Ptar Uasb_memoria Descriptiva Para Imprimir

Universidad Nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Ambiental

Expediente Técnico “Reactor Anaerobio de Manto de Manto de Lodos y Flujo Ascendente - Reactor UASB” UASB”

REACTOR ANAEROBIO DE MANTO DE LODOS Y FLUJO ASCENDENTE (UASB) DEL CENTRO DE INVESTIGACION EN TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y RESIDUOS PELIGROSOS (CITRAR) DE LA FACULTAD DE INGENIERIA AMBIENTAL MEMORIA DESCRIPTIVA 1.0.

ASPECTOS GENERALES

La Facultad de Ingeniería Ambiental (FIA), de la Universidad Nacional de Ingeniería (UNI), está siempre a la vanguardia de los acontecimientos del país en todos los aspectos relacionados al sector saneamiento, que es uno de los pilares fundamentales sobre los que se desarrolla cada una de las asignaturas y materias, para la preparación de los futuros profesionales que atenderán, directa o indirectamente las actividades que realizan las empresas e instituciones que tienen a su cargo los servicios de saneamiento en el Perú. Per ú. En este marco, la FIA es consciente de la necesidad de implementar tecnología relacionada con el desarrollo de clases teóricas y prácticas a través de laboratorios y centros de investigación, teniendo en consideración, además de aspectos curriculares y estrechamente ligados a la ciencia y tecnología, los lineamientos de política y estrategias que el Estado a través de sus diversas instancias propone y establece para un adecuado desarrollo de los sectores, siendo este caso específico el de saneamiento. En ese sentido, se ha considerado como una estrategia del Estado, para los próximos años, intensificar la implementación de sistemas de tratamiento a las aguas residuales a nivel nacional para reducir considerablemente la contaminación de los cuerpos receptores del agua residual que actualmente se vierte sin un tratamiento adecuado en unos casos y en otros sin tratamiento, y de esta forma conservar el medio ambiente para impulsar el desarrollo sostenible en el país. Así mismo, el Estado esta promoviendo en forma activa que las universidades se conviertan en centros de investigación y desarrollo de tecnologías, para lo cual esta dotando de importantes recursos económicos; en ese sentido, es necesario contar con infraestructura adecuada para que los estudiantes tengan la opción de desarrollar trabajos de investigación como parte de su proceso de titulación profesional. 2.0.

ANTECEDENTES

El Centro de Investigación en Tratamiento de Aguas Residuales y Residuos Peligrosos (CITRAR) es un órgano desconcentrado de la FIA, inicia su funcionamiento en el año 1996 como la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales de la Universidad Nacional de Ingeniería (UNITRAR), como órgano desconcentrado que dependía d ependía directamente del Rector de la UNI.

Memoria de Descriptiva

1


Expediente Técnico “Reactor Anaerobio de Manto de Manto de Lodos y Flujo Ascendente - Reactor UASB” UASB”

La infraestructura de la planta de tratamiento UNITRAR se construye en el marco del convenio que la UNI realiza con el Fondo de Cooperación para el Desarrollo Social (FONCODES) en el año 1995, con el propósito de que el prototipo construido y mejorado sea replicado en otros lugares del país, así como también se realicen investigaciones referidas al tratamiento. La FIA en el año 2012, mediante consultoría desarrollo el Proyecto de Inversión Pública “Mejoramiento de los Servicios del Centro de Investigación en Tratamiento de Aguas

Residuales y Residuos Peligrosos de la Facultad de Ingeniería Ambiental de la Universidad Nacional de Ingeniería”, con código SNIP Nº 211493 y fue aprobado con Resolución Rectoral Nº 0849 del 07.06.2012. En dicho proyecto se ha propuesto la construcción de dos nuevos reactores anaerobios de manto de lodos y flujo ascendente (UASB), que eventualmente podría estar funcionando en forma paralela al reactor existente. 3.0.

OBJETIVOS DEL PROYECTO

El objetivo general del proyecto es la elaboración del Expediente Técnico a nivel de ejecución de obra de dos reactores anaerobios de manto de lodos y flujo ascendente (UASB) para la planta piloto del Centro de Investigación en Tratamiento de Aguas Residuales y Residuos Peligrosos (CITRAR) de la Facultad de Ingeniería Ambiental de la Universidad Nacional de Ingeniería. Ingeniería. Los objetivos específicos del proyecto son: 







4.0.

Diseño hidráulico de los reactores UASB en base a los resultados obtenidos de los ensayos de laboratorio de CITRAR. Realizar las mejoras que se han identificado en el reactor existente y que permitan realizar un adecuado funcionamiento minimizando problemas de olores, y reducción de natas. Mejorando la calidad de la estructura contra ataques de corrosión. El diseño debe considera la flexibilidad del reactor que permita fomentar la investigación para las diferentes condiciones de operación del reactor. DESCRIPCION DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO EXISTENTE

La planta de tratamiento existente de aguas residuales del CITRAR está ubicada en la zona “T” de acuerdo a la zonificación de la UNI, con un área total aproximada de terreno de 20,915.00 m2.


2


Expediente Técnico “Reactor Anaerobio de Manto de Lodos y Flujo Ascendente - Reactor UASB”

El sistema de tratamiento existente consta de una captación, rejillas, desarenadores, medidor de caudal, reactor anaerobio de flujo ascendente, y cinco (05) lagunas entre primarias, secundarias y terciarias.

