iluminación de emergencia Cuando las características del sistema de comando y la magnitud de instalación lo justifique, se preverá un sistema de iluminación de emergencia en el local respectivo. Igual criterio se seguirá con otros locales donde tal equipamiento se justifique a criterio del CoFAPyS. 13.13.- ILUMINACION EXTERIOR
La iluminación exterior se calculará por el método de punto por punto. El nivel de iluminación no será inferior a 20 lux en las zonas de trabajo de las unidades de tratamiento. La red de alimentación exterior será trifásica, alternando la alimentación de las columnas a cada fase. Cada columna tendrá su puesta a tierra. 13.14.- ESPECIFICACIONES PARA ENSAYOS 13.14.1.- Tableros y Pupitres a) Se deberá prever los ensayos de recepción correspondientes a los tableros y pupitres los que serán realizados con la presencia de la Inspección. b) Los ensayos solicitados son los mínimos requeridos, sin perjuicio que deba ser realizado, bajo las mismas condiciones, cualquier otro que prescriban las normas de construcción. Control visual Comportamiento a la corriente máxima admisible. Calentamiento para la intensidad de corriente nominal. Rigidez dieléctrica. Funcionamiento mecánico. Secuencia de maniobras. Verificación de las características dependientes de la instalación (interior, exterior, o ambientes especiales). Los ensayos de recepción serán realizados sobre todas las unidades entregadas. 13.14.2.- Motores a) Los motores a proveer serán sometidos a los ensayos de rutina, indicados a continuación, que serán los mínimos a realizar según la norma IRAM 2125. Medición de la resistencia de aislación. Ensayo de rigidez dieléctrica. Medición de la resistencia ohmica de los devanados, en frío y de la temperatura ambiente. Medición de vibración en los cojinetes.
Ensayo en vacío a tensión y frecuencia nominal: determinación de potencia, cupla, tensión, corriente y cos . Ensayos a rotor bloqueado: determinación de la potencia, cupla, tensión, corriente y cos . b) Los instrumentos de medida a emplear serán de clase 0,25 salvo para el wattímetro utilizado en los ensayos de bajo cos , que será de clase 0,5. 13.14.3.- Instalación eléctrica a) La instalación eléctrica deberá ensayarse previamente a la puesta en servicio. b) El objeto del ensayo es verificar que la instalación eléctrica se haya ejecutado según los requerimientos de la presente norma. Los ensayos a realizar serán los indicados a continuación: Inspección visual, verificando: Que los componentes de la instalación sean material normalizado. Correcto conexionado de la instalación de puesta a tierra. Operación correcta de los enclavamientos de los aparatos de maniobra y protección. Operación correcta de los sistemas de protección y su selectividad. Comprobación de la correcta ejecución de los conexionados de los conductores, y sus identificaciones. Verificación del proyecto ejecutado, comprobando: Cantidad y destino de los circuitos. Sección de los conductores activos y de puesta a tierra. Dimensiones y características de los materiales de las canalizaciones. Ensayos de medición: Resistencia de aislación de la instalación eléctrica. Resistencia del sistema de puesta a tierra. Continuidad eléctrica de todos los conductores activos y de puesta a tierra, con ohmetro de tensión menor a 12 V. 13.15.- ESPECIFICACIONES PARA EL MANTENIMIENTO 13.15.1.- Tableros y Pupitres
El Manual de Mantenimiento de los equipos eléctricos contendrá, como mínimo, la siguiente información: a) Plano y croquis de desarme y despiece. b) Instrucciones de desarme, ajuste y calibración. c) Programación del mantenimiento preventivo: Verificación de la operación mecánica correcta de los aparatos de maniobra y protección. Frecuencia de la inspección: cada 2 (dos) años. Verificación de la resistencia de aislación. Frecuencia de la inspección: cada 2 (dos) años. Verificación del calibre y estado de fusibles. Frecuencia de la inspección: cada año. Verificación estado de conexionado de los conductores. Frecuencia de la inspección: cada año. Verificación conexionado de puesta a tierra. Frecuencia de la inspección: cada 2 (dos) años. 13.15.2.- Motores Verificación de la corriente normal. Frecuencia de la inspección: cada 2 (dos) años. Verificación estado de conexionado de los conductores. Frecuencia de la inspección: cada 2 (dos) años. Verificación del estado de los cojinetes. Frecuencia de la inspección: cada 2 (dos) años. Verificación conexionado de puesta a tierra. Frecuencia de la inspección: cada 2 (dos) años. 13.15.3.- Instalación eléctrica Verificación conexionado de la instalación de puesta a tierra. Frecuencia de la inspección: cada 2 (dos) años. Continuidad eléctrica de los conductores de puesta a tierra, con ohmetro de tensión menor de 12 V. Frecuencia de la inspección: cada 2 (dos) años. Resistencia del sistema de puesta a tierra. Frecuencia de la inspección: cada 2 (dos) años. Resistencia de aislación. Frecuencia de la inspección: cada 2 (dos) años.
14.- IMPACTO AMBIENTAL 14.1.- GENERALIDADES a) Los proyectos de infraestructura social, entre ellos los de saneamiento tiene por objeto dar satisfacción a las necesidades básicas de la población y atienden, por lo tanto, al mejoramiento de la salud y calidad de vida en general. Sin embargo, la implantación de los servicios respectivos puede traer aparejada la aparición de impactos ambientales negativos. Estos pueden ser transitorios, como los originados durante la construcción, por las molestias o accidentes que pueden afectar a la población, o permanentes, entre los que pueden mencionarse los derivados del funcionamiento de estaciones elevadoras y plantas depuradoras, vuelco del afluente o disposición de lodos, etc. b) El estudio de alternativas desde el punto de vista ingenieril, debe ir acompañado por la aplicación de técnicas apropiadas para identificar y evaluar los impactos ambientales de las acciones que se originan en cada una de ellas, para poder contar con la fundamentación necesaria, previa a la decisión que se adopte, sobre cuál será la parte del medio ambiente que reciba tales efectos con el menor perjuicio posible para el conjunto. c) Al adoptar esta decisión, el proyectista, o equipo interdisciplinario de profesionales intervinientes, determinará la necesidad de que el prestador del servicio custodie el medio ambiente, preservando un entorno seguro y saludable para las generaciones venideras. 14.2.- OPORTUNIDAD DE REALIZACION DEL ESTUDIO Y CONTENIDO DEL MISMO a) Cada una de las alternativas estudiadas debe ser acompañada de un estudio de impacto ambiental, coadyuvando a la toma de decisiones en la etapa del Estudio Preliminar, o en la del Anteproyecto, si así correspondiera. b) La memoria técnica a desarrollar contendrá un numeral denominado “Impacto Ambiental”, en el que se transcribirán, suscintamente, las consideraciones tenidas en cuenta sobre el tema durante el desarrollo del estudio, consignando el cumplimiento de los siguientes requisitos: Evaluación de la calidad ambiental existente. Identificación de los impactos ambientales que producirá el nuevo proyecto y evaluación de los mismos. Medidas adoptadas o a adoptar para la eliminación o mitigación de los impactos ambientales. Programa de monitoreo. Obra de complementación del saneamiento. Planilla resumen de conclusiones. 14.2.1.- Evaluación de la Calidad Ambiental Existente
a) Deberá procederse a la identificación y ponderación de las variables o indicadores más relevantes del medio ambiente, antes de la implantación del sistema de evacuación de excreta. Esta evaluación, que permitirá definir la caracterización ambiental preexistente en la localidad, deberá incluir indicadores de calidad del cuerpo receptor, de manera de permitir el monitoreo de los mismos después de la ejecución de la obra, y apreciar los cambios que eventualmente se produzcan. b) Como recurso metodológico, también deberá evaluarse la calidad del medio ambiente en el futuro, para el caso que no se concretara el sistema de saneamiento propuesto. 14.2.2.- Identificación de los Impactos Ambientales Potenciales y Evaluación de los mismos a) Además de las variables anteriores, el proyectista identificará otros indicadores o componentes ambientales y/o de salud, susceptibles de verse afectados por impactos derivados de la implantación del nuevo sistema de saneamiento, tanto en la etapa de construcción, como en la de operación. b) Se deberá definir las características del impacto predecible, conforme a los siguientes criterios: Naturaleza del impacto: probabilidad de ocurrencia, ambiente afectado, extensión geográfica y duración. Potencial de mitigación: reversibilidad, capacidad institucional para valorar y corregir el impacto; recomendaciones. 14.2.3.- Medidas adoptadas o a adoptar para la eliminación o mitigación de los impactos ambientales. Programa de monitoreo. Se reseñarán las medidas adoptadas para lograr la mitigación o eliminación de los impactos ambientales negativos detectados con motivo de la ejecución del proyecto. Igual criterio se aplicará en relación al programa de monitoreo diseñado. 14.2.4.- Obras de complementación del saneamiento y de compensación ambiental a) El proyectista procurará optimizar la infraestructura sanitaria propuesta, mediante la realización de las obras de complementación funcional o de compensación ambiental que resulten adecuadas. b) Estas podrán consistir, entre otras, en el reuso de los efluentes para diversos destinos, la disposición de lodos en combinación con el relleno sanitario, la creación de espacios verdes alrededor de las instalaciones, la habilitación de áreas recreativas en los espacios que así lo permitan, y, en todos los casos, la consideración de los aspectos estéticos y paisajísticos. c) Se reseñarán las obras de complementación o de compensación ambiental que se haya previsto ejecutar, junto con una somera descripción de los beneficios esperados, así como el programa de realización de las mismas.
