DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS HOGAR GERIATRICO – PANCE CALI VALLE DEL CAUCA
TABLA DE CONTENIDO
Contenido TABLA DE CONTENIDO................................................................................................. 2 OBJETIVO GENERAL.................................................................................................... 3 2.2. Selección de unidades del sistema de tratamiento de aguas residuales (selección de tecnología con descripción y sustentación de cada unidad)...........................................6 2.3.
Diseño de las unidades de tratamiento..............................................................8
2.3.1. Condiciones generales de Ubicación de las unidades (distribución de las unidades y requerimientos de distancias mínimas a edificaciones, fuentes de agua, árboles y linderos del predio)................................................................................................ 11
OBJETIVO GENERAL. Diseñar la planta de tratamiento de aguas residuales del hogar geriátrico jardín del sol hogar de amor Pance Cali valle. 1. Información Básica 1.1.
Descripción General Del Proyecto.
Se diseñara una planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR), para la institución jardín del sol hogar de amor de carácter privado ubicado en la calle 11f # 128 – 103 Cali valle del cauca , donde se realizan procesos de lavado, riego, consumo y servicios sanitarios. La edificación de la institución consta de una sala, un comedor, una cocina, una enfermería, una zona común, 40 alcobas, 42 baños, 1 lavadero de ropas y 2 de repostería, un jardín y una zona de parqueo.
1.2.
Información Sobre Servicios Públicos
1.2.1. Fuente de abastecimiento y usos del agua: El agua de consumo será tomada desde una fuente subterránea y tratada en una planta de potabilización compactaque son diseñadas con diferentes procesos unitarios como la oxidación, coagulación, floculación, sedimentación, filtración y desinfección principalmente, la cantidad la hallamos por medio de la siguiente formula: Vu=1000+ Nc(CT + K L f ) Vu=1000+163 hab[( 160l/hab∗dia)(0,5 dias)+(57)(1l /hab)]
2
3
Vu=23331l=23,331 m
Manejo y Disposición de residuos Sólidos: Los residuos sólidos generados en el hogar geriátrico serán recolectados dos veces a la semana por personal de la empresa EMSIRVA S.A. E.S.P., quien los dispondrá finalmente en el Relleno Sanitario Regional de Yotoco. El servicio de energía y telefonía es prestado por la empresa EMCALI. El gas es domiciliar y la empresa prestadora de este servicio es Gases De Occidentes.
2. Diseño de tratamiento de aguas residuales: es una estrategia de fácil funcionamiento y bajo costo la cual permite la reducción de la carga contaminante que contienen estas aguas residuales y asi cumplir la normatividad ambiental vigente decreto 1594 de 1984 el cul hace referenci a los usos del agua y residuos liquidos, viviendo en armonía con el ambiente.
2.1.
Parámetros del diseño:Se tendrán encuentra para la realización del diseño la temperatura promedio en Pance es 25 °C, el costo del terreno es alto, es una institución con ánimo de lucro privada, los ancianos recibirán maximo tres vistas (niveles máximos de caudal en días festivos, celebraciones).
. 2.1.1. Población del diseño: es de 40 pacientes más 3 de personal (médico, administrativo y mantenimiento), se supone que las visitas serán semanalmente de 3 personas por paciente con un total de 163 personas.
2.1.2. Caudal del diseño a partir de la población la dotación y el factor de retorno. Caudal (Q): Q=Nc∗C Q=163 hab∗160
Q=26080
l =26,080m3 /dia dia 3
2.1.3. Características del agua a tratar.
CARACTERISTICAS DOMÉSTICA TÍPICA PARAMETRO Demanda Bioquímica Oxígeno - DBO5
DE
UN
AR
MAGNITUD (mg/L) de 200
Demanda Química de Oxígeno – DQO 400
2.2.
Suspendidos
200
Volátiles
150
Nitrogeno amoniacal
30
Ortofosfatos
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Selección de unidades del sistema de tratamiento de aguas residuales (selección de tecnología con descripción y sustentación de cada unidad).
Selección de tecnología: estas tecnología fueron seleccionadas por ser las más factibles ya que que su costo no es elevado, son aplicables pues se usan frecuentemente y se tiene el conocimiento de que sirven y esto nos brinda más confiabilidad en cuanto a su funcionamiento de acuerdo a nuestra caracterización de aguas residuales.
Trampa de grasas Las grasas y aceites pueden acumularse en las alcantarillas y bombas, obstruyéndolas; en los sedimentadores causan problemas de flujo, sobretodo en lodos con alta concentración de grasa y aceites. Las trampas de grasa se incluyen en sistema de tratamiento de aguas
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residuales para establecimiento como estaciones de servicio, moteles, hospitales, restaurantes y hoteles (Romero, 2004). La trampa desgrasadora es un pequeño tanque despumador provisto de una tubería de entrada sumergida y de una tubería de salida que parte desde cerca del fondo.Su funcionamiento se basa en el principio de que el líquido residual que va entrando es más caliente que el que contiene el tanque y se enfría al llegar a este, lo cual hace que la grasase solidifique y flote sobre la superficie de donde se extrae periódicamente para enterrarla.(Rosario Castro & Rubén Perez).