Ubicación del Centro de Investigación en Aguas Residuales y Residuos Peligrosos (CITRAR)

El agua residual que ingresa a la planta de tratamiento proviene del Asentamiento Humano El Milagro, y se capta de un buzón aledaño a la planta que se deriva hasta una cámara de control en el interior de las instalaciones de CITRAR, el sistema cuenta con un vertedero triangular para aforar el caudal captado y una compuerta metálica para regular el ingreso de agua residual.

Estructura de captación, se aprecia la toma de muestra de agua residual

El proceso de tratamiento se inicia con un tratamiento primario en dos cámaras de rejas , la primera se encuentra en la caja de captación y la siguiente al inicio de cada desarenador , luego el agua residual pasa a los desarenadores que funcionan en forma paralela.


3



Seguidamente de los desarenadores se encuentra un medidor de caudal del tipo PalmerBowlus ubicado en una canaleta rectangular. Luego mediante un tramo de canal rectangular y otros de canaletas circulares formados por tubería, el agua se conduce al reactor UASB existente.

Tratamiento primario: Rejas y Desarenador

El agua residual llega al reactor UASB existente mediante una tubería de 200 mm (8”) de diámetro descargando en una caja repartidora de caudal , mediante dos vertederos metálicos el agua residual se divide para dos tuberías de 6” de diámetro que llevan el agua a las dos cajas distribuidoras de dónde con diez tuberías se distribuye el agua al fondo del reactor.

Sedimentador del UASB, en el fondo la laguna primaria

El reactor en ambos lados de su longitud tiene dos sedimentadores, el agua residual sedimentada es recolectada mediante vertederos triangulares instalados en toda la longitud


4



del reactor. Los gases acumulados son evacuados mediante un sistema de tuberías y conducidos a un quemador de gases. Los lodos del reactor son evacuados mediante un sistema de tuberías colocados a 1.50, 2.00, 2.50 y 3.00 m del fondo de la unidad, el lodo se descarga con tuberías de 4” de diámetro a un a caja de donde se descarga finalmente a los lechos de secado.

Lechos de secado de los lodos del UASB existente

El efluente del reactor UASB mediante dos tuberías es conducida a la laguna primaria, el tratamiento continua con una laguna secundaria y tres lagunas terciarias. Finalmente el efluente del sistema de tratamiento es usado para el riego de áreas verdes de la UNI mediante un camión cisterna.

Laguna secundaria, al fondo la estructura de salida para las tres lagunas terciarias

Las instalaciones del CITRAR también son utilizadas por estudiantes y egresados para realizar investigaciones para fines de titulación profesional, casi en su totalidad, sobre las


5



diversas tecnologías empleadas el tratamiento de las aguas residuales.

Instalación de los tesistas para investigación sobre tratamiento de aguas residuales

5.0.

CALIDAD DEL AGUA RESIDUAL

Para caracterizar la calidad del agua residual doméstica a ser tratada, se han realizado los análisis físicos químicos a cuatro muestras del desagüe crudo tomadas en la estructura de captación. Los resultados se indican en el siguiente cuadro: Resultados de los Análisis Físicos Químicos del Agua Residual Parámetro Demanda química de oxigeno (DQO) pH Sólidos suspendidos Sólidos sedimentables Sólidos volátiles Sulfatos Demanda bioquímica de oxígeno - DBO5

Unidad

M1

M2

M3

M4

mg/L

572

366

448

380

-mg/L mL/L/h mg/L mg/L SO4=

6.78 244 2.5 138 198

6.52 100 0.5 45 187.5

7.11 220 1.7 97 198

6.92 208 1.5 90 193.7

mg/L

249

154

192

162

Muestras tomadas el 25.10.2014: M1 a las 07:30 h. M2 a la 13:30 h. Muestras tomadas el 28.10.2014: M3 a las 08:00 h. M2 a la 13:30 h.

Los análisis del agua residual han sido realizados en el Laboratorio de Investigación del Agua (LIA) de la FIA. De los resultados se puede apreciar que los parámetros de pH y sulfatos tienen poca variación, en los otros parámetros existe una gran dispersión de sus resultados.


6



Para el diseño de la planta de tratamiento se ha considerado los siguientes parámetros: Demanda química de oxígeno (DQO) = 572 mg/L Demanda bioquímica de oxígeno (DBO 5) = 249 mg/L Sólidos suspendidos = 244 mg/l Sólidos sedimentables = 2.5 mL/L/h Sólidos volátiles = 138 mg/L Sulfatos (SO4=) = 198 mg/L SO 4= pH = 6.83 













Para la temperatura se ha considerado la temperatura promedio mensual para estimar la temperatura promedio anual, el resultado se muestra en el siguiente cuadro: Temperatura Promedio Mensual Mes

Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre Promedio Fuente: CITRAR

Temperatura (ºC) 24 26 25 21 19 18 17 17 18 19 20 21 20.4

Las temperaturas son ligeramente superiores a los valores de otros años, por lo que se utilizará una temperatura promedio de 18.9°C. 6.0.

CAUDAL DE DISEÑO

El objetivo del diseño del reactor UASB es contar con un sistema de tratamiento que permita la flexibilidad del caudal para realizar las investigaciones variando de los parámetros de operación que influyen en la calidad del agua residual tratada. Con esos criterios, se ha considerado para el diseño de cada reactor un caudal promedio de Memoria de Descriptiva

7



5.00 lps de agua residual, en total 10.00 lps, para lo cual el caudal máximo sería de 18.00 lps y un caudal mínimo es 4.00 lps. 7.0.

