TECNOLOGIAS ADECUADAS PARA EL TRATAMIENTO

Y DTSPOSICION DE AGUAS RESIDUALES MUNICIPALES

TRABAJO PRESENTADO PARA SU ADMISION A LA

ACADEMIA MEXICANA DE INGENIERIA

POR EL

ING SAMUEL CASTRILLÓN LEÓN

MÉXICO ABRIL 17 1986.

-1-

CONTEN IDO

PAGINA

I. INTRODUCCION. 2

DEFINICION DE TECNOLOGIA ADECUADA. 5

PROPOSITO DEL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES. 5

REGLAMENTO PARA LA PREVENCION Y CONTROL DE LA CONTANINACION DE LAS AGUAS. 91

NIVEL DE TRATAMIENTO REQUERIDO SEGUN LAS -

CONDICIONES DE DESCARGA. 8

S. ALCANCE DEL PRESENTE TRABAJO. 8

ALTERNATIVAS DE TRATAMIENTO. 11

PRETRATANIENTO. -

12

S. SEDIMENTADORES PRIMARIOS. 13

FOSAS SEPTICAS. 15

TANQUES IMHOFF. go

OTRAS INSTALACIONES DE TRATAMIENTO CON -

TECNOLOGIA ADECUADA. 23

RESUMEN Y RECOMENDACIONES. 24

ANEXO TECNICO. 25

- Memoria descriptiva y de c1culo de una

planta de tratamiento primario.

- Planos.

-7-

1.- INTRODUCCION.

El reglamento vigente para la prevención y control de la con-r taminación de las aguas obliga al tratamiento de toda agua -

residual previo a su descarga a un cuerpo receptor.

El reglamento distingue entre condiciones generales de des-

carga, que obligan a un tratamiento mínimo y condiciones -

de descarga fijadas particulares a ser por las autoridades

en función al uso reservado al cuerpo receptor.

La aplicación del reglamento exige de los usuarios, en su -

mayoria pequeñas municipalidades, unidades habitacionales o

- instituciones no conectadas a la red de alcantarillado, el

tal responsabilizarse por el tratamiento de aguas residuales -

previo a su descarga.

En general, estos usuarios acuden a un consultor o directa-

mente a los fabricantes de equipo de tratamiento para el -

MM provecto y suministro de las instalaciones de tratamiento.

Tanto el consultor como el fabricante recomiendan general-

mente la instalación de una pequeña "planta paquete" de -

lodos activados o tecnología similar. El costo de estas -

instalaciones es elevado, su operación requiere de personal

capacitado con conocimiento pleno de los procesos de trata-

miento.

El funcionamiento de la planta requiere de la operación con

t.inua -24 horas sobre 24- de equipo e]ectromecnico (bombas,

aireadores, compresores, etc.) de mantenimiento delicado y -

dedicado. Algunos de estos equipos son de importación.

E r

rl.

r

E

I\1

Operadores con el nivel de competencia requerido para la opera-

ción de estas plantas no existe en pequeños poblados ni hay -

capacidad econémica para pagarlos en caso de poder conseguirlos

El resultado es que la inmensa mayoria de las plantas de trata-

-

miento, pequeñas y medianas, instaladas en el país se hayan -

abandonadas o en el mejor caso funcionan deficientemente como

- simples plantas de bombeo descargando aguas negras crudas.

Es pues obvio que este tipo de plantas -basadas en el funciona-

miento de equipo electromecánico- no es una tecnología adecuada

C: para resolver en la actualidad el problema de tratamiento de -

aguas residuales y que continuar instalandolas para verlas en

u' breve abandonadas es equivocado y dispendioso.

Por otra parte, existe la experiencia de operacién de instala-

ciones srnples, como tanques Iinhoff y fosas sépticas, que pro-

ducen resultados previsibles y consistentes, de operacién y -

mantenimiento mínimo y que no requieren de equipo electro-mecá-

ni co.

Conociendo y aceptando Ja eficiencia de tratamiento a ser obte-

nible de estas instalaciones, es posible hacer un uso adecuado

de ellas y producir efluentes que satisfagan los requerimientos

generales de descarga.

