Planta de Tratamiento de Aguas Residuales (Parroquia La Unión, Cantón Quininde, Provincia de Esmeraldas)

CONTENIDO GENERAL

Introducción.

Generalidades.

Objetivos del Tratamiento

Información Preliminar

Composición de las Aguas Residuales Domesticas.

Caracterización del efluente.

Toma de Muestras de Aguas Residuales Domesticas

Criterios de Selección de Alternativas de Depuración de Aguas Residuales.

Comparación entre Soluciones de Depuración.

Parámetros de diseño

Caudal de diseño

Selección de la Alternativa de Tratamiento.

Descripción de la Alternativa de Tratamiento.

Esquema del Sistema de Tratamiento de Aguas Residuales Parroquia La Unión, Cantón Quininde, Provincia de Esmeraldas.

Descripción del Proceso de Depuración.

Plan de Operación y Mantenimiento.

Conclusiones y recomendaciones.

Formulaciones para el Dimensionamiento de las Unidades

PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES PARA LA PARROQUIA LA UNION

Introducción.

En nuestro país, las aguas negras procedentes de los sistemas de recolección y alcantarillado, descargan en la mayoría de los casos, en los cursos de agua naturales para su disposición final. Se exceptúan algunas formas de irrigación. La descarga está limitada por la capacidad de auto purificación de las aguas receptoras.

Se ha buscado de esta manera cumplir con cada uno de los parámetros exigidas por la Normativa Ecuatoriana de Descarga de Aguas Residuales vigente, contribuyendo a mejorar su calidad de aguas debajo de la descarga.

En la orilla de la zona donde se ubica la Parroquia La Unión, están drenadas por los ríos Cocola y Colorado, por lo que es muy común encontrar varias especies de insectos, con la construcción de la planta de tratamiento, también se obtienen otros beneficios ya que se eliminan malos olores, plagas de insectos y roedores en las cercanías de la parroquia.

Generalidades.

Las aguas residuales domesticas se originan por el consumo de aguas de abastecimiento de tipo: agua potable utilizada para consumo humano y preparación de alimentos, entre otros usos.

Las redes de desagües sanitarios conducen las aguas residuales al exterior de las edificaciones.

En esta forma los materiales que se depositan en el lecho del río impiden el crecimiento de plantas acuáticas; los de naturaleza orgánica se pudren robando oxigeno al agua con producción de malos olores y sabores; las materias tóxicas, compuestos metálicos, ácidos y álcalis afectan directa e indirectamente la vida acuática; las pequeñas partículas como fibras o cenizas pueden asfixiar a los peces por la obstrucción de los bronquios.

Se puede mejorar la capacidad de auto purificación de un río disminuyendo la velocidad del agua en la zona de descarga o en los ensanchamientos del cauce; regulando la formación de depósitos de lodo por canalización del cauce del río; aumentando los procesos de aireación provocando artificialmente, disturbios en las superficies del agua por cascadas, remolinos, etc. Y finalmente impidiendo que se disminuya la cantidad de agua en dilución como sucede en época de estiaje, mediante obras de regulación.

El tratamiento de las aguas residuales, debe en los posible equilibrarse con la capacidad de depuración natural de las aguas receptoras, de modo que el proceso resulte económico y útil.

La capacidad de tratamiento varía en cada caso en función de la población servida en condiciones de alta ocupación de las instalaciones, lo que ocurre en ciertas épocas del año o en la fase de desarrollo de cada zona.

El principio básico de la depuración consiste en separar los contaminantes disueltos o en suspensión para obtener agua limpia.

Objetivos del Tratamiento:

1. Reducir las concentraciones de contaminantes presentes en las aguas residuales domesticas provenientes de la Parroquia La Unión.

2. Cumplir con las normas y requisitos mínimos definidos por las autoridades sanitarias de nuestro país, Normativa Ecuatoriana de Descarga de Aguas Residuales vigente.

3. Implementar un sistema de tratamiento de aguas residuales de tecnología apropiada, accesible, de simple control, operación y mantenimiento, de acuerdo con las características geográficas, ambientales y socioeconómicas de la Parroquia La Unión.

4. Prevenir el origen de enfermedades hídricas.

La planta de tratamiento de las aguas residuales provenientes de la Parroquia La Unión, se diseñara para reducir las cantidades suficientes de sólidos orgánicos e inorgánicos que permitan su disposición, sin infringir los objetivos propuestos.

Información Preliminar

Vías de acceso.

La principal vía de acceso es la carretera Esmeraldas – Santo Domingo, vía colectora principal nacional. En la Parroquia La Unión se encuentran las vías a nivel de rasante en muchos casos y otras a nivel de base (lastre compactado).

Clima

Con respecto al clima, la subcuenca de este sistema fluvial se encuentra ubicada dentro de un sistema bioclimático muy húmedo, desde el punto de vista ecológico nos encontramos con un bosque húmedo tropical y un bosque muy húmedo pre montano bajo en el cual la humedad promedio es del 85%. La temperatura media oscila entre los 25.4ºC en el cantón Quininde.

Sistema Existente

Dentro del área de la Parroquia La Unión, no existe tratamiento de las aguas servidas previo a su descarga al cuerpo de agua, por lo que es de gran importancia su diseño, construcción e implementación de una planta que trate las aguas servidas provenientes de la parroquia.

Documentos Técnicos Analizados

Para la elaboración del presente estudio ha sido necesario contar con los planos correspondientes al sistema de alcantarillado sanitario de la parroquia, elaborado por la misma consultora encargada del proyecto.

Los documentos técnicos, que se han utilizado como sustento del presente estudio, son los que se detallan a continuación:

Calculo hidráulico de la Red de Alcantarillado Planos del proyecto (Sistema de Alcantarillado Sanitario) Localización del receptor final de aguas servidas. Normas INEN: Código Ecuatoriano de la Construcción(C.E.C), Normas

para estudio y diseño de Agua Potable y Disposición de Aguas Residuales para poblaciones mayores a 1000 habitantes , 1992.

Normas del Instituto Ecuatoriano de Obras Sanitarias (EX – IEOS): Normas para estudio y diseño de sistemas de agua potable y disposición de aguas residuales para poblaciones mayores a 1000 habitantes, Agosto de 1993.

Normas de calidad ambiental y de descarga de efluentes: Recursos Agua Sección: 4.2.3 (Normas de descarga de efluentes a un cuerpo de agua o receptor agua dulce y agua marina)

Análisis Poblacional

POBLACION FUTURA EN BASE A LA CORRECCIÓN ESTADISTICACANTÓN QUININDE, PARROQUIA LA UNION

AÑOMET.INE

CMET. INEC* MET. ARITMETICO MET. GEOMETRICO MET. EXPONENCIAL

2010 17726 9576 9109 8576 92642015 19096 11707 10464 9862 111192020 20572 13823 11819 11340 133452025 22162 16181 13174 13040 160172030 23874 18941 14529 14994 192232035 25719 22172 15884 17242 230722040 27707 25954 17239 19826 27691

MET. INEC , utilizando el índice poblacional del INEC ( i = 1,5% )

MET.INEC*, utilizando los índices calculados (i= (4,1 ; 3,2)%

Corrección de los datos estadísticos por medio una Regresión Lineal :

AÑO Pf (hab)2010 108502015 124502020 141802025 161152030 183122035 208182040 23683

2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 20450

5000

10000

15000

20000

25000

30000

MET.INEC MET.INEC* MET.ARITMETICOMET.GEOMETRICO MET.EXPONENCIAL

2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 20450

5000

10000

15000

20000

25000

f(x) = 424.06 x − 842091.814285714R² = 0.989079469286127

REGRESIÓN LINEAL DE POBLACIÓN

REGRESIÓN LINEAL DE POBLACIÓNLinear (REGRESIÓN LINEAL DE POBLACIÓN)

DATOS FINALES DE POBLACIÓN:

DATOS FINALES POBLACIONPARROQUIA LA UNIÓN

X YAÑOS POBLACION2009 98452010 102692015 123892020 145092025 166302030 187502035 208702040 22991

El sistema se diseñará considerando una población futura de 22991 habitantes.

