DISEO DE UNA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DOMSTICAS

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIALA MOLINA

DISEO DE UNA PLANTA DE TRATAMIENTO PARA UNA COMUNIDAD RURAL Y UN HOSPEDAJE TURISTICOAlumnos: Antnez, Alexis Carrascal, Ebert Enciso, Fanny Escajadillo, Jos Mendoza, Alberto Muoz, Bladimir Vivanco, EdwinProfesor: Ing. Lawrence QuipuzcoCurso: Ingeniera de Aguas ResidualesCiclo: 2013-II

LIMA-PERU2013

NDICE

I.INTRODUCCIN2II.OBJETIVOS0III.MARCO TEORICO0IV.DISEO11V.COSTOS28V-RECOMENDACIONES33VI-CONCLUSIONES34VII-BIBLIOGRAFA36

I. INTRODUCCINEl agua que entra a los hogares e industrias no siempre tiene la misma calidad al salir despus de haber sido usada. La mayor parte del agua que se destina a estos lugares (hogares, industrias y oficinas) debe de ser tratada antes de ser regresada al ambiente. La naturaleza tiene una habilidad asombrosa para "limpiar" pequeas cantidades de agua de desecho y contaminacin, pero si se hiciese cargo de los miles de millones de galones de agua y drenaje que el hombre origina diariamente, no tendra la capacidad suficiente para hacerlo. Es por ello que las instalaciones de tratamiento de aguas reducen la contaminacin en las aguas de desecho a un nivel que la naturaleza puede manejar.El tratamiento de aguas residuales consiste en una serie de procesos fsicos, qumicos y biolgicos que tienen como fin eliminar los contaminantes presentes en el agua efluente del uso humano, produciendo un efluente que pueda ser devuelto al ambiente sin causar deterioro o impacto negativo en el ambiente.El diseo eficiente y econmico de una planta de tratamiento de aguas residuales requiere de un cuidadoso estudio basado en aspectos, tales como: el caudal (m3/seg), el uso del producto final (agua tratada), el rea disponible para la instalacin, la viabilidad econmica, caractersticas meteorolgicas (clima, precipitacin). En tal sentido, teniendo en mente que la solucin tecnolgica ms adecuada es aquella que optimiza la eficiencia tcnica en la forma ms simple y menos costosa, la tecnologa debe hacer uso de los recursos humanos y materiales disponibles en el pas. Asimismo, cabe sealar que la seleccin de los procesos y/o el tipo de planta sern diferentes dependiendo de cada caso especfico. A continuacin en el presente trabajo, se diseara un Sistema de Tratamiento adecuado para aguas domsticas de un caso especfico, con el fin que este sea eficiente, simple y viable.

Ingeniera de Aguas Residuales Diseo de Planta de Tratamiento de Aguas Residuales para una Comunidad Rural y un Hospedaje Turstico

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II. OBJETIVOS

2.1. Objetivo General

Disear una planta de tratamiento para una comunidad rural, que cuenta con una poblacin actual de 800 habitantes, con una tasa de crecimiento de 1 por mil habitantes al ao, que no cuente con sistema de alcantarillado y que tenga de dotacin 150 l/hab*da, para un periodo de diseo de 20 aos.

Disear una planta de tratamiento para un hospedaje turstico que no cuenta con una red de alcantarillado y verter el efluente tratado en un ro, teniendo en cuenta una capacidad mxima del hospedaje de 20 personas, con dotacin de 70 l/hab*da.

2.2. Objetivos Especficos

Determinar las dimensiones de las unidades de tratamiento y el requerimiento del terreno per cpita del sistema. Determinar el tiempo de retencin parcial y total del sistema. Determinar la eficiencia parcial y global en el sistema.

