UASB COMPLEMENTADO CON HUMEDAL

MEMORIA TECNICAPLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES (PTAR).

SISTEMAS DE DIGESTION ANAEROBIA.

DISEÑO Y CALCULO: ENRIQUE LOZANO CAMPOS.

DESECO/ SSI / SANITAIRE/ AEROMIX

FEBRERO 2011SE PROHIBE LA REPRODUCCION TOTAL O PARCIAL DEL CONTENIDO DE ESTE DOCUMENTO, YA SEA

POR MEDIOS ELECTRONICOS, MECANICOS, FOTOCOPIADO COMERCIAL, SIN PREVIA AUTORIZACION DEL PROPIETARIO DEL PROYECTO.

RESIDENCIAL BOSQUES DE ALTAMIRA.PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES (PTAR).

SISTEMAS DE DIGESTION ANAEROBIA.

PRESENTACION.

AGUAS RESIDUALES

Las aguas residuales crudas son las aguas procedentes de usos domésticos, comerciales, agropecuarios y de procesos industriales, o una combinación de ellas, sin tratamiento posterior a su uso.

Los diversos tipos de aguas residuales reciben nombres descriptivos según su procedencia, siendo una de sus características típicas la presencia de sustancias consumidoras de oxígeno en comparación con el agua, por ejemplo, de un río. En la Tabla se puede observar los contaminantes presentes en el agua residual.

En el caso de las aguas residuales generadas en el proyecto RESIDENCIAL BOSQUES DE ALTAMIRA, se trata de agua residual domestica (ARD) con una DBO5 estimada de 300.00 mg/litro.El sistema de tratamiento depurativo no esta diseñado para atender vertidos industriales.

Tabla 1: Contaminantes en el agua residual Contaminante

Fuente Efectos causados por la descarga del agua residual en aguas superficiales

Sustancias que consumen oxígeno (MO* biodegradable).

ARD* y ARI* (proteínas, carbohidratos, grasas, aceites).

Agotamiento del oxígeno, condiciones sépticas.

Sólidos suspendidos ARD y ARI; erosión del suelo. Depósito de lodo; desarrollo de condiciones anaeróbicas.

Nutrientes: • Nitrógeno • Fósforo

ARD, ARI y ARA* ARD y ARI; descarga natural.

Crecimiento indeseable de algas y plantas acuáticas.

Microorganismos ARD Comunicación de Materia tóxica • Metales pesados • Compuestos orgánicos tóxicos

ARI ARA y ARI

Deterioro del ecosistema; envenenamiento de los alimentos en caso de acumulación.

MO refractaria (Difícil de degradar biológicamente) ARI (fenoles, surfactantes), ARD (surfactantes) y ARA (pesticidas, nutrientes); materia resultante del decaimiento de la MO.

Resisten el tratamiento convencional, pero pueden afectar el ecosistema.

Sólidos inorgánicos disueltos • Cloruros • Sulfuros • pH

Abastecimiento de agua, uso de agua Abastecimiento agua, uso agua, infiltración ARD y ARI ARI

Incremento del contenido de sal.

Olores: H2S Descomposición de ARD Molestia pública

Composición media de las ARD

Fuente: Metcalf & Eddy (1985).

Tabla 2 Composición típica del ARD Constituyente

Concentración

Unidades Fuerte Media Débil

Sólidos Totales mg/l 1200 720 350

Sólidos Disueltos Totales mg/l 850 500 250

Fijos mg/l 525 300 145

Volátiles mg/l 325 200 105

Sólidos Suspendidos mg/l 350 220 105

Fijos mg/l 75 55 20

Volátiles mg/l 275 165 80

Sólidos Sedimentables ml/l 20 10 5

Demanda Bioquímica de Oxigeno mg/l 400 220 110

Carbono Orgánico Total mg/l 290 160 80

Demanda Química de Oxigeno mg/l 1000 500 250

Nitrógeno (total en la forma mg/l 85 40 20

Orgánico mg/l 35 15 8

Amoniaco libre mg/l 50 25 12

Nitritos mg/l 0 0 0

Nitratos mg/l 0 0 0

Fósforo (total en la forma P) mg/l 15 8 4

Orgánico mg/l 5 3 1

Inorgánico mg/l 10 5 3

Cloruros mg/l 100 50 30

Alcalinidad (como CaCO3) mg/l 200 100 50

Grasa mg/l 150 100 50

Sulfato mg/l 34 22 12

Coliformes totales N°/100 107-109 107 - 108 106-107

Compuestos orgánicos μg/l >400 100 – 400 <100

(1) Estos valores dependen de la cantidad presente de agua en el suministro

PROCESOS DE TRATAMIENTO DEL ARD

Reviste mayor importancia, desde el punto de vista del saneamiento ambiental, la necesidad del tratamiento de las aguas residuales generadas por las distintas actividades de una población o ciudad, ya que a partir de las mismas, se realizará la recarga de los acuíferos. Además el vertimiento de estas aguas residuales, dependiendo del grado de descarga, ocasiona problemas de contaminación en el suelo, las aguas subterráneas y el aire. El objetivo principal del tratamiento de las aguas residuales es corregir sus características indeseables, de tal manera que su uso o disposición final pueda ocurrir de acuerdo con las reglas y criterios definidos por las autoridades legislativas. Los tratamientos incluirán la reducción de la concentración de por lo menos uno de los cinco constituyentes más importantes del agua residual:

• Sólidos en suspensión. • Material orgánico (biodegradable). • Nutrientes (principalmente nitrógeno y fósforo). • Organismos patógenos. • Metales pesados.

Los diferentes tipos de tratamientos de las aguas residuales se han desarrollado en forma sencilla y general hacia dos propósitos:

1) La captación o separación de los sólidos de acuerdo a su sedimentabilidad. 2) La estabilización biológica de los sólidos restantes. La magnitud de estos propósitos dependerá del tipo de tratamiento empleado.

Actualmente existe una gran variedad de sistemas para el tratamiento de aguas residuales sin embargo, estos deberán ser seleccionados sobre la base del contexto local específico donde serán aplicados.En Honduras, muchas plantas de tratamiento no operan debidamente o se encuentran abandonadas, principalmente porque los responsables de su operación y mantenimiento no cuentan con los recursos técnicos y económicos para realizar a satisfacción estas tareas. El alza constante en el costo del suministro eléctrico y la carencia de laboratorios para muestreo y análisis, sumados a la ausencia de operadores de planta calificados están ocasionando esta problemática que es necesario detener.Las autoridades competentes están realizando algunas gestiones para manejar estas situaciones, entre ellas recomendar el diseño y aplicación de sistemas depurativos que de ser posible no requieran de electricidad y cuya operación y manejo no sean muy complicado. Seguidamente un extracto de esas recomendaciones:

CRITERIOS PARA SELECCIONAR UN TRATAMIENTO DEPURATIVO ADECUADO.Para lograr un buen nivel depurativo, se deben de tomar en cuenta varios aspectos, entre los cuales podemos citar los siguientes:

1. Caracterización de las aguas residuales afluentes, para determinar los parámetros críticos y el tipo de tratamiento, que puede ser: físico, químico o biológico. (Anaerobio o Aerobio).