DESCRIPCION DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO PROYECTADO

Los reactores anaerobios de manto de lodos y flujo ascendente (UASB) proyectados para el tratamiento del agua residual doméstica estará ubicado en la zona “T” de acuer do a la zonificación de la UNI, al costado del reactor existente y ambos pueden funcionar en forma paralela. Para el tratamiento de las aguas residuales se ha diseñado un sistema de tratamiento conformado básicamente por dos reactores UASB, el sistema tiene los siguientes elementos: caja de derivación de agua residual, líneas de conducción del agua residual, líneas de by-pass de agua residual, reactores de flujo ascendente, líneas de descarga de lodos, y líneas de descarga del efluente del reactor UASB. 7.1.

Caja de Derivación 1 de Agua Residual

En el sistema de tratamiento de agua residual existente, el agua residual después del desarenador es conducida al reactor UASB existente mediante un colector de 200 mm (8”) de diámetro y en su recorrido tiene cajas de inspección.

Caja existente a ser demolida para construir la caja de derivación

La segunda caja de inspección de agua residual será demolida para construir en su reemplazo la caja de derivación 1 , la cual tiene sección cuadrada de 0.70 m de lado, con una altura total de 0.75 m; tendrá una tapa de fibra de vidrio, de 3 mm de espesor, de 1.00 m de lado y 0.03 m de altura.


8



En la caja de derivación 1 descargará la tubería existente de 200 mm (8”) que viene desde el desarenador, de la caja salen dos líneas cuya función de cada una de ellas es la siguiente: 



Línea 1: de 200 mm (8”) de diámetro, es la línea existente para el reactor UASB existente, el ingreso del caudal se controla con una compuerta de plancha de PVC, de 8 mm de espesor, de 0.32 m de base y 0.40 m de altura. Línea 2: de 200 mm (8”) de diámetro, que descarga rá en el reactor UASB proyectado , el ingreso del caudal se controla con una compuerta de plancha de PVC, de 8 mm de espesor, de 0.32 m de base y 0.40 m de altura.

En la operación normal del sistema de tratamiento, la compuerta de la línea 1 estará en posición cerrada y la compuerta de la línea 2 estará en posición abierta. 7.2.

Línea de Conducción de Agua Residual

Desde la caja de derivación 1 sale una línea de conducción del agua residual hasta el reactor UASB proyectado, la tubería será de PVC con una longitud de 5.55 m, con un diámetro de 200 mm (8”), y una pendiente de 3.60 ‰; la línea descarga en la caja de derivación 2.

Primer plano de ubicación de la línea de conducción, se aprecia el desnivel del terreno

De acuerdo a la topografía del terreno donde se va a ubicar el reactor UASB proyectado, se tiene que realizar un relleno compactado en el terreno para la instalación de la línea de conducción, ya que su funcionamiento hidráulico es como un colector de alcantarillado. Para el caudal promedio de 10.00 lps, las condiciones hidráulicas de la línea tiene un tirante de 0.080 m y una velocidad promedio de 0.824 m/s.


9



Para el caudal máximo horario de 18.00 lps, las condiciones hidráulicas de la línea tiene un tirante de 0.112 m y una velocidad promedio de 0.959 m/s. 7.3. Caja de Derivación 2 de Agua Residual La caja de derivación 2 recibe la descarga de la línea de conducción de agua residual, que viene de la caja de derivación 1, y lo distribuye a los reactores UASB proyectados, así como a las líneas de by-pass de cada reactor UASB cuando sea necesario operar este sistema. La caja de derivación 2 tiene una sección cuadrada de 1.30 m de lado, con una altura total de 1.15 m; tendrá una tapa de fibra de vidrio, de 3 mm de espesor, de 1.60 m de lado y 0.03 m de altura. El agua residual que llega de la caja de derivación 1 es repartida en forma equitativa en dos compartimientos, uno para cada reactor UASB proyectado, la repartición se realiza con dos vertederos triangulares colocados simétricamente con la tubería de ingreso; cada vertedero es fabricado en una plancha de PVC de 8 mm de espesor, con 0.52 m de base y 0.48 m de altura. De cada compartimiento salen dos tuberías, cuya función de cada una de ellas es la siguiente: 



Línea 1: de 6” de diámetro, es la línea que conducirá el agua residual a cada reactor UASB proyectado, el ingreso del caudal se controla con una compuerta de plancha de PVC, de 8 mm de espesor, de 0.42 m de base y 0.50 m de altura. Línea 2: de 6” de diámetro, es la línea de by-pass que conducirá, cuando sea necesario, el agua residual hasta la salida del reactor UASB proyectado, el ingreso del caudal se controla con una compuerta de plancha de PVC, de 8 mm de espesor, de 0.42 m de base y 0.50 m de altura.

En la operación normal del sistema de tratamiento, la compuerta de la línea 1 estará en posición abierta y la compuerta de la línea 2 estará en posición cerrada. 7.4.

Línea de Conducción del Agua Residual al Reactor UASB

Desde uno de los compartimientos de la caja de derivación 2, se conduce el agua residual hasta cada reactor UASB proyectado con una tubería de PVC y una longitud de 6.90 m, con un diámetro de 6” y una pendiente de 2.9 0 ‰, la línea descarga en la caja de ingreso del reactor. De acuerdo a la topografía del terreno donde se va a ubicar los reactores UASB proyectados, se debe realizar un relleno compactado en el terreno para la instalación de la línea de conducción, ya que su funcionamiento hidráulico es como un colector de alcantarillado .


