UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGO ANTÚNEZ DE MÁYOLO “UNASAM”
FACULTAD DE CIENCIAS DEL AMBIENTE ESCUELA ESCUELA ACADEMI ACADEMICO CO PROFESI PROFESIONAL ONAL DE INGEN INGENIERÍ IERÍA A SANITARIA
ASIGNATURA
: GESTIÓN GESTIÓN DE RESIDU RESIDUOS OS LIQUIDOS LIQUIDOS I
DOCENTE
: ING. GREGORIO SANTIAGO SAENZ POHL
INTEGRANTES
:
Patricio Patricio León León Jhonny Jhonny..
Rondoño Chávez Rocío.
HUARAZ – ANCASH PERÚ 2013
DIAGNÓSTICO DE LA CONTAMINACIÓN ORIGINADO POR LA DESCARGA DEL COLECTOR MALAMBO SOBRE LA CALIDAD DEL RIO SANTA Y PROPUESTA PROPUESTA DE TRATAMIENTO. TRATAMIENTO. I.
RESUMEN Uno de los problemas más grandes que ocasionan la contaminación del rio santa es la la desca descarga rga directa directa de las las agua aguass residu residuales ales al cuerpo cuerpo receptor receptor.. La La descarga descarga del colector colector malambo es una de ellas ellas la cual reúne todas las aguas aguas residuales residuales de la zona urbana de ciudad caraz. En este trabajo de investigación se realizara el “Diagnóstico de
la
contaminación originado por la descarga del colector malambo sobre la calidad del rio santa santa y propuest propuestas as de disminuc disminución ión”. Pará el cual se ha planteado la construcción construcción de de una planta de tratamiento tratamiento de aguas aguas residuales residuales mediante tratamiento preliminar (cámara de rejas, medidor de caudal y desarenador), tratamiento primario (tanque imoff) y tratamiento secundario (filtro percolador) el cual se encontrara encontrara ubicado ubicado en el sector malambo malambo también también se efectuara una cáma cámara ra de de bomb bombeo eo,, trasv trasvas asee y líne líneaa de de impu impulsi lsión ón hasta hasta el rese reserv rvor orio io de de almacenamiento almacenamiento y posteriormente posteriormente a una laguna de maduración maduración con el propósito propósito de dismin disminuir uir los huevo huevoss de helminto helmintoss el cual cual estará estará ubicad ubicadoo en la parte parte alta alta de la comunidad comunidad de Shingal. Con el el propósito propósito de reutilizar reutilizar el el agua tratada para uso uso forestal forestal y agrícolas agrícolas
II.
INTRODUCCIÓN En el presente presente trabajo definiremos definiremos la alternativa alternativa de solución solución al problema problema que genera el vertimiento de aguas residuales del colector malambo teniendo en cuenta las normativas vigentes como son el reglamento nacional de edificaciones OS 090, las ECAS, ANA ANA y los parámetros de límites máximos permisibles. También detallaremos el sistema de tratamiento sus procesos y el área donde se proyectara dicha planta teniendo en cuenta el rehusó de esta agua para fines forestales y agrícolas los cuales están ubicados en la parte alta de shingal.
III.
REVISIÓN LITERARIA 3.1.LEY DE RECURSOS HÍDRICOS (LEY Nº 29338, 2009)
Esta Ley propicia propicia el cambio en el modo de pensar pensar y en las actitudes actitudes sobre el valor, uso y gestión del agua por todos los sectores sociales y productivos, en especial especial la agricultura, para que su aprovechamiento aprovechamiento sea eficiente eficiente y productivo, productivo, poniendo especial interés en minimizar los impactos en los ecosistema, como se puede apreciar apreciar en los siguientes: siguientes: Artículo Artículo 75º.- Protección Protección del agua, Artículo Artículo 76º.- Vigilancia Vigilancia y fiscalización fiscalización del del agua agua y Artículo 79º.- Vertimiento Vertimiento de agua residual. 3.2. DE LOS LÍMITES MÁXIMOS MÁXIMOS PERMISIBLES PERMISIBLES (LMP) Y ESTÁNDARES ESTÁNDARES DE CALIDAD DEL AGUA (ECA).
Los Estándares de Calidad Ambiental (ECA) se definen como la concentración de los parámetros físicos, químicos y biológicos en el agua en su condición de cuerpo receptor, que no representa riesgo significativo para la salud de las personas personas ni del ambiente. El ECA es obligatorio obligatorio en el diseño diseño de las normas legales, políticas públicas y en el diseño y aplicación de todos los instrumentos de gestión ambiental. ambiental. Es por ello que que el diseño de las PTAR debe considerar considerar el ECA del cuerpo receptor.
