UNIVERSIDAD PERUANA "
"
CATEDRÁTICO: Ing. CARDENAS ALARCON, Miguel PRESENTADO POR: mayra POMA PINO, Sylversters G. CICLO: VII SECCIÓN: C-I
HUANCAYO – PERÙ I N D I C E 2015
“PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE – PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES”.
1.0 RESUMEN 2.0 INTRODUCCION 3.0 OBEJETIVOS 2.1. 2.2.
Antecedentes Aspectos Generales
1
Ta!" #! Sa$!a%&!$'( Ba)&*( + R,"a
“PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE – PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES”.
RESUMEN El siguiente trabajo monográfico aborda el tema del estudio sobre el tratamiento de aguas residuales propuestas en obra. En primer, el tratamiento de agua potable es un conjunto de estructuras el cual costa de diferentes procesos físicos y químicos necesarios para hacer posible que el agua se apta para el consumo humano, reduciendo y eliminando bacterias, sustancias enenosas, turbide!, olor, sabor, etc. "or otro lado el tratamiento de aguas negras como residuales que e#isten
INTRODUCCION En todos los centros rurales o urbanos del planeta tierra se generan cantidades de aguas residuales como consecuencia del desarrollo de las actiidades humanas, por lo
Ta!" #! Sa$!a%&!$'( Ba)&*( + R,"a
2
“PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE – PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES”.
que las principales fuentes de aguas residuales son la industria, la ganadería, la agricultura y las actiidades dom$sticas que se incrementa con el crecimiento de la poblaci%n humana. En general, puede decirse que un sistema de tratamiento de aguas residuales domesticas o industriales, se compone de unas operaciones unitarias que suelen llamarse preliminares, de otras operaciones y procesos unitarios conocidos bajo nombre gen$rico de tratamientos primarios, de los procesos de tratamiento propiamente dichos o tratamientos secundarios, y tratamiento terciarios, se les llama tratamiento primario de aguas negras al proceso que se usa para eliminar los s%lidos de las aguas contaminadas& secundario, al que se usa para reducir la cantidad de materia orgánica por la acci%n de bacterias 'disminuir la demanda bioquímica de o#igeno( y el terciario, al proceso que se usa para eliminar los productos químicos. El presente trabajo trata de anali!ar los tratamientos de aguas y de aguas negras o residuales del )entro "oblado de *uinrapa, "roincia de +uanta Ayacucho.
OBJETIVOS Objetivos Generales
Ta!" #! Sa$!a%&!$'( Ba)&*( + R,"a
3
“PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE – PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES”.
"roporcionar informaci%n sobre el tratamiento de aguas residuales. "roporcionar informaci%n sobre tratamiento de agua potable. Objetivos Especíicos -dentificar los parámetros de diseo, componentes y análisis de los planos de las plantas de tratamiento aguas residuales. Análisis las operaciones y procesos conencionales en las plantas de tratamiento de aguas residuales.
-
!NTECEDENTES
Ta!" #! Sa$!a%&!$'( Ba)&*( + R,"a
“PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE – PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES”.
/oda actiidad reali!ada por un ser io genera residuos. )omo parte de un e#tenso sistema, las comunidades humanas en funci%n de diersos factores econ%micos, sociales, culturales, producen tambi$n desechos, tanto líquidos como s%lidos. 0a fracci%n líquida, o agua residual está constituida esencialmente por el agua de abastecimiento, despu$s de haber sido contaminada por los diersos usos a que ha sido sometida. esde el punto de ista de su origen, las aguas residuales pueden definirse como una combinaci%n de los desechos líquidos procedentes de iiendas, instituciones y establecimientos comerciales e industriales, junto con las aguas subterráneas, superficiales y de lluia que puedan agregarse a las anteriores. i se dejan estancar las aguas residuales crudas, la descomposici%n de la materia orgánica que contienen puede dar lugar a la producci%n de grandes cantidades y tipos de gases pestilentes. A demás, de contener usualmente numerosos organismos pat%genos, o causantes de enfermedades. e sabe que el 345 de las enfermedades infecciosas tienen su origen en las aguas residuales y que en el mundo, cada ao 6 7 8 millones de personas mueren, producto de estas enfermedades, de las cuales 9 millones son nios. 0as aguas residuales tambi$n contienen nutrientes que estimulan el crecimiento de plantas acuáticas e incluso pueden contener compuestos t%#icos. "or estas ra!ones, es que en una sociedad industriali!ada no es s%lo deseable, sino tambi$n necesaria la eliminaci%n inmediata de las aguas residuales de los lugares de generaci%n, seguida de su tratamiento y eacuaci%n segura.
