tesis de muestreo

8/20/2019 tesis de muestreo

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UNIVERSIDAD VERACRUZANA

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

REGIÓN XALAPA

“Proyecto Ejecutivo de Planta de Tratamiento de

Aguas Residuales para la Localidad

de Xochiapa, Ver.”

TESIS

QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE

INGENIERO CIVIL

PRESENTA

Eduardo Fernández Mayo Peternell

DIRECTOR

I.C. Guillermo Álvaro Hernández Viveros

Xalapa Enríquez Veracruz Octubre 2010


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INDICE

INTRODUCCION ........................................................................................................................................... 1

JUSTIFICACION ............................................................................................................................................... 2

OBJETIVOS ...................................................................................................................................................... 4

OBJETIVOS GENERALES. ............................................................................................................................. 4

OBJETIVOS PARTICULARES. ........................................................................................................................ 4

CAPITULO I .................................................................................................................................................. 5

1.1 LAS AGUAS RESIDUALES ........................................................................................................................... 6

1.1.1 RESEÑA HISTÓRICA ........................................................................................................................... 6

1.2 FUENTES DE CONTAMINACION DEL AGUA .............................................................................................. 8

1.2.1 Aguas Residuales Urbanas ................................................................................................................ 8

1.2.2 Aguas Residuales Industriales ........................................................................................................... 8

1.3 TIPOS DE CONTAMINANTES ..................................................................................................................... 9

1.3.1 Contaminantes orgánicos ............................................................................................................. 9

1.3.2 Contaminantes inorgánicos .............................................................................................................. 9

1.3.3 Contaminantes habituales en aguas residuales ............................................................................. 10

1.4 PRINCIPALES SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES ....................................................... 11

CAPITULO II ............................................................................................................................................... 14

2.1 RECOPILACION, ANALISIS Y ACTUALIZACION DE LA INFORMACION ....................................................... 15 2.1.1 Características Generales de la localidad en estudio. ............................................................ 15

2.1.2 Clima ........................................................................................................................................... 16

2.1.3 Topografía .................................................................................................................................. 18

2.1.4 Suelos .......................................................................................................................................... 20

2.1.5 Hidrografía.................................................................................................................................. 20

2.2 POBLACION ACTUAL Y FUTURA .............................................................................................................. 23

2.2.1 Determinación de la población actual. ....................................................................................... 23

2.2.2 Determinación de la población futura. ....................................................................................... 26

2.3 COMPOSICIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES DE LA LOCALIDAD ESTABLECIDA. ....................................... 27

2.3.1 AFORO Y MUESTREO DE LAS AGUAS RESIDUALES ...................................................................... 27

2.4 GASTOS DE DISEÑO Y MODULACIÓN. ............................................................................................. 31

CAPITULO III .............................................................................................................................................. 37


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3.1 ANÁLISIS DE FACTIBILIDAD TÉCNICA Y ECONÓMICA DE LOS SISTEMAS DE TRATAMIENTO PROPUESTOS.

..................................................................................................................................................................... 38

3.1.1 Alternativas para la selección del sistema de tratamiento ............................................................ 38

3.2 SELECCIÓN Y JUSTIFICACIÓN DE LA ALTERNATIVA PARA EL TRATAMIENTO A UTILIZAR EN EL DISEÑO DE

LA PLANTA. ................................................................................................................................................... 44

CAPITULO IV .............................................................................................................................................. 46

4.1 DISEÑO FUNCIONAL DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO ELEGIDO. ............................................................ 47

4.1.1 BALANCE DE MASA Y ENERGÍA DEL PROCESO. ........................................................................... 47

4.1.2 EFLUENTES DE HUMEDALES ....................................................................................................... 50

4.1.3 TRATAMIENTO DE LODOS (LECHOS DE SECADO) ....................................................................... 51

4.1.4 DETERMINACIÓN DE GASTOS DE ENTRADA Y SALIDA DEL REACTOR UASB ............................... 51

4.1.5 DETERMINACIÓN DE GASTOS DE ENTRADA Y SALIDA DE LOS HUMEDALES .............................. 51

4.1.6 RESUMEN DE BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA. Tabla 4.1.6 ................................................... 53

4.2 DISEÑO DE PROCESO. ...................................................................................................................... 55

4.2.1 PRETRATAMIENTO .......................................................................................................................... 55

4.2.2 REACTOR UASB: .......................................................................................................................... 60

4.2.3 HUMEDALES ............................................................................................................................... 63

4.2.4 TANQUE DE CONTACTO DE CLORO: ........................................................................................... 65

4.2.5 MANEJO Y DISPOSICIÓN DE LODOS. ........................................................................................... 66

4.3 MEMORIA DESCRIPTIVA DEL PROCESO .................................................................................................. 68

4.3.1 PRE TRATAMIENTO. .................................................................................................................... 71 4.3.2 CÁRCAMO DE BOMBEO .............................................................................................................. 74

4.3.3 REACTORES UASB: ...................................................................................................................... 74

4.3.4 HUMEDALES ............................................................................................................................... 76

4.4 COSTO DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO. .................................................................................. 81

4.4.1 REACTIVOS .................................................................................................................................. 81

4.4.2 ENERGÍA ELÉCTRICA .................................................................................................................... 81

4.4.3 MANO DE OBRA .......................................................................................................................... 82

4.4.4 RESUMEN DE COSTO DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO ........................................................ 83

4.5 PROGRAMA DE EJECUCION DE OBRA .................................................................................................... 84

4.6 PRESUPUESTO ................................................................................................................................. 85

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. .................................................................................................... 88

BIBLIOGRAFIA. ........................................................................................................................................... 91


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INTRODUCCIÓN


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INTRODUCCION

El tratamiento de aguas residuales, es un proceso de tratamiento que incorpora

transformaciones físicas, químicas y biológicas, con el objeto de tratar y remover

los contaminantes físicos, químicos y biológicos del agua, efluente del uso

humano. El objetivo del tratamiento es producir agua ya limpia o reutilizable en el

ambiente y un residuo sólido o fango que puede utilizarse para diversos y

diferentes propósitos.

Las aguas residuales están constituidas fundamentalmente por las aguas de

abastecimiento después de haber pasado por las diversas actividades o usos por

parte de la población y son generadas por residencias, instituciones y locales

comerciales e industriales. Esto puede ser tratado dentro del sitio en el cual es

generado o recogido y llevado mediante una red de tuberías y eventualmente

bombas a una planta de tratamiento local. Los esfuerzos para colectar y tratar las

aguas residuales de las descargas están típicamente sujetos a regulaciones y

estándares locales, estatales y federales (regulaciones, controles,

normatividades).

Cuando hablamos de recursos industriales de aguas residuales o de procesos

que exigen una mayor limpieza del efluente al momento de descargarlo, decimos

que requieren tratamientos minuciosos con una tecnología alta (lo cual significan

mayores costos de inversión y mantenimiento), es por esto que se hace alusión a

la normatividad, todo esto acorde al lugar donde se hará la descarga del liquido. Si

estas aguas no se manejan adecuadamente, generan impactos ambientales

adversos y diversos en el medio y por esto es que es muy importante cumplir con

las exigencias de la normatividad. Es por ello que son necesarias las plantas de

tratamiento para mejorar la calidad de vida de la población además de poder darle

una reutilización al agua para actividades básicas del ser humano.

En México cerca del 80% de las aguas residuales municipales e industriales, se

vierten a los cuerpos de agua sin recibir tratamiento alguno. Actualmente se están

viviendo graves problemas con la distribución del agua y su mal aprovechamiento

http://es.wikipedia.org/wiki/Tratamiento_de_aguashttp://es.wikipedia.org/wiki/Aguas_servidashttp://es.wikipedia.org/wiki/Aguas_servidashttp://es.wikipedia.org/wiki/Tratamiento_de_aguas


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en las ciudades de nuestro país. Gran parte de la realidad es consecuencia de la

baja eficiencia en el uso del agua y, sumándolo a los problemas del crecimiento

poblacional, se ha provocado que el agua de los ríos y lagos sea insuficiente en

algunas zonas, que las fuentes subterráneas sean sobreexplotadas y que la

calidad general del agua se haya deteriorado. Todo esto, hace que la labor de

preservar el agua no sea fácil y aumenta la necesidad de un cambio total en la

forma en la que nos enfrentamos a este recurso natural. Enfocándonos en el

estado de Veracruz, el escurrimiento fluvial anual representa el 30% del total

Nacional, ya que son cuatro importantes cuencas hidrológicas las que atraviesan

por nuestro estado. Una de éstas, es la cuenca del Papaloapan, la cual distribuye

de líquido vital al municipio de Santiago Sochiapan, ubicado en el sur del estado.

La cuenca del Papaloapan se encuentra regada por manantiales y arroyos talescomo el de Cruz verde, el Cajón, o como el arroyo Xochiapan.

Enfocándonos a los problemas de contaminación del agua que se presentan en la

localidad, se desarrolló el proyecto de la PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS

RESIDUALES con la finalidad de abrir camino a la conciencia. Al fusionarla con el

uso de la tecnología para la mejora de la vida cotidiana, para que en nuestro

estado y en el país, se comience a presentar un cambio, que en nuestros días, se

presenta la necesidad de actuar, no pensando simplemente en el presente. Eldiseño de la planta presenta un tratamiento poco utilizado, con el cual se pretende

reducir los costos a comparación al de un tratamiento común y generar una menor

inversión económica que cumpla con los parámetros establecidos acorde a la

normatividad, y que satisfaga las necesidades que presenta la localidad.

JUSTIFICACION

Desde muchos puntos de vista, el agua es considerada no solo un factor esencial

para el desarrollo global de las naciones, sino también es calificado como el

recurso en función del cual, se establecen los límites de ese desarrollo de las

naciones.