14.2.5.- Planilla resumen de conclusiones Al final de su estudio, el proyectista acompañará una planilla resumen, en la que se consignarán las distintas etapas cumplidas en la Evaluación de Impacto Ambiental y sus principales conclusiones, por las que se demuestre haber dado satisfacción a los requerimientos de carácter ambiental. 14.3.- ALCANCE DEL ESTUDIO a) La importancia relativa de los impactos potenciales dependerá de su gravedad, duración o permanencia (o reversibilidad) y de la medida en que los ambientes humanos o naturales resultaren afectados. b) Los estudios de impacto ambiental que se refieran a soluciones individuales no requerirán, por lo general, de mayor profundización y serán, por lo tanto, de carácter sumario. c) En cambio, las soluciones colectivas deberán estudiarse conforme su caracterización dentro de las categorías III o IV, que adopta a estos fines el Banco Interamericano de Desarrollo, con la siguiente definición: Categoría III: Operaciones que pueden afectar moderadamente al ambiente y aquellas cuyos impactos ambientales negativos tienen soluciones bien conocidas y fácilmente aplicables. Categoría IV: Operaciones que pueden impactar negativa y significativamente en el medio ambiente a otros grupos vulnerables en el área y que requieren de una evaluación detallada del impacto ambiental. En general, los proyectos en el sector del saneamiento y el desarrollo urbano pertenecen fundamentalmente a la categoría III. Ello no obstante, si bien su objetivo consiste en mejorar el medio ambiente, pueden producir situaciones críticas por causa de un mal diseño, por una errónea elección de tecnología o un inadecuado emplazamiento. Estos proyectos podrán ser ubicados en la Categoría IV, cuando la escala de su actividad y del contexto ambiental en que se sitúan lo hagan aconsejable. El COFAPyS, previa evaluación de los antecedentes, podrá solicitar la inclusión del proyecto en esta categoría. d) Las Evaluaciones de Impacto Ambiental serán de carácter detallado para la Categoría IV, y semidetallado para la Categoría III. e) La determinación de impactos negativos significativos en la Categoría IV requiere una mayor precisión, por cuanto puede obligar a tomar decisiones de importancia, tales como escoger emplazamientos optativos para el proyecto, revisar las alternativas de diseño, adoptar medidas de mitigación de aplicación constante, implantar programas de reasentamiento o compensación de predios privados, etc. f) Todas estas decisiones se deben basar en el conocimiento detallado de los impactos negativos que se producirían en ausencia de estas medidas, y en los análisis técnicos y económicos correspondientes de las medidas de compensación o mitigación.
g) El proyectista adoptará el método de evaluación más idóneo para atender las especiales circunstancias en que se desenvuelve el proyecto. Si bien existe un amplio rango de opciones a esos efectos, el nivel de exigencia para la evaluación semidetallada no superará al de las metodologías como las listas de verificación, los cuestionarios, índices y/o matrices. Para los casos de evaluaciones más detalladas, el proyectista deberá recurrir a la aplicación parcial o total de metodologías más complejas y objetivas, tales como los modelos de simulación, o sistemas del tipo Battelle,. h) El CoFAPyS podrá requerir mayor profundización del estudio cuando, de la evaluación de los antecedentes presentados por el proyectista, considere conveniente tal necesidad. i) Si la evaluación de impacto ambiental indicara impactos negativos inaceptables en una etapa avanzada de diseño, se deberá reformular el proyecto, a fin de lograr su eliminación o mitigación.
15.- OPERACION Y MANTENIMIENTO 15.1.- ASPECTOS DE LA OPERACION Y EL MANTENIMIENTO VINCULADOS CON EL PROYECTO 15.1.1.- Aspectos Generales del proyecto a) El proyectista deberá tomar en cuenta, en la ejecución del proyecto, todos aquellos aspectos que faciliten la operación y el mantenimiento del sistema de alcantarillado cloacal. b) En redes colectoras, se atenderán, como mínimo, a los siguientes aspectos: Prever fácil acceso a las cañerías para su desobstrucción. Establecer en los pliegos de licitación la obligación del contratista de entregar planos de detalle conforme a obra, indicando trazado real de las cañerías y su distancia a la línea municipal o ejes de calles, material, diámetro, cota de intradós, etc. y toda otra documentación, información y forma de soporte requerido por el sistema de catastro de redes previsto. Definir el equipamiento mínimo necesario para el mantenimiento de las redes colectoras. Este equipamiento deberá encontrarse disponible para el momento de la habilitación de la obra. c) En estaciones de bombeo y plantas de tratamiento, se atenderán, como mínimo, a los siguientes aspectos: Espacio suficiente para ingresar los equipos en los locales, montarlos y desmontarlos (aberturas en paredes, pisos y techos, dimensiones en planta y altura de los locales, etc.), distancia de los equipos a los muros y/u obstáculos más próximos. Acceso cómodo y seguro a los lugares donde se encuentran ubicados equipos, válvulas, instrumentos, etc. Iluminación adecuada y segura en los lugares de trabajo. Verificación de las condiciones de armado y desarmado de cañerías, válvulas y equipos, necesidad de juntas de desarme. Espacio entre piezas y de éstas a la pared más cercana para ubicar las herramientas necesarias y los operarios. Canillas de servicio alimentadas con agua limpia en todos los lugares donde el operario corre el riesgo de contacto con el líquido cloacal o sustancias irritantes, hidrantes y mangueras donde se requiere el lavado con arrastre de sólidos (desarenadores, sedimentadores, etc.). Ventilación adecuada en pozos de bombeo, salas de cloración, zona de limpieza de rejas, etc.
Condiciones de acceso permanente a zonas de enterramiento de residuos, playas de secado, etc., para los vehículos correspondientes. Evitar la utilización de equipos electrónicos, eléctricos o electromecánicos, cuya complejidad haga imposible su reparación local, salvo que se asegure un adecuado servicio por parte del fabricante o distribuidor. Condiciones de higiene y seguridad industrial acorde con las tareas que debe desarrollar el personal. Revestimientos antideslizantes en escaleras y veredas perimetrales de unidades bajo nivel, ventilación forzada en locales de cloración, cañerías y obstáculos ubicados por arriba de 2,00 m. respecto del nivel de piso, cubiertas para bombas a tornillo, dispositivos de seguridad en zonas de aeradores, etc. 15.1.2.- Otros aspectos a contemplar por el proyectista a) Además de los aspectos inherentes al proyecto en sí mismo, el proyectista deberá establecer en la documentación de licitación, la obligación de la confección y entrega, por parte del Contratista, de la siguiente documentación: Manual de Operación del sistema cloacal Manual de Mantenimiento del sistema cloacal Planos generales y de detalle de obras civiles e instalaciones electromecánicas, conforme a lo realmente ejecutado, en papel transparente de alta resistencia (film de poliester, por ejemplo). Planos generales y de detalle, de cortes y despieces, de los equipos electromecánicos en papel transparente de alta resistencia. 15.1.3.- Manual de Operación a) El Manual de Operación del sistema cloacal deberá contener, como mínimo, lo siguiente: Indice Memoria descriptiva de las obras e instalaciones del sistema cloacal construido hasta la fecha. Breve memoria descriptiva del proyecto integral del sistema (es decir, del resto de las obras proyectadas y no construidas en esa etapa). Planos generales del proyecto integral. Parámetros básicos del diseño de la parte construida (población de diseño, caudales, parámetros del tratamiento, etc.). Enumeración de las unidades operativas que integran el sistema (red, cloaca máxima, estación de bombeo, planta de tratamiento, descarga del efluente tratado, etc.) y descripción de cada una.
