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UNIVERSIDAD TECNOLGICA DE QUERTARO
Voluntad, Conocimiento y Servicio
Reporte de Estada para obtener el ttulo de:
TCNICO SUPERIOR UNIVERSITARIO EN TECNOLOGA AMBIENTAL
INGENIERIA Y EQUIPOS AMBIENTALES S.A. DE C.V.
PROPUESTA DE UN TREN DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES PARA UN
CENTRO EDUCATIVO CON CAUDAL DE 1.25 LPS
PRESENTA: SALVADOR SERRANO NIETO
SANTIAGO DE QUERTARO, QRO. AGOSTO DEL 2009.
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UNIVERSIDAD TECNOLGICA DE QUERTARO
Voluntad, Conocimiento y Servicio
Reporte de Estada para obtener el ttulo de
TCNICO SUPERIOR UNIVERSITARIO EN TECNOLOGA AMBIENTAL
INGENIERIA Y EQUIPOS AMBIENTALES S.A. DE C.V.
PROPUESTA DE UN TREN DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES PARA UN
CENTRO EDUCATIVO
CON CAUDAL DE 1.25 LPS
PRESENTA: SALVADOR SERRANO NIETO
SANTIAGO DE QUERTARO AGOSTO DEL 2009
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UNIVERSIDAD TECNOLGICA DE QUERTARO
Voluntad, Conocimiento y Servicio
Reporte de Estada para obtener el ttulo de
TCNICO SUPERIOR UNIVERSITARIO EN TECNOLOGA AMBIENTAL
INGENIERIA Y EQUIPOS AMBIENTALES S.A. DE C.V.
PROPUESTA DE UN TREN DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES PARA UN
CENTRO EDUCATIVO
CON CAUDAL DE 1.25 LPS
PRESENTA: SALVADOR SERRANO NIETO
Ing. Mara Selene Luna Martnez M. en A. Isela Prado Rebolledo
ASESOR DE LA EMPRESA ASESOR UTEQ
SANTIAGO DE QUERTARO AGOSTO DEL 2009
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i
AGRADECIMIENTOS
Agradezco a dios por haberme dado fuerzas y el conocimiento
necesario para lograr obtener un arma ms para defenderme en esta
vida, estoy infinitamente agradecido.
Quiero agradecer a mis padres queridos que me soportaron y
cubrieron mis gastos durante mi estancia en la universidad, as como
agradecerles su esfuerzo por sacarme adelante, nunca voy a terminar
de pagarles lo que han hecho por m.
Tambin quiero agradecer a la empresa IEASA por la paciencia y
apoyo en mi proyecto en especial a la Ing. Maria Selene Luna
Martinez mi asesor de empresa y a la M. en A. Isela Prado Rebolledo
asesor de la universidad por ayudarme a sacar este proyecto
adelante.
Por otra parte quiero agradecer a todos mis maestros de la
universidad que me ayudaron a salir adelante durante mi estancia y
por soportar algunos malos ratos que les hice pasar, por todo esto
y ms mil gracias.
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ii
DEDICATORIAS
Con todo cario.
Dedico este proyecto a mis padres, que fueron fuente de
inspiracion para salir adelante y nunca me dejaron caer en los
momentos difciles, a ellos que con tanto esfuerzo laboral me
ayudaron. Quiero que ustedes se sientan orgullosos de mi.
A los maestros que en mi estancia me brindaron todo sus
conocimientos para poder sobresalir en lo acadmico y laboral.
A mis asesores, tanto de la empresa como de la universidad, Ing.
Mara Selene Luna Martnez y M. en A. Isela Prado Rebolledo, que
tuvieron paciencia para trabajar conmigo en este proyecto y lograr
sacarlo adelante.
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iii
INTRODUCCIN
El siguiente proyecto, tuvo la finalidad de proponer un tren de
tratamiento por medio de lodos activados para un caudal de 1.25 LPS
en la Universidad de Guanajuato campus Salvatierra-Yuriria,
buscando entregar un agua residual tratada que cumpla con la norma
NOM-003-SEMARNAT-1997.
Se elabor una propuesta de tratamiento para el agua residual a
travs de un sistema aerobio, la que fue aceptada por parte de la
universidad. Obteniendo como resultado el permiso para comenzar a
construir la planta de tratamiento de aguas residuales cumpliendo
con las especificaciones marcadas por parte del cliente; en este
caso la Universidad de Guanajuato.
Respecto al arranque de la planta, sta se pondr en marcha una
vez que las instalaciones de la Universidad sean inauguradas y se
empiece a obtener un gasto de agua residual que cumpla con las
especificaciones acordes al diseo.
Se espera obtener los parmetros especificados con gran eficacia
una vez puesto en funcionamiento el proceso de tratamiento, y con
ello obtener la satisfaccin del cliente.
