diseño ptar

Download Diseño PTAR

Post on 03-Aug-2015

274 views

Category:

Documents

6 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Diseño PTAR

TRANSCRIPT

DISEO PLANTA DE TRATAMIENTO AGUAS RESIDUAL

A continuacin se presenta la propuesta de diseo de las unidades de tratamiento primario para una planta de tratamiento de agua residual, para tratar el agua que se descarga sobre la quebrada Cameguadua del municipio de Chinchina.

1. CARACTERIZACIN DE LAS AGUAS RESIDUALES URBANAS DEL MUNICIPIO DE CHINCHINA 1.1. Poblacin proyectada 2030

Para realizar la caracterizacin de las aguas residuales y determinar el caudal de diseo se requiere determina inicialmente la poblacin proyectada para el periodo de diseo el cual se estableci para el ao 2030, La poblacin se estableci segn el estudio de factibilidad y diseo para el saneamiento bsico de las aguas residuales del municipio de Chinchina realizado en el 2005, en el cual se tuvo en cuenta los planes de desarrollo y ordenamiento territorial, las tendencias poblacionales y la informacin censal. Los resultados de la poblacin proyectada se resumen en la tabla 1. Tabla 1. Calculo Poblacin ProyectadaDESCRIPCIN VALOR UNIDADES Poblacin 2005 68.460 Habitantes Densidad a 2005 375 ha/ha rea casco urbano 1.823.525 m2 Permetro urbano 2.382 mm/ao Poblacin 2030 118.688 hab Densidad a 2030 651 ha/ha

1.2.

Calculo caudales de diseo

El volumen de aguas residuales aportadas a un sistema de recoleccin y evacuacin esta integrado por las aguas residuales domsticas, industriales, comerciales e institucionales. Este se calculo con base a la informacin histrica de consumos, mediciones y evaluaciones realizadas por Empocaldas y reportadas en el estudio anteriormente mencionado. A partir de este estudio se determin: Teniendo en cuenta que cerca del 87 % del agua residual que se produce en la ciudad de Chinchina, se descarga sobre la quebrada Cameguada se obtiene:

Los diferentes parmetros necesarios para determinar el caudal de diseo y los caudales mximo y pico fueron tomados del estudio de Saneamiento bsico del municipio de Chinichina. El rea aferente se tomo de dicho estudio, sumando solo las zonas que vierten las aguas residuales del municipio sobre esta quebrada. Los resultados obtenidos de caudal medio, mximo y pico esperados en la planta de tratamiento de aguas residuales de Cameguadua se encuentran reportados en la tabla 2.

Tabla 2. Resultados Qmedio-Q mximo Q pico.Parametro Poblacin real proyectada 2030 Dotacin neta de agua potable Coeficiente de retorno APC_ARD Caudal de ARD Factor para caudal mximo horario de ARD1 Caudal mximo de ARD Caudal de ARI comerciales e institucionales Factor para caudal mximo de ARI_C e_I1 Caudal mximo de ARI_C_e_ I Inflitracin1 rea aferente1 Caudal de infiltracin Qmd (tiempo seco) Qmd Qmd Qmax (tiempo seco) Qmax Qmax Factor de caudal pico (dilucin) 1 Caudal pico (tiempo lluvioso) Qpico Poblacin equivalente I_C_e_I1 Poblacin equivalente total Valor Unidades 118.688,00 hab 160,95 L/hab.d 0,85 136,81 L/hab.d 16.237.408,56 L/d 2,00 32.474.817,12 L/d 2.125.440,00 L/d 1,47 3.128.278,40 L/d 0,30 L/s-Ha 159,57 Ha 4.136.054,40 L/d 22.498.902,96 L/d 22.498,90 m3/d 0,26 m3/s 39.739.149,92 L/d 39.739,15 m3/d 0,46 m3/s 3,00 67.496.708,88 L/d 0,78 m3/s 20.000,00 hab 138.688,00 Hab

1.3.

