ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL CHIMBORAZO

FACULTAD DE CIENCIAS

ESCUELA DE CIENCIAS QUÍMICAS

BIOTECNOLOGÍA AMBIENTAL

TRATAMIENTO DE AGUA II

Tema:

“DISEÑO DE UNA PLANTA DE TARTAMIENTO DE AGUA RESIDUAL PARA LA ZONA URBANA DE TISALEO”

Nombres:

Gloria Chango Pamela Novillo Carla V. Valle Ch. Jairo Viteri Nivel:

OctavoFecha: 02 de julo del 2012

RIOBAMBA- ECUADOR

1

TABLA DE CONTENIDO. (ÍNDICE)

Introducción…………………………………………………………………………………1

Resumen……………………………………………………………………………………..2

Justificativo………………………………………………………………………………….2

Objetivos…………………………………………………………………………………….3

Marco Teórico……………………………………………………………………………….3

Generalidades del área de estudio…………………………………………………...4

Sistemas de tratamiento de aguas residuales a implementar en el área de estudio….4Rejillas……………………………………………………………………….5Sedimentador………………………………………………………………...5Trampa de grasas…………………………………………………………….6Tanque Imhoff……………………………………………………………….6ERAS de secado……………………………………………………………..8FAFA (filtro anaeróbico de flujo ascendente)…..…………………………...8Lagunaje……………………………………………………………………10

Normativa Legal……………………………………………………………………11

Parte experimental………………………………………………………………………….13

Resultados………………………………………………………………………………….15

Dimensionado de la planta…………………………………………………………………25

Resumen del dimensionado………………………………………………………………...37

Cumplimiento de la norma…………………………………………………………………38

Conclusiones……………………………………………………………………………….40

Recomendaciones…………………………………………………………………………40

Bibliografía………………………………………………………………………………...40

Anexos……………………………………………………………………………………...41

2

1. INTRODUCCIÓN.La contaminación es un fenómeno global que está afectando al ambiente y claro a los receptores externos como son el agua, aire y suelo. La prevención, reducción y eliminación de los contaminantes vertidos hacia los mismos, es lo ideal para reducir los impactos ambientales negativos.

La contaminación de causes hídricos ha sido perjudicial desde sus inicios para la productividad de las zonas aledañas a los mismos, ocasionando un impacto severo en el ambiente.

A comienzos del siglo XX, algunas ciudades e industrias empezaron a reconocer que el vertido directo de desechos en los ríos provocaba problemas sanitarios. Esto llevó a la construcción de instalaciones de depuración.

Aproximadamente en aquellos mismos años se introdujo la fosa séptica como mecanismo para el tratamiento de las aguas residuales domésticas tanto en las áreas suburbanas como en las rurales. Para el tratamiento en instalaciones públicas se adoptó primero la técnica del filtro de goteo que en muchos estudios y trabajos realizados y desarrollados se llego a lo que se conoce como la planta de tratamiento de aguas residuales a nivel doméstico e industrial

Es por estos que es necesario el diseño e implementación estaciones depuradoras (plantas de tratamiento) de aguas residuales, para de esta manera lograr reducir la contaminación de estos efluentes hasta niveles aceptables para ser vertidos a redes de alcantarillado, cursos naturales de agua, o suelo.

2. RESUMEN

El presente proyecto tiene como tema “DISEÑO DE UNA PLANTA DE TRATAMIENTO PARA AGUAS RESIDUALES PARA LA ZONA URBANA DEL CANTÓN TISALEO”

La importancia que tiene este proyecto es dar un adecuado tratamiento de las aguas residuales que genera la zona urbana del cantón Tisaleo

En vista de que actualmente no son tratadas técnicamente, afectando al ambiente y a sus habitantes. Por tal razón se desea diseñar una planta de tratamientos para aguas residuales con la finalidad de mitigar el impacto ambiental que desembocarán en el río Pachanlica.

3

Realizándose mediciones del caudal de descarga durante 1 hora se obtuvo el caudal máximo, mínimo y medio mediante un muestreo compuesto, y a más de esto se tomaron muestras de agua residual para el análisis de características físicas, químicas y biológicas de forma, y el resultado nos dio un valor de 316,16 mg/L en DBO y comparando con la Tabla XII del Libro VI, Anexo 1 del TULAS indican que están contaminando el ambiente, a mas de esto se realizo el hidrograma en función del caudal y del tiempo, ya que esto ayuda para el dimensionamiento y elección de las unidades físicas de la planta de tratamiento, cabe explicar que se realizo un levantamiento topográfico del lugar donde se encuentra la empresa y del lugar donde se va a ubicar la planta de tratamiento de las aguas residuales de dicho cantón.

Al recopilar la información necesaria de interés nuestro para llegar a nuestro objetivo, se procedió a realizar el dimensionamiento y selección de las unidades físicas de la planta de tratamiento, constituida por: un canal de conducción que lleva el flujo de agua hacia la planta, está provisto de un sistema de rejillas, desarenador, sedimentador, tanque Inhoff, ERAS de secado, filtro anaeróbico de flujo ascendente (FAFA), con esto se pretende mejorar la calidad del efluente en un del 79,11% y para lo sólidos suspendidos del 94,672%. Con la planta diseñada se prevé disminuir la contaminación en los factores ambientales.