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iv
NDICE
AGRADECIMIENTOS
..........................................................................................i
DEDICATORIAS...................................................................................................ii
INTRODUCCIN.................................................................................................iii
CAPTULO 1 ASPECTOS GENERALES DE LA EMPRESA. 1.1 Antecedentes de
la
empresa.....................................................................8
1.2
Misin........................................................................................................8
1.3
Visin.........................................................................................................9
1.4 Polticas y
valores......................................................................................9
1.5
Clientes......................................................................................................9
1.6 Ubicacin
................................................................................................10
CAPTULO 2 DEFINICIN DEL PROYECTO 2.1 Antecedentes del proyecto
......................................................................12
2.2 Definicin del
problema............................................................................15
2.3
Justificacin..............................................................................................16
2.4
Objetivos..................................................................................................16
-
v
CAPTULO 3 MARCO TERICO
3.1 Proceso de lodos activados........18 3.2 Aireacin
prolongada.......19 3.3 Comparacin de los procesos de aireacin
prolongada y el proceso
convencional de lodos activados....21 3.4 Etapas de tratamiento
de una planta mediante el proceso de lodos
activados.21
CAPTULO 4 DESARROLLLO DEL PROYECTO 4.1 Etapas del desarrollo del
proyecto...........................................................32
4.2 Desarrollo del
proyecto............................................................................32
CAPTULO 5 RESULTADOS Y CONCLUSIONES 5.1
Resultados...................................................................................................34
5.2 Conclusiones
...............................................................................................39
5.3 Recomendaciones
.......................................................................................40
CAPTULO 6 GLOSARIO, BIBLIOGRAFA Y ANEXOS 6.1
Glosario........................................................................................................42
6.2
Bibliografa...................................................................................................43
6.3
Anexos.........................................................................................................44
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vi
NDICE DE FIGURAS
Figura No. 1 Instalaciones de la Universidad de
Guanajuato............................13 Figura No. 2 Localizacin
geogrfica de Yuriria Gto..14 Figura No. 3 Terreno para la
construccin de la planta de tratamiento..15 Figura No. 4 Diagrama
de un proceso comn de lodos activados...25 Figura No. 5 Partes de
un filtro prensa.29 Figura No. 6 Diagrama de flujo..35
NDICE DE TABLAS
Tabla 1 Informacin de diseo tpico para cribas de limpieza
manual22
Tabla 2 Criterios de remocin de DBO5 y SST23
Tabla 3 Criterios de remocin de DBO5 y SST en sistema de lodos
activados.25
Tabla 4 Criterios de remocin de DBO5 y SST en el proceso de
sedimentacin26
Tabla 5 Criterios de remocin de DBO5, Coliformes y HH en el
proceso de cloracin..30
Tabla 6 Caractersticas del agua cruda a tratar.34
Tabla 7 Parmetros del agua tratada..35
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vii
CAPTULO 1
ASPECTOS GENERALES DE LA EMPRESA
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8
CAPTULO 1 ASPECTOS GENERALES DE LA EMPRESA
1.1 ANTECEDENTES DE LA EMPRESA
Ingeniera y Equipos Ambientales S.A. de C.V. (IEASA) es una
empresa con 13 aos de experiencia en la construccin e instalacin de
plantas de tratamiento de aguas residuales, adems ofrecer asesora
en dicho ramo. Fue constituida el 12 de enero de 1996 con sede en
la Ciudad de Mxico, IEASA tambin cuenta con dos sucursales, una en
la ciudad de Guadalajara, Jalisco y otra en la ciudad de Santiago
de Quertaro, Quertaro, ambas creadas en el ao 2004 como una
necesidad de cubrir el mercado de la zona pacfico y del bajo. Los
servicios que ofrece IEASA estn encaminados a: Generacin de
proyectos ejecutivos, obra civil y equipamiento de plantas de
tratamiento Aplicacin de procesos biolgicos (aerobios y anaerobios)
y fisicoqumicos Arranque, estabilizacin, operacin y servicio de
mantenimiento preventivo Evaluacin y rehabilitacin de plantas de
tratamiento existentes con el objeto de mejorar la eficiencia del
proceso; as como reducir los costos de operacin y mantenimiento
Estudios de tratabilidad de efluentes y plantas piloto Capacitacin
de operadores Fabricacin de equipos
1.2 MISIN
Darle a nuestro hbitat y a los clientes alternativas a sus
necesidades ambientales con la calidad de nuestros equipos para
tratamiento de aguas.
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9
VISIN
Ser un grupo comprometido con el medio ambiente y el mercado
internacional, a travs de la calidad de nuestros equipos para
tratamiento de aguas
1.4 POLTICAS Y VALORES
Nuestra Prioridad es satisfacer y trabajar en conjunto para
resolver las necesidades de nuestros clientes
1.5 CLIENTES
Casas Beta del Centro S.A. de C.V. (HOMEX) Casas Came COMEBI
Consorcio Ara Constructora Mejor Domus
Edificadora Galaxia S.A. de C.V. Espacio Creativo Tres S.A. de
C.V. FEMSA Geo Edificaciones S.A. de C.V. Grupo Empresarial EMCA
Grupo Gadol Habicasa Decomich S.A. de C.V. Instituto Mexicano del
Seguro Social Procter & Gamble Promotora y Constructora STAR
S.A. de C.V. TRIAGSA
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Universidad Autnoma de Mxico Universidad de Guanajuato Vinos
Pedro Domeq S.A. de C.V.
1.6 UBICACIN
La matriz, tiene el siguiente domicilio: Huasteca No. 205 Col.
Industrial Mxico D. F.. Tel. Y fax. 5759-1468 , 5517-8634 ,
5759-4461 Correo electrnico: [email protected] Pagina internet:
www.iea-sa.com
La sucursal Quertaro, est ubicada en: Calle Chichen-Itz No. 303
Col. Valle Alameda, Quertaro Qro. tel. 01 442 212 7293 Correo
electrnico: [email protected]
La sucursal Guadalajara, se localiza en: Av. Circunvalacin
Oblatos No. 1412 Col. Belisario Domnguez Guadalajara, Jal. Tel. 01
33 3637 7738 Correo electrnico: [email protected]
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CAPTULO 2
DEFINICIN DEL PROYECTO
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12
CAPTULO 2 DEFINICIN DEL PROYECTO
2.1 ANTECEDENTES DEL PROYECTO
Debido a la necesidad de crear nuevos espacios de enseanza de
nivel superior para el estado de Guanajuato se crean las sedes de
la Universidad de Guanajuato, una de estas se ubica en el municipio
de Yuriria, localizado al suroeste del estado. Esta instalacin
deber integrar dentro de su proyecto la construccin de una planta
de tratamiento de aguas residuales, para cumplir con las leyes y
reglamentos federales y estatales, como medida para reintegrar el
agua utilizada en condiciones adecuadas para su aprovechamiento
posterior en uso de riego de sus reas verdes.
La tradicin acadmica de la Universidad de Guanajuato est
enraizada en el siglo XVIII en el ao de 1732 con el nombre de
Colegio de la Santsima Trinidad, pasando por varias etapas, siendo
hasta el ao de 1945 que adopta el nombre de Universidad de
Guanajuato, instalndose el primer Consejo Universitario el 16 de
mayo de ese ao.
