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  • DISEOS ALTERNATIVOS DE SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS

    RESIDUALES PARA POBLACIONES MENORES A CINCUENTA MIL

    HABITANTES

    JULIO CESAR CALVO CORREDOR

    ANDREY FERNANDO TORRES GAONA

    UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

    FACULTAD DE CIENCIAS FISICOMECANICAS

    ESCUELA DE INGENIERA CIVIL

    BUCARAMANGA

    2010

  • DISEOS ALTERNATIVOS DE SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS

    RESIDUALES PARA POBLACIONES MENORES A CINCUENTA MIL

    HABITANTES

    JULIO CESAR CALVO CORREDOR

    ANDREY FERNANDO TORRES GAONA

    Trabajo de grado como requisito para optar el ttulo de Ingeniero Civil

    Director

    MARIO GARCA SOLANO

    Ingeniero Civil

    UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

    FACULTAD DE CIENCIAS FISICOMECANICAS

    ESCUELA DE INGENIERA CIVIL

    BUCARAMANGA

    2010

  • 3

  • 4

  • 5

  • 6

  • 7

    DEDICATORIA

    A DIOS por llenar mi vida de amor, sueos y bendiciones

    A mi esposa Yaneth Quintero Lpez con todo mi amor por todo el apoyo que me ha brindado a lo largo de estos aos

    A mis hijos Paula Andrea, Julio Andrs y Daniel Felipe que son la luz que iluminan mi vida

    A mi suegra Carmencita, a mis padres, hermanos, sobrinos, de dems familiares

    A mis compaeros de estudio por la amistad que me brindaron, en especial a Neira Valderrama, Andrs Vila, Oscar Almeida, Andrey

    Torres, Cristian Almeyda, Miguel Amado, Jaime de La Hoz y William Mndez

    A Todos mis profesores por sus enseanzas

    JULIO CESAR CALVO CORREDOR

  • 8

    DEDICATORIA

    A DIOS, por guiarme, protegerme en todo momento que necesite de su apoyo y sus bendiciones.

    A mis padres, Olga Gaona y Norberto Torres quienes con gran esfuerzo, amor y dedicacin me brindado la oportunidad de realizar

    mi sueo de ser profesional

    A mis hermanos Fredy, Ana y Julian, que me dieron fuerzas, animo y apoyo cuando ms lo necesite en este transcurrir de mi vida.

    A Ana Mara y Eva quienes siempre estuvieron en esos momentos difciles de mi carrera apoyndome incondicionalmente.

    A todos mis compaeros de saln quienes me ensearon el valor de la amistad, el respeto y responsabilidad.

    A cada uno de los profesores que me regalaron sus enseanzas para hacer realidad este sueo.

    A toda mi familia y amigos que de una u otra manera me ayudaron al cumplimiento de este logro en mi vida.

    ANDREY FERNANDO TORRES GAONA

  • 9

    AGRADECIMIENTOS

    Los autores expresan sus ms sinceros agradecimientos a:

    Ingeniero MARIO GARCA SOLANO por su dedicacin, aporte y

    valiosa orientacin en la direccin de este proyecto.

    A la Universidad Industrial de Santander, en especial a la Escuela

    de Ingeniera Civil por la formacin que nos brindaron.

  • 10

    TABLA DE CONTENIDO

    pg.

