Diseño Ptar Rafa

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INDICE TENTATIVO. I. INTRODUCCION. 1.2 Antecedentes. 1.3 Objetivos de la Investigación. 1.3.1 Objetivo General. 1.3.2 Objetivos Específicos 1.4 Justificaciones. 1.4.1 Rezago Social. 1.5 Métodologia.

II MARCO TEÓRICO 2.2.2 Agentes Infecciosos. 2.2.3 La Calidad del Agua. 2.3 Análisis de Procesos Alternativos de Tratamiento 2.3.1 Lagunas de Estabilización. 2.3.2 Reactores Anaerobios de Flujo Ascendente Conocidos Como (Rafa). 2.2.3 Lagunas Aereadas. 2.3.4 Zanjas De Oxidación. 2.3.5 Biofiltros (Filtros Sumergidos). 2.3.6 Humedales Artificiales. 2.4.7 Reactor Anaerobio De Flujo Ascendente Modificado. FACULTAD DE INGENIERIA.

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2.5 Evaluación De Alternativas De Tratamiento 2.5.1 Ventajas Y Desventajas De Los Sistemas Alternativos De Tratamiento. 2.5.2 Proceso Combinado Reactor Anaerobio Modificado – Biofiltros 2.5.3 Proceso Combinado Reactor Anaerobio De Flujo Ascendente (Rafa)

– Filtro

Sumergido. 2.5.4 Proceso De Lodos Activados En Su Variación De Aeración Extendida 2.5.5 Costos De Operación Y Mantenimiento Por Metro Cubico (M3) De Agua Tratada 2.5.6 Selección De Las Alternativas De Tratamiento 2.5.7 Análisis De Otros Sitios Probables De Ubicación De La Planta

III DESCRIPCIÓN DE LA INFRAESTRUCTURA EXISTENTE DE LA COMUNIDAD. 3.1 Diagnóstico de la Infraestructura Existente de Agua Potable. 3.2

Diagnóstico de la Infraestructura Existente de Alcantarillado Sanitario.

3.2.1 Red de Atarjeas 3.2.2 Información Para el Proyecto 3.2.3 Calidad de las Aguas Residuales. 3.3

Consideraciones Generales de Diseño

IV. SISTEMAS DE PRETRATAMIENTO Y TRATAMIENTO. 4.1 Datos de Proyecto. 4.2 Descripción de la Alternativa

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4.2.1 Sistema de Pretratamiento. 4.2.1.1 Caja Receptora de Aguas Residuales. 4.2.1.2 Canal de Rejillas. 4.2.1.3 Canal Desarenador. 4.3 Sistema de Tratamiento 4.3.1 Caja Receptora y distribuidora de Aguas Residuales. 4.3.1.2 Reactor Anaerobio de Flujo Ascendente (Rafa) 4.3.1.3 Filtros Sumergidos 4.3.1.4 Sistema de Desinfección y Tanque de Contacto de Cloro 4.3.1.5 Manejo de Lodos 4.3.1.6 Instalaciones Complementarias 4.3.1.7 Descarga de las Aguas Residuales 4.4 Programación y Evaluación del Proyecto 4.5 Manual de Operación y Mantenimiento

V. CALCULOS DEL PROYECTO. 5.1 Cálculo de los datos para proyecto. 5.1.1Población Futura. 5.1.2 Gastos Actuales y de Proyecto 5.2 Cálculo Para el Sistema de Pretratamiento. 5.2.1 Caja Receptora de Aguas Residuales. 5.2.2 Canal de Rejillas. FACULTAD DE INGENIERIA.

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5.2.3 Canal Desarenador. 5.2.4 Caja Receptora y Distribuidora de Aguas Residuales. 5.3

Cálculo Para el Sistema de Tratamiento.

5.3.1 Reactor Anaerobio de Flujo Ascendente (Rafa). 5.3.2 Filtros Sumergidos. 5.3.3 Sistema de Desinfección y Tanque de Contacto de Cloro. 5.3.4 Manejo de Lodos. 5.3.5 Instalaciones Complementarias. 5.3.6 Descarga de las Aguas Residuales. 5.4 Programación y Evaluación del Proyecto. 5.5 Manual de Operación y Mantenimiento.

VI. EVALUACION Y ESTUDIO

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CAPITULO 1 INTRODUCCIÓN

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1.1 INTRODUCCION. En la actualidad existen más de 20 enfermedades en las que el agua actúa directa o indirectamente en su aparición, algunas de ellas con alto impacto en la mortalidad, como: el cólera, la fiebre tifoidea y las infecciones por amibas, por mencionar algunas de ellas, que son las responsables de que al año mueran en el mundo más de cuatro millones de niños menores de cinco años de edad. Es por esto que se dedica el estudio de los diseños y construcción de de platas de tratamiento si es verdad que la inversión no es remunerada económicamente, pero se trataran las aguas servidas y a la larga la inversión resultara mínima ante el gran beneficio obtenido por el tratamiento de las aguas servidas presentando el impacto benéfico de utilizar las plantas de tratamiento. El presente proyecto está orientado a brindar la información técnica, económica y social, que permita la ejecución de la obra Eléctrica, así como los del sistema de Tratamiento; esto con la finalidad de poder tener un balance o una idea más racional, que ayude a tomar decisiones más amenas a las condiciones sociales, ambientales y económicas de las comunidades donde se ejecutaran construcciones de sistemas de tratamiento de aguas servidas, atendiendo a las condicionales que ello implica, como son los criterios de cálculo y diseño, la integración y presentación del presupuesto desglosado de la obra, hasta el cumplimiento de la reglamentación en materia de impacto ambiental. Se abordara en análisis cada uno de los componentes del Proyecto Ejecutivo, que fue presentado para construcción de la planta de tratamiento de Carmen Tonapac en la ciudad de Chiapa de Corzo en los que se describen los temas específicos y se establece el enfoque y alcance que cada uno cubrió durante la elaboración de los estudios y diseños correspondientes.

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1.2 ANTECEDENTES: El estado de Chiapas se encuentra localizado en la zona Sureste del País. El término Chiapas, es el plural de Chiapa, mismo que proviene de la palabra Chiapan, que es una palabra Náhuatl. Chiapan era una ciudad que identificaban los Aztecas sobre la margen derecha del río Grijalva, en el mismo lugar que ahora ocupa Chiapa de Corzo. El significado de Chiapan en Náhuatl (chia-apan) es “en el río de la chía”. El plural de Chiapa –Chiapas-, es probable que se haya originado en la época de la colonia, debido a que en esa época se acostumbraba a hablar de dos “Chiapas”: Chiapa de los Indios, la antigua ciudad prehispánica establecida en la margen derecha del río Grijalva, hoy Chiapa de Corzo y Chiapa de los Españoles, la Villa Real fundada el 5 o 6 de marzo de 1528 por Diego de Mazariegos cerca de la ciudad indígena y trasladada al valle de Hueyzacatlán, la actual ciudad de San Cristóbal de las Casas. La localidad que nos ocupa es Carmen Tonapac, perteneciente al municipio de Chiapa de Corzo, Chiapas; la cual se localiza en el centro del estado cuya cabecera se sitúa a los 16º42’19’’ de latitud norte y 93º00’42’’ longitud oeste y a una altitud de 400 metros sobre el nivel del mar. Chiapa de Corzo se localiza a 14 km de Tuxtla Gutiérrez y a 62 km de San Cristóbal de las Casas. Para llegar debe seguirse por la carretera 190, o bien por la No. 195, desde Tuxtla Gutiérrez. El municipio de Chiapa de Corzo se ubica en los límites de la depresión Central y del Altiplano Central. Limita al norte, con Soyaló y Osumacinta, al oeste, con Tuxtla Gutiérrez, Suchiapa y Villaflores, al este, con Zinacantán, Ixtapa y Acala, y al sur con Villa Corzo. Su extensión territorial es de 906.7 km2 lo que representa el 7.1% del territorio de la región Centro y el 1.2% de la superficie estatal. El clima del municipio de Chiapa de Corzo es cálido subhúmedo con lluvias en verano, en la cabecera municipal la temperatura media anual es de 26° C . Actualmente se cuenta con infraestructura de Alcantarillado Sanitario al 100% y con un 100% de cobertura en lo que se refiere a Agua Potable, mismo que es operado por el Patronato de Agua Potable en conjunto con la Dirección de Obras Publicas. FACULTAD DE INGENIERIA.

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El año pasado el municipio de Chiapa de corzo realizo la construcción del alcantarillado sanitario teniendo una cobertura del 100%, así mismo es necesario la construcción de una planta de tratamiento de aguas residuales ya que se pretende verter las aguas residuales directamente a un arroyo seco, lo que significa un grave problema de contaminación ambiental y de salud pública. Como se puede apreciar en el planteamiento de los párrafos anteriores, es prioritario resolver el problema y construir una planta de tratamiento de Aguas Residuales; por tal razón, el H. Ayuntamiento municipal de Chiapa de corzo, Chiapas, ha realizado el Estudio y Proyecto Ejecutivo para el Sistema de Tratamiento de Aguas Residuales a realizarse en la localidad de Carmen Tonapac, municipio de Chiapa de Corzo. 1.2.1 PROCESOS ALTERNATIVOS DE TRATAMIENTO Con objeto de determinar en forma adecuada el sistema para el tratamiento de las aguas residuales de la localidad de Carmen Tonapac, municipio de Chiapa de Corzo Chiapas, se realiza un análisis y una evaluación

técnico - económica de procesos

alternativos de tratamiento, dicho análisis se realiza tomando en cuenta las condiciones socio-económicas de la población, volúmenes y calidad de las aguas residuales, así como

calidad de agua requerida y de las

condiciones topográficas del terreno

propuesto para instalar dicho sistema, entre otros aspectos. Actualmente existen diversos procesos biológicos para el tratamiento de las aguas residuales, las cuales a continuación se presentan:

1).- Lagunas de Estabilización 2).- Reactores Anaerobios de Flujo Ascendente conocidos como (rafa), 3).- Lagunas Aereadas, 4).- Zanjas de Oxidación FACULTAD DE INGENIERIA.

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5).- Biofiltros (filtro sumergido) 6).- Humedales Artificiales 7).- Digestor Anaerobio de Flujo Ascendente Modificado.

1.3 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN 1.3.1 OBJETIVO GENERALE Es cumplir con las medidas de mitigación que esla implementación o aplicación de cualquier política, estrategia, obra o acción tendiente a minimizar o eliminar los impactos adversos aplicando lo siguiente. 

Evitar: proyectos o actividades que puedan resultar en impactos adeversos y ciertos tipos de recursos o areas consideradas como ambientalmente sensibles.



Preservar: previniendo cualquier acción que pueda afectar adversamente un recusro hambiental.



Minimizar: limintar el grado de extencion, magnitud o duración del impacto adeverso.



Rehabilitar: atravez de la reparación o mejoramiento del recurso afectado.



Restaurar es en escencia el extremo de la rehabilitación, requiere de extensas e intensas acciones sobre u recurso.



Mejorar: incrementado la capacidad del recurso existente con respecto a sus funciones ambientales.



Aumentar: incrementar el tamaño de un recurso natural.

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1.3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 

Contar con un expediente del proyecto ejecutivo debidamente integrado y validado por La Secretaría de Infraestructura y por la Comisión Nacional del Agua, en el que se plantee la solución técnica, económica y social.

-

Recopilar información que ayude con el diseño de las obras futuras que permitan sanear las aguas residuales, con el objeto de reducir el grado de contaminación ambiental, reducir costos de construcción y abatir el problema de salud pública.

-

Diseñar el emisor para alejar las aguas tratadas, hasta el sitio de descarga final.

-

Tomar en consideración los planes y programas de desarrollo municipal y/o regional del Estado, para darle al proyecto, la ubicación adecuada respecto de dichas prioridades y tener congruencia con otras iniciativas de inversión pública y privada.

-

Para el diseño de las obras, se considerarán las normas de diseño vigentes publicadas por la Comisión Nacional del Agua, las leyes de obra pública y sus reglamentos, así como las especificaciones técnicas de construcción de la CONAGUA.

-

Se pretende contribuir y cumplir además, con los ordenamientos que en materia de impacto ambiental sean aplicables para las obras de saneamiento de aguas residuales.

-

En el aspecto legal, se presenta como ejemplos la integración de los documentos que acrediten los permisos de paso de las tuberías por terrenos de propiedad privada, ejidales, comunales o municipales; asimismo, se FACULTAD DE INGENIERIA.

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efectuarán los trámites respectivos ante la CONAGUA y la SEMARNAT, para la obtención de los permisos correspondientes.

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1.4 JUSTIFICACION Devido a que la contaminación del agua ocurre con las descargas de residuos que perjudican su calidad, propgagando asi enfermedades gastrointestinales; tomando en cuenta que las aguas negras de esta localidad descargan en un arroyo cercano a la ciudad de chiapa de corzo, el cual desemboca en el rio Grijalva que abastece de agua a muchas localidades entre ellas la ciudad capital de Tuxtla Gutierrez; se justifica al querer disminuir la contaminación de este rio. 1.4.1 REZAGO SOCIAL: ES UNA DE LAS EXPLICACIONES EN LA CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS. El suministro de agua potable es un problema que ha perdurado de generación por generación, como se menciono anterior mente el estado de Chiapas cuenta con grandes cantidades de recursos hídricos no siendo este el problema preciso para el abastecimiento de agua potable a las diferentes comunidades; como también no es una escases de un medio de transporte para los desechos humanos; en la mayoría de los casos el difícil acceso a las comunidades, la diversidad y diferencia del lenguaje entre las autoridades y dependencias que regulan el medio ambiente la falta de capacitación para la operación y el mantenimiento de los sistemas de tratamiento los cuales no solo se refiere a l sistema de agua potable sino al de saneamiento que es la mayoría de los casos los sistemas de tratamiento de aguas residuales son a las que se le dan menor importancia quedado abandonadas y sin funcionar correctamente dejando de ser una solución y convirtiéndose en un problema no solo en el entorno social de la comunidad por los desagradables olores sino por el problema ecológico que representa, pues genera contaminantes, y es un foco de infección para la comunidad. Uno de los problemas principales el rezago social o mejor dígase en palabras más comunes el índice de pobreza que presenta el estado; pues no cuentan con recursos económicos para comprar los insumos que los sistemas de tratamiento requieren; como también la poca información y el escaso fomento del cuidado del recurso. La relación entre los insuficientes sistemas de potabilización, contaminación del agua, enfermedades gastrointestinales y pobreza es evidente, ya que para generar agua FACULTAD DE INGENIERIA.

