MEMORIA DESCRIPTIVA Y CALCULO FUNCIONAL DE LAS PLANTAS DE

TRATAMIENTO DE CANANEA, SONORA 1.- ANTECEDENTES El proyecto fue elaborado, considerando los requerimientos para las descargas y los datos actuales de caudal y parmetros orgnicos (DBO), nutrientes y materia orgnica del efluente por lo que se propone una planta de laguna de aereacin y otra de lodos activados. Se evala el tratamiento necesario para que el agua residual, ya depurada, presente una calidad adecuada para su reuso en riego agrcola, eliminando los riesgos de afectacin a la salud de los habitantes que tengan contacto con ella. Debido a que el gasto generado de aguas residuales es suficiente para utilizarse en el riego agrcola una vez tratado, adems de evitar la contaminacin de los ros San Pedro y Sonora al descargar en ellos. La presente memoria incluye lo relativo al diseo conceptual, los criterios generales de diseo, eficiencias de remocin y diseo detallado de las unidades que integran la planta. A. DATOS GENERALES DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE LAGUNAS DE AEREACIN 2.- DATOS DE DISEO PARA LA CUENCA DEL RIO SAN PEDRO

a) , Gasto:

Actual 188.38 l/sProyectado 2020 154.92 l/sDeterminado de diseo 66.26 l/s

b) Etapas de construccin:

Inmediata Construccin de la laguna aereada para un gasto de 66.26 l/s

Futuras Reduccin del caudal, optimizando el sistema de distribucin de agua potable y disminuyendo notablemente las perdidas.

c) Caractersticas del influente:

DBO5 202.41 mg/l SST 243.64 mg/l

d) Calidad del efluente

DBO5 75 mg/l SST 75 mg/l

e) Poblacin estimada por etapa y gasto mximo: Etapa Gasto medio

l/s Total de habitantes Q max

l/s 1 66.26 10,008 188.38 disminuyendo

para el 2020 a 66.26 Dotacin = 160 l/hab * da Aportacin 80 % = 128 l/hab* da 3.- EFICIENCIAS DE REMOCIN REQUERIDAS

DBO5 65 % SST 70 %

4.- PROCESO SELECCIONADO El proceso de lagunas aereadas es una variante del proceso de lodos activados, con la diferencia significativa de que normalmente no se emplea recirculacin de lodos. Esta diferencia presenta las siguientes consecuencias: a) Una baja concentracin de biomasa en el reactor (SSVLM de 150 a 350 mg/l). b) Altos tiempos de retencin necesarios para obtener eficiencias comparables a las del proceso de lodos activados convencional (tiempos de retencin de 2 a 7 das) c) Grandes volmenes de los reactores por los que resulta mas econmico construirlos en forma de lagunas con bordos de tierra. Fsicamente las lagunas aereadas son similares a las lagunas de estabilizacin, con una importante diferencia, que el oxgeno necesario para conservar el proceso de bio oxidacin es suministrado mecnicamente en el caso de las lagunas aereadas. Las lagunas aereadas pueden ser diseadas totalmente mezcladas o aerobias o parcialmente mezcladas y facultativas. En ambos casos para conservar los slidos voltiles en suspensin es necesario inyectar al sistema una cierta cantidad de energa en forma de mezclado. Como todo proceso biolgico, la eficiencia del proceso se mejora cuando las unidades de tratamiento se operan en serie, por esta razn se recomienda un mnimo de dos lagunas en serie. Una ventaja de las lagunas aereadas es que, debido a sus altos tiempos de retencin, resiste favorablemente sobre cargas orgnicas y/o hidrulicas. Debido a los incrementos en los costos de energa elctrica registrados en los ltimos aos, la aplicacin del proceso de lagunas aereadas se ha visto limitada al tratamiento de desechos industriales con altas concentraciones de contaminantes y cuando la disponibilidad de terreno es alta y a bajo costo. Las lagunas aereadas manejan tiempos de retencin de 2 a 8 das con profundidades de 1.8 a 3.6 m el requerimiento de oxgeno es de 0.7 a 1.4 veces la cantidad de DBO removida.