3. JUSTIFICATIVO

Como consecuencia del crecimiento poblacional la contaminación es cada vez más creciente todo para satisfacer el actual estilo de vida, es por esto existe una notable disminución de fuentes hídricas para dotar de agua a los humanos y las pocas existentes están siendo contaminadas

Las autoridades regionales, tanto aquellas que tienen competencia en el desarrollo productivo como las interesadas en el desarrollo ambiental de la región, consideran que este sector puede y debe avanzar en materias de eficiencia productiva y ambiental, protegiendo la salud de las personas y el ambiente.

En la provincia de Tungurahua como en todas las poblaciones del mundo, requieren de una planta de tratamiento de aguas residuales domésticas antes de ser vertidas a los cuerpos de agua dulce para disminuir el impacto y ayudar a la rápida recuperación de los cauces hídricos por ello el proyecto está enfocado en mejorarla calidad del agua residual disminuyendo la carga contaminante generada por la zona urbana del cantón Tisaleo

4

4. OBJETIVOS

4.1. GENERAL Diseñar una planta de tratamiento para aguas residuales de la zona urbana del

cantón Tisaleo.

4.2. ESPECÍFICOS Caracterizar del agua residual de la zona urbana del cantón Tisaleo. Elaborar el levantamiento topográfico del lugar donde se ubicará la planta de

tratamiento de aguas residuales Realizar los cálculos necesarios para un correcto diseño de la planta.

5. MARCO TEÓRICO

5.1. GENERALIDADES DEL ÁREA DE ESTUDIOGENERALIDADES DEL ÁREA DE ESTUDIO

El cantón Tisaleo, pertenece a la provincia del Tungurahua, tiene una población total de 2744 habitantes distribuidos en dos parroquias:

Parroquia Urbana - Tisaleo (88.28% de sus habitantes)

Parroquia Rural - Quinchicoto y Tisaleo (11.72 % de de sus habitantes)

5

MICROCLIMA

Piso Templado Subandino: Comprende desde los 2.500 metros hasta los 3.200 metros de altura, con temperaturas de 10 a 15 grados centígrados. El relieve en su mayor parte es montañoso.

PRECIPITACIONES

Posee una precipitación anual promedio de 210.4 mm

Servicios básicos

Tienen acceso a la red de alcantarillado, el 61% de las viviendas. Agua entubada  por red pública dentro de la vivienda: 76%. Energía eléctrica 61%. Servicio telefónico 31%. (9)

5.2. SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES A IMPLEMENTAR EN EL ÁREA DE ESTUDIO

5.2.1. REJILLAS

El propósito fundamental de estos dispositivos es permitir el desarrollo eficaz de tratamientos posteriores.Pueden ser de limpieza manual o mecánica. Se recomiendas instalar rejillas de limpieza manual para gastos menores a 50L/s; cuando el gasto es mayor o igual, es conveniente utilizar rejillas con limpieza mecánica.

6

El canal de aproximación a la rejilla debe ser diseñado para prevenir la acumulación de arena u otro material pesado aguas arriba de está. Además, debe tener preferiblemente una dirección perpendicular a las barras de la rejilla.

5.2.2. DESARENADOR

Desarenador es una estructura diseñada para retener la arena que traen las aguas servidas o las aguas superficiales a fin de evitar que ingresen. Existen varios tipos de desarenadores, los principales son:

Desarenador Longitudinal; Desarenador de vórtice.

La velocidad buscada del agua es de 0,3 m/s.

Su funcionamiento se basa en la reducción de la velocidad del agua y de las turbulencias, permitiendo así que el material sólido transportado en suspensión se deposite en el fondo, de donde es retirado periódicamente.

Normalmente se construyen dos estructuras paralelas, para permitir la limpieza de una de las estructuras mientras la otra está operando.

5.2.3. CANAL PARSHALL

La canaleta Parshall es un elemento primario de flujo con una amplia gama de aplicaciones para medir el flujo en canales abiertos. Puede ser usado para medir el flujo en ríos, canales de irrigación y/o de desagüe, salidas de alcantarillas, aguas residuales, vertidos de fabricas, etc. La medida del flujo esta basada en la asunción de que el flujo critico se produce estrechando la anchura de la garganta de la canaleta y levantando la base.

7

VENTAJAS CANALETA

Baja inversión Más resistente que cualquier metal Dimensiones estables Es una canaleta prefabricada, se tiene seguridad en sus dimensiones, moldeada en

una sola pieza. Construcción resistente Resistente a la corrosión Fácil instalación Ligera y resistente; puede ser instalado en líneas de concreto Esta característica minimiza la acumulación de suciedad. Durable

5.2.4. SEDIMENTADOR

Es un proceso físico de separación por gravedad que hace que una partícula más densa que el agua tenga una trayectoria descendente, depositándose en el fondo del sedimentador. Está en función de la densidad del líquido, del tamaño, del peso específico y de la morfología de las partículas. Esta operación será más eficaz cuanto mayor sea el tamaño y la densidad de las partículas a separar del agua, es decir, cuanto mayor sea su velocidad de sedimentación, siendo el principal parámetro de diseño para estos equipos. A esta operación de sedimentación se le suele denominar también decantación.