10



Para el caudal promedio de 5.00 lps, las condiciones hidráulicas de la línea tiene un tirante de 0.066 m y una velocidad promedio de 0.640 m/s. Para el caudal máximo horario de 9.00 lps, las condiciones hidráulicas de la línea tiene un tirante de 0.093 m y una velocidad promedio de 0.742 m/s. 7.5.

Línea de By-Pass de Agua Residual

La línea de by-pass tiene como función conducir el agua residual desde la caja de derivación 2 hasta el canal de salida de cada reactor UASB, de esta forma el reactor UASB puede salir de operación para labores de mantenimiento .

Desde la caja de derivación 2 sale una línea de by-pass que conduce el agua residual hasta el reactor UASB proyectado, la tubería será de PVC con una longitud de 18.55 m , con un diámetro de 68”, y una pendiente de 1.00 %; la línea descarga en el canal de salida del reactor. En forma similar a las otras tuberías de conducción, por la topografía donde se va a ubicar el reactor USB proyectado, la línea de by-pass estará ubicada en una zona donde se tiene que realizar un relleno para la instalación de la tubería, ya que su funcionamiento hidráulico es como un colector de alcantarillado. Para el caudal promedio de 5.00 lps, las condiciones hidráulicas de la línea tiene un tirante de 0.047 m y una velocidad promedio de 1.002 m/s. Para el caudal máximo horario de 9.00 lps, las condiciones hidráulicas de la línea tiene un tirante de 0.065 m y una velocidad promedio de 1.179 m/s. 7.6.

Reactor Anaerobio de Manto de Lodos y Flujo Ascendente (UASB)

La planta de tratamiento de aguas residuales está conformada por dos reactores anaerobios de manto de lodos y flujo ascendente (UASB), que tiene como elementos principales el reactor de manto de lodos y el sedimentador ; sin embargo, tiene varios elementos como la distribución del caudal, la recolección del agua sedimentada , entre otros. Los reactores proyectados estarán ubicados en el terreno disponible adyacente al reactor UASB existente, de tal forma que en algún momento puedan estar funcionando en forma paralela ambos reactores. En dicho terreno se debe hacer una remoción de la maleza existente así como de pequeños árboles. A continuación se describen los elementos que conforman el reactor:


11





Caja de ingreso La caja de ingreso, ubicada sobre la losa superior del reactor, está conformado por una estructura cuadrada de lado 1.20 m, y una altura total de 1.00 m. La caja tiene una tapa de fibra de vidrio, de 3 mm de espesor, de 1.20 m de lado y 0.03 m de altura.

Terreno donde estarán ubicados los reactores UASB

A la caja llega la tubería de 6 ” que viene de la caja de derivación 2, y de esta salen dos tuberías de 4 ” de diámetro que llevan el agua residual hasta la s dos cajas de distribución para repartir el agua residual al interior del reactor.

El agua residual que llega a la caja de ingreso se distribuye internamente a dos compartimientos de los cuales sale una tubería de 4” de diámetro, en cada uno se ha considerado un vertedero triangular de plancha de PVC de 8 mm de espesor, con 0.42 m de base y una altura de 0.40 m, para distribuir el agua residual en iguales caudales para cada compartimiento. Para el caudal promedio de 10.00 lps, cada vertedero triangular deja pasar un caudal de 5.00 lps con una altura de agua de 0.104 m, y para el caudal máximo horario de 18.00 lps la altura de agua es 0.132 m. 

Caja de distribución El agua residual que llega al reactor se distribuye en partes iguales en dos cajas de distribución, y partir de estas se distribuye el agua residual al interior del reactor para la formación del manto de lodos. Las cajas de distribución están ubicadas en la losa superior del reactor. La caja tiene una sección cuadrada de 1.20 m de lado, con una altura total de 0.85 m; cada caja tendrá una tapa de fibra de vidrio, de 0.03 mm de espesor, de 1.20 m de lado y


12



0.03 m de altura, que permite el acceso a su interior para actividades de inspección y mantenimiento. El agua residual llega a cada caja de distribución mediante una tubería de 4” de diámetro y con un codo descarga en forma sumergida, de aquí se distribuye a diez (10) compartimientos mediante vertederos triangulares de planchas de PVC de 8 mm de espesor. El caudal promedio que llega a cada caja es 5.00 lps, y el caudal máximo horario es 9.00 lps. Para el caudal promedio el caudal de cada vertedero es 0.50 lps con una altura de agua de 0.041 m, y para el caudal máximo horario de 0.90 lps la altura de agua en el vertedero es 0.052 m. 