III. MARCO TEORICO

3.1. Tipos de Tratamiento existentes para aguas residuales domsticasEl proceso usual del tratamiento de aguas residuales domsticas puede dividirse en las siguientes etapas: Pre tratamiento, Tratamiento primario o fsico, Tratamiento secundario o biolgico y Tratamiento terciario que normalmente implica una cloracin

3.1.1 Pre TratamientoEsta etapa no afecta a la materia orgnica contenida en el agua residual. Con el pre tratamiento se pretende conseguir la eliminacin de materias gruesas, cuerpos gruesos y arenosos cuya presencia en el efluente perturbara el tratamiento total y el funcionamiento eficiente de las mquinas, equipos e instalaciones de la estacin depuradora.CMARA DE REJASEste sistema incluye rejas con el fin de retener slidos gruesos y finos permitiendo as un mejor funcionamiento en los procesos posteriores, evitndose atascos y acumulacin de slidos que disminuyan la eficacia del tratamiento.Criterios segn la Norma de Saneamiento S.090:

Las cribas deben utilizarse en toda planta de tratamiento, aun en las ms simples.

Se disearn preferentemente cribas de limpieza manual, salvo que la cantidad de material cribado justifique las de limpieza mecanizada.

El diseo de los canales se efectuar para las condiciones de caudal mximo horario, pudiendo considerarse las siguientes alternativas:

Tres canales con cribas de igual dimensin, de los cuales uno servir de by pass en caso de emergencia o mantenimiento. En este caso dos de los tres canales tendrn la capacidad para conducir el mximo horario Dos canales con cribas, cada uno dimensionados para el caudal mximo horario; Para instalaciones pequeas puede utilizarse un canal con cribas con by pass para el caso de emergencia o mantenimiento.

Se utilizarn barras de seccin rectangular, cuyas dimensiones dependen de la longitud de estas y el mecanismo de limpieza. Se deben tener las siguientes consideraciones:

Espesor de las barras:5 a 15 mm Ancho de las barras : 30 a 75 mm Espaciamiento entre barras:20 a 50 mm Velocidad a travs de las barras: 0,60 a 0,75 m/s

En la determinacin del perfil hidrulico se calcular la prdida de carga a travs de las cribas para condiciones de caudal mximo horario y 50% del rea obstruida. Se utilizar el valor ms desfavorable obtenido al aplicar las correlaciones para el clculo de prdida de carga. El tirante de agua en el canal antes de las cribas y el borde libre se comprobar para condiciones de caudal mximo horario y 50% del rea de cribas obstruida.

Figura. Ejemplo cmara de rejas (fuente: PTAR UNI 2013)

3.1.2 DESARENADORESSon unidades diseadas para retener arenillas, tierra y otros desperdicios minerales o vegetales. As elimina todas aquellas partculas de granulometra superior a 200 micras, con el fin de evitar obstruccin de tuberas, y formacin de sedimentos o lodos inertes en los tanques de digestin, y en general en sobrecargar los tratamientos posteriores.Los desarenadores son obligatorios en las plantas que tienen sedimentadores y digestores (tanques Imhoff, RAFA, filtros biolgicos) De acuerdo con la Reglamentacin Nacional, se dimensiona por lo menos dos desarenadores en paralelo para retirar una de las unidades en el momento de limpieza de las arenas removidas.

En poblaciones pequeas, generalmente son provistos dos desarenadores en paralelo, cada uno de ellos calculado para el caudal mximo horario. Una se mantiene en operacin y la otra en stand-by, de modo que el retiro de una unidad de operacin para limpieza o reparacin, se pone en operacin la otra unidad. En los canales de remocin de arena, la velocidad horizontal del flujo de desage recomendable es del orden de 0.3 m/s. Velocidades inferiores a 0.15 m/s causan la deposicin simultanea de cantidades relativamente grandes de materia orgnica y velocidades mayores a 0.4 m/s causan el arrastre del material sedimentado.

La Norma S090 del RNE seala que se debe controlar la velocidad horizontal (Vh) alrededor de 0.3 m/s con una tolerancia de + - 20%.

El dimensionamiento se har para remocin de partculas de dimetro medio o igual a 0.2 mm.

Figura. Ejemplo del Desarenador.