I" C#!SI$IC!CION DE #!S !GU!S RESIDU!#ES %" !GU!S RESIDU!#ES RUR!#ES & URB!N!S
Ta!" #! Sa$!a%&!$'( Ba)&*( + R,"a
“PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE – PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES”.
0as aguas residuales domesticas contienen los productos de las actiidades hogareas tales
como materias fecales. :esiduos y productos de la limpie!a
'partículas y sales eliminadas con el agua, los productos de limpie!a como detergentes y jabones( y de la cocina 'diersos productos orgánicos(. En definitia, las aguas residuales domesticas tienen una composici%n relatiamente homog$nea y predecible. "rocedencia de la contaminaci%n en los n;cleos urbanos y rurales< • • •
ericios dom$sticos y p;blicos 0impie!a de locales renado de aguas pluiales
%"%" Tipos 'e Conta(inaci)n* =ateria >rgánica 'principalmente( en suspensi%n y disuelta =icrocontaminantes procedentes de nueos productos >tras sales minerales • • •
%"+"
Características $ísico , -.í(icas
0as temperaturas de las aguas residuales oscila entre 14724?), además de las cargas contaminantes en materias en suspensi%n y materias orgánicas, las aguas residuales contienen otros muchos compuestos como nutrientes '@ y "(, cloruros, detergentes, cuyos orientatios de la carga por habitante y día son< • • • •
%"/"
@ amoniacal< 714 grBhabBd @ total< C,671 grBhabBd " '">9(& 973 grBhabBd etergentes< 8712 grBhabBd Características Biol)0icas
En las Aguas :esiduales an numerosos microorganismos, unos pat%genos y otros no entre los primeros cabe destacar los irus de la +epatitis. "or ejemplo en 1 gr. e heces de un enfermo e#isten entre 14714C dosis infecciosas de irus de la hepatitis.
II"
TR!T!MIENTO DE #!S !GU!S RESIDU!#ES
El tratamiento de las aguas residuales domesticas consta de diferentes procesos y operaciones que dependen de la naturale!a y características del ertido. %" TR!T!MIENTO 1RIM!RIO DE !GU!S RESIDU!#ES
Ta!" #! Sa$!a%&!$'( Ba)&*( + R,"a
/
“PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE – PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES”.
e le llama tratamiento primario de aguas residuales, al proceso que se usa para eliminar los s%lidos de aguas contaminadas. %"%"
Objetivos 'el trata(iento pri(ario
"rincipalmente se pretende la reducci%n de los s%lidos en suspensi%n del agua residual. entro de estos puede distinguirse< los s%lidos sedimentables< son los que sedimentan al dejar las A.:. en condiciones de reposo durante una hora, este tiempo tambi$n depende del tamao del sedimentado. 0os s%lidos flotantes< definibles por contraposici%n a los sedimentables. 0os s%lidos coloidales< de tamao cercano a las 14 micras. %"+"
Tipos 'e 1rocesos
E#isten m;ltiples procesos que se pueden considerar incluidos dentro del tratamiento primario 'filtraci%n, tami!ado, ciertos lagunajes, fosas s$pticas, tanques(. %"+"%" 1re Trata(iento o Criba'o"2 se efect;a en dos etapas claramente diferenciadas& en una primera etapa de desbaste se eliminan primero los s%lidos de mayor tamao y pesado por medio de un po!o de gruesos y una cuchara anfibia. espu$s las rejas de gruesos eliminan los s%lidos grandes flotantes. D posteriormente las rejas de finos, retienen los s%lidos flotantes mayores de 14mm, que son eacuados a un contenedor para su posterior ertimiento al proceso de sedimentaci%n. %"+"+" Se'i(entaci)n"2 una e! eliminada la fracci%n mineral s%lida, el agua pasa a un dep%sito de sedimentaci%n donde se depositan los minerales orgánicos, que son retirados para su eliminaci%n. El proceso de sedimentaci%n puede reducir de un 24 a un 945 la >6 y de un 94 a un C45 los s%lidos en suspensi%n. %"+"/" $lotaci)n"2 el objetio de esta etapa es retirar las grasas, aceites y otros solidos de baja densidad. e fuer!a la entrada de aire al deposito, a presiones de entre 1.86 y .6 FgBcm2. 0a flotaci%n puede eliminar más de un 865 de los s%lidos en suspensi%n. %"+"3" Ne.trali4aci)n"2 su objetio es regular el p+ del agua, para su ertimiento en cuerpos de agua o para su posterior tratamiento secundario químico o biol%gico. 0os m$todos para la neutrali!aci%n de aguas residuales pueden
Ta!" #! Sa$!a%&!$'( Ba)&*( + R,"a
“PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE – PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES”.