Reactor de manto de lodos El diseño del reactor se ha realizado para las condiciones de caudal máximo horario de 9.00 lps y se ha verificado para el caudal promedio de 5.00 lps. Para el diseño de la sección del reactor se ha considerado como velocidad ascensional máxima de 0.95 m/h y con una relación largo/ancho de 1.25 se ha obtenido un ancho de 5.20 m y una longitud de 6.50 m. Para esta sección la tasa de aplicación superficial promedio es de 0.53 m/h, y la tasa de aplicación superficial máxima es 0.96 m/h. Así mismo, se ha considerado una altura útil del reactor de 5.35 m, con lo cual el volumen del reactor UASB es 180.83 m3, con un tiempo de retención promedio es 10.05 horas, y para el caudal máximo horario el tiempo de retención es 5.58 h. De acuerdo al período de retención obtenido la eficiencia la eficiencia de remoción de la demanda bioquímica de oxígeno (DBO), según el modelo propuesto por Chernicharo, es 77.9%, y la eficiencia de remoción de la demanda química de oxígeno (DQO) es 69.7%. Para la DBO en el afluente de 249 mg/L la DBO en el efluente será de 55.0 mg/L, y para la DQO en el afluente de 572 mg/L la DQO en el efluente será de 173.5 mg/L. Así mismo, la concentración de sólidos suspendidos totales en el efluente será de 58.6 mg/L. La carga hidráulica volumétrica aplicada es 0.10 m 3/d.m3, y tiene una carga orgánica volumétrica aplicada de 1.37 kgDQO/m 3.d.



Distribución del agua residual en manto de lodos del reactor El agua residual que llega a las dos cajas de distribución, de cada reactor UASB, se distribuye en el interior del reactor mediante tuberías de 90 mm de diámetro. De acuerdo a las dimensiones del reactor se ha considerado diez (10) tuberías de distribución para cada caja de distribución, de polietileno de alta densidad de 90 mm de


13



diámetro, cuyas características hidráulicas para el caudal promedio de 0.25 lps la velocidad promedio es 0.05 m/s y la gradiente hidráulica es 0. 06‰; para el caudal máximo horario de 0.45 lps la velocidad es 0.09 m/s con una gradiente hidráulica de 0.17‰. Las tuberías descargan a 0.15 m del fondo del reactor, con una reducción de diámetro de 90 mm a 63 mm, siendo la velocidad máxima de descarga de 0.19 m/s. Cada tubería tiene un área de influencia de un cuadrado de 1.30 m de lado, para el ancho de la unidad se tiene cuatro (4) tuberías, y para la longitud de la unidad se tiene cinco (5) tuberías de distribución. Para evitar arriostres intermedios de la tubería de distribución se ha considerado tubería de polietileno de alta densidad que esta anclado en la parte inferior de la losa superior del reactor; el extremo final de la tubería, en la descarga, esta sujetada con una abrazadera de PVC a un dado que está anclado a la losa de fondo del reactor. 

Sedimentador La zona de sedimentación esta conformada por dos sedimentadores ubicados en los extremos del ancho de la unidad, a lo largo del reactor y en su parte superior. El diseño del sedimentador se ha realizado para el caudal promedio de 5.00 lps y se ha verificado para el caudal máximo horario de 9.00 lps. Para el diseño de la sección del sedimentador se ha considerado una carga superficial de 0.80 m3/m2.h, obteniéndose para cada sedimentar un ancho de 1.80 m y una longitud de 6.50 m. Para esta sección la tasa de aplicación superficial promedio es de 0.77 m 3/m2.h, y para el caudal máximo horario es 1.38 m3/m2.h. El sedimentador esta conformado por dos zonas, la primera es una zona de tronco de pirámide con paredes inclinadas 49.4º con la horizontal y esta ubicada en la parte inferior con una altura de 0.70 m, ancho de la base de 0.60 m y un ancho superficial de 1.80 m; y la segunda zona es un paralelepípedo con una base de 1.80 m y una altura útil de 1.013 m, en ambos casos la longitud es 6.50 m; para estas condiciones el volumen del Sedimentador es 34.62 m3, con un período de retención promedio es de 1.92 horas, para el caudal máximo horario el período de retención es 1.07 horas. En la base del Sedimentador, que tiene un ancho de 0.60 m, para el caudal promedio la velocidad de pase es 2.31 m/h, y para el caudal máximo horario la velocidad de pase es 4.15 m/h.



Recolección del agua sedimentada El agua sedimentada se recolectará en los extremos del ancho de cada sedimentador, mediante vertederos triangulares de planchas de PVC, de 8 mm de espesor, a todo lo largo del sedimentador.


14



Cada vertedero triangular tiene una longitud de 0.15 m, y para toda la longitud del sedimentador se tiene 43 vertederos en cada lado del sedimentador, en total la recolección del agua sedimentada se realiza con 172 vertederos triangulares. Para el caudal promedio la altura de agua en el vertedero es 0.013 m, y para el caudal máximo horario la altura de agua es 0.017 m. El agua recolectada a todo lo largo del sedimentador descarga en una canal rectangular de 0.20 m de ancho y una altura total de 0.15 m; en este canal el tirante de agua para el caudal promedio es 0.037 m, y para el caudal máximo horario es 0.051 m. Cada sedimentador tiene dos canaletas de recolección de agua sedimentada. El agua recolectada en cada canaleta se descarga en un canal rectangular ubicado en el extremo opuesto al ingreso del agua al reactor UASB, dicho canal tiene un ancho de 0.40 m y una altura total de 0.90 m; finalmente de este canal con una tubería de 6” de diámetro descarga el agua residual en la caja de salida. En el canal rectangular, cerca del extremo de salida, se tiene una tubería, de 6” de diámetro, que sirve de by-pass del efluente del reactor UASB, cuando las lagunas no se encuentren operativas, para conducirlo a la red de desagüe de la planta, y luego al sistema de alcantarillado adyacente a CITRAR. 