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El agua, además de apuntalar el desarrollo económico y social de la comunidad

internacional, es parte fundamental del equilibrio y evolución de los ecosistemas

naturales, transformando esta relación bilateral entre agua y medio ambiente, en

un problema de trascendencia para la subsistencia del ser humano en sus

asentamientos.

El agua es un elemento esencial para la vida. El hombre la utiliza para satisfacer

sus necesidades básicas y en gran parte de sus actividades. Además, interviene

en la mayor parte de los procesos relacionados con la transformación de la

superficie de la tierra y del clima.

El hombre no es ajeno a sus efectos en su entorno, pues ha experimentado tanto

la abundancia como la escasez del agua. Así, desde tiempos pasados enfrenta lassequías, las tormentas, las crecientes de los ríos y las inundaciones.

La búsqueda de su bienestar lo ha llevado al asentamiento en ciudades y

poblados, hecho que lo ha obligado a desarrollar tecnologías que le permitan

controlar el agua y disminuir los efectos de los fenómenos climáticos; todo núcleo

poblacional genera múltiples necesidades tales como servicios, vivienda,

comunicación, salud, etc. Parte prioritaria de los satisfactores básicos para los

seres humanos, son considerados los servicios de Agua Potable necesarios paramejorar las condiciones de vida y salud en los lugares habitados; sin embargo, la

satisfacción de ésta necesidad trae consigo solucionar el desalojo de las aguas

servidas o aguas residuales.

En el desarrollo de las localidades urbanas, sus servicios en general se inician con

un precario abastecimiento de agua potable y van satisfaciendo sus necesidades

con base en obras escalonadas en bien de su economía. Como consecuencia se

presenta el problema del desalojo de las aguas servidas o aguas residuales. Se

requiere así la construcción de un sistema de alcantarillado sanitario para eliminar

las aguas negras que produce una población, incluyendo al comercio y a la

industria.


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Las aguas residuales de un núcleo urbano, están constituidos fundamentalmente

por las aguas de abastecimiento después de haber pasado por las diversas

actividades de una población. Estos desechos líquidos, se componen

esencialmente de agua con contenido de sólidos orgánicos e inorgánicos. Si estas

aguas no se manejan adecuadamente, generan impactos ambientales adversos

en el medio.

Considerando que el H. Ayuntamiento de Santiago Sochiapan tiene como

prioridad el de seguir apoyando el crecimiento económico de sus localidades, y

cerrar brechas existentes entre ellas, se propone elaborar el proyecto ejecutivo de

planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR) con el simple objetivo de

mejorar las condiciones de vida de los habitantes de dicha localidad, además de

crear conciencia entre la población de la zona, dándole la debida importancia al

tema de la contaminación del agua.

OBJETIVOS

OBJETIVOS GENERALES.

La elaboración de un proyecto ejecutivo que sea viable, económico y

funcional acorde a las necesidades reales de la localidad y proponer una

planta de tratamiento de aguas residuales.

OBJETIVOS PARTICULARES.

Mejorar la calidad de vida de los habitantes de la localidad de Xochiapa, al

evitar su exposición a las aguas residuales.

Evitar la contaminación de los mantos acuíferos y también de los cuerposreceptores.

Contribuir con el saneamiento de los suelos contaminados que se localizan

en las inmediaciones de la localidad.

Disminuir la incidencia de enfermedades gastrointestinales de los

habitantes de la localidad.


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CAPITULO I


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1.1 LAS AGUAS RESIDUALES

1.1.1 RESEÑA HISTÓRICA

Los métodos de depuración de residuos se remontan a la antigüedad y se han

encontrado instalaciones de alcantarillado en lugares prehistóricos de Creta y en

las antiguas ciudades. Las canalizaciones de desagüe construidas por los

romanos todavía funcionan en nuestros días. Aunque su principal función era el

drenaje, la costumbre romana de arrojar los residuos hacia el contenido de los

pozos negros se empleaba como fertilizante en las granjas cercanas o era

vertido en los cursos de agua o en tierras no explotadas.

Unos siglos después se recuperó la costumbre de construir desagües, en su

mayor parte en forma de canales al aire o zanjas en la calle. Al principio estuvo

prohibido arrojar desperdicios en ellos, pero en el siglo XIX se aceptó que la

salud pública podía salir beneficiada si se eliminaban los desechos humanos a

través de los desagües para conseguir su rápida desaparición. Un sistema de

este tipo fue desarrollado por Joseph Bazalgette entre 1859 y 1875 con el objeto

de desviar el agua de lluvia y las aguas residuales hacia la parte baja del

Támesis, en Londres. Con la introducción del abastecimiento municipal de agua

y la instalación de cañerías en las casas llegaron los inodoros y los primeros

sistemas sanitarios modernos. A pesar de que existían reservas respecto a éstos

por el desperdicio de recursos que suponían, por los riesgos para la salud que

planteaban y por su elevado precio, fueron muchas las ciudades que los

construyeron.

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. Durante la segunda década del siglo, el


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proceso de lodo activado, desarrollado en gran Bretaña, supuso una mejora

significativa por lo que empezó a emplearse en muchas localidades de ese país y

de todo el mundo. Desde la década de 1970, se ha generalizado en el mundo

industrializado la cloración, un paso más significativo del tratamiento químico.

Un sistema de alcantarillado está integrado por todos o algunos de los siguientes

elementos: atarjeas, colectores, interceptores, emisores, plantas de tratamiento,

estaciones de bombeo, descarga final y obras accesorias. El destino final de las

aguas servidas podrá ser, previo tratamiento, desde un cuerpo receptor hasta su

reutilización, dependiendo del tratamiento que se realice y de las condiciones

particulares de la zona de estudio. Los desechos líquidos de un núcleo urbano,

están constituidos, fundamentalmente, por las aguas de abastecimiento después

de haber pasado por las diversas actividades de una población. Estos desechos

líquidos, se componen esencialmente de agua más sólidos orgánicos disueltos y

en suspensión.

Existe la norma oficial mexicana NOM-CCA-031-ECOL-1996, que establece los

límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas

residuales provenientes de la industria, actividades agroindustriales, de servicios y

del tratamiento de aguas residuales a los sistemas de drenaje y alcantarillado

urbano o municipal; sin embargo la industria, el comercio y el usuario en general,

no siempre cumplen con dicha norma, vertiendo substancias que son peligrosas

en un alcantarillado, por lo que se debe tener especial cuidado en eliminar este

tipo de substancias.

El encauzamiento de aguas residuales evidencia la importancia de aplicar

lineamientos técnicos, que permitan elaborar proyectos de alcantarillado

económicos, eficientes y seguros, considerando que deben ser auto limpiantes,auto-ventilantes e hidráulicamente herméticos.


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1.2 FUENTES DE CONTAMINACION DEL AGUA

La clasificación de las aguas residuales se hace con respecto a su origen, ya que

este es el que va a determinar su composición. Siendo los residuos urbanos e

industriales los que abarcarían gran parte de los contaminantes, generalizando el

tema. A continuación detallaremos estos.

1.2.1 Aguas Residuales Urbanas

Son los vertidos que se generan en los núcleos de población urbana como

consecuencia de las actividades propias de éstos. Los aportes que generan esta

agua son: aguas negras o fecales, aguas de lavado doméstico, aguas de limpiezade calles, aguas de lluvia y lixiviados, etc.

Las aguas residuales urbanas presentan una cierta homogeneidad en cuanto a

composición y carga contaminante, ya que sus aportes van a ser siempre los

mismos. Pero esta homogeneidad tiene unos márgenes muy amplios, ya que las

características de cada vertido urbano van a depender del núcleo de población en

el que se genere, influyendo parámetros tales como el número de habitantes, la

existencia de industrias dentro del núcleo, tipo de industria, etc.

1.2.2 Aguas Residuales Industriales

Son aquellas que proceden de cualquier actividad o negocio en cuyo proceso de

producción, transformación o manipulación se utilice el agua. Son enormemente

variables en cuanto a caudal y composición, difiriendo las características de los

vertidos no sólo de una industria a otro, sino también dentro de un mismo tipo de

industria.

A veces, las industrias no emiten vertidos de forma continua, si no únicamente en

determinadas horas del día o incluso únicamente en determinadas épocas de año,

dependiendo del tipo de producción y del proceso industrial. También son

habituales las variaciones de caudal y carga a lo largo del día.


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Son mucho más contaminadas que las aguas residuales urbanas, además, con

una contaminación mucho más difícil de eliminar.

Su alta carga unida a la enorme variabilidad que presentan, hace que el

tratamiento de las aguas residuales industriales sea complicado, siendo preciso unestudio específico para cada caso.

1.3 TIPOS DE CONTAMINANTES

La contaminación de los cauces naturales se origina por diversas fuentes, las

cuales se pueden generalizar en vertidos urbanos, industriales, agroindustriales,

químicos, residuos clínicos, etc. Las sustancias contaminantes que pueden

aparecer en un agua residual son muchas y diversas.

1.3.1 Contaminantes orgánicos

Proteínas: proceden fundamentalmente de excretas humanas o de desechos de

productos alimentarios. Son biodegradables, bastante inestables y responsables

de malos olores.

Carbohidratos: incluimos en este grupo azúcares, almidones y fibras celulósicas.

Proceden, al igual que las proteínas, de excretas y desperdicios.

Aceites y grasas: altamente estables, inmiscibles con el agua, proceden de

desperdicios alimentarios en su mayoría, a excepción de los aceites minerales que

proceden de otras actividades.

1.3.2 Contaminantes inorgánicos

Son de origen mineral y de naturaleza variada: sales, óxidos, ácidos y bases

inorgánicas, metales, etc. Aparecen en cualquier tipo de agua residual, aunque

son más abundantes en los vertidos generados por la industria. Los componentes


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inorgánicos de las aguas residuales estarán en función del material contaminante

así como de la propia naturaleza de la fuente contaminante.