5.- DESCRIPCIN DE LA PLANTA El tren propuesto y seleccionado, incluye: 1. (LAGUNAS AEREADAS). AGUA CRUDA - PRETRATAMIENTO - BOMBEO - AEREACION FORZADA - CLORACION - REUSO DE AGUA TRATADA + ACONDICIONAMIENTO DE LODOS. 2. (LAGUNAS ANAEROBIAS). AGUA CRUDA - PRETRATAMIENTO - BOMBEO - ANAEROBIOSIS - CLORACION - REUSO DE AGUA TRATADA + ACONDICIONAMIENTO DE LODOS. 3. (LAGUNAS FACULTATIVAS). AGUA CRUDA - PRETRATAMIENTO - BOMBEO - AIREACION NATURAL - CLORACION - REUSO DE AGUA TRATADA + ACONDICIONAMIENTO DE LODOS. Pretratamiento Cribado. En las plantas de tratamiento de aguas residuales es comn la utilizacin de una etapa de pretratamiento, el cual se concreta bsicamente a preparar el agua para entrar al tratamiento secundario El cribado es una de las fases utilizadas en el tratamiento primario y tiene como finalidad el retener la slidos de un tamao especfico. Desarenado. El desarenado, es otra de las fases del pretratamiento, y se aplica con el objetivo de retener pequeos slidos sedimentables, los cuales se precipitan, debido a su peso especfico, en un lapso de tiempo muy pequeo. Normalmente se cuenta con tres canales desarenadores, geomtricamente estos canales son iguales, por razones de mantenimiento se alternan en la operacin dos desarenadores, mientras que al tercero se le realizan labores de limpieza. Bombeo El bombeo de agua cruda, se lleva a cabo en un crcamo y una bomba, su construccin se obliga para alimentar la laguna. Dentro del proceso, el crcamo es un elemento necesario, ya que por medio de la manipulacin de sus bombas nos posibilita a regular el caudal afluente a la planta, permitiendo mayor control sobre el proceso. El crcamo se alimenta a travs de un tubo que proviene de la red de alcantarillado. La alimentacin al proceso, se realiza mediante unas bombas, las cuales son del tipo sumergible, normalmente. Se pueden tener tres bombas; se pueden gobernar mediante un sistema automtico o bien manualmente. Desinfeccin. Se llama desinfeccin a la accin de eliminar grmenes patgenos contenidos en las aguas residuales, existen dos formas tpicas de desinfectar estas aguas, que son: la cloracin y la ozonacin, siendo la cloracin la ms usada en las plantas de tratamiento. Se conoce como cloracin a la accin de agregar cloro al efluente de los sedimentadores secundarios, el cloro, siendo un agente altamente oxidante elimina o inhibe el crecimiento de bacterias y algas, reduce la DBO y elimina o reduce la generacin de olores y colores. Para garantizar mejores resultados, se procura la homogeneizacin del cloro con todo el afluente, para lo cual se utiliza un canal de contacto.

El proceso consiste en succionar agua tratada por medio de una de las bombas, la descarga de la bomba se encuentra conectada al dosificador de cloro el cual a su vez esta conectado a uno de los tanques de cloro y a un medidor de flujo, la lnea de la mezcla de cloro con agua tratada descarga en la entrada del tanque de contacto, donde finalmente el cloro se diluye con la totalidad del caudal afluente. 6.- CRITERIOS GENERALES DE DISEO Las lagunas aereadas pueden tener profundidades de 1.8 a 3.6 m y eficiencias de remocin de 60 90 % de DBO, de 70 a 90 % de DQO y de 70 a 90 % de slidos suspendidos y altas concentraciones de energa elctrica.

LAGUNAS AEREADAS

CRIBAS ABERTURA ENTRE REJAS 2.5 cm ANCHO DE REJAS 0.5 cm VELOCIDAD DEL AGUA 0.6 m/s AREA LIBRE REQUERIDA 0.11 m2 NUMERO DE REJAS 8 PROFUNDIDAD DEL CANAL 0.55 m AREA DE LA UNIDAD 0.48 m2 VOLUMEN DE LA UNIDAD 0.264 m3

DESARENADOR VELOCIDAD DEL AGUA 1 m/s AREA MOJADA DEL CANAL 0.07 m2 LONGITUD DEL CANAL DESARENADOR 4.33 m ANCHO DEL CANAL 0.36 m PROFUNDIDAD MAS BAJA DE LA SECCION TRIANGULAR