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potable es necesaria una planta potabilizadora de agua, pues el agua superficial generalmente se encuentra contaminada por los desechos que las comunidades aguas arribas que ya han utilizado el vital líquido generan, las cuales no cuentan con sistemas de tratamiento para las aguas residuales descargando aguas que son agresivas no solo para el medio ambiente sino para los humanos, aguas que habitantes de comunidades aguas abajo utilizan para consumo humanos dándole un insuficiente trato para esto convirtiéndose así en un circulo que de no darle un alto se convertirá en el mayor problema social no solo para el estado de Chiapas sino para la humanidad; pues bien se sabe que al evaporarse el agua los agentes contaminantes pueden viajar lejos y afectar a otras comunidades. El tratamiento del agua para su potabilización consiste en hacerla pasar por varios procesos que dependen del método de purificación que se desee aplicar, en mucho de los casos solo es clorada aun así esto genera gastos a la población, por otra parte para suministrar el agua se necesita de cierta cantidad de redes de tuberías, las cuales no solo generan gastos económicos en la etapa de instalación sino en el mantenimiento que se le debe de dar para que funcione perfectamente, gasto que se duplica si se toma en cuenta de que, en la mayoría de las comunidades rurales las viviendas se encuentran ampliamente separadas unas de otras. Lo mismo sucede con el sistema de alcantarillado que representa una inversión para el gobierno no siendo esto un justificante. El tratamiento de las aguas residuales representa una inversión adicional pero que es necesaria. Por tales motivos y en vista de que algunas poblaciones simplemente se encuentran lejos de generar ingresos económicos al gobierno, se presenta una utopía al pensar en construirles sistemas integrales para la potabilización, uso y tratamiento de las aguas. Siendo esta la mayor explicación a la relación entre ausencia de los sistemas para el servicio de agua y pobreza, viéndose reflejada en la calidad del agua y el servicio de las aguas, pues apararte de no contar con planta potabilizadora de agua, también existe la ausencia de planta de tratamiento de aguas residuales, teniendo como común denominador los altos índices de enfermedades gastrointestinales.

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Es común en las comunidades rurales, la ausencia de drenaje para aguas servidas, por lo cual, éstas comunidades tienen que hacer uso de fosas sépticas o letrinas para satisfacer sus necesidades básicas. Estas letrinas ocasionan un grave problema, pues a falta de planeación, se construyen cerca manantiales subterráneos. Las norias son pozos someros en los cuales generalmente se extrae el agua de consumo en las poblaciones rurales. Entonces los desechos de las letrinas se filtran por el suelo, llegando hasta las norias, lo cual contamina el agua, agua que después las familias consumirán. En otros casos los habitantes se proveen de agua entubada por sus propios medios, como son el uso de mangueras, en el cual acarrean agua de pozos, ríos, ojos de agua, ollas de agua, etc., que no garantizan la calidad necesaria para consumo humano, por encontrarse expuesto a todo tipo de contaminación, especialmente contaminantes químicos, según estudios realizados en

comunidades rurales en Chiapas, la

contaminación por productos agroquímicos han causado grandes desasosiegos , pues en actividades de agricultura, los campesinos hacen uso desmedido de estos productos. La contaminación de las fuentes de agua proviene de la inadecuada disposición de las aguas residuales y residuos sólidos. Las descargas de aguas residuales se clasifican en función de la manera en como entran en el ambiente y se definen como puntuales y difusas. Las primeras pueden ser de origen municipal o industrial (lo que la CONAGUA ahora llama “no municipal”), en tanto que las segundas son de naturaleza muy variada. Algunos ejemplos de descargas difusas son el drenaje agrícola, la escorrentía proveniente de campos agrícolas o de pastoreo, la escorrentía pluvial, las fugas en tuberías que transportan combustibles o en gasolineras y las fugas en la red de alcantarillado. Por naturaleza el agua durante su ciclo, tiene la cualidad de purificarse por sí sola, es por esto que existe en tres estados fundamentales, sólidos, líquidos y gaseosos. Pero, ¿nos podemos esperar acaso, agua limpia y pura cuando nuestros depósitos están contaminados?

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1.5 MÉTODO A UTILIZAR Para lograr los objetivos propuestos, se realizarán los siguientes pasos: -

Obtener copia del proyecto ejecutivo.

-

Reconocimiento y obtención de evidencia fotográfica de la estructura actual.

-

Solicitud de la evidencia fotográfica de antes y durante la ejecución del proyecto por la empresa constructora.

-

Estudiar los diferentes tipos de plantas y ver porque se tomo la decisión de construir esta planta.

-

Comparar los costos constructivos de los diferentes tipos de las plantas antes analizadas.

-

Analizar los costos de operación del sistema.

-

Analizar manual de operación del sistema.

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CAPITULO 2 MARCO TEÓRICO

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2.1 DEFINICION DEL TERMINO AGUA RESIDUAL El término agua residual

y aguas negras son también un equivalente debido a la

coloración oscura que presentan agua residual como también se les llama aguas servidas, fecales o cloacales define un tipo de agua formadas por un 99% de agua y un 1% de sólidos en suspensión y solución, tras haber sido usada por los humanos y la cual está contaminada con sustancias fecales y orina, procedentes de desechos orgánicos humanos o animales. Estos sólidos pueden clasificarse en orgánicos e inorgánicos, como sustancias jabonosas, aceites, agentes químicos y desechos de industrias ;estas aguas resulta algo que no sirve para el usuario y son desechadas por los sistemas cloacales pues son transportadas mediante cloacas (del latín cloaca, alcantarilla), nombre que se le da habitualmente al colector. Algunos autores hacen una diferencia entre aguas servidas y aguas residuales en el sentido que las primeras solo provendrían del uso doméstico tras el uso en los servicios del hogar, y las segundas corresponderían a la mezcla de aguas domésticas e industriales resultan ser las de mayor importancia, pues son las de mayor índice de contaminación. En todo caso, están constituidas por todas aquellas aguas que son conducidas por el alcantarillado e incluyen, a veces, las aguas de lluvia y las infiltraciones de agua del terreno. 2.1.1AGENTES OCNTAMINANTES DEL AGUA: Entre los contaminantes del agua más comunes se incluyen -

Los agentes biológicos causante de enfermedades. Tal es el caso de la bacteria que produce en cólera o de los virus que provocan hepatitis o diarrea. Estos se generan por la eliminación, en los ríos y mares, de desechos cloacales o animales que no reciben un tratamiento previo adecuado.

-

La materia orgánica, que proviene de diferentes fuentes, como son los desechos cloacales, los residuos que producen las industrias frigoríficas, papeleras,

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alimentarías, los mataderos, las granjas de pollo, etc, la gran cantidad de detergente utilizada en las casas, y los abonos agrícolas. -

Los plaguicidas, que se usan en los campos agrícolas para combatir malezas y plagas que atacan los cultivos.

-

Aguas residuales y otros residuos que demandan oxígeno (en su mayor parte materia orgánica, cuya descomposición produce la desoxigenación del agua). El problema de la aguas residuales domesticas no es solamente generado por microorganismos dañinos para la salud si no además, la eliminación de compuestos que permiten el crecimiento de algas y otros organismos que consumen el oxigeno de las aguas.

2.2.2 AGENTES INFECCIOSOS. -

Nutrientes vegetales que pueden estimular el crecimiento de las plantas acuáticas. Éstas, a su vez, interfieren con los usos a los que se destina el agua y, al descomponerse, agotan el oxígeno disuelto y producen olores desagradables.

-

Productos químicos, incluyendo los pesticidas, diversos productos industriales, las sustancias tensioactivas contenidas en los detergentes, y los productos de la descomposición de otros compuestos orgánicos. El petróleo, especialmente el procedente de los vertidos accidentales. Minerales inorgánicos y compuestos químicos.

-

Sedimentos formados por partículas del suelo y minerales arrastrados por las tormentas y escorrentías desde las tierras de cultivo, los suelos sin protección, las explotaciones mineras, las carreteras y los derribos urbanos.

-

El calor también puede ser considerado un contaminante cuando el vertido del agua empleada para la refrigeración de las fábricas y las centrales energéticas hace subir la temperatura del agua de la que se abastecen.

2.2.3 LA CALIDAD DEL AGUA FACULTAD DE INGENIERIA.

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En la actualidad el estudio al medio ambiente es de vital importancia debido a la contaminación de los medios como el aire, agua o el suelo. Existe en nuestro país la LEY DE BASES DEL MEDIO AMBIENTE (ley Nº 19.300), en el cual están estipulados una variedad de artículos que van en beneficio de nuestro medio ambiente. Sin embargo aunque existan estas leyes son muy débiles las sanciones con respecto a los problemas ambientales, por tal motivo se han diseñado diversos tipos de plantas para tratar o sanear el agua el cual es el principal medio de transporte para los agentes contaminantes entre los que se destacan eses fecales, aceites, químicos desecho de las fabricas, o los agroquímicos que se utilizan en la producción agrícola debido a la poca capacidad de los suelos de producir nutrientes por su sobre explotación entre los principales sistemas de tratamientos se encuentran las Lagunas de

Estabilización,

Reactores Anaerobios de Flujo Ascendente conocidos como (rafa), Lagunas Aereadas, Zanjas de Oxidación, Biofiltros (filtro sumergido), Humedales Artificiales, Digestor Anaerobio de Flujo Ascendente Modificado; la finalidad de estos sistemas tiene un mismo común el cual es sanear el agua para regresarla a la medio ambiente del modo que fue tomada, y esta pueda ser reutilizada. La finalidad de toda planta de tratamiento como bien se sabe es sanear las aguas, elevar la calidad de vida de las comunidades que se benefician con la operación de estos sistemas limpiando las aguas sucias, también se da la posibilidad de sacarle un beneficio mayor la operación de las plantas y es aprovechando los residuos sólidos que las plantas generan con su tratamiento como lo son los lodos de desechos aprovechándolos como abonos naturales para los sus cultivos ya que los desechos cuentan con gran cantidad de nutrientes y en mucho de los casos resultan ser más eficientes que los agroquímicos que se utilizan en la agricultura y que además de ser nocivos para el medio ambiente son muy caros el otro beneficio es utilizar las aguas tratadas en un sistema de riego agrícola donde el agua estaría siendo reciclada. En el estado de Chiapas se a implementado una fuerte inversión para mejorar la calidad de vida de estas comunidades a así como mitigar la contaminación y sanear ríos, lagos y lagunas. Puesto que es su mayoría necesita del suministro de agua potable la cual es tomada en muchas ocasiones de ríos que han sido contaminados con aguas residuales FACULTAD DE INGENIERIA.

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de comunidades aguas arriba, comunidades que no cuentan más que con un equipo de clorado para potabilizar el agua. De acuerdo con información verbal proporcionada, en 1998, por la Comisión Nacional del Agua, por la Comisión Estatal del Agua y por el Instituto de Salud en el Estado de Chiapas (Secretaría de Salud –SSA–), no existen estudios en este estado para determinar la calidad bacteriológica del agua en poblaciones que no cuentan con una fuente de abastecimiento formal, como es el caso de las zonas rurales. El estado de Chiapas es uno de los estados mexicanos que presenta el mayor esfuerzo para terminar con el rezago y marginación de las comunidades esto es con el fin de disminuir índices de enfermedades infectocontagiosas, muchas de las cuales se encuentran estrechamente relacionadas con el abasto y la calidad del agua para consumo humano; porque si bien se sabe el estado de Chipas es uno de los estados que cuenta con una gran cantidad de recursos hídricos tampoco es un secreto que la mayoría de ellos están contaminados por agentes infecciosos, basta ver los ríos ubicados en las cercanías de Tuxtla Gutiérrez, ciudad capital del estado, y la enorme lucha por sanear y recuperar los ríos; como un ejemplo de esto las obras que se realizan a lo largo del margen del rio Sabinal

y los constantes programas de

recolección de basura en las aguas del rio Grijalva principalmente en el parque nacional y centro eco turístico Cañón del Sumidero. En 1997, Chiapas fue el estado que presentó la mayor tasa de mortalidad por enfermedades infecciosas intestinales del país, con una tasa de 23.9 defunciones por 100 000 habitantes. Es por esto la enorme lucha por sanear los ríos del estado. Actualmente, existen descritas más de 20 enfermedades en las que el agua actúa directa o indirectamente en su aparición, algunas de ellas con alto impacto en términos de morbilidad y mortalidad. Esto se debe a que en numerosas ocasiones el agua que llega a las viviendas de muchas comunidades rurales proviene de manantiales, ríos, arroyos, ojos de agua u otro tipo de fuentes naturales superficiales expuestas a la contaminación debida a la exposición y arrastre de partículas orgánicas e inorgánicas. 2.3 ANÁLISIS DE PROCESOS ALTERNATIVOS DE TRATAMIENTO FACULTAD DE INGENIERIA.