Estudios Demográficos.

El terreno disponible para la construcción de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales de la Parroquia La Unión, Cantón Quininde, Provincia de Esmeraldas, se estima 5.82 hectáreas, las aguas provendrán de la parroquia de acuerdo al siguiente cuadro demográfico.

ANALISIS DEMOGRAFICO

Nos muestra el gráfico un ajuste aceptable de confiabilidad aproximado al 99,0%, de los datos presentados.

Además nos permite entender el ciclo de crecimiento de la Parroquía La Unión con altos y bajos, lo que demuestra que cumple con el fenómeno cíclico de todo proceso.

Por lo tanto según la regresión estadistica lineal podemos concluir con una certeza del 99% que la Poblaciòn de diseño del año 2040 será segun se muestra a continuación:

98,842091*06,424 xy

CANTÓN QUININDE, PARROQUIA LA UNION

ZONAS ÁREAS (Has) # Viviendas (2010) Población (2010) Densidad (2010) (Hab/has)1 30 643 2573 85.762 120.06 1016 5586 46.533 32.43 301 2110 65.06

ZONAS ÁREAS (Has) # Viviendas (2040) Población (2040) Densidad (2040) (Hab/has)1 30 1441 5762 192.072 120.06 2274 12507 104.173 32.43 674 4722 145.61

Composición de las Aguas Residuales Domesticas.

Las aguas residuales conocidas como aguas urbanas existen una gran cantidad de compuestos, físicos, químicos y biológicos, sin embargo los sólidos suspendidos, los compuestos orgánicos biodegradables y los organismos patógenos, son los más importantes y por ello las plantas de tratamiento deben ser diseñadas para su remoción.

Los diversos tipos de aguas residuales reciben nombres descriptivos según su procedencia, siendo una de sus características típicas la presencia de sustancias consumidoras de oxígeno en comparación con el agua, por ejemplo, de un río.

En la siguiente tabla se pueden observar los contaminantes presentes en el agua residual.

TABLA Nº1 Contaminantes en el Agua Residual Domestica

MO; Materia Orgánica ARD: Aguas Residuales Domesticas ARI; Aguas Residuales Industriales ARA; Aguas Residuales Agrícolas.Fuente: Aleart, G..Westewater Treatment. Tratamiento de Aguas Residuales. Colombia (1995)

Para determinar la concentración de cada contaminante se tomaron muestras del agua residual en tres puntos importantes de descargas a los Ríos Colorado y Cocola, además del sector denominado Vivero.

Caracterización del efluente.

El diseño de las unidades de tratamiento se basará en el caudal máximo para el período de diseño. La planta de tratamiento y el sistema de alcantarillado debe estudiarse de forma conjunta de tal forma que su funcionamiento garantice la calidad del agua en los cuerpos receptores. Los parámetros de calidad del agua a cumplir serán los fijados por la entidad reguladora de acuerdo a los distintos usos que se le dé al cuerpo de agua, y que están contemplados en el TULAS (Ver Anexo Digital) o aquel que lo sustituya o modifique.

COMPOSICIÓN USUAL DEL AGUA DOMESTICA CRUDA

CONTAMINANTESCONCENTRACION

UNIDAD INTERVALO

Sólidos totales Mg/l 350-1200Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO)

mg/l110-400

Demanda Química de Oxígeno (DQO)

mg/l250-1000

Nitrógeno total mg/l 20-85Fósforo total mg/l 4-15Cloruros mg/l 30-100Sulfatos mg/l 20-50Grasas y aceites mg/l 50-150Compuestos Orgánicos Volátiles (COV)

mg/l<100 a > 400

Coliformes totales no/100 ml

106 -109 10

Coliformes fecales no/100 103 – 107 10Toma de Muestras de Aguas Residuales Domesticas

La toma de Muestra debe asegurar que la muestra obtenida refleje adecuadamente las propiedades que interesan del lugar del que proviene, es decir la muestra final debe ser:

Tan similar como sea posible a la población global a analizar Poseer sus características esenciales

En el transcurso del transporte de la muestra desde el lugar de la toma hasta el centro donde se practicaran los análisis puede ocurrir que las características fisicoquímicas y microbiológicas de la muestra varíen. Esto debe evitarse en lo posible reduciendo al mínimo el tiempo transcurrido entre la toma de muestra y su análisis, empleando algún medio efectivo de preservación que no altere de forma perceptible su calidad.

De lo dicho hasta ahora, se deducen algunas condiciones rutinarias para cumplir una correcta toma de muestras:

Representatividad del total de la masa de agua investigada. Mínima variación de las características del agua desde su origen hasta

su efectiva determinación analítica. Adecuación de la toma de muestras a la situación concreta.

Tomas de Muestras.

Para nuestro muestreo, se tomaran muestras compuestas durante tres sitios escogidos por la concentración de descargas a los ríos Colorado, Cocola y sector de los Viveros, los días seleccionados para la toma de muestras son:

- 1 Muestra: 04 de Diciembre del 2009 (8:00 AM)- 2 Muestra: 04 de Diciembre del 2009 (9:30 AM)- 3 Muestra: 04 de Diciembre del 2009 (9:49 AM)

Estas muestras proveen una mayor representatividad de las características de la descarga.

La ventaja de tomar muestras compuestas incide en la reducción de costo del análisis de muchas muestras simples.

Las muestras compuestas, proporcionan un estimado de la calidad media del agua durante el período de muestreo.

En la tabla que se muestra a continuación, se resumen los resultados obtenidos en los análisis de las muestras tomadas, el documento de laboratorio se anexa al informe.

TABLA Nº2 VALORES MEDIOS EN MUESTRAS

Criterios de Selección de Alternativas de Depuración de Aguas Residuales.

Partiremos de la premisa fundamental de que el nivel de depuración debe ser el adecuado a las exigencias de calidad del cuerpo hídrico receptor y del medio natural. Por otro lado, se debe tomar muy en cuenta el poder de autodepuración del cauce, en nuestro caso son los Ríos Colorado y Cocola, realizar solo la depuración artificial que se precise, buscando así la máxima economía del proceso compatible con el nivel de calidad deseado.

Para esto, se ha realizado el siguiente análisis de alternativas marcando criterios de selección que servirán para justificar la solución más idónea a aplicarse en la parroquia La Unión, partiendo de los siguientes aspectos:

1. Superficie Necesaria2. Simplicidad de la Construcción3. Mantenimiento y Explotación4. Costos de Construcción5. Costos de Explotación y Mantenimiento6. Rendimientos7. Estabilidad8. Impacto Ambiental9. Producción de Fangos

Estas valoraciones se traducirán en cifras numéricas entre 0 y 10, que contemplan las situaciones extremas más desfavorables y favorables respectivamente, para cada uno de los efectos.