La Universidad de Guanajuato (ver figura No.1) es la mxima
institucin de estudios medios y superiores del Estado de
Guanajuato, cuenta con alrededor de 26.000 estudiantes que van
desde el nivel bachillerato a doctorado. Sobre 10.000 de los cuales
se encuentran en calidad de estudiantes universitarios, de masters,
y doctorados. La universidad ofrece 128 programas acadmicos,
incluyendo: 10 en el nivel medio superior, 4 en el nivel de tcnico
superior universitario, 54 licenciaturas, 18 especialidades, 30
maestras y 12 doctorados. La Universidad posee campus en nueve
ciudades a lo largo del estado de Guanajuato. Es la nica institucin
de enseanza que aparece en un billete bancario de Mxico, su
edificio principal aparece en el billete de mil pesos. (1)
-
13
Fig. No.1 Instalaciones de la Universidad de Guanajuato
En los ltimos 30 aos la Universidad ha crecido originando la
necesidad de la construccin de sedes en varios municipios del
Estado de Guanajuato; de esta se ha desarrollado la sede
Salvatierra-Yuriria que se encuentra ubicado en el Municipio de
Yuriria, para cubrir las necesidad de educacin superior del lugar.
(2)
CARACTERSTICAS DEL LUGAR
Yuriria es un municipio que se localiza en la parte meridional
de Guanajuato, relativamente cerca del lmite con el Estado de
Michoacn de Ocampo, como se puede observar en la figura No. 2. Su
tamao total es de 656 kilmetros cuadrados. Limita al Norte y al
Este con los Municipios de Valle de Santiago y con Jaral del
Progreso; al Oeste con Salvatierra y con Santiago Maravato; al Sur
con los Municipios de Morolen y Uriangato y al oeste con Michoacn
de Ocampo. Contando con una poblacin
-
14
de 63,447 habitantes de los cuales en la ciudad de Yuriria viven
21,708 habitantes. (4)
Fig. No. 2 Localizacin geogrfica de Yuriria, Gto.
Fuente:
http://www.bookingbox.org/mexico/imagenes/plano-guanajuato.jpg,2009
El municipio tiene instalaciones para atender educacin
preescolar, primaria, secundaria, medio superior y superior. Tiene
19,446 alumnos inscritos en 903 escuelas; en preescolar 3,010
alumnos inscritos en 149 escuelas; en primaria, 11,524 alumnos
inscritos en 501 instituciones educativas; secundaria 3,512 en 158
instituciones educativos; 1,400 alumnos inscritos en 10 planteles
para bachillerato o medio superior. Hasta el 2008, el municipio no
contaba con instituciones de educacin superior, y sus habitantes se
vean obligados a trasladarse a otras ciudades para recibir dicha
educacin. Siendo tambin esto una de las razones para la construccin
del Campus de la Universidad de Guanajuato en este municipio.
(3)
Yuriria, Guanajuato
-
15
El clima es semiclido subhmedo con lluvias en verano, de menor
humedad. La temperatura promedio es de 19.2C. La precipitac in
total anual promedio es de 714 milmetros.
Los suelos del municipio son de estructura blocosa subangular,
con una consistencia que va de firme a muy firme, de textura limosa
a arcillosa a arcillo arenosa pH de y 6.0 a 8.9. (4) Ver figura
siguiente:
Fig. No. 3 Terreno para la construccin de la planta de
tratamiento
2.2 DEFINICIN DEL PROBLEMA
Desarrollar una propuesta tcnica que permite efectuar un
tratamiento del agua para cumplir con la norma NOM-003-ECOL-1997,
evidenciando la operatividad de la tecnologa mediante clculos
basados en bibliografa internacional y nacional.
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16
2.3 JUSTIFICACIN
El proyecto de la planta de tratamiento de agua residual se basa
en la necesidad de cumplir con lo referido en la Ley de Aguas
Nacionales en su Titulo Cuarto Captulo III en su artculo 29 en los
apartados X y XIV (ver anexo A), que menciona la obligacin de
cumplir con los requisitos de uso eficiente del agua y realizar su
reuso en los trminos de las Normas Oficiales Mexicanas o de las
condiciones particulares que al efecto se emitan; as como; realizar
las medidas necesarias para prevenir la contaminacin de las aguas
concesionadas o asignadas y reintegrarlas en condiciones adecuadas
conforme al ttulo de descarga que ampare dichos vertidos, a fin de
permitir su explotacin, uso o aprovechamiento posterior en otras
actividades o usos y mantener el equilibrio de los ecosistemas.
2.4 OBJETIVOS
2.4.1 OBJETIVO GENERAL
Proponer un sistema aerobio para el tratamiento de agua residual
generada en las instalaciones de la Universidad de Guanajuato, en
la Sede Yuriria con un caudal de 1.25 litros/segundo.
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17
CAPTULO 3
MARCO TERICO
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18
CAPTULO 3 MARCO TERICO
3.1 PROCESO DE LODOS ACTIVADOS
El proceso de lodos activados, es quiz el proceso biolgico de ms
amplio uso para el tratamiento de aguas residuales, orgnicas e
industriales.
El principio bsico del proceso consiste en que las aguas
residuales se pongan en contacto con una poblacin microbiana mixta,
en forma de suspensin floculenta en un sistema aireado y agitado.
La materia en suspensin y coloidal se elimina rpidamente de las
aguas residuales por adsorcin y aglomeracin en flculos microbianos.
Estas materias y los nutrientes disueltos se descomponen luego ms
lentamente por metabolismo microbiano, proceso conocido como
estabilizacin. En este proceso parte del material nutriente se
oxida a sustancias simples como el anhdrido carbnico un proceso
denominado mineralizacin y parte se convierte en nueva materia
celular microbiana llamada asimilacin. Parte de la masa microbiana
se descompone tambin de la misma manera en un proceso llamado
respiracin endgena.