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En la actualidad existe una diversidad de procesos biológicos para el tratamiento de las aguas residuales, pero los que se pueden adaptar a las condiciones de esta cabecera municipal, además de que pueden cumplir con los requerimientos de calidad establecida en la NOM 001 SEMARNAT 1996 y en las especificaciones de la legislación vigente en materia de aguas residuales destacan los siguientes: 1).- Lagunas de Estabilización 2).- Reactores Anaerobios de Flujo Ascendente conocidos como (rafa), 3).- Lagunas Aereadas, 4).- Zanjas de Oxidación 5).- Biofiltros (filtro sumergido) 6).- Humedales Artificiales 7).- Digestor Anaerobio de Flujo Ascendente Modificado A continuación se mencionan las principales características de cada uno de estos sistemas de tratamiento a fin de realizar una evaluación más detallada de los procesos que mas se adapten a las condiciones establecidas y los requerimientos de calidad del agua determinados por la normatividad establecida en materia de aguas residuales para la descarga en el cuerpo receptor. 2.3.1 LAGUNAS DE ESTABILIZACIÓN. Las lagunas de estabilización es uno de los procesos más utilizados

para el

tratamiento de las aguas residuales que se generan en localidades con características socio económico similar al del proyecto que nos ocupa. La laguna de estabilización es un depósito en el cual se retiene las aguas residuales con objeto de remover la materia orgánica contenida en estas mediante la actividad metabólica de bacterias y algas.

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Cuando el proceso que se desarrolla en estas lagunas es aerobio se denominan “lagunas de oxidación” y cuando son aerobios y anaerobios se denominan “lagunas de estabilización”. Para el tratamiento de las aguas residuales se pueden utilizar procesos combinados de lagunas anaerobias – aerobias

y/o facultativas con lo cual se puede mejorar

sustancialmente la eficiencia de las mismas y cumplir con los requerimientos de la calidad del agua tratada establecida en la normatividad vigente. Para que sea factible la utilización de estos sistemas lagunares se requiere de suficiente área disponible, además de que la topografía del terreno sea sensiblemente plana y las condiciones del suelo no permitan la filtración de agua. El predio destinado para la construcción del sistema de tratamiento es pequeño (900 m2), existe restricción en cuanto a la disponibilidad del área mayor del terreno, Este terreno presenta una pendiente considerable (13.3 %) y a partir de sus limites las pendientes son aun mas fuertes ya que se encuentran en las laderas de un cerro. En general la localidad y todo el municipio se ubica en una zona de lomeríos importantes ya que se encuentra ubicado en las montañas del norte de Chiapas. Por tal motivo la utilización de lagunas de estabilización implicaría efectuar una gran cantidad de movimiento de tierra. 2.3.2 REACTORES ANAEROBIOS DE FLUJO ASCENDENTE CONOCIDOS COMO (RAFA). Los Reactores Anaerobios de Flujo Ascendente (RAFA) son adecuados cuando la calidad del agua presenta fuertes concentraciones de carga orgánica y sólidos suspendidos totales, para que el funcionamiento sea adecuado la profundidad de los mismos son mayores a los 3.0 m. La eficiencia del proceso en este tipo de sistema de tratamiento es del orden del 60% y requieren de otro proceso de tratamiento adicional para cumplir con la calidad requerida para la descarga en el cuerpo receptor. Este tipo de proceso puede adecuarse a las

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condiciones del terreno disponible para la ubicación del sistema de tratamiento de la localidad de Carmen Tonapac. 2.2.3 LAGUNAS AEREADAS. Las Lagunas Aereadas son adecuadas para el tratamiento de las aguas residuales cuya calidad es eminentemente domestica y la eficiencia en el proceso de tratamiento es del orden del 85 al 90 %, lo que indica que es un proceso considerado a nivel secundario y asegura el cumplimiento de la calidad del agua requerida para la descarga en el cuerpo receptor. Este tipo de laguna ocupa una menor área de terreno pero requieren de equipamiento electromecánico que en su mayoría requieren corriente eléctrica en alta tensión con voltajes de 440 volts,

y adicionalmente es necesario que el área que conforma la

laguna esta recubierta de concreto además de que se requiere personal especializado para la operación y mantenimiento. Debido a lo anteriormente señalado se considera que este tipo de proceso de tratamiento, aunque garantiza el cumplimiento de la calidad del agua requerida para la descarga en el cuerpo receptor, puede no ser adecuado para las condiciones socioeconómicas de esta localidad. 2.3.4 ZANJAS DE OXIDACIÓN. Las zanjas de oxidación son sistemas que aseguran las eficiencias requeridas para el tratamiento de las aguas residuales típicas domesticas, requieren de menor área de terreno, sin embargo ocupan un equipamiento electromecánico que generalmente la alimentación eléctrica es en alta tensión con voltajes de 440, lo que incrementa considerablemente los costos de operación y mantenimiento. Aun cuando esta es una buena alternativa de tratamiento, debido al consumo de energía eléctrica y personal calificado requerida no se considera adecuada para las condiciones socioeconómicas de esta cabecera municipal.

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2.3.5 BIOFILTROS (FILTROS SUMERGIDOS). Este proceso es recomendable para cuando las aguas residuales provienen de un sistema de tratamiento previo y cuyo objetivo sea incrementar la eficiencia de dicho tratamiento. Los biofiltros o filtros sumergidos constituyen un proceso de tratamiento similar a los filtros percoladores pero la diferencia es que la alimentación del agua residual es por la parte inferior, esta alternativa de tratamiento es adecuada para aguas residuales de baja concentración de sólidos suspendidos totales. El filtro anaerobio es una columna rellena de diversos medios sólidos que se utiliza para el tratamiento de la materia orgánica carbonosa contenida en el agua residual. El agua a tratar, fluye en sentido ascendente, entrando en contacto con el medio sobre el que se desarrollan y fijan las bacterias anaerobias. Dado que las bacterias están adheridas al medio y no son arrastradas por el efluente, se pueden obtener tiempos medios de retención celular del orden de los 100 días. En consecuencia, es posible conseguir grandes valores de retención celular, con bajos tiempos de retención hidráulicos. De este modo, el filtro anaerobio se puede emplear para el tratamiento de residuos de baja concentración a temperatura ambiente. 2.3.6 HUMEDALES ARTIFICIALES. Los humedales artificiales constituyen una buena alternativa para eficientar el tratamiento de las aguas residuales provenientes de otros procesos de tratamiento a nivel primario como los biodigestores o biofiltros, no requieren ningún equipamiento electromecánico y resulta adecuado para las condiciones socioeconómicas de esta Cabecera Municipal además de que existen las condiciones climatológicas para que se lleve a cabo el desarrollo de la planta acuática y por ende la remoción de los contaminantes remanentes presentes en el agua residual, sin embargo requieren de un área relativamente grande por lo que está condicionado a la disponibilidad de terreno. FACULTAD DE INGENIERIA.

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Las eficiencias de este tratamiento se estiman del orden del 70% en la remoción de la carga contaminante. 2.4.7 REACTOR ANAEROBIO DE FLUJO ASCENDENTE MODIFICADO. El proceso de digestión anaerobia de flujo ascendente (rafa) se modifica para reducir la profundidad requerida en este, esta reducción se realiza instalando

mamparas

deflectoras en el interior del mismo para propiciar el flujo vertical y coadyuvar a la formación del manto de lodos, además, para propiciar la sedimentación de la mayor cantidad de sólidos presentes en el agua residual. Al igual que el rafa la eficiencia del proceso en este tipo de sistema de tratamiento es del orden del 60% y para cumplir con la calidad requerida para la descarga en el cuerpo receptor. Se requiere de otro proceso de tratamiento adicional. Este tipo de proceso puede adecuarse a las condiciones del terreno disponible para la ubicación del sistema de tratamiento de la localidad de Carmen Tonapac. 2.5 Evaluación de Alternativas de Tratamiento De los procesos alternativos de tratamiento anteriormente señalados y que pueden adaptarse a las condiciones socioeconómicas y que son factibles de instalarse en el predio destinado para la ubicación de la planta de tratamiento de aguas residuales de la localidad de Carmen Tonapac, municipio de Chiapa de Corzo Chiapas, son los que a continuación se mencionan: Alternativa No 01.- Combinación de reactor anaerobio modificado y biofiltros, filtros sumergidos. Alternativa

No 02.- Combinación de reactor anaerobio de flujo ascendente (rafa)

modificado y biofiltros, filtros sumergidos. Alternativa No 03.- Proceso de lodos activados en su Variación de Aereacion extendida. Con cualquiera de estos procesos combinados anteriormente señalados

se logran

eficiencias conjuntas del orden del 85 al 90 % y con el de lodos activados en su FACULTAD DE INGENIERIA.

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Variación de Aereacion extendida las eficiencias son del orden del 95% con lo que se asegura que el agua residual tratada cumplirá con las necesidades de tratamiento requeridos, así como con la calidad de agua establecida en la normatividad vigente en materia de aguas residuales y en la NOM 001 SEMARNAT- 1996, para cumplir adecuadamente con los requerimientos de calidad del agua en todos los sistemas alternativos establecidos, es necesario someter las aguas residuales previamente a un sistema de pretratamiento, así como a un proceso complementario de desinfección, además de considerar el manejo de los lodos que se generan. Los tres sistemas alternativos de tratamiento de las aguas residuales consideran la instalación de un sistema de pretratamiento, cuyo objetivo es retener y evitar que los sólidos gruesos, materia flotante, arenas y detritos minerales ingresen al sistema de tratamiento y afecten la eficiencia del tratamiento biológico. El sistema de pretratamiento se integra en dos trenes de tratamiento mismos que trabajaran en forma alternada y manual para facilitar su operación y mantenimiento, este sistema consta de canal de rejillas, desarenador, medición y control de flujo y el proceso de funcionamiento es el que a continuación se describe: 2.5.1 CANAL DE REJILLAS. La función de las rejillas es la de retener la materia flotante y sólidos gruesos presentes en el agua residual, y que afectan al funcionamiento del sistema de tratamiento, el canal de rejillas esta conformado por dos trenes de tratamiento controlados por compuertas deslizantes de operación manual para facilitar la extracción de estos sólidos, sin detener la operación normal del proceso de tratamiento, las rejillas serán fabricadas a base de solera y en la parte superior de estas rejillas se instalara una charola para depositar los sólidos gruesos, mismos que serán almacenados en un contenedor para su posterior disposición en el relleno sanitario. 2.5.2 DESARENADOR. La función de esta unidad es la de retener las arenas y detritos minerales presentes en el agua residual y que pueden afectar el funcionamiento del proceso de tratamiento. FACULTAD DE INGENIERIA.

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El canal desarenador también esta conformado por dos trenes de tratamiento para cuando se realice la limpieza no se interfiera en el funcionamiento normal del proceso de tratamiento y se considerara una tolva en cada canal para concentrar el material inerte y facilitar su extracción. 2.5.3 MEDICIÓN Y CONTROL. Al final de cada canal de pretratamiento se ubica un dispositivo para la medición del flujo de las aguas residuales que ingresan y que consiste en un vertedor rectangular calibrado mediante una graduación milimétrica con la cual se podrá medir el volumen de agua que se enviara a los estanques que llevaran a cabo el tratamiento de las aguas residuales. El sistema de desinfección es el proceso complementario de todos los sistemas de tratamiento y con el cual se asegura que el agua residual tratada estará libre de organismos patógenos y podrá ser vertida en el cuerpo receptor o para su reutilización en el riego de áreas verdes o terrenos de cultivo. Todos los sistemas de tratamiento de aguas residuales generan cierta cantidad de lodos que pueden estar digerido o estabilizados y para facilitar su manejo se deberá contar con un sistema para el deshidratado de lodos que en este caso especifico consistirá en la construcción de una estructura denominada lechos de secado de lodos, mismos que al secarse podrán disponerse en forma adecuada en algún relleno sanitario o utilizarse como mejorador de suelos. A continuación se presenta una descripción detallada de cada uno de estos procesos, así como la evaluación correspondiente. 1).- Proceso combinado reactor anaerobio modificado – biofiltros Esta alternativa de tratamiento consiste en una combinación de procesos anaerobios y facultativos, lo anterior es tomando en cuenta las limitaciones de terreno disponible y para lograr eficiencias del sistema de tratamiento que asegure que la calidad del agua residual tratada pueda ser vertida en el cuerpo receptor cumpliendo con la normatividad vigente establecida en materia de aguas residuales. FACULTAD DE INGENIERIA.