Tanque Séptico – Filtro anaerobio Consiste en un depósito de sedimentación cubierto, en el que la alcantarilla de la vivienda o edificio vierte directamente las excretas. El proceso que se desarrolla en el interior de la fosa séptica constituye el tratamiento primario de los residuos brutos, y el que se efectúa en la zona de evacuación es el tratamiento secundario. Hay que considerar que cualquier agua residual, incluso la procedente de baños y cocinas, puede enviarse a la fosa séptica sin riesgo de alterar su funcionamiento normal. (Rosario Castro & Rubén Perez). El tanque séptico se caracteriza porque en él la sedimentación y la digestión ocurren dentro del mismo tanque. El tanque sirve para eliminar sólidos suspendidos y material flotante, realizar el tratamiento anaerobio de los lodos sedimentados, y almacenar lodos y material flotante.La remoción de DBO en un tanque séptico puede ser del 30 al 50%, de grasas y aceites un 70 a 80%, de fósforo un 15% y de un 50 al 70% de SS, para aguas residuales domesticas típicas.(Romero; 2004). Considerando que el efluente del tanque séptico no posee las calidades fisicoquímicas y organolépticas adecuadas para ser descargado en una fuente superficial, una de las alternativas para dar un tratamiento complementario al efluente es la del filtro anaerobio, que funciona como un digestor - percolador de medio fijo en una cámara anaeróbica.El filtro anaerobio se coloca después del tanque séptico y consiste en untanque de concreto o ladrillo, alimentado por el fondo, a través de unacámara difusora. El efluente entra a través de ésta y sube por entre losintersticios dejados por el agregado, formando una película biológicamenteactiva, la cual degrada anaeróbicamente una parte importante de la materiaorgánica. Con este sistema, la eficiencia en remoción de DBO es altamentedependiente de la temperatura, pero en general podría ser del orden de 70%. 5
Humedal de flujo subsuperficial horizontal Los humedales de flujo subsuperficial son áreas que se encuentran saturadas por aguas subterráneas con una frecuencia y duración tales, que son suficientes para mantener condiciones saturadas.La circulación del agua a través del suelo o material de soporte parece ser siempre más efectiva que la circulación de superficie para muchos de los mecanismos de degradación de los contaminantes presentes en las aguas residuales. Hay que tener en cuenta que los microorganismos que degradan la materia orgánica se encuentran principalmente en la zona alrededor de las raíces de las plantas (Breen; 1990). Durante el paso del agua residual se prevé un contacto con las zonas aeróbicas, anóxicas y anaeróbicas. La zona aerobia se encuentra alrededor de las raíces y rizomas de las planta. Estudios publicados demuestran la capacidad de los Humedales de flujo horizontal subsuperficial para remover cantidades significativas de materia orgánica, nitrógeno, fósforo, sólidos suspendidos, bacterias y metales pesados del agua residual (Reed et al. 1988; Metcalf and Eddy 1993; Polprasert 1996).
2.3.
Diseño de las unidades de tratamiento Trampa de Grasas
Caudal Máximo: Q=( √ 0,3∗∑ P ) 4+ 3 0,3∗(¿¿)=1,44 l/s √¿ Q=¿ Dónde: P = Unidades de gasto Q: Caudal máximo (l/s)
Capacidad de Almacenamiento de Grasas:
6
CAG=
Q MH 4
CAG=
86,4 l /min =21,6 Kg 4
Volumen de Almacenamiento V ALM = V ALM =
CAG D
21,6 Kg =27 l=0,027 m 3 0,8 Kg/l
Área superficial: As=0,25∗Q As=0,25∗1,44 l/s As=0,36 m2
Profundidad V P= As P=
0,027 m 3 =0,075 m 2 0,36 m
Largo yAncho: relación 2:1 As a= 2
√
√
0,36 m2 a= =0,424 m 2 L=2 a
L=2∗( 0,424 m )=0,848 m
Volumen del tanque de la trampa de grasas V =TRH∗Q 7
V =3∗86,4 l/min
V =259,2 l=0,2592 m 3
Profundidad de agua en el tanque de la trampa de grasas V P= As P=
0,2592 m3 =0,72 m 2 0,36 m
Tanque séptico – Filtro anaerobio Tanque séptico: Caudal Q=Nc∗C Q=163 hab∗160
Q=26080
l =26,080m3 /dia dia
Tiempo de retención = 0.50 dias
Volumen útil
Vu=1000+ Nc(CT + K L f ) Vu=1000+163 hab[( 160l/hab∗dia)(0,5 dias)+(57)(1l /hab)] 3
Vu=23331l=23,331 m
Área superficial: Profundidad máxima (P) = 2,8 m
As=
Vu P
As=
23,331m3 =8,3332 m2 2,8 m
Largo y Ancho: relación 2:1 As a= 2
√
8
√
8,3332 m 2 a= =2,041 m 2 L=2 a
L=2∗( 2,041m )=4,082 m Medidas de tapas: 60 x 60 cm Filtro anaerobio: Vf =1,60∗N∗T Vf =( 1,60 ) ( 163 hab ) (160 l/hab∗dia)(0,5 dias) Vf =20864 l/dia=20,864 m3 /dia
Ancho, largo y profundidad
a=2,041m
P=2,8 m Volumen=L∗a∗p L=
L=
V ap
20,864 m3 /dia =3,6 m ( 2,041m )∗(2,8 m)
Humedal de flujo subsuperficial horizontal
Área superficial Ce ln Co−ln ¿ ¿ Qd ¿ As=¿ Porosidad n: grava mediana tamaño efectivo 32 mm, conductividad hidráulica 10000 m/día
9
6 mg /l ln 60 mg/l−ln ¿ ¿ 3 (26,080 m /dia)∗¿ As=¿ As=169,98 m 2 a=
Ancho y largo:
√
169,98 m 2 =9,2m 2
L=2 a
L=2∗( 9,2 m ) =18,4 m
Pendiente 1% 2.3.1. Condiciones generales de Ubicación de las unidades (distribución de las unidades y requerimientos de distancias mínimas a edificaciones, fuentes de agua, árboles y linderos del predio).