El proceso oxidativo suministra la energa necesaria para la
operacin de los procesos de adsorcin y asimilacin. Una vez que se
alcanza el grado de tratamiento que se desea, la masa microbiana
floclenta, conocida como lodo se separa del agua residual por
asentamiento, por lo general, en un recipiente separado,
especialmente diseado. La etapa de separacin se conoce tambin como
clarificacin, asentamiento o sedimentacin. (6)
El sobrenadante de la etapa de separacin resulta entonces el
agua residual tratada y debe de estar virtualmente libre de lodos,
la mayor parte de lodo asentado en la etapa de separacin se regresa
a la etapa de aireacin para
-
19
mantener la concentracin de lodos en el tanque de aireacin a
nivel necesario para un tratamiento efectivo y para que actu como
un inoculo microbiano. (6)
Parte de los lodos se extrae para su descarga y se conoce como
lodos activados o excedentes.
En un sistema balanceado, el lodo desechado presenta la cantidad
neta de masa microbiana producida por asimilacin en la etapa de
aireacin y es efectivamente el concentrado de contaminacin del
sistema. La naturaleza floculenta de los lodos activados resulta
entonces importante en primer lugar para la absorcin de las
bacterias coloidales, inicas y en suspensin del agua residual. El
tratamiento de lodos activados consta en: La seleccin de los
procesos de tratamiento de aguas residuales o la serie de procesos
de tratamiento dependen de un cierto nmero de factores, tales como:
1. Caractersticas del agua residual: DBO, materia en suspensin, pH,
productos txicos 2. Calidad del efluente de salida requerido 3.
Disponibilidad de terreno 4. Consideracin de las futuras
ampliaciones.(6)
3.2 AIREACIN PROLONGADA
La aireacin prolongada; se encuadra dentro de los procesos de
lodos activos para el tratamiento de las aguas residuales.
En estos procesos los actores principales son los
microorganismos (fundamentalmente bacterias), que actan sobre la
materia orgnica (suspendida, disuelta o coloidal), presente en las
aguas a tratar,
-
20
transformndola en gases y en nueva materia celular, que se puede
separar fcilmente del agua por sedimentacin, dada su mayor
densidad.(5)
El agua residual, tras una etapa de pretratamiento (desbaste,
desarenado y desengrasado) se introduce en una cuba, o reactor
biolgico, en el que se mantiene un cultivo bacteriano en suspensin,
formado por un gran nmero de microorganismos agrupados en flculos.
En este reactor tienen la degradacin biolgica, va aerobia, de la
materia orgnica presente en las aguas residuales. (5)
Las condiciones aerobias en el reactor se logran mediante el
empleo de aireadores mecnicos o difusores, que adems de oxigenar
permiten la homogeneizacin del contenido del reactor, evitando la
sedimentacin de los flculos. Tras un cierto tiempo de permanencia
en el reactor, las aguas pasan a un decantador, para separar el
efluente depurado de los lodos (nuevas clulas). Parte de los lodos
se recirculan de nuevo al reactor, con objeto de mantener en ste
una concentracin determinada de microorganismos, y el resto de los
lodos se purgan peridicamente. (5)
La aireacin prolongada opera con cargas orgnicas muy bajas y
altos tiempos de aireacin, prescindiendo de la decantacin primaria,
y generando fangos estabilizados, que tan slo precisan ser
deshidratados antes de su disposicin final. (5)
La modalidad de aireacin prolongada se suele aplicar para el
tratamiento de las aguas residuales de poblaciones menores de
10,000 habitantes como en urbanizaciones, escuelas, etc. (8)
-
21
3.3 COMPARACIN DE LOS PROCESOS DE AIREACIN PROLONGADA Y EL
PROCESO CONVENCIONAL DE LODOS ACTIVADOS.
Existen 4 caractersticas bsicas que distinguen la aireacin
prolongada del proceso convencional de lodos activados:
1) Mayor tiempo de retencin en el reactor. 2) Cargas orgnicas
menores. 3) Mayores concentraciones de slidos biolgicos en el
reactor. Estos valores varan entre 3500 y 5000 mg/l en la aireacin
prolongada frente a 2000-3000 mg/l del proceso convencional de
lodos activados. 4) Mayor consumo de oxgeno en el proceso de
aireacin prolongada. (5)
3.4 ETAPAS DE TRATAMIENTO EN UNA PLANTA MEDIANTE EL PROCESO DE
LODOS ACTIVADOS
Dentro de las etapas de tratamiento en una planta mediante el
proceso de lodos activados se encuentran las siguientes:
Pretratamiento o tratamiento primario
Tratamiento secundario
Tratamiento terciario(5)
3.4.1 PRETRATAMIENTO O TRATAMIENTO PRIMARIO
El pretratamiento de aguas residuales implica la reduccin de
slidos en suspensin o el acondicionamiento de las aguas residuales
para su descarga bien en los receptores o para pasar a un
tratamiento secundario a travs de la neutralizacin u homogenizacin.
(7)
-
22
Los tipos fundamentales de tratamiento primario para una planta
de caudal pequeo son: el cribado y homogenizacin.
Cribado.
Una criba es un elemento con aberturas, generalmente de tamao
uniforme, que es utilizado para remover materiales gruesos del
influente que pueden: 1) Daar los equipos de los procesos
subsecuentes, 2) Reducir la efectividad y funcionamiento de los
procesos de tratamiento, o 3) Contaminar el efluente. Se emplea
para la reduccin de slidos en suspensin de tamaos distintos, es
utilizado para proteger bombas, vlvulas y tuberas. La distancia o
las aberturas de las rejillas dependen del objeto de las mismas, y
su limpieza se hace manual (ver tabla 1) o mecnicamente.
Tabla 1. Informacin de diseo tpico para cribas de limpieza
manual Parmetro Unidad Limpieza manual
Tamao de la barra Ancho mm 5-15 Largo mm 25-38 Espacio entre
barras mm 25-50 Pendiente desde la vertical 30-45 Velocidad de
aproximacin Mxima m/s 0.3-0.6 Mnima m/s ------- Prdida de Carga mm
150 Fuente: (Metcalf & Eddy, 2001)
Las rejillas de gruesos tienen aberturas que pueden oscilar
entre los 4 y 8 cm. Se usan como elementos de proteccin, para
evitar que slidos de grandes dimensiones daen las bombas y otros
equipos mecnicos.