ser< me!clar corrientes de agua o la adici%n de ácidos o álcalis para lograr el p+ requerido. %"+"5" Otros Siste(as 'e Dep.raci)n"2 para lograr una depuraci%n suficiente de las aguas residuales de pequeas comunidades rurales, a menudo se utili!an sistemas más sencillos de depuraci%n de las aguas residuales como la fosa s$ptica, el lagunaje y el filtro erde 'biofiltro(. III"
TR!T!MINTO DE !GU!S RESIDU!#ES CON SISTEM! DE 1O6!S DE SEDIMENT!CION & BIO$I#TROS
El tratamiento de las aguas residuales con sistema de biofiltros a;n no es muy com;n en nuestro país, sin embargo se tiene un ejemplo bastante ilustratio en la planta de tratamiento de aguas residuales con sistema de biofiltro para fines de re;so construido por la =unicipalidad de an orja, con e#celentes resultados. E#isten muchos biofiltros naturales en la e#tensa flora que consera el "er;, podemos mencionar a las gramíneas como la vetiveria, macrofitas como el bambú, carrizo, Jacintos de agua, totora o junco y otros de acuerdo a los pisos altitudinales. En el presente proyecto se plantea, el sistema de tratamiento de aguas residuales con biofiltros naturales, los cuales describimos: %" !spectos Generales 0a ubicaci%n donde se reali!ara el proyecto, se encuentra en la 0ocalidad de *uirapa ubicado en el istrito de +uanta, "roincia de +uanta, epartamento de Ayacucho y están situados dentro del mapa de e#trema pobre!a del "er;, en plena :egi%n de la sierra. u altitud oscila entre los 2,936.44 msnm. 0a municipalidad "roincial de +uanta
promoiendo y ejecutando obras de infraestructuras de
saneamiento básico, econ%micas y sociales con una isi%n integral destinada a satisfacer necesidades básicas, mejorando la calidad de ida del poblador fomentando y fortaleciendo el auto sostenimiento. %"+"
!specto 1oblacional 7 Or0ani4acional
1oblaci)n El )entro "oblado de *uirapa ien actualmente 28 habitantes al ao 241, seg;n informaci%n correspondiente al padr%n de beneficiarios. Descripci)n 'el Siste(a 1rop.esto
Ta!" #! Sa$!a%&!$'( Ba)&*( + R,"a
“PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE – PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES”.
El sistema propuesto con el presente proyecto comprende de dos componentes básicamente los cuales son< Siste(a 'e alcantarilla'o* comprende la instalaci%n de 981.4ml de red colectora con tubería "H) norma -> IJ @K1C4mm 724'@9(, 9,413.98ml de red de colectora y emisora con tubería "H) norma -> IJ 996 @K244mm 726'@2(, 82 bu!ones, 221 cone#iones domiciliarias con tubería "H) norma -> 996 @K1C4mm 724'@9(, monitoreo ambiental y educaci%n sanitaria. 1lanta 'e trata(iento 'e a0.as resi'.ales8ptar9* comprende la construcci%n de 41 cámara de rejas, 41 tanque de sedimentaci%n con concreto armado de 142m2, 41 atrapagrasas con concreto armado de 18.64m2, 41 lecho de secado con concreto armado de C.1m2, sistema de biofiltro para el tratamiento natural de las aguas resuduales compuesto por 41 po!o de biofiltros con concreto armado de 142m2, 41 biofiltro de totora en tierra de 6m2, 4 biofiltros de carri!o de 6m2 cada uno, además la ptar tendrá su respectio cerco perim$trico con postes de madera y alambre de p;as y una puerta de ingreso. 0a e#tensi%n superficial de la "tar es de 2664m2 y se encuentra ubicado a 6C4metros del )entro "oblado de *uinrapa, monitoreo ambiental y educaci%n sanitaria. %"/" Criterios 'e Dise:o %"/"%" Re'es 'e !lcantarilla'o 0as condiciones del flujo y las pendientes hidráulicas en sistemas de alcantarillado sanitarios de "H) por graedad, pueden ser diseadas conseradoramente utili!ando la ecuaci%n de =A@@-@G. 0os sistemas de alcantarillado se disean como canales, si la condici%n de canal no se cumple, se dice que la tubería trabaja bajo carga o presi%n interna
v
1 =
R
2/3
1/ 2
S
n
Donde: v
es la velocidad de flujo, en metros por segundo.
