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
29
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