3.2 TRATAMIENTO PRIMARIO3.2.1 TANQUE SPTICO El objetivo del tratamiento primario es la remocin de slidos orgnicos e inorgnicos sedimentables, para disminuir la carga en el tratamiento biolgico. Se puede remover cerca de un 60% de los slidos suspendidos y un 35 a 40% de la DBO presente en las aguas residuales. El tanque sptico se utilizara como una alternativa para el tratamiento de aguas residuales domesticas en zonas rurales o urbanas que no cuentan con redes de captacin de aguas residuales. VENTAJASDESVENTAJAS

Apropiado para comunidades rurales, edificaciones, condominios, hospitales, etc. Su limpieza no es frecuente. Tiene un bajo costo de construccin y operacin. Mnimo grado de dificultad en operacin y mantenimiento si se cuenta con infraestructura de remocin de lodos. De uso limitado para un mximo de 350 habitantes. Tambin de uso limitado a la capacidad de infiltracin del terreno que permita disponer adecuadamente los efluentes en el suelo. Requiere facilidades para la remocin de lodos (bombas, camiones con bombas de vaco, etc.).

Figura. Ejemplo de Tanque sptico.

3.2.2 TANQUE IMHOFFEl tanque Imhoff es una unidad de tratamiento primario cuya finalidad es la remocin de slidos suspendidosPara comunidades de 5000 habitantes o menos, ofrecen ventajas para el tratamiento de aguas residuales domsticas, ya que integran la sedimentacin del agua y a digestin de los lodos sedimentados en la misma unidad, por ese motivo tambin se llama tanques de doble cmara. El tanque Imhoff tpico es de forma rectangular y se divide en tres compartimientos: - Cmara de sedimentacin. - Cmara de digestin de lodos. - rea de ventilacin y acumulacin de natas. Durante la operacin, las aguas residuales fluyen a travs de la cmara de sedimentacin, donde se remueven gran parte de los slidos sedimentables, estos resbalan por las paredes inclinadas del fondo de la cmara de sedimentacin pasando a la cmara de digestin a travs de la ranura con traslape existente en el fondo del sedimentador. El traslape tiene la funcin de impedir que los gases o partculas suspendidas de slidos, producto de la digestin, que inevitablemente se producen en el proceso de digestin, son desviados hacia la cmara de natas o rea de ventilacin.Estas unidades no cuentan con unidades mecnicas que requieran mantenimiento y la operacin consiste en la remocin diaria de espuma, en su evacuacin por el orificio ms cercano y en la inversin del flujo dos veces al mes para distribuir los slidos de manera uniforme en los dos extremos del digestor de acuerdo con el diseo y retirarlos peridicamente al lecho de secado. Los lodos acumulados en el digestor se extraen peridicamente y se conduce a lechos de secado, en donde el contenido de humedad se reduce por infiltracin, despus de lo cual se retiran y se disponen de ellos enterrndolos o pueden ser utilizados para mejoramiento de los suelos.Figura. Partes del tanque Imhoff (fuente: diapositivas de la clase de tanque imhoff del curso de Ingeniera de Aguas Residuales en la UNALM-2013)

VENTAJASDESVENTAJAS

Tienen una operacin muy simple y no requiere de partes mecnicas. Contribuye a la digestin de lodo, mejor que un tanque sptico, produciendo un lquido residual de mejores caractersticas. El lodo se seca y se evacua con ms facilidad que el procedente de los tanques spticos, esto se debe a que contiene de 90 a 95 % de humedad. El tiempo de retencin de etas unidades es menor en comparacin con las lagunas de estabilizacin Para su construccin se necesita poco terreno en comparacin con las lagunas de estabilizacin. Son adecuados para ciudades pequeas y para comunidades donde no se necesite una atencin constante y cuidadosa, y el efluente satisfaga ciertos requisitos para evitar la contaminacin de las corrientes. Para su uso concreto es necesario que las aguas residuales pasen por los procesos de tratamiento preliminar de cribado y de remocin de arenas. Son estructuras profundas (>6m) El efluente que sale del tanque es de mala calidad organiza y microbiolgica En ocasiones puede causar malos olores, aun cuando su funcionamiento sea correcto.

*Lechos de secado de lodosEl contenido de humedad de los lodos acumulados se reduce por infiltracin, despus de lo cual se retiran y se disponen de ellos enterrndolos o pueden ser utilizados para mejoramiento de los suelos.Estos lechos son especialmente empleados en las plantas pequeas debido a la sencillez de su operacin y mantenimiento.El tipo de lecho de secado ms comn y antiguo es el de arena. Existen muchas variantes en el diseo, como la configuracin de las tuberas, el espesor y tipo de los estratos de grava y arena, y materiales de construccin. Los lechos de secado de arena pueden construirse con o sin remocin mecnica del lodo, y con o sin techo.