Caractersticas fisicoqumicas agua residual

1

TomadoEstudioSaneamientobsico2005.Empocaldas

Para la caracterizacin del agua residual que ingresa a la planta de tratamiento de Cameguadua, dado que no se encontr datos fisicoqumicos de monitoreos sobre los descargas a esta quebrada, se tomo los valores de aporte percpita de diferentes parmetros reportados en el estudio de factibilidad para la recuperacin y mantenimiento de la calidad de la cuenca del ro Chinchina - fase I, seleccionando los valores reportados del municipio de Villamaria como parmetros validos para Chinchina, dada la cercana y caractersticas de los municipios (ver tabla 3). Tabla 3. Aporte percapita parmetros fisicoqumicos tomados para el diseoAporte percapita T k, bottle 21C2 bCOD/UBOD sCODe ALK3 APC_COD APC_BOD APC_TSS APC_TKN APC_NH4_N APC_TP Valor Unidades % soluble 21,00 C 0,35 1/d 1,18 30,00 mg/L 100,00 mgCaCO3/L 190,20 g/hab-d 38,18 96,20 g/hab-d 40,56 78,60 g/hab-d 76,13 14,40 g/hab-d 74,00 9,60 g/hab-d 100 2,80 g/hab-d 72,00 % Soluble % Soluble % es VSS % Soluble % Soluble % Soluble

La k, fue tomada segn lo sugerido por Jairo A. Romero R (Tratamiento de Aguas Residuales. Teora y Principios de Diseo) (Tabla 1,16), realizando la respectiva correccin por temperatura a una temperatura media de 21 C, al igual que la alcalinidad, esta se tomo como 100, ya que es el valor recomendado como tpico para aguas residuales domesticas. La fraccin soluble de cada parmetro, fue tomada similar al ejemplo de diseo realizado en la asignatura de Plantas II, de la especializacin en Ingeniera ambiental y sanitaria de la Universidad Nacional. Los resultados de la caracterizacin se presentan en la tabla 4. Tabla 4. Aporte percapita parmetros fisicoqumicos tomados para el diseoParmetro COD sCOD pCOD BOD sBOD pBOD TSS VSS iTSS TKN sTKN pTKN NH4_N ON sON2 3

Valor 1172,433058 447,6818389 724,7512192 592,9971618 240,5196488 352,477513 484,5070366 368,8455168 115,6615198 88,76464793 65,68583947 23,07880846 59,17643195 29,58821598 6,509407515

Unidades mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L

Parmetro TP sTP pTP kbottle UBOD bCOD nbCOD nbsCOD bsCOD rbsCOD nbpCOD bpCOD bpCOD/pCOD bVSS/VSS bVSS

Valor Unidades 17,25979265 mg/L 12,42705071 mg/L 4,832741943 mg/L 0,3696 mg/L 717,7178172 mg/L 846,9070243 mg/L 325,5260337 mg/L 30 mg/L 417,6818389 mg/L 417,6818389 mg/L 295,5260337 mg/L 429,2251855 mg/L 0,592237963 mg/L 0,592237963 mg/L 218,4443174 mg/L

Tabla 1.16 Tto de Aguas Residuales. Teora y Principios de Diseo. Jairo A. Romero R. Tabla 1.16 Tto de Aguas Residuales. Teora y Principios de Diseo. Jairo A. Romero R.

pON

23,07880846

mg/L

nbVSS

150,4011994

mg/L

Nota: La fraccin de COD soluble no biodegradable se asumi en 30 mg/L ya que este parmetro debe ser determinado experimentalmente. 2. DISEO REJA 2.1. Marco conceptual:

Las operaciones fsicas o tratamiento primario se emplean para la separacin de slidos de gran tamao, slidos suspendidos y flotantes, grasas, y compuestos orgnicos voltaicos. Las operaciones y procesos unitarios que se analizaran a detalle sern: rejas, desarenadores y sedimentacin primaria. El primer paso en el tratamiento del agua residual consiste en la separacin de los slidos gruesos. El procedimiento ms habitual se basa en hacer pasar el agua residual bruta a travs de rejas de barras Los materiales retenidos en las rejas se conocen con el nombre de residuos o basuras. Cuanto menos es la abertura libre del tamiz, mayor ser la cantidad de residuos eliminada. A pesar de que no existe ninguna definicin que permita identificar los materiales separables mediante rejas, y de que no existe ningn mtodo reconocido para la medicin de la cantidad de residuos eliminada, stos presentan ciertas propiedades comunes.