A pesar de la simpleza conceptual de estas instalaciones y de la

abundancia de referencias técnicas -tal vez a causa de ello- son

r. a menudo mal concebidas, diseñadas y utili:adas.

IRA En los programas generales de Jas diversas facultades de ingenie

ría, se otorga al curso de ingeniería sanitaria una importancia

y duracién modesta. El sujeto de saneamiento básico es cubierto

rápida y superficialmente.

1 1

-4-

En los cursos de postgrado de especialización en ingeniería

sanitaria y ambintal, la simplicidad del sujeto hace que

este se desdefie. Mientras que gran atención y tiempo se

dedica al estudio de instalaciones complejas, que pocos

ingenieros tendran la oportunidad de proyectar, el sujeto

de saneamiento bsico, crucial en nuestro medio, es visto

al vuelo.

El propósito de las notas siguientes es llamar la atención

hacia estas simples instalaciones, irreflexivamente ignoradas

o consideradas obsoletas y abogar por su revalorización y -

utilización.

-5-

1. DEFINICION DE TECNOLOGIA ADECUADA.

L Tecnologías adecuadas son aquellas que permiten lograr consistente-

mente y a costo económico los resultados propuestos. Para ello -

deben ser compatibles con el nivel socio-económico de la comunidad.

En el caso de países en desarrollo con nivel tecnológico limitado y L escasos recursos estas tecnologías deberán ser:

L - de bajo costo (de capital y operación)

- simples en su concepción, diseño y construcción

r - simples en su operación y mantenimiento

- de resultados confiables y consistentes

- con un mínimo de equipo electromecónico

- y de este iltimo un mínimo de importación.

L 2. PROPOSITO DEL TRATAMiENTO DE AGUAS RESIDUALES.

Los sistemas de alcantarillado permiten alejar con transporte hidróu

lico los desechos sólidos y líquidos que se generan en cada vivienda,

fui comercio o industria y son causa potencial de problemas diversos.

Estos sistemas permiten la solución de miles de problemas pequeños -

-uno por usuario- concentrandolos y creando un solo problema mayor -

en el sitio de descarga.

L El objetivo del tratamiento de aguas residuales seró pues el evitar o

reducir los problemas que pueden crearse en el sitio de descarga. ORA

Estos problemas pueden ser de orden ecológico, estótico o de salud -

publica.

El nivel de tratamiento de las aguas residuales y la teconología ade

cuada para lograrlo son derivados de la selección del sitio de descar

L ga o disposición final del efluente y las limitantes o condiciones --

que este sitio imponga.

r D

-6-

La posibilidad de rehuso de las aguas residuales plantea un -

tratamiento al nivel requerido para cada uso especifico.

r- Otro proposito del tratamiento, implicito en los anteriores es

el de cumplir con los reglamentos vigentes.

3. REGLAMENTO PARA LA PREVENCION Y CONTROL DE LA CONTANINACION DE

LAS AGUAS.

LA La descarga de aguas residuales domésticas e industriales crudas

-sin ser precedidas de tratamiento- ha sido la prctica com'in -

en nuestro país. Los crecientes voh'imenes de aguas residuales -

siendo descargadas y contaminando los escasos recursos hidruli-

a cos con toma de conciencia del publico a estos problemas han -

obligado a las autoridades gubernamentales a legislar la descarga

L

de aguas residuales con el fin de prevenir la contajninaci6n de los

cuerpos Yecept ores y hacer posible su mximo aprovechamiento.

El reglamento vigente para la prevenci6n y control de la contamina

ci6n de las aguas fue publicado en el diario oficial del 29 de --

Marzo de 1973. Sus a trihuciones y responsabilidad son ahora conce

didas únicamente a la Secretaría de Desarrollo y Ecología (SEDUE)

El Articulo 6 de este reglamento, con criterio realista distingue

dos niveles de tratamiento requerido: uno de ellos general, mínimo

y al que todas las descargas deberán sujetarse, y un segundo nivel

que será especifico según las condiciones particulares de descarga

que las autoridades competentes fijen (SEDUE), en efecto el regla-

mento dice:

ARTICULO 6.- La prevenci6n y control de la contaminaci6n de las -

aguas, para preservar y restaurar la calidad de los cuerpos recep-

tores, deberá realizarse, en los términos de este Reglamento, me-

diante los siguientes procedimientos:

r

0u

M 11 1 1

-7-

1.- Tratamiento de las aguas residuales para el control de s6lidos

sedimentables, grasas y aceites, materia flotante, temperatura

y potencial hidr6geno (pH) ; y

II.- Determinaci6n y cumplimiento de las condiciones particulares de

las descargas de aguas residuales, mediante el tratamiento de -

ástas, en su caso, de acuerdo con el resultado de los estudios

que la autoridad compefente realice de los cuerpos receptores,

su capacidad de asimilacián, sus características de dilucián y

otros factores.

Con respecto al primer nivel de tratamiento (1.) el Articulo 13 del

mismo reglamento especifica los máximos tolerables de los parámetros

arriba indicados.

TABLA NUN. 1 DE

MAXIMOS TOLERABLES

1.- S6lidos sedimentables. 1.0 ml/l

Crasas y aceites. 70 mg/l

Materia flotante. Ninguna que pueda ser

retenida por malla de

3 mm. de claro libre

[

cuadro.

Temperatura. 35°C

y.- Potencial Hidrágeno pH . 4.5 - 10.0

Con respecto al segundo nivel de tratamiento los Articulos 23 y 24

del citado reglamento indican que será responsabilidad de las auto-

ridades (ahora SEDUE) realizar los estudios de los cuerpos recepto-

res, clasificar sus aguas en funcián a sus usos y señalar las condi

ciones particulares de las descargas de aguas residuales.

-

-

La Tabla No. 2 (anexa) clasifica las aguas receptoras en función

de sus usos y lista los niveles máximos que podrán alcanzar doce

diversos parámetros (pH, temperatura, Oxígeno Disuelto, Bacterias

Coliformes, Aceites y Crasas, Sólidos Disueltos Turbiedad, Color,

Olor y Sabor, Nutrientes: Nitr6geno y F6sforo, Materia Flotante y

finalmente Substancias Tóxicas. Estas iiltimas se listan separada-

mente en la Tabla No. 3 del mismo reglamento (anexa) -

NIVEL DE TRATAMIENTO REQUERIDO SECUN LAS CONDICIONES DE DESCARCA.

El examen de la Tabla 1 de máximos tolerables paa las condiciones

generales de descarga hace ver que estos límites se logran cumpli-

damente con tratamiento primario, el cual envuelve simples procesos

físicos. No así las condiciones, especificas de descarga que exi-

girían como mínimo un tratamiento secundario (generalmente biológico)

y el cual pudiera ser seguido de tratamiento terciario especifico

y de desinfecci6n.

ALCANCE DEL PRESENTE TRABAJO.

El presente trabajo discute exclusivamente tecnologias adecuadas al

tratamiento de aguas residuales municipa]es predominantemente domás

ticas, para producir un efluente que cumpla con las condiciones -

generales de descarga, es decir con tratamiento primario.

La discusión de tácnologías adecuadas al tratamiento de aguas resi-

duales con alto contenido de desechos líquidos industriales o con- -

el fin de producir efluentes que sati sfagan diversas condiciones -

especificas de descarga sobrepasa los límites impuestos a este mo-

desto trabajo y de ello existe arplia información tócnica especia-

liza da

(6) (7) (8) (9) Sólidos Turbit- Color Obr

Dlsudto dad (Bscaln y (m911) (U.T.J.) J'latlno Sabor

Cobalto)

(10) (11) (12) Nutrientemu Materia Subetmui-Nitrógeno Flotan- cias Fósforo te Tóxicas

Límite Limite Límite Límltt Limite Máximo Máximo Máximo Máximo Máximo

w r' r'

TABLA No.2 CLASIFICACION DE LAS AGUAS DE LOS CUERPOS RECEPTORES SUPERFICIALES EN FUNCION DE SUS USOS Y

CARACTERISTICAS DE CALJDAD

(:I.,- Usos

(1) (2) (3) (4) (5) pR Tempera- O.D. Bacterias Aceites

tuis (m9/1) Colífosinca y ( ° C) NMP Gimas

(Organismos/ (1139/1) lOOmI)