1.3.3 Contaminantes habituales en aguas residuales

Arenas: Entendemos como tales una serie de particular de tamaño apreciable y

que en su mayoría son de naturaleza mineral, aunque pueden llevar adherida

materia orgánica. Las arenas enturbian las masas de agua cuando están en

movimiento, o bien forman depósitos de lodos si encuentran condiciones

adecuadas para sedimentar.

Grasas y aceites: Son todas aquellas sustancias de naturaleza lipídica, que al ser

inmiscibles con el agua, van a permanecer en la superficie dando lugar a la

aparición de natas y espumas. Estas natas y espumas entorpecen cualquier tipo

de tratamiento físico o químico, por lo que deben eliminarse en los primeros pasos

del tratamiento de un agua residual.

Nitrógeno y fósforo: Tienen un papel fundamental en el deterioro de las masas

acuáticas. Su presencia en las aguas residuales es debida a los detergentes y

fertilizantes, principalmente. El nitrógeno orgánico también es aportado a las

aguas residuales a través de las excretas humanas.

Agentes patógenos: Son organismos que pueden ir en mayor o menor cantidad

en las aguas residuales y que son capaces de producir o transmitir enfermedades.

Otros contaminantes específicos: Incluimos sustancias de naturaleza muy

diversa que provienen de aportes muy concretos: metales pesados, fenoles,

petróleo, pesticidas, etc.


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1.4 PRINCIPALES SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

Entre los tratamientos de aguas residuales más comunes y utilizados en México

se encuentran:

o Lodos Activados

o Filtros Percoladores

o Discos Biológicos Rotativos

o Lagunas

a) Lodos Activados:

El principio básico del proceso consiste en que las aguas residuales se pongan en

contacto con la población microbiana mixta (aerobia y anaerobia), en forma de

suspensión floculenta en un sistema airado y agitado. La materia en suspensión y

la coloidal, se eliminan rápidamente de las aguas residuales por adsorción y

aglomeración en los flóculos microbianos. Esta materia y los nutrientes disueltos

se descomponen lentamente por metabolismo microbiano, proceso conocido como

“estabilización”. En éste parte del material nutriente entra a un proceso llamado

mineralización que es una oxidación de sustancias simples, y parte se convierten

una materia celular microbiana (asimilación).

b) Filtros percoladores:

Los filtros percoladores se clasifican dentro de los procesos de biomasa fija. El

mecanismo principal de remoción de la materia orgánica de este sistema no es la

filtración sino la adsorción y asimilación biológica en el medio de soporte.

Generalmente, no requieren recirculación, a diferencia del sistema de lodos

activados donde está es determinante para mantener los microorganismos en ellicor mezclado. Sin embargo, ambos sistemas o procesos son similares en cuanto

a que dependen de la oxidación biológica de la materia orgánica presente en el

agua residual produciendo bióxido de carbono y energía, la cual es usada como

sustento y promotor para el crecimiento de la biomasa.


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c) Discos biológicos rotativos:

Cuando el proceso inicia su operación, los microbios del agua de desecho se

adhieren a la superficie del material y se desarrollan hasta que toda esta área

queda cubierta con una capa o película microbiana.

Al girar los discos, la bio-película adherida a éstos entra en contacto con el agua

de desecho que está en el tanque, al salir del agua, los discos arrastran una capa

líquida sobre la superficie de la película biológica la cual entra en contacto con el

oxígeno; por efecto de difusión molecular se oxigena y los microorganismos

utilizan el oxígeno molecular disuelto para efectuar la degradación aerobia de la

materia orgánica presente en el agua. Como productos de este proceso se

obtiene: agua, bióxido de carbono y más microorganismos.

d) Lagunas

Las lagunas o estanque de estabilización son medios simples y flexibles de

tratamiento de aguas residuales para la descomposición biológica del material

orgánico.

De acuerdo a su contenido de oxigeno, las lagunas de estabilización se puedenclasificar como:

Anaerobias Ausencia de oxigeno en toda la laguna.

Procesos con microorganismos anaerobios y facultativos

FacultativasPresencia de 02 en la superficie de la masa líquida,ausencia de 02 en el fondo

Proceso con microorganismos aerobios, facultativos yanaerobios.

Aerobias O2 disuelto en toda la masa líquida.

Procesos con microorganismos aerobios y facultativos.


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En el tratamiento de aguas residuales se pueden distinguir hasta cuatro etapas

que comprenden procesos químicos, físicos y biológicos:

Tratamiento preliminar, destinado a la eliminación de residuos fácilmente

separables y en algunos casos un proceso de pre-aireación. Tratamiento primario que comprende procesos de sedimentación y

tamizado.

Tratamiento secundario que comprende procesos biológicos aerobios y

anaerobios y físico-químicos (floculación) para reducir la mayor parte de la

DBO.

Tratamiento terciario o avanzado que está dirigido a la reducción final de la

DBO, metales pesados y/o contaminantes químicos específicos y la

eliminación de patógenos y parásitos.


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CAPITULO II


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2.1 RECOPILACION, ANALISIS Y ACTUALIZACION DE LA INFORMACION

2.1.1 Características Generales de la localidad en estudio.

La localidad de Xochiapa, cabecera del municipio de Santiago Sochiapan, en el

estado de Veracruz, se encuentra ubicada en el sur del estado, en la región del

Papaloapan, fundada entre los años 1600 – 1650 por personas que provinieron de

la sierra de Oaxaca para asentarse en esta región en busca de mejores

condiciones de vida. Estas personas eran 100 % zapotecas y fueron quienes

nombraron a esta localidad, que hoy es la cabecera municipal.

Por decreto de, el 2 de agosto de 1873 se crea el municipio de Playa Vicente; el

15 de diciembre de 2003 se crea por decreto el municipio de Santiago Sochiapan,

estableciéndose la cabecera municipal en la congregación de Xochiapa.

El municipio se localiza en la porción Sur-Oeste del Estado, entre el municipio de

Playa Vicente y al Sur-Este con el estado de Oaxaca. Se encuentra regada por

manantiales y arroyos tales como el de Cruz verde, el Cajón, o como el arroyo

Xochiapan. Tiene una superficie total de 400.4 km² que representa el 0.55% del

total estatal. Se encuentra limitado al norte por terrenos del municipio de PlayaVicente, al sur y oeste por el Estado de Oaxaca y al este con la localidad de

Abasolo del Valle, municipio de Playa Vicente.

Las coordenadas geográficas de la localidad son 11º39´ de latitud Norte y 95º44´

de longitud Oeste de acuerdo al Meridiano de Greenwich, con una altura promedio

sobre el nivel del mar de 125 metros.


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UBICACIÓN DE LA LOCALIDAD XOCHIAPA

Imagen 2.1

2.1.2 Clima

El clima de esta ciudad es cálido-húmedo con una temperatura promedio de 25°

C; su precipitación pluvial media anual es de 2,024 mm.

A continuación se presentan tablas con las temperaturas normales climatológicas

entre los años de 1971 a 2000, ya que es el único periodo documentado por la

unidad del Servicio Meteorológico Nacional, a través de la estación 00030162

perteneciente a Xochiapa, que se encuentra en las coordenadas geográficas de

17°39'50" latitud norte y 95°44'20" longitud oeste, con una elevación de 125

m.s.n.m.


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Fuente: Servicio Meteorológico Nacional (SMN). Estación 00030162

Del cuadro anterior, se observa que la temperatura más baja se registra en el mes

de Enero con un valor de 15.4 C y la más alta se tiene en el mes de Mayo con

35.9 C.

Clima: Cálido-húmedo

Temperatura media anual: 24.9 °C

Precipitación media anual: 2586.9 mm

Mes Temperatura

Media.

Temperatura

Máxima.

Temperatura

Mínima.

Precipitación

Normal

Estándar.

Normal

Estándar.

Normal

estándar

Normal

estándar

Enero 21.5 27.5 15.4 62.3Febrero 21.9 28.1 15.7 55.4

Marzo 25.3 32.0 18.5 25.7

Abril 27.4 34.6 20.3 39.5

Mayo 28.7 35.9 21.5 122.5

Junio 26.8 32.7 21.0 378.2

Julio 25.9 31.4 20.5 468.5

Agosto 25.7 31.1 20.3 521.7

Septiembre 25.1 30.5 19.7 453.5

Octubre 24.7 29.7 19.7 257.9

Noviembre 23.5 29.1 17.9 124.8

Diciembre 22.2 27.7 16.7 76.9

Anual 24.9 °C 30.9 °C 18.9 °C 2586.9 mm


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2.1.3 Topografía

El municipio de Sochiapan, se encuentra ubicado en el sur del Estado de

Veracruz, en la región conocida como Papaloapan. El acceso a la cabecera

municipal, es mediante carretera asfaltada de 6 km de extensión, que parte delKm 60 de la carretera Tuxtepec-Palomares.

Determinación De Las Pendientes Del Terreno

En los estudios de planeación urbana se considera la siguiente clasificación de las

pendientes del terreno en relación a su factibilidad de desarrollo:

MAS APTA (del 0 al 5%). Calificada de inclinación buena ya que no presenta

problemas en cuanto al tendido de redes de drenaje, vialidad y construcciones engeneral.

REGULAR (del 5 al 15%). Calificada de inclinación regularmente adecuada por

que presenta progresivamente algunas dificultades en instalaciones y costos.

NO APTA (mayores al 15%). Calificadas de inadecuadas por las dificultades para

el extendido de redes y altos costos de construcción.

