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CAPITULO IV: PROPUESTA DE DISEO DE PLANTA DE TRATAMIENTO

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CAPITULO IV: PROPUESTA DE DISEO DE PLANTA DE TRATAMIENTO

4.1 INTRODUCCIN En este captulo se desarrolla la propuesta de diseo de la planta de tratamiento de aguas residuales, partiendo de las consideraciones generales que deben ser tomadas en cuenta a la hora de elaborar proyectos de este tipo. Esta propuesta se divide en cuatro fases de tratamiento, siendo stas las siguientes: preliminar, primario, secundario y digestin de lodos. Cada una de estas fases la constituyen elementos diseados para lograr remover algunos componentes presentes en las aguas residuales una vez que sta pasa por ellos, logrando de esta manera producir un efluente de la planta que cumpla con los requisitos para ser descargada a un cuerpo receptor, en este caso quebrada La Bveda, sin alterar negativamente la flora y fauna presente en ste. Es decir lograr los requerimientos de ANDA mencionados anteriormente.

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4.2 CONSIDERACIONES GENERALES 4.2.1 CARACTERSTICAS FISICOQUMICAS DE LAS AGUAS RESIDUALES Perodo de muestreo Parmetro pH Slidos totales Demanda Demanda bioqumica qumica de de oxgeno (DBO) oxgeno (DQO) Grasas y aceites Slidos sedimentables 11/06 /03 6.90 614.50 Mg/lt 305.35 Mg/lt 359.85 Mg/lt 20.40 Mg/lt 09/07/ 03 7.11 533.00 Mg/lt 319.25 Mg/lt 647.48 Mg/lt 27.00 Mg/lt 6.00 Mg/lt

Los muestreos al agua residual se realizaron en distintos perodos de tiempo con el objeto de medir su calidad. Basndose en informacin emprica de ANDA biolgicos de tratamiento. As tenemos: Perodo 11/06/03; DQO/DBO = 359.85/305.35 = 1.18 Perodo 09/07/03; DQO/DBO = 647.48/319.25 = 2.03 Debido a los valores obtenidos de la relacin DQO/DBO en ambos perodos es menor que 2.4 establecemos que para tratar el agua residual de la ciudad de Nueva Guadalupe se pueden utilizar procesos biolgicos. en cuanto al tratamiento de

aguas residuales s la relacin DQO/DBO < 2.4 s e puede utilizar procesos

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4.2.2 DIMENSIONAMIENTO DE TRATAMIENTO PRELIMINAR I- ETAPAS DE IMPLANTACIN Inicio de operacin: 2003 Horizonte del proyecto: 2028

II- POBLACIN A SERVIR ( P ) P 2 0 0 3 = 5736 habitantes P 2 0 2 8 = 9527 habitantes III- CLCULO DE CAUDALES 4.2.2.1 Alcantarillado Domstico Las normas tcnicas de ANDA en la seccin I numerales 5 y 6 establece lo siguiente: Consumo per cpita de agua: Coeficiente de variacin diaria Coeficiente de variacin horaria Coeficiente de variacin mnima horaria, consumo medio diario K 3 = 0.10 a 0.30. q = 175 lt/p/d K 1 = 1.20 a 1.50 K 2 = 1.80 a 2.40

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Las normas tcnicas de ANDA en la seccin II numeral 4 establece que: Coeficiente de retorno de agua residual Caudal de Desecho Domestico. Se obtiene a travs de las siguientes expresiones. Caudal Medio: P q C 86400 (Ec. 4.1) C = 0.8

Qmd =

Qmd =

(9527 hbts) (175lt/hbt/da) (0.8) 86400

Q = 15.44 lt/seg Caudal Mximo Caudal Mnimo Qmax = K1. K2 . Q Qmin = K3 . Q (Ec. 4.2) (Ec. 4.3)

Los caudales resultantes se presentan a continuacin utilizando los valores 1.5, 2.4 y 0.3 para K 1 , K 2 y K 3 respectivamente. Tabla 4.1. Caudal de desecho domestico (lt/s) AO 2003 2028 MEDIO 9.29 15.44 MXIMO 33.46 55.58 MINIMO 2.79 4.63

Los

caudales

de

desechos

lquidos

Industriales

sern

considerados

constantes en todo el horizonte del proyecto.

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4.2.2.2 Desechos Lquidos Industriales. Segn la inspeccin y levantamiento de datos de campo, no existe en el rea ubicacin de industria, tales como: Ingenios, Beneficios u otros, bsicamente son actividades econmicas pequeas las que predominan. Sin embargo tomando en cuenta el posible desarrollo de la zona, se han incluido los siguientes caudales: Caudal Medio: Caudal Mximo: Caudal Mnimo: IND = INDmax = IND m i n = 0.40 lt/seg 0.60 lt/seg 0.0 lt/seg.