-
23
Las rejillas de finos tienen aberturas de 5 mm o menos.
Generalmente estn fabricadas de malla metlica de acero, o en base a
placas o chapas de acero perforado y se usan muchas veces en lugar
del tanque de sedimentacin. (7)
La combinacin del cribado grueso y fino produce una ligera
remocin de los niveles de DBO5 y SST como se reporta en la Tabla
siguiente:
Tabla 2. Criterios de remocin de DBO Y SST
Tipo de rejilla Porcentaje de remocin DBO5 SST Rejilla gruesa +
fina 3-5 5-20 Fuente: (IEASA, 2008)
Homogenizacin. La homogeneizacin significa la mezcla de las
corrientes en aguas residuales, se utiliza a menudo para los
siguientes objetivos: 1) Aminorar las variaciones de ciertas
corrientes de aguas residuales, intentando conseguir una corriente
mezclada, con un caudal relativamente constante, que sea el que
llegue a la planta de tratamiento, 2) Aminorar las variaciones de
la DBO5 del afluente a los sistemas de tratamiento. Cuando sea
posible se recomienda que el caudal que llega a un sistema
biolgico, especialmente si es de lodos activos, sea constante, de
tal manera que la nica variacin en el proceso biolgico sea
resultado de la calidad del agua residual. (7)
3.4.2 TRATAMIENTO SECUNDARIO
Se refiere a todos los procesos de tratamiento biolgico de las
aguas residuales tanto aerobios como anaerobios. En especfico
proceso de oxidacin biolgica aerobia tiene como objetivo
principal:
-
24
1) Remover los constituyentes orgnicos para prevenir una cada en
el oxgeno disuelto en cuerpos de agua de recepcin de aguas
tratadas, 2) Remover los slidos coloidales y suspendidos para
prevenir la acumulacin de slidos y la creacin de condiciones
indeseables en cuerpos receptores, y 3) Reducir la concentracin de
organismos patgenos. La remocin de la DBO5 puede ser realizada por
los procesos de tratamiento aerobio tanto de capa fija como de
crecimiento suspendido. Ambos requieren suficiente tiempo de
contacto entre el agua residual y los microorganismos hetertrofos,
y suficiente oxgeno y nutrientes. Durante el arranque de operacin
ms de la mitad del material orgnico es oxidado y el remanente es
asimilado para la formacin de nueva biomasa, la cual puede ser
oxidada posteriormente por respiracin endgena, el exceso de biomasa
producida cada da es removida para mantener la apropiada operacin y
desempeo del proceso. En la oxidacin aerobia, la conversin de
materia orgnica es realizada por una mezcla de cultivos bacterianos
en general de acuerdo con la estequiometria mostrada a continuacin.
(7)
Oxidacin y sntesis
COHNS + O2 + nutrientes CO2 + NH3 + C5H7NO2 + otros
Respiracin Endgena
C5H7NO2 + 5O2 5CO2 + 2H2O + NH3 + energa
El proceso de lodos activados se ha desarrollado como una
operacin continua mediante el reciclado de lodo biolgico, como se
ilustra en la figura No. 4. Consiste en los siguientes componentes
bsicos:
Bacterias
Bacterias
Materia Orgnica
Otros subproductos
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25
1) Un reactor en el cual los microorganismos responsables del
tratamiento son mantenidos en suspensin y aireados; 2) Separacin de
los slidos y del lquido, usualmente en un tanque de sedimentacin; y
3) Un sistema de retorno de lodos hacia el reactor los cuales son
tomados del sistema de separacin de lquidos y slidos. (7)
Fig. No. 4. Diagrama de un proceso comn de lodos activados
Fuente: (IEASA, 2009)
Una caracterstica importante del proceso de lodos activados es
la formacin de flculos sedimentables que pueden ser removidos por
fuerza de gravedad en el tanque de sedimentacin. En la mayora de
los casos, el proceso de lodos activados es empleado en conjunto
con procesos fsicos y qumicos (ver tabla 3), y un tratamiento
terciario que incluye la desinfeccin y posiblemente la filtracin.
(7)
Tabla 3. Criterios de remocin de DBO5 Y SST en un sistema de
lodos activados
Proceso Porcentaje de remocin DBO5 SST Lodos Activados 75-85
75-85
Fuente: (IEASA, 2008)
Afluente
Tanque de Homogenizacin
Tanque de Aireacin
Clarificador Secundario
Retorno de Lodos Activados
Lodos
Efluente
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26
Sedimentacin.
La sedimentacin se utiliza en los tratamientos de aguas
residuales para separar slidos en suspensin de las mismas. La
eliminacin de las materias por sedimentacin se basa en la
diferencia de peso especfico entre las partculas slidas y el lquido
donde se encuentran, que acaba en el depsito de las materias en
suspensin. En algunos casos, la sedimentacin es el nico tratamiento
al que se somete el agua residual, con la cual se puede obtener
buenos porcentajes de remocin de los SST , como se muestra en la
siguiente tabla:
Tabla 4. Criterios de remocin de DBO5 Y SST en el proceso de
sedimentacin
Proceso Porcentaje de remocin DBO5 SST Sedimentacin 5 90-95
Fuente: (IEASA, 2008)
La sedimentacin puede producirse en una o varias etapas o en
varios de los puntos del proceso de tratamiento. En una planta
tpica de lodos activos, la sedimentacin se utiliza en tres de las
fases del tratamiento: 1) En los desarenadores, en los cuales la
materia inorgnica (arena, a veces) se elimina del agua residual. 2)
En los clarificadores o sedimentadores primarios, que preceden al
reactor biolgico, y en el cual los slidos (orgnicos y otros) se
separan. 3) En los clarificadores o sedimentadores secundarios, que
siguen al reactor biolgico, en los cuales los lodos del biolgico se
separan del efluente tratado. (5)
Pueden considerarse tres tipos de mecanismos o procesos de
sedimentacin, dependiendo de la naturaleza de los slidos presentes
en suspensin.