    GLOSARIO ............................................................................................................ 18

    INTRODUCCIN ................................................................................................... 31

    1. AGUA RESIDUAL .............................................................................................. 34

    1.1 AGUA RESIDUAL MUNICIPAL .................................................................... 34

    2. DETERMINACIN DEL CAUDAL DEL DISEO ............................................... 37

    2.1 ESTIMACIN DE LA POBLACIN .............................................................. 37

    2.1.1 Mtodo Aritmtico...................................................................................... 38

    2.1.2 Mtodo Geomtrico. .................................................................................. 38

    2.1.3 Mtodo Exponencial. ................................................................................. 39

    2.2 NIVEL DE COMPLEJIDAD ........................................................................... 39

    2.3 DOTACIN NETA ........................................................................................ 40

    2.4 CAUDAL DE AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS ................................... 41

    2.5 CAUDAL DE AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES ................................. 42

    2.6 CAUDAL DE AGUAS RESIDUALES COMERCIALES ................................. 42

    2.7 CAUDAL DE AGUAS RESIDUALES INSTITUCIONALES ........................... 42

    2.8 CAUDAL MEDIO DIARIO DE AGUAS RESIDUALES .................................. 43

    2.9 CAUDAL DE CONEXIONES ERRADAS ...................................................... 43

    2.10 CAUDAL DE INFILTRACIN ..................................................................... 44

    2.11 CAUDAL MXIMO HORARIO .................................................................... 44

  • 11

    2.12 FACTOR DE MAYORACION (F). ............................................................... 44

    3. SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES ............................. 46

    4 PRETRATAMIENTOS......................................................................................... 50

    4.1 REJILLAS. .................................................................................................... 50

    4.2 DESARENADORES. .................................................................................... 52

    5. TRATAMIENTO PRIMARIO .............................................................................. 55

    5.1 SEDIMENTADOR PRIMARIO ...................................................................... 55

    6. TRATAMIENTO SECUNDARIO AEROBICO ..................................................... 58

    6.1 LODOS ACTIVADOS ................................................................................... 58

    6.6.1 Tanque de aireacin. ................................................................................. 61

    6.1.2 Equipo de retorno de lodos ....................................................................... 62

    6.1.3 Bombas para el retorno del lodo ............................................................... 63

    6.1.4 Tubera de retorno de lodo ........................................................................ 64

    6.1.5 Sistema de aireacin ................................................................................. 64

    6.2 SEDIMENTADOR SECUNDARIO. ............................................................... 67

    6.3 FILTROS PERCOLADORES ....................................................................... 71

    7. TRATAMIENTO SECUNDARIO ANAEROBIO .................................................. 76

    7.1 REACTOR UASB (RAFA) ............................................................................ 76

    7.1.1 Tiempo de retencin hidrulica. ................................................................ 78

    7.1.2 Altura del reactor. ...................................................................................... 79

    7.1.3 Separador gas-slido-lquido. .................................................................... 79

    7.1.4 Distribucin de caudales. .......................................................................... 81

    7.2 REACTOR ANAEROBIO DE FLUJO PISTN (RAP) .................................. 83

    7.3 FILTROS ANAEROBIOS .............................................................................. 83

  • 12

    7.4 MANEJO DE GASES ................................................................................... 84

    8. HUMEDALES ARTIFICIALES DE FLUJO SUMERGIDO .................................. 87

    9. LAGUNAS FACULTATIVAS .............................................................................. 89

    9.1 PROFUNDIDAD ........................................................................................... 89

    9.2 CARGA SUPERFICIAL ................................................................................ 90

    9.3 REA DE LA LAGUNA ................................................................................. 91

    9.4 VOLUMEN DE LA LAGUNA ......................................................................... 91

    9.5 PRDIDAS POR EVAPORACIN E INFILTRACIN .................................. 91

    9.6 TIEMPO DE RETENCIN HIDRULICA ..................................................... 92

    9.7 CARGA SUPERFICIAL REMOVIDA ............................................................ 92

    9.8 DBO5 EN EL EFLUENTE DE LA LAGUNA .................................................. 92

    9.9 DIMENSIONAMIENTO DE LA LAGUNA ...................................................... 92

    9.10 DISPOSITIVOS DE ENTRADA, INTERCONEXIN Y SALIDA ................. 93

    10. LECHOS DE SECADO DE LODOS. ................................................................ 94

    10.1 DRENAJES ................................................................................................ 95

    11. ANLISIS DEL TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES ................... 97

    12. DISEO DE LAS PLANTAS DE TRATAMIENTO PROPUESTAS ................ 104

    12.1 CAUDAL DE DISEO .............................................................................. 105

    12.2 DISEO DEL CRIBADO .......................................................................... 109

    12.3 CALCULO DEL DESARENADOR Y LA CANALETA PARSHALL ............ 111

    12.4 DISEO DEL REACTOR UASB............................................................... 114

    12.5 DISEO DEL FILTRO ANAEROBIO ........................................................ 117

    12.6 DISEO DEL HUMEDAL DE FLUJO SUMERGIDO ................................ 119

    12.7 DISEO DE LAGUNA FACULTAT