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El proceso

anaerobio considerado es similar al del conocido como “rafa” pero se

modifica para reducir la profundidad sin afectar su funcionamiento y en su caso aumentar la eficiencia tomando en cuenta la variación de la concentración de carga contaminante, ya que generalmente el “rafa” es muy eficiente cuando se presentan de aguas residuales con altas concentraciones de carga orgánica. La modificación consiste en dividir en secciones al reactor anaerobio mediante la instalación de mamparas deflectoras para propiciar el flujo vertical y coadyuvar a la formación del manto de lodos, así como eficientar la sedimentación de los sólidos suspendidos totales. Estos procesos se pueden aplicar adecuadamente a las aguas residuales domesticas utilizando una combinación de procesos anaerobios y aerobios para brindar a esta agua residual un tratamiento biológico a nivel secundario. El proceso de digestión anaerobia de las aguas residuales se lleva a cabo en un reactor (tanque) completamente cerrado mismo que es alimentado con el agua residual en forma continua o intermitente y permanecen en su interior durante periodos de tiempo variables de 12 a 48 horas Se estima que en este proceso se tiene una remoción de la carga orgánica del 40 al 60% y del 60 al 80% de los sólidos suspendidos totales. El proceso de filtros anaerobios o también conocidos como filtros sumergidos es similar al del filtro percolador pero la alimentación del agua residual es por la parte inferior y la salida por la parte superior por lo que todo el material filtrante esta completamente sumergido en el agua residual y por eso se considera que se mantienen las condiciones anaerobias requeridas. El filtro anaerobio bien operado es muy eficiente para el tratamiento de las aguas residuales solubles y se pueden utilizar adecuadamente para el tratamiento de aguas residuales de baja concentración a temperatura ambiente y lo integra un reactor (tanque) relleno de material inherte en el cual el agua residual entra por la parte inferior

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de este tanque y al fluir en sentido ascendente entra en contacto en el medio de soporte en el que se fijan y desarrollan las bacterias anaerobias. Debido a que las bacterias están adheridas al medio y no son arrastradas por el efluente se logran grandes tiempos de retención celular y bajos tiempos de retención hidráulico, con este proceso se estima que se alcanzan eficiencias del 50 al 70% en la remoción de la carga orgánica soluble o carbonosa. Se considera que la eficiencia conjunta de estos procesos de tratamiento será del orden del

80 al 85

% en la remoción de la carga orgánica con que

cumplimiento de la calidad de

se asegura el

agua requerida por la normatividad establecida en

materia de aguas residuales. En el esquema no. 01 anexo se muestra el diagrama del sistema de tratamiento de aguas residuales

mediante

los procesos combinados

de

digestión anaerobia –

biofiltros, así como su correspondiente perfil hidráulico 2).-

Proceso Combinado Reactor Anaerobio de Flujo Ascendente (RAFA) y Filtros

Sumergidos. En esta alternativa de tratamiento se presenta una combinación del

proceso

anaerobios y aerobios, lo anterior es tomando en cuenta las condiciones topográficas y limitaciones de terreno disponible y para lograr eficiencias del sistema de tratamiento que asegure que la calidad del agua residual tratada pueda ser vertida en el cuerpo receptor cumpliendo con la normatividad vigente establecida en materia de aguas residuales. Los procesos anaerobios generalmente se utilizan para el tratamiento de lodos o de aguas residuales con altas concentraciones de carga orgánica, sin embargo estos procesos se pueden aplicar adecuadamente a las aguas residuales domesticas utilizando una combinación de reactores anaerobios de flujo ascendente conocidos como “rafa” y biofiltros sumergidos, para brindar a estas aguas residuales un tratamiento biológico a nivel secundario.

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La digestión anaerobia de las aguas residuales es la descomposición de la materia orgánica e inorgánica en ausencia de oxigeno molecular. En estas condiciones la materia orgánica contenida en esta agua se convierten biológicamente en gases tales como metano, dióxido de carbono, mercaptano, sulfuro de hidrogeno e hidrogeno. El proceso de digestión anaerobia de las aguas residuales se lleva cabo en un reactor (tanque) completamente cerrado mismo que es alimentado con el agua residual en forma continua o intermitente y permanecen en su interior durante periodos de tiempo variables. El lodo que se extrae de este proceso tiene un bajo contenido de materias orgánicas y patógenas y no es putrescible. Se estima que en este proceso se tiene una remoción de la carga orgánica del 40 al 60%. Debido a que con la eficiencia que se logran en estos reactores anaerobios no se logra la calidad requerida para verterlas a los cuerpos recetores, se requiere de un sistema de tratamiento adicional. El tratamiento de las aguas residuales mediante los procesos anteriormente descritos en forma separada son a nivel primario y con eficiencias del orden de 40 al 60 %, sin embargo si estos se utilizan en forma combinada se logran eficiencias del orden del 80 al 90% en la remoción de la carga contaminante. con lo cual se asegura el cumplimiento de la calidad del agua requerida por la normatividad establecida en materia de aguas residuales. En el esquema no. 02 anexo se muestra el diagrama del sistema de tratamiento de aguas residuales mediante la combinación de procesos de reactor anaerobio de flujo ascendente y filtros sumergidos, así como su correspondiente perfil hidraulico. 3).- Proceso de lodos activados en su variación de Aereacion extendida. El proceso biológico conocido como “aereación extendida” o “digestión aeróbica”. En este proceso el agua residual cruda (después del pretratamiento) entra a un tanque de FACULTAD DE INGENIERIA.

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“aeración” donde su contenido es mezclado y aereado por medio de grandes volúmenes de aire que se inyectan a presión mediante difusores o aereadores superficiales dentro del mismo tanque. conforme las burbujas de aire se elevan hacia la superficie, transfieren oxigeno al líquido contenido en el tanque y que permiten el crecimiento de bacterias aerobias (microorganismos que requieren oxigeno para vivir). La materia orgánica presente en el agua residual sirve de alimento a que las bacterias aerobias que transforman la contaminación en material celular y en energía lo que les permite

crecer y reproducirse, agrupándose y formando colonias llamadas floculos

cada vez más pesados y que en conjunto se conocen como “lodo activado” Las bacterias aeróbicas (que viven y se desarrollan de oxígeno, sin producir malos olores) presentes en el lodo activado que se encuentran en el tanque, usan este oxígeno para convertir el agua residual en líquidos y gases inofensivos, claros e inodoros. Algunas veces se menciona este proceso como una “combustión húmeda”, ya que realmente las bacterias destruyen el agua residual usando oxígeno, de la misma forma que el fuego usa el oxígeno para quemar basura. Después de que el liquido tratado “lodo activo” sale de el tanque de aereación, pasa a un tanque de sedimentación donde se mantiene en completo reposo para permitir que el floculo se sedimente por gravedad Hacia el fondo del tanque, y el agua sobrenadante libre de sólidos vierte por la parte superior de este tanque para posteriormente pasar por un sistema de desinfeccion para asegurar que la calidad del agua residual tratada esté libre de patógenos y se pueda descargar finalmente hacia el cuerpo receptor. Por otra parte los lodos sedimentados son retornados hacia el tanque de aereación para completar su tratamiento. En este proceso de tratamiento la producción de lodos biológicos es mínima, y la calidad de los mismos es muy estable, sin embargo es recomendable la instalación complementaria de un digestor de lodos tipo aerobio para lograr concentraciones del orden de los 7,000 mg/lt y con estas concentraciones se pueden enviar hacia el FACULTAD DE INGENIERIA.

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sistema de deshidratado de lodos para manejarlos en base seca y disponerlos en forma segura en rellenos sanitarios o utilizarlos como mejorador de suelos. Con este proceso de tratamiento se obtiene eficiencias del orden del 95% por lo que calidad del agua residual tratada cumple satisfactoriamente con las especificaciones establecidas en la normatividad establecida en materia de aguas residuales.

2.6 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS SISTEMAS ALTERNATIVOS DE TRATAMIENTO.

De acuerdo con el análisis y descripción general del funcionamiento de los diferentes procesos de tratamiento de las aguas residuales se presenta las principales ventajas y desventajas de cada uno de estos sistemas considerados como viables para instalarse en la localidad de Carmen Tonapac. 2.6.1 PROCESO BIOFILTROS

COMBINADO

REACTOR ANAEROBIO

MODIFICADO

–

Ventajas: -

Las eficiencias en el proceso de tratamiento en forma individual son bajas pero en conjunto se logran eficiencias del orden del 80 al 85% en la remoción de la materia orgánica

-

Su operación y mantenimiento es totalmente manual y no

se requiere de

equipamiento electromecánico -

Los consumos de energía son los relativos únicamente al alumbrado exterior.

-

Los lodos que se producen son altamente estabilizados y una vez secos pueden ser utilizados como mejorador de suelos y para formación de composta. por ser un proceso anaerobio los tiempos de retención celular son altos por lo que los lodos producidos son muy estabilizados no se generan malos olores.

-

El arreglo de conjunto de las instalaciones que integran este sistema

de

tratamiento cabe en el área del terreno disponible. FACULTAD DE INGENIERIA.

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-

Su operación y mantenimiento es sencilla y requiere de mínimo personal.

Desventajas -

Debido a que es un proceso anaerobio puede presentar malos olores

-

Para la construcción de este sistema de tratamiento se requiere de la ocupación de la totalidad del terreno disponible

2.6.2 Proceso combinado reactor

anaerobio de flujo ascendente (rafa)

–

filtro

sumergido. Ventajas: -

Las eficiencias en el proceso de tratamiento en forma individual son bajas pero en conjunto se logran eficiencias del orden del 85 al 90% en la remoción de la materia orgánica.

-

Su operación y mantenimiento es totalmente manual y no

se requiere de

equipamiento electromecánico. -

Los consumos de energía son los relativos únicamente al alumbrado exterior.

-

Los lodos que se producen son altamente estabilizados y una vez secos pueden ser utilizados como mejorador de suelos y para formación de composta. Por ser un proceso anaerobio los tiempos de retención celular son altos por lo que los lodos producidos son muy estabilizados no se generan malos olores.

-

El arreglo de conjunto de las instalaciones que integran este sistema de tratamiento cabe en el área del terreno disponible, ocupando el 66.67% del área.

-

Su operación y mantenimiento es sencilla y requiere de mínimo personal

-

La eficiencia en el tratamiento de las aguas residuales es mayor y se obtiene un efluente mas estable

por lo que

las dosis del reactivo desinfectante son

menores reduciéndose los costos de operación y mantenimiento FACULTAD DE INGENIERIA.

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Desventajas -

Debido a que es un proceso anaerobio - puede presentar malos olores.

-

Para la construcción de este sistema de tratamiento se requiere transportar el material filtrante (piedra bola de rio) desde Chiapa de Corzo.

2.6.3 Proceso de lodos activados en su variación de aereacion extendida Ventajas: -

Existen diversas plantas de tratamiento construidas en el país que utilizan este proceso de tratamiento por lo que la experiencia en la operación

y

mantenimiento es amplia. -

Las eficiencia en el tratamiento de aguas residuales típicamente domesticas son del orden del 90 al 95% en la remoción de la materia orgánica por lo que el agua residual tratada se asegura el cumplimiento de la calidad de agua requerida para rehusó en riego de áreas verdes o para riego de terrenos de cultivo.

-

El arreglo de conjunto de las instalaciones que integran este sistema cabe perfectamente en el área del terreno disponible y no se afecta la zona arbolada.

-

Los lodos que se producen son altamente estabilizados y una vez secos pueden ser utilizados como mejorador de suelos y para formación de composta.

-

Por ser un proceso aerobio no se generan malos olores.

-

Su operación y mantenimiento es sencilla y requiere de mínimo personal.

Desventajas -

El equipo que suministra aire es de importación y existen pocos proveedores a nivel nacional por lo que el suministro de refacciones puede ser tardado.

-

El equipo produce ruidos que pueden ser molestos a la población aledaña.

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-

Se requiere de suministro de energía en alta tensión para la operación de los equipos electromecánicos.

-

Los consumos de energía son considerables para el nivel socio económico de esta localidad.

2.8 COSTOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO POR METRO CUBICO (M 3) DE AGUA TRATADA Por otra parte y en forma complementaria del análisis de alternativas de los procesos de tratamiento, se realiza una evaluación económica de los costos de operación y mantenimiento para cada una de las alternativas analizadas. Se observa que los costos relativos al personal de operación y mantenimiento son similares pero los costos de insumos para la desinfección del agua, así como los relativos al manejo de lodos son menores,

lo anterior es debido a que las eficiencias en la remoción de carga

orgánica contaminante son mayores por lo que las dosificaciones del reactivo desinfectante son menores.

2.9 SELECCIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE TRATAMIENTO

Una vez realizado el análisis y evaluación de

las diferentes alternativas para el

tratamiento de las aguas residuales y que garantizan el cumplimiento de la calidad del agua requerida por la normatividad vigente en materia de aguas residuales y tomando en cuenta las ventajas y desventajas, así como los costos de operación y mantenimiento requeridos en cada una de estas alternativas se determina lo siguiente: -

De la evaluación técnica se determina que la alternativa de los procesos combinados de digestión anaerobia y biofiltros presenta una mayor eficiencia en

-

la remoción de la carga contaminante y la generación de olores es menor. Del análisis de costos de operación y mantenimiento para cada una de las alternativas seleccionadas, mismo que se presenta en forma detallada en la tabla no. 05, se observa que los costos por personal de operación y mantenimiento son similares, pero en los costos relativos a consumo de reactivo desinfectante

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es menor resulta que el costo por m 3 de agua tratada, obtenido para las -

alternativas nos. 01, 02 y 03 es de $ 4.095, $ 3.91 y $ 8.51 respectivamente. Los costos de operación y mantenimiento del sistema de tratamiento combinado pueden reducirse considerablemente en función de las eficiencias que se obtengan por una

adecuada capacitación a personal para la

operación del

sistema de tratamiento. En virtud del tipo de terreno y que es necesario utilizar equipos de bombeo es por ello que se determina utilizar la alternativa de Reactores Anaerobios de Flujo Ascendente conocidos como (rafa),.

2.10 Análisis de otros sitios probables de ubicación de la planta En lo que se refiere a este punto, no se pudo ubicar la construcción de la planta de tratamiento de aguas residuales en otro lugar, debido a que en la construcción del alcantarillado sanitario se determino el sitio de vertido y desnivel de las aguas hacia el punto considerado en este proyecto, así mismo cabe señalar que en la primera etapa del alcantarillado se construyo la caja de distribución, la caseta de control, el cárcamo de bombeo y el emisor de alejamiento hacia el vertido final, que será en un arroyo seco innominado, es por ello que con la finalidad de utilizar las estructuras ya construidas se determino la construcción de la planta en esta zona.

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CAPITULO 3 DESCRIPCIÓN DE LA INFRAESTRUCTURA EXISTENTE.