Por su parte, los Límites Máximos Permisibles (LMP) se definen como la concentración de los parámetros físicos, químicos y biológicos que caracterizan un efluente, que al ser excedido causa o puede causar daños para la salud, bienestar humano y al ambiente. Su cumplimiento es exigible legalmente por las autoridades competentes. 1 3.3. DEL NIVEL MÍNIMO DE TRATAMIENTO:
Como complemento, la Norma Técnica OS.090 del Reglamento Nacional de edificaciones, norma el desarrollo de proyectos de tratamiento de aguas residuales, en su numeral 4.3.11 establece que en ningún caso se permitirá la descarga de aguas residuales sin tratamiento a un cuerpo receptor, aun cuando los estudios del cuerpo receptor indiquen que no es necesario el tratamiento. Señala que el tratamiento mínimo que deberán recibir las aguas residuales antes de su descarga deberá ser el tratamiento primario. Es decir, un nivel de tratamiento capaz de remover la materia orgánica sedimentable, entre los que se encuentra el tanque Imhoff, el tanque séptico, el tanque o laguna de sedimentación y las lagunas en general, aunque estas últimas se encuentren dentro los procesos de tratamiento secundario, que es un objetivo adicional alcanzado mediante el tratamiento primario.2 3.4. DEL NIVEL LOCAL EN MATERIA AMBIENTAL:
Competencias ambientales de los gobiernos locales, según la Ley N 27972, Ley Orgánica de Municipalidades y asimismo, la Ley N 27783, Ley de bases de la descentralización. 3
3.5. AGUAS RESIDUALES: Es un tipo de agua que está contaminada con sustancias fecales y orina, procedentes de desechos orgánicos humanos o animales. Su importancia es tal 1 2 3
FUENTE OMS. FUENTE RNE. OS 090 FUENTE MINISTERIO DEL AMBIENTE
que requiere sistemas de canalización, tratamiento y desalojo. Su tratamiento nulo o indebido genera graves problemas de contaminación.
3.6. TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES: Toda agua servida o residual debe ser tratada, tanto para proteger la salud pública como para preservar el medio ambiente. Antes de tratar cualquier agua servida debemos conocer su composición. Esto es lo que se llama caracterización del agua. Permite conocer qué elementos físicos, químicos y biológicos están presentes y da la información necesaria para que los ingenieros expertos en tratamiento de aguas puedan diseñar una planta apropiada al agua servida que se está produciendo. Una Planta de Tratamiento de Aguas Servidas debe tener como propósito eliminar toda contaminación química y bacteriológica del agua que pueda ser nociva para los seres humanos, la flora y la fauna, de manera que el agua sea devuelta al medio ambiente en condiciones adecuadas. El proceso, además, debe ser optimizado de manera que la planta no produzca olores ofensivos hacia la comunidad en la cual está inserta. Una planta de aguas servidas bien operada debe eliminar al menos un 90% de la materia orgánica y de los microorganismos patógenos presentes en ella.
3.7.ETAPAS DEL TRATAMIENTO DEL AGUA RESIDUAL. El proceso de tratamiento del agua residual se puede dividir en cuatro etapas: pre tratamiento, primaria, secundaria y terciaria.
a) Etapa preliminar Cumple dos funciones: 1. Medir y regular el caudal de agua que ingresa a la planta 2. Extraer los sólidos flotantes grandes y la arena (a veces, también la grasa).
Normalmente las plantas están diseñadas para tratar un volumen de agua constante, lo cual debe adaptarse a que el agua servida producida por una comunidad no es constante. Hay horas, generalmente durante el día, en las que el volumen de agua producida es mayor, por lo que deben instalarse sistemas de regulación de forma que el caudal que ingrese al sistema de tratamiento sea uniforme. Asimismo, para que el proceso pueda efectuarse normalmente, es necesario filtrar el agua para retirar de ella sólidos y grasas. Las estructuras encargadas de esta función son las rejillas, tamices, trituradores a veces, desgrasadores y Desarenadores. En esta etapa también se puede realizar la pre aireación, cuyas funciones son: Eliminar los compuestos volátiles presentes en el agua servida, que se caracterizan por ser malolientes, y Aumentar el contenido de oxígeno del agua, lo que ayuda a la disminución de la producción de malos olores en las etapas siguientes del proceso de tratamiento.
b) Etapa primaria Tiene como objetivo eliminar los sólidos en suspensión por medio de un proceso de sedimentación simple por gravedad o asistida por coagulantes y floculantes. Así, para completar este proceso se pueden agregar compuestos químicos (sales de hierro, aluminio y polielectrolitos floculantes) con el objeto de precipitar el fósforo, los sólidos en suspensión muy finos o aquellos en estado de coloide. Las estructuras encargadas de esta función son los estanques de sedimentación primarios o clarificadores primarios. Habitualmente están diseñados para suprimir aquellas partículas que Tienen tasas de sedimentación de 0,3 a 0,7 mm/s. Asimismo, el período de retención es normalmente corto, 1 a 2 h. Con estos parámetros, la profundidad del estanque fluctúa entre 2 a 5 m. En la mayoría de las plantas existen varios sedimentadores primarios y su forma puede ser circular, cuadrada o rectangular.
c) Etapa secundaria Tiene como objetivo eliminar la materia orgánica en disolución y en estado coloidal mediante un proceso de oxidación de naturaleza biológica seguido de sedimentación. Este proceso biológico es un proceso natural controlado en el cual participan los Microorganismos presentes en el agua residual, y que se desarrollan en un reactor o cuba de aireación, más los que se desarrollan, en Menor medida en el decantador secundario. Estos microorganismos, principalmente bacterias, se alimentan de los sólidos en suspensión y estado coloidal produciendo en su degradación anhídrido carbónico y agua, originándose una biomasa bacteriana que precipita en el decantador secundario. Así, el agua queda limpia a cambio de producirse unos fangos para los que hay que buscar un medio de eliminarlos.
d) Etapa terciaria Tiene como objetivo suprimir algunos contaminantes específicos presentes en el agua residual tales como los fosfatos que provienen del uso de detergentes domésticos e industriales y cuya descarga en cursos de agua favorece la eutrofización, es decir, un desarrollo incontrolado y acelerado de la vegetación acuática que agota el oxígeno, y mata la fauna existente en la zona. No todas las plantas tienen esta etapa ya que dependerá de la composición del agua residual y el destino que se le dará.
