Equipo 7-Tratamiento

 

BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA FACULTAD DE INGENIERÍA COLEGIO DE INGENIERÍA CIVIL

OBRAS HIDRÁULICAS II PERIODO: PRIMAVERA 2020

M. I. SAMANTHA ALEJANDRA SANGABRIEL ALVARADO

FECHA DE ENTREGA: 4 de diciembre 2020

Contenido Introducción............................................................................................................................2

 

A) Memori Memoriaa descri descriptiva ptiva....... .............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. ............. ............................ .............................3 .......3 Toponimia...........................................................................................................................3 Municipio, estado, colonia..................................................................................................3 Caracterización de la zona..................................................................................................5 Macrolocalización...............................................................................................................6 Microlocalización................................................................................................................8 Clima.................................................................................................................................10 Evaporación......................................................................................................................10 Temperatura......................................................................................................................11 Orografía...........................................................................................................................13 B) Memori Memoriaa De Cálculo.. Cálculo......... .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. ............. ............. .............. .............. ..................13 ...........13 Objetivo.............................................................................................................................13 Ventajas y desventajas......................................................................................................13 Tratamiento sugerido........................................................................................................14 Datos básicos de diseño....................................................................................................14 Caracterización de la calidad del agua a tratar de acuerdo al caso análogo......................14 Referencias........................................................................................................................81

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Introducción. A medida que se va utilizando el agua, va perdiendo de cierta manera “calidad”, o simplemente se ve afectada negativamente. Esto se debe a actividades por parte del ser  humano (viviendas, poblaciones, sector industrial, etc.). que conlleva a arrastrar diferentes contaminantes hasta entrar en contacto con el agua. El cuidado del agua es un tema de gran importancia dentro de la Agenda del Desarrollo Sostenible de la ONU, así como para la  producción de alimentos y energía, entre otras actividades humanas. La falta de tratamiento  puede llegar a tener un importante impacto ambiental, social, en el sector de la salud y económico o incluso si su tratamiento no es adecuado correctamente. El agua está muy presente en el desarrollo de los seres humanos. Necesitamos de ella físicamente para poder sobrevivir. El agua hace presencia en toda la vida que conocemos nutriendo nutrie ndo a anima animales les y plantas. plantas. Desafortunada Desafortunadamente, mente, existe un porcentaje porcentaje considerable de la población que no tiene acceso a él, añadiéndole que actualmente se vive un problema de sobreexplotación de agua a nivel internacional. Un factor importante a tomar en cuenta es el poder reutilizar el agua, después de un proceso de tratamiento y de reincorporarse a un caudal o a algún sistema de agua. Para regular,  proveer y mejorar el tratamiento de aguas, el responsable respo nsable del saneamiento de agua potable y alcantarillado son responsabilidad de los gobiernos municipales, sin embargo, no hay la total certeza que cada municipio este tomando las medidas correspondientes para garantizar  la calidad del agua que se está suministrando a los habitantes. Este trabajo tiene el fin de desarrollar un tren de tratamiento de aguas residuales, para el muni mu nici cipi pioo de Tlac Tlacoj ojal alpa pan, n, Ve Vera racr cruz uz,, la cu cual al,, pa para ra un unaa mejo mejorr co comp mpre rens nsió iónn se va desarrollando desarrol lando y ejemp ejemplifica lificando ndo todos y cada uno de los apartados, cálculos cálculos y procesos que se deben de tomar en cuenta dentro de un proyecto ingenieril de tal magnitud.

A) Memor Memoria ia descrip descriptiva tiva Toponimia 2

 

El nombre Tlacojalpan, proviene de: Tlahco-xal-pan, que significa “En la mitad del arenal”.