Según la clasificación anterior, casi en la totalidad de los asentamientos originales

de la localidad se tienen terrenos aptos para el desarrollo de la planta de

tratamiento de aguas residuales, tendiendo a aumentar sus pendientes rumbo a

los cerros que rodean la localidad. Sin embargo hay variaciones dentro de ella en

cuanto al sentido del aumento de las pendientes, siendo esta característica una de

las causas que provocan el estancamiento del los escurrimientos de los cerros en

época de lluvias.

Las aguas negras de la localidad de Xochiapa, Veracruz llegarán a la Planta de

Tratamiento por medio de un colector que recolectará las aguas residuales

provenientes de todos los puntos de descarga de la localidad, para después

conectarse con un emisor que conducirá las aguas hacia la Planta de


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19

Tratamiento. Es por esto que el levantamiento topográfico resulta de vital

importancia para la planeación de este proyecto.

Los levantamientos para la planta de tratamiento, se realizaron con estación total

de aproximación al minuto. Utilizando el método de una poligonal cerrada, la cual

quedó estacada a cada 20 metros y con curvas de nivel equidistantes a 50

centímetros.

Los datos topográficos correspondientes al predio donde se construirá la planta de

tratamiento se encuentran indicados en el plano general anexo.

Terreno para construcción de la planta

El tamaño del terreno (es de aproximadamente 1.5 – 2 hectáreas) parece

adecuado a las necesidades para el planteamiento de alternativas. La topografía

del terreno es combinada, con una parte plana y otra con pendiente considerable,

lo que puede traducirse en proponer diferentes sistemas de tratamiento como

pueden ser esquemas diversos de lagunas, filtros percoladores o tanque Imhoff,

tratando de utilizar al máximo los sistemas por gravedad y de fácil mantenimiento

y operación.

Imagen 2.2

Nótense los dos canales naturales en el centro del terreno


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21

Su corriente principal es el río Papaloapan, tiene su origen en las serranías

oaxaqueñas, y desemboca en la Laguna de Alvarado, a la que confluye también el

río Blanco. El río San Juan Tesechoacán es un aportador importante del río

Papaloapan.

La cuenca de Papaloapan es la más grande en superficie con 19,530 km2

(27.32% del total estatal) y la segunda en población con 1, 950,515 habitantes.

Está conformada por 68 municipios en donde se asientan tres ciudades grandes

(Córdoba, San Andrés Tuxtla y Orizaba), diecinueve ciudades medias y setenta y

un ciudades pequeñas. Se ubica en la Región Administrativa X Golfo Centro y en

la Región Hidrológica 28 Papaloapan, en las cuencas Río Blanco, San Juan,

Tesechoacán y Papaloapan.

XOCHIAPA CUENTA CON LAS SIGUIENTES OBRAS HIDRAULICAS:

a) Agua Potable.

Las fuentes de abastecimientos de agua potable sustentables se localizan en las

localidades de Boca del Monte, Unión Progreso, San Gabriel la Chinantla y en la

Cabecera Municipal; el resto de las comunidades de esta jurisdicción se

abastecen de pozos artesianos ó norias.

En la cabecera municipal dio inicio la primera etapa de la introducción de agua

potable.

B) Alcantarillado sanitario.

El servicio del drenaje era inexistente en la cabecera y en todas las comunidades

que conforman este municipio, a partir de finales del año 2005 y durante el año

2006 se ha iniciado la primera, segunda y tercera etapa de la instalación del

sistema de drenaje y alcantarillado en la cabecera municipal .


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CONSTRUCCION DE LA ETAPA DE DRENAJE SANITARIO

Imagen 2.1.5.2

Imagen 2.1.5.3


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24

comportamiento en las cifras poblacionales e índices de crecimiento de la

localidad. (Tabla 2.2.1.2)

Año Tasa %

1970 -

1980 3.46

1990 1.92

2000 0.52

2005 1.24

Tabla 2.2.1.2 Tasas de crecimiento Anual. Fuente: Propia

Según las cifras que se muestran en las tasas de crecimiento de la tabla anterior

los cuales se obtuvieron con la formula (Pf = Pi [1 + i /100]n), se puede observar

que dicha tasa va disminuyendo, la población actual esta emigrando a otras

localidades debido al deficiente desarrollo en la localidad.

Tomando en cuenta la última tasa de crecimiento registrada, proyectamos

entonces el número de habitantes para el año de 2010, y los resultados se

muestran en la siguiente tabla 2.2.1.3:

Año %Tasa Población

2005 1.24 2725

2006 1.24 2759

2007 1.24 2794

2008 1.24 2829

2009 1.24 2865

2010 1.24 2901

Tabla 2.2.1.3 Tasas de Incremento Poblacional.


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25

La tasa de porcentaje nos muestra que hasta el año 2005, la población incremento

apenas en un 0.72% en relación al último censo de población. Este conteo nos

indica que la población ha incrementado en la última década y siendo este

porcentaje muy corto para tener un parámetro real, analizaremos la población

desde una perspectiva diferente, valorando datos de dependencias que tienen

control de la localidad.

Para continuar se investigaron el número de tomas domiciliarias que tiene

registrada actualmente la CMAS (Comisión Municipal de Agua Potable y

Saneamiento) Unidad Papaloapan, la cual nos indicó que es de 141 tomas con

una cobertura del 20% y un índice de hacinamiento de 4.51 hab/vivienda (el índice

de hacinamiento se obtuvo mediante las tablas de población obtenidas del INEGI

en el año 2010). Para estos datos se calculo la población actual:

Población actual (2010) = 141 * 4.51 = 3,180 Habitantes

0.20

Esta cifra resulta ser superior a la proyectada con anterioridad con datos de la

tabla de crecimiento anual.

Por último se investigaron los datos con que cuenta la CFE (Comisión Federal deElectricidad) con relación a los contratos domiciliarios para poder así establecer

datos aterrizados y poder proyectar nuestra población actual. Este organismo

presentó 742 contratos domésticos con una cobertura del 90% y un índice de

hacinamiento de 4.51 hab/vivienda, para estos datos se calculó la población

actual:

Población actual (2010) = 742 * 4.51 = 3,719 Habitantes

0.90

Como se puede observar, CFE registra una cobertura mayor debido a que existen

colonias en la localidad que carecen de los servicios de agua potable y

alcantarillado, pero si cuentan con el servicio de energía eléctrica, siendo una


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diferencia muy significativa (20% en contra del 90% que cubre la CFE). Debido a

esto los datos proporcionados por el último organismo mencionado los

consideramos más confiables y precisos, y por lo tanto trabajaremos con estos

números.

2.2.2 Determinación de la población futura.

La definición de la proyección a futuro de un proyecto se enfoca al periodo de vida

de la obra, en los casos de la plantas de tratamiento de aguas residuales, el

periodo promedio de vida útil es de 15-30 años, dependiendo del uso y ubicación

que se le otorgue. En el proyecto de la planta de tratamiento tomaremos un

periodo promedio de 20 años.

Proyectando entonces la población en base al último dato obtenido, tenemos que

para el año 2030 la localidad de Xochiapa, Veracruz contará con:

Población de proyecto (2030) = Pa (1 + r) t

Donde:

Pa = Población actual

r = Tasa de crecimiento Medio Actual

n = Número de años de proyecto

De ahí:

Población de proyecto (2030) = 3719 * (1 + 0.0124) ´20

Población de proyecto (2030) = 4,759 habitantes.

Finalmente, proyectaremos nuestra planta de tratamiento con una población en

base a los métodos anteriormente presentados como pleno respaldo en cuanto aun valor definido para diseño con una población de proyecto de: 4,759

habitantes.


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2.3 COMPOSICIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES DE LA LOCALIDAD

ESTABLECIDA.

2.3.1 AFORO Y MUESTREO DE LAS AGUAS RESIDUALES

A) MÉTODO DE AFORO

El método empleado es “MEDICION POR EL METODO DE SECCION Y

VELOCIDAD”, los datos requeridos para dicha medición son:

Diámetro del tubo donde fluye el agua en centímetros

Distancia recorrida en metros

Tiempo en segundos

Tirante en centímetros

La memoria de cálculo para los datos obtenidos es la siguiente:

En este método se determina separadamente la sección transversal de la corriente

y la velocidad del agua.

La sección transversal se puede determinar por el método que aplique, de los que

a continuación se mencionan:

a.- En ductos circulares llenos, la sección transversal (ST) se calcula con la ayuda

de la siguiente ecuación

ST = D2 / 4 D= Diámetro del ducto

b.- Para ductos circulares parcialmente llenos, la sección transversal se puede

calcular conociendo el diámetro del ducto y la altura del agua (tirante) en el mismo,

de acuerdo a las siguientes reglas:

b1.- Divide la altura del agua (h) entre el diámetro del ducto (D)

Si el valor del coeficiente es 0.5 o menor, se multiplica el factor del área

correspondiente bajo la columna por el cuadrado del diámetro del ducto, el

producto es la sección transversal.


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b2 .- Cuando el valor del cociente es mayor que 0.5 se calcula la sección

del ducto como se indica en ductos circulares llenos, se calcula la sección vacía

del ducto como se indica en el párrafo anterior y se resta, el resultado es la

sección transversal.

Con lo anterior solo se obtiene el área mojada.

El procedimiento para obtener la velocidad de la corriente, es el siguiente:

Se marca una distancia en un tramo de corriente lo más recto y uniforme

posible.

Se coloca el flotador a suficiente distancia del inicio para asegurar que

adquiera la velocidad de la corriente y de esta manera tomar el tiempo,

preferentemente con cronometro, cuando el flotador pasa por la primera

marca o inicial y se termina de tomar el tiempo al llegar a la segunda marca.

Se repite el procedimiento varias veces( mínimo 3 veces )

Se promedia el tiempo medido

Se mide la distancia entre las marcas.