Recolección y evacuación de los gases Para la recolección de los gases generados en el reactor se ha considerado una cámara en la parte central del reactor UASB , los lados de la cámara tienen una primera parte inclinada con placas de 49.4º con la horizontal que hacen un ancho total en la base de 3.94 m, luego una segunda parte tiene paredes verticales para tener un ancho de 2.40 m. La cámara de recolección de gases en principio tiene una altura libre de 0. 487 m con una longitud de 6.50 m, haciendo un volumen para la acumulación de gas de 6.44 m 3. Conforme se va produciendo el gas, este irá empujando el nivel del agua residual en la cámara hasta un altura máxima de 2.20 m, en esta condiciones máximas el volumen de gas acumulado será de 37.68 m 3. En la losa del techo se ha considerado dos tapas de inspección de sección cuadrada de 0.70 m de lado , ubicadas cerca del ingreso y salida del reactor, que permitirá el acceso al reactor para realizar labores de mantenimiento. Esta tapa en la operación normal del reactor UASB debe permanecer sellada en forma hermética con asfalto o similar para evitar la fuga del gas producido. Los gases generados son evacuados mediante dos tuberías, que salen de la losa de la cámara de gas, las tuberías son de PVC y tienen un diámetro de 2 ” que se va reduciendo hasta un diámetro de 3/4". El gas evacuado se registra en un medidor de gas de 3/4” de


15



diámetro, y luego se conducido hasta el quemador de gas de baja presión de 3/4" de diámetro, la capacidad del medidor de gas y el quemador es de 5 m 3/h. De acuerdo a la DQO del agua residual, la producción volumétrica de metano y biogás es de 45.02 y 60.02 m 3/d, respectivamente, equivalente a 1.88 y 2.50 m 3/h. 

Recolección y evacuación de los gases odorantes Los gases odorantes se producen en todas las partes del proceso de tratamiento, en el ingreso del agua residual al reactor, en la distribución del agua residual al reactor, en el reactor, en el sedimentador, en la recolección del agua sedimentada, etc. El principal gas odorante es el ácido sulfhídrico, H2S, cuyo olor característico es el de materia orgánica en descomposición (huevos podridos). También, se produce por degradación bacteriana de materia orgánica en condiciones anaeróbicas. En el reactor UASB, el ácido sulfhídrico, se genera en todas las caídas de agua residual y en el sedimentador, también se genera en la zona de digestión de lodos y se recolecta, como parte del biogás producido, en la cámara de recolección de gases. Los gases que no se recolectan en la cámara son evacuados en forma natural al ambiente y generan problemas de malos olores, en particular con la población aledaña a la planta de tratamiento. Los gases odorantes generados en los sedimentadores serán recolectados en cámaras recolectores, para lo cual los sedimentadores serán techados con una estructura de madera y vidrio templado, para impedir que los gases sean evacuados al ambiente. Los gases serán recolectados con tres tuberías de 1.5” de diámetro, colocadas en toda la

longitud del sedimentador, en los extremos y en el centro de la unidad; la tubería será de polietileno de alta densidad con orificios de 1/4" separados cada 0.10 m. Los gases generados en las cámaras de distribución son recolectados con tuberías de 1” de

diámetro. Las tuberías recolectoras descargan en una tubería recolectora principal, ubicada en el canal de salida del reactor UASB, con un diámetro de 3” la cual conduce todo el gas

odorante recolectado al sistema de tratamiento de gases ubicado al costado del reactor. 

Recolección y evacuación de lodos Los lodos que se van generando en el reactor, ubicados en el manto de lodos, serán evacuados periódicamente mediante el sistema de evacuación de lodos. Se ha considerado un punto para la evacuación de lodos. En el punto de evacuación se ha considerado cinco (05) tuberías de 4” de diámetro, las cuales tienen el punto de ingreso de lodos ubicados a 0.00, 1.00, 2.00, 3.00 y 4.00 m del fondo del reactor. Cada tubería es regulada mediante una válvula de globo de 4” de


16



diámetro, y la descarga con la carga hidráulica disponible se realiza en una caja de registro, cada descarga tiene una tubería de ventilación y de inspección. De acuerdo a la DQO del agua residual, la producción volumétrica de lodos en cada reactor UASB es 1.09 m3/d, correspondiéndole a cada tubería de evacuación 9.08 L/h. Para poder medir la altura de lodo en el reactor, en la losa de la cámara de gas se ha considerado un tubo de inspección de 3” de diámetro, con tapón hembra en el extremo

superior, que permite introducir una varilla para la lectura de la altura de lodo.

Caja de salida



La caja de salida está ubicada en la parte central de la separación de los reactores UASB proyectados, a la altura del canal de salida. La caja tiene una sección cuadrada de 1.20 m de lado, con una altura total de 0.90 m; la caja tendrá una tapa de fibra de vidrio, de 0.03 mm de espesor, de 1.20 m de lado y 0.03 m de altura, que permite el acceso a su interior para actividades de inspección y mantenimiento. El agua residual que viene de los sedimentadores, a través del canal de salida de cada reactor UASB, descarga en la caja mediante dos tuberías de 6” de diámetro . En el interior de la caja de salida, el agua residual se distribuye en forma equitativa, por estar distribuidas en forma simétrica, en tres tuberías de 6” de diámetro para ser conducida a la laguna existente. Para el caudal promedio de 10.00 lps, cada tubería deja pasar un caudal de 3.33 lps con una altura de agua de 0.068 m., y para el caudal máximo horario de 18.00 lps la altura de agua es 0.117 m. En la caja se ha considerado dos tuberías, de 1” de diámetro, para poder succionar con

una bomba pequeña el agua residual tratada en el reactor UASB y ser utilizado para fines de investigación, en particular para desarrollo de tesis de investigación de egresados de la FIA. 7.7.