3.8. DIRECTRICES SANITARIAS PARA EL USO DE AGUAS RESIDUALES. Expertos de la OMS, establecieron unas directrices sobre el uso de las aguas residuales en la agricultura, en las que tienen en cuenta el contenido de organismos patógenos y el destino específico del agua. Estas directrices se refieren a tres aplicaciones distintas del riego, que son:
Categoría A: El riego de cultivos cuyas producciones puedan ser consumidas fresco; riego de campos de deportes o de parques públicos. El grupo de riesgo
de infecciones está integrado por los trabajadores, los consumidores de los cultivos, los deportistas y el público en general. Este es el caso en que las exigencias de calidad deben ser más restrictivas debido al alto riesgo que esta actividad supone.
Categoría B: riego de cereales, cultivos industriales, forrajeros, pastos y cultivos leñosos. En este caso se estima que el grupo de riesgo está integrado principalmente por los trabajadores que intervienen en las labores de desarrollo y recolección de los cultivos.
Categoría C: Riego de cereales, cultivos industriales, forrajeros, pastos y cultivos leñosos que se realice mediante riego localizado, de forma que la exposición de los trabajadores, o el público en general, no sea significativa.
IV.
MATERIALES 4.1. Herramientas para realizar el reconocimiento la zona de investigación: •
Machetes
•
Cámara fotográfica
4.2. Kit de Herramientas y Equipos para la toma de muestra, levantamiento topográfico: •
•
Cinta métrica (20m) GPS
•
Equipo topográfico
•
Wincha (3m)
4.3. Materiales para toma de muestra y datos: •
Guantes
•
Guardapolvo
•
Mascarilla
•
Cooler
•
Botellas esterilizadas (1 lt)
4.4. Medio transporte: •
Camioneta
datos y
V.
MÉTODOS
5.1.
Métodos Análisis en campo
La medición de los parámetros en el colector se realizará por un periodo de cinco (05) campañas. Se usará un equipo digital multiparámetrico, WTW multiline P4, modelo F/SET-3 facilitado por el Laboratorio de Calidad Ambiental de la Facultad de Ciencias del Ambiente de la Universidad Nacional “Santiago Antúnez de Mayolo” – UNASAM, que registra los siguientes parámetros:
Parámetro Método Conductividad Eléctrica APHA 2510 B pH APHA 4500-H+B Temperatura APHA 2550 B. Turbiedad APHA 2130 B. Oxígeno Disuelto APHA 4500-0 G. FUENTE: Laboratorio de Calidad Ambiental UNASAM 5.2.
Procedimiento para el aforo de caudales
Para medir el caudal de las aguas residuales en la tubería del emisor, se seguirán los siguientes pasos: 1. Medir la pendiente longitudinal de la tubería del emisor. 2. Medir el diámetro interior de la tubería del emisor. 3. Calcular el tirante de agua en la tubería del emisor, haciendo uso de una Wincha. 4. El coeficiente de Manning será igual a 0.011, porque la tubería es de PVC. 5.
Con los valores previamente calculados en los pasos anteriores se estimarán los caudales.
5.3.
Análisis en laboratorio
Se analizarán los siguientes parámetros en el Laboratorio de Calidad Ambiental de la Facultad de Ciencias del Ambiente de la
Universidad Nacional “Santiago
Antúnez de Mayolo” – UNASAM
Parámetro Unidad de Medida Método Giardia Lambia 1627 EPA;9711B 9711B APHA; 1623EPA Huevos de Helmintos Huevos/100 APHA; 1623 EPA 13 Fosfato mg/l PO4 Vanadatomolibdato Sólidos Sedimentables mg/l APHA 2540 F. Sólidos Totales mg/l APHA 2540 B. Sólidos Totales Disuelto mg/l APHA .2540 C N-Nitratos mg/lN03 Nitrospectral Demanda Bioquimica de Oxígeno mg/l DBO5 APHA 5210 B. Demanda Química de Oxígeno mg/l DQO Oxidación Acido cromosulfurico Coliformes Fecales o termotolerantes NMP/100 ml APHA 9221 C. FUENTE: Laboratorio de Calidad Ambiental UNASAM 5.4.
Numero de muestras. En el cuadro se muestra el número de muestras y
puntos de muestreo.
Parámetro
Numero de Muestras
ANALISIS DE CAMPO DESCARGA Giardia Lambia Huevos de Helmintos Fosfato Sólidos Sedimentables 6 muestreo Sólidos Totales por día por 5 días Sólidos Totales Disuelto N-Nitratos Demanda Bioquímica de Oxígeno Demanda Química de Oxígeno
Puntos de Muestreo
Colector Malambo
FUENTE: Laboratorio de Calidad Ambiental UNASAM 2011.
5.5.