2. Población equivalente (numero de habitantes cuya polución orgánica, asumida como 45 grDBO5/hab.dia es igual a la carga orgánica total (caudal por concentración) para determinada fuente de contaminación, la cual es un factor crucial en el dimensionamiento de las obras.

3. Area disponible, para definir si el tratamiento puede ser extensivo (mas área y personal) o intensivo (menos área y personal, pero con equipamiento a veces automatizado.

4. Producción de lodo de desecho, fundamental para estimar las labores de operación, costo y tipo de equipo requerido para su estabilización y deshidratación.

5. Equipamiento electromecánico, que tiene un impacto directo en los costos y la complejidad de las labores de operación y mantenimiento.

6. La facilidad operativa y de mantenimiento, que es fundamental para conocer el número de empleados y el nivel profesional requerido para lograr buena eficiencia de tratamiento.

7. Capacidad y voluntad de pago de población, que permite estimar un orden de magnitud de la tarifa que los usuarios pueden o están dispuestos a pagar.

8. El nivel tecnológico de la comunidad, para saber si el tratamiento seleccionado es congruente con el mismo.

9. La frecuencia y control de los procesos del tratamiento requeridos para el eficiente desempeño del sistema de tratamiento, que es útil para definir la rutina de trabajo, el tipo de análisis de laboratorio a contratar o el personal técnico y el equipamiento mínimo para su realización y finalmente

10. La posibilidad de reuso de los efluentes y lodos, que según el uso definido es primordial para establecer el nivel de tratamiento requerido, lo cual repercute directamente en la constitución de la planta y su tamaño, así como en el costo de inversión inicial.

Considerando los aspectos anteriormente desglosados, se puede establecer un orden de prioridad para los sistemas de tratamiento de agua residual en Honduras, sobre la base de población equivalente y el nivel tecnológico de la comunidad:

1. Fosas sépticas, asociadas con: zanjas de infiltración y filtración, pozos de absorción, filtros anaerobios y humedales de diferentes tipos.

2. Tanques Imhoff o reactores anaerobios de flujo ascendente (UASB), complementados con humedales, filtros anaerobios, filtros percoladores y lagunas de estabilización.

3. Lagunas de estabilización facultativas, seguidas de lagunas de maduración en serie o de flujo pistón obtenido por medio de bafles.

4. Lagunas anaerobias en serie con lagunas facultativas y lagunas de maduración.5. Lagunas aireadas asociadas con lagunas de decantación.6. Lodos activados tipo: contactores biológicos rotativos (CBR), zanjas de oxidación,

aeración extendida y secuencial (SBR).7. Procesos mixtos anaerobios aerobios compuestos por reactores anaerobios de

flujo ascendente (UASB) y lodos activados.8. Lodos activados convencionales.

Tomado del documento: “La depuración del agua residual en Honduras y el uso de tecnologías de bajo costo” del Ing. Pedro Ortiz, SANAA.

Cualquier tecnología aplicada tiene que cumplir con la Normativa Ambiental Vigente.

CONCENTRACIONES MÁXIMAS PERMISIBLES PARA DESCARGA DE AGUAS RESIDUALES EN CUERPOS RECEPTORES.Grupo Parámetro MCP Unidades

A Temperatura <35º C Grados centígrados

Color 200 Unidades de color

PH 6.0 a 9.0 Unidades de pH

B Sólidos Sedimentables. 1.0 Mg/L.

Sólidos suspendidos 100 Mg/L.

Materia flotante y espuma. Ausente.

C DBO5 50 Mg/L.

DQO 200 Mg/L.

Grasas y aceites. 10 Mg/L.

Nitrógeno total Kjeldahl. 30 Mg/L

Nitrógeno amoniacal. 20 Mg/L

Fósforo total 5 Mg/L.

Sulfuros. 0.25 Mg/L.

Sulfatos. 400 Mg/L.

Níquel. 2.00 Mg/L.

E Detergentes. 2.00 Mg/L.

F. Coliformes fecales 5,000/100 Uc/ml.

Secretaria del ambiente.

RESIDENCIAL BOSQUES DE ALTAMIRA.PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES (PTAR).

SISTEMAS DE DIGESTION ANAEROBIA.

SISTEMA DE TRATAMIENTO SELECCIONADO.

REACTOR ANAERÓBICO DE FLUJO ASCENDENTE (UASB) COMPLEMENTADO CON UN HUMEDAL DE FLUJO SUBSUPERFICIAL(SFCW), PRECEDIDOS DE UN TRATAMIENTO PRELIMINAR ( DESARENADO CON CRIBADO) Y UNA ETAPA FINAL DE DESINFECCIÓN QUÍMICA.

DIMENSIONAMIENTO.El caudal de diseño es de 167.16 m3/día, basado en una demanda de agua de 50.00 galones día por persona, para una población de 1,104 personas.

DATOS PARA DISEÑO.POBLACIÓN:Numero total de viviendas: 184 (175 viviendas + 3 centros comerciales con una casa y 2 negocios cada uno equivalentes a 9 viviendas)Densidad poblacional: 6 habitantes x viviendaPoblación total esperada = 1,104 HABITANTES. DOTACIÓN DE AGUA: Demanda actual = Población total x galones / persona / día. = 1,104 hab. x 50.00 gal./hab./día = 55,200.00 galones / día.

AGUAS RESIDUALES:Corrección para aguas negras = 80% de dotación= 44,160.00 galones / día. (167.16 m3./dia)= 1,840.00 galones x hora. ( 6.96 m3 / hora)= 30.66 galones x minuto. ( 1.93 l/seg.= 151.20 litros/persona/día.

DESCRIPCION GENERAL DE LA PTAR

El proceso central de tratamiento está constituido por un reactor anaerobio, el cual se basa en la degradación de la materia orgánica por la acción coordinada de microorganismos en ausencia de oxigeno u otros agentes oxidantes fuertes, como subproducto del proceso se obtiene biogás, cuya composición básica es metano y dióxido de carbono con la presencia adicional de nitrógeno, hidrógeno, amoníaco y sulfuro de hidrógeno, complementado con un Humedal de Flujo Subsuperficial. Esta combinación de tratamientos tiene como funciones principales:

Realizar un tratamiento depurativo eficiente y económico, cumpliendo con la Norma Ambiental de descarga de vertidos en cuerpos receptores.

Cumplir con la recomendación de las autoridades ambientales en cuanto a minimizar el caudal vertido en el cuerpo receptor, ya que por medio de la evapotranspiración que se efectúa en los Humedales, disminuye la cantidad de vertido final y se asegura la calidad del mismo.