Municipio, estado, colonia.  Nuestra zona de estudio se encuentra en el municipio de Tlacojalpan, Veracruz (ilustración 2), en la colonia centro (ilustración 3). Se encuentra ubicado en la zona sur del estado, en las coordenadas coordenadas 18° 14’ latit latitud ud norte y 95°57’ longitud longitud oeste, como se logra apreciar en la ilustración 1, con una altura de 10 metros sobre el nivel del mar (msnm). Al norte se encuentra la ciudad de Cosamaloapan, mientras que al sur se ubica Oaxaca, al este colinda con el municipio de Tuxtilla y al oeste se encuentra el municipio de Otatitlán, así como se observa en la ilustración 4. La zona de estudio está ubicada aproximadamente a 175 km de distancia, al sureste de la capital del estado (por carretera).

 Ilustración 1. Colonia centro, Tlacojalpan, Veracruz. Fuente: Google Earth pro (2020).

3

 

 Ilustración 2. Tlacojalpan Veracruz. Fuente: Google Goo gle MAPS. (2019)

 Ilustración

3.

Geografía de Tlacojalpan Veracruz. Fuente: Comité Estatal de Información Estadística y Geográfica (2016). 4

 

 Ilustración 4. Municipios que limitan con Tlacojalpan. Fuente: INEGI (2020).

Caracterización de la zona El sector en el cual se encuentra la población, es de escasos recursos en el cual, la mayoría de su población se encuentra en situación de pobreza (Tabla 1) y de poca educación, por lo que conlleva a no tener noción o llevar una poca perspectiva de las actividades a realizar en una pl plant antaa de tr trat atami amien ento to,, si sinn embar embargo, go, ll llev evar ar a ca cabo bo est estee pr proye oyect cto, o, así com comoo su mantenimiento nos ayuda a la generación de múltiples fuentes de empleo. De igual manera, al tener una planta de tratamiento en la zona de estudio, beneficiaría la calidad de vida de los habitantes, así como el cuidado y la conservación del medio ambiente y poder obtener un mejor aprovechamiento de los recursos. Tabla 1. Índice de pobreza en Tlacojalpan, Veracruz. Fuente: CONEVAL (2010).

De acuerdo a la Tabla 2, se pueden observar características de la zona. Tabla 2. Datos geográficos. Fuente: Datos de INEGI, Censo Censo de Población y Vivienda Vivienda 2010 y Marco Geoestadístico Municipal 2010.

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El sitio en el cual se realizará la obra se encuentra a orillas de un arroyo tributario del río Papa Pa palo loap apan an (del (del ná náhu huat atll Pa Papa palo lotl tl:: “mar “marip ipos osa” a” y ap apan an:: “l “lug ugar ar de de”, ”, “e “enn rí ríoo de la lass mariposas”). Segunda cuenca hidrográfica en cuanto a su caudal en la República Mexicana. Dicha ubicación fue seleccionada en el punto más bajo del municipio, misma que se encuentra a 11 msnm, como bien se logra observar en la ilustración 5.

 Ilustración 5. Ubicación del tren de tratamiento. Fuente: Google Earth. (2019 (2019))

Macrolocalización La vegetación que podemos encontrar en esta zona es de tipo bosque tropical perennifolio, que de igual manera es el tipo de vegetación más exuberante de todos los que existen en la tierra,, ni la falta de agua ni la de calor constituye tierra constituyenn factores limitantes limitantes del desarrollo de las  plantas a lo largo de todo el año, es la más rica y compleja de todas las comunidades vegetales. Por otro lado, en cuanto a su fauna podemos encontrar una gran variedad de animales silvestres. El uso del suelo prioritariamente es utilizado para la agricultura, ocupando la mayor parte del municipio para este sector, el resto de la zona se divide en pastizales, cuerpos de agua y finalmente la zona urbana, como se observa en la ilustración 6.

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De acuerdo a SAGARPA (2014), el principal cultivo aplicado en el municipio es de caña de azúcar, contando con una superficie sembrada de 3342.10 hectáreas, seguido de maíz de grano, con una superficie total de 431 hectáreas y por último se tienen sembradíos de  plátano con 280 hectáreas hectáreas.. Como se logra apreciar en la tabla 4, se demuestra demues tra la eficiencia de cada cultivo y su valor total generado, en miles de pesos. En cuanto a la ganader ganadería ía y la avicultura, avicultura, es un sector mínimo mínimo en territorio, territorio, comparado comparado a la agricultura, sin embargo, no es en lo absoluto despreciable. Se cuenta con especies como: -

Bovino.