El objetivo fundamental de la decantación primaria es doble: por un lado permite eliminar los sólidos en suspensión (en un 60%, aproximadamente) presentes en la aguas residuales y la materia orgánica (en un 30%, aproximadamente) y por otro lado, protegen los procesos posteriores de oxidación biológica de la intrusión de fangos inertes de densidad elevada.

La forma de los equipos donde llevar a cabo la sedimentación es variable, en función de las características de las partículas a sedimentar (tamaño, forma, concentración, densidad, etc.).

1. Sedimentadores rectangulares: La velocidad de desplazamiento horizontal del agua es constante y se suelen utilizar para separar partículas densas y grandes (arenas).Suelen ser equipos poco profundos.

2. Sedimentadores circulares: En ellos el flujo de agua suele ser radial desde el centro hacia el exterior, por lo que la velocidad de desplazamiento del agua disminuye al alejarnos del centro del sedimentador.

3. Sedimentadores lamelares: Han surgido como alternativa a los sedimentadores poco profundos, al conseguirse una mayor área de sedimentación en el mismo espacio. Consisten en tanques de poca profundidad que contienen paquetes de placas (lamelas) o tubos inclinados respecto a la base, y por cuyo interior se hace fluir el agua de manera ascendente. En la superficie inferior se van acumulando las partículas, desplazándose de forma descendente y recogiéndose en el fondo del sedimentador.

8

Las partículas depositadas en el fondo de los equipos (denominados fangos) se arrastran mediante rasquetas desde en fondo donde se “empujan” hacia la salida. Estos fangos, en muchas ocasiones y en la misma planta de tratamiento, se someten a distintas operaciones para reducir su volumen y darles un destino final. (2)

5.2.5. TANQUE IMHOFF

El tanque imhoff es una unidad de tratamiento primario cuya finalidad es la remoción de sólidos suspendidos.

Los tanques imhoff tienen una operación muy simple y no requiere de partes mecánicas; sin embargo, para su uso concreto es necesario que las aguas residuales pasen por los procesos de tratamiento preliminar de cribado y remoción de arena.

Esta alternativa resulta adecuada en caso no se cuente con grandes áreas de terreno para poder construir un sistema de tratamiento de aguas residuales domésticas, como es el caso de las lagunas de estabilización, además de que el tanque imhoff deberá estar instalado alejado de la población, debido a que produce malos olores.

El tanque imhoff elimina del 40 al 50% de sólidos suspendidos y reduce la DBO de 25 a 35%. Los lodos acumulados en el digestor del tanque imhoff se extraen periódicamente y se conducen a lechos de secados.

Debido a esta baja remoción de la DBO y coliformes, lo que se recomendaría es enviar el efluente hacia una laguna facultativa para que haya una buena remoción de microorganismos en el efluente.

COMPONENTES DEL TANQUE

1. Cámara de sedimentación: Unidad del tanque imhoff, donde se remueven gran parte de los sólidos sedimentables.

2. Cámara de digestión de lodos: Unidad de los tanques imhoff, donde se almacenan y digieren los lodos.

3. Área de ventilación y acumulación de espumas: Durante la operación, las aguas residuales fluyen a través de la cámara de sedimentación, donde se remueven gran parte de los sólidos sedimentables, estos resbalan por las paredes inclinadas del fondo de la cámara de sedimentación pasando a la cámara de digestión a través de la ranura con traslape existente en el fondo del sedimentador. El traslape tiene la función de impedir que los gases o partículas suspendidas de sólidos, producto de la digestión, interfieran en el proceso de la sedimentación. Los gases y partículas ascendentes, que inevitablemente se producen en el proceso de digestión, son desviados hacia la cámara de natas o área de ventilación. (4)

9

TANQUE IMHOFF

Fuente: Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico RAS – 2000.

5.2.6. ERAS DE SECADO

Los lechos de secado son generalmente el método más simple y económico de deshidratar los lodos digeridos, son dispositivos que eliminan una cantidad de agua suficiente de los lodos para que el resto pueda manejarse como material sólido, con un contenido de humedad inferior al 70 %. El lecho típico de secado es de forma rectangular poco profundo, con fondos porosos colocados sobre un sistema de drenaje. El lodo se aplica sobre el lecho en capas de 20 a 40 cm y se deja secar. (5)

5.2.7. FILTRO ANAEROBIO DE FLUJO ASCENDENTEEl filtro anaerobio de flujo ascendente es un proceso para el tratamiento de residuos solubles.

10

Fuente: Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico RAS – 2000.

De los sistemas de tratamiento anaerobio es el más sencillo de mantener porque la biomasa permanece como una película microbial adherida y porque como el flujo es ascensional, el riesgo de taponamiento es mínimo. El agua residual es puesta en contacto con el crecimiento biológico anaerobio adherido al medio y como las bacterias son retenidas sobre el medio no salen en el efluente, es posible obtener tiempos de retención celular del orden de cien días con tiempos de retención hidráulica cortos. Estos filtros también pueden ser útilies para desnitrificar efluentes ricos en nitratos.