Cuerpo Receptor: Rio Sabacuante.

La PTAR comprende:

Tratamiento preliminar (Desarenado con cribado).Tratamiento primario (Reactor UASB).Tratamiento Secundario (Humedal de flujo subsuperficial).Tratamiento terciario (Desinfección química).Que se detallan a continuación:

TRATAMIENTO PRELIMINAR.

DESARENADOR CON CRIBADO /TRAMPA DE GRASAS.La función del Desarenador, propiamente dicha es la separación de los sólidos inorgánicos tales como arenas, grava y objetos metálicos, entre otros, aprovechando el efecto de la gravedad sobre los cuerpos pesados, los cuales tienden a depositarse cuando el agua fluye a velocidades muy lentas.

La función del cribado es la separación de grandes sólidos inorgánicos u orgánicos que flotan o están suspendidos, tales como trozos de madera, vidrio, tela, papel, plástico, semillas de frutas, o en general basura, que va a deteriorar el proceso biológico al cual va a ser sometida el agua en su primer proceso, u obstrucción de tuberías y daños en las bombas. El cribado está formado por una rejilla (criba) construida con varillas de hierro forradas con poliducto con una altura de 0.70 y una anchura de 1.50 m.l. La limpieza se realiza con un rastrillo diseñado especialmente trapos, plásticos, madera y otros).

Teniendo en cuenta que la criba opone una resistencia, se toma como base una carga Hidráulica o capacidad de cribado de 3 m3/m2.h, con el fin de evitar represamientos por taponamiento de las mallas, con lo cual se obtiene:Caudal máximo de Ingreso a la Planta: Qmax = 1.93 L/s = 6.96 m3/hCarga Hidráulica o Capacidad de cribado: C = 3 m3/m2.hÁrea necesaria para el cribado: A = Q[m3/h]/[ m3/m2.h]= (6.96 m3/h) / (3 m3/m2.h)= 2.32 m2Con lo cual necesitamos un área de 2.32m2 para que pase un flujo laminar del agua a ser cernida.Para una relación aproximada de 1:3 tenemos:Largo = 1.16 mAncho = 0.77 mAlto = 1.00 m.Altura calculada para dejar espacio libre para espumas.El porcentaje de remoción de la DBO en el desarenado con cribado es de 5%. Y la de los sólidos suspendidos de 10%.

TRAMPA DE GRASAS.La trampa de grasas, se instala cuando es requerido cuando existe la generación de grasas y aceites en abundancia provenientes de hoteles, restaurantes o manufacturas donde se emplean como materia prima

TRATAMIENTO PRIMARIO.Reactor UASB El reactor UASB fue desarrollado en la década del ’70 por el Prof. Lettinga y su equipo de la Universidad Agrícola de Wageningen – Holanda. Es el sistema más usado de tratamiento de aguas residuales de alta tasa. Varias unidades en escala real están ubicadas en diferentes países, operando en regiones tropicales y subtropicales; sin embargo, pocos estudios se han realizado en regiones con clima templado La Fig. 3 muestra un esquema del reactor UASB con sus principales dispositivos, siendo el más característico el separador GSL. Este separador es colocado en el reactor y divide la parte inferior o zona de digestión, donde hay un lecho (manto) de lodos responsable de la digestión anaerobia y una parte superior o zona de sedimentación. El agua residual ingresa por el fondo del reactor y sigue una trayectoria ascendente, pasando por la zona de digestión, atravesando una abertura existente en el separador GSL y entra a la zona de sedimentación. La MO presente se mezcla con el lodo anaerobio presente en la zona de digestión, existiendo la digestión anaerobia que resulta en la producción de gas y el crecimiento de lodo. El líquido continúa ascendiendo y pasa por las aberturas que existen en el separador GSL. Debido a la forma del separador, el área disponible para la ascensión aumenta a medida que el líquido se aproxima a la superficie del agua, por tanto su velocidad tiende a disminuir. De ese modo los flocs de lodo que son arrastrados y pasan por las aberturas del separador encuentran una zona tranquila. En esa zona es posible que la velocidad de sedimentación de una partícula se torne mayor que la velocidad de arrastre del líquido a una determinada altura.

Esquema de un reactor UASB con sus principales dispositivos. Fuente: Lettinga et. al. (1980).

Cuando se acumula una cantidad suficientemente grande de sólidos el peso aparente de ellos se tornará mayor que la fuerza de adherencia, de modo que estos se deslizarán, entrando nuevamente en la zona de digestión en la parte inferior del reactor. De esta manera la presencia de una zona de sedimentación encima del separador GSL resulta en la retención de lodos, permitiendo la presencia de una gran masa en la zona de digestión, en tanto que se descarga un efluente libre de sólidos sedimentables.

Las burbujas de biogás que se forman en la zona de digestión, suben a la fase líquida donde encuentran una interface líquido-gas, presente debajo del separador GSL. En esta interface las burbujas se desprenden, formando una fase gaseosa. Los flocs de lodos eventualmente adheridos a las burbujas, pueden subir hasta la interface pero al desprenderse del gas caen para ser parte nuevamente del manto de lodos en la zona de digestión. Las burbujas de gas que se forman debajo del separador precisan ser desviadas para evitar que pasen por las mismas aberturas, creando turbulencia en la zona de sedimentación. Por tanto se utilizan obstáculos que funcionan como deflectores de gas debajo de las aberturas.

Lettinga et. al. Desarrollaron el reactor UASB, bajo las siguientes ideas básicas: • El lodo anaerobio tiene o puede tener excelentes características de

sedimentabilidad, siempre que no esté expuesto a agitación mecánica fuerte. Por esta razón la mezcla mecánica es generalmente omitida en reactores UASB de

ser necesario se utiliza agitación mecánica intermitente y/o suave. El contacto suficiente requerido entre lodo y agua residual, se logra aprovechando la agitación ocasionada por la producción de gas.

Agregados de lodo de buena sedimentabilidad que son dispersados bajo la influencia de la producción de biogás (el cual es particularmente elevado a cargas altas en reactores altos), son retenidos en el reactor por separación del biogás en un sistema colector de gas colocado en la parte superior del reactor y son liberados por medio de este dispositivo del reactor. Separando el biogás en esta forma, se crea un sedimentador en la parte alta del reactor. Las partículas de lodo pueden unirse y fundirse, sedimentándose allí.

• Agregados de lodo depositado en el compartimento de sedimentación deben ser capaces de deslizarse dentro del compartimento de digestión debajo del separador GSL, en contra del líquido ascendente y a pesar de las altas turbulencias líquidas.

• El manto de lodo puede ser considerado como una fase semifluida, separada con características específicas propias y que puede soportar elevadas fuerzas de mezcla.

• El lavado de una capa espumosa en la interface líquida en el compartimento de sedimentación se puede prevenir instalando un bafle frente a la canaleta del efluente.