Instrucciones de operación para cada unidad o conjunto de unidades. En estas instrucciones, cada válvula, equipo, etc., se identificará en forma alfanumérica (V1, B5, n10, etc.), con las mismas designaciones que se utilicen en el Manual de Mantenimiento. Para la planta de tratamiento, valores de los parámetros para funcionamiento normal y descripción de los indicadores de funcionamiento anormal. Situaciones de funcionamiento anormal típicas y medidas correctivas que deberá adoptar el personal a cargo. Modelos de las planillas, tablas y gráficos típicos que deberá confeccionar el personal de operación. Normas generales de seguridad para el personal y específicos para aquellos procedimientos que así lo exijan. Un juego completo de copias de planos conforme a obra (obras civiles e instalaciones electromecánicas). b) La documentación de licitación especificará la obligación del contratista de entregar el Manual de Operación del sistema cloacal antes de la recepción provisional de la obra y de realizar los ajustes y agregados que correspondan en base a las diferencias u omisiones que se verifiquen durante el plazo de garantía. La versión corregida del Manual de Operaciones deberá ser entregada por el Contratista antes de la recepción definitiva. La documentación de licitación especificará que, sin la aprobación de dicho manual por parte de la inspección de obra, no se procederá a la recepción definitiva de la obra. 15.1.4.- Manual de Mantenimiento a) El Manual de Mantenimiento del sistema cloacal deberá contener, como mínimo, lo siguiente: Indice Memoria descriptiva de las obras e instalaciones del sistema cloacal construido hasta la fecha. Enumeración de las unidades operativas que integran el sistema cloacal y breve descripción de cada uno. Inventario físico y registro de todos los equipos e instalaciones con los que cuenta la obra, junto con la información técnica necesaria para programar y/o facilitar su mantenimiento. Cada equipo estará identificado en forma alfanumérica (por ejemplo: B1, M3, etc.) y dicha identificación deberá ser coincidente en el inventario, en los planos, en el texto y en toda referencia del Manual de Mantenimiento. Instrucciones de mantenimiento para todos los equipos e instalaciones que integren la obra. El contratista será responsable de la obtención de las instrucciones de mantenimiento que deberán entregar sus proveedores. Estas
instrucciones deberán incluir planos generales y de despiece de los equipos electromecánicos, especificaciones de lubricación, etc. Folletos técnicos y descriptivos, listado de repuestos con su código de pedido y, en general, todo material que aporte información sobre los equipos e instalaciones. Este material se identificará con la misma designación alfanumérica que consta en el inventario y en los planos. Frecuencia de las principales actividades de mantenimiento preventivo del sistema (limpieza preventiva de colectoras, lubricación de cada equipo, cambio de piezas, pintura, etc.). Programa calendario de tareas de mantenimiento preventivo. Normas de seguridad que debe seguir el personal de mantenimiento. Un juego completo de copias de planos de los equipos electromecánicos instalados, con detalles, cortes y despieces. Un juego completo de copias de planos conforme a obra (obras civiles e instalaciones electromecánicas). b) La documentación de licitación especificará, para el Manual de Mantenimiento, las mismas obligaciones descriptas en 15.1.3.b. para el Manual de Operación. 15.1.5.- Planos conforme a obra a) Los planos conforme a obra deberán presentarse en film de poliester apto para copiado heliográfico. La documentación de licitación especificará la cantidad de copias de los mismos que deberá presentar el Contratista. b) La documentación de licitación establecerá la obligación para el contratista de entregar copias preliminares de los planos conforme a obra, antes de la recepción provisional, procediéndose a su verificación y ajuste durante el periodo de garantía. 15.2.- OPERACION Y MANTENIMIENTO DE REDES 15.2.1..- Información Básica a) El proyectista deberá asegurar la disponibilidad, al finalizar las obras, de la documentación catastral necesaria para el conocimiento físico de los componentes de las redes y su localización. b) Para ello, los Pliegos de Especificaciones Técnicas que integren el proyecto de las obras, preverán, como mínimo: Metodología a utilizar para la generación del Catastro de Redes, incluyendo la incorporación de la información disponible de redes existentes, en caso que la localidad cuente con un servicio cloacal existente.
Metodología de registración conforme a obra, compatible con el sistema catastral adoptado. Documentación que el contratista de la obra deberá entregar en forma obligatoria. Forma y modos de generación de la información, a partir de los registros. Equipamiento requerido y soporte de la información, a ser provistos por el contratista de las obras. c) En el Manual de Operación, se establecerá: Metodología y frecuencia de actualización de la información. Sistema de resguardo de la documentación. Personal mínimo requerido y grado de capacitación del mismo, compatible con el sistema catastral adoptado. Responsabilidad jerárquica en la obtención, actualización, procesamiento y disponibilidad de la información. Formatos de información para: Obtención de datos. Registración Procesamiento Duplicación (usos internos y externos del ente operador) 15.2.2.- Organización a) Tanto el Manual de Operación como el de Mantenimiento, establecerán claramente la organización prevista para el sistema de mantenimiento preventivo y correctivo de las redes. b) La organización deberá ser compatible con: Estructura del ente operador (actual y futura) Disponibilidades locales de personal Equipamiento existente Equipamiento previsto como parte de las obras que se ejecutarán c) Deberá analizarse la cantidad de personal necesario y su organización para el mantenimiento preventivo y correctivo de redes, tomando en cuenta: Tipología de las redes y accesos
Equipamiento operativo Disponibilidad de personal Tamaño actual y futuro de la localidad y extensión de las redes 15.2.3.- Equipamiento a) El proyectista deberá diseñar el equipamiento requerido para la operación y mantenimiento de las redes, en concordancia con los aspectos descriptos en 15.2.1. y 15.2.2. b) Para la limpieza y desobstrucción de redes, se dará preferencia a los sistemas de alta presión mediante hidrojet. La longitud de mangueras deberá guardar relación con la distancia entre accesos para desobstrucción previstos en el proyecto. La presión en extremo de manguera deberá diseñarse en consideración al tipo de manguera seleccionado, longitud de la misma y herramental a accionar. c) El proyectista evaluará, en cada caso, la necesidad de instalar un sistema de comunicaciones autónomo, que permita intercomunicar permanentemente a los móviles afectados al servicio con la sede de las entidades prestatarias del servicio. d) En los pliegos que integren la documentación licitatoria de la obra, se incluirán detalladamente las características de los equipos requeridos para operar y mantener las redes, indicando oportunidad de su provisión, garantías, capacitación de personal y todo otro dato que el proyectista estime necesario para dejar claramente definido cada equipo, sus componentes y las funciones que cumplirá. 15.3.- OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE REJAS 15.3.1.- Operación de rejas fijas de limpieza manual a) El Manual de Operación de la planta de tratamiento deberá especificar, como mínimo, los siguientes aspectos: Frecuencia de limpieza de rejas e instrucciones para realizarla. Máxima pérdida de carga admisible con las rejas sucias. Lugar de disposición final del material retenido por las rejas. Instrucciones para el traslado y disposición de dicho material. Instrucciones para retirar y colocar unidades en servicio. Problemas típicos y solución de los mismos. Cuadro 15.3.1 o 15.3.2, según corresponda, ampliado y adoptado al tipo particular de rejas utilizado.
b) Como valores medios orientativos para programar esta actividad, se adoptará una limpieza cada 4 horas para rejas gruesas (aberturas de 30 a 100 mm) y una limpieza cada 2 horas de rejas finas (abertura de 10 a 25 mm). Estos valores promedios deberán ajustarse, en cada caso, a las condiciones locales que se verifiquen con la planta en funcionamiento y a medida que transcurra el periodo de diseño. c) El manual indicará claramente, en cada caso, cómo medir aproximadamente la pérdida de carga a través de la reja con los elementos provistos o instalados que se especifica en el numeral 11.2 de estas normas. d) Dado que el material retenido puede contener microorganismos patógenos, el operador deberá realizar la limpieza de rejas utilizando un equipo mínimo de seguridad, consistente en: Guantes industriales impermeables (hasta mitad del antebrazo). Botas impermeables de caña larga. Delantal impermeable (cubriendo tórax y piernas). Protector facial de acrílico. e) Los sólidos removidos de las rejas deberán dejarse escurrir antes de izarlos. El izaje deberá realizarse con cuidado, para evitar salpicaduras y regueros de líquidos cloacales. Similares precauciones se observarán para el trasvase, traslado y disposición de los mismos. 15.3.2.- Operación de rejas tipo canasto a) El Manual de Operación de la planta de tratamiento deberá especificar, como mínimo, los siguientes aspectos: Frecuencia de limpieza de la reja canasto. Instrucciones para la ejecución de las operaciones de izaje, descarga y reubicación del canasto. Lugar de disposición final del material retenido Instrucción para el manejo, traslado y disposición de dicho material. b) Para rejas tipo canasto es de aplicación lo especificado en 15.3.1.b, d y e. 15.3.3.- Operación de rejas de limpieza mecánica a) El Manual de Operación de la planta de tratamiento deberá especificar, como mínimo, los siguientes aspectos: Instrucciones de operación del mecanismo de limpieza. Lugar de disposición final del material retenido.
Instrucciones para el manejo, traslado y disposición de dicho material. b) Para rejas de limpieza mecánica, será de aplicación lo especificado en 15.3.1.c. Cuando el operador proceda a la limpieza de un sistema de rejas mecánicas fuera de servicio, utilizará el mismo equipamiento de seguridad especificado en 15.2.1.d. c) El personal de operación deberá efectuar un recorrido de inspección cada hora, para verificar que el sistema mecánico funcione correctamente. 15.3.4.- Manejo y disposición de los residuos removidos de las rejas a) Los residuos extraídos de las rejas pueden contener microorganismos patógenos, por lo que deberán manejarse con los cuidados necesarios para evitar la dispersión de los mismos. b) Antes de trasvasarlos a los recipientes de almacenamiento y traslado, los residuos extraídos deberán escurrirse adecuadamente, tratando de reducir al mínimo la cantidad de líquido trasvasado. c) El personal de operación deberá mantener con sus tapas o cubiertas cerradas los recipientes de almacenamiento y traslado, abriéndolos o retirándolos sólo para las operaciones de carga y descarga de los residuos. d) Apenas se los vacíe, los recipientes serán lavados con mangueras y rociados con una solución desinfectante concentrada (hipoclorito de sodio o calcio, solución de cloro en agua, etc.). e) El traslado de los residuos fuera del predio de la planta, se efectuará en camiones con cajas de paredes y fondo herméticos o bien en recipientes también herméticos sobre camiones comunes. En todos los casos, deberá verificarse que no existan pérdidas de líquido. 15.3.5.- Aspectos relacionados con el mantenimiento a) El Manual de Mantenimiento de la planta de tratamiento incluirá, como mínimo, los siguientes aspectos relacionados con el sistema de rejas: Programa de mantenimiento preventivo del sistema de rejas. Instrucciones específicas de mantenimiento de las unidades a construir. Instrucciones específicas de mantenimiento de los equipos e instalaciones electromecánicos. Planos de detalle y despiece de los equipos electromecánicos con lista de repuestos con sus códigos de fábrica.