El medio permanece sumergido en el agua residual, permitiendo una concentración de biomasa alta y un efluente clarificado; el proceso se usado a bajas temperaturas, pero preferiblemente la temperatura debe ser mayor de 25C. El espesor observado de biopelícula sobre diferentes medios plásticos es de 1 a 3mm. El residuo debe contener alcalinidad suficiente para mantener un pH, en la zona de lodos mayor de 6.5, sin embargo, el amonio liberado en la hidrólisis de las proteínas puede reducir la alcalinidad requerida de fuentes externas.

El arranque de un proceso de crecimiento adherido puede ser más lento que el de un proceso de crecimiento suspendido, puede demorar unos seis meses en aguas residuales de baja concentración y de temperatura baja; pero la ventaja es que el filtro anaerobio es poco sensible a variaciones de carga hidráulica y a la operación discontinua pues el medio retiene los sólidos y la biomas formada en él.

En estudios hechos en Brasil se indica que estos filtros logran remociones de DBO del 80% con lechos de piedra de 4 y 7mm y una altura de 1.20m. (6)

11

NORMATIVA AMBIENTAL.

El proyecto se fundamentará en el Texto Unificado de Legislación Ambiental (TULAS) Libro VI, Anexo I, que establece los límites permisibles, disposiciones y prohibiciones para las descargas en cuerpos de aguas o sistemas de alcantarillado.

Límites de descarga a un cuerpo de agua dulce o sistemas de alcantarillado

PARÁMETROS EXPRESADO COMO

UNIDAD LÍMITE MÁXIMO

PERMISIBLEAceites y Grasas. Sustancias

solubles en hexano

mg/l0,3

Alkil mercurio mg/lNo detectable

Aldehídos mg/l 2,0

Aluminio Al mg/l 5,0

Arsénico total As mg/l 0,1

Bario Ba mg/l 2,0

Boro total B mg/l 2,0

Cadmio Cd mg/l 0,02

Cianuro total CN- mg/l 0,1

Cloro Activo Cl mg/l 0,5

Cloroformo Extracto carbón cloroformo ECC

mg/l 0,1

Cloruros Cl- mg/l 1 000

Cobre Cu mg/l 1,0

Cobalto Co mg/l 0,5

12

Coliformes Fecales

Nmp/100 ml 1Remoción > al 99,9 %

Color real Color real unidades de color

* Inapreciable en dilución:

1/20

Compuestos fenólicos

Fenol mg/l 0,2

Cromo hexavalente

Cr+6 mg/l 0,5

Demanda Bioquímica de

Oxígeno (5 días)

D.B.O5. mg/l 100

Demanda Química de Oxígeno

D.Q.O. mg/l 250

Dicloroetileno Dicloroetileno mg/l 1,0

Estaño Sn mg/l 5,0

Fluoruros F mg/l 5,0

Fósforo Total P mg/l 10

Hierro total Fe mg/l 10,0

Hidrocarburos Totales de Petróleo

TPH mg/l 20,0

Manganeso total Mn mg/l 2,0

Materia flotante Visibles Ausencia

Mercurio total Hg mg/l 0,005

Níquel Ni mg/l 2,0

Nitratos + Nitritos Expresado como mg/l 10,0

1

13

Nitrógeno (N)

Nitrógeno Total Kjedahl

N mg/l 15

Organoclorados totales

Concentración de organoclorados

totales

mg/l 0,05

Organofosforados totales

Concentración de organofosforados

totales.

mg/l 0,1

Plata Ag mg/l 0,1

Plomo Pb mg/l 0,2

Potencial de hidrógeno

pH 5-9

Selenio Se mg/l 0,1

Sólidos Sedimentables

ml/l 1,0

Sólidos Suspendidos

Totales

mg/l 100

Sólidos totales mg/l 1 600

Sulfatos SO4= mg/l 1000

Sulfitos SO3 mg/l 2,0

Sulfuros S mg/l 0,5

Temperatura oC < 35

Tensoactivos Sustancias activas al azul de

metileno

mg/l 0,5

Tetracloruro de carbono

Tetracloruro de carbono

mg/l 1,0

14

Tricloroetileno Tricloroetileno mg/l 1,0

Vanadio mg/l 5,0

Zinc Zn mg/l 5,0

Fuente: Libro VI, Anexo 1 del TULAS

6. PARTE EXPERIMENTAL:

6.1. METODOLOGÍA

6.1.1. Materiales y equipos:

Entre los materiales y equipos utilizados se usaron:

MEDICIÓN DE CAUDAL

Balde de 6 litros Cronómetro Mandil Guantes Cuaderno de apuntes

TOMA DE MUESTRA

Mandil Guantes Cuaderno de apuntes Frasco de plástico Termómetro

6.1.2. Metodología:

El sector elegido fue la zona urbana del cantón Tisaleo, en la provincia de Tungurahua, para el proyecto se realizó:

Ubicación del lugarMuestreoAnálisis de laboratorio (se edito el valor de DBO a la temperatura del lugar)Medición de caudal

Planimetría del lugar y localización (GPS)

15

Dimensionado de la planta de tratamiento de aguas residuales (cálculos)Diseño en civilcad y autocadVerificación teórica de la legislación ambiental vigente