En la Tabla 3 se observan resultados reportados por varios autores sobre la eficiencia del reactor UASB tratando agua residual cruda.

Tabla 3 Resultados sobre eficiencias de reactores UASB con ARD Referencias

Temp TRH DQOTA SST Remociones (%) (°C) (h) (mg/l) (mg/l) DQO

TA-TE DQO TA-EF

SST

Lettinga et al.(1981) Grin et al.(1983)

20 20

18 24

550 500-

- -

55-75 -

- 70

- 20-90

Lettinga et al.(1983) Grin et al.(1983) Lettinga et. al.(1984) Vieira (1984) Schellinkhout et al.(1985) Vieira et al.(1986) Man et al.(1986) Nobre et al. (1987) Vieira & Souza (1987) Vieira (1988) Schellinkhout et al.(1988) Monroy et al.(1988) Man et al.(1988) Wildschut (1989) Barbosa and Sant’ (1989) Sterling (1989) Orozco (1989) Vieira &garcia (1992) Schellinkhout & Collazos (1992) Van Haandel & Lettinga (1994) Dean and Horan (1995)+

20 15-1911-129.5-10 8-20 8-20 8-20 19-2335 24-2620-3524-2620 23 12-1825 7-8 23-2512-3018-2825 24-2621-2523-2412-1810-1519-28

8 8 8 8 - 12 12 24 4 4-8 - 3-3.5 4 4 7-12 - 9-14 - - - - 10-184.7 5.2 18 13-144 17

550 500 500 400 500 - 500 300 460 341 267 - 267 424 406 500-700 - 500-700 - - - - 660 265 430-520

- - - - - - - - 88 215 - 215 188 191 - - - - - - - - 123 250 154 - 376 557

- 40-55 30-50 30 60-89 66.5 - 60 65 - 82-83 - 60 65 40-60 70-85 45-65 72-80 60-86 54-65 66-72 73 50 66 65 16-48 74 75

75 65-8055-7055 - 65-9050-6070 83 83-85- 78-8582 83 - - - - - - - 85-91- - - - 89 85*

- - - - - - - - 61 70 61-69 - 69 69 - 60-85 - 73-74 - 62-75 69-70 - 73 69 73 - 72 68

Hammad (1996) 25 20-32-

10 3-8

465 740-280 627 799 487

174 360

79 49-66

89.5 -

75 50-76.5

317-549

(*) Valores obtenidos después de aplicar un período de sedimentación de 30 minutos en lugar de filtrar la muestra de efluente. (+) Estas cifras se refieren a un UASB que recibe mezcla de ARD e industrial. TA = Total afluente TE = Total efluente EF = Efluente filtrada Fuente: Adaptado de Peña (1998).

Productos secundarios En el tratamiento anaerobio de ARD con un reactor UASB se producen dos productos secundarios:

Biogas: En algunas situaciones el valor calorífico del gas es insuficiente debido al alto contenido en CO2. Se puede afirmar de manera general que la composición del biogas es cerca del 70% en CH4 y 30% en CO2, con trazas de H2S, nitrógeno, hidrógeno y oxígeno.

• Lodo: El lodo proveniente de un reactor UASB puede tener un valor económico como es el caso del lodo granular. Alternativamente el lodo se puede usar como abono para cultivos. De no ser así se deben disponer de los lodos en exceso. Por economía de transporte el mínimo tratamiento es su deshidratación. En países tropicales el empleo de lechos de secado es factible, existiendo también otros procesos de tratamiento para la disposición de los lodos.

PORCENTAJE ESPERADO DE REMOCION DE LA DBO: 51 - 80% PORCENTAJE ESPERADO DE REMOCION DE SS: 51 - 80%

DIMENSIONAMIENTO DEL REACTOR UASB

Población diseño: 1,104 habitantes.

Caudales de aguas residuales domesticas:= 44,160.00 galones / día. (167.16 m3./dia)= 1,840.00 galones x hora. ( 6.96 m3 / hora)= 30.66 galones x minuto. ( 1.93 l/seg.= 151.20 litros/persona/día.Carga orgánica: (45 gr/percápita/día) = 49.68 kgsDBO/día.Carga orgánica Volumétrica: Lv= 167.16 x0.297/41.76= 1.188 kgsDBO/m3/día.Carga orgánica;(m3/día): S 49.68/167.16= 0.297Carga Hidráulica Volumétrica: CHV: 167.16/41.76x6=24.01

CALCULO DE DISEÑO DEL UASB.V (m3) = 41.76TRH (h) = 6Q (m3/h) = 6.96Q (l/s) = 1.93A (m2) =16.06

Vas=0.50H (m) =2.60Nd=3

VERIFICANDO.As (m2) =12.56Q (m3dia) =167.16Ts (m3/m2/dia)=13.30Vs (m3) =13.94Td=2Hs (m) =1.11

CALCULO PARA EL DECANTADOR INTERNO.Lv(kgDBO/m3/día)=1.188DBO (mg/l)=300.00DBO (Kg/m3)=0.297Lh(m3/m2/día)=24.01H (m)=2.60L (m)= 4.00W (m)=4.00V (m3)=42.21

OTROS CALCULOS:Producción de Biogás:Q.Biogas (m3/día)=24.34Tasa Gas (l/kgDBO)=489.93

DIMENSIONES DEL REACTOR UASB.Largo (L)= 4.00 mAncho (W)= 4.00 mAlto (h)= 2.60 m

CAMARA PARA EXTRACCION DE LODOS:Largo= 0.50 mAncho= 0.50 mProfundidad: variable (no menor de 2.70 m)

CARACTERISTICAS DE LA ESTRUCTURA FISICA DEL REACTOR.

La estructura física del Reactor se construirá de bloques de concreto o de ladrillo sumergida 2.60 metro en el terreno natural para poder operar por gravedad. La profundidad de la excavación será determinada por la invertida final del colector al salir del Desarenador con cribado.Adosada a una de las paredes del reactor se construirá la Cámara para extracción de lodos comunicada al fondo de este por medio de un boquete de 0.80 x 0.50. Esta cámara tiene un diámetro interior de 0.50 y una altura mayor a la línea de nivel de agua del reactor. Se dotara de tapadera con seguridad y será usada para extraer los lodos digeridos una o dos veces por año. Para esta labor será necesario emplear una

pequeña bomba de lodos que será introducida hasta el fondo de la cámara. (ver planos)

TRATAMIENTO ANAEROBIOEl tratamiento anaerobio es una tecnología relativamente nueva, que ofrece muchas posibilidades:

Lograr una protección efectiva del medio ambiente a bajo costo. • Para países en desarrollo se hace accesible (importación no costosa de

equipos). • Para recuperar/preservar recursos y estimular la producción agrícola.

Tres rangos definidos de temperatura pueden ser distinguidos en el tratamiento anaerobio:

• Una digestión fría (psicrofílica), entre los 0ºC y 20ºC. • Una digestión mesófilica, entre 20ºC y 42ºC. • Una termofílica, por encima de los 42ºC hasta los 75ºC.