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27
1.- Sedimentacin discreta. Las partculas que se depositan
mantienen su individualidad o sea, no se somete a un proceso de
coalescencia con otras partculas. En este caso, las propiedades
fsicas de las partculas (tamao, forma, peso especfico) no cambian
durante el proceso. La deposicin de partculas de arena en los
desarenadores es un ejemplo tpico de sedimentacin discreta. 2.
Sedimentacin con floculacin. La aglomeracin de las partculas va
acompaada de cambios en la densidad y en la velocidad de
sedimentacin o precipitacin. La sedimentacin que se lleva a cabo en
los clarificadores o sedimentadores primarios es un ejemplo de este
proceso. 3. Sedimentacin por zonas. Las partculas forman una
especie de manta que sedimenta como una masa total presentando una
interface distinta con la fase lquida. Ejemplos de este proceso
incluyen la sedimentacin de lodos activos en los clarificadores
secundarios y la de los flculos de almina en los procesos de
tratamientos de aguas. (5)
Digestin de lodos.
La digestin aerobia es un proceso en el cual se produce una
aireacin, por un perodo significativo de tiempo, de una mezcla de
lodo digerible de la clarificacin primaria y lodo tratamiento
biolgico aerobio, con el resultado de una destruccin de clulas, y
una disminucin de slidos en suspensin voltiles (SSV). El objetivo
principal de la digestin aerobia es reducir el total de lodos que
se debe evacuar posteriormente. Esta reduccin es el resultado de la
conversin, por oxidacin, de una parte sustancial del lodo en
productos voltiles. En el caso de digestin aerobia, los tiempos de
residencia son menores que en los procesos anaerobios, lo que
significa menores inversiones en capacidad o volumen del digestor.
(5)
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28
Filtro prensa.
En un filtro prensa, la deshidratacin se logra forzando el agua
de los lodos a alta presin. Las ventajas citadas por el filtro
prensa incluyen altas concentraciones de torta de slidos obtenidos,
la claridad, buena filtracin y alto contenido de captura de slidos.
Las desventajas son, la complejidad mecnica, los costos de qumica,
los altos costos laborales, y las limitaciones de vida til del
filtro de tela.
Los filtros prensa (ver figura 5) son un mtodo simple y
confiable para lograr una alta compactacin. Los slidos se bombean
entre cada par de bastidores y una vez llenos, mediante un tornillo
se van oprimiendo unos contra otros expulsando el agua a travs de
la tela. Los filtros prensa pueden comprimir y deshidratar slidos
hasta obtener del 25% al 60% por peso de los lodos compactados.
El filtro prensa tiene una operacin muy sencilla: Primero, el
lodo lquido es bombeado a las cmaras que se encuentran rodeadas por
lonas filtrantes. Al bombear la presin se incrementa y el lodo es
forzado a atravesar las lonas, provocando que los slidos se
acumulen y formen una pasta seca.
Posteriormente, el pistn hidrulico empuja la placa de acero
contra las placas de polietileno haciendo la prensa. El cabezal y
el soporte terminal son sostenidos por rieles de las barras de
soporte. El filtrado pasa a travs de las lonas y es dirigido hacia
los canales de las placas y puertos de drenado del cabezal para
descarga.
Para remover los lodos compactados, se hace retroceder el pistn
neumtico, relajando la presin y separando cada una de las placas,
para permitir que los lodos compactados caigan desde la cmara.
(8)
-
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Fig. No. 5 Partes de un filtro prensa
Fuente: (http://www.quiminet.com, 2009)
Contacto de cloros.
La cloracin es un proceso muy usado en el tratamiento de aguas
residuales industriales y urbanas. Algunos objetivos de la cloracin
son los siguientes: 1.- Desinfeccin: fundamentalmente el cloro es
un desinfectante debido a su capacidad de oxidacin, por lo que
destruye o inhibe el crecimiento de bacterias y algas. (ver tabla
5). 2.-Reduccin de la DBO. El cloro produce una reduccin de la DBO
por oxidacin de los compuestos orgnicos presentes en las aguas
residuales. 3.-Eliminacin o reduccin de colores y olores. Las
sustancias que producen color y olor presentes en las aguas
residuales se oxidan mediante el cloro. (5)
-
30
Reaccin del cloro en el agua.
Cuando se aade el cloro al agua como gas o como solucin, el
cloro reacciona para formar cido hipocloroso (HOCl), que
subsiguientemente se disocia de acuerdo con las siguientes
reacciones qumicas:
CL2+H2O HOCl+H+Cl-
HOCl H+OCl-
El agua despus de ser sedimentada, pasa al contacto de cloro.
Para estar seguro de que un porcentaje determinado del flujo se
mantendr en la cuenca de contacto de cloro en un perodo
determinado, el mtodo ms comn es usar contacto de flujo largo.
Alrededor del tipo final de las cuencas de contacto tiene una serie
de cuencas interconectadas o compartimentos. (5)
El contacto de cloro se lleva a cabo por medio del flujo en las
cuencas de contacto, que se construyen en forma de serpentn (por
ejemplo, dobladas hacia atrs y adelante); para conservar el espacio
requieren una atencin especial en el diseo, y con ello eliminar la
formacin de zonas muertas que augure reducir los tiempos de
detencin hidrulica. (7)
Tabla 5. Criterios de remocin de DBO5, Coliformes y HH en el
proceso de cloracin
Proceso Porcentaje de remocin
DBO5 HH Coliformes fecales
Cloracin 5 98 85 Fuente: (IEASA, 2008)
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CAPTULO 4
DESARROLLO DEL PROYECTO
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CAPTULO 4 DESARROLLO DEL PROYECTO
4.1 ETAPAS DEL DESARROLLO DEL PROYECTO
El proyecto se desarroll en dos etapas:
1.- Caractersticas del lugar y agua a tratar. 2.- Tratamiento
biolgico.