Cuadro 15.3.1 Problemas típicos de operación en rejas de limpieza mecánica PROBLEMA 1. Olores, moscas y otros insectos.
CAUSA PROBABLE SOLUCION Restos de trapos y otros residuos Limpiar pisos y paredes con mangueras. caídos durante la limpieza. Eliminar restos de residuos. Excesiva acumulación de residuos. Limpiar las rejas con mayor frecuencia y trasladar los residuos al lugar de disposición.
2. Sedimentación excesiva de arena y otros sólidos en el canal de aproximación.
3. El líquido llega con demasiados sólidos, trapos, etc.
Técnicas incorrectas de relleno sa- Verificar que se sigue el proceso adecuado nitario. de enterramiento. Efectuar las correcciones necesarias. Muy baja velocidad de aproxima- No utilizar más de un canal de rejas por ción del líquido a las rejas (esto vez. Remover los sedimentos durante las puede ocurrir durante los primeros horas pico para favorecer su arrastre. Almeses de habilitada la planta) ternar los canales de rejas en servicio y limpiar el que se para. Continuar hasta que los caudales mínimos afluentes se incrementen. Verificar la posible conexión de Normalizar las descargas inadecuadas. Indescargas industriales a la red. crementar la frecuencia de limpieza de rejas.
Cuadro 15.3.2 Problemas típicos de operación en rejas de limpieza mecánica PROBLEMA 1. El sistema mecánico de limpieza se ha detenido. El motor no funciona. 2. Idem anterior, pero el motor siguió funcionando.
CAUSA PROBABLE SOLUCION Atascamiento que activó el inte- Inspeccionar posible atascamiento y arranrruptor automático por sobrecarga. car el mecanismo.
Rotura de cadena, cable u otro elemento de transmisión. Rotura de fusibles mecánicos (prisioneros, chavetas, etc.) 3. No arranca automáticamen- Sistema de comando automático te a pesar de haber alcanzado defectuoso. Problemas en los intela pérdida de carga máxima. rruptores de nivel o en los dispositivos equivalentes de control que existan instalados. 4. Roce de metal contra metal. Desalineamiento del rastrillo de Marcas en rastrillos y rejas. limpieza respecto de los barrotes de la reja.
Inspeccionar y reparar. Verificar que no exista atascamiento luego de reparado. Inspeccionar y cambiar fusible mecánico. Investigar causa de rotura. Verificar dispositivos de control y tablero de comando.
Verificar posible desgaste de piezas. Alinear según indicaciones del manual del equipo. Cambiar piezas desgastadas.
Nota: Son también de aplicación los puntos 1, 2 y 3 del cuadro 15.3.1.
15.4.- OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE DESARENADORES 15.4.1.- Operación de Desarenadores de limpieza manual a) El Manual de Operación de la planta de tratamiento deberá especificar, como mínimo, los siguientes aspectos: Frecuencia de limpieza de las unidades de desarenado.
Instrucciones para retirar de servicio las unidades y reponerlas en operación. Instrucciones para la limpieza del desarenador y para la extracción, manejo y disposición de los sedimentos. Problemas típicos y solución de los mismos. Cuadro 15.4.1 o 15.4.2, según corresponde, ampliado y adaptado al tipo de desarenadores que se utilice en la planta. b) Como frecuencia media orientativa para programar esta actividad, se adoptará una limpieza semanal de cada desarenador. Esta frecuencia deberá ajustarse de acuerdo con las condiciones locales de temperatura y con las que se verifiquen a lo largo del periodo de diseño. c) Dado que el material sedimentado puede contener microorganismos patógenos, el Manual de Operación especificará que el operador deberá realizar la extracción y limpieza utilizando un equipo mínimo de seguridad, consistente en: Guantes impermeables industriales (hasta mitad del antebrazo). Botas impermeables de caña larga. Protector facial de acrílico. 15.4.2.- Operación de desarenadores de limpieza y/o extracción mecánica a) El Manual de Operación de la planta de tratamiento deberá especificar, como mínimo, los siguientes aspectos: Si los equipos de bombeo de fondo y/o extracción no son de funcionamiento continuo, indicar la frecuencia recomendable para la puesta en marcha de los mismos. Frecuencia de los recorridos de inspección de las instalaciones de desarenado. Instrucciones para retirar de servicio las unidades y reponerlas en operación. Instrucciones del fabricante para la operación de los equipos electromecánicos de barrido y/o extracción. Instrucciones para la limpieza manual completa del desarenador. Frecuencia de la misma. Instrucciones para el manejo y disposición de los sedimentos.
b) El Manual de Operación especificará que, para la limpieza manual completa de las unidades, el operador deberá utilizar el equipo de seguridad descripto en 15.4.1.c. 15.4.3.- Manejo y disposición de los sedimentos a) Sobre el manejo de los sedimentos, el Manual de Operación incluirá instrucciones sobre los siguientes temas, como mínimo: Lavado manual de la arena, cuando se incluya esta operación. Carga y transporte hasta el lugar de disposición. Forma en que se realizará el relleno sanitario. Obligatoriedad de transportar los sedimentos con la tapa de los contenedores cerrados o en equipos cerrados, si se trasladan fuera del predio de la planta. 15.4.4.- Aspectos relacionados con el mantenimiento a) El Manual de Mantenimiento de la planta de tratamiento incluirá, como mínimo, los siguientes aspectos, relacionados con las unidades desarenadoras: Programa de mantenimiento preventivo para las unidades desarenadoras. Instrucciones específicas de mantenimiento de las unidades a construir. Instrucciones específicas de mantenimiento de los equipos e instalaciones electromecánicas. Planos de detalle y despiece de los equipos electromecánicos, con lista de repuestos con sus códigos de fábrica. Cuadro 15.4.1 Problemas típicos de operación de desarenadores de limpieza manual Problema 1. Olor a huevos podridos.
Causa Probable Solución Formación de sulfuro de hidrógeno Limpieza de la zona de acumulación por permanencia excesiva de sedi- de sedimentos y lavado con hipoclomentos con materia orgánica. rito. Incrementar la frecuencia de limpieza. 2. Burbujeo en la superficie del lí- Idem anterior. Idem anterior. quido.
Cuadro 15.4.2 Problemas típicos de operación en desarenadores de limpieza mecánica Problema 1. Compactación de los sedimentos sobre las paletas barredoras. 2. Acumulación de sedimentos en el fondo. 3. Sistema mecánico detenido. El motor está funcionando. 4. Sistema mecánico detenido. El motor está funcionando.
5. Ruidos excesivos.
Causa probable Excesiva velocidad de las paletas barredoras. Baja velocidad de las paletas barredoras. Atascamiento que activó el interruptor automático por sobrecarga. Rotura de cadena, cable u otro elemento de transmisión.
Solución Reducir la velocidad de desplazamiento. Incrementar la velocidad de desplazamiento. Inspeccionar posibles atascamientos y rearrancar el equipo. Inspeccionar y reparar. Verificar que no exista atascamiento luego de reparado.
Rotura de fusibles mecánicos (pri- Inspeccionar y cambiar fusible mesioneros, chavetes, etc.) cánico. Investigar causa de la rotura. Roce de metal contra metal o contra Ubicar la causa del ruido y efectuar la estructura del desarenador. los cambios de piezas o los ajustes necesarios.
Nota: Son también de aplicación los puntos 1 y 2 del cuadro 15.4.1
15.5.- OPERACION Y MANTENIMIENTO DE TANQUES IMHOFF 15.5.1.- Operación a) El Manual de Operación de la planta de tratamiento deberá especificar, como mínimo, los siguientes aspectos: Instrucciones de control y operación de la digestión de lodos y de la sedimentación. Instrucciones para la extracción de lodos. Instrucciones para retirar la unidad de servicio y para reponerla en operación. Frecuencia con la que debe invertirse la dirección del flujo, en tanques que cuenten con esta posibilidad. Problemas típicos y solución de los mismos. Cuadro 15.5.1 ampliado y adaptado al tipo particular de tanques Imhoff utilizados en la planta. b) El proyecto deberá incluir planos y especificaciones para la construcción de, por lo menos, un espumador, un raspador y una sonda o extractor de lodos, los que deberán ser provistos por el contratista antes de la habilitación de la obra. 15.5.2.- Aspectos relacionados con el mantenimiento a) El Manual de Mantenimiento de la planta de tratamiento incluirá, como mínimo, los siguientes aspectos relacionados con los tanques Imhoff: Programa de mantenimiento preventivo para las unidades.
Instrucciones específicas de mantenimiento de las unidades. Planos conforme a obra con vistas y cortes. Cuadro 15.5.1 Problemas típicos de operación en tanques Imhoff Problema Flotación de lodos Exceso de espumas
Causa Probable Solución Rotura de las pantallas deflectoras de Reparación de las pantallas. lodos. Limpieza poco frecuente Incrementar la frecuencia de limpieza Presencia de efluentes industriales
Verificar la existencia de descargas industriales. Exige tratamiento previo a la descarga. Dificultades para extraer Excesiva cantidad de arena y otros ma- Verificar la eficiencia del desarenador. lodos. teriales fácilmente compactables. Baja velocidad en las cañerías de ex- Verificar la velocidad y reducir diámetros, tracción de lodos. de ser necesario. Obstrucciones frecuentes en bombas y Limpiar frecuentemente con agua limpia cañerías. los circuitos de lodos. Instalar los elementos necesarios para esta limpieza, si no existieran. Lodos con baja concentra- Carga superficial hidráulica excesiva. Trabajar con varias unidades en paralelo, ción de sólidos. para bajar el caudal por tanque Imhoff. Cortocircuitos hidráulicos.