Tipo de muestra.
Las condiciones de muestreo de efluentes o vertimientos varían ampliamente y muchas influencias como el clima o ubicación de la muestra podrían requerir modificaciones a la metodología de muestreo. Para el caso del colector Malambo las muestras tomadas serán de tipo compuesto, con muestras tomadas cada 2 horas durante la jornada de trabajo, este procedimiento se sigue por 5 campañas. Para el muestreo del agua superficial del río Santa en el punto de descarga, el muestreo será de tipo puntual. Los recipientes de las muestras serán rotuladas correctamente conteniendo en las etiquetas las siguiente información: Procedencia, nombre de la fuente, punto de muestreo, fecha de muestreo, fecha de entrega, técnicas de preservación, responsable del muestreo y otros
datos relevantes como: aspectos climáticos
(estado del tiempo, temperatura), flujo, mediciones de parámetros de campo.
5.6.
Modelo Matemático (Evaluación del impacto)
Para evaluar el impacto de la descarga del colector Malambo sobre la calidad del Agua en el río Santa, se usará el modelo matemático de Streeter y Phelps para predecir la dilución de los contaminantes a través de las ecuaciones de balance de masa y mezcla completa en el tramo de 100.0 m de distancia aguas arriba y aguas abajo del punto de descarga del colector.
5.7.
Acciones sobre el terreno
5.7.1. Levantamiento topográfico Se usaran los siguientes documentos y equipos: Mapa cartográfico, GPS, equipo de estación total, prismas portátiles, wincha de 50.0m, Mapa cartográfico, una libreta de campo, equipos de radio, chalecos reflectivos.
5.7.2. Estudio de suelos. Se usaran los siguientes documentos y equipos: Mapa cartográfico, GPS, picota, lampas pequeñas y grandes para excavación, bolsas para toma de muestras de calicata, una wincha de 3.0m, yeso en polvo para marcado de suelo, estacas de fierro de 30.0cm, bolígrafo y marcado de tinta indeleble.
5.8.
Alternativa de tratamiento en el sector Malambo:
Para el presente estudio, la alternativa de tratamiento a optarse es la de Una planta de Tratamiento por tanque imoff y filtro percolador será seleccionada de acuerdo a las características del agua residual, al caudal y a la disponibilidad del terreno y recursos financieros
5.9.
Alternativas de reusó del agua tratada en el sector Shingal
Por la escasez de agua en la Cordillera negra, el agua residual previamente tratada en la planta de tratamiento propuesta y, será usada en agricultura, para riego de tallo alto y riego de sembríos de plantones forestales en el sector Shingal; para ello se evaluaran las guías recomendadas por la Organización Mundial de la Salud (OMS) para
reúso de agua tratada; y se propondrá la estructura necesaria para la
conducción del agua residual hasta el sector Shingal.
VI.
RESULTADOS
DATOS DE LABORATORIO Y CAMPO
RESUMEN DE REPORTE DE LOS ANALISIS DE LABORATORIO (DESCARGA) CODIGO LABORATORIO
AP AP05 AP06 FQ FQ20 FQ26 FQ27 FQ28 NU NU04 CB CB01 CB02
CM CM05
DESCRIPCION PARAMETROS
UNIDAD DE MEDIDA
METODO
LIMITE DE DETECCION
FECHA MARTES
LUNES
MIERCOLES
SABADO
SABADO
04-12-2007
10-12-2007
19-12-2007
29-12-2008
12/01/2008
ANALISIS PARASITOLOGICO GIARDIA LAMBIA HUEVO DE HELMINTOS
1627 EPA 9711B 1628 EPA 9711B
97115 APHA 1623 97115 APHA 1623
Ausencia Ausencia
AUSENCIA 40
AUSENCIA 5
AUSENCIA 30
20 AUSENCIA
AUSENCIA 80
ANALISIS FISICOQUIMICO FOSFATOS SOLIDOS SEDIMENTABLES SOLIDOS TOTALES SOLIDOS TOTALES DISUELTOS
mg/l PO13 mg/l mg/l mg/l
Vanadatomolibdato Part 2540 F Part 2540 B Part 2540 C
0,5 1 1 1
7 3 301 212
9,4 2 294 214
11,1 1 360 229
9,9 3 439 240
9,7 1 310 91
ANALISIS DE INDICADORES DE CONTAMINANTES BIOQUIM IC O NITRATOS
mg/l NO-3
Nitrospectral
0,2
0,3
1,6
<0.2
<0.2
<0.2
mg/l mg/l
Part 5210 B Part 2540 B
1 100
198 334
153 298
201 337
206 344
180 314
NMP/100 ml
Part 9221 C
2
4,60E+07
4,60E+07
2,40E+07
4,60E+07
2,40E+07