0.36 m

BOMBEO TIEMPO DE RETENCION 0.25 hr NUMERO DE BOMBAS 3 CAPACIDAD TOTAL DE LAS BOMBAS 6 HP DIAMETRO 5.02 m

PROCESO PRINCIPAL LAGUNAS AEREADAS TIEMPO DE RETENCION HIDRAULICO (DBOr)

Trh 17.13 hr

RENDIMIENTO DE TRANSFERENCIA REF. (RT)ref 0.95526 KgO2/HP.hr RENDIMIENTO DE TRANSFERENCIA REAL (RT)real 0.55 KgO2/HP.hr

LAGUNA DE SEDIMENTACION Y PULIMENTO FACTOR DE CARGA FC 50 m3/m2/da CARGA DE SOLIDOS 487.62 KgSS/da CONCENTRACION DE SOLIDOS 140 mgSS/l TIEMPO DE RETENCION 2.0 Horas DENSIDAD DE LOS LODOS 40 Kg/m3 VOLUMEN ACUMULADO DE LODOS 12.19 m3/da LONGITUD 33.45 m ANCHURA 34.10 m PROFUNDIDAD 3.5 m AREA DE LA LAGUNA 1140.48 m2 VOLUMEN DEL REACTOR 3991.68 m3

TANQUE DE CLORACION TIEMPO DE RETENCION Tr 0.25 hr DOSIFICACION DE CLORO Dcl 5 mg/l REQUERIMIENTO DE CLORO Rcl 28.512 kg/da REQUERIMIENTO DE HIPOCLORITO AL 13%

Rcl' 219.32 L/da

LONGITUD DEL CANAL Lc 28.14 m ANCHURA DEL CANAL Ac 1.76 m ALTURA DEL CANAL Hc 1.2 m AREA DEL CANAL Sc 49.5 m2 VOLUMEN Vc 59.4 m3

B DATOS GENERALES DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE LODOS ACTIVADOS AEREACION EXTENDIDA 2.- DATOS DE DISEO PARA LA CUENCA DEL RIO SONORA

a) Gasto:

Actual 188.38 l/sProyectado 2020 154.92 l/sDeterminado de diseo 89 l/s

b) Etapas de construccin:

Inmediata Construccin de la planta de lodos activados para un gasto de 89 l/s

Futuras Reduccin del caudal, optimizando el sistema de distribucin de agua potable y disminuyendo notablemente las perdidas.

c) Caractersticas del influente:

DBO5 202.82 mg/l SST 241.72 mg/l

d) Calidad del efluente

DBO5 30 mg/l SST 30 mg/l

f) Poblacin estimada por etapa y gasto mximo: Etapa Gasto medio

l/s Total de habitantes Q max

l/s 1 89 10,008 188.38 disminuyendo

para el 2020 a 89 Dotacin = 160 l/hab * da Aportacin 80 % = 128 l/hab* da 3.- EFICIENCIAS DE REMOCIN REQUERIDAS

DBO5 85 % SST 70 %

4.- PROCESO SELECCIONADO El proceso de lodos activados de aereacin extendida es una variante del proceso de lodos activados convencional, consiste en el empleo de: a) Altos tiempos de retencin hidrulica. b) Altas concentraciones de lodos activados en el reactor. c) Altos valores de la edad de lodos. d) Bajas relaciones F/M (alimento / microorganismos). Bajo estas condiciones, el proceso biolgico opera en la fase de respiracin endgena con mineralizacin, casi completa, de los lodos biolgicos. Debido al alto tiempo de retencin hidrulico empleado y a la alta concentracin de lodos en el reactor, el proceso soporta fcilmente fluctuaciones tanto en la carga hidrulica como en la carga orgnica. Este proceso es empleado generalmente sin sedimentacin primaria, otras caractersticas son: a) Cierta eficiencia en la remocin de compuestos voltiles por desorcin. b) Adsorcin de metales pesados en el lodo biolgico. c) Nitrificacin de las aguas, o sea, conversin biolgica de las formas reducidas de nitrgeno (N orgnico y N NH3) a nitratos. En el proceso de aereacin es frecuente el empleo de las variantes de aereacin por pasos o de la estabilizacin por contacto. En la aereacin por pasos se busca establecer el rgimen hidrulico de flujo pistn en el reactor y la alimentacin de oxgeno en cada seccin del tanque es proporcional a la demanda de oxgeno especfica de cada seccin. En el proceso de estabilizacin por contacto, el agua cruda es aereada por un corto perodo (generalmente menos de 1 hora) con una alta concentracin de lodos activados y de ah se pasan a la separacin grvimetrica, de esta manera se logran eliminar parte de la DBO por adsorcin en el lodo activado, reduciendo la demanda de oxgeno en el sistema. La demanda de oxgeno en la aereacin extendida es mayor que en el proceso convencional de lodos activados. La magnitud de la demanda es el resultado de la suma de demanda de oxgeno para la bioxidacin de la DBO carboncea, ms la demanda de oxgeno para el proceso de nitrificacin (4.6 kg de O2 por kg de N NH3 oxidado). 5.- DESCRIPCIN DE LA PLANTA El tren propuesto y seleccionado, incluye: 1. (LAGUNAS AEREADAS). AGUA CRUDA - PRETRATAMIENTO - BOMBEO - AEREACION FORZADA - CLORACION - REUSO DE AGUA TRATADA + ACONDICIONAMIENTO DE LODOS. 2. (LAGUNAS FACULTATIVAS). AGUA CRUDA - PRETRATAMIENTO - BOMBEO - AIREACION NATURAL - CLORACION - REUSO DE AGUA TRATADA + ACONDICIONAMIENTO DE LODOS.