VENTAJASDESVENTAJAS

Donde no es necesario un control estricto de lixiviados, con recubrimientos, y hay terreno disponible, el costo inicial es bajo para plantas pequeas Bajo requerimientos de operacin y capacitacin Bajo consumo de energa elctrica Baja sensibilidad a la variabilidad del lodo Bajo consumo de qumicos Producen un lodo ms seco Menor sensibilidad a la concentracin de slidos influentes Requerimiento grande de terreno Requerimiento de lodo estabilizado Impacto de los efectos del clima sobre el diseo Tramitacin de permisos y preocupacin de posible contaminacin del agua subterrnea Molestias por olores y visuales

Figura. Ejemplo de Lecho de secado (fuente: diapositivas de la clase de tanque imhoff del curso de Ingeniera de Aguas Residuales en la UNALM-2013)

3.3 TRATAMIENTO SECUNDARIO3.3.1 HUMEDAL ARTIFICIAL:Un humedal artificial es un sistema de tratamiento de agua residual poco profundo, construidas por el hombre y constituido por canales o lagunas que posteriormente son rellenadas de grava y arena, en el que se pueden sembrar plantas acuticas para tratar el agua residual, pues ocurre degradacin fsica, qumica y microbiolgica. Estos humedales tienen ventajas respecto de los sistemas de tratamiento alternativos, debido a que requieren poca o ninguna energa para operar, tambin es hbitat de vida silvestre, no genera residuos y no presenta un impacto visual, por el contrario son estticamente agradables.Los criterios para la construccin del humedal :

Porosidad: aproximadamente n = 50%)

Granulometra (tamao) del lecho filtrante se determina segn requerimientos hidrulicos

Alta superficie de contacto maximizar nmero de microorganismos.

Alta resistencia fsica y qumica contra el desgaste provocado por las aguas residuales.

Figura. Ejemplo de Humedal Flujo Superficial.

Figura. Ejemplo de Humedal de Flujo Subsuperficial.

El material de construccin es el siguiente: Confitillo ( 3/8)0.05 m Arena gruesa0.1 m Confitillo (3/8)0.1 m Piedra chancada 0.25 m (1/2 de ) Parmetros para el humedal artificial horizontal sub superficial:Remocin de la DBO5:90%

Carga hidrulica:40 50 L/m2.dia

Carga de masa:5 8 g/m2.dia

Reduccin de coliformes fecales:1-2unidades logartmicas

Descripcin del papiro

FamiliaCiperceas, Originaria de Siria, y frica.

OrigenSiria y frica

CaractersticasPlanta acutica y palustre, de 1,5-2,5m de altura, con tallo alto, floral, anguloso.

HojalNormalmente atrofiadas

FloresDispuestas en espiguillas, sobre ejes secundarios, poco vistosas.

HbitatEstanques y orillas de lagos y lugares de suelo muy hmedo.

SueloArcilloso, hmedo, anegado.

RiegoAbundante debe tener el suelo constantemente hmedo.

PropagacinPor divisin de mata en la primavera.

CuidadosPodar los tallos en primavera y cuidar de las heladas fuertes, se deteriora la parte area, es de fcil cultivo,poco atacada por plagas y parsitos. Se la debe ubicar a pleno sol o media sombra.

VENTAJASDESVENTAJAS

Requiere menos espacio que un Humedal Artificial de Flujo Superficial Libre Presenta una alta reduccin de DBO, de slidos suspendidos y de patgenos. Los materiales necesarios para la construccin son fcil de conseguir. No requiere energa elctrica La biomasa vegetal acta como aislante del sedimento, lo que asegura la actividad microbiana todo el ao Requiere diseo y supervisin expertos Costo moderado de capital dependiendo de la tierra, recubrimiento, relleno, etc.; bajo costo de operacin Se requiere pre tratamiento para prevenir las obstrucciones

Mantenimiento de humedal: Es necesario para una actividad de mantenimiento identificar el periodo vegetativo, monitorear, o realizar rutinas de observacin del sitio, ciertas acciones sern necesarias para asegurar la eficiencia de los humedales artificiales. Un plan de operacin y mantenimiento debe ser preparado durante el proceso de planeacin y as tener un bosquejo de las actividades que sern usadas en el mantenimiento del humedal. Actividades de mantenimiento potencial (especificadas por la EPA 2000), incluyen: uniformidad del agua de flujo (entrada y salida de la estructura), administracin de la vegetacin, control de olor, control de animales molestos e insectos, y mantenimiento de reboses, diques y otras estructuras de control del agua.