ANALISIS DE INDIC ADORES DE CONTAMIN ACION MICROBIO LOGICA E IDENTIFICACION DE PATOGENOS DEMANDA BOQUIMICA DE OXIGENO (DBO) DEMANDA QUIMICA DE OXIGENO ( DQO) ANALISIS FISICOQUIMICO COLIFORMES TOTALES O TERMOTOLERANTES
RESUMEN DE REPORTES DE PARAMETROS DE CAMPO (DE LA DESCARGA) CODIGO
DESCRIPCION
UNIDAD DE
METODO
MEDIDA FQ
FQ 12 FQ 23 FQ 35 FQ 36 CB CB03
LIMITE DE DETECCION
MARTES
LUNES
FECHA MIERCOLES
DOMINGO
SABADO
04-12-2007
10-12-2007
19-12-2007
23-12-2007
12-01-2008
572 7,79 20,9 400
491 7,3 20,5 266
517 7,69 19,3 327
2,91
2,91
3,07
ANALISIS FISICOQUIMICO CONDUCTIVIDAD ELECTRICA Scm-1 Pat 2510 B 0,1 470 447 Ph UNIDADES Pat 4500 H+B 0,01 7,41 9,47 TEMPERATURA °C Pat 2550 B 0,1 20,1 21,3 TURBIEDAD UNT Pat 2130 B 0,01 279 278 ANALISIS DE INDICADORES DE CONTAMINACION MICROBIOLOGICA E IDENTIFICACION DE PATOGENOS OXIGENO DISUELTO mg/l Part 4500 -O G 0,01 2,47 2,91
RESUMEN DE REPORTES DE PARAMETROS DE CAMPO (RIO SANTA A 100 m AGUA ARRIBA DE LA DESCARGA) CODIGO
FQ
FQ 12 FQ 23 FQ 35 FQ 36 CB CB03
DESCRIPCION PARAMETROS
UNIDAD DE MEDIDA
METODO
LIMITE DE DETECCION MARTES 04- 12-2007
LUNES 10-12-2007
ANALISIS FISICOQUIMICO CONDUCTIVIDAD ELECTRICA Scm-1 Pat 2510 B 0,1 240 250 Ph UNIDADES Pat 4500 H+B 0,01 7,86 7,86 TEMPERATURA °C Pat 2550 B 0,1 17,5 19,4 TURBIEDAD UNT Pat 2130 B 0,01 76 43,6 ANALISIS DE INDICADORES DE CONTAMINACION MICROBIOLOGICA E IDENTIFICACION DE PATOGENOS OXIGENO DISUELTO mg/l Part 4500 -O G 0,01 5,92 6,59
FECHA MIERCOLES 19- 12- 2007
DOMINGO 23- 12-2007
SABADO 12-01-2008
250 7,84 19,6 40
191 7,67 16,5 39,6
185 7,65 17,2 70,8
6,67
7,22
6,29
RESULTADOS DEL DISEÑO DE LA PLANTA DE TRATAMEINTO DE AGUAS RESIDUALES TANQUE IMOFF Y FILTRO BIOLOGICO DIMENSIONAMIENTO DE UN TRATAMIENTO PRELIMINAR * Qmax = * Qmed = * Qmin =
134.57 l/s. 74.76 l/s. 37.38 l/s.
El Emisor tiene 8" de diámetro y pendiente de 0.016 m/m
* D IMENCIONAM IENTO DE LA CANALETA PARSHALL Considerando el caudal máximo *Qmax = 134.57 l/s. se verifica que el menor medidor aplicable es el de:
W=
9 Pulg..
0.229 m
conforme a la tabla N°3. La profundidad de la lámina de agua deberá estimarse para los tres caudales. La ecuación general para el medidor parshall es dada por:
=
H
1
Q K
n
Los valores de K y n se encuentran en la tabla N° 4 K = 0.535 n = 1.530 * Qmax = * Qmed = * Qmin =
135 l/s. 75 l/s. 37 l/s.
* Hmax = * Hmed = * Hmin =
0.41 m 0.28 m 0.18 m
El resalto Z que deberá darse al medidor parshall. En la ecuación se presenta como:
−Q
Q máx * H mín
=
Z
mín * H máx
Q máx − Q mín Z = 0.09 m
Las dimenciones del medidor parshall se estiman por medio de la tabla 6.13
A 2A/3 B C
= = = =
88.00 58.67 86.40 45.70
Cm Cm Cm Cm
D = E= F=
57.50 Cm 61.00 Cm 45.70 Cm
G= K= N =
61.00 Cm 6.90 Cm 17.10 Cm
Angulo de avertura del vertedero, en grados.= Coeficiente medio de descarga =
90 0.604
DISEÑO DE VERTEDEROS 1.- D I S E Ñ O D E V E R T E D E R O R E C TA NG U L A R Suponiendo un ancho b: b = 0.40 m
=
H
Q
med
1 . 838
H =
* b
2 / 3
0.22 m
1.- D I S E Ñ O D E V E R T E D E R O TR I A N G U L AR Q
θ 8 1 / 2 5 / 2 Cd * *tg ( )*(2g) *H 15 2
=
DONDE: ө =
Cd =
Reemplazando en la formula se obtiene:
Q = 1.427 * H
5 / 2
donde:
H
Qmed = 1 . 42 7 H =
2 / 5
0.31 m
DIMENSIONAMIENTO DEL DESARENADOR
El desarenador tendrá dos canales iguales y paralelos. El dimencionamiento se establece para un canal. El nivel del canal se determina por medio del resalto z. La altura máxima de la lamina de agua en el desarenador es dada por la ecuación:
H
=
Hmáx − Z
H=
0.32 m
El ancho del desarenador se estima por la ecuación siguiente: suponiendo una velocidad V = 0.30 m/s. V= 0.3
b
Q
=
máx
H .V b = 1.42 m b = 1.45 m
La estimación de las velocidades reales para los diferentes caudales se obtiene utilizando el modelo de la siguiente tabla. , los valores obtenidos son adecuados, pues las velocidades reales no deben tener diferencias mayores de +- 20% con respecto al valor teórico adoptado es decir, V = 0.30 m/s.