Los límites de estos rangos están definidos por la temperatura a la cual la velocidad de decaimiento de la bacteria empieza a exceder la velocidad de crecimiento. Si se tiene un agua residual normal, el tratamiento termofílico podría consumir demasiada energía y el psicrofílico podría consumir mucho espacio. El tratamiento anaerobio necesita integración y un plan de tratamiento global, porque para lograr una completa remoción y recuperación/reuso de los constituyentes del agua residual, también otros sistemas de tratamiento (por ejemplo aerobios y/o físico-químicos) son requeridos. Un sistema de tratamiento anaerobio tenderá a desarrollar una población bacteriana compatible con la naturaleza del MO y de las cargas hidráulicas y orgánicas. En un sistema de tratamiento “maduro” (que tiene una población compatible con el material orgánico del afluente) son importantes para la eficiencia de remoción del material orgánico biodegradable los siguientes factores:

La naturaleza del material orgánico a ser digerido. • La existencia de factores ambientales adecuados para la digestión anaerobia. • Tamaño de la población bacteriana (eficiencia de retención de lodo en el

sistema). • Intensidad de contacto entre MO afluente y población bacteriana. • Tiempo de permanencia del agua residual en el sistema.

Mecanismo de la digestión anaerobia

Las bacterias presentes en el agua están sometidas a diversos tipos de degradación (en términos de utilización de oxígeno). Todo tipo de bacteria presente en las aguas residuales necesita oxígeno para su respiración y alimento, estas pueden ser aerobias, anaerobias o facultativas. La transformación de las macromoléculas orgánicas complejas requiere de la mediación de varios grupos diferentes de microorganismos.

Se puede decir que la digestión anaerobia tiene lugar en tres etapas generales:

• Primeramente los componentes de alto peso molecular, tales como las proteínas y los polisacáridos, son degradados en sustancias solubles de bajo peso molecular tales como aminoácidos y azúcares, esta etapa es a veces llamada “fase de licuefacción”.

• Seguidamente, los nutrientes orgánicos son convertidos en ácidos menos grasos en una fase de “fermentación ácida”, la cual baja el pH del sistema.

Finalmente, en la fase de “fermentación de metano” o “metanogénica”, los ácidos orgánicos son convertidos en metano, dióxido de carbono y una pequeña cantidad de hidrógeno.

Para la digestión anaerobia de proteínas, carbohidratos y lípidos, se distinguen cuatro etapas diferentes en el proceso global de conversión (van Haandel y Lettinga, 1994):

• Hidrólisis: El proceso requiere la participación de las llamadas exoenzimas que son excretadas por las bacterias fermentativas y permiten el desdoblamiento de la MO.

• Acidogénesis: Los compuestos disueltos, generados en el proceso de hidrólisis, son absorbidos en las células de las bacterias fermentativas y después por las acidogénicas, excretados como sustancias orgánicas simples como ácidos grasos volátiles, alcoholes, ácido láctico y compuestos minerales como CO2, H2, NH3, H2S, etc.

• Acetogénesis: En esta etapa, dependiendo del estado de oxidación del material orgánico a ser digerido, la formación del ácido acético puede ser acompañada por el surgimiento de CO2 o H2.

• Metanogénesis: En general es el paso que limita la velocidad del proceso de digestión. El metano es producido por las bacterias acetotróficas a partir de la reducción del ácido acético o por las bacterias hidrogenotróficas a partir de la reducción del CO2.

Las bacterias que producen metano a partir del hidrógeno crecen más rápidamente que aquellas que usan ácido acético, de modo que las metanogénicas acetotróficas generalmente limitan la tasa de transformación del MO complejo presente en el agua residual en biogas. Por conveniencia muchas veces los tres primeros procesos son llamados “fermentación ácida”, que se completan con la “fermentación metanogénica”. La producción de metano depende principalmente del estado de oxidación del carbono en la MO. Si la composición del sustrato es conocida y es completamente convertido a CH4 y CO2 (y NH3 en el caso que el sustrato contenga nitrógeno), la producción teórica de metano puede ser calculada de acuerdo a la siguiente ecuación: CnH4ObNd + (N - a/4 - b/2 + 3d/4) → (n/2 + a/8 - b/4 - 3d/8) CH4 + (n/2 - a/8 + b/4 + 3d/8) CO2 + d NH3

Generalmente el biogás obtenido contiene mucho menos CO2 que el calculado con la ecuación anterior, debido a la alta solubilidad del CO2 en el agua.

Factores que influyen en el tratamiento anaerobio de aguas residuales

El curso del proceso de digestión anaerobia, es afectado fuertemente por un número de factores ambientales. Para la aplicación óptima del proceso de tratamiento anaerobio de las aguas residuales, es de mucha importancia tener conocimiento suficiente sobre el efecto de estos factores:

Temperatura: Un importante aspecto de la temperatura en los sistemas anaerobios, es que el decaimiento de la bacteria anaerobia a temperaturas menores a 15ºC es muy bajo. Esto significa que el lodo anaerobio puede ser preservado por largos períodos de tiempo, sin que pierda mucho su actividad, haciendo que el tratamiento anaerobio sea muy atractivo para aguas residuales que se descargan discontinuamente.

• pH: La producción de metano se desarrolla óptimamente a un valor de pH entre 6.5 a 7.5. Valores exactos para el rango de pH no pueden ser dados ya que en algunos casos la digestión del metano se desarrollará más allá de este rango.

• Capacidad buffer: El contenido del reactor debe tener suficiente capacidad buffer para neutralizar una eventual acumulación de ácidos grasos volátiles y por supuesto la mezcla debe ser adecuada para evitar zonas ácidas dentro del reactor.

• Alcalinidad al bicarbonato: Es el sistema amortiguador más importante en el proceso anaeróbico, se recomienda que se halle entre 15000 - 4000 mg/l y de CaCo3 para lograr amortiguar apropiadamente los incrementos en la concentración de los ácidos grasoso volátiles con una mínima reducción en el pH. El nitrógeno amoniacal en concentraciones de 600 - 900 mg/l, contribuye a la alcalinidad y por tanto a la estabilidad del proceso, por encima de 1500 mg/l, lo inhibe a altos valores de pH.

• AGV: En condiciones normales la concentración debe ser muy baja, su incremento brusco en el efluente debe ser tenido en cuenta como una señal de alarma, pues indica desequilibrio en el sistema. En forma ionizada los ácidos orgánicos no son tóxicos para la metanogénesis, pero al disminuir el pH están menos ionizados causando inhibición de la actividad metanogénica, pues atraviesan la membrana celular. La relación AGV/Alcalinidad debe mantenerse menor a 0.4 y la relación de ácido propiónico/ácido acético debe ser mayor a 1.4 sino se tendrá una falla inminente del sistema.