Se calcula la velocidad con la ecuación siguiente

V = C (D / T)

V= velocidad en metros / segundos

C = Coeficiente que varía de 0.8 a 0.9, generalmente se usa 0.85

D= Distancia entre marcas, Metros

T = Tiempo promedio en segundos

EVALUACIÓN DE RESULTADOS DE CAMPO Y LABORATORIO

La problemática de la contaminación del agua es cada día más preocupante en el

Estado debido principalmente a dos razones; la densidad poblacional que es de 50

hab/km2, y a la poca conciencia que tienen los usuarios de cualquier tipo de

servicio de agua y al enorme desperdicio del agua potable en las ciudades y


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poblados por la abundancia superficial del recurso hidráulico. En el caso de esta

localidad, sé proyecta construir una Planta de tratamiento con el propósito de

evitar los daños que causa a los ecosistemas las descargas de aguas residuales

sin tratamiento o crudas.

Cabe hacer mención que los resultados de laboratorio obtenidos reflejan una alta

dilución de las aguas residuales en la localidad, dado que los parámetros más

importantes se encuentran por debajo de lo estipulado por la NOM-001-

SEMARNAT-1996, por lo que se interpreta que hay un gran desperdicio de agua

potable en la localidad, por lo cual se tomarán los valores típicos de concentración

media de las aguas residuales establecidos por Eddy Metcalf, los cuales se

muestran a continuación:

Concentración

Parámetro Alta Media Baja

DBO 350 220 100

DQO 400 500 110

SST 1000 220 250

Fuente: Metcalf & Eddy, INC. Ingeniería de aguas residuales, tratamiento, vertido y reutilización.

Para la selección de los parámetros biológicos más importantes (DBO, SST y

DQO) a emplear en el diseño de la infraestructura de tratamiento de aguas

residuales, se definieron los siguientes valores:

Parámetro Unidad Concentración

SST mg/l 220.00

DBO mg/l 220.00

DQO mg/l 500.00


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De acuerdo a la Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEMARNAT-1996, debido a

que la Planta de tratamiento va a descargar sus aguas a un cuerpo receptor de

aguas, se considerará que el cuerpo receptor será tipo A (Uso en riego agrícola),

con los límites máximos permisibles para una descarga de agua residual que se

indican en la siguiente tabla:

LÍMITES MÁXIMOS PERMISIBLES PARA CONTAMINANTES BÁSICOS

PARAMETROS RIOS

(miligramos por litro, excepto

cuando se especifique)

Uso en riego

agrícola (A)

Uso público

urbano (B)

Protección de vida

acuática (C)

P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D.

Temperatura ºC (1) N.A. N.A. 40 40 40 40

Grasas y Aceites (2) 15 25 15 25 15 25

Materia Flotante (3) Ausente Ausente Ausente Ausente Ausente Ausente

Sólidos Sedimentables (ml/l) 1 2 1 2 1 2

Sólidos Suspendidos Totales 150 200 75 125 40 60

Demanda Bioquímica de

Oxígeno

150 200 75 150 30 60

Nitrógeno Total 40 60 40 60 15 25

Fósforo Total 20 30 20 30 5 10

Metales Pesados y Cianuros

Arsénico 0.2 0.4 0.1 0.2 0.1 0.2

Cadmio 0.2 0.4 0.1 0.2 0.1 0.2

Cianuro 2 3 1 2 1 2

Cobre 4 6 4 6 4 6

Cromo 1 1.5 .5 1 .5 1

Mercurio 0.01 0.02 0.005 0.01 0.005 0.01

Níquel 2 4 2 4 2 4

Plomo 0.5 1 .2 0.40 .2 0.40

Zinc 10 20 10 20 10 20

Fuente: Límites máximos permisibles para contaminantes básicos NOM-001- SEMARNAT-1996


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2.4 GASTOS DE DISEÑO Y MODULACIÓN.

Gastos de diseño:

Consumo por clase socioeconómica (l/hab/día)

Clima Residencial Media Popular

Cálido 400 230 185

Semicálido 300 205 130

Templado 250 195 100

Tabla 2.4.1 Fuente: CONAGUA

Tabla 2.4.2 Fuente: CONAGUA

Clasificación de climas por temperatura

Temperatura media anual (°C) Tipo de clima

Mayor que 22 Cálido

De 18 a 22 Semicálido

De 12 a 17.9 Templado

De 5 a 11.9 Semifrío

Menor que 5 Frío


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Dotaciones de la localidad:

Clase popular = 185 litro/hab/día

Clase media = 230 litro/hab/día

Clase residencial = 400 litro/hab/día

Dotación considerada = 185 litro/hab/día

Clima = 25° Cálido

Tabla 2.4.3 Fuente: PROPIA

Dotación:

La dotación es la cantidad de agua que se asigna por persona y que se supone

cubrirá todas sus necesidades en un día promedio del año; éstas necesidades van

desde sus requerimientos personales, así como alimentación, hasta los que

afectan el valor de la dotación: el clima, las actividades económicas, entre otros

Sería conveniente realizar un estudio de todos los factores que afectan la cantidad

de dotación, sin embargo debido a que por lo regular no se cuenta con información

suficiente a este respecto, se pueden obtener de los "Lineamientos Técnicos para

la elaboración de Estudios y Proyectos de Sistemas de Agua Potable y

Alcantarillado Sanitario" emitido por la CNA, en el se proporciona información de

dotaciones promedio para las localidades mayores a 2500 habitantes, tomando en

cuenta su estado climatológico y su clase socioeconómica, se obtiene lo siguiente:

Población de proyecto: 4,759 habitantes

Horizonte de proyecto: 20 años

Dotación: 185 litro/hab/día


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Aportación:

Es la cantidad de agua residual aportada por habitante en un día medio anual

(está dado en litro/hab/día). El alcantarillado sanitario de una localidad es el reflejo

del servicio de agua potable, para la aportación de aguas residuales se aplica unporcentaje de la dotación del agua potable, y que por recomendación está

comprendida entre un valor del 75% al 80% de la dotación, considerando que

parte de las aguas residuales se infiltra o se desperdicia antes de llegar al vertido

o hasta la planta de tratamiento.

%Aportación: 75%

Aportación = Dotación x % Aportación

Aportación = 138.75

Gasto medio:

Es el flujo promedio de aguas residuales en un día promedio del año.

Q medio = Aportación x Población =

Tiempo

Q medio = (138.75) * (4759) = 7.64 l/s

86400

Donde:

Aportación: 138.75 litro/hab/día

Población: 4759 habitantes

Tiempo: 86400 segundos

Q medio = 7.64 litro/segundo


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34

Gasto mínimo:

Gasto mínimo = 0.50 x Qmedio = 3.82 l/s

Gasto máximo instantáneo:

Este caso se obtiene del producto del gasto medio diario por un coeficiente de

variación, denominado coeficiente de Harmon (M).

Q.Máx. instantáneo = M x Q medio

Las normas establecen que el coeficiente de Harmon, es con un valor constante

de 3.80 de 0 hasta 1000 habitantes; y mayor de 63,450 habitantes se considera

igual a 2.17; solo se deberá de calcular para un rango de población de 1000 hasta

63,450 habitantes.

El coeficiente de Harmon será:

M= 3.26

Qmax. Instantáneo = M x Qmedio

Qmax. Instantáneo = 24.91 litro/segundo

Gasto máximo extraordinario:

Previendo exceso en las aportaciones, las normas sugieren un incremento de 1.50

del gasto máximo instantáneo.

Q máx. extraordinario = 1.50 x Q máx. Instantáneo.

Q máx. extraordinario = 37.36 l/s

Coeficiente de Harmon: M = 1 +

14

4 + P


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Resumen de gastos:

Gasto mínimo 3.82 l/s

Gasto medio 7.64 l/s

Gasto máximo instantáneo 24.91 l/sGasto máximo extraordinario 37.36 l/s

2.4.4 Fuente: PROPIA

Tabla 2.4.5 Fuente: Elaboración propia.

3.82

7.64

24.91

37.36

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

35.00

40.00

Gasto minimo Gasto medio Gasto maximo

instantaneo

Gasto maximo

extraordinario

l / s

Gastos de proyecto


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DATOS DE PROYECTO

Datos de proyecto

Población actual (2010) 3,719 habitantes

Población proyecto (2025) 4,759 habitantesHorizonte de proyecto 20 años

Dotación 185,00 litro/hab/día

% de Aportación 75%

Aportación 138,75 litro/hab/día

Tipo de sistema Gravedad

Cuerpo receptor de las aguas Rio Xochiapa

Clasificación del cuerpo receptor A

Sólidos suspendidos totales 220,00 mg/l

Demanda Bioquímica de Oxígeno 220,00 mg/l

Demanda Química de Oxígeno 500,00 mg/l

Velocidades:

Mínima 0,30 m/s

Máxima 3,00 m/s

Gastos de diseño:

Mínimo 3.82 litro/segundo

Medio 7.64 litro/segundo

Máximo instantáneo 24.91 litro/segundo

Máximo extraordinario 37.36 litro/segundo

Tabla 2.4.6 Fuente: Elaboración propia.


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CAPITULO III


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38

3.1 ANÁLISIS DE FACTIBILIDAD TÉCNICA Y ECONÓMICA DE LOS

SISTEMAS DE TRATAMIENTO PROPUESTOS.

3.1.1 Alternativas para la selección del sistema de tratamiento

Para realizar el análisis de alternativas para seleccionar el sistema de tratamiento

de aguas residuales más adecuado para la localidad de Xochiapa, se procedió a

trabajar con la siguiente metodología:

1.- Describir los sistemas de tratamiento disponibles y destacar sus ventajas y

desventajas.

2.- Definir los criterios que deben considerarse para la selección del sistema más

adecuado.

3.- Seleccionar la alternativa más viable.

Como se mencionó anteriormente, se presentan alternativas para un caudal de

diseño de 7.64 l/s, en diversos trenes de tratamiento para recibir el gasto

mencionado. A continuación se describen las alternativas de tratamiento, para el

caudal de diseño, indicando los procesos unitarios que integran el tren de

tratamiento de cada una de éstas.