IV. DISEO

A) Para la comunidad ruralPara el diseo de la planta de tratamiento de aguas residuales para la comunidad rural, la cual no cuenta con una red de alcantarillado, se deber asumir ciertas caractersticas del rea geogrfica en el que se ubicar la poblacin beneficiaria:Caractersticas fsicas Ubicacin: Centro Poblado ubicado en la regin Sierra. Clima: Se presentan dos estaciones climticas bien definidas: una de esto, entre abril y octubre, caracterizada por das soleados, noches muy fras y ausencia de lluvias y una lluviosa, entre noviembre y marzo, en la que las precipitaciones son abundantes (por lo general sobre los 1.000 mm). Altitud: 3000 a 3.500 msnm Topografa: Zona de topografa suave, sin mucha pendiente Suelo: Suelo franco arcilloso

Caractersticas socioeconmicas Los ingresos de la poblacin son considerados medios bajos (400 nuevos soles por familia al mes). No cuentan con servicio de saneamiento, por lo que utilizan letrinas deterioradas y construidas de manera artesanal. La actividad econmica es la agropecuaria.Por lo que la comunidad solicito a la Municipalidad Distrital la instalacin de una PTAR. Cuyo diseo se detalla a continuacin:Se diseara un PTAR para una poblacin de 816 habitantes con una dotacin de 150 l/hab*da; componindose de una cmara de rejas, un desarenador, tanque imhoff, humedal artificial y un lecho secado de lodos.Datos a considerar en el diseo:ParmetroValor

Unidades

Poblacin actual800habitantes

Tasa de crecimiento anual/1000 habitantes1%o

Periodo de diseo20aos

Dotacin 150l/hab*da

Temperatura ambiental del mes ms frio 17C

Aporte per cpita de DBO5 50gr/hab*da

Aporte per cpita de solidos suspendidos90gr/hab*da

Aporte per cpita de Coliformes fecales2*1011NMP/hab*da

DIMENSIONAMIENTO DE LA CAMARA DE REJAS Poblacin futura: 800 hab + 800 hab*20 aos* 1%o = 816 habitantes Velocidad de paso entre la reja (V): 0.7 m/s Coeficiente de rugosidad (n): 0.013 Ancho del canal (B): 0.3 m Espaciamiento entre barras (a): 1 pulg = 0.0254 m Espesor (e): 0.25 pulg = 0.006 m Ancho (A): 1.5 pulg = 0.0381 m

Calculo de caudales:

Eficiencia de las rejas (E) : E = a/(a+e) = 0.0254/(0.0254+0.00635) = 0.8 Velocidad aguas arriba de las rejas (Va): Va = E*V = 0.8*0.7 = 0.56 m/s rea til (Au): Au = Qmax/V = 0.0034/0.7 = 0.004857 m2 Area total (At): At = Au/E = 0.004857/0.8 = 0.00607 m2 Nmero de barras (N): N = (B-a)/(a+e) = (0.3-0.0254)/(0.0254+0.006) = 8.64 = 9

DIMENSIONAMIENTO DEL CANAL Ancho de canal (B): 0.3 m Coeficiente de rugosidad (n): 0,013 Aceleracin de la gravedad (g): 9.8 m/s2

Tirante mximo (Ymax): Ymax = At/B = 0.006/0.3 =0.020 m Radio hidrulico (Rh): Rh = At/(B+2Ymax) = 0.006/(0.3+2*0.02) = 0.017 m Pendiente del canal (S): S = ((Qmax*n)/(At*Rh2/3))2 = ((0.0034*0.013)/(0.02*0.0172/3))2 = 0.0395 m/m Perdida de carga en las rejas al 50% de ensuciamiento (Hf50%): Hf50% = ((2v)2-Va2)/(2*g*0.7) = ((2*0.7)2-0.562)/(2*9.8*0.7) = 0.12 m