TABLA Nº 3 Matriz de Selección de TratamientoMATRIZ DE SELECCIÓN DE TRATAMIENTO

DESCRIPCIÓN0BRA DE LLEGADA

CANAL Y SEPARADOR

DE CAUDALESDESARENADOR

2 TANQUES IMHOFF

2 LECHOS DE

SECADOS

2 HUMEDALES

TOTAL (1)VALOR

PROMEDIO (%)

Superficie Necesaria 10 10 8 7 6 4 45 75.0Simplicidad de Construcción 9 9 9 7 8 8 50 83.3Costo de Construcción 9 9 8 6 7 5 44 73.3Operación y Mantenimiento 9 9 8 7 7 9 49 81.7Costo de Operación y Mantenimiento

9 9 9 7 7 849 81.7

Rendimiento 9 10 7 7 6 8 47 78.3Estabilidad de Funcionamiento 9 9 9 7 8 9 51 85.0Impacto Ambiental 9 9 9 7 7 8 49 81.7Lodos 10 9 8 6 6 9 48 80.0

TOTAL 83 83 75 61 62 68 Promedio 80.0

VALOR PROMEDIO (%) 92.2 92.2 83.3 67.8 68.9 75.6 Promedio 80.0

El promedio general del Sistema de Tratamiento de Aguas Residuales es 80/100, dando una calificación de MB lo que ratifica que la alternativa seleccionada es la correcta. Esta alternativa fue seleccionada de la Fase I ; Estudio de Alternativas (Sistema de Alcantarillado Sanitario), correspondiente al literal 7.14 Alternativas de Tratamiento de Aguas Residuales.

Comparación entre Soluciones de Depuración.

De los resultados señalados en la Matriz de Selección Nº 3, hemos establecido las siguientes conclusiones comparativas entre los sistemas de depuración previamente seleccionados, en función de su aplicación en otros países y en otras ciudades del Ecuador:

Superficie Necesaria.

Del análisis poblacional de la urbanización proyectada a 30 años, esto nos da un año de horizonte del proyecto en el 2040, de acuerdo a las exigencias del Departamento de Obras Publicas de Municipio de Quininde y, luego de los cálculos pertinentes encontramos que tenemos una población de: 22991habitantes.

Simplicidad de Construcción.

El movimiento de tierras que se realiza en la fase constructiva de un sistema de tratamiento de aguas residuales, resulta habitualmente simple en su ejecución en la mayoría de los casos, salvo circunstancias especiales debidas a la naturaleza del terreno, el peso que se ha dado a los sistemas de humedales hacen referencia a la magnitud del movimiento de tierras en función del área que ocupan.

Operación y Mantenimiento.

Los humedales es el sistema que ofrece mayor flexibilidad y simplicidad de funcionamiento, y los sistemas más complejos de instalación y funcionamiento vienen a ser los de aireación prolongada y tratamientos físicos y químicos; no tomados en cuenta en esta preselección por estas condicionantes.

Costos de Construcción.

Según lo que nos demuestra el análisis de la matriz correspondiente podemos señalar que el costo por habitante del agua tratada en dicha planta representa 10 dólares americanos, respecto al costo integro del sistema es elevado para esta parroquia por lo que la municipalidad planea llegar a acuerdos económicos para su ejecución inmediata.

Costos de Operación y mantenimiento.

El análisis de dicho costo nos muestra que se ha considerado un grupo de trabajo para la operación y mantenimiento del sistema, además de dos rutinas anuales de mantenimiento de las instalaciones. Además se presenta el anexo correspondiente a este rubro.

Rendimientos

De manera general podemos decir que en los Sistemas de Aplicación al Terreno, se alcanzan niveles más altos de rendimientos en la depuración de aguas residuales en tanto que los niveles más bajos están dados por los tratamientos mediante sistemas de humedales.

Para la parroquia, siendo el tratamiento primario y secundario los que han alcanzado el mayor peso en las matrices de selección y de la bibliografía y experiencia en otras ciudades y países encontramos que el rendimiento de depuración de las aguas residuales es del 80 %.

Estabilidad

De manera general los más estables son los procesos de aplicación al terreno mientras que los más inestables son los tratamientos primarios y los sistemas de lagunaje.

La estabilidad respecto de la temperatura se analiza en función de su incidencia sobre el grado de depuración, siendo el lagunaje el proceso más sensible a sus efectos en el rendimiento, debido a las características propias del sistema.

Los sistemas que mejor calidad del efluente mantienen en forma permanente, son los procesos de aplicación al terreno. Los de peor calidad son los tratamientos mediante lagunaje y fisicoquímicos

Los más estables frente a las variaciones de caudal y carga son una vez más los sistemas de aplicación al terreno, también resulta muy estables los procesos de humedales.

La estabilidad con respecto a los procesos primarios, secundarios y terciarios mantiene una estabilidad de degradabilidad todo el tiempo ya que los cambios de temperatura extremos (temperaturas superiores a la temperatura de congelamiento del agua y menores a 40° C), así como la carga bacteriana no alteran el proceso biológico manteniendo el mismo rendimiento del 80%.

Impacto Ambiental

Los sistemas que presentan mejor integración ambiental son los procesos de humedales artificiales. Los sistemas que tienen mayor dificultad para integrarse al medio natural son los de Lagunaje en especial los anaerobios.

Producción de Fangos

La producción y tratamiento de los lodos en un proceso de depuración de aguas residuales, muchas veces absorbe una gran parte de los costos de

operación, por lo que deben considerarse prioritarios aquellos sistemas donde la producción de fangos sea menor.

Los sistemas propuestos tienen una producción mediana de fangos. Los sistemas en donde se producen la mayor cantidad de fangos son los de aireación prolongada y sobre todo el tratamiento físico-químico (6 a 25 lit/m3 AR).

En los proceso primario, secundario y terciario propuesto, la producción es inferior a la que se obtiene en los procesos convencionales y algo mayor que en los tratamientos previos y lagunaje.

Conclusiones.

Como resumen del estudio comparativo entre las diferentes soluciones de depuración de aguas residuales, se concluye que:

1. Los posibles sistemas de tratamiento están dados por:

Tratamiento primario (Cribado y Desarenador) Tratamiento secundario ( Tanque Imhoff y Lecho Secado Lodos) Tratamiento terciario (Humedales Artificiales y Entrega al Efluente)

2. Los tratamientos primarios (fosa séptica, tanque Imhoff y decantación primaria), resuelven de un modo parcial la depuración de las aguas residuales y, por tanto deben formar parte de un sistema de depuración más completo.

3. En poblaciones superiores a 10000 habitantes, los costos y necesidades de terreno hacen válido el uso de sistema a aplicarse.

4. Como hemos visto y se desprende de la matriz que se ha desarrollado para el sistema de tratamiento de las aguas residuales pre-seleccionados, llegamos a la conclusión final que el sistema a aplicarse en la parroquia La Unión, por todas las condicionantes es el de tratamiento mediante el siguiente planteamiento.

1 Canal de acceso 1 Canal de Transición 1 Estructura de Repartición de Caudales 2 Rejas de Cribado 2 Desarenadores 2 Tanques Imhoff 2 Lechos de Secado 2 Humedales Artificiales 1 Obra de Conducción y Descarga al Efluente.

Cabe señalar nuevamente que estas alternativas se las determinó mediante un estudio comparativo tomando en cuenta varios aspectos como son: número de habitantes, superficie, simplicidad de construcción, explotación y mantenimiento, costos, estabilidad, etc

Parámetros de diseño

El tratamiento de las aguas residuales puede ser primario, secundario y terciario. El tratamiento primario es el más simple y normalmente es una etapa previa de tratamiento orientada a modificar la distribución del tamaño de las partículas presentes en el agua residual.

Un tratamiento primario incluye tamizado grueso, dilaceración, remoción de arenas, remoción de grasas y aceites, homogenización de caudales y remoción de SST. Dependiendo de las características del agua residual y del tipo de tratamiento posterior que se dé al agua, se seguirán todos o algunos de estos procesos.