Q (m /s )
H (m )
(H - Z) m
S=b*(H-Z) (m2)
V=Q/S (m/s)
0.135
0.41
0.32
0.46
0.29
0.075
0.28
0.19
0.27
0.28
0.037
0.18
0.09
0.12
0.30
3
La longitud del desarenado r se estima por la ecuación:
L
25 xH
=
=
25 x
( H
máx
−
Z
)
L = 7.89 m L = 7.90 m El área longitudinal del desarenador se ob tiene mediante la ecuación:
A bx =
A = 11.46 m2 Tasa de escurimiento superficial para el caudal medio, Qmed Qmed x 86.4
Tes
=
A Tes =
563.9 m3/m2 . dia ok
600 m3/m2.dia < 635.3 m3/m2.dia < 1600 m3/m2.dia Cantidad de material retenido suponiendo los datos de Marais (1971) q
=
Q med * 86.4 * 75 1000
q=
484.44 l/dia
0.48 m3/dia
Suponiendo una limpieza cada 15 dias, la profundidad util del deposito inferior de arena sera:
p
=
q * t A P = 0.634 P = 0.700
m m
DIMENCIONAMIENTO DE LAS REJILLAS La rejilla será de barras de sección rectangular de 3/8" x 1 ½" (10cm x 40 cm), con espaciamiento libre (abertura), a=1" (2.54 cm). DATOS:
Q máximo (l/s) Q promedio (l/s) Q minimo (l/s) Forma de la barra valor de K = Espesor de barra, "e" (pulg) Separación entre barras,"a"(pulg) Velocidad en rejas,V (m/s)(0.6 - 0.75) Angulo de inclinacion Gravedad 1.-
= = = = = = = = = =
135 l/s. 75 l/s. 37 l/s. circular 1.79 1/4 1 0.60 m/s. 45 9.81 m/s.
0.0064 0.0254
m m
EFICIENCIA
=
E
a a
+
e
E = 0.800 2.-
AREA UTIL (Au) Suponiendo que para el caudal maximo la velocidad atraves de la regilla es igual a 0.60 m/s, se estima el area util necesaria para el escurrimiento:
Au
Q max
=
V
Area útil en rejas (m2) Area útil en rejas (m2) Area útil en rejas (m2) 3.-
Au = Q max / V = Au = Q prom / V = Au = Q min / V =
AREA TOTAL (At) A u
S
=
E
Area total (m2) para Q max Area total (m2) para Q prom Area total (m2) para Q min 4.-
0.22 m2 0.12 m2 0.06 m2
At = Au / E = At = Au / E = At = Au / E =
0.28 m2 0.16 m2 0.08 m2
LONGITUD DEL CANAL (L)
L
=
B
−
φ
2 tg θ t= L= L=
2.257 m 2.30 m
3
5.-
6.-
ANCHO DEL CANAL (b) S S = b= H H max− Z b= 0.9 m
0.90 m
CALCULO DE VELOCIDADES La estimación de las velocidades reales para los diferentes caudales se obtiene utilizando el modelo de la siguiente tabla: Q (m /s )
H (m )
(H - Z) m
0.135 0.075 0.037
0.41 0.28 0.18
0.32 0.19 0.09
3
S=b*(H-Z) A u = S * E V=Q/Au (m2) (m2) (m/s)
0.28 0.17 0.08
0.22 0.13 0.06
0.60 0.56 0.61
los valores obtenidos son adecuados, pues las velocidades reales no deben tener diferencias mayores de +- 20% con respecto al valor teórico adoptado es decir, V = 0.60 m/s. 7.-
PERDIDA DE CARGA
01) Rejas Limpias
V = 0.60
PERDIDA DE CARGA EN REJAS LIMPIAS CASO 1 FORMULA DE KISCHMER 4 / 3
e Hf = K * a Hf = CASO 2
* Sen(θ ) *
V
2
2* g
0.0037 m FORMULA DE METCALF Y EDDY
Hf
µ
=
1 0 .7
(V − *
µ
2
2* g
= V * E u =
Hf =
2
0.0094 m
0.4800
)
PERDIDA DE CARGA EN REJAS SUCIAS
02 ) R ejas Obstruidas (50% )
V ' = 2V
CASO 1
FORMULA DE KISCHMER
Hf = CASO 1
n
=
a*n+e*(n+1) b
=
a
+ +
e e
n=
28.55
n=
28.60
Barras
LONGITUD DE BARRAS
L
=
H
+ L=
9.-
0.0881 m
NUMERO DE BARRAS
b
8.-
0.0146 m FORM ULA DE M ETCALF Y EDDY
Hf = 8.-
V` =
Hf ` 0.4038 m
COTAS DE TERRENO
Coef Manning (n) Pendiente (S) Diametro teorico de la tuberia (D) Diametro teorico de la tuberia (D) Diametro Comercial de la tuberia (D) Para seccion llena K = Area para seccion llena A = Para la seccion llena, el caudal sera (Qi)
0.013 0.082 0.4064 m 406.400 mm 400 2083 0.12566
Qi = K * √ S Qi = Velocidad (V) V = Qi / Area
596 Lt/s
4.74 m2
DATO DATO
1.20 m/s.