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3.1 DESCRIPCION DE LA INFRAESTRUCTURA EXISTENTE DE AGUA POTABLE.. -

FUENTE DE ABASTECIMIENTO O CAPTACIÓN Actualmente la localidad Nuevo Carmen Tonapac municipio de Chiapa de Corzo Chiapas, se abastece del servicio de agua potable a través de un manantial denominado “coyolar” perenne todo el año La captación Consiste en una caja colectora de concreto armado, con dimensiones de 3.00 x 4.00 x 1. 00 mts.

-

LÍNEA DE CONDUCCIÓN. La línea de conducción es por gravedad de 4”· de diámetro, con una longitud de 8000 mts; integrada con tubería de p.v..c. y especiales.

fierro galvanizado los cruces

Su estado de conservación es buena, sin embargo sus accesorios

(válvulas de expulsión de aire y desfogues requiere de un trabajo de conservación).

-

REGULARIZACIÓN. Cuenta con un tanque elevado de concreto armado de 20 m3 toda la población recibe el servicio de agua potable.

-

RED DE DISTRIBUCIÓN. Es de tipo cerrada e integrada con tubería de p.v.c. con diámetros de 3” (896 mts) y 2” (2,304 mts), cubren el 100% de la población, su estado de conservación es regular.

-

TOMAS DOMICILIARIAS. En esta localidad el servicio se brinda por medio de 230 tomas domiciliarias tipo rural para igual número de viviendas FACULTAD DE INGENIERIA.

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-

DESINFECCIÓN. Esta acción no se realiza en el sistema existente, por lo que el agua que reciben los usuarios es simplemente agua entubada.

3.2 DESCRIPCION DE LA INFRAESTRUCTURA EXISTENTE DE ALCANTARILLADO SANITARIO. -

RED DE ATARJEAS. La red de atarjeas cuenta con una longitud de 3,449.30 mts, construida con tubería de PVC sanitario serie 25 de 200 mm (8”) de diámetro, así como 40 pozos de visitas de profundidades variables y 10 cajas de caídas adosada, de profundidades de 0.50 a 1.50, con lo cual tiene una cobertura del 100% de la población de esta localidad.

-

COLECTORES Y SUBCOLECTORES. Este sistema no cuenta con colector de alejamiento

-

EMISORES. El emisor cuenta con una longitud de 280.00 mts, construido a base de P.V.C sanitario serie 25 de 315 mm (12”) de diámetro, así como 3 pozos de visitas de profundidades variables.

-

DESCARGAS DOMICILIARIAS. Cuenta con un total de 223 descargas domiciliarias, correspondiente 223 viviendas actuales, escuela primaria, jardín de niños, casa de salud, templos, casa de reunión, agencia municipal, etc.

-

EMISOR DE ALEJAMIENTO. El emisor de alejamiento cuenta con una longitud total de 1,240 m.l de tubería de p.v.c sanitario serie 25 de 4” de diámetro, el cual llega al sitio de vertido final y descarga al arroyo seco innominado.

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3.3 ESTUDIOS PREVIOS DE DESARROLLO DEL PROYECTO Con objeto de complementar la información y tener un panorama mas amplio de las condiciones y características del área destinada para ubicar el sistema de tratamiento de aguas residuales, se procedió a recopilar y analizar a detalle

la información

disponible relacionada con el proyecto que nos ocupa. Así mismo se realizo un reconocimiento de campo por el sitio donde se localizara el sistema de tratamiento, observándose que existe una adecuada vía de acceso y las condiciones topográficas del terreno no permiten que el proceso de tratamiento opere mediante carga hidráulica evitando el equipamiento electromecánico, por otro lado al norte a unos 250 metros del terreno donde se alojara el sistema de tratamiento cruza una línea de energía eléctrica. En cuanto a la población de la localidad actualmente asciende a 1,089 habitantes, según datos obtenidos del censo realizado por este municipio a principios de año y de acuerdo a la tasa de crecimiento urbano municipal del 2.97% para el horizonte de proyecto considerado (año 2025), la población se incrementara a 1,689 habitantes. Según las normas de la CONAGUA por el tipo de clima y el número de habitantes se le determina una dotación per cápita de 120 l/hab/día. Asimismo, las aportaciones de las aguas residuales se consideran que serán del 70 % del consumo de agua por lo que para cubrir las necesidades a corto, mediano y largo plazo el sistema de tratamiento se construirá (en forma modular) un módulo, el proyecto ejecutivo para la del sistema de alcantarillado, considera captar la totalidad de las descargas en un

colectores y

posteriormente conducirlas mediante un emisor hasta el sistema de tratamiento. Por otra parte se menciona el área donde se ubicara la planta de tratamiento de aguas residuales es un polígono regular con un ancho de 300.0 m y una longitud de 40.00 m con un área aproximada de 1,200.0 m2 este terreno no presenta buenas características topográficas para que el sistema de tratamiento opere con carga hidráulica.

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3.4 CALIDAD DE LAS AGUAS RESIDUALES. La calidad del agua residual típicamente domestica y que reporta

la literatura

especializada en materia de aguas residuales para los parámetros básicos de diseño de sistemas de tratamiento como la carga orgánica (expresada como demanda bioquímica de oxigeno (DBO)) varían de 110 a 400 mg/lt y sólidos suspendidos totales (SST) en un rango de 100 a 350 mg/lt, mismos que coinciden con resultados del análisis de las descargas de aguas residuales realizados en diversas localidades del estado de Chiapas, por lo que los valores considerados en el diseño de las unidades que integran el proceso de tratamiento de las aguas residuales de esta localidad, serán de una DBO de 300 mg /lt y de 300 mg/lt para los SST. Por otra parte y de acuerdo con las características de la localidad se considera que la calidad de las descargas de aguas residuales serán eminentemente municipales sin incidencia industrial y para el tratamiento de estas aguas se puede utilizar algún

proceso biológico a nivel

secundario, a fin de que la calidad del agua tratada que se vierta en el cuerpo receptor cumpla con lo que establece la normatividad vigente en materia de aguas residuales. Cabe mencionar que en el valor considerado de carga orgánica se incluye la variación de la calidad de las descargas de aguas residuales que se generan en el proceso de limpieza de los rastros de traspatio y sacrificio de animales como aves y cerdos. En las tablas No.01 y 02 se presentan las concentraciones típicas de los principales contaminantes de las aguas domesticas crudas. Indicadas en la literatura especializada en materia de aguas residuales.

Tabla no.01.- Composición típica de la Calidad de las Descargas de Aguas Residuales Contaminantes Sólidos totales (ST) Disueltos, totales (SDT) Fijos

Unidade s

Concentración Débil

Media

Fuerte

mg/l

350

720

1.200

mg/l

250

500

850

mg/l

145

300

525

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Volátiles

mg/l

105

200

325

mg/l

100

220

350

Fijos

mg/l

20

55

75

Volátiles

mg/l

80

165

275

mg/l

5

10

20

110

220

400

Sólidos en suspensión (SS)

Sólidos Sedimentables

Demanda bioquímica de oxigeno, mg/l mg/l: 5 días, 20ºC (DBO5,20ºC) carbono orgánico total (COT)

mg/l

80

160

290

Demanda química de oxigeno (DQO)

mg/l

250

500

1.000

Nitrógeno (total en la forma N)

mg/l

20

40

85

Orgánico

mg/l

8

15

35

Amoniaco libre

mg/l

12

25

50

Nitritos

mg/l

0

0

0

Nitratos

mg/l

0

0

0

mg/l

4

8

15

Orgánico

mg/l

1

3

5

Inorgánico

mg/l

3

5

10

Cloruros a

mg/l

30

50

100

Sulfatos a

mg/l

20

30

50

Alcalinidad (como CaCo3)

mg/l

50

100

200

Grasa

mg/l

50

100

150

Coliformes totales b

mg/l

106107

107-108

107-109

< 100

100-400

>400

Fosforo (total en la forma P)

Compuestos (COVS)

orgánicos

volátiles mg/l

FUENTE INGENIERIA DE AGUAS RESIDUALES FACULTAD DE INGENIERIA.

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METCALF & EDDY VOL. I MAC GRAW HILL, ABRIL 2004

Tabla no.02.- Composición usual de Aguas Residuales Domesticas Crudas Contaminantes

Concentración Unidad

Intervalo usual

Valor

Sólidos totales

mg/L

350-1200

700

Sólidos disueltos totales (SDT)

mg/L

280-850

500

Fijos

mg/L

145-525

300

Volátiles

mg/L

105-325

200

mg/L

100-350

210

Fijos

mg/L

20-75

55

Volátiles

mg/L

80-275

160

Sólidos Sedimentables (SS)

mg/L

5-20

10

Demanda bioquímica de oxigeno a 5 días y 20° C (DBO5, 20° C)

mg/L

110-400

210

Carbono orgánico total (COT)

mg/L

80-290

160

Demanda química de oxigeno (DQO)

mg/L

250-1000

500

Nitrógeno total (expresado como N)

mg/L

20-85

35

Orgánico

mg/L

8-35

13

Amoniaco libre

mg/L

12-50

22

Nitritos

mg/L

0-0

0

Nitratos

mg/L

0-0

0

mg/L

4-15

7

Orgánico

mg/L

1-5

2

Inorgánico

mg/L

3-10

5

Sólidos suspendidos totales (SST)

Fósforo total (expresada como P)

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Cloruros

mg/L

30-100

50

Sulfatos

mg/L

20-50

30

Grasas y aceites

mg/L

50-150

90

Compuestos orgánicos volátiles (COV)

mg/L

400

100-400

Coliformes totales

mg/L

106-109

107-108

Coliformes fecales

mg/L

103-107

104-105

Ooquistes de Cryptosporidium

mg/L

10-1-102

10-1-101

Quistes de Giardia Lamblia

mg/L

10-1-103

10-1-102

FUENTE: TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES EN PEQUEÑAS POBLACIONES

3.4 CONSIDERACIONES GENERALES DE DISEÑO Con base en los resultados obtenidos en los estudios anteriores, para el diseño ejecutivo del sistema de tratamiento de aguas residuales se considera lo siguiente: a).- El gasto de consumo de agua promedio (Qmed.) determinado para el horizonte de proyecto establecido que se fija al año 2025. b).- El sistema de drenaje de proyecto contempla que el 100 % de las descargas de aguas residuales se captaran mediante una red de alcantarillado y un colector general que descargara

en una caja receptora, misma que alimentara al sistema de

tratamiento. c).- El sistema de tratamiento se diseñara para que pueda absorber variaciones hasta de un 20 % de la aportación de aguas residuales por lo que la capacidad de diseño del sistema de tratamiento de las aguas residuales será de 2.0 l./s.

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d).- Considerando el crecimiento de la población de esta localidad y de las aportaciones correspondientes a las descargas de aguas residuales, el sistema de tratamiento de aguas residuales trabajara con un modulo de 2.0 l/s. e).- Debido a la topografía del terreno encontrado en la localidad el sistema de saneamiento funcionara por bombeo, además de que el proceso pueda soportar variaciones de carga orgánica e hidráulica hasta del 20 % de su capacidad nominal. f).- La calidad de las aguas residuales que se generaran en esta localidad, serán típicamente domestica sin incidencia industrial, por lo que se considera un tratamiento biológico a nivel secundario a fin de cumplir satisfactoriamente con la calidad del agua tratada establecida por las autoridades federales y estatales en materia de aguas residuales y en la MOM- 001 SEMARNAT -1996. g).- Para llevar a cabo la remoción de coliformes totales y fecales y asegurar que el agua residual tratada este libre de organismos patógenos y cumplir con la calidad requerida

por la normatividad para verterla al cuerpo receptor

se considera la

instalación de un sistema de desinfección al final del proceso de tratamiento a base de un reactivo derivado del cloro gas. Como lo es el hipoclorito ya sea de calcio o de sodio h).- Para prever obstrucciones en las tuberías y que

pueda provocar un mal

funcionamiento de los sistemas de tratamiento, para cada uno de estos sistemas se considera la instalación de un sistema de pre tratamiento, mismo que se diseñara para el gasto máximo y para la capacidad total del proyecto.

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CAPITULO 4 SISTEMA DE PRE-TRATAMIENTO Y TRATAMIENTO.

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4.1 DATOS DE PROYECTO. En la siguiente tabla se presenta en forma resumida las consideraciones básicas de diseño

Población Actual (2010)

-------

1,089 Habitantes

Población de Proyecto (2025)

-------

1,689 Habitantes

Dotación

-------

120 lts/hab/día

Porcentaje de Aportación de Aguas Residuales

-------

70 %

Gasto Máximo

-------

8.96 l/s

Gasto Mínimo

-------

0.82 l/s

Cobertura de Alcantarillado

-------

100 %

Capacidad de Tratamiento

-------

2.00 l/s

Numero de Módulos

-------

1.00

Carga Orgánica ( DBO)

-------

300 mg/lt

Tipo de Proceso

-------

Biológico

Eficiencia de Tratamiento Mínima

-------

90 %

Cuerpo Receptor

-------

Cima natural

Norma Aplicable

-------

Nom-001-Semarnat-1997

4.2 DESCRIPCIÓN DE LA ALTERNATIVA La alternativa seleccionada para desarrollar el proyecto ejecutivo del sistema de tratamiento corresponde a un proceso combinado de reactor anaerobio de flujo ascendente (rafa) y filtro sumergido, la descripción del funcionamiento de las unidades que integraran dicho sistema de tratamiento se presenta a continuación:

4.2.1 SISTEMA DE PRETRATAMIENTO.

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La finalidad de este sistema es asegurar que el agua residual este libre de materia flotante, sólidos gruesos y detritos minerales y arenas que pueden afectar el funcionamiento de dichos sistemas de tratamiento y estará integrado por las siguientes unidades: caja receptora de aguas residuales, canal de rejillas, canal desarenador y caja distribuidora de agua residual.