Los contaminantes que serán removidos por las alternativas planteadas para el tratamiento de las aguas servidas de la Parroquia La Unión, son:

Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO), es un importante contaminante, pues mide a los orgánicos biodegradables en el agua y el oxígeno que será consumido en la degradación microbial. La disminución de este parámetro a lo exigido por los estándares, se obtiene en el tratamiento biológico.

Oxígeno Disuelto (OD), es probablemente el parámetro químico más importante que se requiere para asegurar la salud ecológica de los cursos receptores. La baja diversidad biológica, muerte de peces y presencia de olores perjudiciales, son indicadores de bajo oxígeno disuelto en el receptor. Se requiere que su concentración sea al menos 4 mg/l, todo el tiempo.

Sólidos Suspendidos (SS), pueden exacerbar el problema del oxígeno disuelto por sedimentación y formación de depósitos de lodos que demandan oxígeno. Son causa de la turbiedad en los cursos receptores y pueden alterar el hábitat de la biota acuática. Su control se realiza en los tanques aerobios y en los lechos de secado.

Bacterias coliformes (totales y fecales), se usan como indicadores de patógenos en cursos receptores. Pueden eliminarse eficientemente mediante cloración del efluente de la planta anaerobia, o con la utilización de los humedales planteados.

Caudal de diseño

Los caudales para el diseño de la alternativa seleccionada del sistema de tratamiento es el siguiente:

DATOS BÁSICOS 2025 2040POBLACIÓN (habitantes) 16630 22991DOTACIÓN (litro / habitante*día) 210 210CAUDAL INSTANTANEO (litro / segundo) 0.20 0.20CAUDAL INFILTRACIÓN ( litro / segundo) 0.40 0.40FACTOR DE RETORNO f 0.70 0.70CAUDAL MEDIO ( litro / segundo) 28.89 39.72FACTOR DE MAYORACIÓN 1.32 1.28CAUDAL MÁXIMO ( litro / segundo) 38.26 50.92

El caudal medio de diseño de la planta de tratamiento se calculará añadiendo al caudal promedio de aguas servidas domésticas, el caudal de efluentes industriales y el caudal promedio de infiltración, todos calculados al final del período de diseño. El caudal de aguas pluviales ilícitas, debido a su naturaleza periódica no afecta apreciablemente el caudal promedio real, por lo tanto no se consideran en este caso.

Selección de la Alternativa de Tratamiento.

Después de realizar un análisis de las alternativas de tratamiento con la supervisión del Departamento Técnico de Obras Públicas, perteneciente al Gobierno Municipal de Quininde, el mismo que fue presentado por el consultor en la FASE I: Estudio de Alternativas (Sistema de Alcantarillado Sanitario), literal 7.14 Alternativas de Tratamiento de Aguas Residuales.

El esquema de alternativa seleccionado se usa para describir una combinación particular de operaciones unitarias y procesos usados para lograr el objetivo específico del tratamiento. Adicional al análisis de factibilidad técnica de los métodos de tratamiento, la configuración consideró factores como: los requerimientos de la Municipalidad de Quininde, la experiencia de la aplicación de la tecnología en el país, los métodos de tratamiento requeridos por las instituciones de regulación del Estado (MIDUVI), la disponibilidad de equipos en el mercado local, la disponibilidad de personal calificado para la operación, los costos de construcción y los costos de operación y mantenimiento.

Los esquemas de tratamiento se identifican con frecuencia como: primario, secundario o avanzado (conocido como terciario).

Tratamiento Primario: se remueve una parte de los sólidos suspendidos y materia orgánica de las aguas servidas. Esta operación es acompañada con operaciones físicas como tamizado y sedimentación. El efluente del tratamiento primario contendrá considerable materia orgánica y una relativamente alta DBO.

Tratamiento Secundario: el tratamiento adicional del efluente del tratamiento primario para remover la materia orgánica residual y material suspendido se conoce como tratamiento secundario. Se emplean procesos biológicos con el uso de microorganismos para alcanzar el tratamiento secundario.Descripción de la Alternativa de Tratamiento.

CANAL DE ACCESO Y REJILLA

La reja es la primera operación unitaria en el proceso de tratamiento de las aguas servidas, para prevenir el taponamiento de tuberías y vertederos que se utilizan en las unidades posteriores, con objetos grandes como: astillas de madera, piedras, trapos, papel y plásticos.

Las barras que conforman la reja son de acero, de 8 mm x 25 mm, con espaciamiento entre sí de 25 mm. Esta apertura es lo suficientemente estrecha para detener astillas, trapos y otros residuos grandes, pero lo suficientemente amplia para permitir que excretas y papel higiénico pasen a través de ella y sean removidas con el lodo del desarenador posterior.

La reja utilizada en este proyecto es de limpieza manual, con una inclinación de 45 grados, incrementando así la superficie efectiva de detención, facilitando la limpieza y previniendo la excesiva pérdida de carga por taponamiento.

El canal de aproximación a la reja se ha diseñado para mantener una velocidad de auto limpieza de 0.60 m/s. La velocidad entre las barras de la reja limpia es de 0.90 m/s, con lo que se mantienen libres de depósitos de arena. La máxima velocidad no excede de 1.60 m/s, cuando está taponada en un 50 %, requiriéndose además que sea limpiada.

El material (en su mayor porcentaje orgánico) retenido en la reja y removido manualmente de ella, se deposita en una losa con perforaciones, que se construye junto al extremo superior de las barras. Luego que el material ha escurrido, se traslada al lugar destinado en la planta, en donde se procederá a enterrar y recubrir después de cada limpieza.

RESUMEN GENERAL CANAL DE INGRESOVelocidad de Ingreso (m/seg) 0.60Borde Libre (m) 0.20Ancho del Canal (m) 0.80Largo del Canal (m) 1.00Altura del Canal (m) 0.30Longitud de Transición (m) 0.50Caudal Máximo por Modulo (lit/seg) 25.5

RESUMEN GENERAL REJILLLA DE INGRESOInclinación de Reja ( º) 45Profundidad de Barra (m) 0.0254Ancho de Barra (m) 0.0508Espaciado de Barras (m) 0.0254Ancho de Rejilla (m) 1.00

Velocidad de Aproximación (m/seg) 0.72

DESARENADOR

El propósito del canal utilizado como desarenador, es remover arena y otro material pesado, básicamente material inerte y materia orgánica. Esta instalación es necesaria construir, pues en el alcantarillado se transporta importantes cantidades de arena, durante la época lluviosa principalmente. La remoción de esas sustancias granulares, previene el desgaste de bombas, limita la acumulación de arena en el tanque anaerobio y facilita la manipulación del lodo generado en esa unidad.

El canal desarenador se dimensiona considerando el flujo en las partes más bajas de las secciones transversales de los conductos, en las partes que contienen arena. La cantidad de arena colectada en el canal, dependerá de factores tales como: área de contribución, clima, limpieza de las calles, basura fina y descarga de desechos industriales. La cantidad de aporte de arena al alcantarillado es de 5 litros por habitante y por año, para zonas de baja densidad poblacional, como es el caso de esta descarga.

La arena retenida debería estar relativamente limpia y sin cantidades significativas de materia orgánica, que podrían hacerla ofensiva. Se ha establecido que a velocidad de 0.30 m/s, la mayoría de partículas orgánicas ligeras, permanecerán en el flujo, mientras que la mayoría de la arena sedimentará.

El área superficial de la cámara desarenadora es calculada, con la velocidad de sedimentación de la partícula más pequeña de arena a ser removida. Se ha escogido, una velocidad de sedimentación de 24 m/h, con lo que se removerán partículas de hasta 0.10 mm de diámetro.