En este

caso el caudal medio de desecho lquido industrial = 0.40 lt/seg

ser considerado constante en todo el horizonte del proyecto 4.2.2.3 Caudal de Infiltracin 2 0 . Caractersticas de la ciudad: Mediante visitas al municipio se pudo determinar que: - La superficie de las calles por donde pasa la red de recoleccin de las aguas residuales se encuentra asfaltada en un 15%, Adoquinadas un 50% y un 35% lo constituyen calles de tierra o empedradas. - Los pozos de visita que se encuentran en carretera pavimentada poseen tapaderas de hierro fundido, mientras que los que se encuentran en calles adoquinadas reforzado. y de tierra o empedradas tienen tapadera de concreto

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Extensin de red colectora (L). L 2 0 0 3 = 10,006.18 mts la propuesta del rediseo del sistema de alcantarillado

Tomada de

sanitario de la ciudad. Debido a que la poblacin se incrementa en un 60% al final del perodo de diseo, se aplica un aumento del 50% a la extensin de la red actual obtenindose una longitud total para el ao 2028 de 15,009.27m, la cual ser utilizada para calcular el caudal de infiltracin Tasa de infiltracin La tasa de infiltracin segn lo establecen las normas tcnicas de ANDA en la seccin II numeral 4 ser i = 0.20 lt/seg.ha para tubera de cemento y 0.10 lt/seg.ha para tubera PVC. Caudales de Infiltracin. Los caudales de infiltracin son calculados por: I = ha x i Donde: i = Tasa de infiltracin ha = rea de calles (Ec. 4.4)

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Normas Tcnicas de A.N.D.A. Seccin 2, numeral 4, El Salvador 1998

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Tabla 4.2. Caudales de Infiltracin (lt/s)

Ao 2003 2028

Longitud (m) Ancho de calle ( m) 10,006.18 15.009.27 6.50 6.50

rea (ha) 6.504 9.756

Caudal 1.301 1.951

La tabla 4.2 muestra los caudales de infiltracin para los aos 2003 y 2028 respectivamente.

4.2.3 Clculo de los Caudales Totales del Alcantarillado Sanitario. El caudal total del alcantarillado sanitario, es la sumatoria de las tres reas: Afluente = Desecho Domestico + Desecho Industrial + Infiltracin.

Caudal general de afluente sanitario. Tabla 4.3. Caudal de alcantarillado sanitario (lt/s)

Ao 2003 2028

Mnimo 3.298 5.336

Medio 10.995 17.788

Mximo 39.582 64.037

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4.3 FASE I - TRATAMIENTO PRELIMINAR Segn la norma Brasilea NBR. 12.208/89 y 12.290/90, se establece que el gradamiento y desarenacin, deben tener remocin mecnica de los materiales retenidos, cuando el caudal de dimensionamiento fuera igual o superior a 250 lt/seg, como en nuestro caso el caudal mximo final es de 64.037 lt/seg podemos definir que: El gradamiento utilizar rejillas de barras de remocin manual. La desarenacin ser por caja de arena tipo canal de limpieza manual, siendo dos unidades en paralelo, una de las cuales queda en reserva. El control del escurrimiento en la caja de arena y en el canal de unin de la rejilla ser obtenido por la instalacin de una canaleta Parshall, precedida de un rebalse, el cual tambin permitir la lectura del caudal afluente. El control de velocidad de escurrimiento evitar que ocurra un arrastre de material arenoso, cundo la velocidad excede los 0.60 m/seg. y ocurrir la disposicin de materia orgnica cuando la velocidad es inferior a 0.30 m/seg. De acuerdo con la norma brasilea NBR. 12.290/90, la velocidad debe ser igual o superior a 0.30m/seg; Para un caudal medio, no debiendo exceder a 0.40 m/seg; para caudal mximo.

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4.3.1 Diseo Hidrulico del Canal Desarenador Se construirn dos cmaras desarenadoras iguales en paralelo, las cuales funcionarn alternadamente para facilitar su limpieza. Se construir adems aguas debajo de los desarenadores un regulador de velocidades constituido por un canal Parshall Datos bsicos para el diseo: Q m a x : 64.037 lt/seg Q m i n : 3.298 lt/seg = 2.26 pie 3 / seg = 0.116 pie 3 / seg ( de tabla 4.3 ) ( de tabla 4.3 )

Velocidad reja limpia: 0.3 m/seg = 0.984 pie/ seg, ya que a velocidades menores la materia orgnica se decantara. Tabla 4.4. Velocidades de sedimentacin segn Imhoff Dimetro (mm) Arena (cm/seg) Carbn (cm/seg) 1.000 13.94 4.220 0.50 7.17 2.11 0.20 2.28 0.72 0.10 0.67 0.20 0.05 0.17 0.042 0.010 0.008 0.002 0.005 0.002 4.2x10 - 5

La tabla 4.4 muestra que para sedimentar partculas de 0.20mm dimetro que son los utilizados para este diseo se debe utilizar una velocidad de sedimentacin de 2.28 cm/seg.

Clculo de las dimensiones de los canales desarenadores Dado que el ancho (B) del canal vara entre 2 y 3 veces el ancho de la garganta (W) de la canaleta Parshal y para este diseo W = 1pie = 0.305 m, se asumir un ancho del canal B = 76 cm aplicando una relacin 2.5W.

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Por lo tanto el ancho del canal B = 0.76 m (ver plano 4.2) El nivel mximo de agua en el canal desarenador representado por (d m a x ) ser calculado mediante la expresin: Q m a x = V.A Q m a x /V = A pero A = B x dmax (Ec. 4.5)

Sustituyendo A en Ec. 4.5 se tiene: d m a x = Q m a x / V.B (Ec. 4.6)

d m a x = (0.064 m 3 /seg) / (0.3 m/seg) (0.76 m) d m a x = 0.28 m El nivel mnimo de agua en el canal desarenador representado por (d m i n ) ser calculado mediante la ecuacin 4.6 pero utilizando el caudal mnimo. d m i n = Q m i n / V.B d m i n = (0.0033 m 3 /seg) / (0.3 m/seg) (0.76 m) d m i n = 0.014 m Consecuente con los valores obtenidos para dmax y dmax en el desarenador, las paredes verticales de ste tendrn una altura de 50 cm dejando 2