Sistema de Tratamiento de Olores

El peligro de acumulación de H2S no solo genera molestias, si no puede perjudicar a la salud, máxime si este gas es más pesado que el aire, para evitar este problema se dispondrá de un sistema de control de olores del tipo activo con carbón activado catalítico para remoción de dichos olores siendo las características principales las siguientes:


17









Se estima en la cámara a tratar rango de H 2S que van desde 5 ppm en promedio hasta 50 ppm como máximo, duración aproximada en régimen promedio de 05 años. El sistema de tratamiento de olores se ubicarán al final de las tuberías de succión fabricadas en PVC, e irán dentro de la cámara de donde se tomara el H 2S para ser abatido. Los ventiladores impulsarán el aire contaminado a través del lecho catalítico donde se producirá la oxidación utilizando como agente oxidante el oxígeno molecular atmosférico. El sistema catalítico para remoción de olores utiliza el oxígeno del aire para oxidar a los sulfuros y mercaptanos. Por lo anterior no se requieren de servicios auxiliares como nutrientes o agua de humectación, como requieren los sistemas biológicos. El sistema no requiere bombas, eyectores, etc. Con este sistema que tiene un tiempo de contacto de solo 3 segundos (frente al sistema biológico que requiere entre 20 a 30 segundos) el requerimiento de espacio para tratamiento es mucho menor respecto a los biofiltros.

El sistema está diseñado para remover más del 99% de sulfuros de hidrogeno, mercaptanos y otros olores causados por componentes existentes en plantas de tratamiento de efluentes, estaciones de rebombeo de aguas residuales. Algunos puntos importantes de la propuesta son los siguientes: 



Lecho catalítico de simple operación upflow. La alimentación de las camas downflow son inaceptables para esta aplicación, dada la densidad relativa de sulfuro de hidrogeno con respecto al aire (Dr = 1.14). Los equipos cuentan con una altura de manto superior a los 3 pies de altura. La capacidad operativa del carbón activado catalítico y la altura de manto determina la vida útil de la cama, para un determinado servicio. Frente a una idéntica aplicación y mismo rango de velocidad lineal de pasaje, nuestros sistemas siempre tendrán mayor vida útil ya que una vez saturada una zona de transferencia de masa, esta se va trasladando a través del lecho hasta que la fuga de reductores comienza. El carbón catalítico no requiere ser lavado con agua, ni nutrientes, ni recirculación ni bombas de ningún tipo, por lo que no genera efluentes líquidos y el costo de mantenimiento es prácticamente nulo.

Este sistema modular consiste en columna de adsorción catalítica (simple cama), ventilador centrífugo, carbón activado catalítico, filtro separador de gotas y componentes de interconexión como flexibles de interconexión, toma de muestras de manto absorbente y gases, manómetro diferencial, puestas a tierra de la cama absorbente y equipo rotante, sistema de monitoreo de gases (opcional), etc., para ser montado sobre una plataforma de concreto armado. El aire contaminado con humedad sobresaturada (micro gota de agua) pasar por el filtro de gotas para eliminar la humedad libre del aire y luego entrará a la columna de adsorción y


18



fluirá a través del lecho de carbón. El carbón activado impregnado catalítico adsorberá los componentes malolientes, continuando el aire tratado su recorrido hacia el venteo final. Una vez adsorbidos los reductores serán oxidados por el oxígeno atmosférico presente en el flujo de aire contaminado. El sistema es especialmente diseñado para oxidar gases odoríferos reductores (como sulfuros y mercaptanos), adsorbiéndolos primero en su sitio activo junto con el oxígeno atmosférico para posteriormente reaccionar en un sistema de quimi-adsorción irreversible. Otros contaminantes presentes en menor concentración en el aire contaminado de plantas de tratamiento de aguas residuales, como por ejemplo con grupos químicos aldehídos, serán removidos por adsorción directa (reacción reversible). 

Columna de adsorción

Consiste en una columna de adsorción de cama simple, alimentación upflow. Los tanques se fabrican y envían por separado para evitar problemas de transporte, ensamblándose in situ sobre una plataforma de concreto armado. Se construirán en PVC o HDPE con especificaciones de espesor de pared, fondos y tapas, conexiones de entrada y salida, de acuerdo a la aplicación del caudal a tratar. El caudal a tratar será upflow, no recomendándose aplicaciones downflow, utilizando columnas rígidas internas y bafles deflectores, para el soporte de la cama y división del flujo que minimizan la formación de zonas muertas. La columna en su interior poseerá las dimensiones adecuadas para contener una cama de carbón, la cual estará soportada por una malla de diseño especial mediante sistema de soporte. Este sistema será removible mediante una tapa existente para tal fin. Se incorporara en el sistema de tratamiento (columna de absorción) sistemas de bafles con doble fondo para evitar canalizaciones y proporcionar una adecuada distribución del flujo. El equipo contara con los siguientes accesorios: -



Drenaje de condensado eventual de la cama. Sistema de puesta a tierra tanto de ventilador como de cama de carbón activo catalítico.