El canal permite almacenar arena, que deberá desalojarse cada cierto tiempo. El agua desarenada, es desalojada del canal, mediante un vertedero lateral.

La arena del fondo del canal será removida hidráulicamente, y luego será trasladada al lugar destinado en la planta, en donde se procederá a enterrar y recubrir después de cada limpieza.

En la parte final del desarenador se ha dejado una pequeña tolva con el fondo real del canal tiene una pendiente del 2% hacia esta tolva, en la cual se ha previsto una tubería de PVC de 200 mm de diámetro nominal para purgar la arena, la cual estará equipada con una válvula de mariposa tipo wafer de ¼ de vuelta.

Los valores usados para el diseño se muestran a continuación.

RESUMEN GENERAL DEL DESARENADORVelocidad de Sedimentación 3.33Diámetro de la Partícula 0.02Caudal Diseño (m3 / día) 3299.60Área (m2) 1.81Ancho (m) 0.50Largo (m) 5.00Velocidad Mínima Resuspención (m/seg) 3.45

Caudal MáximoH (m) 0.13H seguridad (m) 0.20H total (m) 0.33B (m) 1.00

Caudal MedioH (m) 0.11H seguridad (m) 0.20H total (m) 0.31B (m) 0.93

TANQUES IMHOFF

Este tanque combina la sedimentación con la digestión de lodos. La digestión tiene lugar en un compartimiento separado del que se realiza la sedimentación. No existe contacto entre el agua servida y el lodo en digestión, obteniéndose un mejor efluente al compararse con el del tanque séptico.

El tanque anaerobio presenta muchas ventajas, a pesar de que no se puede ejercer control sobre la temperatura del lodo en el compartimiento de digestión.

El agua servida ingresa a la cámara de flujo, donde se produce la digestión o descomposición anaerobia de lodos y cuando se completa, puede extraerse a través de una tubería, mediante carga hidrostática producida por el desnivel entre el espejo de agua en el tanque y la tubería de salida del lodo. Los gases de la digestión ascienden y escapan por la ventilación. Algunos sólidos también ascenderán para formar espumas que se acumulan en la cámara respectiva.

Funcionamiento .

En el tanque anaerobio de flujo ascendente se induce al desarrollo de un proceso anaerobio para el tratamiento de las aguas servidas, donde la materia orgánica degradable sedimentable y no - sedimentable, es metabolizada en masa celular bacterial y biogas, en un único tanque. Los componentes no degradables de los sólidos se acumulan en el lodo, o salen del reactor.

Los principios de funcionamiento del proceso son los siguientes:

El lodo anaerobio obtiene razonables características de sedimentación, pues existe poca mezcla.

La salida del lodo se previene mediante un separador gas - líquido - lodo. De esta manera se crea un sedimentador interno en que existe poca turbulencia. Las partículas de lodo pueden alcanzar esta zona de sedimentación, pudiendo sedimentar y hundirse en el compartimiento de digestión de lodos.

Un buen contacto del agua servida que ingresa con el lodo, se proporciona mediante un sistema de distribución del afluente con capacidad y espaciamiento suficientes. La mezcla adicional del contenido del tanque se obtiene por la producción del biogas.

Es importante realizar una combinación de tiempo de detención de sólidos grande, con un corto tiempo de detención hidráulico. En el tanque de flujo ascendente, las aguas servidas y las partículas bacteriales se combinan para proporcionar un lodo que sedimente razonablemente bien. En el manto de lodos que se forma, podrá alcanzarse una concentración de lodos alta, de hasta 100 g/l. El tiempo de detención de sólidos (edad de los lodos) variará entre 20 y 200 días. Los muy largos tiempos de detención de sólidos en el tanque de flujo ascendente, permiten el crecimiento de las bacterias anaerobias metanogénicas, cuyo desarrollo es muy lento.

El tiempo de detención hidráulico está en el rango de 3 a 12 horas. Esto significa una velocidad de flujo ascendente en el rango de 0.4 a 1.7 m/h, velocidad que es fácilmente resistida por las partículas de lodo. Ese tiempo de detención hidráulico bajo, permite a las aguas servidas diluidas (como es el caso de la ciudad de Shell) ser tratadas anaeróbicamente. Sin el eficiente sostenimiento de bacterias formadoras de metano, en un tanque de flujo ascendente, el tiempo de detención hidráulico debería ser mucho mayor.

En el tanque de flujo ascendente, las aguas servidas son forzadas a través del lodo, donde las bacterias acumuladas degradan los compuestos orgánicos solubles de las aguas servidas. De esta manera, el contacto entre las aguas servidas y las bacterias responsables por la degradación de los compuestos solubles es muy intenso.

En el manto de lodos no solamente se acumulan las bacterias, sino también las partículas de las aguas servidas (sólidos suspendidos). Esos sólidos también están en estrecho contacto con las bacterias. Durante su acumulación, los sólidos serán en gran medida degradados y estabilizados. Con respecto a los sólidos de las aguas servidas, el funcionamiento del tanque de flujo ascendente para el tratamiento de aguas servidas domésticas, puede compararse con el de un tanque séptico.

Cada módulo de tratamiento contará con 1 tanque Imhoff, de manera que el

caudal medio de diseño es 26,74 l/s, que equivale a 96,264 m3/h.

El tanque sedimentador se diseña para una carga de 1,0 m3/m2/h, de acuerdo a lo que se recomienda en la literatura técnica especializada, por lo tanto, el área del sedimentador es 96,264 m2.

Igualmente, de acuerdo con lo que se recomienda en la literatura técnica especializada, se escoge un periodo de retención de 2 horas para la zona de sedimentación, con lo cual se requiere un volumen de sedimentador de 192,528 m3 y la altura media resulta de 2,00 m.

La tasa de descarga por vertedero se recomienda que como máximo sea 6 l/s/m. En este caso se escoge una tasa de 3,8 l/s/m, con lo cual el ancho requerido de vertedero es 7,04 m, que se redondean a 7,00 m, los cuales se dividen en dos secciones de 3,50 m de ancho.

Como se tiene establecida el área del sedimentador, se obtiene un largo de 13,80 m. Para el área de ventilación se ha dejado dos ventosas laterales de 1,00 m de ancho y una central de 1,20 m con lo cual se tiene un área total de ventilación de 44,16 m2 que está sobre los mínimos recomendados.

Para el diseño del digestor se considera que la temperatura del agua es 25,4ºC, para la cual el factor de capacidad relativa es 0,50.El volumen requerido del digestor es:

Vd=β Fcr∗C∗P1000 = 600,9 m3

Donde:Vd = volumen del digestor, m3 Fcr = factor de capacidad relativa, 0,50 para 25ºCC = constante, 70 l/personaP = población futura, 17.168 habitantes por tanque Imhoff

Con las dimensiones de las zonas de sedimentación y de ventilación se tiene un ancho total del tanque Imhoff de 11,20 m, por lo que el área horizontal de la zona de digestión resulta de 154,56 m2, y en consecuencia la altura necesaria para alcanzar el volumen requerido de la cámara de digestión es 3,9 m.

La altura total del tanque hasta el comienzo de las tolvas, en la cual están incluidas las zonas de sedimentación y de digestión, es 6,42 m, a la cual hay que añadirle una altura adicional de 1,58 m para la conformación de las tolvas donde se recoge el lodo.

La extracción del lodo se hace por medio de tuberías de PVC de 200 mm de diámetro nominal cuyo extremo inferior irá a 0,15 m más arriba del fondo de la tolva; esta tubería tendrá una derivación lateral del mismo diámetro, cuyo eje se ubicará a 1,80 m del nivel de agua, e irá equipada con una válvula de mariposa de tipo wafer.