7. RESULTADOS:

UBICACIÓN DEL LUGAR

TISALEO ZONA URBANA

16

UBICACIÓN DE LA PLANTA

PLANIMETRÍA DEL LUGAR

Para la planimetría del lugar primero nos ubicamos la zona donde será la planta de tratamiento de aguas residualesSe alinea con los satélitesSe camina con el GPS fijo por todo el área para sacar altimetríaSe descargan los datos del GPS y se traslada a Autocad

17

MEDICIÓN DE CAUDAL

1. Con un balde o recipiente con capacidad de 5 litros se lo llenaba con el agua residual que era recolectada en un canal y luego expulsado por una tubería

2. Se tomó el tiempo con un cronómetro 3. Se repite por tres veces cada 15 minutos hasta completar una hora4. Se obtuvieron los siguientes datos

Muestra Volumen (L) Tiempo(seg) Caudal (L/seg)1 (1 min) 5 5,51 0,9082 (15 min) 5 5,78 0,8643 (30 min) 5 6,07 0,8234 (45 min) 5 4,59 1,0895 (60 min) 5 5,84 0,856

TOTAL 4,54

HIDROGRAMA

0 10 20 30 40 50 60 700.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

1.1

1.2

Caudal vs Minuto

MUESTREO

V muestra=QtV total

QmNmuestras

V muestra=0,864

Lseg

1L

0,908Lseg

5

V muestra=5mlcada15minutos

18

ANÁLISIS DE LABORATORIO

DATOS DE LA MUESTRA

FUENTE: Zona urbana cantón Mocha

FECHA DE RECOLECCIÓN: 06/06/2012 RECOLECCIÓN POR:

- Chango Gloria - Novillo Pamela- Valle Carla - Viteri Jairo

TIPO DE AGUA: Agua residual de zona urbana

FECHA DE ANÁLISIS: 06/06/2012

Cantón: Mocha LOCALIDAD: Zona rural

ANÁLISIS FÍSICO - QUÍMICO

1) CARACTERÍSTICAS FÍSICAS

PARÁMETRO EXPRESADO COMO

LIMITE PERMISIBLE RESULTADO

PH Unidades 6,5 - 8,5* 7,94

TURBIEDAD U.N.T 5* 152,91

TEMPERATURA C < 35* 15,30

SOLIDOS SEDIMENTABLES

0,1 247

SOLIDOS SUSPENDIDOS TOTALES

mg/l 100* 613

CONDUCTIVIDAD uS/cm ------- 495

2) CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS

PARÁMETRO EXPRESADO COMO

LIMITE PERMISIBLE RESULTADO

DBO DBO5 mg/l 100* 316,16

DQO mg/l 250* 533,33

19

* Límites permisibles para descarga de agua en un cuerpo de agua dulce TULAS, Libro IV, anexo I, Tabla 12

CAUDAL DE DISEÑO

DATOS

Caudal (D)= 108,96 L/díahabPoblación= 2744 habitantes

Población futura.

Pn=P0(100+P

100)n

Pn= población futuraP0= población activaP= % de crecimiento poblacional (1,2 en el cantón Mocha)n= número de años.

P30=2744 ( 100+1,2100

)30

P30=3924,64→3925habitantes

Qf=P30D

Qf=108,96L

habdía3925hab

Qf=427668Ldía

Qf=427,668m3

día

DIMENSIONADO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

DISEÑO DE DESARENADOR

CÁLCULO DEL ÁREA

A=Qv

20

w= 2√ A1,5

El alto se le considera 1,5w

alto=1,5w

El largo es 10 veces w

largo=10w

DISEÑO DE REJILLAS (n)

Se da las características de separación (e) y espesor de barras (S), para calcular el ancho del canal:

DATOS

e = 15 mm

S = 15 mm

n= wS+e

Como son rejillas de limpieza manual se utiliza un ángulo de 60°

Pérdida de carga

h=β ( Se )4 /3( v2

2 g )sen60

21

PENDIENTE (ECUACIÓN DE MANNING)

v=1nR

23 S

12

Donde

R= (área) (perímetro)

S= ΔH (L)

∆ H=( v

( 1nAP

23 ))

2

∗L

CANAL PARSHALL

Este canal se lo realiza de acuerdo a la siguiente tabla tomando como caudal máximo

DISEÑO DEL SEDIMENTADOR

A= QCS

D= 2√ 4 AΠ

Diámetro interno de arqueta (15-20%)

22

v

Ø i=0,15 (D)

Si h= 3m según Metcalf Eddy

V=h A

Tiempo de retención

Tr=VQ

y=D2

(0,08( pendiente))

Altura del diámetro interno de arqueta (1/3 a 1/5)

TANQUE INHOFF

Datos

C s=24m3

díam2

Área Superficial

A s=QCs

Se asume el valor de b=0,65m (parámetros de diseño)

Longitud

L=A s

b

Tiempo de retención de 2 horas= 0,0833 días

Velocidad de sedimentación

v= LTr

23

Volumen de sedimentación

V s=QTr

Área Transversal

At=V s

L

Ángulo 60° (Según OPS)

C=A t−(B∗D

2)