DIMENSIONAMIENTO DEL BYPASS Ancho del vertedero (L): 0.3 m

Altura de agua sobre el vertedero (H) = (Y): H = (Qmax/(1.838*L))2/3 = (0.0034/(1.838*0.3))2/3 = 0.006m rea total del bypass (At): At = L*Y = 0.3*0.006 = 0.002 m2 Radio hidrulico del bypass (Rh): Rh = (At/(2Y+L)) = (0.002/(2*0.006+0.3) = 0.006 m Pendiente del bypass (S): S = ((Qmax*n)/(At*Rh2/3))2 = ((0.0034*0.013)/(0.002*0.0062/3))2 = 0.395 m/m

DIMENSIONAMIENTO DEL EMISOR DE INGRESO A LA PLANTA Dimetro (De): 3.85 pulg = 0.097 m Npvc: 0.01 Ye/De: 0.75 Ye = 0.073 m Re/De: 0.3017 Re = 0.029 m Ae/De2: 0.6318 Ae = 0.006 m Aceleracin de la gravedad (g): 9.8 m/s2

Velocidad del emisor (Ve): Ve = Qmax/Ae = 0.0034/0.006 = 0.562 m Pendiente del emisor (Se): Se = ((Qmax*n)/(Ae*Re2/3))2 = ((0.0034*0.01)/(0.006*0.0292/3))2 = 0.003 m/m Perdida de carga en la transicin (Hft): Hft = ((Ve-Va)2*0.1)/(2*g) = ((0.562-0.56)2*0.1)/(2*9.8) = 3.83*10-8m Longitud de transicin (Lt): Lt= (B-D)/(2*Tg(1230))= (0.3-0.097)/(2*Tg(1230))= 0.463 m Desnivel entre el fondo de la tubera y el fondo del canal (z): Z = ((Ve2/2*g)+Ye)-((Va2/2*g)+Ymax) + Hft = ((0.5622/2*9.8)+0.073)-((0.562/2*9.8)+0.02) + 3.83*10-8 = 0.068 ==> si es menos escogemos 0.10 m

DIMENSIONAMIENTO DEL DESARENADOR Velocidad horizontal de flujo de desage (Vh) = 0,35 m/seg Tasa de acumulacin de desage (Tad) = 45; < 45 70 m/(m*h) >; = 0.0125(m^3/m2*s) Ancho del canal (B) = 0,5 m

Calculo del rea Mxima de la Seccin Transversal (Ast):

Calculo del Tirante Mximo de desage en el canal (Ymx):

Calculo del rea superficial del desarenador (As): Calculo del Longitud til del desarenador (L):

Consideramos L = 1 mVerificamos que la relacin L / H sea como mnimo 25 m. (H=Ymx)

Cumple la condicin. Calculo del Radio Hidrulico (Rh):

Calculo de la pendiente (S):

DIMENSIONAMIENTO DE LA TOLVA Tasa de Acumulacin de arena (Taa) = 0,03 L/m3 Periodo de limpieza (PL) = cada 5 das Longitud de la Tolva = 0.5 m Ancho de la Tolva = 0.5 m Calculo de la cantidad de material retenido:

Clculos Volumen de la Tolva (Vt):

Calculo de la profundidad de Tolva (Z):

Consideramos z = 6 cm.

DIMENSIONAMIENTO DE LA CANALETA PARSHALL Datos para el diseo:- Poblacin Futura a X aos (P): 816 habitantes- Dotacin (D): 150 L/hab.dia- Constante de Contribucion o Aporte al Desage para Aguas Servidas o Residuales (K): 0.8- kmax = 3- Kmin = 0.5- Caudal promedio del canal (Qp): Qp= PxDxK=1.13 l/s-Caudal mximo horario (Qmax):Qmax=QpxKmax= 3.4 l/s- Caudal mnimo horario (Qmin):Qmin=QpxKmin= 0.57 l/s Otros datos:- N=1.5470 m- K=0.1760 m- Ancho de garganta (W)=0.0760 m- Perdida de Carga= 8 cm- H= 0.43 mLIMITES DE APLICACIN

W (cm)CAPACIDAD: L/sRADIO (m)