RESUMEN GENERAL TANQUE IMHOFFQ diseño por módulo ( m3 / hora) 96.264Área Tanque Sedimentador (m2) 96.264Volumen del Sedimentador (m3) 192.553Altura Media del Sedimentador (m) 2.00Ancho (m) por sección ( dos) 3.50Largo (m) 13.80Área de Ventilación (m2) 44.16Volumen del Digestor (m3) 600.90Altura del Digestor (m) 3.90Ancho Total del Tanque (m) 11.20Altura Total del Tanque (m) 8.00

Lechos de Secado.

El lecho de arena es una instalación que elimina la cantidad de agua suficiente para que el resto pueda manejarse como material sólido, con un contenido de humedad inferior al 70 %.

Los lodos procedentes de la cámara de digestión del tanque Imhoff serán enviados a lechos de secado, habiéndose dispuesto una unidad para cada lado del tanque Imhoff, de manera que se cuenta con un total de 4 baterías de lechos de secado.

Para el dimensionamiento de los lechos de secado se ha considerado una población servida al final del periodo de diseño de 22991 habitantes, los que divididos en las 4 baterías de secado da 7.144 habitantes por batería.

De acuerdo con lo que recomienda la literatura técnica se ha asumido un área de 0,08 a 0,09 metros cuadrados por persona, en este caso se ha asumido 0,084 m2/persona, con lo cual se tiene un área de 600 m2. Está área correspondiente a cada batería se ha conformado con 4 lechos de secado de 7.5 m de ancho y 20 m de largo.

El lecho estará constituido por una capa de grava gruesa de 19 a 37 mm de diámetro con un espesor variable de 16 a 25 cm, que se profundiza en una zanja central donde se aloja la tubería de recolección de PVC de 200 mm de diámetro nominal.

Sobre esta capa ira colocada una capa de 10 cm de espesor de grava media con diámetros de 6 a 19 mm y finalmente una capa superior de arena fina, de 20 cm de espesor, con diámetros entre 0,6 y 1,0 mm.

Para la operación se han dejado rampas de acceso a cada lecho así como dos hileras de bloques cuadrados de concreto de 0,6 m de lado y 0,20 m de espesor, separados 0,70 m para que sobre los mismos pueda desplazarse el vehículo recolector de los lodos secos.

RESUMEN GENERAL LECHOS DE SECADOSPoblación Servida ( habitantes) 22991Población por Módulo (habitantes) 11496Número de unidades (U) 4.00Población por unidad (habitantes) 7144Índice de Área ( m2/habitante) 0.084Área Total Modulo (m2) 600Ancho Modulo (m) 7.50Largo del Modulo (m) 20.00

PANTANOS ARTIFICIALES

Cada módulo de tratamiento contará con 2 pantanos artificiales de flujo sub superficial, a los cuales descargará el efluente que sale de los tanques Imhoff. Como se tienen 2 pantanos artificiales por tanque Imhoff, del canal de recolección de agua sedimentada de cada tanque salen dos tuberías de conducción, una a cada pantano, las cuales tendrán un diámetro de 200 mm y estarán equipadas con su respectiva válvula de mariposa tipo wafer.

El medio que se utilizará en los pantanos es grava de 3/8” con un espesor de 0,75 m, en el cual el agua alcanzará un tirante de 0,60 m al inicio. La grava tendrá una porosidad de 0,38 y un coeficiente de esfericidad de 0,7; la vegetación que se plantará será pasto alemán.

El pasto alemán Es una gramínea forrajera que se adapta muy bien a terrenos “bajos”. Crece bien desde el nivel del mar hasta 1200 m el mejor desarrollo se obtiene en suelos muy húmedos, fértiles, medianamente fértiles o ácidos que por su textura pueden ser: arcillosos o franco arcillosos, soporta inundaciones prolongadas.

RESUMEN GENERAL HUMEDALES ARTIFICIALESNúmero de Unidades 2.00Índice de Humedal ( m2 / habitante) 1.30Población Modulo ( habitante) 11496Q diseño (m3 / día) 2199.70S.S.T ( mg / litro) 186.00Area Total Modulo (m2) 14682Ancho Modulo(m) 81.00Largo Modulo (m) 182.00

Esquema del Sistema de Tratamiento de Aguas Residuales Parroquia La Unión, Cantón Quininde, Provincia de Esmeraldas.

Descripción del Proceso de Depuración.

El objetivo final del tratamiento de las aguas residuales de la urbanización es asegurar que el cuerpo de agua receptor tenga una calidad de agua tal que pueda sustentar los usos propuestos a dicho cuerpo de agua, aguas abajo de la descarga.

Estos usos existen de hecho por las comunidades asentadas aguas abajo de la descarga o, alternativamente, son establecidos por la entidad responsable de manejar el recurso.

Las características de calidad del agua que garantizan el uso propuesto o actual están definidas en el país por el Texto Unificado de Legislación Ambiental Secundaria (TULAS). Por esta razón se debe hacer un tratamiento tal, al agua residual antes de su descarga, que se logren los criterios estipulados en el TULAS para situaciones hidrológicas críticas durante caudales mínimos y descargas máximas de diseño del vertimiento en los tramos aguas abajo de la descarga.

Debe tenerse en cuenta igualmente las interacciones entre la planta de tratamiento, el sistema de alcantarillado y el cuerpo de agua receptor, reconociendo que estos forman una unidad íntimamente relacionada. Los análisis de calidad de agua del cuerpo receptor deben considerar los vertimientos que se realizan por reboses del alcantarillado, o alcantarillados en caso de que existan sistemas independientes, junto con los vertimientos directos antes y después del tratamiento.

Los parámetros a modelar en el cuerpo de agua receptor serán aquellos que afecten las calidades de agua estipuladas en los usos definidos en el TULAS.

Como mínimo, se deben realizar los siguientes estudios de calidad de la fuente receptora:

1) Oxígeno Disuelto (OD).2) Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5).3) Demanda Química de Oxígeno (DQO)4) Coliformes Totales y Fecales.5) Nutrientes (Nitrógeno y Fósforo)6) Sólidos Suspendidos (SS)7) Sólidos Totales Disueltos (SDT) Sólidos Totales (ST)8) Metales Pesados.

Plan de Operación y Mantenimiento.

Con la finalidad de describir las actividades necesarias para la puesta en marcha de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales para la

Parroquia La Unión una vez se haya concluido con las actividades de construcción, se expone lo siguiente:

Puesta en Marcha de la Planta de Tratamiento.

La puesta en marcha de la planta de tratamiento incluirá la asignación de personal, dotación de insumos, químicos, costos de energía y ejecución de todas las actividades necesarias para que, una vez concluidas las obras del proyecto, efectuar las pruebas de funcionamiento de todos sus componentes y la puesta en marcha del sistema en general, se estima un periodo de puesta en marcha de 1 mes.

Como parte del personal, el contratista deberá asignar a tiempo completo, y durante el período requerido para este efecto (el cual se estima en dos meses), al menos el siguiente personal:

Jefe de operación y mantenimiento Un fontanero y un ayudante Un mecánico industrial y un ayudante Un guardián

Si el periodo de puesta en marcha, superase el razonablemente previsto, debido a causas solo imputables al Contratista, éste deberá de mantener las instalaciones en funcionamiento a su costo, incluido consumos eléctricos, químicos y el personal mínimo detallado, sin derecho a ningún tipo de pago adicional.