• Nutrientes: El tratamiento biológico anaerobio de las aguas residuales es desarrollado por bacterias, las cuales deben crecer durante el tratamiento, de otra forma serían lavados fuera del sistema. Por esta razón el agua residual debe contener un número de compuestos a partir de los cuales la bacteria pueda sintetizar sus constituyentes celulares.

• Toxicidad en la digestión anaerobia: Por encima de una cierta concentración cualquier componente puede ser inhibitorio, aún los ingredientes (substratos) para los organismos. Sin embargo en un rango de concentración baja muchos de estos compuestos naturales pueden estimular el metabolismo de las bacterias.

TRATAMIENTO SECUNDARIO.DISEÑO DE HUMEDAL SUBSUPERFICIAL PARA DISPOSICION FINAL DEL EFLUENTE

TRATADO PROVENIENTE DE REACTOR UASB.

Un humedal construido con flujo subsuperficial (SFCW) ,consiste en un lecho de estructura de gravas estratificada que tiene en un extremo una tubería de PVC que introduce las aguas residuales en forma distribuida y otra tubería igual en el extremo opuesto para recoger y descargar el efluente tratado . Agregándole plantas, colocadas estratégicamente en la superficie se mejora notablemente su capacidad depurativa.Los microbios se adhieren a la estructura de piedra y si se utilizan plantas, al sistema de raíces de las mismas. Estos microbios son útiles ya que al sintetizar los compuestos orgánicos disueltos en el agua residual las están depurando. Los compuestos orgánicos disueltos son sintetizados por los microbios para proporcionar crecimiento celular. Una parte del oxigeno es proporcionado a través del sistema de raíces de las plantas, pero hasta el momento no se sabe a ciencia cierta la cantidad de oxigeno que estas proveen.Cuando no se usan plantas en un SFCW, se le conoce como un filtro microbiano de roca (MRF). Si en un SFCW se usa vegetación, se le conoce como filtro microbiano de roca con plantas (MRPF).El dispositivo para el influente es un tubo de PVC de 6” de dímetro perforado o ranurado que se extiende a través del ancho del lecho a fin de distribuir uniformemente el caudal. Se recomienda que este tubo este ubicado sobre la parte superior del lecho o cerca de ella.El dispositivo del efluente de recolección es un tubo de PVC también perforado o con ranuras que se extiende a lo ancho del lecho para que recoja uniformemente el efluente. Se recomienda que este tubo se coloque en el fondo o cerca del mismo y en el extremo opuesto a la entrada del influente. Lo ideal es calcular su altura para dotar al humedal de un nivel de agua debajo de la superficie superior del filtro, para evitar la formación de un lagunato.Las clases de plantas recomendables son:

Anea del Sur ( scirpus califorbicus) Caña ( phrgmites communis) Hierbas pontederiáceas como el camalote (pontederia cordata). Sagitaria (sagitaris spp.) Junco ( juncos’ effusus) Lirio Acuático (iris pseudacorus) Lenteja de agua ( sagittaria falcata) Nenúfar (canna fláccida). Aralia ( zantedeschia aethiopical) Arundinaceas (dealbata y divericata).

(TOMADO DE GUIA PARA LA CONSTRUCCION DE HUMEDAL CONSTRUIDO CON FLUJOS SUBSUPERFICIALES. U.S. EPA- REGION 6 DIVISION DE MANEJO DE AGUAS. RAMA DE INSTALACIONES MUNICIPALES. SECCION TECNICA. AGOSTO DE 1993)

DISEÑO DEL HUMEDAL.

1. CONDICIONES EXISTENTES.

a) Calidad del afluente: DBO = 60.00mg/l

TSS= 58.00 mg/l

Flujo = 44,160.00 galones/día. = 5,903.35 pies3/día = 167.16.00 m3/día.

b) Calidad del influente: El agua residual tratada en la planta de lodos activados, tendrá las características que exigen la Norma Nacional Para Vertidos: DBO = 20.00 mg/l. TSS = 50.00 mg/l.

2. a) Profundidad del lecho = 2 pie (0.61 m) b) Parámetros para el tamaño de la piedra en la estructura = 2 – 5 pulgadas c) Porosidad del filtro = 35% (con plantas). d) Proporción inicial largo-ancho = 2:1

3. Calculo del área necesaria para eliminar la DBO (ecuación 1).As = (L) (W) = Q[In(Co/Ce)] ÷Ktdn (ecuacion 1).En donde:Kt= K20 ()t-20ºC T= 20ºC= 1.06K20 = 1,104Kt=1.104 (1.06) 4.5-20ºKt = 0.447D=profundidad promedio del agua en el filtro.D= 0.54 pie (0.16 m)N= 0.35Basándose en estos valores, los cálculos de la longitud y el ancho serán los siguientes:LxW = (5,903.35 pies3/día) [In (60/20) ÷ (0.447) (1 pie) (0.35)LxW = 41,454.09 pies 2L= 2W2WxW = 22,614.81 pies2.W = (41,454.09pies2 /2) 0.5W= 143.96 pies (43.88 metros)L= 2WL= 2(143.96 pies)L= 287.92 (87.76 metros)

4. Calculo de flujo hidráulico.

Q= Ks AS (ecuación 2)

En donde:Q= es el flujo capaz de pasar a través del SFCW (pie3/día) [m3/día].Ks= conductividad hidráulica de una unidad de área de la estructura de 2 – 5 pulgadas

[50.8 a 127 mm].Ks= 328,100 pies3 /pie2/día [100,000 m3/m2/día. (Se sugiere usar 0.3 Ks como factor de seguridad.S= Gradiente hidráulico de la superficie del agua en el sistema (d/L) (Se sugiere usar 0.1 como un factor de seguridad)A= Area transversal del SFCW (Pie2) [m2]

En donde:Ks= 328,100 pies3/pie2/día (100,000 m3/m2/día) (use 0.3 Ks como factor de seguridad)Ks= 109,396 pie3 /pie2/día.(82.37 m3/m2/día.)S= 0.54 pies ÷ 287.92 = 0.00187 (Use 0.1 S como factor de seguridad)S= 0.000187A= 0.54 pies x 143.96 = 77.73 pies2.Q= (109,366 pies3/pie2/día) (106.33) (0.00094)Q= 5,889.60 pies3/día (166.79 m3/día)La configuración final indica una capacidad hidráulica del filtro de 10,931.15 pies cúbicos para un promedio de flujo diario de 8,716.00 pies cúbicos de aguas residuales. Por tanto las dimensiones del humedal serán: Largo: 87.00 ml.Ancho: 43.00 ml.Profundidad: 1 pie.

TIEMPO DE RETENCION.(Volumen x espacio vacio) ÷ (flujo)= (308.20 pies) (287.98pies) (0.54 pie) x 0.35) ÷ 5,889.60 pies3 / día.Tiempo de retención= 2.84 días.

A continuación, una grafica mostrando los componentes y su distribución en el humedal.