-

Porcino.

-

Ovino

-

Caprino

-

Ave

-

Guajolotes

La superficie dedicada a la ganadería (hectáreas) es de 550, de acuerdo a SAGARPA (2014).

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 Ilustración 6. Uso del suelo y vegetación. Fuente: Prontuario de información geográfica municipal (INEGI, 2010) Tabla 3. Indicador de empleos en el municipio de Tlacojalpan, Veracruz. Fuente: INEGI  (2015)

  Tabla 4. Principales cultivos.

Fuente: SAGARPA (2014).

Microlocalización. El municipio cuenta con 22.5 km de carretera alimentadora estatal pavimentada, el resto de los caminos a considerar son terracerías que no vienen incluidas en la longitud descrita anteriormente. La zona urbana está creciendo sobre suelo aluvial del Cuaternario, en llanura aluvial con lomerío; sobre áreas donde originalmente había suelo denominado Gleysol; tiene clima cálido subhúmedo con lluvias en verano, y está creciendo sobre terrenos previamente ocupados por agricultura. La geología está compuesta por rocas sedimentarias conglomeradas (4%), en conjunto con un suelo aluvial (91%). 8

 

El mu muni nici cipi pioo de Tl Tlac acoja ojalp lpan an cu cuen enta ta con 3 esc escue uela lass de ni nivel vel pr pree eesco scola lar, r, 3 escue escuela lass  primarias, 7 secundarias y 1 bachillerato. Todas las escuelas de los diferentes niveles educativos en conjunto contemplan 1661 alumnos (hombres y mujeres), de acuerdo a la Secretaría de Educación de Veracruz, del Anuario Estadístico del año 2015.

 Ilustración

7.

 Localidades e infraestructura para el transporte. Fuente: Prontuario de información geográfica municipal de los  Estados Unidos Mexicanos (2010).

Tlacojalpan se ubica en la llamada cuenca baja del Papaloapan, el río es parte de la vida cotidiana de sus habitantes y uno de sus atractivos turísticos más importantes. En épocas de calor, principalmente en los meses de abril y mayo, el cauce baja su nivel, dejando al descubierto pequeñas playas que son aprovechadas por los lugareños y visitantes como estancia de convivencia antes y después de meterse al río a nadar o refrescarse. En temporadas de lluvias (octubre y noviembre) los pescadores realizan jornadas de trabajo desde la tarde hasta el amanecer intentando capturar al pez bobo, muy valorado en la región  por la exquisitez de su carne, otras especies esp ecies que se pue pueden den obtener del río son el robalo, la mojarra tilapia, el jolote, las acamayas, el camarón blanco del río, el huile, la boca chica, el roncador, el pez puerco, entre otros.

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La observación de aves es una de las actividades que ofrece el Papaloapan, entre las cuales se encuentra la garza en variadas especies, un ave llamado Martín pescador, patos buzos, entre otros. Los puntos más destacados del sitio son: -

Playa Cuac Cuac El Ap Apomp ompal al en la zon zonaa arqu arqueo eológ lógica ica “El Soc Socorr orro” o”

-

Zo Zona na ar arqu queo eoló lógi gica ca “L “Laa Ca Camp mpan ana” a”

-

Co Comp mple lejo jo ccul ultu tura rall “C “Cas asaa de llas as M Mar arip ipos osas as””

-

Igles glesia ia de S San an Cri risstó tóbbal

-

Pa Parq rquue Mig iguuel Hid idal algo go

En la siguiente tabla se puede observar el nivel y alcance de urbanización del sitio: Tabla 5. Urbanización del municipio de Tlacojalpan, Veracruz. Fuente: INEGI (2016).

Clima. El municipio de Tlaco Tlacojalpan jalpan tiene un clima cálido-regular. cálido-regular. Su precipitació precipitaciónn pluvial pluvial media anual es de 1,228 mm, contemplando los meses más lluviosos; octubre y noviembre, mientras que los más cálidos; abril y mayo.