B

Área de la cámara

Acámara=(B∗C )+(B∗D2 )

Se asume a = 0,6m

h=b+2a

Se toma un ángulo de 30°

g=

h2

tg 30

Altura total (9 a 11 m como máximo)

ERAS DE SECADO

Carga de sólidos en el sedimentador (Cs) = 90 grSS/hab día

Masa desólidos queconforman loslodos= (0,5∗0,7∗0,5∗Cs )+(0,5∗0,3∗Cs)

Se toma que la densidad de los lodos = 1,04Kg/L

% sólidos (varía del 8 al 10%)= 10 %

Volumendiariode lodos digeridos=Masa de sólidosque conformanloslodoslodos∗(% /100)

24

Volumende lodos aextraerse=Volumendiario de lodos digeridos∗55días1000

Profundidad varía de 0,20 a 0,40 m, en este caso es de 0,30m

Áreadel lecho de secado=Volumende lodos aextraerseprof undidad

Ancho varía de 3 a 6 m, en este caso de 4m

Largo= Área del lecho desecadoancho

FAFA

Altura varía de 1,8 a 2 m, en este caso es de 1,8 m

Tiempo de retención de 12h

Volumen

V=1,6Q PD

Área del FAFA

A=Vh

L= 2√A

DISEÑO EN CIVILCAD Y AUTOCAD

Para el dimensionamiento de la planta de aguas residuales se partió del plano topográfico del área a considerarPosteriormente con los cálculos obtenidos en Word se procede a dibujar cada componente, con sus cortes respectivos, básicamente consiste en:

1. Rejilla2. Desarenador3. Canal parshall4. Sedimentador5. Tanque Inhoff6. ERAS de secado7. Filtro anaeróbico de flujo ascendente (FAFA)

25

8. DIMENSIONADO DE LA PLANTA:

DIMENSIONADO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

DISEÑO DE DESARENADOR

DATOS

Qf=427,668m3

día

V= 0,03 mseg

= 25920 mdía

CÁLCULO DEL ÁREA

A=Qv

A=427,668

m3

día

25920mdía

A=¿ 0,0165 m2

w= 2√ A1,5

w= 2√ 0,0165m2

1,5

w=0,105m

Aproximando más seguridad

w=0,15m

El alto se le considera 1,5w

alto=1,5w

alto=1,5(0,15m)

alto=0,225m

Más altura de seguridad

alto=0,30m

26

El largo es 10 veces w

largo=10w

largo=10(0,15m)

largo=1,5m

DISEÑO DE REJILLAS (n)

Se da las características de separación (e) y espesor de barras (S), para calcular el ancho del canal:

DATOS

e = 15 mm

S = 15 mm

n= wS+e

n=(0,15m)

0,015m+0,015m

n=5barras

Como son rejillas de limpieza manual se utiliza un ángulo de 60°

X=0,30msen60

X = 0,34 m

Y=cos60(0,34m)

Y=0,15m

27

0,30

Pérdida de carga

h=β ( Se )4 /3( v2

2 g )sen60

h=1,79( 0,015m0,015m )

4 /3( (0,3m /s)2

2(9,8m /s2))sen60

h=0,7cm(máximode15 cm)

PENDIENTE (ECUACIÓN DE MANNING)

v=1nR

23 S

12

Donde

R= (área) (perímetro)

S= ΔH (L)

∆ H=( v

( 1nAP

23 ))

2

∗L

∆ H=( 0,3mseg

( 10,013 ( 0,0165m2

0,75m )23) )

2

∗1,5m

28

∆ H=0,0037m

CANAL PARSHALL

Este canal se lo realiza de acuerdo a la siguiente tabla tomando como caudal máximo

Qf=427,668m3

día

Qf=4,94Lseg

DISEÑO DEL SEDIMENTADOR

DATOS

Qf=427,668m3

día

29

V= 0,03 mseg

= 25920 mdía

CS=24m3

m2día

A= QCS

A=427,668

m3

día

32m3

m2día

A=13,36m2

D= 2√ 4 AΠ

D=2√ 13,36m2(4)

Π

D=4 ,12m

Aproximando

D=4,5m

Diámetro interno de arqueta (15-20%)

v

Ø i=0,15 (5m)

Ø i=0,75m

Si h= 3m según Metcalf Eddy

V=h A

V=(3m)13,36m2

30

V=40,08m3

Tiempo de retención

Tr=VQ

Tr= 40,08m3

427,668m3

día

Tr=0,0937días

Tr=2,25h

y=D2

(0,08)

y= 4,5m2

(0,08)

y=0,18m

Aproximado

y=0,20m

H total=3m+0,20m

H total=3,20m

Altura del diámetro interno de arqueta (1/3 a 1/5)

hi=13

3,20m

hi=1,06m

TANQUE INHOFF

Datos

C s=24m3

díam2

31

Área Superficial

A s=427,668

m3

día

24m 3

díam2

A s=17,82m2

Se asume el valor de b=0,65m

Longitud

L=A s

b

L=17,82m2

0,65m

L=27,42m

Tiempo de retención de 2 horas= 0,0833 días

Velocidad de sedimentación

v= LTr

v= 27,42m0,0833días

v=329,17mdía

Volumen de sedimentación

V s=QTr

32

V s=(427,668m3

día)0,0833días

V s=35,62m3

Área Transversal

At=V s

L

At=35,62m3

27,42m

At=1,30m

Ángulo 60° (Según OPS)