VALORES DE LA LAMINA DE AGUA "y" Q max / Qi
0.2258
Q med / Qi
0.1254
Q min / Qi
0.0627
→ → →
Y/ D Y/ D Y/ D
0.33 0.24 0.17
► y = 0.13 m ► y = 0.10 m ► y = 0.07 m
EN LA CAJA DE REUNION TENEMO Cota de batea =
212.14 m DATO
Nivel del agua maximo NA max
212.21 m
Nivel del agua medio NA med
212.24 m
Nivel del agua minimo NA min
212.27 m
AGUAS ABAJO DE LA REJILLA SE TIENE Nivel del agua en el canal NA canal
212.46 m
Nivel del agua maximo NA max
212.37 m
Nivel del agua medio NA Canal
212.05 m
Nivel del agua minimo NA med.
212.24 m
Nivel del agua minimo NA min
212.14 m
212.27 m
212.46 m
212.24 m 212.21 m
0.09 m
212.14 m
45º
NA Canal
NA max.
212.37 m
NA med.
212.24 m
NA min.
212.14 m
212.05 m
CAMARA DE BOMBEO DE DESAGUES
1.0
DATOS DE DISEÑO
Qp = Coeficiente máxima demanda diaria
1.80
Coeficiente máxima demanda horaria
97.19 l.p.s.
Caudal Máximo horario Actual
134.57 l.p.s.
Caudal Máximo horario Período de retención propuesto
15.00 min.
horas de bombeo
18.00 horas 179.42 l.p.s.
Caudal de Bombeo
2.0
74.76 LPS 1.30
PARAMETROS DE DISEÑO OBTENIDOS
Caudal Minimo
37.38 l.p.s.
Caudal Máximo
134.57 l.p.s.
Volumen de la Cámara de Bombeo
121.11 m3
Altura útil
=.
b
h=1.5
b a= 2b
=
1.50 mt. 1
V
2h
2
Ancho de cámara de bombe redondeando
6.35 mt. 1.50 mt.
Largo de cámara de bombeo
3.00 mt.
Altura de motor
0.46 mt.
Altura del agua al motor Altura total
0.5 mt. 2.16 mt.
3.0
VERIFICACIÓN DE TIEMPOS DE BOBMEO Tiempo de Minimo de llenado
15.00 min.
Tiempo Mínimo de Bombeo
14.21 min.
Tiempo de Máximo de llenado
54.00 min.
Tiempo de Máximo de bombeo
45.00 min.
PERIODO MINIMO ENTRE ARRANQUE
29.21 min.
PERIODO MAXIMO ENTRE ARRANQUE
99.00 min.
TIEMPO MINIMO DE RETENCION
15.00 min.
TIEMPO MAXIMO DE RETENCION
54.00 min.
CAUDAL DE BOMBEO
179.42 min.
Cumple la dos condiciones: (1)
el período de retención debe estar entre 5 y 30 minutos
(2)
El período de entre arranque debe se r más de 10 miniutos
DETERMINACIÓN DEL DIAMETRO DE LA LÍNEA DE IMPULSION
1.0
DATOS DE DISEÑO Caudal de bombeo Longiutd de la Linea de impusión No de horas de bombeo Constante de "C"
2.0
179.42 l.p.s. 1016.94 mt. 18.00 horas 150.00
PARAMETROS DE DISEÑO OBTENIDOS Según Bresse: Diámetro Econ. de la Línea de Impulsión (propuesto)
17.5 Pulg.
Diámetro de la Línea de Impulsión (seleccionado)
18.0 Pulg.
Diámetro de la Succión (seleccionado)
20.0 Pulg.
Pérdida de Carga
1.88 mt.
Velocidad
1.09 m./seg.
3.0
DETERMINACIÓN DE ALTURA DINÁMICA TOTAL
Cota min. =
2975.73 m.s.n.m
Cota máxima =
2984.64 m.s.n.m
Altura geométrica = hg
8.91 mt.
Altura de succión = hs
2.16 mt.
Cálculo de perdida de carga por accesorios Cantidad 1 1
Accesorio Longitud Total Válvula de pie 41.523 41.523 Long. Tubería 2.1 2.1 Total 43.623
Cantidad 1 1 1 1
Accesorio Longitud Total Vál. Compuert 1.727 1.727 Vál. Check 16.909 16.909 Codo 8.182 8.182 Long. Tubería 1016.94 1016.94 Total 1043.758
Perdida de carga por accesorios (Hfs.)
0.05 mt.
Perdida de carga por accesorios (Hfi.)
1.93 mt.
Presión de Salida = Ps.
2.00 mt.
Altura Dinámica Total = HDT = Hfs+Hfi+Ps+Hg 4.0
15.05 mt.