MnimaMxima

7.600.8553.80-

15.201.52110.400.41

22.902.55251.900.41

30.503.11455.600.51

45.704.25696.200.51

61.0011.89936.700.51

91.5017.261426.300.51

122.0036.791921.500.61

152.0562.802422.000.61

183.0074.402929.000.61

213.50115.403440.000.61

244.00130.703950.000.61

305.00200.005660.00-

DIMENSIONES ESTANDARIZADAS DE CANALES PARSHALL

A46.60

B45.70

C17.80

D25.90

E45.70

T15.20

G30.50

K2.50

N5.70

P-

DIMENSIONAMIENTO DEL TANQUE IMHOFFCaudal promedio:

Caudal unitario:

Volumen del sedimentador (volumen a tratar):

rea superficial unitaria:

Dimensiones de la zona de sedimentacinAncho y LargoRelacin L/W =4

Alturas de la cmara de sedimentacin

DIMENSIONAMIENTO DEL LECHO DE SECADO DE LODOS Volumen de lodos (Vd )= 12.83 m3 (6.41 dos lechos) Profundidad de aplicacin (h)= 0.3 m Densidad de lodos ()= 1.035 kg/l

rea del lecho de secado (Als):Als= Vtd/h= 21.38 m2Norma Establece < 20 - 40 m2>

Para cada lecho: Volumen de lodos (Vd)= 6.41 m3 Profundidad de Aplicacin (h) =0.30 m Masa Slidos conforman los Lodos (Msd)= *Vd*%Slidos= 663.84 kg Densidad de los Lodos () digeridos= 1.035 kg/L. Norma Establece < 1.03 - 1.04 Kg/L > Porcentaje de Slidos contenidos en el Lodo, para el Lodo 1 digerido= % Slidos = 10.00% Norma Establece< 8 - 12 % > Dimensionamiento: rea=21.38 m2 Largo=2k= 6.54 m Ancho=k= 3.27 mDIMENSIONAMIENTO DEL HUMEDAL VERTICALPara el tratamiento secundario de las aguas tratadas en la planta se diseara un humedal vertical, el cual considera los siguientes parmetros: Remocin del 90% en solidos suspendidos Remocin del 80% de la DBO5 Disminucin del 1 unidad logartmica en coliformes fecales Tasa orgnica en el humedal vertical (To)= 40gr/m3*da Relacin largo/ancho = 1Los clculos para realizar el dimensionamiento y diseo de estos humedales verticales son los siguientes: Para el clculo del rea necesaria:

Dnde:DBO5= 250mg/L, Q = 97.92 m3/daPor lo tanto el rea necesaria es = 612 m2 Para determinar las dimensiones del humedal :L/W = 1/1Por lo tanto para obtener el rea calculada las dimensiones sern: L = W = 22.12 m Los dems criterios asumidos para el diseo son:Profundidad de 0.5mBorde libre de 0.3 mTalud de 2. Diseo del sistema de tratamiento secundario Humedal verticalParmetro de diseoValor Unidad

Caudal Promedio (Qp)97.92m3/da

Demanda Bioqumica de Oxgeno per cpita (DBOpercap)50g/hab*da

Tasa Orgnica (To)Debe ser menor a 40 g/m2da40g/m2da

Talud (m)2Adimensional

Profundidad efectiva: De la base a la superficie del suelo (p)0.5m

Altura desde superficie del suelo (BL)0.3m

Porosidad del lecho (n)50%

Relacin largo/ancho (L/W)1Adimensional

Parmetros calculadosParmetro de diseoFrmulaValor Unidad

DBO afluente (DBO0)DBO efluente de las lagunas facultativas250mg/l

rea (A)DBOa*Qp/(To*1000)612m2

Ancho hasta superficie del suelo (w)(A/2)0.522.12m

Largo hasta superficie del suelo (L)2W22.12m

Tasa Hidrulica (TH)*Debe ser menor a 800 l/m2*daQp *1000/A160l/m2*da

Largo en la corona (L1)L+(2m*BL)23.32m

Ancho en la corona (W1)W+(2m*BL)23.32m

Largo de la base (L2)L-(2m*p)20.12m

Ancho de la base (W2)W-(2m*p)20.12m

Tiempo de Retencin (T)L*W*p*n/(Qp*1000)*241.24das

Solidos suspendidos efluentes S.S. Influente-tratamiento primario * 0.42 937.6gr/da