Evaporación. La evaporación de esta zona, se realizó mediante un análisis de la estación climatológica más cercana a nuestro punto de estudio: estación 30117 (ilustración 8), recuperada de los datos disponibles en la base de datos a marzo 2020, con la información suministrada por las 10

 

oficinas regionales del Servicio Meteorológico Nacional (SMN), como se puede observar  en la ilustración 9.

 Ilustración 8. Estación meteorológica 30117 (Servicio Meteorológico Nacional, 22020). 020).

 Ilustración 9. Base de

30117.

datos de la estación

Finalmente, dentro el análisis de la base de datos de la estación meteorológica 30117, se obtiene una evaporación promedio de 2.40 mm.

Temperatura. La zona de estudio considera una temperatura media anual de 26.5°C. Este dato fue obtenido por medio de un análisis del estudio hidrológico, partiendo desde el punto en el que se colocará el tren de tratamiento, este procedimiento se realizó con ayuda del software SIATL, el cual nos permite delimitar una subcuenca por medio de un parteaguas y así poder  obtener las temperaturas promedio mensuales. 11

 

 Ilustración 10. Ubicación del sitio de estudio en Software. Fuente: SIATL.

°C mm °C

26.5 1228 21.9

°C °C °C °C °C °C °C °C °C °C °C

22.9 25.2 27.8 29.1 28.6 27.4 27.7 26.3 26 27.4 27.7

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 Ilustración 11. Clima de la localidad Urbana. Fuente: SIATL.

Orografía. Se encuentra situado en la zona sur del estado sobre las estribaciones del Sotavento, en la ilustración 12, se logra ver a mayor detalle el relieve del municipio.

 Ilustración 12. Relieve del municipio de Tlacojalpan, Veracruz. Fuente: Prontuario de información geográfica municipal de los Estados Unidos Mexicanos (2010).

B) Memor Memoria ia de cálcul cálculo. o. Objetivo. Diseñar una planta de tratamiento de aguas residuales para el municipio de Tlacojalpan, Veracruz, con el fin de proteger la salud pública de los habitantes (reducir malos olores y enfermedades bacterianas), reutilizando el agua tratada del efluente para fines de riego.

Ventajas y desventajas. Ventajas: 

Prevenir la contaminación.



Evitar riesgos en la salud a la comunidad. 13

 



Reutilizar el agua tratada, para diferentes fines.

Desventajas: 

Costo de construcción elevado.



Alto consumo de energía.



Costo elevado por mantenimiento.

Tratamiento sugerido. La caracterización del agua residual utilizada para el diseño de la planta de tratamiento, del municipio de Tlacojalpan, se tomó del sistema Nacional De Información Del Agua (SINA), de la CONAGUA, para conocer sus propiedades, la cual deben de cumplir con los límites máxi má ximo moss pe perm rmis isib ible less qu quee señ señal alaa la no norm rmaa NO NOM M - 001 – SE SEMA MARN RNAT AT - 19 1996 96 qu quee establece: "Los Límites Máximos Permisibles de Contaminantes en las Descargas de Aguas Residuales en Aguas y Bienes Nacionales". Así como la norma NOM - 002 – SEMARNAT - 1996 que establece: "Los Límites Máximos Permisibles de Contaminantes en la Descarga de Aguas Residuale Residualess A Siste Sistemas mas De Alcant Alcantarill arillado ado Urbano o Munic Municipal”. ipal”. Teniendo estos valores, los elementos que integran la planta de tratamiento de aguas residuales por diseñar  son los siguientes: 

Rejillas.



Desarenador.



Aforador.



Diseño RAFA o tanque Imhoff.