Carbón activado catalítico

Para altos contenidos de sulfuros y mercaptanos y bajas concentraciones orgánicas (tal cual la composición gaseosa existente en las WWTP) adecuada cantidad de carbón activado impregnado será provisto para obtener la altura mínima de cama requerida. El carbón activado catalítico es químicamente tratado para la remoción de olores en plantas de tratamiento de aguas residuales.


19



Se ha considerado que la corriente gaseosa a tratar estará saturada con sulfuros de hidrógeno y mercaptanos con contaminación orgánica y sin presencia de flush. 

Ventilador centrífugo

El ventilador será de 1.1 Kw del tipo regenrativonoxidable y material resistente a atmósfera saturada en sulfuro de hidrógeno, tanto el rotor e interiores. Resistentes al ataque de aire saturado en atmósfera de sulfuro de hidrógeno. En los ductos de impulsión y succión al ventilador se colocan acoplamientos flexibles para poder aislar el sistema de vibraciones y solicitaciones mecánicas, con sistema de sujeción construido en acero inoxidable. 

Descripción del equipo: Modelo Cantidad Construcción Área requerida de plataforma Altura requerida para instalación Peso de operación Diámetro del tanque principal Material Revestimiento exterior Sentido del flujo Conexión de entrada superior Conexión de salida superior Entrada de hombre



: : : : : : : : : : : : :

NW-170 01 Vertical 500mm x 1200mm 900mm 100 Kg 500 mm PVC o HDPE o acero revestido Estándar para montaje interior o exterior Up flow 50 mm 50 mm Superior

: :

0.2 m3 de catalizador (por equipo) Catalítico químicamente impregnado y Pelletizado Grade: Type STI-X/NMI-X de origen mineral 1000 mg/g 4 mm 75 min. Mayor de 70% Mayor a 95% 10% 0.5-0.6 g/cm3 0.80 CC/g 650 min.

Carbón activado catalítico: Cantidad Tipo

Grado : Índice de lodo, mínimo de base : Diámetro del pellet : Número de abrasión : Adsorción de C Cl4 : Dureza : Contenido máximo de cenizas : Densidad aparente : Volumen total del poro : Breakthrough time (ASTM D-28) :


20



Área superficial Empaque 

950 m2/g Bolsas de 25 o 33 Kg aproximado

: : : : :

1.1 Kw 01 por equipo 170 m3/h 300 mm.c.a. Aluminio revestido

Ventilador (1 por equipo) Potencia Cantidad Caudal Presión diferencial de descarga Material de carcaza y rotor

7.8.

: :

Línea de Descarga de Lodos al Lecho de Secado

Los lodos generados en el reactor son evacuados, desde un punto ubicado en la longitud del reactor, periódicamente mediante un sistema de cinco tuberías distribuidas a diferente profundidad del reactor, las cuales se regulan con una válvula de globo para descargar en cajas de registro. La caja de registro donde se descarga los lodos tiene un ancho de 0.70 m y una longitud de 1.50 m, la salida de la caja se regula con una compuerta de plancha de PVC de 8 mm de espesor, con una base de 0.32 m y una altura de 0.40 m. La zona de descarga de lodos tiene una altura de 0.15 m, en la pared de la caja se han realizado una bruñas cada 0.05 m de altura, que corresponden a 50, 100 y 150 litros de volumen de lodos, con lo cual se podrá cuantificar el lodo descargado. Los lodos recolectados son conducidos con una red de colectores de 33.20 m de longitud, 4” de diámetro y 1.00% de pendiente, y con dos buzonetas intermedias de 0.60 m de diámetro. Finalmente los lodos se descargan en una caja existente desde la cual se conduce hasta el lecho de secado existente. 7.9.

Línea de Descarga del Efluente a la Laguna

El efluente del reactor UASB se descarga en la laguna primaria existente adyacente al reactor proyectado. La descarga se realiza con tres tuberías que parten de la caja de salida del reactor. En la caja de salida el caudal del efluente se distribuye en las tres tuberías ubicadas en forma simétrica, el caudal promedio en cada tubería es 3.33 lps, con un caudal máximo de 6.00 lps. Las tres líneas, que conducen el efluente del reactor, son de tubería de PVC de 6” de diámetro, las longitudes de cada línea es 6.90 m, 23.40 m y 20.90 m, con una pendiente


21



mínima de 1.00% para que descarguen, en forma superficial, en la laguna en tres puntos distribuidos en forma equidistante en el ancho de la laguna primaria existente.


22



8.0. PRESUPUESTO El proyecto para efectos de presupuesto se ha dividido en dos componentes: cajas y líneas, y el reactor anaerobio de manto de lodos y flujo ascendente (UASB). En los análisis de costos unitarios, para los materiales y equipos los precios considerados incluyen el impuesto general a las ventas. El presupuesto de obras se detalla en el siguiente cuadro:

Componente

Cajas y Líneas Reactor Anaerobio de Manto de Lodos y Flujo Ascendente - UASB 1 Reactor Anaerobio de Manto de Lodos y Flujo Ascendente - UASB 2 Costo Directo Gastos Generales (10%) Total

Presupuesto (S/.)

46,283.30 265,122.38 265,122.38 576,528.06

57,652.81

634,180.87

La obra tendrá una duración de 4 meses (120 días).


23

Ptar Uasb_memoria Descriptiva Para Imprimir

Recommend Documents