Revisar el diseño de la zona de sedimentación.
Excesiva extracción de lodos.
Reducir la frecuencia y la duración de la extracción de lodos. Incrementar la velocidad reduciendo la sección de pasaje. Trabajar con varias unidades en paralelo, para bajar el caudal por cada tanque Imhoff.
Excesiva sedimentación en Velocidad de escurrimiento muy baja. los canales de ingreso. Baja remoción de sólidos Carga superficial hidráulica excesiva
Cortocircuitos hidráulicos.
Revisar el diseño de la zona de sedimentación.
Presencia de desagües industriales
Verificar la existencia de descargas industriales. Exigir tratamiento previo a la descarga.
Corrientes de densidad o debidas al Verificar la temperatura del líquido cloaviento. cal. Instalar barreras para el viento.
15.6.- OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE LECHOS PERCOLADORES 15.6.1.- Operación de lechos percoladores a) El Manual de Operación de la planta de tratamiento deberá especificar, como mínimo, los siguientes aspectos relacionados con lechos percoladores: Caudal máximo de ingreso admisible por el sistema de distribución (caudal afluente más recirculación). Caudal mínimo de ingreso admisible (caudal afluente más recirculación).
Forma de regular la recirculación para cumplir con las condiciones anteriores. Operaciones para el control de la mosca Psychoda. Operaciones para el control de olores. Operación bajo condiciones de nieve o hielo. Operación del sedimentador secundario y su influencia en la eficiencia de la planta de lechos percoladores. Cuadro 15.6.1, ampliado y adaptado al tipo particular de lechos percoladores, tipo de recirculación, etc. de la planta. 15.6.2.- Aspectos relacionados con el mantenimiento a) El Manual de Mantenimiento de la planta de tratamiento incluirá, como mínimo, los siguientes aspectos relacionados con lechos percoladores: Programa de mantenimiento preventivo para los lechos percoladores. Instrucciones de mantenimiento para el lecho, drenaje, ventilación y estructura. Instrucciones de mantenimiento para el sistema de distribución del líquido. Planos conforme a obra con vistas y cortes de las obras civiles y con detalles del sistema de distribución, sellos, etc. Cuadro 15.6.1 PROBLEMA POSIBLE CAUSA SOLUCION Olores ofensivos en el Excesiva carga orgánica que produce Reducir la carga orgánica habilitando más lecho percolador. descomposición anaeróbica en el lecho. unidades en servicio. Incrementar la reducción de DBO en el sedimentador primario habilitando más unidades en servicio. Mejorar las condiciones aeróbicas aguas arriba incorporando oxidantes químicos tales como peróxido de hidrógeno, cloro o permanganato de potasio. Prearear o incrementar el caudal de aire si se usan desarenadores aerados.
Ventilación insuficiente.
Verificar si el exceso de carga orgánica proviene de descargas industriales no autorizadas. Incrementar la carga hidráulica para lavar el lecho del exceso de crecimiento biológico. Remover suciedad de los canales de drenaje y de salida y de la superficie del lecho. Revisar posibles obstrucciones de los con-
ductos de ventilación. Verificar las condiciones hidráulicas en el sistema de drenaje y ventilación.
Lecho anegado
Excesiva formación de zooglea
Verificar que no exista piedra disgregada que obture el sistema de drenaje y ventilación. Reducir la carga orgánica o incrementar la carga hidráulica. Lavar la superficie del lecho con vapor o agua a presión. Clorar el líquido que ingresa al lecho durante varias horas, con un residual de 1 a 2 mg/L sobre el mismo. Inundar el lecho por 24 horas. Sacar de servicio a la unidad hasta que el lecho se seque.
Mosca Psychoda
Verificar la existencia de desagües industriales que incrementen la carga orgánica. Deterioro del lecho. Reemplazar el lecho. Insuficiente mojado del material del le- Incrementar la carga hidráulica. cho. Verificar la obstrucción de las boquillas u orificios de distribución del líquido. Asegurarse que el sistema de distribución moje las paredes del lecho. Características propias del tipo de lecho Inundar el lecho por varias horas a la semapercolador. na durante la época de proliferación de moscas. Clorar el lecho por varias horas a la semana durante esa época, manteniendo un residual de 1 a 2 mg/L sobre el mismo. Mantener el pasto corto y extraer hierbas y yuyos en el área de la planta.
Excesiva concentración Sobrecarga hidráulica del sedimentador de sólidos suspendidos en el efluente del sedimentador secundario Denitrificación en el sedimentador
Aplicación de insecticidas sobre superficies de la instalación no mojadas por el líquido cloacal (paredes, brazos de distribución, etc.) Verificar que no se exceda la carga superficial de diseño. Probar reduciendo la recirculación o habilitando otro sedimentador en servicio. Incrementar la extracción de lodos del sedimentador. Incrementar carga en el lecho percolador para evitar nitrificación.
Cortocircuitos de flujo.
Si existe resuspensión de lodos, barrerlos de la superficie para que no pasen con el efluente o aplicar una lluvia de agua para extraer el gas nitrógeno de los lodos y favorecer su resedimentación. Nivelar los vertederos de salida.
Excesiva DOB5 en el efluente del sedimentador secundario
Estudiar la instalación de tabiques que reduzcan los cortocircuitos. Excesiva carga orgánica en la entrada Ver la solución recomendada para “olores del lecho percolador ofensivos” Crecimiento biológico indeseable en el Examinar microscópicamente la flora bactematerial del lecho. riana y de ser necesario, clorar el filtro para eliminar los microorganismos indeseables.
15.7.- OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE ZANJAS DE OXIDACION 15.7.1.- Operación de zanjas de oxidación a) El Manual de Operación de la zanja de oxidación incluirá, además de lo especificado en 15.1.3., las instrucciones y procedimientos de control que se detallan en el Anexo A de la presente norma, adaptadas, en cada caso, a las particularidades de la planta respectiva, más el cuadro 15.7.1 ampliado y adaptado al tipo particular de planta. b) Dicho manual incluirá también el modelo de la planilla de control, en la que se volcarán los resultados de los análisis de control de la planta y los restantes parámetros medidos. c) La documentación de licitación de la obra especificará la obligación del contratista de brindar capacitación sobre la operación de la planta y su control al futuro jefe de la misma y al restante personal de operación. Esta capacitación se iniciará no menos de 30 días antes de la recepción provisional y continuará durante el periodo de garantía de la obra. 15.7.2.—Mantenimiento de zanjas de oxidación a) El Manual de Mantenimiento de este tipo de planta incluirá el calendario de actividades de matenimiento preventivo de equipos e instalaciones. En la documentación de llamado a licitación de la obra, se especificará la obligación del contratista de elaborar dicho calendario e incorporarlo al manual. Cuadro 15.7.1. Problemas típicos de operación en zanjas de oxidación PROBLEMA Baja concentración de oxígeno disuelto y/u olores sépticos en el licor mezclado.
CAUSA PROBABLE SOLUCION Eración insuficiente o mezcla insufi- Verificar oxígeno disuelto (debe esciente. tar entre 0,5 y 1,5 mg/L, en el tanque de aeración). Si se encuentra por debajo, incrementar la aeración, aumentando la velocidad de los equipos o la sumergencia. Inadecuada recirculación. Ajustar la recirculación para mantener un manto de lodos en el sedimentador secundario, de 0,30 a 1,00 m. de profundidad. Excesiva concentración de sólidos Medir los sólidos suspendidos totasuspendidos en el reactor (SSTA). les en el licor mezclado y compararlo con lo recomendado en el Manual de Operación. Insuficiente transferencia de oxí- Verificar el funcionamiento de los geno por parte de los aeradores. equipos y el estado de los rotores.