En base a los resultados obtenidos en campo y laboratorio, las alternativas

identificadas para el tratamiento de las aguas residuales de la comunidad han sido

elegidas por sus distintas formas de trabajo, ya que al manejar resultados sin

similitudes, podremos aterrizar de forma sencilla, sin generar dudas en los

resultados disponibles de cada uno de los tratamientos. A continuación se muestra

el cuadro antes mencionado:

No. Descripción

1 Filtros2 Lodos3 Humedales


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Las alternativas identificadas obedecen al tratamiento con sistemas para obtener

un efluente con calidad que cumpla con la NOM-001-SEMARNAT-1996: para una

DBO< 150 mg/l.

En todos los casos se consideró la inclusión de sistemas de pre-tratamiento con elpropósito de garantizar la eliminación de sustancias contaminantes gruesas como

basuras y arenas. La eliminación de estos materiales es necesaria para garantizar

la operación adecuada de los equipos mecánicos (bombas) e hidráulicos

(conducciones y vertedores) en unidades de tratamiento posteriores.

ALTERNATIVA 1.- FILTROS ROCIADORES

En el proceso de filtración, el agua se deja escurrir sobre un filtro empacado con

piedra o con algún medio sintético. En la superficie del medio se desarrollan

crecimientos biológicos que oxidan los contaminantes orgánicos presentes en el

agua. El efluente es colectado al fondo del filtro.

El oxigeno necesario para la buena operación se obtiene del aire presente en los

intersticios del medio. Este proceso generalmente va precedido, de una

sedimentación primaria para remover los sólidos en suspensión que puedan

bloquear el filtro. El proceso del filtrado puede ser clasificado en las siguientes

categorías: Filtros empacados con roca (baja, media y alta tasa) y filtros

empacados con medio sintético (alta, muy alta y desbaste).

Ventajas del proceso:

Alta eficiencia de remoción de contaminantes.

Costos de inversión intermedios.

Proceso confiable.

Desventajas del proceso:

Riesgo de producción de malos olores en el caso de reactores de baja tasa.

Alta producción de lodos.

Alto consumo de energía si la concentración del afluente es alta.


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PRESUPUESTO ALTERNATIVA 1:

Tabla 3.1.1.1 Fuente: CAPDEPT WORKS 2.5, HYDROMATIC, INC.

ALTERNATIVA 2.- LODOS ACTIVADOS

El sistema de lodos activados es un proceso de tratamiento por el cual el agua

residual y el lodo biológico (microorganismos) son mezclados y aireados en un

tanque denominado aireador, los floculos biológicos formados por este proceso,

sedimentan en un tanque de sedimentación, donde son recirculados nuevamente

al tanque aireador o de aireación.

En el proceso de lodos activados, los microorganismos son completamente

mezclados con la materia orgánica en el agua residual, de manera que ésta les

sirve de alimento para su producción. Es importante indicar que la mezcla o

agitación se efectúa por medios mecánicos (aireadores superficiales, sopladores,

Proceso Construcción Operación Mantenimiento Material Químicos Energía Amortización

Pre-tratamiento $82,800 $442 $228 $2,070 $0 $547 $6,940

Bombeo $162,000 $593 $406 $1,140 $0 $1,890 $14,500

S. primario $75,500 $758 $400 $711 $0 $613 $7,290

Filtro rociador $132,000 $741 $521 $828 $0 $6,380 $12,300

S. secundario $95,000 $763 $403 $905 $0 $615 $9,150

Cloración $234,000 $169 $35 $12,400 $1,030 $9,440 $26,200

Bombeo $63,200 $535 $360 $442 $0 $2,110 $5,970

Cárcamo $0 $0 $0 $0 $0 $0 $0

Digestor aerobio $1,920,000 $6,560 $3,420 $9,610 $0 $670,000 $177,000

Lechos Secado $1,090,000 $10,000 $4,200 $9,780 $0 $0 $95,400

Otros Costos $1,620,000 $4,350 $0 $0 $0 $0 $0


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41

etc.) los cuales tienen las funciones de producir una mezcla completa y de

introducir oxigeno al medio para que el proceso tenga lugar.


Alta eficiencia de remoción de contaminantes (85% - 95%)

Se puede utilizar para caudales desde 20 l/s

Es un proceso confiable.


Producción de lodos biológicos que deben de ser estabilizados para

prevenir condiciones insalubres.

Posibles problemas de olores, controlables con un buen diseño y operación. Posible formación de aerosoles, cuando se utilizan aireadores mecánicos.

Altos costo de operación y construcción.

PRESUPUESTO ALTERNATIVA 2. Tabla 3.1.1.2


Pre-tratamiento $82,800 $442 $227 $2,070 $0 $547 $6,940

Bombeo $166,000 $594 $407 $1,160 $0 $1,910 $14,800

S. primario $75,600 $760 $401 $711 $0 $614 $7,300

Reactor $208,000 $1,470 $708 $9,330 $0 $10,200 $19,500

S. secundario $96,400 $791 $423 $915 $0 $632 $9,290

Cloración $234,000 $168 $35 $12,400 $1,030 $9,440 $26,200

Digestor aerobio $2,020,000 $6,560 $3,420 $9,610 $0 $670,000 $185,000

Lechos/secado $1,100,000 $10,200 $4,250 $9,910 $0 $0 $96,700

Sopladores $211,000 $0 $0 $0 $0 $0 $17,700

Otros Costos $1,690,000 $4,350 $0 $0 $0 $0 $0


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42

ALTERNATIVA 3.- HUMEDALES

En años recientes se ha renovado el interés en el uso de humedales. El concepto

básico de este tipo de tratamiento es relativamente sencillo: los contaminantes

presentes en el agua residual descargada dentro o sobre el lecho, soninmovilizados y degradados por procesos físicos y biológicos naturales que operan

en el ecosistema de los lechos.

Los humedales son económicamente atractivos, con un diseño y operación

adecuados, se obtienen altas eficiencias de tratamiento de agua residual, capaces

de mejorar, o al menos mantener, la conservación de un área, particularmente en

poblaciones aisladas. En países en desarrollo, tienen la ventaja adicional de

representar una solución de baja tecnología para el tratamiento de agua residual

producida por pequeñas poblaciones dispersas.


Bajo costo de operación y mantenimiento.

Bajo requerimiento de energía.

No requieren de personal altamente calificado para su operación.

Proporcionan un tratamiento efectivo y confiable.

Ambientalmente son aceptables con potencial para la conservación de la

vida campestre.

Se cuenta con la suficiente superficie terrenal para llevar a cabo el

tratamiento.


Baja eficiencia en su funcionamiento durante invierno en ciertas regiones

por la muerte de las plantas utilizadas en el proceso.

Los altos costo de la construcción por el movimiento de tierras.

La operación puede requerir dos a tres periodos de crecimiento antes de

que se logren las eficiencias óptimas.


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43

Si no se operan correctamente, existe el riesgo de acumulación de sólidos

en la entrada (Rico, 1992; Moshiri, 1993; Hammer, 1989).

La superficie de terreno que se requiere para llevar a cabo este modelo

debe de ser extenso (dependiendo de la población, la cual será

proporcional al terreno que se necesita) y alejado de la comunidad ya que

los olores emitidos generan molestia a la comunidad.

PRESUPUESTO ALTERNATIVA 3. Tabla 3.1.1.3


Pre-tratamiento $82,800 $442 $225 $2,070 $0 $547 $6,940

Bombeo $159,000 $578 $390 $1,110 $0 $1,530 $14,200

S. primario $69,300 $707 $361 $654 $0 $603 $6,690

Laguna $29,800 $251 $0 $0 $0 $0 $2,700

Cloración $234,000 $152 $33 $12,600 $848 $9,440 $26,200

Lechos Secado $1,950,000 $18,400 $7,620 $17,500 $0 $0 $171,000

Otros Costos $1,410,000 $4,350 $0 $0 $0 $0 $0

3.1.2 ANÁLISIS FINANCIERO DE LAS ALTERNATIVAS DE TRATAMIENTO

ANALIZADAS (Resumen del análisis de alternativas) Tabla 3.1.1.4

Nombre

del Diseño

Valor

Presente

Proyecto Operación Mantenimiento Material Químicos Energía Amortización

Filtro

Rociador

$14,900,000 $5,470,000 $24,900 $9,970 $37,900 $1,030 $692,000 $354,000

Lodo

Activado

$15,400,000 $5,880,000 $25,300 $9,870 $46,100 $1,030 $694,000 $383,000

Humedales $5,010,000 $3,930,000 $24,900 $8,630 $33,900 $848 $12,100 $228,000


49/98

44

NOTA: Los datos que se presentan con respecto a los costos de los proyectos

que se utilizan para comparación de la mejor alternativa para el proyecto de la

comunidad, fueron obtenidos de la fuente de información de la Comisión del Agua

del Estado de Veracruz (C.A.E.V) del área de Saneamiento.

Los resúmenes de los presupuestos fueron analizados en el año 2009, siendo la

fuente de información el programa CAPDEPT WORKS 2.5 del grupo

HYDROMATIC, INC. Desarrollado por ENVIROMENTAL SOFTWARE .

La finalidad de este programa es la de crear ante-presupuestos de plantas de

tratamiento de aguas residuales para la selección de la mejor alternativa,

primordialmente económica. Los costos evaluados en las tablas han sido

modificados de acuerdo al costo relativo peso-dólar por el cual el ante presupuestodependerá del movimiento directo de estas monedas de cambio ya que el

programa es americano.

3.2 SELECCIÓN Y JUSTIFICACIÓN DE LA ALTERNATIVA PARA EL

TRATAMIENTO A UTILIZAR EN EL DISEÑO DE LA PLANTA.