3. (LODOS ACTIVADOS CONVENCIONAL). AGUA CRUDA - PRETRATAMIENTO - BOMBEO - SEDIMENTACION PRIMARIA - AEREACION SEDIMENTACION SECUNDARIA - CLORACION - REUSO DE AGUA TRATADA + DIGESTIN DE LODOS (1 y 2) - ACONDICIONAMIENTO DE LODOS. 4. (LODOS ACTIVADOS AEREACION EXTENDIDA). AGUA CRUDA - PRETRATAMIENTO - BOMBEO - AEREACION SEDIMENTACION SECUNDARIA - CLORACION - REUSO DE AGUA TRATADA + ACONDICIONAMIENTO DE LODOS. 5. (LODOS ACTIVADOS ESTABILIZACIN POR CONTACTO). AGUA CRUDA - PRETRATAMIENTO - BOMBEO - CONTACTO - AEREACION SEDIMENTACION SECUNDARIA - CLORACION - REUSO DE AGUA TRATADA + DIGESTIN DE LODOS ( 2 ) - ACONDICIONAMIENTO DE LODOS. 6. (LODOS ACTIVADOS POR ETAPAS). AGUA CRUDA - PRETRATAMIENTO - BOMBEO SEDIMENTACIN PRIMARIA 1 AEREACION 2 AEREACION SEDIMENTACION SECUNDARIA - CLORACION - REUSO DE AGUA TRATADA + DIGESTIN DE LODOS ( 1 y 2 ) - ACONDICIONAMIENTO DE LODOS. Pretratamiento Cribado. En las plantas de tratamiento de aguas residuales es comn la utilizacin de una etapa de pretratamiento, el cual se concreta bsicamente a preparar el agua para entrar al tratamiento secundario El cribado es una de las fases utilizadas en el tratamiento primario y tiene como finalidad el retener la slidos de un tamao especfico. Desarenado. El desarenado, es otra de las fases del pretratamiento, y se aplica con el objetivo de retener pequeos slidos sedimentables, los cuales se precipitan, debido a su peso especfico, en un lapso de tiempo muy pequeo. Normalmente se cuenta con tres canales desarenadores, geomtricamente estos canales son iguales, por razones de mantenimiento se alternan en la operacin dos desarenadores, mientras que al tercero se le realizan labores de limpieza. Bombeo El bombeo de agua cruda, se lleva a cabo en un crcamo y una bomba, su construccin se obliga para alimentar la laguna. Dentro del proceso, el crcamo es un elemento necesario, ya que por medio de la manipulacin de sus bombas nos posibilita a regular el caudal afluente a la planta, permitiendo mayor control sobre el proceso. El crcamo se alimenta a travs de un tubo que proviene de la red de alcantarillado. La alimentacin al proceso, se realiza mediante unas bombas, las cuales son del tipo sumergible, normalmente. Se pueden tener tres bombas; se pueden gobernar mediante un sistema automtico o bien manualmente. Desinfeccin. Se llama desinfeccin a la accin de eliminar grmenes patgenos contenidos en las aguas residuales, existen dos formas tpicas de desinfectar estas aguas, que son: la cloracin y la ozonacin, siendo la cloracin la ms usada en las plantas de tratamiento. Se conoce como cloracin a la accin de agregar cloro al efluente de los sedimentadores secundarios, el cloro, siendo un agente altamente oxidante elimina o inhibe el crecimiento de bacterias y algas, reduce la DBO y elimina o reduce la generacin de olores y colores. Para