4.2.1.1 CAJA RECEPTORA DE AGUAS RESIDUALES. Las aguas residuales provenientes del colector general

se recibirán en esta caja

receptora, y su función será la de distribuir las aguas a cada uno de los canales en donde se ubican las rejillas. Para la distribución y control de flujo a la salida de esta caja se cuenta con dos compuertas tipo deslizantes, cada una formada mediante placa de acero de 25 cm. de ancho por 50 cm. de alto y de 6.35 mm. (1/ 4”) de espesor, las cuales operan de forma manual, las dimensiones interiores de esta caja son de 0.55 m de ancho por 0.70 m de largo y una profundidad de 0.60 m.

4.2.1.2 CANAL DE REJILLAS. La función de las rejillas es la de retener el

material flotante y sólidos gruesos

presentes en el agua residual, y que pueden afectar el funcionamiento del sistema de tratamiento. Para facilitar la operación y mantenimiento el sistema de rejillas estará integrado en dos trenes de tratamiento, lo anterior es para realizar la limpieza y extracción de sólidos sin detener la operación normal del proceso correspondiente. Cada canal de rejillas esta diseñado para el gasto máximo considerado en el horizonte de proyecto establecido y que es de 5.97 l/s. Para asegurar la retención de sólidos presentes en el agua residual se instalará la rejilla misma que será fabricada con solera estructural de 38 mm (11/2”) y 3.2 mm (1/8”) tendrá un claro entre barras de 13

mm (1/2“). Esta rejilla se instalará con una

inclinación de 60º con respecto a la horizontal, en la parte superior de estos canales y junto a la rejilla se instalara una charola para depositar los sólidos gruesos y escurrir el remanente de aguas y manejarlos en base seca; estos solidos se almacenaran en un FACULTAD DE INGENIERIA.

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contenedor (tambo de polietileno de alta densidad) para su posterior disposición final en un relleno sanitario. La instalación de la rejilla y charola será tal como se indica en el plano de proyecto. Las dimensiones interiores de cada canal de rejillas es de 0.20 m, de ancho por 0.60m. de alto y 2.00 m de largo.

4.2.1.3 CANAL DESARENADOR. La función de esta unidad es la de retener las arenas y detritos minerales presentes en el agua residual y que pueden afectar el funcionamiento del proceso de tratamiento. El canal desarenador también estará conformado por dos trenes con capacidad para tratar el gasto máximo considerado que es de 5.68 l/s. esto es con la finalidad de que cuando se realice la limpieza no se interfiera en el funcionamiento normal del proceso de tratamiento y se considerará una tolva en cada canal para concentrar el material inerte y facilitar su extracción, al final de cada desarenador se cuenta con un dispositivo para la medición y control del flujo de las aguas residuales que consiste en un vertedor rectangular sin contracciones. Las dimensiones interiores de cada uno de los desarenadores son 0.30 m. de ancho por 1.85 m de longitud (incluyendo la transición) y de 0.40 m de profundidad. 4.3 SISTEMA DE TRATAMIENTO El sistema seleccionado para el tratamiento de las aguas residuales de la localidad de Carmen Tonapac, está integrado por dos procesos de tratamiento biológico a nivel primario pero que en conjunto se logran eficiencias de cuando menos del 85 % por lo que los resultados en el tratamiento que son

similares a un tratamiento a nivel

secundario. Este proceso conocido como reactor anaerobio de flujo ascendente (rafa) y filtros sumergidos, estará integrado por un módulo para tratar un caudal total de 1.56 l/s, y una carga orgánica expresada como demanda bioquímica de oxigeno (dbo) de 300 FACULTAD DE INGENIERIA.

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mg./lt; el modulo está diseñado para una capacidad de 2.0 l/s y operaran en forma conjunto en la siguiente forma: 4.3.1 CAJA RECEPTORA Y DISTRIBUIDORA DE AGUAS RESIDUALES. Una vez que el agua residual pasa por este sistema de pretratamiento descarga a una caja

cuya función es repartir equitativamente el flujo de agua hacia los módulos

considerados en el sistema de tratamiento, las dimensiones interiores de esta caja son 0.75 m de ancho por 0.60 m de largo. y una profundidad de 1.00 m. La conducción del agua residual hacia el módulo de tratamiento será mediante tubería de fierro galvanizado ced. 40 de 10.16 cm. (4”) de diámetro. En los planos se indican las entradas y salidas del flujo de agua, ubicación de las rejillas, charola de secado y dispositivo de medición, así como su geometría y dimensiones en planta cortes y detalles.

4.3.1.2 REACTOR ANAEROBIO DE FLUJO ASCENDENTE (RAFA) El proceso de digestión anaerobia se llevara a cabo en un tanque de concreto armado completamente cubierto para permitir el desarrollo de

dicho proceso. Las aguas

residuales provenientes del sistema de pretratamiento se descargarán hasta una caja distribuidora de flujo que se ubica la parte central junto al modulo de tratamiento y cuya función será la de distribuir el flujo de agua en el fondo del tanque mediante tuberías de pvc de 7.62 cm. (3”) de diámetro. El objeto de distribuir el agua directamente en el fondo del tanque es para propiciar el flujo ascendente (vertical) y la de propiciar las condiciones adecuadas para llevar a cabo el proceso anaerobio. Así como coadyuvar a formar el manto de lodos para la remoción de los Sólidos Suspendidos totales (sst). El tanque se conforma de tres secciones, la primera sección será en el fondo donde se formará un manto de lodos cuyo espesor considerado será de 0.60 m. la segunda FACULTAD DE INGENIERIA.

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sección se formara mediante la instalación de un lecho de material inerte (módulos de plástico) y la tercera sección será la de sedimentación y de recolección de los gases que se produzcan. Posteriormente el agua saldrá mediante tres tuberías de pvc de 10.16 cm. (4”) de diámetro y descargará en un canal que alimentará al filtro sumergido para incrementar la eficiencia del tratamiento. El lecho de material inerte se conformara por módulos plásticos y tendrá un espesor de 0.60m, este lecho se colocara a 1.5m del fondo del tanque y se soportará mediante trabes de concreto de 0.15 m por 0.15 m. colocada a lo ancho de reactor anaerobio, la función de este lecho es la de evitar que los sólidos sean arrastrados por efecto de la formación de gases que se generan en el proceso anaerobio además de permitir el crecimiento de microorganismos en las paredes de este modulo y eficientar el proceso de sedimentación. Los gases que se generen en el reactor anaerobio se captarán mediante tuberías de venteo. El módulo de tratamiento está diseñado para un tiempo de retención hidráulico mínimo de 18.0 horas y un gasto de 2.0 l/s., sin embargo estos tiempos de retención pueden ser mayores en función de la generación de las aguas residuales lo que repercutirá en un mejor funcionamiento del reactor anaeróbico de flujo ascendente. Las dimensiones interiores del tanque de tratamiento (RAFA) son de 4.0 m de ancho por 8.00 m longitud y una profundidad total de 4.50 m. considerando tirante y el bordo libre En este proceso se estima que la eficiencia en la reducción de la carga contaminante y materia orgánica expresada como DBO será del 60%, es decir que considerando una DBO de entrada de 300 mg. /lt, a la salida del reactor anaerobio será de 120 mg/lt. Las agua residuales tratadas en este proceso descargaran mediante tuberías de pvc de 10.16 cm.(4”) de diámetro, directamente a la segunda etapa del proceso de tratamiento que la constituye el sistema de filtros sumergidos .

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En los planos se muestra en planta cortes y detalles las entradas y salidas del flujo de agua, así como su geometría y dimensiones. 4.3.1.3 FILTROS SUMERGIDOS El objetivo principal de los filtros sumergidos es retener los remanentes de sólidos suspendidos que pudieran salir del reactor anaerobio por efecto de la generación de gases, además de permitir el desarrollo de microorganismos

en la superficie del

material inerte que forma el sistema de filtración coadyuvando a la reducción de la carga contaminante, y de permitir la oxigenación del agua residual. Los filtros sumergidos se integraran también en un modulo de tratamiento y está diseñado para un caudal de 2.0 l/s. y considerando una carga orgánica de 120 mg./lt. Las aguas residuales tratadas en el reactor anaerobio descargaran en un canal de concreto de 0.40 m de ancho y con una profundidad de 0.60 m dicho canal estará adosado a todo lo ancho del reactor, en este canal las aguas se concentraran en el centro y de ahí mediante tubería de fierro galvanizado se distribuirá el agua en el fondo de estos filtros y propiciar el flujo ascendente. La distribución del flujo en el fondo de estos filtros será mediante un ramal principal y ramales laterales formado de tubería de fierro galvanizado ced.40 de 10.16 cm. (4”) de diámetro, los ramales laterales tendrán orificios de 0.85 cm. (1/3”) de diámetro separados a cada 10.00 cm., perforados en los dos costados del tubo. El material de relleno del filtro sumergido se considera piedra bola de rio de 4” a 6” de diámetro. La salida del agua del filtro será por la parte superior del mismo y de ahí se conducirá mediante tubería de fierro galvanizado de 10.16 cm. (4”) de diámetro. Con la adición de este proceso se asegurará que la eficiencia conjunta del reactor anaerobio y filtro sumergido en la remoción de la carga contaminante será del 80 al 90 % por lo que el proceso podrá absorber las variaciones de la carga orgánica. Las dimensiones del tanque que integra el filtro sumergido es 4.0 m de ancho por 3.10 m de largo y una profundidad total de 3.2 m., incluyendo el bordo libre. FACULTAD DE INGENIERIA.

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En los planos se muestra en planta cortes y detalles las entradas y salidas del flujo de agua, así como su geometría y dimensiones

4.3.1.4 SISTEMA DE DESINFECCIÓN Y TANQUE DE CONTACTO DE CLORO Para asegurar que el agua residual tratada este libre de organismos patógenos y como parte complementaria a este proceso

de tratamiento

se

diseña el sistema de

desinfección para la capacidad total de sistema de tratamiento que es de 2.00 l/s el reactivo desinfectante considerado es el hipoclorito de calcio que es un derivado del cloro gas pero es de fácil adquisición y manejo, además de que

presenta altas

concentraciones de cloro (aproximadamente 65 % de cloro libre). La dosificación máxima de diseño considerada es de 8 mg/lt lo que representa un consumo diario de aproximadamente 2.12 kg., de hipoclorito de calcio para la totalidad de proyecto. La aplicación de este reactivo desinfectante será mediante una bomba dosificadora tipo electrónica con capacidad de 90 lt/día (24 gpd) instalada sobre un recipiente de polietileno de alta densidad con capacidad de 200 litros., este equipo se alojara en una caseta de 3.0 m por 3.0 m La aplicación de este reactivo al agua residual será en un tanque de concreto armado, diseñado para lograr un tiempo de contacto entre cloro y el agua residual de cuando menos 25 minutos y considerando la capacidad total de proyecto. Para lograr una mezcla homogénea de este reactivo, se instalaran en el interior del tanque, mamparas deflectoras separadas a cada 0.55 m con lo cual se propiciará el flujo horizontal y mezcla correspondiente. A la salida de este tanque y al centro del muro de la mampara se considera la instalación de un dispositivo de medición para determinar los volúmenes de agua que se descargan, dicho dispositivo será mediante un vertedor rectangular sin contracciones laterales de 0.92 m de longitud.

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Las dimensiones interiores de este tanque son de 1.25 m de ancho por 2.50 m. de largo y 1.15 m. de profundidad incluyendo el bordo libre. En esta unidad de tratamiento se concluye el proceso de tratamiento biológico de las agua residuales ya que de este tanque las aguas residuales tratadas podrán ser descargadas en forma segura y cumpliendo con las especificaciones de calidad del agua establecida en la normatividad vigente en materia de aguas residuales hacia el cuerpo receptor, que lo constituye una cima natural; o en su caso también podrá usarse en forma segura en el riego de terrenos de cultivo o de aéreas verdes. En el plano se muestra en planta, cortes y detalles la geometría y dimensiones del tanque de contacto de cloro y caseta de dosificación del hipoclorito de calcio.

4.3.1.5 MANEJO DE LODOS Para el deshidratado (secado) de los lodos que se generen en el sistema de tratamiento se considera la instalación de lechos de arena, para lo cual se diseña un tanques de concreto armado y en su interior se colocarán dos capas o lechos de material inerte, la primera capa de soporte será de grava de rio graduada de diámetros variables de ½” a 1½” para lograr un espesor de 30 cm. y la segunda capa será de arena de rio con diámetro variable de 0.3 mm a 1.5 mm con un espesor de 30 cm. La extracción de lodos en este tipo de reactores anaerobios generalmente es cada 12 o 18 meses y se realizara utilizando la carga hidráulica disponible estos lodos descargaran a una caja distribuidora de lodos adosado la estructura del lecho de secado y mediante una compuerta deslizante de operación manual se distribuirá en el interior del lecho de secado. La capacidad útil de cada uno de estos lechos es de 11.60 m 3 y la carga de sólidos considerada que se puede aplicar es de 195 kg. /m 2/año. Las dimensiones son tal como se indica en los planos anexos los lodos en base seca podrán disponerse adecuadamente en terrenos de cultivo o como mejorador de suelos FACULTAD DE INGENIERIA.

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y el agua recuperada en estos lechos se enviarán hacia a el Emisor de Aguas Residuales tratadas. En el se muestra en planta cortes y detalles la geometría y dimensiones del lecho de secado.

4.3.1.6 INSTALACIONES COMPLEMENTARIAS -

CERCA PERIMETRAL. El predio donde se ubicaran las instalaciones de la planta de tratamiento de aguas residuales se colocara una cerca perimetral a base de malla tipo ciclónica Con una altura de 2.5 m y en la parte superior se pondrán dos hiladas de alambre de púas. En los planos se muestran las dimensiones de la cerca perimetral, así como los niveles para el desplante de las unidades que integran este sistema de tratamiento.