Como resultado del análisis de alternativas de tratamiento de las aguas residuales

para la comunidad podemos concluir lo siguiente:

El factor del costo de construcción de la infraestructura, del tratamiento de

las aguas residuales de la comunidad, es importante, para tomar la decisión

de la alternativa más apropiada.

El costo relativo a la operación y mantenimiento, es otro factor importante

para tomar la decisión de la mejor alternativa.

La disposición de terrenos y la determinación de su respectivo costo de

adquisición es otro factor importante.La confiabilidad en cuanto al cumplimiento de la normatividad vigente es

otro factor importante en la toma de decisiones de la alternativa más

favorable.


50/98

45

CONCLUSIÓN:

En cuanto al costo de terreno para su construcción, la tercera alternativa resultó

ser la más conveniente, ya que se dispone del terreno, con la superficie necesaria,

además de presentar una topografía con un relieve estable, sin pendientes altas e

inclusive dos cauces naturales para la colección del recurso acuífero (Imagen

2.2), haciendo que los costos con referencia a los movimientos de tierra, sea

significativo, disminuyendo de manera importante los costos de la construcción; y

es por eso, que nos inclinamos hacia la alternativa 3, ya que son muchos los

factores favorables para llevar a cabo el tratamiento de Humedales.

En lo referente al costo de operación y mantenimiento, también la terceraalternativa resultó ser la más económicamente viable y factible de acuerdo a las

necesidades que requiere la población.

Enfocándonos en el punto de la normatividad, el clima que impera en la localidad,

hace que el tratamiento sea confiable y eficiente, pues este no sería un factor que

incidiría en el proceso de depuración de las aguas. La temperatura registrada

como mínima en la temporada más fría del año es de 15.4° C lo cual no llega a

afectar el rendimiento de los humedales y por eso mismo, la alternativa 3 es lamás convincente.

La idea primordial de este proyecto es demostrar lo funcional que puede ser una

planta de tratamiento con humedales bajo ciertas circunstancias favorables al

proceso, con bajos costos, tanto de mantenimiento como de construcción, así

como darle importancia a este proceso biológico, el cual hasta ahora en nuestro

estado no se ha implementado por la mismas dificultades que presenta para una

máxima eficiencia. Es por eso que se quieren aprovechar todas estas facilidades

que presenta la localidad de Xochiapa, Ver. para concretar el proyecto.

Por lo anterior, se concluye que la alternativa más adecuada para implementarse,

en el diseño de la planta de tratamiento de la comunidad es: Alternativa 3.

Humedales.


51/98

46

CAPITULO IV


52/98

47

4.1 DISEÑO FUNCIONAL DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO ELEGIDO.

4.1.1 BALANCE DE MASA Y ENERGÍA DEL PROCESO.

Datos de diseño:

Gasto medio: 660.10 m3/día

Composición de las aguas residuales:

Sólidos suspendidos totales: 220.00 mg/l 0.220 kg/m3

Demanda Bioquímica de Oxígeno: 220.00 mg/l 0.220 kg/m3

Demanda Química de Oxígeno: 500.00 mg/l 0.500 kg/m3

Determinación de sólidos generados en el pre tratamiento

Balance de materia del Pretratamiento

No. De Corriente

Corriente Agua Cruda Sólidos

gruesos

Sólidos

finos

Producción

de arenas

Efluente

Flujo en (l/s) 7.64 0.00005 0.00018 0.00037 7.639

Flujo en (m3/h.) 27.59 0.0002 0.0006 0.00134 27.502

Flujo en (m3/día.) 660.00 0.005 0.015 0.032 660.04

Tabla 4.1.1.1

Masa de entrada al Reactor UASB:

Sólidos suspendidos totales: 145.21 kg/día

Demanda Bioquímica de Oxígeno: 145.21 kg/día

Demanda Química de Oxígeno: 330.02 kg/día

Determinación de los flujos másicos del efluente del Reactor UASBTem pe rat ur a °C Carga Vo lumétr ic a (g r/m 3/día) Rem oc ión DBO (%)

20°C 300 60


53/98

48

Temperatura mínima normal: 18.90

Temperatura promedio: 24.90

Tiempo de retención hidráulico: 0.42

Eficiencia calculada: 57.80

Eficiencia de acuerdo a TRH: 30.00

Eficiencia promedio: 43.90

% DBO removida según el TRH:

Tabla 4.1.1.2

% DBO rem. TRH (días)

23.00 0.04

24.00 0.05

25.00 0.08

26.00 0.13

27.00 0.18

28.00 0.24

29.00 0.3130.00 0.38

31.00 0.45

32.00 0.52

33.00 0.59

34.00 0.67

35.00 0.75

36.00 0.84

37.00 0.93

38.00 1.04

39.00 1.15

40.00 1.29

41.00 1.44

42.00 1.62

43.00 1.83

44.00 2.08

45.00 2.37

46.00 2.71

47.00 3.1148.00 3.57

49.00 4.11

50.00 4.73

51.00 5.44

52.00 6.25

53.00 7.17

54.00 8.21

55.00 9.39


54/98

49

Eficiencias de remoción consideradas:

Sólidos suspendidos totales: 42.27

Demanda Bioquímica de Oxígeno: 43.90Demanda Química de Oxígeno: 42.27

DBO= Masa de entrada X % remoción: 63.75 kg/día

Producción de SST por el proceso: 0.20 Kg de SST /Kg DBO eliminada

12.75 Kg de SST

Sólidos suspendidos totales: 157.96 Kg/día

Efluentes del reactor

SST= Masa de entrada X % remoción: 91.18 kg/día


DQO= Masa de entrada X % remoción: 190.51 kg/día

Generado en el reactor




Producción de biogás

Producción de biogás por Kg. De C.O.T.eliminada = 0.200 m3/kg de C.O.T.remov.

Biogás producido en el proceso = 26.10 m3/día


55/98

50

Producción de lodos en el reactor:

Concentración: 3.00 %

30.00 kg/m3

Peso específico del lodo: 1.03

Cantidad de lodos:

DBO removida 63.75 kg día

Lodo generado 0.25 kg /kg DBO removida

Lodo producido 15.94 kg día

0.52 m3/día

Determinación de los flujos másicos del efluente de los Humedales

Eficiencias de remoción consideradas

Sólidos suspendidos totales: 40.79%

Demanda Bioquímica de Oxígeno: 39.28%

Demanda Química de Oxígeno: 41.28%

4.1.2 EFLUENTES DE HUMEDALES




Generados en los Humedales





56/98

51

Producción de lodos en los humedales:

Concentración: 3.00 %

30.00 kg/m3

Peso específico del lodo: 1.03

Cantidad de lodos

DBO removida 32.00 kg día

Lodo generado 0.15 kg /kg DBO removida

Lodo producido 4.80 kg día

0.16 m3/día

4.1.3 TRATAMIENTO DE LODOS (LECHOS DE SECADO)

Lodos producidos en el reactor

UASB: 15.94 Kg/día

Lodos producidos en el filtro

anaerobio: 4.80 Kg/día

Lodos producidos por el total del

proceso: 20.74 Kg/día

Lodos producidos por el total del

proceso: 0.67 m3/día

Lodos deshidratados en los lechos

0.47 m3/día

Sobrenadante a inicio de proceso:

0.20 m3/día

4.1.4 DETERMINACIÓN DE GASTOS DE ENTRADA Y SALIDA DEL

REACTOR UASB

Qe= 660.04 m3/día

Ql = 0.52 m3/día Qs= 659.53 m3/día

4.1.5 DETERMINACIÓN DE GASTOS DE ENTRADA Y SALIDA DE LOS

HUMEDALES

Qe= 659.53 m3/día Ql = 0.16 m3/día

Qs= 659.37 m3/día


57/98

52

Balance de masa del tren de agua tratada

Operación unitaria Caudal

(m3/día)

DBO(mg/l) SST(mg/l) DQO

(mg/l)

Pretratamiento 660.10 220.00 220.00 500.00

Influente del reactor UASB 660.04 220.00 220.00 500.00

Efluente del reactor UASB 659.53 123.52 138.26 288.86

Influente del filtro anaerobio 659.53 123.52 138.26 288.86

Efluente del filtro anaerobio 659.37 75.02 81.88 169.66

Influente de estanque de

cloración

659.37 75.02 81.88 169.66

Efluente de estanque de

cloración

659.37 71.27 77.79 161.17

Tabla 4.1.5.1

Eficiencia total del proceso:

Sólidos suspendidos totales: 64.64 %

Demanda Bioquímica de Oxigeno: 67.61 %

Demanda Química de Oxigeno: 67.77%

Operación unitaria DBO(mg/l) SST(mg/l) DQO (mg/l)Pretratamiento 220.00 220.00 500.00

Influente del reactor UASB 220.00 220.00 500.00

Efluente del reactor UASB 123.52 138.26 288.86

Influente del filtro anaerobio 123.52 138.26 288.86

Efluente del filtro anaerobio 75.02 81.88 169.66

Influente de estanque de

cloracion.

75.02 81.88 169.66

Efluente de estanque de

cloración

71.27 77.79 161.17

Tabla 4.1.5.2


58/98

53

4.1.6 RESUMEN DE BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA. Tabla 4.1.6

Pretratamiento

No. De Corriente

Corriente AguaCruda

Sólidosgruesos

Sólidosfinos

Producciónde arenas

EfluentePretratamiento

Flujo en (l/s) 7.64 0.00005 0.00018 0.00037 7.639

Flujo en (m3/h.) 27.50 0.0002 0.0006 0.00134 27.502

Flujo en (m3/día.) 660.00 0.005 0.015 0.032 660.04

Masa DBO5

(Kg/h.)