Las pruebas consistirán en la comprobación minuciosa del adecuado funcionamiento de todos los equipos, materiales empleados en las obras, y la ejecución de los ajustes, calibraciones y reparaciones necesarios para el correcto funcionamiento de cada una de las obras construidas. De ser necesario, el Constructor, deberá sustituir los equipos o accesorios defectuosos sin tener derecho a reclamar pagos por este concepto.

A más de estas tareas, el Contratista está obligado a realizar las tareas de mantenimiento rutinario y vigilancia de las obras, desde su terminación y hasta la recepción definitiva. La prueba de aceptación del Sistema, se realizará de acuerdo a dos periodos.

El primero tendrá lugar con la fase de prueba de equipos en la aceptación del sistema. Y la segunda será la prueba a la entrega definitiva de la instalación (comprobación). Se realizará la prueba de todos los equipos sin interrupciones ni fallos de parte alguna del Sistema global, estando la planta a pleno rendimiento. La prueba será supervisada por un Fiscalizador.

Es necesario realizar una serie de operaciones antes de la puesta en marcha de la planta. Para que ello se pueda concretar rápida y exitosamente, es muy importante reunir todos los recursos necesarios

y seguir un estricto orden en las actividades que se proponen a continuación.

Inspección Preliminar del Sistema

Una vez concluidas las obras de construcción del proyecto se procederá a evaluar el estado de las obras. Para lo cual se debe poner énfasis en los siguientes aspectos:

Presencia visual de daños. Funcionamiento de válvulas y equipos. Existencia de reactivos, materiales y personal requerido para iniciar la

operación del sistema. Se realizará una reunión con el personal que va a intervenir en la

operación, se revisarán las construcciones previamente distribuidas y durante la reunión se asignarán responsabilidades.

Se recomienda que durante la puesta en marcha de la planta estén presentes el ingeniero fiscalizador, el Consultor, el químico o el auxiliar de laboratorio que controlará la planta y los operadores.

Operaciones Iníciales.

Antes del llenado de la planta, deben efectuarse las siguientes tareas:

Limpieza general de las estructuras. La planta debe quedar libre de polvo, residuos de construcción y cualquier otra impureza que signifique peligro de contaminación u obstrucción.

Medición de los parámetros básicos para el control de los procesos: pH, turbiedad, color, alcalinidad y caudal de operación.

Llenado de la Planta.

Al iniciar el llenado de la planta y para evitar empujes indeseables contra las paredes de las piscinas cuando estas se encuentran vacías, es recomendable llenarla con un caudal inferior al caudal de diseño, digamos hasta un 50%.

El procedimiento de llenado de la planta será el siguiente:

Abrir lentamente la válvula de ingreso de agua a la planta, energizar e iniciar la de las rejas de desbaste y la operación parcial de las bombas (iniciar la operación con dos bombas).

Llenar una de las piscinas de decantación primaria, una vez que el agua llegue al nivel máximo abrir las válvulas de paso hacia los lechos bacterianos.

Iniciar el llenado de la segunda piscina de decantación primaria.

Esperar a que se complete el llenado de la segunda piscina de decantación y abrir el segundo grupo de válvulas de paso hacia los lechos bacterianos.

Iniciar la operación de producción de lodos en el desagüe de las dos piscinas de decantación primaria y su transferencia hacia las eras de secado.

Controlar los parámetros del efluente y afluente. Se debe comprobar que la calidad del efluente es aceptable.

Operación Normal.

Una vez concluidas las operaciones de puesta en marcha, la planta entra en la etapa denominada de operación normal. Se considera que el sistema de tratamiento se encuentra en operación normal cuando está procesando el caudal para el cual fue proyectado con la calidad de efluente requerido.

La operación normal incluye una serie de actividades de tipo rutinario. A continuación se indican las actividades de operación normal:

Control de los Procesos: medición de caudal, medición de parámetros básicos DBO, TSS, coliformes, pH, temperatura, metales pesados, etc. Este control debe efectuarse inicialmente cada doce horas durante una semana, luego pasar a control diario, y luego semanal al final del período de puesta en macha.

Control de los Procesos de Tratamiento: ajuste de los tiempos de tratamiento, limpieza de las diferentes facilidades de control de la planta y sistemas de tratamiento, y mantenimiento de las áreas verdes adyacentes.

En general, la operación normal comprende todas las actividades destinadas a que la planta trate el caudal para el cual fue diseñada con un efluente que tenga la calidad estipulada por las normas correspondientes del TULAS.

Operación Especial.

Este tipo de operación se produce como consecuencia de actividades de mantenimiento, daños menores, fallas de energía de corta duración y otras causas que impliquen una salida de operación total o parcial de la planta, sin que se presenten daños graves. Es importante efectuar una adecuada programación de las labores de operación especial.

Parada o suspensión de la operación de la planta

Las principales actividades que se clasifican dentro del concepto de operación especial son las siguientes:

Limpieza de estructuras mayores: Desarenador, decantadores, reactor. Operaciones de mantenimiento correctivo en obras civiles o equipos:

Sustitución de válvulas;Reparación de fugas;Reparación o sustitución de equipos;Daños anormales como terremotos o huracanes (situación de desastre).

c. Cambios bruscos en la calidad del efluente sanitario que obliguen a detener o modificar el funcionamiento de la planta de tratamiento o el sistema de tratamiento propuesto.

d. Otros aspectos relevantes como períodos de lluvia prolongados, inundaciones, derrumbes que causen excesivo arrastre de material a la planta, etc.

Puede desprenderse de lo anterior que las operaciones especiales por lo general son indeseables, por lo que es necesario reducirlas al mínimo. Con este fin se recomienda lo siguiente:

Implantar programas de mantenimiento preventivo. Ejecutar una adecuada vigilancia del sistema, tanto física como

sanitaria.

Conclusiones y recomendaciones.

Se recomienda el uso del sistema propuesto exclusivamente, pues su mantenimiento (cuando se lo hace) es simple. Al contrario, el tratamiento anaerobio, si bien no utiliza equipo mecánico, es más sensible y requiere de un seguimiento mayor y por medio de personal técnico especializado, lo que no siempre tiene a disposición el Municipio.

Si bien los humedales artificiales ocupan extensas áreas de terreno, en el caso de este proyecto, 2.95 Has., sumadas las dos unidades, su eficiencia es alta en cuanto a la remoción de materia orgánica y coliformes. Así, en la alternativa planteada, el tratamiento con el uso de humedales artificiales exclusivamente, permiten que el efluente tenga una carga de SST de 21.5 mg/l, muy por debajo del los parámetros admisibles.

Formulaciones para el Dimensionamiento de las Unidades

REJA.

El dimensionamiento del canal de acceso a la reja se realiza con la fórmula de Manning,

Q = (1/n) x R2/3 x I1/2 x A,

Donde:

Q = caudal de tratamiento de las aguas servidas, (m3/s) n = coeficiente de rugosidad R = radio hidráulico = A/P, (m) A = área de la sección transversal del canal, (m2) P = perímetro mojado de la sección transversal del canal, (m) I = gradiente, (m / m)

La velocidad en el canal de acceso a la reja y a través de ella, es 0.90 m/s (V).

Área a través de los barrotes: Q/V.

Abertura entre barrotes, se adopta 2.5 cm (e).

Dimensiones de los barrotes, 8 mm x 25 mm.

Área en 1 m2 de reja: N1 x 0.08 m + N2 x 0.05 m.

Donde;

N1, número de barrotesN2, número de espaciamientos

Área neta (área libre / m2 de reja), (N1 x 0.08) / 1 m2

Área total, Área a través de barrotes / Área neta

Velocidad de aproximación real, Q / Área total

Ancho del canal, escogido.