POTENCIA DEL MOTOR
Caudal de Bombeo = Qb Eficiencia del Motor = n Pot. Motor = Qb*HDT/(n*75)
0.1794 m3/s 0.6 60.0 HP
Potencia Instalada PM = <10
25.%
10
15.%
PM >=20
10.%
Pot.i = Pot. Recomendada 5.0
PARA ESTE CASO EL MOTOR SERÁ TRIFÁSICO
69.0 HP 70 HP
DIMENSIONAMIENTO DE FILTROS PERCOLADORES Se aplica el método de la National Research Council (NRC) de los Estados Unidos de América Este método es válido cuando se usa piedras como medio filtrante. DATOS DE DISEÑO: DBO5 teórica: St = Y x 1000 / q
Eficiencia de remoción de DBO5 del tratamiento primario (Ep) DBO5 remanente: So = (1 - Ep) x St Caudal de aguas residuales: Q= P x q / 1000
Dimensionamiento del filtro percolador DBO requerida en el efluente (Se) Eficiencia del filtro (E): E = (So - Se)/So Carga de DBO (W): W = So x Q / 1000 Caudal de recirculación (Q R)
185.0 mg/L
33% 124.0 mg/L 6459.3 m3/día
15 mg/L 88% 800.625773 KgDBO/día
0 m3/día
Razon de recirculación (R = QR /Q)
0
Factor de recirculación (F): F=(1 + R)/(1 + R/10) 2
1
Volúmen del filtro (V): V= (W/F) x (0,4425E/(1-E))2
Profundidad del medio filtrante (H): Area del filtro (A): A= V/H Tasa de aplicación superficial (TAS): TAS=Q/A Carga orgánica (CV): CV = W/V
8270.43 m3
6.5 m 1272.37 m2 0.63 m3/(m2.día) 0.10 Kg DBO/(m3.día)
Filtro circular Diámetro del filtro (d): d=(4A/3,1416) 1/2
40 m
Filtro rectangular Largo del filtro (l):
25 m
Ancho del filtro (a):
74.76LPS
50.89 m
VII.
DISCUSIÓN la propuesta de planta de tratamiento en la investigación podría no ser la adecuada por el caudal que es grande.
El agua tratada podría no cumplir con los parámetros indicados según la Ley de Recursos hídrico por tal motivo se tendría que plantear otro método para la planta.
Después del tratamiento mediante tanque imoff y filtro biológico
se
implementara una laguna de maduración para la eliminación de huevos de helmintos
VIII. CONCLUCION
Se lograra disminuir la contaminación en el punto de descarga del colector Malambo, sobre la calidad del rio Santa, a través de la Instalación de una planta de tratamiento de sus aguas residuales de la población beneficiaria de Caraz.
La instalación de una planta de tratamiento de las aguas residuales para la ciudad de Caraz, es con Tanque Imoff y filtro biológico.
Se utilizara las aguas residuales tratadas del colector Malambo, para el uso agrícola y forestación en todo el sector de Shingal.
IX.
RECOMENDACIONES. •
Realizar el cálculo de los costos de todos los sistemas y unidades de tratamiento para estimar el costo real de la planta de tratamiento de aguas residuales.
X.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS: 10.1.
BIBLIOGRAFIA:
Reglamento nacional de edificaciones, Norma O.S. 090. 2012 Pag 84-104
Reglamento de tesis de la Universidad Nacional Agraria La Molina – Glosario - ANEXO II: GUÍA PARA LA REDACCIÓN DE DOCUMENTOS DE TESIS 18-26
El Peruano .2009. Ley de Recursos Hídricos- Ley N 29338. Lima. Perú
OMS.1989. Directrices Sanitarias sobre el Uso de Aguas residuales en Agricultura y Acuicultura. Serie de Informes Técnicos N 778. GinebraSuiza.90 paginas.
CEPIS — OPS “Guía para la Formulación de Proyectos de Sistemas Integrados de Tratamiento y uso de Aguas Residuales” Lima, 2002.
El Peruano .2008. Aprueban los Estándares de Calidad Ambiental del Agua- D.S. N002-2008. Lima. Perú
SUNASS.2008. Diagnostico Situacional de los Sistemas de Tratamiento de Aguas Residuales en las EPS del Perú y Propuestas de Solución. LimaPeru.79 paginas.
10.2.
PAGINAS WEB:
www.bvsde.paho.org/bvsair/e/repindex/repi84/vleh/fulltext/acrobat/leon3.p df
www.mesadeconcertacion.org.pe/documentos/documentos/pdc/ancash/anca sh20082021.pdf
ofi.mef.gob.pe/appFD/Hoja/VisorDocs.aspx?file_name=11542_AGPSIEV AL_2012412_15729.pdf
fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/interesantes/tratamientoresiduales/t ratamientoresiduales.html
XI.
ANEXO 11.1. Modelo matemático de Streeter y Phelps
11.2 FICHA TECNICA DEL COLECTOR COLECTOR MALAMBO CARACTERISTICAS DEL COLECTOR
UBICACIÓN NOMBRE
:
Distrito Provincia
Malambo
: :
Caraz Huaylas
Material
: PVC
Forma
: Circular.
Dimensiones
: 16 pulgadas (400 mm)
Estado y acceso: La tubería se encuentra en Departamento : Ancash
malas condiciones; presenta fisuras, deterioro y vegetación.
Ubicación Geográfica:
Tipo de descarga
: Desagüe doméstico.
Norte: 8987740
Tirante: 83.4 mm
Este: 191030
Caudal: 74.76 l/s
Distancia del colector a la ciudad: 850 m