garantizar mejores resultados, se procura la homogeneizacin del cloro con todo el afluente, para lo cual se utiliza un canal de contacto. El proceso consiste en succionar agua tratada por medio de una de las bombas, la descarga de la bomba se encuentra conectada al dosificador de cloro el cual a su vez esta conectado a uno de los tanques de cloro y a un medidor de flujo, la lnea de la mezcla de cloro con agua tratada descarga en la entrada del tanque de contacto, donde finalmente el cloro se diluye con la totalidad del caudal afluente. 6.- CRITERIOS GENERALES DE DISEO Los lodos activados por aereacin extendida tienen un tiempo de retencin de 18 a 36 horas, y la eficiencias de remocin de 85 95 % de DBO y 50 90 % de N NH3 y la carga orgnica volumtrica es de 0.08 a 0.16 (kg DBO/da m) y la edad de los lodos de 20 a 40 das.

LODOS ACTIVADOS AIREACIN EXTENDIDA

CRIBAS ABERTURA ENTRE REJAS 2.5 cm ANCHO DE REJAS 0.5 cm VELOCIDAD DEL AGUA 0.6 m/s AREA LIBRE REQUERIDA 0.15 m2 NUMERO DE REJAS 8 PROFUNDIDAD DEL CANAL 0.74 m AREA DE LA UNIDAD 0.48 m2 VOLUMEN DE LA UNIDAD 0.356 m3

DESARENADOR VELOCIDAD DEL AGUA 1 m/s AREA MOJADA DEL CANAL 0.09 m2 LONGITUD DEL CANAL DESARENADOR 5.02 m ANCHO DEL CANAL 0.42 m PROFUNDIDAD MAS BAJA DE LA SECCION TRIANGULAR

0.42 m

BOMBEO TIEMPO DE RETENCION 0.25 hr NUMERO DE BOMBAS 3 CAPACIDAD TOTAL DE LAS BOMBAS 6 HP DIAMETRO 5.83 m

PROCESO PRINCIPAL LODOS ACTIVADOS AEREACION EXTENDIDA TIEMPO DE RETENCION HIDRAULICO (DBOr)

Trh 10.24 hr

RENDIMIENTO DE TRANSFERENCIA REF. (RT)ref 1.01488 KgO2/HP.hr RENDIMIENTO DE TRANSFERENCIA REAL (RT)real 0.58 KgO2/HP.hr

TANQUE DE SEDIMENTACION SECUNDARIA FACTOR DE CARGA FC 48 m3/m2/da CARGA AFLUENTE DE SOLIDOS 23,783.70 KgSS/da CONCENTRACION DE SOLIDOS 3000 mgSS/l TIEMPO DE RETENCION 1.5 Horas VOLUMEN TOTAL DE LODOS 480.60 m3 DIAMETRO / MODULO 14.28 m PROFUNDIDAD 3.0 m AREA SUPERFICIAL POR MODULO 160.20 m2 VOLUMEN / MODULO 480.6 m3

ESPESAMIENTO DE LODOS CARGA DE LODOS ALIMENTADOS 418.79 kg/da GASTO DE LODOS EFLUENTE 12.56 m/da LONGITUD / MODULO 5.28 m ANCHURA / MODULO 5.28 m PROFUNDIDAD 1.5 m AREA SUPERFICIAL 27.92 m VOLUMEN DE TANQUE 41.88 m

TANQUE DE CLORACION TIEMPO DE RETENCION Tr 0.25 hr DOSIFICACION DE CLORO Dcl 5 mg/l REQUERIMIENTO DE CLORO Rcl 38.448 kg/da REQUERIMIENTO DE HIPOCLORITO AL 13%

Rcl' 295.75 L/da

LONGITUD DEL CANAL Lc 32.68 m ANCHURA DEL CANAL Ac 2.04 m ALTURA DEL CANAL Hc 1.2 m AREA DEL CANAL Sc 66.75 m2 VOLUMEN Vc 80.1 m3