2.2.

Diseo:

En este propuesta de diseo se usan rejas de limpieza mecnica ya que no solo reduce de manera considerable el trabajo manual necesario para la limpieza de las rejas, y la eliminacin de basuras, sino tambin para evitar los reboses y desbordamientos que se producen por la obturacin de aquellas. En la tabla 5 se presentan las consideraciones para el diseo de este sistema. Tabla 5. Parmetros de Diseo RejaINFORMACIN DE ENTRADA Q medio tiempo seco Q mximo tiempo seco Q pico t lluvioso VALOR UNIDADES 0,26 m3/s 0,46 m3/s 0,78 m3/s

INFORMACIN RAS VALOR UNIDADES Canales con capacidad pico 2 Unidades Espaciamiento reja mecnica finos 3 cm Tipo barrotes (Circular ) 1,79 Espesor barrotes finos 10 mm Espesor barrotes gruesos 10 mm Espaciamiento reja mecnica gruesos 7,5 cm Velocidad a travs de la reja > V Q medio >= 0,4 m/s V Q max >= 0,6 m/s V Q pico >= 1,2 m/s Velocidad aproximacin reja Mecnica 0,3 0,9 m/s

Angulo con la horizontal Factor de rugosidad maning

60 0,01

Grados

2.2.1. Pasos de Diseo 1. Estimacin del dimetro del emisario

Reemplazando Ec 2 en Ec 1 y despejando D se tiene

Como este dimetro no es comercial, se aproxima al comercial ms cercano

2.

Calculo de QLL y VLL reales

3.

Establecer la profundidad de flujo d1 a Qpico

Mediante proceso iterativo se halla d1, primero se supone un valor de la relacin de d1 sobre D, luego se calcula el rea de flujo, el permetro mojado, el radio hidrulico V1, esto se realiza hasta el Caudal hallado sea igual a Qpico, QMedio y QMaxmo, los resultados obtenidos se muestran a continuacin.

Tabla 6. Determinacin de la profundidad de flujoParmetro rea Permetro Mojado Radio Hidrulico V1 d1 Qpico 0,459 1,7314 0,265 1,7007 0,6022 QMedio 0,201 1,1494 0,175 1,291 0,3161 QMaxmo 0,306 1,3868 0,22 1,5046 0,432

4.

Calculo y seleccin del rea de flujo que cumpla criterios de diseo

Para este clculo suponemos d2, calculamos el rea segn criterios de diseo para la velocidad atreves de la reja a Qpico, QMedio y QMaxmo, Con cada rea se calcula la velocidad para Qpico, QMedio y QMaxmoyseseleccionaelreaquecumplaloscriteriosdediseo.

A Qpico

A QMedio

A QMaxmo

Tabla 7. Seleccin de rea de diseo rea (0,651m2) 1,2 0,707 0,4 Criterio rea (0,767m2) Criterio Cumple (= 0,4) Cumple (>= 0,6) 0,34 No Cumple (>= 0,6)

VPico VMedia VMaxma

rea seleccionada 0,651m2 5.

Dimensionamiento del canal y la reja fina

Ahora iteraremos hasta convergencia el d2 supuesto en el paso anterior, para ello, utilizamos la ecuacin de Bernoulli reemplazando los valores conocidos (Z1, Z2, V1, D1) y expresando las incgnitas en funcin de d2, iteramos hasta convergencia (d2 supuesto = d2 calculado), con este valor calculamos el numero de espacios libres,