Excesiva carga orgánica en el líqui- Medir DBO5 en el afluente a la plando efluente. ta y comparar con lo especificado en el Manual de Operación. Espuma espesa, blanca, hinchada o Lodos jóvenes en un tanque de ae- Este problema usualmente se prejabonosa, en la superficie del tanración sobrecargado (baja concen- senta durante la puesta en marcha que de aeración. tración de SSTA) del proceso y es sólo temporario, hasta que la planta entra en régimen. Si la planta no está en proceso de puesta en marcha, determinar DBO5, y SSTA y verificar la relación alimento/biomasa (Kg DBO5(Kg SSLM). Si los SSTA son inferiores a los necesarios, no retirar lodos del sistema por dos o tres días. Si no puede solucionarse el problema, probar sembrando lodos en el reactor, provenientes de otra planta que funcione bien. Bajos niveles de oxígeno disuelto en Medir O en el reactor. Deberá estar el tanque de aeración. entre 0,5 y 1,5 mg/L. Verificar que hay buena mezcla. Excesiva extracción de lodos causa Verificar SSTA y edad del lodo. Si sobrecarga orgánica en el tanque es necesario, reducir gradualmente de aeración. la extracción de lodos, a un ritmo no mayor del 10% diario. Ingreso de sustancias tóxicas a la Efectuar análisis de metales pesaplanta (bactericidas o metales pe- dos y bactericidas en el licor mezsados), modificación excesiva del clado. Si se detectan estos tóxicos, pH hacia arriba o hacia abajo. extraer gradualmente del proceso los lodos con tóxicos. De ser necesario, sembrar con lodos de otra planta que funcione correctamente. Inadecuado reparto de los caudales Verificar la equirepartición de los de recirculación de lodos en los dife- caudales de recirculación de lodos, rentes tanques de aeración de la que puedan ocasionar diferencias planta. importantes en los SSTA de los distintos tanques de la planta. Espuma marrón oscura sobre la su- Excesiva concentración de SSTA Incrementar la extracción de lodos perficie del tanque de aeración. (baja relación alimento/biomasa) del sistema a un ritmo no superior del 10% diario, hasta que se forme sólo una pequeña cantidad de espuma en el tanque de aeración. Ingreso de agentes formadores de Verificar el contenido de aceites y espumas junto con el líquido crudo. grasas en el líquido cloacal. Controlar el vertido de industrias a la red, instalar, de ser necesario, un sistema interceptor de espumas. Espuma jabonosa marrón oscura, Se producen condiciones anaeróbi- Mantener el nivel de OD en 0,5 a casi negruzca, sobre el tanque de cas en el tanque de aeración. 1,5 mg/L. Si los SSTA son muy alaeración. El licor mezclado es matos, reducir la recirculación. Si la rrón muy oscuro, casi negro. carga orgánica del afluente es muy Olor séptico del licor mezclado. alta, poner en marcha otro tanque de aeración en paralelo. Hinchamiento de los lodos (“buRelación alimento/biomasa muy Reducir gradualmente la extracción ling”). Se observan nubes de lodo elevada. de lodos. Utilizar coagulantes para hinchado, subiendo y extendiéndose mejorar la sedimentación, si es nea todo el sedimentador secundario. cesario. El examen microscópico no muestra organismos filamentosos. Hinchamiento de los lodos (“buling”) Deficiencias en el contenido de nu- Aplicar cloro en los lodos recirculaen forma similar a la anterior. El trientes del líquido crudo. dos comenzando con 1 kg Cloexamen microscópico muestra nuro/1.000 kv SSVTA*día e incremenmerosos organismos filamentosos. tar diariamente hasta no más de 10 Kg Cloro/1.000 kg SSVTA*día. Mo-
Flotan lodos en el sedimentador secundario, se producen erupciones de barro negro que dejen flotando coronas de unos 0,30 m de diámetro. Flotan lodos de día en el sedimentador secundario y de noche no se observa.
Fuga de lodos por el vertedero del sedimentador secundario. Flotan flocs muy pequeños de lodos en el sedimentador secundario.
nitorear la sedimentabilidad y la turbiedad y realizar exámenes microscópicos durante este proceso. Recirculación insuficiente produce Extraer lodos del fondo del sedidenitrificación en el sedimentador mentador y aumentar la recirculasecundario. Los gases de nitrógeno ción. reflotan los lodos. Recirculación suficiente para la no- Aumentar la recirculación. che (bajo aporte de carga orgánica) pero no para el día. De día, se produce denitrificación en el sedimentador. Excesiva carga hidráulica sobre el Extraer lodos con mayor frecuencia. sedimentador. Agregar una nueva unidad sedimentadora. Burbujas de aire mezcladas con el Reubicar el último aerador, si se enlíquido, debido a que el último aera- cuentra muy cerca de la salida del dor está muy cerca de la salida, a tanque de aeración, o suprimir las caídas por vertederos, a la forma- causas de incorporación de aire en ción de vórtices, etc. la salida.
ANEXO A: CONTENIDO MINIMO DEL MANUAL DE OPERACIÓN DE ZANJAS DE OXIDACION 1.- Descripción del sistema El tratamiento por aeración prolongada está destinado a estabilizar la materia biodegradable, o sea la transformable biológicamente, oxidando al máximo los compuestos carbonáceos y nitrogenados. Los equipos eradores en la zanja de oxidación tienen doble función: suministrar el oxígeno para que la población microbiana de los reactores, o biomasa formada, realice la estabilización y mantener una agitación continua para poner en contacto los microorganismos con la materia orgánica (alimento) y evitar sedimentación de sólidos en los reactores (zanjas o tanques de aeración). Además de lo anterior, es necesario efectuar la recirculación hacia la entrada del reactor o tanque de aeración del lodo depositado en el sedimentador secundario, a fin de mantener constante la concentración de sólidos suspendidos (asociados a la biomasa activa) requerida en el proceso, estimada en 4.500 mg/L de promedio en el tanque de aeración (SSTA es decir, “sólidos suspendidos en el tanque de aeración”). El rector no es otra cosa que un canal cerrado de flujo orbital, en cuyas cabeceras se instalan los aeradores. En la zona de los aeradores, se produce la oxigenación con mezcla completa, y en el resto de los canales, con flujo a pistón, se produce la degradación de la materia orgánica gracias al oxígeno disuelto en el líquido, el que se va consumiendo a medida que se aleja del aerador. El sector de canal, desde el aerador posterior al ingreso del líquido (crudo más recirculado) hasta el vertedero de salida del licor mezclado del reactor, puede utilizarse como canal de denitrificación. 2.- Factores fundamentales para controlar el proceso
Hay dos factores básicos que los operadores de cada turno y el jefe de planta diariamente deben considerar para la operación normal de la planta: la oxigenación o cantidad de oxígeno introducido al líquido de los aeradores y la recirculación o retorno de lodos depositados en los sedimentadores secundarios. Otros dos factores a verificar periódicamente son el factor de carga “f” (cantidad de DBO 5 ingresada por día y pro unidad de SSTA) y la edad del lodo. 2.1.- Oxigenación En los reactores no deben existir zonas anóxicas (sin oxígeno suficiente), perjudiciales para el proceso. Para ello, el oxígeno disuelto no debe ser inferior a 0,5 mg/L. Si esto ocurre, disminuye la eficiencia en nitrificación. Si el límite superior es mayor a 1,5 mg/L, hay excesiva nitrificación y escasa denitrificación (mayor consumo de energía). En este caso, el lodo del licor no decanta, por ser liviano, ocasionándose el “bulking” (abultamiento del lodo) en los sedimentadores secundarios. El promedio de oxígeno disuelto en los reactores es del orden de 1,0 mg/L. En zonas de aeración, el OD es de 2,0 a 2,5 mg/L como promedio en cada reactor. En el lugar de ingreso del liquido mezclado, el OD varía de 1,0 a 1,5 mg/L. La mayor o menor oxigenación se logra de tres formas: a) Variando el nivel líquido en los reactores, mediante la regulación de la altura de los vertederos móviles de cada reactor. b) Suprimiendo uno de los aeradores de los reactores. Esto puede ser necesario en las horas de menores caudales y menor carga orgánica. c) Haciendo trabajar un solo rector. Esta situación se puede dar en la puesta en marcha del establecimiento, con caudales de ingreso inferiores al caudal de diseño. La disminución de la oxigenación debe ser compatible con la velocidad media del flujo a pistón de los canales, la que debe ser tal que no se produzcan sedimentaciones. Esta velocidad se puede determinar efectuando varias lecturas del tiempo que tarda un objeto liviano flotante, en recorrer una distancia dada. 2.2.- Recirculación Es el otro parámetro fundamental del proceso biológico de barros activados. Mediante la recirculación de lodos desde el fondo del sedimentador secundario hasta la entrada de los reactores, se logra que la biomasa en éstos se mantenga en los valores de diseño (SSTA = 4.000 a 5.000 mg/L). Esta concentración dependerá del factor de carga “f”, otro parámetro importante del proceso, que puede oscilar entre 0,04 y 0,06 DBO 5/KgSSTA * día. La recirculación se define como la relación entre el caudal de lodos retornado desde el fondo de los sedimentadores secundarios y el caudal medio de ingreso a la planta.