4.3.1.7 DESCARGA DE LAS AGUAS RESIDUALES Después de haber tratado las aguas en la planta de tratamiento, una gran parte de esta agua será utilizada para riego agrícola y la restante será conducida mediante un emisor de alejamiento hacia un arroyo seco innominado, el cual posteriormente descargara en el rio Grijalva.

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4.4 PROGRAMACIÓN Y EVALUACIÓN DEL PROYECTO a).- Programa de ejecución de obra El sistema de tratamiento de aguas residuales de la localidad de Carmen Tonapac está diseñado para construirse en una sola etapa la cual cubre las necesidades actuales y futuras para el horizonte de proyecto. De acuerdo a proyecciones de población y demandas de agua para el horizonte de proyecto fijado para el año 2025, y considerando que la aportación de aguas residuales es del 70% de la demanda de agua potable, se estima que descargara un caudal de aguas residuales de 1.56 l/s. Sin embargo, para fines de diseño se adopto un gasto de 2.0 l/s por lo que la planta tendrá esta capacidad de tratamiento (2.0 l/s). El tiempo estimado para llevar a cabo la construcción del sistema de tratamiento de aguas residuales es de 5 meses, de acuerdo al programa de ejecución de obra que se presenta en forma desglosado por partida. b).- Evaluación de los Costos de Inversión inicial y futura Para la determinación de los costos del material, equipo y accesorios que integran el sistema de tratamiento de aguas residuales, se realizaron con precios del tabulador de la Secretaria de Infraestructura, vigencia agosto-diciembre del 2008, considerando un incremento; para los conceptos que no se contemplan en el tabulador mencionado se efectuaron análisis de precios considerando cotizaciones de fabricante y distribuidores de materiales y equipo. Como resultado de las actividades anteriores se determino que el costo de inversión para la construcción es de $ 2,753,210.34 En las tablas se presentan los presupuestos de los elementos que integran la planta de tratamiento de aguas residuales.

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4.5 MANUAL DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO En el manual de operación y mantenimiento se establecen las actividades a realizar durante el inicio de la operación del sistema, así como en operación normal, estas actividades están basadas en experiencias directas de operadores de sistemas de tratamiento similares, así como de recomendaciones de la literatura especializada en la materia y en la experiencias de los proyectistas que elaboraron el diseño correspondiente. La descripción detallada se presenta anexo a este informe.

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CAPITULO 5 CALCULOS PARA EL PROYECTO.

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Claculo de población de proyecto. Población de proyecto Pp: Pp = Pa * ( 1 + r ) ^ n Donde: Pp= Poblacion de proyecto. Pa= Poblacion actual. (1090 habitantes) r= Tasa del crecimiento poblacional 0.022 n= periodo de proyección del proyecto 15 años. Por lo tanto sustituyendo valores tenemos que? 1090 x (1 + 0.022) ^ 15 = 1511 habitantes. Población proyectada al 2027. Calculo de gastos actuales: Pa x aportación/ 86,400 Donde: Qm= Gasto medio diario ( l/s ) Pa = Población Actual (hab) Dotación = Cantidad de Agua asignada a cada habitante (l/hab/día) 86,400 = Numero de segundos que componen un dia ( seg/día ) Sustituyento valores tenemos: Qmd = 1090 habitantes * 84 l/hab/dia 86,400 seg/ dia Qmd= 1.06 litros por segundos. FACULTAD DE INGENIERIA.

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Gasto minimo.

Qmin> 1.5 lps.

Qmin= Qmd x Cmin Donde: Qmin = Gasto minimo Qmd= gasto medio Cmin= coeficiente de gasto minimo (0.5)

Sustituyendo valores tenemos: Qmin = 1.06 x 0.5 =0.53 lps < 1.5 lps Gasto máximo instantáneo: Qmax inst. = Qmd x Ch armon Donde: Qmax inst.= Gasto máximo instantáneo. Qmd.= Gasto medio. Ch armon = Coeficiente de harmon. Calculo de Coeficiente de harmon. Ch armon =

1+14 4+ √ P

Donde: P= Poblacion servida en miles (1.090) Ch armon

= 1+14 / 4 +

√ 1.090 = 3.776

Ch armon = 3.776. FACULTAD DE INGENIERIA.

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Sustituyendo valores tenemos: Qmax inst= 1.06 lps x 3.776. Qmax inst= 4.00 litros por Segundo. Gasto máximo extraordinario: Qmáx Ext= Gasto máximo extraordinario Q máx Inst = Gasto máximo Instantáneo Cs = Coeficiente de seguridad Sustituyendo valores, tenemos: Qmáx Ext= 4 l/s x 1.5 Qmáx Ext= 6 litros por segundos. CALCULO DE LOS GASTOS DE PROYECTO Gasto Medio diario Qm : Pp X Dotación / 86, 400 Donde: Qmd = Gasto medio diario ( l/s ) Pp = Población de Proyecto (hab) Dotación = Cantidad de Agua asignada a cada habitante (l/hab/día) 86,400 = Numero de segundos que componen un dia ( seg/día ) Sustituyento valores tenemos: Qmd =1511habitantes * 84 l/hab/dia 86,400 seg/ dia

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Qmd= 1.47 litros por segundo. Gasto minimo. Qmin= Qmd x Cmin

Qmin>1.5lps.

Donde: Qmin = Gasto minimo Qmd= gasto medio Cmin= coeficiente de gasto minimo (0.5) Sustituyendo valores tenemos: Qmin = 1.47 x 0.5 =0.735 lps < 1.5 lps utilizar 1.5 Gasto máximo instantáneo: Qmax inst. = Qmd x Ch armon Donde: Qmax inst.= Gasto máximo instantáneo. Qmd.= Gasto medio. Ch armon = Coeficiente de harmon. Calculo de Coeficiente de harmon. Ch armon =

1+14 4+ √ P

Donde: P= Poblacion servida en miles (1.090) Ch armon

= 1+14 / 4 +

√ 1.511 = 3.677

Ch armon = 3.677 Sustituyendo valores tenemos: Qmax inst= 1.47 lps x 3.677. Qmax inst= 5.41 litros por Segundo. Gasto máximo extraordinario: FACULTAD DE INGENIERIA.

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Qmáx Ext= Gasto máximo extraordinario Q máx Inst = Gasto máximo Instantáneo Cs = Coeficiente de seguridad (1.5) Sustituyendo valores, tenemos: Qmáx Ext= 5.41 l/s x 1.5 Qmáx Ext= 8.11 litros por segundos. DISEÑO DEL SISTEMA DE PRETRATAMIENTO El sistema de pretratamiento estará integrado por las siguientes estructuras: CAJA RECEPTORA,

CANAL

DE

REJILLAS,

CANAL

DESARENADOR

Y

CAJA

DISTRIBUIDORA DE FLUJO. Las unidades que integran el sistema de pretratamiento, se diseñan para el caudal máximo (Q máx.) Y el canal de rejillas y desarenador se dividirán en dos trenes de tratamiento para facilitar la operación y mantenimiento. a) CANAL DE REJILLAS: PARAMETROS DE DISEÑO

Gasto máximo (Q máx.)

5.97

Claro entre barras (CB)

12.75

mm (1/2")

Espesor de barras (EB)

6,3

mm (1/4")

Ancho de barras (W)

12.5

Angulo de inclinación (Ө)

60º

Velocidad de aproximación (Va)

0.60

Velocidad a través de rejas (VR)

> 0.7

Lts/seg

mm (1/2")

m/seg m/seg

Área transversal (At) FACULTAD DE INGENIERIA.

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0,00597 m 3 / seg  0.60 m / seg

Q max At  Va

=

At  0.0099 m 2

DONDE: Q. Máx.= Gasto Máximo en m³/seg. Va= Velocidad de Aproximación Ancho de canal (b)

considerando b = 2a

A =a x b

A= 2a²

A = a x 2a At 2

a=

a=

0.0099 m 2 2

a = 0.07 m Por lo tanto: Tirante de canal

a= 0.07 m

Ancho de canal

b= 0.14 m

Para fines constructivos el ancho del canal se considera de 0.20 m., con un tirante de agua de 0.07 m y un bordo libre de 0,53 m, por lo que la altura total del canal será de 0,60 m. Para alojar las rejillas y la charola de secado de sólidos se considera una longitud de 2,00 m, lo que facilitara la operación y mantenimiento de estas rejillas. Ajuste en función del número de barras N

b  EB CB  EB

N

0.20  0.00635 0.20635  0.01275  0.00635 0.0191

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N  10.80 ≈ Número de barras =

11

Verificación de ancho y altura b  ( N * C B )  (( N  1) * E B )

b  11  0.01275  (11  1)  0.00635 b  0.14025  0.0635

 0.20375 m

Por lo tanto: Ancho del canal = 0,20 m Tirante del agua = 0,07 m Revisión de velocidades entre barras V 

Q max a (b  ( N  1) Eb)

V

0.0597 m 3 / seg 0.009555

V

0.00597 m 3 / seg 0.08 [ 0.20  (11  9) 0.00635 ]

V  0.62 m / seg

Se considera que está en el limite de velocidades y no afecta el funcionamiento de las mismas Pérdida de carga a través de la rejilla

hf  0.5

V2 2g

hf  0.5

(0.078) 2 2 (9.81)

hf  0.009 m La perdida de carga es mínima b) CANAL DESARENADOR PARAMETROS DE DISEÑO: FACULTAD DE INGENIERIA.

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Gasto máximo (Qmax)

5.97

Lts/seg

Diámetro mínimo de partícula (arena típica)

0,20

mm

Gravedad especifica de arena (típica)

2,65

gr/cm³

Peso específico (materia orgánica)

1,1

gr/cm³

Velocidad de sedimentación (Vs)

0,020

m/seg

Velocidad de arrastre (arena) (Va)

0,23

m/seg

Velocidad de arrastre (materia orgánica)

0,056

m/seg

Velocidad de arrastre considerada (Vac)

0,20

m/seg

Área superficial (As) Q max 0.0597 m 3 / seg AS   Vs 0.020 m / seg

AS  0.29 m 2 Carga superficial (Cs) CS 

Q max 0.00597 m 3 / seg  AS 0.29 m 2

 86400 seg / dia

CS  1,779.00 m 3 / m 2 / dia CS  1,779.00 m 3 / m 2 / dia Área transversal (At) 0.00597 m 3 / seg At  0.20 m / seg

 0.0298 m 2

At=

bXh

…………….. ( 1 )

As=

bXL

…………….. ( 2 )

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De ecuación (1)

At =b x h

considerando un tirante de agua de 0,10 m b

0.0284 m 2 0.10

 0.284 m

Para fines constructivos se considera un ancho de canal (b) de 30 cm. y una altura o tirante de agua (h) de 0.10 m.

De ecuación 0.284 m 2 L 0.30 m

(2) As = b x L  0.95 m

 

L

As b

L  1.00

Por efecto de turbulencia en la entrada y salida del desarenador, se recomienda un incremento de longitud que va de 2h a 0,5L. 2h=

2 (0,10 m) = 0,20 m

0,5 L =

0,5 (1.00 m) = 0.50 m

Para este caso se considera una longitud adicional de 0.35 m por lo que la longitud total del canal desarenador será de: Lt  1.00  0.35  1.35 m Con objeto de tener un volumen adicional para almacenamiento de arenas se considera una altura de 40 cm., adicionales en el fondo del canal. Es decir que el volumen de arenas será de:

Vol . Arena  1.35 m  0.40 m  0.30 

0.162 m 3

DISPOSITIVO DE MEDICION (VERTEDOR RECTANGULAR Con objeto de determinar en forma precisa el caudal de agua que ingresa al sistema de tratamiento, además de tener un control en el nivel de agua, se instalara a la

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descarga de cada uno de los canales desarenadores un dispositivo de medición y control. El dispositivo seleccionado es un vertedor rectangular y cuya ecuación general para determinar el gasto es:

Q  0.01822 ( L  0.1 n h) h 3 / 2 DONDE: Q = gasto en (Lts /seg.) L = ancho de la cresta (en cm.) h = altura del agua sobre el vertedor (en cm.) n = numero de bordes laterales que originan el estrechamiento de la corriente que cae del vertedor (contracciones laterales) En este caso no se consideran contracciones laterales, por lo que el ancho de la cresta será igual al ancho del canal, resultando la ecuación siguiente: Para L=30 cm

Q  0.01822 ( L )( h) 3 / 2 A continuación se presentan los gastos para diferentes alturas de agua (nivel de agua).