6.05 - - - 6.051

DBO5 (kg/ m3.) 0.220 - - - 0.220

Masa DQO (kg/h.) 13.75 - - - 13.752

DQO (Kg/m3.) 0.500 - - - 0.500

Mas de SST

(Kg/h.)

6.05 - - - 6.051

SST (kg/m3.) 0.220 - - - 0.220

Reactor UASB

No. De Corriente

Corriente InfluenteReactor

UASB

EfluenteReactor

UASB

Producciónde Biogás

Purgade

lodos

Flujo en (l/s) 7.639 7.633 0.302 0.006

Flujo en (m3/h.) 27.502 27.480 1.088 0.021

Flujo en (m3/día.) 660.04 659.53 26.10 0.52

Masa DBO5 (Kg/h.) 6.051 3.39 - -

DBO5 (kg/ m3.) 0.220 0.124 - -

Masa DQO (kg/h.) 13.752 7.038 - -

DQO (Kg/m3.) 0.500 0.289 - -

Masa de SST (Kg/h.) 6.501 3.799 - -

SST (kg/m3.) 0.220 0.138 - -


59/98

54

Humedales Lechos de secado

No. De Corriente

Corriente Influente

Humedales

Efluente

Humedales

Purga

de

lodos

Alimentación

lechos de

secado

Lodos

deshidratados

Flujo en (l/s.) 7.633 7.632 0.002 0.008 0.005

Flujo en (m3/h.) 27.480 27.474 0.006 0.028 0.020

Flujo en (m3/día.) 659.53 659.37 0.16 0.67 0.47

Masa DBO5 (Kg/h.) 3.39 2.06 - - -

DBO5 (kg/ m3.) 0.124 0.075 - - -

Masa DQO (kg/h.) 7.938 4.661 - - -

DQO (Kg/m3.) 0.289 0.170 - - -Masa de SST

(Kg/h.)

3.799 2.250 - - -

SST (kg/m3.) 0.138 0.082 - - -

Cloración Efluente

No. De Corriente

Corriente Influente

Cloración

Consumo

dehipoclorito

de sodio

Agua

crudatratada

Flujo en (l/s) 7.632 0.00049 7.632

Flujo en (m3/h.) 27.474 0.0018 27.474

Flujo en (m3/día.) 659.373 0.042 659.37

Masa DBO5 (Kg/h.) 2.061 - 2.061

DBO5 (kg/ m3.) 0.075 - 0.071

Masa DQO (kg/h.) 4.661 - 4.661

DQO (Kg/m3.) 0.170 - 0.161

Masa de SST

(Kg/h.)

2.250 - 2.250

SST (kg/m3.) 0.082 - 0.078


60/98

55

4.2 DISEÑO DE PROCESO.

4.2.1 PRETRATAMIENTO

Gasto Mínimo: 3.82 l/s

Gasto Medio: 7.64 l/s

Gasto Máximo Instantáneo: 24.91 l/s

Gasto Máximo Extraordinario: 37.36 l/s

Velocidad: 0.30 m/s

Canal de aproximación

Base propuesta: 80.00 cms

Área del canal = A =Q máx. Instantáneo / Velocidad =

0.083 m2

Tirante de agua en el canal:

h= A/b = 0.104 metros

La pendiente requerida para mantener la velocidad de 0.30 m/s en el canal será:

V= 1/n r 2/3 s1/2

n = 0.013

Pm = 2h + b= 1.008

r= A/ Pm = 0.082

r 2/3= 0.189

s= 0.14 %

0.0001

Flujo por By-pass= Q máx. extr. - Q máx. instantâneo = 12.45 l/s

Cámaras de rejillas (Cribado grueso y fino)

Cribado fino:

Base propuesta (b) 40.00 cms

Separación de rejillas 2.00 cms

Angulo de rejillas 45 grados

No. De canales 2 piezas


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56

Ancho 0.318 cms

Espesor 0.935 cms

OBTENCIÓN DEL ÁREA REQUERIDA ENTRE REJILLAS DE CRIBADO FINO

Área teórica 0.083 m2

Eficiencia 80%

Área Real 0.1038 m2

Área de espacios 0.0042 m2

Cf (factor de forma) 2.42

cos45 0.7071

Área de espacios a 45° 0.0059 m2

NÚMERO DE ESPACIOS REQUERIDOS:

Espacios en al área 17.68

Numero de espacios propuesto 17.00

Número de barras 18.00

17 espacios 34.00 cms

18 barras 5.72 cms

Ancho de rejillas 39.72 cms

Ancho del canal 40.00 cms

Cribado Grueso:

Base propuesta (b) 40.00 cms

Separación de rejillas 3.50 cms

Angulo de rejillas 45 grados

No. De canales 2 piezas

Ancho 0.318 cms

Espesor 0.935 cms


62/98

57

Factor de forma Cf :

Barras rectangulares 2.42

Barras circulares al frente y rectangulares atrás 1.83

Barras circulares 1.79

Barras rectangulares al frente y circulares atrás 1.67

Barras rectangulares con frente circular 0.76

DESARENADOR:

Gasto Máximo Instantáneo 24.91 l/s

Velocidad de circulación 0.30 m/s

Velocidad de sedimentación 0.016 m/sTamaño de partículas 0.20 mm

Densidad especifica 2.65

Carga Superficial 1889 m3/m2/día

Tirante (h) 0.21 m

Factor de turbulencia 1.40

Área transversal = Gasto / Vel.= 0.083 m2

Ancho de canal b = A//(h+.02) = 0.36 m

Ancho propuesta (b) = 0.40 metros

Tirante (h= A/b )= 0.21 metros

Tirante propuesto (ht)= 0.25 metros

Longitud necesaria =(Vc/Vsed)*ht = 4.69 metros

Longitud real = FT*L = 6.56 metros

Longitud propuesta = 6.50 metros

Área superficial resultante = L x b = 2.60 metros

Revision de La carga Superficial

CS= (Q / As) 86400 = 827.66 m3/m2/día

Revisión del tiempo de retención hidráulico

Tiempo de retención hidráulico = V/Q = 26.10 segundos


63/98

58

Producción de Arenas

Volumen mínimo de arena 7.50 l/1000 m3

Volumen máximo de arena 90.00 l/1000 m3

Tirante del canal 0.25 metros

Longitud del desarenador 6.50 metros

Volumen disponible de arenas 0.650 m3

Volumen mínimo de arena 2.48 litros

0.002 m3/día

0.074 m3/mes

Volumen máximo de arena 193.67 litros

0.194 m3/día

5.81 m3/mes

Diseño del vertedor sutro

X=b*(1-(2/180)*Tan (-1) (y/a) (1/2) (ec.1)

Q=b*(2ag) (1/2)*(h+ (2/3) a) (ec.2)

a= 5.00 cms

b= 10.57 cms


64/98

59

La carga hidráulica al pasar el gasto máximo será:

h = tirante - a = 0.200 metros

Despejando b de la ecuación 2 tenemos:

b=Q/ (2ag) (1/2)*(h+ (2/3) a) b= 0.119 metros

h (cms) y (cms) (y/a)^1/2 tan - X cm Q l/s

-1.00 0.00 0.000 0.00 10.57 2.44

0.00 0.00 0.000 0.00 10.57 3.49

1.00 0.00 0.000 0.00 10.57 4.54

2.00 0.00 0.000 0.00 10.57 5.583.00 0.00 0.000 0.00 10.57 6.63

4.00 0.00 0.000 0.00 10.57 7.68

5.00 0.00 0.000 0.00 10.57 8.73

6.00 1.00 0.447 24.09 7.74 9.77

7.00 2.00 0.632 32.31 6.78 10.82

8.00 3.00 0.775 37.76 6.14 11.87

9.00 4.00 0.894 41.81 5.66 12.9110.00 5.00 1.000 45.00 5.29 13.96

11.00 6.00 1.095 47.61 4.98 15.01

12.00 7.00 1.183 49.80 4.72 16.06

13.00 8.00 1.265 51.67 4.50 17.10

14.00 9.00 1.342 53.30 4.31 18.15

15.00 10.00 1.414 54.74 4.14 19.20

16.00 11.00 1.483 56.01 3.99 20.24

17.00 12.00 1.549 57.16 3.86 21.29

18.00 13.00 1.612 58.19 3.74 22.34

19.00 14.00 1.673 59.14 3.63 23.39

20.00 15.00 1.732 60.00 3.52 24.43

Tabla 4.2.1.1


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60

Imagen 4.2.1.2

4.2.2 REACTOR UASB:

Gasto medio 7.64 l/s

Gasto medio 660.10 m3/día

DQO 0.500 kg/m3

DQO removida en el reactor 0.211 kg/m3

Velocidad ascensional 0.30 m/h 0.30 a 1.00 m/h

Tiempo de retención hidráulico 10.00 horas 8 a 12 horas

Temperatura mínima normal 18.90 °C

Carga orgánica máxima 2.0 kg DQO/m3/día

Carga hidráulica máxima 3.0m3/m3/día

Carga superficial máxima 1.0 m/h

Volumen requerido de la cámara de digestión anaerobia

Volumen = Q x TRH= 275.04 m3

-10.0

-8.0

-6.0

-4.0

-2.0

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

-1 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25


66/98

61

Determinación del área superficial requerida

Área = Q / Velocidad ascensional = 91.68 m2

Determinación de la altura del manto de lodos

H = Volumen / Área superficial = 3.00 metros

Revisión de la velocidad ascensional

Velocidad ascensional = H / TRH = 0.30 m/h

Ancho del reactor: 7.00 metros

Longitud del reactor: 13.10 metros

Revisión del tiempo de retención hidráulico

TRH = V/Q = 0.42 días

10.00 horas

Revisión de la carga orgánica

Carga orgánica = 0.51 kg DQO/m3/día

Determinación de la carga hidráulica

CH = Q

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