DETALLES CONSTRUCTIVOS.Los aspectos más importantes a tener en cuenta para la construcción de humedales son básicamente, la impermeabilización de la capa subsuperficial de terreno, selección y colocación del medio granular para el caso de los sistemas SFS, el establecimiento de la vegetación, y por ultimo las estructuras de entrada y salida.

Impermeabilización

Los humedales generalmente requieren que se coloque una barrera impermeable para impedir que se contamine con agua residual el subsuelo o el agua subterránea. Algunas veces está presente naturalmente por una capa de arcilla o los materiales que se encuentran in-situ y que pueden ser compactados hasta un estado cercano al impermeable.

El fondo del humedal debe ser cuidadosamente alisado antes de la colocación del impermeabilizante, sobre todo si éste es del tipo de alguna fibra sintética, que pueda

llegar a perforarse. El terreno que corresponde a la cubierta vegetal debe retirarse de forma cuidadosa para que pueda reservarse para ser utilizado en los humedales FWS como base para la vegetación o usarse después de la obra. El fondo debe ser nivelado cuidadosamente de lado a lado del humedal y en la totalidad de la longitud del lecho. Los humedales deben tener una ligera pendiente para asegurar el drenaje, de forma que se asegure que se proporcionaran las condiciones hidráulicas necesarias para el flujo del sistema. El gradiente hidráulico que se requiere y el control del nivel de agua en cada celda se realizan con el dispositivo de salida que debe ser regulable. Para este efecto en la figura se ilustra un tipo de dispositivo de salida.

Durante las operaciones finales de afinación de la rasante, el fondo del humedal debería ser compactado de forma similar a como se hace con la subrasante de una carretera.

La membrana impermeabilizante, si se usa, debe colocarse directamente en la totalidad de la superficie de la celda. El medio granular, en el caso de los humedales SFS, será colocado directamente sobre la membrana que debe tener las propiedades mecánicas necesarias para soportarlo sin llegar a perforarse.

La selección del material granular para el humedal SFS es crítica para el éxito del sistema. La roca triturada y seca puede ser usada, pero durante el transporte en los camiones, existe el problema de la segregación de finos, que más tarde darán lugar a posibles atascamientos, por lo que es preferible la utilización de piedra lavada o grava. En la construcción de humedales SFS pueden también utilizarse agregados gruesos de los usados en la fabricación de concreto.

Los diques y bermas de las celdas de los humedales pueden construirse de la misma manera que cuando se construyen lagunas o instalaciones similares.

Vegetación

En la construcción de los humedales, es de vital importancia establecer la vegetación en la densidad apropiada. Si están disponibles, las plantas locales que estén adaptadas a las condiciones del sitio, deben ser preferidas. La siembra con una separación de 0.60 m proporciona una buena densidad.

Aunque la siembra se puede hacer a partir de semillas, este método requiere bastante tiempo y un control estricto del agua. Adicionalmente presenta el problema del posible consumo de semilla por parte de los pájaros, por lo que lo más aconsejable es plantar a partir del trasplante de rizomas al lecho previamente preparado.

Estructuras de entrada y salida

Los humedales requieren condiciones de flujo uniformes para alcanzar los rendimientos esperados. Esto se alcanza en sistemas de pequeño o moderado tamaño con tuberías de

recolección perforadas que se extienden a lo ancho de toda la celda, tanto para la entrada como para la salida.

Los pequeños sistemas SFS incluyen normalmente una tubería perforada colocada en el fondo del lecho y rodeada por material rocoso.

El agua residual llega desde el Reactor UASB por medio de tubería PVC de 6 pulgasa de diámetro.

TRATAMIENTO TERCIARIO.

CAMARA DE CONTACTO PARA DESINFECCION QUIMICA.La cámara de contacto ha sido calculada en base a un tiempo de contacto máximo de 20 minutos, la dosificación se estima en 8 mg/litro.Se encuentra instalada a la salida del efluente del Humedal de flujo subsuperficial y su misión es abatir los agentes patógenos, complementado su acción a la efectuada en el reactor UASB donde son destruidos platelmintos y huevos de áscaris.

Vcc: (QxDT)/ 7.48(30.66 x 20/7.48= 81.97 pie3= 81.97 oie3 / 35.36= 2.31 m3Dimensiones:L (m)= 2.00Ancho (W)= 1.25H(m)= 1.00Dentro de la cámara de contacto se encuentra el depósito para las tabletas de hipoclorito: un tubo PVC de 3” de diámetro provisto de agujeros y sumergido en el agua tratada. Los ajustes de la concentración, se realizan empleando un kit de muestreo comparativo.

LECHOS DE SECADOEl sistema previsto para la deshidratación de los lodos digeridos provenientes del reactor UASB son los lechos de secado conformados por una unidad de 10.00 m x 5.00 m para un área total de 50.00m2. Los lechos consisten en medios filtrantes compuestos de grava y arena recubiertos con una capa de ladrillo colocado a junta perdida. Los lodos se evacúan de este reactor UASB mediante el uso de una bomba de lodos.

DINAMICA DE PROCESOS.El sistema de tratamiento a aplicar a las aguas residuales de la RESIDENCIAL BOSQUES DE ALTAMIRA, es una combinación de procesos depurativos a desarrollarse, sometiendo inicialmente el agua residual a una etapa de desarenado con cribado, seguidamente tratándola en un Reactor UASB, que se complementa con un Humedal de Flujo Subsuperficial y finalizando el tratamiento con la etapa de desinfección química usando hipoclorito de Calcio.

Las cuatro etapas o fases del tratamiento son: Pretratamiento. Tratamiento primario. Tratamiento secundario. Tratamiento terciario.

Como es sabido, el someter el agua residual a solamente un tratamiento primario no nos permite nunca alcanzar las tasas de remoción de materia orgánica, ni reducir los sólidos suspendidos, ni manejar los lodos eficientemente y mucho menos abatir los agentes patógenos ; por lo que es necesario aplicar además del tratamiento primario, precedido por un pretratamiento, un tratamiento secundario.

Aun así, nos queda el problema de la presencia en el efluente tratado de los agentes patógenos que debemos destruir antes de realizar el vertido final, para lo cual nos es imprescindible aplicar el tratamiento terciario.

Los procesos depurativos se desarrollan secuencialmente, por medio de los siguientes componentes:

DESARENADOR CON CRIBADO = PRETRATAMIENTO.REACTOR DE FLUJO ASCENDENTE (UASB) = TRATAMIENTO PRIMARIO.HUMEDAL DE FLUJO SUBSUPERFICIAL= TRATAMIENTO SECUNDARIODESINFECCION QUIMICA CON CLORO = TRATAMIENTO TERCIARIO.

DINAMICA DE LOS PROCESOS POR ETAPAS.

PRETRATAMIENTO.DESARENADO CON CRIBADO.