NIVEL DE AGUA SOBRE GASTO DE DESCARGA VERTEDOR (cm) (l/seg)

VOLUMEN DE DESCARGA (m³ /día)

1,0

0.547

47.26

1,5

1.004

86.75

2,0

1.546

133.57

2,375

2.000

172.854

3,0

2.840

245.38 FACULTAD DE INGENIERIA.

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3,5

3.579

309.23

4,0

4.373

377.83

4,5

5.218

450.84

5,0

6.111

527.99

5,5

7.050

609.12

6,0

8.033

694.05

6.24

8.520

736.13

6.50

9.058

782.62

DISEÑO DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO

Reactor Anaerobio de flujo Ascendente (RAFA) (Upflow Anaerobic Sludge Blancket Reactor)(UASB) DATOS DE DISEÑO Gasto total de diseño (Qe)

2.00 l/seg (172.80 m³/día)

Numero de módulos

1.0

Capacidad por modulo (Qd) (388,8 m³ /dia )

2.00 Lts /seg (172.8 m³/dia)

Carga orgánica (DBO5)

300 mg / Lts

Carga volumétrica por modulo

51.84 Kg. DBO / día

Eficiencia considerada (So)

65 %

CARACTERISTICAS OPERACIONALES Densidad de carga orgánica

5 a 30 Kg DQO/m³/día

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Tiempo de retención hidráulica

0,2 a 2 días

Concentración en el Efluente

0-5 gr SSV/lt

Velocidad vertical Ascendente

0,6 - 0,9 m / h

VOLUMEN DEL REACTOR ANAEROBIO (RAFA) El reactor anaerobio de flujo ascendente se diseña para tratar un caudal total de 2.00 l/seg. Considerando que el reactor biológico tenga un tiempo de retención hidráulico de 18.0 hrs, el volumen parcial a tratar será:

Vol  0.0020 m 3 / seg

 3600 seg / hora  18 horas  129.60 m 3

Para una profundidad útil de 4.0 m, el área requerida será:

129.60 m 3 A  32.40 m 2 4.0 m Para la determinación de las dimensiones se apegara a la siguiente relación de largoancho 2:1

A= L x a

=

A = 2a x a

a

A  2

a

32.40  4.025m 2

Por lo tanto a = 4.00 m; b = 8.00 m Por otro lado, a fin de hacer más eficiente el reactor anaerobio en la remoción de la materia orgánica sedimentable, el fondo de los tanques será en forma azolvada, con una pendiente de 45º y para permitir una altura mínima de lechos de lodos de 0.60 m, así mismo para evitar que los lodos sean arrastrados por los gases, se instalarán módulos tubulares de plástico en la parte intermedia del tanque.

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Las dimensiones de los módulos son: 2.44 m de largo por 0.305 de ancho y una altura de 0.61 m. Por lo que el área de cada módulo es:

A  2.44 m  0.305 m  0.7442 m 2 El número de módulos requeridos es de:

Nm

32.40 m 2   43.55 0.744 m 2 Módulos = 44 Módulos

Cada módulo de plástico tiene un peso aproximados de 25 kg. Por lo que el peso total de estos módulos será de: 44  25 kg  1,100 kg



1.10 ton

Estos módulos se soportaran mediante vigas de concreto de 15 x 15 cm. La velocidad ascendente en el tanque es: A = 32.40 m2 Vol. = 7.2 m3/hr

7.2 m 3 Va   0.222 m / hrs 32.40 m 2 Velocidad que es menor a la del rango considerado de 0.6 a 0.9 m/hr, con lo que se asegura que se formara el manto de lodos. Determinación de la carga orgánica:

Considerando una relación

DBO  0.6 DQO

300 mg / lts  0.6  DQO

DQO  500 mg / lt

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La carga orgánica volumétrica aplicada en el tanque será:

172.8 m 3 / dia  500 gr / m 3 

1 kg  86.40 kg / dia 1000 gr

86.40 kg / dia  0.5 kg DQO / m 3 / dia 3 172.80 m / dia El valor de la carga orgánica expresada como DQO, es menor del rango establecido, pero se considera adecuado ya que este tanque puede recibir cargas orgánicas mayores. Para el paso del flujo de agua del reactor anaerobio hacia a los Biofiltros se utilizaran tubos de, P.V.C. La velocidad de paso será de 0.20 m/seg por lo que:

Q  V. A 

A

0.0020 m 3 / dia Q   0.0067 m 2 V 0.3 m / seg

Considerando la utilización de 3 tubos de P.V.C de 4” Ø (10.16 cm) de diámetro.

A

 (0.1016) 2 4

 0.008 m 2  3  0.024 m 2  0.0067 m 2

Área que es mayor a la requerida, por lo que resulta adecuado para propiciar la velocidad considerada. Para fines constructivos en el tanque de tratamiento se consideran las siguientes dimensiones: Largo

8.00 m

Ancho

4.00 m

Tirante útil

4.00 m

Profundidad total

4.50 m

FILTRO ANAEROBIO O FILTROS SUMERGIDOS

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Con objeto de optimizar el funcionamiento del reactor anaerobio de tipo ascendente (RAFA), y evitar el paso de sólidos suspendidos hacia el sistema de humedales artificiales, se considera la instalación de filtros anaerobios o filtros sumergidos de flujo ascendente. El filtro anaerobio es similar a un filtro percolador anaerobio, solo que la alimentación de agua residual ingresa por el fondo de la unidad y sale por la parte superior. Por lo que todo el material de relleno esta completamente sumergido en el agua residual. BASES DE DISEÑO Gasto a tratar por módulo

2.00 l/seg (172.80 m3/día)

Módulos

1.0

Gasto maximo

5.97 l/seg (172.80 m3/día)

Material filtrante

Piedra bola de rio de 4” a 6” de diam.

Porosidad

45 %

Tiempo de retencion hidráulico

2.0 hrs

Carga orgánica aplicada

77.76 kg DBO/día

CONSIDERACIONES OPERACIONALES Densidad de carga orgánica

0.15 a 30 kg DQO/m3/día

Concentración en el interior

10-20 gr ss/lt

Concentración en el efluente

0-10 g ss/lt

Tiempo de estabilización

20-70 días

El área superficial requerida será: Tomando en cuenta un periodo de retención de 2.0 hr y el porcentaje de vacios del material filtrante de 0.45 % para una profundidad de 2.60 m.

As 

tR Q 2.0 hrs  0.002 m 3 / seg  3600 seg / hra  h  0.45 2.60 m  0.45

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14.40 m 3 As   12.308 m 2 1.17 m Considerando que el tanque que alojara el filtro anaerobio sea simétrico al Reactor Biológico, y para fines constructivos las dimensiones serán: Largo

4.00 m

Ancho

3.10 m

Bordo libre

0.60 m

Profundidad

3.20 m

Determinación de la carga orgánica:

DBO  0.6 Considerando una retencion DQO 150 mg / lt  0 .6 DQO

 250 mg / lt

La carga orgánica volumétrica por modulo será:

172.80 m 3  250 gr / m 3 

1 kg  43.20 Kg DQO / dia 1000 g

43.20 Kg DQO / dia  3.00 Kg DQO / dia 14.40 m 3 El valor de la densidad de la carga orgánica expresada como DQO, esta dentro del rango mínimo establecido y se considera adecuado ya que este tanque podrá recibir cargas orgánicas mayores. DISEÑO DEL SISTEMA DE DESINFECCION El agua residual tratada por la combinación de los procesos de digestión anaerobia y filtros anaerobios se considera libre de bacterias patógenas, sin embargo para asegurar que la calidad bacteriológica sea adecuada para el vertido final en el cuerpo FACULTAD DE INGENIERIA.

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receptor y cumpla con la normatividad vigente en materia de aguas residuales, estas se someterán a un proceso de desinfección. El reactivo químico desinfectante seleccionado es el hipoclorito de calcio

y la

dosificación será en forma liquida mediante una bomba dosificadora. CONSIDERACIONES DE DISEÑO: Gasto de diseño Qd

2.00 Lts/seg (172.80 m³/dia)

Dosificación máxima (D)

8 mg/Lts (8 gr/m3)

Tiempo de contacto mínimo (tc)

25 min

Reactivo desinfectante

Hipoclorito de calcio

Concentración de cloro

65%

Consumo de cloro gas: (Cc)

Cc  Qd  D x 86400  172.80 m3 / dia  8.0 gr / m3  kg / 1000 g

Cc  1.38 kg / dia Consumo de Hipoclorito de Calcio Ch 

1.38 kg / dia  2.12 kg / dia 0.65

Una reserva mínima de 30 días a dosis máxima Re serva  2.12 kg / dia  30 dias  63.6 kg La presentación de este reactivo es en cuñetes de 40 Kg. Por lo tanto se requerirán 10 cuñetes (cubetas), para cubrir la reserva de 6 meses a dosis máxima.

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Para lograr la mezcla cloro-agua en forma adecuada se diseña el tanque de contacto de cloro.

V  0.002 m3 / seg  25 min  60 seg / min  3.00 m3 Considerando un tirante útil de 1.00 m, el área requerida será. 3.00 m 3 A  3.00 m 2 1.00 m Para una relación largo: Ancho 2:1 A= a x b

si b = 2a

2a²= A

a=

A= a x 2a

3.00  1.22m 2

Por lo tanto b = 2.44 m Para fines constructivos las dimensiones del tanque de contacto de cloro serán: a = 1.25 m b = 2.50

m

(Ancho) (Largo)

h = 1.00 m

(Altura útil)

bl = 0.30 m

(Bordo libre)

hT = 1.30 m

(Profundidad)

Para propiciar la mezcla adecuada se considera la colocación de mamparas deflectoras en el interior del tanque de contacto de cloro las mamparas serán para propiciar el flujo horizontal y la separación de cada mampara será de 0.55 m DISEÑO DEL MANEJO DE LODOS Tomando en cuenta que las aguas residuales que se generan en la localidad de Carmen Tonapac del municipio de Chiapa de Corzo, son eminentemente domesticas sin FACULTAD DE INGENIERIA.

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incidencia industrial, se considera que los lodos no contendran contaminantes peligrosos, además debido al alto periodo de retención celular, los lodos estarán sumamente estabilizados. De acuerdo con esto, se propone la utilización de lechos de secado de lodos, para el deshidratado de los mismos, Por tal motivo se presenta a continuación en diseño de la estructura correspondiente, misma que estará integrada por un solo tanque. Considerando que se logre una remoción del 50 % de la carga orgánica expresada como DBO, y SST, el volumen de lodos generados y la carga removida es:

CR  172.80 m3 / dia  0.300 kg / m3  0.50  25.92 kg / dia El factor de generación de producción de lodos para este tipo de proceso se considera de 0.3 Kg sol/Kg DBO, lo que resulta de 7.78 kg/día =8.00 kg/día 8.0 Kg / dia  365 dia / año  2,920.00 Kg / año La carga de sólidos que se puede aplicar a los lechos de secado es de 50 a 195 Kg/m²/año. Por lo que considerando una carga de 195 kg/m²/año, el área de lechos de secado será:

A

2,920.0 kg / año  14.97 m 2 195 kg / m 2 / año

Considerando una relación largo, ancho 2:1 a

14.97  2.74 m  b  5.47 m 2.00

Para fines constructivos, las dimensiones de los lechos de secado serán de: Ancho =

3.00 m

Largo =

5.50 m

Las características de este lecho son las siguientes: FACULTAD DE INGENIERIA.

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Espesor de grava (de ½” a 1 1/2”Ø)

= 0,30 m

Espesor de arena (1.5 mm a 30 mm) = 0,30 m Altura útil

= 0,60 m

Bordo libre

= 0,55 m

Altura total

= 1,75 m

El volumen de lodos que se genera en este tipo de sistemas varía de acuerdo con la característica de la calidad del agua y frecuencia de retiro de los mismos. Por lo que considerando una concentración del lodo a extraer de 25,000 mg/l (2.5 %) como S.S.T. El volumen será:

VL 

25.92 kg / dia  1.04 m3 / dia 3 25 kg / m

El volumen al año será:

VL  1.04 x365  379.60 m3 / año Por lo que la extracción de lodo recomendado es de cada seis meses, que representa un volumen de 189.80 m³. Este volumen se puede extraer en un lapso de 3 a 6 días lo que representa un volumen diario a extraer de 31.63 =32 m3. Los lodos que se generan en base seca, podrán disponerse finalmente como mejorador de suelos, ya que estos estarán altamente estabilizados y no contendran elementos nocivos para el suelo.

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Lodo: Estudios realizados han demostrado que su composición guarda riquezas en cuanto al contenido de materia orgánica y mineral, pudiendo emplearse como biofertilizante y mejorador de suelos (Rodríguez et al., 1998). También se ha mostrado que debido a su composición aminoacídica, calidad sanitaria, concentraciones de nitrógeno y proteína bruta; puede ser utilizado como alimento animal (Figueroa, 1993; Pérez, 1997; Pérez 1998). � Efluente líquido: Según los resultados obtenidos en investigaciones, se ha demostrado que este conserva nitrógeno en forma fácilmente asimilable y otros iones los cuales enriquecen este residuo y lo hacen propicio para su uso en fertirriego.

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CAPITULO 6 EVALUACION DEL PROYECTO.

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6. EVALUACION DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES CARMEN TONAPA. Debido a que no encuentra en operación el sistema de drenaje de la localidad de Carmen Tonapac no se dispone de una caracterización físico, química y bacteriológica de la calidad del agua residual, por lo que para el diseño del sistema de tratamiento de aguas residuales se considerara los datos de calidad de agua residuales que se reportan en la literatura especializada en materia de aguas residuales y en los resultados de algunos estudios del análisis de las descargas de aguas residuales para comunidades y localidades con características similares a la del objeto de este proyecto.

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CAPITULO 7 CONCLUCION Y RECOMENDACIONES.

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1.3 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN 1.3.1 OBJETIVO GENERALE Es cumplir con las medidas de mitigación que esla implementación o aplicación de cualquier política, estrategia, obra o acción tendiente a minimizar o eliminar los impactos adversos aplicando lo siguiente. 

Evitar: proyectos o actividades que puedan resultar en impactos adeversos y ciertos tipos de recursos o areas consideradas como ambientalmente sensibles.



Preservar: previniendo cualquier acción que pueda afectar adversamente un recusro hambiental.



Minimizar: limintar el grado de extencion, magnitud o duración del impacto adeverso.



Rehabilitar: atravez de la reparación o mejoramiento del recurso afectado.



Restaurar es en escencia el extremo de la rehabilitación, requiere de extensas e intensas acciones sobre u recurso.



Mejorar: incrementado la capacidad del recurso existente con respecto a sus funciones ambientales.



Aumentar: incrementar el tamaño de un recurso natural.

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