N
es el coeficiente de rugosidad, n=.!=." para #$%.
R
es el radio &idr'ulico de la secci(n mojada de la tubería en metros.
S
es la pendiente &idr'ulica, e)presada en d*cimas.
a. e efectuara el diseo de los colectores y emisores, de acuerdo a los rangos adjuntos, teniendo en cuenta los siguientes escurrimientos. 7 )olectores K 4.C8 iámetro como =á#imo
Ta!" #! Sa$!a%&!$'( Ba)&*( + R,"a
“PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE – PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES”.
7 Emisor K 4.86 iámetro como =á#imo b. 0as cámaras de inspecci%n 'u!ones serán ubicadas en< 7 -ntercepci%n de las calles 7 En el inicio de cada colector 7 En todos los empalme de colectores 7 En los cambios de pendiente 7 En todos los cambios de direcci%n 7 En todos los cambios de diámetro 7 En los cambios de material 7 En todo lugar donde sea necesario por ra!ones de inspecci%n y limpie!a 7 0a profundidad de las cámaras será de 1.24 metros como mínimo 7 0os diámetros interiores de la cámara será como mínimo de 1.24 metros 7 0a distancia má#ima entre bu!ones con fines de operaci%n y mantenimiento serán< "ara tuberías de 1C4 == @/" -> 996< 34.44 metros "ara tuberías de 244 == @/" -> 996< 144 metros o En los fondos de las cámaras de inspecci%n se deberá disear media caa o
7
en direcci%n del flujo, y una pendiente del 265 entre el borde de la media 7
caa y las paredes laterales de la cámara. 0a elocidad mínima permisible es aquella que no permite la sedimentaci%n de los s%lidos en suspensi%n, y seg;n :
[email protected]. este alor eal;a 4.C4 mBseg.
7
D 6.4 mBseg. "ara "H) Ancho de !anja permisible Di'metro +#ulg.
-nc&o ínimo /ecomendable + mm
160
600
200
600
250
650
315
700
%"/"+" Trata(iento 'e !0.as Resi'.ales )omprende la construcci%n de la planta de tratamiento de aguas residuales con sistema de po!as de sedimentaci%n y biofiltros. a. )ámara de :ejas.7 comprende la construcci%n de una estructura de concreto armado fcK214FgBcm2 y acero fyK9244FgBcm grado C4 y la instalaci%n de dos rejas. 0a cámara de rejas serirá para atrapar cualquier cuerpo o desperdicio que no sean aguas residuales.
Ta!" #! Sa$!a%&!$'( Ba)&*( + R,"a
10
“PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE – PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES”.
11
b. /anque de edimentaci%n.7 Es la estructura que sigue a la cámara de rejas, comprende
la
construcci%n
de
una
estructura
de
concreto
armado
fLcK214FgBcm2 y acero fyK9244FgBcm grado C4. erirá para sedimentar o decantar los s%lidos fecales y a la e! serirá para darle el primer tratamiento de las aguas residuales con la participaci%n de los rayos solares básicamente.
c. Atrapagrasas.7 Es la estructura que sigue al tanque de sedimentaci%n, comprende
la construcci%n de una estructura de concreto armado
fLcK214FgBcm2 y acero fyK9244FgBcm grado C4. erirá para atrapar grasas, los cuales son nocios para las plantas macrofitas o biofiltros
Ta!" #! Sa$!a%&!$'( Ba)&*( + R,"a
las
“PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE – PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES”.
12
d. 0echo de ecado.7 comprende en la construcci%n de una estructura de concreto armado fcK186FgBcm2 y acero fyK9244FgBcm grado C4. erirá e#clusiamente para secar solidos decantados y e#traídos en el tanque sedimentador y el en atragrasas. e. iofiltro de Macinto de agua y etieria.7 comprende en la construcci%n de una estructura de concreto armado fcK186FgBcm2 y acero fyK9244FgBcm grado C4. Este tanque serirá para instalar en el , las macrofitas llamadas Macinto de agua y etieria, los cuales son e#celentes biofiltros naturales, donde las aguas residuales preiamente decantadas y atrapadas las grasas, serán filtradas hasta obtener un agua de mejor calidad y de color transparente.
f.
iofiltro de /otora.7 es una estructura de tierra, e#caada sobre el terreno natural, donde las aguas filtradas en el tanque de biofiltro serán dispuestos para tener otro filtro natural por las plantas llamadas totora, incluso pueden ser filtrados en el suelo mismo, toda e! que el agua es de mejor calidad.
Ta!" #! Sa$!a%&!$'( Ba)&*( + R,"a
“PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE – PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES”.