DBO efluenteDBO influente-tratamiento primario*0.250mg/L

Coliformes fecales efluenteColiformes fecales-tratamiento primario*10-12*1010NMP/dia

DIMENSIONAMIENTO DEL HUMEDAL HORIZONTALDiseo del Sistema de Tratamiento Terciario-Humedal HorizontalLos humedales horizontales construidos con flujo subterrneo (SSF)son recomendados para el tratamiento de aguas negras ya que se puede obtener un aumento en la eficiencia sobre humedales construidos con flujo en la superficie, adems de estar lejos del contacto humano, se tiene la disminucin de olores desagradables, y disminucin de la proliferacin de mosquitos (Hammer 1989).Caractersticas del afluenteAfluenteValor Unidad

Demanda Bioqumica de Oxgeno (DBOa)50mg/L

Coliformes Fecales(CF)1.67*10^7NMP/100ml

SST30mg/L

Parmetros de Referencia Parmetro de diseoValor Unidad

Caudal Promedio (Qp)97.92m3/da

Aporte per cpita de DBO550g/hab*da

Tasa Orgnica (To), en el humedal horizontal.8g/m2*da

Talud (m)2Adimensional

Profundidad efectiva: De la base a la superficie del suelo (p)0.5m

Altura hasta la superficie del suelo (BL)0.3m

Porosidad del lecho (n)50%

Relacin largo/ancho (L/W)2Adimensional

Se considera los criterios desarrollados en clase, para la granulometra (tamao del sustrato)del lecho filtrante se determina segn requerimientos hidrulicos: Porosidad (aprox. n=50%) Alta superficie de contactomaximizar nmero de microorganismos. Alta resistencia fsica y qumica contra el desgaste provocado por las aguas residuales. Piedra volcnica (hormign) Arena & Grava de Ro, Piedra triturada.

Humedal de Flujo Subsuperficial-HorizontalParmetro de diseoFrmulaValor Unidad

DBO afluente (DBO)DBO efluente de Humedal Vertical50mg/l

rea (A)DBOa*Qp/(To*1000)

612m2

Ancho hasta superficie del suelo (w)(A/2)0.5

17.5m

Largo hasta superficie del suelo (L)2W35m

Tasa Hidrulica (TH)*Se recomienda 4050L/m2*dQp *1000/A160.0L/m2*da

Largo en la corona (L1)L+(2m*BL)38.2m

Ancho en la corona (W1)W+(2m*BL)20.7

m

Largo de la base (L2)L-(2m*p)33.0m

Ancho de la base (W2)W-(2m*p)15.5m

Tiempo de Retencin (T)L*W*p*n/(Qp*1000)*241.56das

Se ha tomado la relacin Largo/Ancho, en funcin a la informacin del problema, posteriormente revisando la bibliografa, se puede interpretar porque se asume esta informacin. Por ello se calcula la relacin largo-ancho (L/A). Mientras mayor es la relacin largo-ancho se tiene mejor depuracin de las aguas, pero se tiene problemas de cortocircuitos, flujos preferenciales, presencia de agua sobre el lecho de grava y otro, por ello se recomienda la relacin largo/ancho de: 2 a 1, 3 a 1 y 4 a 1Caractersticas del EfluenteSe considera una remocin de 90% de Solidos suspendidos, 80% de la DBO5 y la disminucin de 2 unidades logartmicas de coliformes fecales.

AfluenteValor Unidad

Demanda Bioqumica de Oxgeno (DBOa)10mg/L

Coliformes Fecales(CF)1.67*10^5NMP/100ml

SST3mg/L

Preparacin del Lecho y otros accesorios.En el Cuadro Resumen se muestra un resumen de los principales parmetros de diseo de los humedales sub superficiales de flujo horizontal.

Cuadro Resumen: Parmetros de diseo de humedal subsuperficial de flujo horizontal. ParmetrosUnidadIntervaloValor usual

TiempoderetencinhidrulicoDas4-157

Profundidadagua m0.1-0.80.6

ream2/heq2.5-5

CargaorgnicagDBO5/m2*da3-7.5