El agua residual cruda llega procedente del alcantarillado sanitario al Desarenador, donde los sólidos grandes y basuras son retenidos por la criba o reja. La separación de las barras de la reja o criba es de 5 centímetros, lo cual impide el paso de basuras y objetos extraños.

Simultáneamente recoge y almacena la arena u otro material, en el deposito formado entre la base donde se encuentra fundida la reja y las paredes del Desarenador. La extracción rutinaria de estos objetos y basuras es una labor bastante simple.

TRATAMIENTO PRIMARIO.

DIGESTION ANAEROBIA (REACTOR UASB).Desde el Desarenador con cribado, el agua residual entra al Reactor UASB por medio de 3 tubos de PVC distribuidores que en diagonal se dirigen al fondo del mismo. Esta tubería es de 6 pulgadas de diámetro, quedando a 0.20 del fondo del reactor. El agua residual ingresa por el fondo del reactor y sigue una trayectoria ascendente, pasando por la zona de digestión, atravesando una abertura existente en el separador GSL

y entra a la zona de sedimentación. La MO presente se mezcla con el lodo anaerobio presente en la zona de digestión, existiendo la digestión anaerobia que resulta en la producción de gas y el crecimiento de lodo. El líquido continúa ascendiendo y pasa por las aberturas que existen en el separador GSL. Debido a la forma del separador, el área disponible para la ascensión aumenta a medida que el líquido se aproxima a la superficie del agua, por tanto su velocidad tiende a disminuir. De ese modo los flocs de lodo que son arrastrados y pasan por las aberturas del separador encuentran una zona tranquila. En esa zona es posible que la velocidad de sedimentación de una partícula se torne mayor que la velocidad de arrastre del líquido a una determinada altura. Dentro del reactor se efectúa un proceso anaerobio donde se tiene que obtener una eficiente separación del biogás, el manto de lodos y del líquido. Para alcanzar esto, el agua residual se asienta formando el lecho de lodos donde se generan los gránulos que ascienden junto a las burbujas de gas, producto de la descomposición. El agua residual resultante de la primera fase del proceso, sube hasta el vertedero del reactor pasando por medio de los canales hasta el tanque de aeración de lodos activados. El gas por acción de los deflectores y del separador GSL o campana como lo llaman comúnmente, se dirige hacia el Apagallamas.La extracción de los lodos digeridos podrá realizarse utilizando una bomba de lodos de ½ hp que se introducirá por la cámara especialmente dispuesta adosada a la pared del reactor, la cual tiene comunicación con la zona de lodos del UASB. Esta es una operación que deberá realizarse una o dos veces al año.

Es muy importante destacar la importancia de disponer de una velocidad ascensional correcta, la que puede conseguirse de dos formas:

1. Bombeando el agua residual desde el fondo del reactor UASB hacia arriba.2. Haciendo que por gravedad se logre la misma, colocando el reactor a una

profundidad o invertida mayor que la del resto del sistema, de modo tal que el canal de rebalse este al mismo nivel que la salida del Desarenador con cribado.

En este diseño se ha optado por la segunda opción, a fin de minimizar el uso de equipo electromecánico. El porcentaje de remoción de la DBO en el reactor UASB es de 25 al 30%. Y la de los sólidos suspendidos de 40 a 70%.Los lodos extraídos una o dos veces al año, son pasados luego al lecho de secado.

TRATAMIENTO SECUNDARIO.

HUMEDAL DE FLUJOS SUBSUPERFICIAL.El agua residual tratada proveniente del Reactor UASB llegara al humedal por medio de tubería de PVC de 6” de diámetro.

Para su construcción se realiza una excavación, de las siguientes dimensiones: Largo: 87.00 Ancho 43.00 y una profundidad de 0.50, con un talud perimetral de 1.00 de ancho por 0.50 de altura.

El fondo de la excavación se cubre con una capa de arcilla humedecida y sobre ella otra capa de arena fina lavada.

Finalmente, si se considera necesario, para aumentar la protección contra infiltraciones, se recubren, tanto las paredes como el fondo con un plástico grueso calibre 12.

El agua residual entra por una tubería de PVC de 6 “de diámetro, perforada y colocada a lo ancho del humedal dentro del empaque de grava.

Muy importante que la invertida de esta tubería y la de la otra situada en el extremo opuesto sea de 0.54 m. De esta forma el nivel del agua permanecerá bajo la superficie del material de soporte del filtro

El agua se distribuye en toda el área del humedal gracias a la pendiente del 2% del piso y a la presencia de tierra, arena y grava, en la zona útil del mismo.

El remanente de agua postratada resultante del proceso de tratamiento natural efectuado por los organismos y plantas acuáticas presentes y la evapotranspiración, sale por medio de otra tubería perforada colocada en el extremo opuesto del humedal.

El material de soporte utilizado (substrato) se ha seleccionado de acuerdo al tipo de flujo establecido (subsuperficial) y al material vegetal instalado. Los parámetros que se tuvieron en cuenta fueron, de acuerdo con Metcalf y Eddy (1995):

Substrato: arena gravosa.

Diámetro del grano: 8 mm.

Porosidad: 0.35

La cubierta vegetal utilizada para el postratamiento, es el junco, carrizo, etc. o cualquier otro material semejante, teniendo en cuenta que sus raíces penetran hasta una profundidad de 0.30. La clasificación de las plantas, Typha dominguensis, es la siguiente:

Clase: Monocotiledonea.Orden: Pandanales.Familia: Typhaceae.Genero: Typha.

TRATAMIENTO TERCIARIO.

DESINFECCION QUIMICA.El efluente tratado antes de su vertido en el cuerpo receptor final será desinfectado con Hipoclorito de Calcio a su paso por la Cámara de Contacto de cloro, localizada en la salida del Humedal.

CALIDAD DEL EFLUENTE FINAL.

El efluente final tendrá la calidad exigida por la Normativa Ambiental Vigente y su caudal será el remanente del agua residual tratada en el Humedal.

CONSIDERACIONES DE SEGURIDAD.Para un seguro manejo de este tipo de desechos hay que tomar todas las precauciones a fin de evitar algún tipo de contagio de enfermedades.Por lo tanto, es rigurosamente obligatorio el uso de guantes, ropa y mascarillas protectoras, observando las mínimas medidas de salubridad: lavarse las manos, cambiarse la ropa, usar un calzado solo para ese trabajo, etc.

CONSIDERACIONES FINALES.Cada sistema o planta de tratamiento se opera y mantiene observando cuidadosamente su Manual De Operación, documento que se entrega a los dueños del proyecto al arrancar la planta. En este documento se encuentra toda la información necesaria para obtener los mejores resultados del sistema. Asimismo, se tiene que entrenar al operador de la misma.

Lo hasta aquí planteado es un esfuerzo para brindar una sencilla explicación de un sistema depurativo en el cual se involucran complejos procesos físico – químico - biológicos con la finalidad de mitigar los impactos ambientales negativos derivados de la actividad humana.

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