Datos básicos de diseño. Caracterización de la calidad del agua a tratar de acuerdo al caso análogo En 2019 la red de agua superficial del país estuvo constituida por 2,764 sitios. El análisis de la calidad del agua superficial consideró 8 indicadores: Demanda Bioquímica de Oxígeno a cinco días (DBO5), Demanda Química de Oxígeno (DQO), Sólidos Suspendidos Totales  Escherichia coli coli,, (E_COLI), Enterococos (ENTEROC), (SST), Coliformes Fecales (CF), (CF), Escherichia Porcentaje de Saturación de Oxigeno (OD%) y Toxicidad (TOX). Los resultados para 2019 mostraron una calificación de excelente para 42.6% de los sitios considerando DBO 5, 14

 

15.8% para DQO, 61.7% para SST, 28.0% para CF, 40.8% para E_COLI, 85.4% para ENTEROC, ENTERO C, 44.2% para OD%. El resto de los sitios sitios obtuvieron una calificació calificaciónn que varió de buena calidad a fuertemente contaminada. En el caso de toxicidad 90.4% de los sitios no  presentaron toxicidad. El 33.2% de los sitios se catalogaron con color verde; es decir, los sitios cumplieron con los límites aceptables de calidad del agua para los 8 parámetros analizados, el 31.0% de los sitios se catalogaron con color amarillo presentando incumplimiento en uno o varios de los siguientes parámetros: E_COLI, CF, SST y OD%, el 35.8% de los sitios se catalogaron con color rojo presentando incumplimiento en uno o varios de los siguientes parámetros: DBO5, DQO, TOX y ENTEROC. Paraa obte Par obtener ner la carac caracte teri riza zaci ción ón del ag agua, ua, se ut util iliz izóó la in infor forma maci ción ón obt obten enid idaa po porr la SEMARNAT y la CONAGUA, donde para la Entidad Federativa de Veracruz de Ignacio de la Llave tenemos que: Tabla 6. Datos de conte contexto. xto. Fuent Fuente: e: CONA CONAGUA. GUA.    Veracruz.Fuente:CONAGUA

Tablaa 7 Planta de trata Tabl tratamiento miento en

Tabla 8.Planta de tratamiento Municipales en Veracruz. Fuente: CONAGUA. (2019).

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Tabla 9. Cobertura del Agua Potable Y Alcantarillado, Fuente: CONAGUA. (2019).

 Ilustración 13. Mapa de la entidad de Veracruz con co n cuerpos de agua. Fuente: CONAGUA. (2019).

 Ilustración 14. Gráfica del uso de Agua en Veracruz. Veracr uz. Fuente: CONAGUA. (2019).

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(2019) . Tabla 10. Datos de calidad de agua superficial. Fuente: CONAGUA. (2019).

Tabla 11. Consuntivos de la industria en Veracruz. Fuente: CONAGUA (2019).

 Ilustración 15. Distribución de sitios por indicador y clasificación. Fuente: CONAGUA (2019). En la página de CONAGUA, en el blog del apartado “Calidad del Agua en México”,  podemos obtener tablas que contienen los parámetros que determinan la calidad del agua residual que presentemos, siendo que para el año 2018 y 2019, tenemos que para la localidad de Tlacojalpan del Estado de Veracruz de Ignacio de la Llave los parámetros fueron: Tabla 12. Identificación de estación de monitoreo de Tlacojalpan. Fuente: CONAGUA (2019).   L A VE OCGC OCGCE31 E3185 85

SIT I O TLACOJ LACOJALPAN ALPAN

O R G A N I S M O _ D E_ U E N A GOLFO GOLFO CEN CENT TRO

  U ER ER PO PO DE DE A GU GU A

ES T A D O

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VERA VERACR CRUZ UZ DE IGNAC IGNACIO IO DE LA LLAVE LLAVE CO COSAMAL SAMALOAPAN OAPAN DE CAR CARPIOR PIORIO IO PAPAL PAPALOAPAN OAPAN

T IP IP O

RIO RIO PAPAL PAPALOAPAN OAPAN LOTIC LOTICO O

SU BT BT IP IP O L ON O N GI GI TU TU D L A TI TI TU TU D P ER ER I OD OD O RIO RIO

-9 -95.9 5.9544 5449 9

18. 18.231 23123 23 20122012-201 2019 9

Para lo cual se presentan los siguientes valores de contaminantes: Tabla 13. Parámetros de calidad del Agua Residual de Tlacojalpan. Fuente: CONAGUA (2019).

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DBO (mg/L)