4.2 DESARROLLO DEL PROYECTO
4.2.1 CARACTERSTICAS DEL LUGAR
Se llev a cabo el reconocimiento del lugar en donde se construir
la planta de tratamiento, as como se conoci las caractersticas del
agua residual a tratar y las caractersticas con las que debe salir
el agua tratada. .
4.2.2 TRATAMIENTO BIOLGICO
En esta etapa se recopil informacin referente al proceso de
tratamiento biolgico de lodos activados y sus fases, utilizado en
una planta de tratamiento de aguas residuales. Para esto se recurri
a diferentes bibliografas, las cuales fueron analizadas y
estructuradas para una mejor comprensin.
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CAPTULO 5 RESULTADOS Y CONCLUSIONES
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CAPTULO 5 RESULTADOS Y CONCLUSIONES
5.1 RESULTADOS
Se realiz una visita de reconocimiento del lugar en donde se
construir la obra. El terreno, se encuentra situado a espaldas de
la Universidad, no hay construccin alrededor. Aproximadamente a un
Km se encuentra la laguna Yuriria. Se distingue una pendiente
pronunciada (30), con suelo rocoso y vegetacin xerfila.
Para las caractersticas del agua cruda, se tomaron en cuenta los
criterios de la empresa IEASA; ya que cuenta con 12 aos de
experiencia en la construccin y mantenimiento de plantas de
tratamiento de agua residual. Tomando como criterios el agua
residual de tipo urbano, ver tabla siguiente:
Tabla 6. Caractersticas del agua cruda a tratar
Parmetros Concentracin
Slidos Suspendidos Totales (SST); mg/l 200 DBO5 (a 20C); mg/l
260 Temperatura C 22
Huevos de Helminto (HH/l) 3 Coliformes Fecales (NMP/100ml) 2.4 x
104
Fuente: (IEASA, 2008)
El agua tratada deber de cumplir con los parmetros que marca la
Norma Oficial Mexicana NOM-003-SEMARNAT-1997 que se presentan en la
tabla 7.
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Agua Residual
cruda
Canal de Rejillas
Crcamo de Bombeo
Reactor Aerobio
Tanque de contacto de
Cloro
Agua residual tratada
Lodo de desecho
Digestor de Lodos
Filtro Prensa
Clarificador o sedimentador Secundario
Tabla 7. Parmetros del agua tratada
Parmetros Concentracin
Slidos Suspendidos Totales (SST); mg/l 20 DBO5 (a 20C); mg/l 20
Temperatura C 22 Huevos de Helminto (HH/l) 1 Coliformes Fecales
(NMP/100ml) 240
Fuente: (NOM-003-SEMARNAT-1997)
TRATAMIENTO BIOLGICO Se considera que el tratamiento de Lodos
Activados en la modalidad de aireacin extendida, que se apega mejor
al tratamiento a aplicar, es el mostrado en el diagrama de flujo de
la figura 6:
Fig. No. 6 Diagrama de flujo
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Pre-tratamiento
El agua residual ser conducida y entregada en tubera en el canal
de rejillas de la PTAR. El proceso inicia en la unidad de
pre-tratamiento; el cual consiste en un canal de rejillas y un
crcamo de regulacin con bombas sumergibles que alternan mientras
operan. En el canal de rejillas se retiene y retira todos los
objetos que por su tamao pueden provocar taponamientos en las lneas
de distribucin hidrulicas, daos en los equipos de bombeo y
acumulacin en los tanques de proceso. Estos objetos inertes se
constituyen de plsticos, vidrio, cartn, piedras, telas, animales
muertos, etc. La basura se retira manualmente de las rejillas y es
acumulada en contenedores para su posterior disposicin a relleno
sanitario como residuo slido municipal.
Crcamo de bombeo
El agua libre de basura cae directamente en el crcamo de
regulacin. Este crcamo tiene la funcin de amortiguar las
variaciones de flujo y composicin que se presentan a lo largo del
da y que son inherentes a los usos y costumbres de la comunidad
servida. El volumen de agua acumulada en el crcamo es controlado
por electro niveles que arrancan y paran el equipo de bombeo. Las
bombas son sumergibles tipo inatascables, que envan el agua
residual a los reactores biolgicos para su depuracin biolgica.
Existe un volumen destinado a acumular las arenas que arrastra el
agua para su posterior desazolve con un equipo externo de vaco.
Depuracin biolgica
El agua se bombea al reactor biolgico, donde se lleva a cabo la
descomposicin de la materia orgnica. Este sistema de tratamiento es
un
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proceso biolgico de contacto, en el que los microorganismos y
los slidos orgnicos de las aguas residuales se mezclan ntimamente
en un medio favorable para la descomposicin aerobia de estos
ltimos. Comnmente las aguas residuales contienen algo de slidos
suspendidos y coloidales, de manera que cuando se agitan en
presencia de aire, los slidos suspendidos forman ncleos sobre los
cuales se desarrolla la masa biolgica pasando gradualmente a formar
partculas ms grandes de slidos que se conocen como lodos activados.
La aireacin se lleva a cabo por medio de difusores de burbuja fina,
que distribuyen el aire enviado por el soplador a lo largo del
reactor biolgico. El efluente de cada reactor biolgico se enva a un
sedimentador secundario, en esta unidad se separa la masa biolgica
y junto con ella los slidos suspendidos. Por la parte superior del
sedimentador se retira el efluente clarificado, el cual contiene un
valor mnimo de contaminantes medidos como DBO5 y por la parte
inferior se retira el lodo concentrado. La mayor parte de este lodo
se recircula hacia el reactor biolgico con la finalidad de mantener
el equilibrio poblacional de los microorganismos.