Trampa de grasas: Deben localizarse lo más cerca posible de la fuente de agua residual (generalmente la cocina de 1 a 2 m) y aguas arriba del tanque séptico, sedimentador primario o de cualquier otra unidad que requiera este dispositivo para prevenir problemas de obstrucción, adherencia a piezas especiales, acumulación en las unidades de tratamiento y malos olores. Debe tenerse en cuenta, que independientemente de su localización, deben existir condiciones favorables para la retención y remoción de las grasas (RAS; 2000).
Tanque séptico: - Para proteger las fuentes de agua, el tanque debe localizarse a más de 15m de cualquier fuente de abastecimiento. - 1.50 m distantes de construcciones, límites de terrenos, sumideros y campos de infiltración. 10
3.0 m distantes de árboles y cualquier punto de redes públicas de abastecimiento de agua. No deberán construirse en zonas pantanosas o inundables.
Humedales artificiales de flujo sumergido: Los humedales deben localizarse aguas abajo de un tanque séptico. Para esto, debe hacerse una evaluación de las características del suelo, localización de cuerpos de agua, topografía, localización geográfica, líneas de propiedad y vegetación existente para localizar adecuadamente el humedal (RAS; 2000).
3. Recomendaciones de operación y mantenimiento (para cada unidad y para el sistema en general). Trampa de grasas: Cada semana se colara los residuos espumosos de aceite y grasas para evitar escapes y generación de malos olores; se removerán cada semana 38.5 L de grasa/semana aproximadamente. Las grasas se entierran se les hecha cal y se tapan se limpia periódicamente con coladores. Pozo séptico: Deben ser tratados adicionalmente para mejorar la calidad del vertimiento con un filtro anaerobio. Tener precaución con el tiempo que se debe esperar al momento de apertura de la tapa (>15 min), para evitar intoxicación por gases tóxicos. Se le realizara mantenimiento cada año. Se le deja un 10% del lodo, las natas la entierro con cal o se entregan a un ente autorizado.
Filtro anaerobio: Observar el comportamiento que tiene la grava respecto con el transcurso del tiempo, para limpiarla o cambiarla si es necesario; para este caso tomaremos cada 15 días periodo de observación
Humedal: Verificar constantemente que el flujo del agua no sea obstruido de manera que haya un estancamiento aumentando la probabilidad de mosquitos. Tener en cuenta que la vegetación no se encuentre afectada por especies invasoras y con mucha precaución en casos extremos usar herbicidas. 11
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4. BIBLIOGRAFIA
Rosario Castro & Rubén Perez. Saneamiento ruraly salud. Guía para accionesa nivel local. Guatemala, Diciembre 2009. P. 152,155. Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Basico- Ras. (2000). Seccion II. Título E. Tratamiento De Aguas Residuales. Bogota D.C. P. E.28, E.35. Breen, P. F. (1990). "A mass balance methods for assessing the potential of artificial wetlands for wastewater treatment". WaterRes., 24(6):689-697 Reed, S C, Middlebrooks, E. J. and Crites, R. W. (1988)."Natural Systems for Waste Management and Treatment".McGraw Hill, Inc New York. Romero Rojas. Tratamiento de Aguas Residuales. Teoria y Principios de diseño. (2004). Ed . Escuela Colombiana de Ingeniería P. 727; 688. Metcalf and Eddy (1993)."Wastewater Engineering Treatment, Disposal and Reuse". Polprasert, C. (1996). "Organic Waste Recycling - Technology and Management". 2nd Ed., John Wiley&Sons, Chichester, England.
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