C=A t−(B∗D

2)

B

C=1,30−(0,65∗0,49

2)

0,65

C=0,70m

Área de la cámara

Acámara=(B∗C )+(B∗D2 )

Acámara=(0,65∗0,70 )+( 0,65∗0,702

)

Acámara=0,69m2

Se asume a = 0,6m

h=b+2a

h=0,65+2(0,60)

h=1,85m

33

Se toma un ángulo de 30°

g=

h2

tg 30

g=

1,85m2

tg 30

g=0,46m

Altura total (9 a 11 m como máximo)

H total=d+c+e+g+ f + y

H total=10,03m

ERAS DE SECADO

Carga de sólidos en el sedimentador (Cs) = 90 grSS/hab día

Masa desólidos queconforman loslodos= (0,5∗0,7∗0,5∗Cs )+(0,5∗0,3∗Cs)

Masa desólidos queconforman loslodos= (0,5∗0,7∗0,5∗90 )+(0,5∗0,3∗90)

Masa desólidos queconfo rman loslodos=29,25kg

hab día

Se toma que la densidad de los lodos = 1,04Kg/L

% sólidos (varía del 8 al 10%)= 10 %

Volumendiariode lodos digeridos=Masa de sólidosque conformanloslodoslodos∗(% /100)

Volumendiariode lodos digeridos=29,25

kghabdía

1,04Kg /L∗(10 /100)

Volumendiariode lodos digeridos=281,25Ldía

Volumende lodos aextraerse=Volumendiario de lodos digeridos∗55días1000

34

Volumende lodos aextraerse=281,25

Ldía

∗55días

1000

Volumende lodos aextr aerse=15,47m3

Profundidad varía de 0,20 a 0,40 m, en este caso es de 0,30m

Áreadel lecho de secado=Volumende lodos aextraerseprofundidad

Áreadel lecho de secado=15,47m3

0,3m

Áreadel lecho de secado=51,56m2

Ancho varía de 3 a 6 m, en este caso de 4m

Largo= Área del lecho desecadoancho

Largo=51,56m2

4m

Largo=12 ,89m

FAFA

Altura varía de 1,8 a 2 m, en este caso es de 1,8 m

Tiempo de retención de 12h

Volumen

V=1,6Q PD

V=1,6 427,668m3

día3925hab0,108

m3

habdía

V=339,12m3

Área del FAFA

35

A=Vh

A=339,12m3

1,8m

A=37,68m2

L= 2√A

L= 2√37,68m2

L=6,14m

TUBERÍAS PARA LA EXTRACCIÓN DE LODOS

Según el plano de Autocad:

Ø= 8“

Longitud= 10,50 m

TUBERÍAS PARAEL TRANSPORTE DE AGUA

Longitud= 11,50 m pa sed 1,50 sed inhiff 5m 4 m

QDa

QDf

=298,98

m3

día

427,68m3

día

QDa

QDf

=0,70

Se asume una velocidad de 0,3m/s

D= 2√ 4Qπ v

36

D=2√(4)0,00495

m3

s

π 0,3ms

D=144,94mm

Gradiente

N =

S=( nv

( D4

)23 )

2

S=((0,009)0,3ms

( 0,1449m4

)23 )

2

S=0,000613m

Interpolación

hH

=0,61m

dD

=0,61m

sS=0,59

vsV s

=1,19

Valores reales

d=0,61D

d=0,61(144,94mm)

d=88,94mm

37

s=0,59S

s=0,590,000613

s=0,000362

vs=1,19V s

vs=1,19 0,3ms

vs=0,36ms

9. RESUMEN DEL DIMENSIONADO:

TRATAMIENTO ANCHO (m) ALTO (m) LARGO (m)Canal de entrada 0,15 0,30 0,5

TRATAMIENTO X Y NÚMERO DE BARRAS

ESPACIO ENTRE

BARRAS

GROSOR DE

BARRAS

Rejillas

0,34

0,15 5 0,015 0,015

38

0,30

TRATAMIENTO ANCHO (m) ALTO (m) LARGO (m)Desarenador 0,15 0,30 0,5

CANALETA PARSHALL

TRATAMIENTO DIÁMETRO (m)

DIÁMETRO INTERNO

(m)

h (m)

y (m)

hi (m) A sctrl

Cd Ht

Sedimentador 4,5 0,75 0,5 0,20

1,06 0,016 0,18 3,20

TRATAMIENTO a (m) b(m) h(m)

y (m) c(m) d(m) e (m) f (m) g (m)

Tanque Inhoff 0,60 0,65 1,85 0,50 0,70 0,49 0,30 0,5 0,46

TRATAMIENTO NÚMERO ANCHO (m) ALTO (m) LARGO (m)ERAS 3 4 0,30 1,5

TRATAMIENTO NÚMERO LARGO (m) ALTO (m)FAFA 4 6,15 1,8

TUBERÍA PVCDiámetro (pulgadas) Longitud (m)