El operador de cada turno deberá extraer una muestra, en la mitad del canal de cada reactor en funcionamiento y determinar la concentración de sólidos suspendidos (SSTA en mg/L), la que deberá encontrarse entre los valores de diseño. La concentración de sólidos en los lodos extraídos del fondo del sedimentador secundario, dependerá del diseño y del buen funcionamiento de este sedimentador. 2.3.- Edad del lodo Es el tiempo (en días) durante el cual una partícula se mantiene en el tanque de aeración. Los valores óptimos para aeración prolongada están comprendidos entre 20 y 30 días. La edad del lodo se calcula por la siguiente expresión:
E
SSTA * VTA 1 La * I f *I
Siendo: VTA = volumen del tanque de aeración (m3) La = carga orgánica ingresada diariamente (KgDBO5/día) f = factor de carga (KgDBO5/KgSSTA*día) SSTA = concentración de biomasa, es decir, de sólidos suspendidos, en el tanque de aeración (KgSSTA/m3). I = índice volumétrico de lodos (mL/L) O sea, que con los valores determinados diariamente de la muestra compuesta o compensada (punto 3.1), el responsable de la planta estudiará el valor obtenido, tratando de optimizar el proceso acercándose a los valores establecidos en el Manual de Operación. 2.4.- Factor de Carga f = A/M El factor de carga f es igual a la cantidad de alimentos A ingresada diariamente (KgDBO5/dìa) dividida por la biomasa total M = X * VTA, siendo X la concentración de SSTA y VTA el volumen del tanque. En forma similar a la indicada para la edad del lodo, el personal de operación de la planta deberá estudiar y corregir los parámetros obtenidos del análisis de la muestra compuesta, para aproximar la operación al “f” de diseño. 3.- Operación normal diaria 3.1.- Toma de muestras y planillas
Para controlar la operación normal en lo relativo al proceso biológico, se efectuarán tomas de muestras individuales o simples, en cada turno de 8 horas cada uno y tomas compensadas compuestas, representativas de un día. Las muestras individuales serán extraidas por el operador de turno, en los lugares que se indica en 3.2.1. Además, el operador medirá los niveles líquidos en el tanque de aeración y altura del lodo en el fondo de los sedimentadores secundarios. Asimismo, determinará la temperatura media ambiente durante su turno de trabajo, anotará el estado del tiempo y los caudales de salida del líquido tratado (m3/turno y L/s promedio), volumen de lodos en exceso extraido por turno (m3/turno) y volumen de lodos del espesador enviado a lagunas o playas de secado (m3/turno). Las muestras compuestas se extraerán en dos puntos: entrada a tanque de aeración y salida del sedimentador secundario. Estas muestras se extraerán por medio de un aparato especial o muestreador, consistente en una rueda con 8 radios radiales, que se conectan a un eje horizontal apoyado en ambos muros laterales de la zanja. En cada rayo, en su extremo, existe una placa plana rectangular de 5 cm de ancho por 10 cm de alto, que se introduce frontalmente en el flujo del canal donde está ubicado, penetrando 0,20 m a 0,30 m en el líquido, haciendo que gire continuamente. Sobre uno de los rayos se instala un caño de 13 mm de diámetro, en donde penetra el líquido en un extremo y sale en el opuesto, cayendo a un embudo que se conecta a un recipiente, colector de la muestra compensada. Tanto las muestras individuales como las compensadas serán analizadas, y los resultados obtenidos se condensarán en la planilla de control operacional de cada día. Los valores de la muestra compensada de cada día se trasladarán, además, a otra planilla mensual que servirá para evaluar la planta a través del tiempo. 3.2.- Determinaciones de control 3.2.1.- Determinaciones efectuadas con las muestras individuales En cada turno, el operador tomará muestras individuales y efectuará las siguientes determinaciones: a) Temperatura (ºC): en afluente, efluente y, si es necesario, en los tanques de aeración y en los sedimentadores. b) pH: ídem anterior. c) Sólidos sedimentables (ml/L): en entrada, salida, reactores que funcionan y en los sedimentadores secundarios (salida de vertederos). d) Sólidos suspendidos en el tanque de aeración, SSTA (mg/L): en los reactores que trabajan.
e) Indice volumétrico del lodo o de MOHLMAN: ídem al anterior. f) Oxígeno disuelto OD: en los 4 puntos definidos en 3.3.1 de cada reactor que funciona. Además, se efectuarán las siguientes determinaciones: g) Oxígeno disuelto OD: en el efluente (vertedero de los sedimentadores secundarios). h) Nitrógeno amoniacal a NH4: en la entrada y salida de la planta. i) Nitratos NO3: ídem anterior. j) Nivel líquido, en cms: sobre el umbral de los vertederos, en los reactores que funcionan. k) Altura del lodo, en m: en los sedimentadores. l) Caudal tratado, L/S (promedio): medido cada hora en el aforador de salida. m) Volumen tratado, m3/turno: en base al caudal medido sobre el aforador de salida. n) Volumen extraido de lodos en exceso (m3/turno). o) Volumen de arena extraida por turno en (m3/turno): en los desarenadores. p) Volumen de material grueso extraido por turno (m3/turno): en las unidades de rejas. q) Altura de la laguna de lodos, si se utilizan estos sistemas. Dado que los análisis “i” y “j”, se requieren aparatos especiales, cuando no exista laboratorio en planta con ese equipamiento, los mismos no podrán efectuarse durante cada turno. 3.2.2.- Determinaciones efectuadas con las muestras compensadas Sobre cada muestra compensada extraida de la entrada y de la salida de cada reactor, se efectuarán las siguientes determinaciones: a - Temperatura (ºC) b - pH c - Sólidos sedimentables (mL/L) d - Turbiedad del líquido sobrenadante de la prueba anterior (para el afluente). e - Idem para el olor f - Sólidos totales ST = SS + SD (si se puede, volátiles y fijos)
g - Sólidos disueltos SD (si se puede, volátiles y fijos) h - Sólidos suspendidos SS (si se puede, volátiles y fijos) i - DBO5: demanda bioquímica de O2 en 5 días j - DBQ: demanda química de O2 k - NH4: amoníaco o nitrógeno inorgánico o amoniacal (Namon) l - NO3: nitratos m - NO2: nitritos n - Norgan: nitrógeno orgánico o - NK = Namon + Norgan = nitrógeno KJELDHAL p - NT = NK + NO3 * NO2 = nitrógeno total q - Cloruros r - Fosfatos Además, el responsable de la planta o el operador determinará: s - Caudal promedio diario, efluente de la planta (m3/h). t - Volumen total diario, efluente de la planta (m3) u - Volumen diario de lodo en exceso extraido del sedimentador v - Volumen diario de lodo espesado enviado a la laguna w - Volumen de arena extraida diariamente del desarenador x - Volumen de material grueso extraido diariamente de rejas y - Volumen de laguna de lodos (% del total) z - Porcentaje de sólidos en los lodos en exceso 3.3.- Interpretación de los resultados y acciones a tomar 3.3.1.- Oxígeno disuelto en el tanque de aeración (canal de denitrificación) Diariamente, en cada turno, se debe determinar el contenido de oxígeno disuelto (OD), en varios puntos de los reactores, a fin de controlar su concentración. Para ello, se tomarán muestras en cuatro puntos del canal de denitrificación (entre el aerador anterior al vertedero de salida y este vertedero), a 0,50 m de profundidad y sobre el muro exterior del canal. La primera muestra, en la línea donde finaliza la espuma producida por el aerador, la cuarta o última, en las cercanías del
vertedero móvil, la segunda y tercera muestras, a 1/3 y 2/3 de la longitud del canal de denitrificación. Los resultados de las cuatro muestras del canal de denitrificación se graficarán en un sistema cartesiano, donde las ordenadas representen el oxígeno disuelto determinado (OD en mg/L) y, las abcisas, las distancias, desde el primer punto de extracción (muestra 1) hasta el último (muestra 4). La representación gráfica para líquidos domésticos es aproximadamente una recta, con un máximo de OD = 1,5 mg/L (Para la muestra 1) y un mínimo de OD = 0,5 mg/L (para la muestra 4). Si la demanda química de oxígeno (DQO) fuera alta por la presencia de desagües industriales, el límite superior puede llegar a 2,00 o 2,50 mg/L. Si los valores obtenidos cumplen con lo indicado, el proceso es correcto, ya que hay eficiencia en nitrificación y denitrificación. De ser ODmín<0,5 mg/L, el operador deberá aumentar la oxigenación, para lo cual deberá incrementar la sumergencia de los aeradores (por ejemplo, elevando el nivel del líquido en el tanque de aeración, levantando el umbral del vertedero móvil). Si se mantiene la situación de bajo OD, debe investigarse la presencia de posibles elementos inhibidores (generalmente, debidos al vuelco de industrias). Deberá vigilarse que no se sobrecarguen los motores de los aeradores al subir el nivel líquido. Si resulta Odmáx entre 1,5 y 2,5 mg/L (según sea la DQO), el operador deberá disminuir la oxigenación, disminuyendo el nivel del líquido, bajando el vertedero móvil. De persistir la situación de exceso de oxígeno, deberá sacarse de servicio uno de los aeradores. En este caso, al disminuir el nivel líquido debe verificarse que la velocidad media, ya descripta en 2.1, no resulta inferior a la especificada en el Manual de Operación. Si ello ocurre, deberá sacarse de servicio uno de los reactores. 3.3.2.- Oxígeno disuelto en el efluente de los sedimentadores En la salida de los vertederos del sedimentador secundario, el OD debe estar comprendido entre 2 a 4 mg/L. De ser menor a 2 mg/L, hay insuficiente oxigenación o elementos inhibidores provenientes de desagües industriales. De ser superior a 4 mg/L, se está proporcionando un exceso de O2, es decir se está desperdiciando energía eléctrica. En el primer caso, deberá aumentarse la oxigenación en la forma ya descripta o investigar si hay efluentes inhibidores. En el segundo caso, se deberá reducir la oxigenación, verificando qué efectos produce. 3.3.3.- Sólidos suspendidos en los reactores La concentración X de sólidos suspendidos debe estar entre 4 a 6 mgSSTA/L en los reactores que funcionan.