Profundidad del tirante de agua, mediante la fórmula de Manning

Pérdida de carga a través de la reja limpia,

hL = (V2 – v2) / (2 x g x 0.7)

Donde;

V, velocidad a través de los barrotes de la reja, (m/s)v, velocidad de aproximación real, (m/s)0.7, coeficiente de diseño

Pérdida de carga en la reja obturada en un 50 %,

hL = (V’2 – v2) / (2 x g x 0.7)

V’, velocidad a través de los barrotes de la reja duplicada, (m/s)v, velocidad de aproximación real, (m/s)0.7, coeficiente de diseño

Altura del tirante de agua, aguas arriba de la reja, Pérdida de carga en la reja obturada 50 % + tirante de agua en el canal

con caudal normal de diseño.

Se construye una grada a continuación del sitio de instalación de la reja para compensar la pérdida de carga cuando está obturada en 50 %.

DESARENADOR.

Área transversal total del desarenador, Q / v

Donde;

Q = caudal de tratamiento de las aguas servidas (m3 / h)v = velocidad del flujo a través del desarenador, (m / s) Se adopta para el diseño 0.30 m/s.

Ancho del canal (b), adoptado.

Altura del tirante de agua, Área transversal total / b

Área de sedimentación, As = Q / vs

Donde;

vs = 24 m / h, para separar partículas de arena de hasta 0.1 mm de diámetro.

Longitud del desarenador, L = Área de sedimentación / b

Área para almacenar arena, (b x altura de arena)

Volumen para almacenar arena, Área para almacenar arena x L

Contribución de arena en las aguas servidas, se asume en 5 litros por habitante y por año.

Volumen anual de arena, Población del área servida x Contribución de arena

Número de limpiezas del desarenador, Volumen anual de arena / Volumen para almacenar arena en el

desarenador

Pendiente del fondo del canal, calculada mediante la fórmula de Manning, para el caudal de diseño del desarenador y manteniendo una velocidad de 0.30 m/s al menos.

El efluente del desarenador, se descarga a un canal lateral, mediante un vertedero transversal al flujo, calculando la lámina de descarga mediante la siguiente ecuación:

Q = m x b x h3/2

Donde;

Q = caudal del diseño del desarenador, (m3 / s)m = coeficiente de descargab = ancho del vertedero, (m)h = lámina de agua sobre el vertedero, (m)

El canal de salida del desarenador hacia el tratamiento secundario, se dimensiona con ayuda de la fórmula de Manning.

LAGUNAS DE ESTABILIZACION

Carga orgánica, gr DBO5/hab.día x habitantes

Carga superficial, CSm = 357.40 x 1.085^(T-20)

Área de las lagunas, Carga orgánica / Carga superficial

Se considera que en la reja y desarenador se remueve un 20 % de la carga orgánica.

Profundidad de las lagunas, 1.80 metros por ser primaria

Período de detención, Volumen de la laguna / Caudal de aguas servidas

Dimensionamiento de las lagunas, según el coeficiente de dispersión.

Al escoger d = 0.50, la relación ancho a largo es 1:2, aproximadamente.

Coeficiente de mortalidad de coliformes, KB = 1 x 1.07^(T-20)

Valor del producto KB x t, sirve para calcular coliformes remanentes, o,100 x (C/Co), con formulación de la función error (erfc) o de nomogramas del CEPIS.

Coeficiente de remoción de la DBO, KT = 0.17 x 1.085^(T-20) Valor del producto KT x t, sirve para calcular DBO5 remanente, o, 100 x (C/Co), con formulación de la función error (erfc) o de

nomogramas del CEPIS.

Se repite la misma secuencia de cálculos para las lagunas secundarias, considerando la variación en el conteo de coliformes y la concentración de la DBO5. Se asume los coeficientes constantes.

TANQUE ANAEROBIO DE FLUJO ASCENDENTE.

Caudal a ser tratado (Q), en metros cúbicos por segundo

Carga hidráulica superficial, S = Q / A Donde;

A = área superficial del tanque anaerobio, (m2)

Se asume S = 0.4 m / h (10 m3 / m2 / día), adecuada para partículas en suspensión de 0.05 mm y 0.01 mm, presentes en las aguas servidas domésticas.

Área superficial del tanque, A = Q / S, en metros cuadrados.

Altura del agua a tratar en el tanque, recomendada 3.80 metros.

Volumen del tanque (V, metros cúbicos), Área superficial del tanque x Altura del agua

Tiempo de detención hidráulico, t = V / Q

Carga orgánica superficial, SMS = M / A Donde;

M = CDBO x PM, masa de materia orgánica (g)C, contribución de la DBO5 / habitante x día = 55 g.DBO5 / hab.díaP, población del área servida, (hab)

Carga volumétrica, SV = Q / V

Carga orgánica volumétrica, SMv = M / V

DBO5 en el afluente = 120 mg / l

Eficiencia de la remoción de la materia orgánica, 70 % aproximadamente

Producción de lodos en el tanque: 0.52 m3 / día

Volumen para almacenar lodos en el tanque: 0.52 x 90 días

Altura para almacenar lodos: Volumen para almacenar lodos / Área del tanque

Ingreso de aguas servidas al tanque: mediante 8 tuberías de 75 mm de diámetro, a partir de dos cajas de 0.80 m x 0.80 m.

Cada tubería de alimentación se considera por cada 18 m2 del área superficial del tanque.

El efluente del tanque se recoge mediante una canaleta de 0.40 m x 0.40 m. cuya pendiente se establece a partir de la fórmula de Manning. Los vertederos de la canaleta tienen una longitud que corresponde a dos veces el ancho del tanque.

LAGUNAS DE PULIMENTO

Carga orgánica, gr DBO5/hab.día x habitantes

Carga superficial, CSm = 357.40 x 1.085^(T-20)

Área de las lagunas, Carga orgánica / Carga superficial

Se considera que en la reja + desarenador + tanque anaerobio remueven un 70 % de la carga orgánica.

Profundidad de las lagunas, 0.60 metros por ser de pulimento.

Período de detención, Volumen de la laguna / Caudal de aguas servidas

Dimensionamiento de las lagunas, según el coeficiente de dispersión.

Al escoger d = 0.50, la relación ancho a largo es 1:2, aproximadamente.

Coeficiente de mortalidad de coliformes, KB = 1.1 x 1.07^(T-20)

Valor del producto KB x t, sirve para calcular coliformes remanentes, o,100 x (C/Co), con formulación de la función error (erfc) o de nomogramas del CEPIS.

Coeficiente de remoción de la DBO, KT = 0.17 x 1.085^(T-20) Valor del producto KT x t, sirve para calcular DBO5 remanente, o, 100 x (C/Co), con formulación de la función error (erfc) o de

nomogramas del CEPIS.

LECHOS DE SECADO.

Se asume que se generan 0.30 litros de lodo por metro cúbico de aguas servidas tratadas en el tanque anaerobio.

Volumen de almacenamiento de lodos para tres meses (período de secado y digestión de lodo,

Generación de lodo x Caudal de aguas servidas tratadas x 90 días

Lodo generado anualmente en metros cúbicos,

Generación de lodo x Caudal de aguas servidas tratadas x 365 días

Masa de lodo anual,

Lodo generado anualmente / 1000, (Kg)

Carga de lodos sobre el lecho de secado: 150 Kg.SS/m2 lecho x año

Área de los lechos de secado,

A = Masa de lodo anual / Carga de lodos sobre lechos, (m2)

Para descarga cada tres meses, Área de lechos de secados / 4.

ANEXO Nº 1

CÁLCULO Y DIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO.

ANEXO Nº 2

PRESUPUESTO GENERAL DEL PROYECTO.