Desinfeccin
Los efluentes clarificados de las corrientes superiores de los
sedimentadores secundarios se envan por accin de la gravedad a un
tanque de desinfeccin con el fin de eliminar los agentes patgenos e
infecciosos mediante una dosis sistemtica de hipoclorito de sodio
al 13%. La desinfeccin se realiza en un tanque serpentn con un
rgimen de flujo pistn, el cual garantiza un gradiente de
concentracin del agente desinfectante a lo largo de los canales de
reaccin. El agua residual tratada en este punto cumple con los
lmites mximos permisibles para la NOM-003-SEMARNAT-1997. Contacto
Indirecto. El agua tratada se conduce por tubera hacia el punto
final de descarga.
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Tratamiento de lodos
Cuando la masa biolgica ha crecido ms de lo que puede aguantar
el sistema en equilibrio, se purga parte de este lodo a un tanque
llamado digestor de lodos, donde se llevan a cabo las reacciones de
respiracin endgena que permiten eliminar un gran porcentaje de
agentes patgenos y de materia orgnica voltil, dando como resultado
un lodo estable (no putrefacto). Una vez que el lodo ha pasado por
el proceso de digestin aerobia (estabilizacin), es enviado por
medio de una bomba de doble diafragma hacia un filtro prensa su
desaguado. Posteriormente se enva a disposicin final como residuo
slido no peligroso.
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5.2 CONCLUSIONES
La propuesta de un sistema aerobio, se debi al tipo de agua
residual a tratar, la cual solamente provendr de los baos y comedor
de la Universidad. Esto hace que el agua contenga una mayor carga
de contaminantes orgnicos que qumicos.
La planta de tratamiento de aguas residuales fue entregada, pero
an no est en funcionamiento; ya que las instalaciones de la
universidad no han sido inauguradas.
La PTAR fue diseada con base en el cumplimiento de la
NOM-003-SEMARNAT-1997
El tren de tratamiento propuesto tendr una gran eficacia si se
opera de una manera adecuada. Se considera que los puntos
siguientes son los ms importantes a cuidar. - Cantidad de aire
dosificado al reactor. - Cantidad de lodos activados. - Tiempo de
sedimentacin.. - Cantidad de hipoclorito de sodio en la cloracin,
etc.
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5.3 RECOMENDACIONES
Es necesario que se tenga personal capacitado en el manejo de la
PTAR, porque si no se tiene el conocimiento para manejarla sera en
vano la inversin efectuada, aunado a que no se cumplira con la
normatividad y el agua no tendra un reuso.
Debido al diseo de la planta y a la seguridad establecida, se
recomienda que slo personal autorizado tenga acceso a ella.
Es conveniente que al personal operador se le facilite el equipo
de proteccin personal (EPP) adecuado a las actividades a
efectuar.
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CAPTULO 6
GLOSARIO, BIBLIOGRAFA
Y ANEXOS
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CAPTULO 6 GLOSARIO, BIBLIOGRAFIA Y ANEXOS
6.1 GLOSARIO
Aguas residuales: las aguas de composicin variada provenientes
de las descargas de usos municipales, industriales, comerciales, de
servicios, agrcolas, pecuarios, domsticos, incluyendo
fraccionamientos y en general de cualquier otro uso, as como la
mezcla de ellas.
Agua cruda: son las aguas residuales sin tratamiento.
Agua residual tratada: son aquellas que mediante procesos
individuales o combinados de tipo fsicos, qumicos, biolgicos u
otros, se han adecuado para hacerlas aptas para su reuso en
servicios al publico.
Lmites mximos permisibles: valor o rango asignado a un parmetro,
que no debe de ser excedido por el responsable del suministro de
agua residual tratada.
Parmetro: variable que se utiliza como referencia para
determinar la calidad fsica, qumica y biolgica del agua.
Tratamiento convencional: son los procesos de tratamiento
mediante los cuales se remueven o estabilizan los contaminantes
bsicos presentes en las aguas residuales.
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43
6.2 BIBLIOGRAFA
1.- http://www.ugto.mx, 22 de mayo del 2009 08:30 pm 2.-
http://www.folklorico.com/lugares/universidad-guanajuato.html, 05
de junio del 2009 09:30 pm 3.- INEGI-INIDEG 2001, 20 de junio del
2009 4:30 pm 4.- http://www.guanajuato.gob.mx/, 18 de julio del
2009 03:40 pm 5.- Ramalho S., R 1996. Tratamiento de aguas
residuales Edit. Reverte S.A. 6.- Tratamiento biolgico de aguas de
desecho Noriega Editores, 3 Edicin 7.- Wastewater Engineering
treatment and reuse Metcalf & Eddy 2001 8.-
http://www.depuranat.itccanarias.org , 01 de agosto del 2009 11:30
am
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6.3 ANEXOS
ANEXO A
LEY DE AGUAS NACIONALES
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TTULO CUARTO Derechos de Explotacin, Uso o Aprovechamiento de
Aguas Nacionales Captulo III Derechos y Obligaciones de
Concesionarios o Asignatarios Artculo 29: Los concesionarios tendrn
las siguientes obligaciones, en adicin a las dems asentadas en el
presente Ttulo:
X. Cumplir con los requisitos de uso eficiente del agua y
realizar su reuso en los trminos de las Normas Oficiales Mexicanas
o de las condiciones particulares que al efecto se emitan; XIV.
Realizar las medidas necesarias para prevenir la contaminacin de
las aguas concesionadas o asignadas y reintegrarlas en condiciones
adecuadas conforme al ttulo de descarga que ampare dichos vertidos,
a fin de permitir su explotacin, uso o aprovechamiento posterior en
otras actividades o usos y mantener el equilibrio de los
ecosistemas; el incumplimiento de esta disposicin implicar: (1) la
aplicacin de sanciones, cuya severidad estar acorde con el dao
ocasionado a la calidad del agua y al ambiente; (2) el pago de los
derechos correspondientes a las descargas realizadas en volumen y
calidad, y (3) se considerarn causales que puedan conducir a la
suspensin o revocacin de la concesin o asignacin que
corresponda.
2009-10-19T15:05:08-0500Universidad Tecnolgica de Quertaro