Al iniciarse el funcionamiento de la planta, puede resultar difícil llegar al rango especificado de sólidos suspendidos, lo que produce baja eficiencia en la eliminación de DBO, DQO, compuestos nitrogenados y fosfatos. De allí, que al comienzo de la operación, tal vez, deba recircularse todo el lodo depositado en los sedimentadores (no extraer lodos del sistema). En general, la regulación de la concentración de biomasa (SSTA) se efectúa mediante la recirculación de los lodos extraídos del fondo del sedimentador secundario. Si es mayor a 6.000 mg/L, deberá disminuirse la recirculación. También deberá verificarse que la recirculación se mantenga dentro de los límites adecuados al factor de carga (f = 0,04 a 0,06 KgDBO5/d*KgSSTA) y a la edad del lodo. 3.3.4.- Sólidos sedimentables, Ssed Las pruebas las ejecutará el operador de cada turno mediante una probeta cilíndrica graduada, de 1.000 cm3 para las muestras del líquido afluente y el de los reactores (tanques de aeración). 3
Para las muestras del efluente tratado, se utilizará el cono IMHOFF de 1.000
cm . El ensayo se efectuará llenando la probeta o el cono, según corresponda, hasta la marca de 1.000 cm3 y dejándola en reposo 30 minutos. Pasado ese tiempo, se mide, en la escala graduada, el volumen, en mL o cm3, depositado en el fondo y se aprecia el color y turbiedad del líquido sobrenadante. En el ensayo para el líquido del tanque de aeración, la sedimentación debe ser rápida (del total de lodos sedimentados, a los 30 minutos, el 70% deberá hacerlo dentro de los primeros 5 minutos). El lodo deberá aparecer compactado en el fondo y el líquido sobrenadante deberá ser límpido. La diferencia entre los SSed afluente y efluente dará una idea gruesa (error del 15% al 30%), de la eliminación de sólidos en el proceso. También, durante el ensayo de SSed del efluente, puede producirse un leve depósito compacto de lodos con líquido sobrenadante transparente. En general, la concentración de sólidos sedimentables en el reactor flucturará, deberá mantenerse entre 200 a 350 mL/L, para mantener bajo el índice volumétrico de lodos IVL (o índice de MOHLMAN). Para una buena decantabilidad del licor mezclado, el IVL debe ser del orden de 110. En caso de que sea mayor, para disminuirlo, deberá incrementarse la concentración Xv de sólidos en el tanque de aeración, aumentando la recirculación. Si el sobrenadante es turbio, con lodo denso, la planta está mal operada. Si el sobrenadante correspondiente a la prueba del reactor es claro y el de los sedimentadores es oscuro o turbio, hay problemas en éstos. Si el sobrenadante de los reac-
tores es turbio, con color gris y olor a huevo podrido, hay poca oxigenación o demasiada recirculación. Para sobrenadante turbio en los sedimentadores o en el efluente final, deberá estudiarse las causas, las que pueden estar relacionadas con una excesiva acumulación de lodo en el sedimentador, que supere el nivel crítico, en efectos de buling, etc., debiendo tomar en cada caso las acciones que correspondan. 3.3.5.- Nitratos Si la concentración de nitratos supera el valor normal de 0,5 mg/L en los reactores, significa que existe excesiva nitrificación y oxigenación. Si el valor de los nitratos supera a 10 mg/L, en el efluente final de los sedimentadores secundarios, estaría indicando que no se produjo denitrificación o que existe gran nitrificación en los reactores debido a excesiva oxigenación. En ambos casos, bajar la oxigenación con las acciones ya especificadas. 3.3.5.- Nitritos, NO2 Esta determinación se efectuará solamente con la muestra compuesta del efluente y la misma no será necesaria si se tuviera el efluente estabilizado (según prueba de azul de metileno). Si el NO2 es aproximadamente igual a 1 mg/L, hay abultamiento del lodo (buling) en el sedimentador secundario con salida del lodo en el efluente, pues no hay denitrificación en el reactor y ésta se produce en los sedimentadores. Si el NO2 supera el valor de 0,5 mg/L, es indicio de falta de oxigenación y/o baja recirculación. El valor normal debería mantenerse alrededor de 0,05 mg/L. La suma de NO3 + NO2 deberá estar comprendida entre 2 y 4 mg/L, siendo el valor óptimo menor a 3 mg/L. 3.3.6.- Nitrógeno KJELDAHL, NK Es la suma del nitrógeno amoniacal Namon y el nitrógeno orgánico Norgan. Si el valor oscila alrededor de 7 mg/L en el tanque de aeración, se están produciendo la nitrificación y denitrificación correctas. Las pruebas se hacen con las muestras compuestas. Si el NK es menor que ese valor, indica que se están produciendo los dos procesos mencionados, pero no hubo reducción de DBO o materia carbonácea. Las causas pueden ser oxigenación y recirculación insuficiente. 3.3.7.- Nitrógeno Amoniacal, o NH3 La prueba se hace con la muestra compuesta y el valor normal se encuentra alrededor de 0,5 mg/L. Si excede este valor (exceso de amoníaco), es señal de oxigenación insuficiente.
3.3.8.- Nitrógeno orgánico, Norgan Su valor normal es de 4 mg/L. Si excede este valor, es síntoma de falta de oxigenación. 3.3.9.- Nitrógeno total Es la suma de NK, NO3 y NO2. Se determina para calcular la eficiencia en eliminación del nitrógeno total. 3.3.10.- Fosfatos PO4 Se determina solamente para verificar la eficiencia en su eliminación, en este tipo de proceso puede estimarse entre el 35 y el 40% del fósforo del afluente. 3.3.11.- Demanda química de oxígeno a 5 días, DBO 5 Es la cantidad de oxígeno necesaria para que la población microbiana heterogénea estabilice la materia biodegradable en la muestra. Es una medida indirecta de la concentración de materia orgánica transformable biológicamente. La DBO5 mide la fracción carbonácea y parte del material nitrogenado. La eficiencia en la remoción de DBO 5, en el proceso de lodos activados, se calcula en base a la concentración de DBO5 en la entrada al proceso, La, y a la concentración en la salida, Le, expresadas en mg/L:
E f % 100 *
L a Le La
De ser inferior a la eficiencia de diseño, deberán buscarse las causas, entre ellas deficiencias en la oxigenación y/o en la recirculación, escasa edad del lodo y alto factor de carga, especialmente las dos primeras. 3.3.12.- Demanda química de oxígeno, DQO Mide el equivalente de oxígeno necesario para la oxidación de la fracción de materia orgánica presente en la muestra, susceptible de oxidación en medio ácido, con dicromato o permanganato. La DQO es aproximadamente igual a la DBO última. Es una medida más exacta de la eficiencia de estabilización, que la DBO 5. 3.3.13.- Temperaturas ºC El incremento gradual de temperatura del líquido, hasta 40ºC, favorece el proceso biológico y la sedimentabilidad, al disminuir la viscocidad. En cambio, un aumento brusco afectaría a la biomasa (esto puede ser producido por las descargas de industrias, lo que debe investigarse).
3.3.14.- pH Si baja el valor normal de pH = 7, es señal de excesiva nitrificación. En ese caso, debería disminuirse la oxigenación. 3.3.15.- Altura del lodo en los sedimentadores secundarios Es de buena práctica operar los sedimentadores con el menor espesor de lodo posible. El nivel máximo admisible estará indicado en el manual de operación. Si aparece lodo arrastrado a través de los vertederos del sedimentador sin que exista bulking, el operador deberá aumentar la extracción del lodo en exceso. 3.3.16.- Lodo en exceso Cuando la planta está en régimen, el lodo a eliminar diariamente estará dado por la siguiente expresión: qL = volumen del reactor / edad del lodo. 3.3.17.- Lodo del espesador enviado a playas Cuando en el fondo del espesador la concentración de los sólidos sea igual o mayor al 7% aproximadamente, se procederá a su descarga a las playas. 3.3.18.- Organismos presentes en el licor de los reactores Si se efectúan exámenes microscópicos, deberá tomarse en cuenta que: Un gran número de VORTICELLAS indica buena condición del lodo activado. La presencia de SPHAERETILLOS es señal de buling en el sedimentador. Es una bacteria filamentosa, que forma un entrelazado similar a cabellos, perjudicando la sedimentación de los lodos. 3.3.19.- Estabilidad relativa – Análisis del azul de metileno El líquido cloacal contiene grandes cantidades de materia orgánica, que, en el tanque de aeración, es sometida a digestión por acción biológica, la que requiere oxígeno. Cuando éste se agota, comienza la putrefacción, con olor fétido (el líquido se septiza). El azul de metileno es un indicador que, en presencia de O 2, conserva ese color, el cual desaparece cuando el oxígeno se agota. El análisis mide la tendencia del líquido a tornarse séptico. La prueba del azul de metileno se hace semanalmente, con líquido del efluente del sedimentador, en un frasco limpio de vidrio de 250 mL, adicionando 0,7 mL de solución de azul de metileno dentro de la masa líquida. Se tapa bien, evitando bolas de aire y se lleva a la incubadora (20ºC + 1). Diariamente, se observa la muestra. Si durante 10 días de mantiene el color, la muestra es estable (estabilidad relativa ER del 90%). Si dura 5 días, indica que es-
tá estabilizada en un 68% aproximadamente y, finalmente, si se mantiene en un día o menos, indica que hay material putrescible y que el oxígeno se agotó. La estabilización puede estimarse según los días que tarde en alcanzar la decoloración. Así se tiene: Días 1 5 7 10 15 20
ER 21 % 68 % 80 % 90 % 96 % 99 %
3.3.20.- Olor Las muestras no deben tener olores objetables, especialmente la del efluente, siendo común el olor a tierra. El mal olor puede ser por falta de limpieza de la planta, por no eliminación de grasas, espumas, etc., que entran en estado séptico. Si persiste el mal olor, como de huevos podridos con color oscuro del licor mezclado del reactor, significa que el proceso ha pasado de aerobio a anaerobio. Debe aumentarse la oxigenación y la recirculación. 3.3.21.- Color El líquido cloacal doméstico normal produce un licor en el reactor de color marrón oscuro. Si cambia el color a marrón claro, es señal que hay poca biomasa. Debe incrementarse la recirculación. El color gris indica estado séptico y requiere el incremento de la oxigenación.