8“ 10,503,5“ 11,50

ACCESORIOS

39

Cantidad Tipo Diámetro (pulgadas)4 Codos 45 3,5“2 T 3,5“

BOMBA EXTRACCIÓN DE LODOSCantidad Tipo

1 Bomba tornillo sin fin3 Válvulas Globo

10. CUMPLIMIENTO DE LA NORMALas constantes a y b toman los siguientes valores según Crites y Tchobanoglous

Variable a bDBO 0,018 0,020SST 0,0075 0,014

RSST=t

a+bt

RSST=2,25h

0,0075+0,014 (2,25)

RSST=57,69 %

SST inicial= 429,1 mg/L

SST final= 429,10- ((57,69 x 420,10 mg/L)/100)

SST final= 181,55 mg/L

RDBO=t

a+bt

RDBO=2,25h

0,018+0,02(2,25h)

RDBO=35,71%

DBO inicial= 316,16 mg/L

40

DBO final= 316,16- ((35,71 x 316,16 mg/L)/100)

DBO final= 203,26 mg/L

TRATAMIENTO DBO

EFICIENCIA ASUMIDA (%)

RESULTADO (mg/L)

Sedimentador 35,71 % 203,26

Imhoff 50 101,64

FAFA 35 66,06

TRATAMIENTO SST

EFICIENCIA ASUMIDA (%)

RESULTADO (mg/L)

Desarenador 30 429,10Sedimentador 57,69 181,55

Imhoff 50 90,77FAFA 80 32,67

• Obteniendo una eficiencia total de la planta para la remoción de la DBO del 79,11% y para lo sólidos suspendidos del 94,672%, de igual manera asumiendo que la DQO es el doble de la DBO se obtiene una descarga de 132,12mg/L, CUMPLIENDO CON LA NORMA AMBIENTAL DE LOS LÍMITES PERMISIBLES PARA DESCARGA DE AGUA EN UN CUERPO DE AGUA DULCE TULAS, LIBRO IV, ANEXO I, TABLA 12 YA QUE LAS DESCARGAS SON DE 100 PARA DBO, 250 DQO Y 100 PARA SST

11. CONCLUSIONES Se diseñó una planta de tratamiento para aguas residuales que contiene rejillas,

desarenador, canal Parshall, sedimentador, tanque Inhoff, ERAS de secado, FAFA, ubicado en la zona urbana del cantón Tisaleo, con una población futura de 39,25

habitantes, un caudal de 427,668m3

d í a y una eficiencia de remoción de de la DBO

del 79,11% y para lo sólidos suspendidos del 94,672%

41

Se caracterizó el agua residual generada en la zona urbana del cantón Tisaleo en las que se puede recalcar que tiene una DBO inicial 316,16 mg/L y SST de 613 mg/L, respectivamente, denotando así valores sobre los límites permitidos

Se elaboró el levantamiento topográfico del lugar donde se ubicará la planta de tratamiento de aguas residuales

Se realizó los cálculos necesarios para el correcto diseño de la planta.

12. RECOMENDACIONES Tener precaución y el equipo necesario para realizar la medición de caudal Tratar de ser lo más precisos en caso que se tome una muestra compuesta

13. BIBLIOGRAFÍA.1. “Manual de diseño para plantas de tratamiento de aguas residuales”; disponible en;

www.frbb.utn.edu.ar/carreras/efluentes/manual_tratamiento.pdf; (18/06/2012)2. “Rejillas”; disponible en; http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/flujoenca

nales/residuales/Tipos%20de%20Tratamiento.htm; (18/06/2012)3. “Sedimentador”; disponible en; http://ar.answers.yahoo.com/question/index?Q

id=20080923062047aakyggl; (18/06/2012)4. “Sedimentador”; disponible en; http://www.monografias.com/trabajos10

/tratami/tratami.shtml; (18/06/2012)5. “Tanque Imhoff”; disponible en; http://es.wikipedia.org/wiki/Tanque_Imhoff;

(18/06/2012)6. “ERAS de secado”; disponible en; http://emison.es/medioambiente/AGUAS/lodo

s/eras%20secado.pdf; (18/06/2012)7. “FAFA”; disponible en; www.bvsde.paho.org/bvsaidis/aresidua/mexico/01512e

07.pdf; (18/06/2012)8. “Lagunaje”; disponible en; http://www.biologia.edu.ar/tesis/forcillo/d epuraci

%C3%b3n_de_aguas_residuales.htm; (18/06/2012)9. “Generalidades de la zona de estudio, Mocha”; disponible en;

http://www.eruditos.net/mediawiki/index.php?Title=Tisaleo_%28Par roquia%29; (18/06/2012)

42

14. ANEXOS:

Anexos fotográficos

Medición de la topografía del lugar con GPS

GPS

43

Medición del caudal

44

Aguas residuales Tisaleo

Río Pachanlica

45

Tisaleo

7.1. ANÁLISIS LABORATORIO

Ph Y CONDUCTIVIDAD

TURBIEDAD

46

FOSFATOS

47

NITRATOS

48

49

7.2. Planos con sus respectivos cortes y secciones. 7.2.1. Secciones y cortes de cada componente.

50

51

1

1

7.2.2. Plano vista planta

t

1