13
g. iofiltro de )arri!o.7 comprende en la construcci%n de una estructura de tierra, e#caada sobre el terreno natural, donde las aguas residuales, aun seguirán siendo filtradas por las plantas llamadas carri!o. En total se construirán tres po!as en forma secuencial despu$s del biofiltro de totora. En el ;ltimo po!o las aguas residuales habrán llegado a filtrarse definitiamente, hasta llegar hacer trasparente y de buena calidad. h. )ajas de distribuci%n.7 on las estructuras de concreto simple fLcK214FgBcm2, y que siren para distribuir las aguas residuales de una estructura a otra estructura dentro de la ptar. i.
uministro e instalaci%n de tuberías.7 )omprende en la instalaci%n de tuberías "H) -> 996 @K1C4mm 726 y tuberías "H) -> 996 @K244mm 726,
Ta!" #! Sa$!a%&!$'( Ba)&*( + R,"a
“PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE – PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES”.
para la conducci%n de aguas residuales a las diferentes estructuras dentro de la "tar. j.
)erco perim$trico y fachada principal.7 )omprende en la construcci%n de cerco perim$trico con alambre p;as @? 14, 4C hileras, los cuales se instalarán sobre postes de madera eucalipto 9N#9N 0K2.64m ancladas en concreto simple 186FgBcm2O45pm, cada 2metros. "or otra parte tambi$n comprende en la construcci%n de una fachada principal con material ladrillo y concreto, con puertas tipo rejas uno peatonal y otra ehicular.
%"/"/" Operaci)n 7 Manteni(iento alcantarilla'o a" Manteni(iento 1reventivo 2 0aar los tramos iniciales con abundante agua 2 eberá efectuarse inspecci%n y limpie!a peri%dica anual de las tuberías y 2
bu!ones para eitar posibles obstrucci%n por acumulaci%n de fango otros. Herificar el estado de las tapas de los bu!ones y las cajas de registro
domiciliario. b" Manteni(iento Correctivo 2 :eponer las tapas que se encuentren deterioradas. 2 e deberá abrir las tapas de los bu!ones aguas abajo y aguas arriba y esperar 1 a 6 minutos antes de ingresar, para permitir una adecuada 2
entilaci%n de los gases enenosos que se producen en las alcantarillas. e efectuara la limpie!a con un cable fle#ible de aleaci%n de cobre de 1 2mm. Apro#imadamente, en longitudes ariables. El cable se introducirá a los bu!ones con la finalidad de empujar los materiales que se producen las
2
obstrucciones normalmente aguas abajo. :epara yBo reponer tuberías en caso de roturas.
%"/"3" Operaci)n 7 Manteni(iento 1lanta 'e trata(iento a" Tan;.e Se'i(enta'or 2 >peraci%n< antes de hacer los rellenos laterales de la estructura del tanque sedimentador, debe llenarse con agua para erificar su estanqueidad. i 2
hay fugas estas deben taponarse y oler a probar el tanque. =antenimiento< reali!ar la limpie!a de los tanques cuando el fondo de la capa de nata se halle, apro#imadamente a unos 3 cm de la toma del dispositio de la salida. El tanque sedimentador no debe laarse ni desinfectarse con productos químicos. 0os materiales e#traídos durante la
limpie!a deben dejarse al sol en el lecho de secado. b" !trapa0rasas 2 0a operaci%n es automática, ya que el flujo del agua es continuo. 2 El mantenimiento se reali!a anualmente o cada e! que la nata de grasas atrapada este cerca de 14 cm del niel del tubo de salida. urante el
Ta!" #! Sa$!a%&!$'( Ba)&*( + R,"a
1-
“PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE – PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES”.
mantenimiento se debe e#traer primero las grasas y luego los s%lidos, las grasas serán almacenadas en recipientes herm$ticos como botellas y enterrarlos. )ada e! que se reali!a el mantenimiento tambi$n se deben limpiar las áreas circundantes. c" Bioiltros 2 0a operaci%n es automática, ya que el flujo del agua es continuo. 2 el mantenimiento se reali!a cuando e#ista sobrepoblaci%n de las plantas biofiltros o macrofitas, para lo cual se debe reali!ar los cortes o desbroce o e#traer
algunas
plantas
para
disminuir
la
poblaci%n.
tambi$n
el
mantenimiento consiste en e#traer y eliminar los s%lidos los cuales se dejarán al sol en el lecho de secado. )ada e! que se reali!a el mantenimiento tambi$n deben limpiar las áreas ciscundantes.
Ta!" #! Sa$!a%&!$'( Ba)&*( + R,"a
1