Limite Limite Limite Mínimo Máximo Máximo

Abastecimiento para 6.5 C.N. 4.0 200 0.76 No mayor 10 20 Ausentes (c) Auseite (d) sistemas (le aqua po- a' más fecales de 1000 table e iñdustria ah- 8.5 2.5 (b) incriticia con desin- (a)

1) A fecu ión única mente. Recreación (contac- to primario) y libre para los usos Dl. DI! y Dlii

Abastecimiento de 60 C.N. 4.0 1000 1.0 No mayor C.N. (E) (g) (c) Ausente (d) aqiia potable con tra- a más fecales de 1000 tainieiito convcnc tu- 9.0 2.5 (e)

O nal (coaqtilación, se- (a) (II tl1t'Il (nc ión, fi It ni - çiún y desiníccción) e industrial.

Ajtia adecuada para 6.0 C.N. 4.0 10,000 Atisen.. No mayor C.N. C.N. C.N. (c) Ausente (d) uso recreativo, con- a más coliformes totales cia de de 2000 luí servacióri de ílora, 9.0 2.5 co m o promedio pelícu- fauna y lisos indu- (a) mensual: ningún la visi- II mIes, valor m a y o r de ble.

20.000 (h) Oil Ajua para "SO ajlí- 6.0 C.N. 3.2 1000 (j) y iibrt Ausen- (i) C.N. C.N. (c) Ausente (ci) cola e industrial, a más para los de m F cia de más 9.0 2.5 cultivos. ' pelícu~ 10 (a) la visi- _____ ble.

Aq tia para uso indus- 5.0 3.2 (d) (rial (excepto pro- a 1)1V cesamiento de alt- 9.5

inentos),

pH Potencial hidrógeno U.T.J. = Unidades de turliedad Jackson C.N. = Condiciones naturales O.D. Oxigeno disuelto mg/I = miligramos por litro °C = Grados centigrados N.M.P. Número más probable

(O

- lo -

TABLA No. 3

VALORES MAXIMOS PERMISIBLES DE SUBSTAN- CIAS TOXICAS EN LOS CUERPOS RECEPTORES

Límite máximo en miligramos por litro.

Clasificación (Tabla 2) DA DI DII DIII

Arsénico 0.05 0.05 1.00 5.00 Bario 1.00 1.00 5.00 -

Boro 1.00 1.00 - 2.0 Cadmio 0.01 0.01 0.01 0.005 Cobre 1.00 1.00 0.1 1.0 Cromo hexavalente 0.05 0.05 0.1 5.00 Mercurio 0.005 0.005 0.01 -

Plomo 0.05 0.05 0.10 5.00 Selenio 0.01 0.01 0.05 0.05 Cianuro 0.20 0.20 0.02 -

Fenoles 0.001 0.001 1.00 -

Sustancias activas al azul de metileno (detergentes) 0.50 0.50 3.0 -

Extractables con Cloroformo 0.15 0.15 - -

Plaguiddas

Aldrin 0.017 0.017 Clordano 0.003 0.003 D.D.T. 0.042 0.042 Dieldrin 0.017 0.017 Endrin 0.001 0.001 Heptacloro 0.018 0.018 Epóxico de heptacloro 0.018 0.018 Lindano 0.056 0.056 Metoxicloro 0.035 0.035 Fosfatos orgánicos con carbamatos 0.100 0.100 Toxaf eno 0.005 0.005 Herbicidas totales 0.100 0.100

Radioactividad picocuries por litro Beta 1.000 1.000 1.000 Radio-226 3 3 3 Estroncio 10 10 10

18

- 11 -

1 6.

t .

ALTERNATIVAS DE TRATAMIENTO.

Se insiste que en la problemética de las aguas residuales, éstas

se tratan para no causar problemas en el sitio de descarga. - Si

bien todas las tecnologías que se discuten a continuacién produ-

cen efluentes que satisfacen los paré1netros listados en la Tabla

de Méximos Tolerables, otras características de estos mismos -

efluentes pueden ser causa de problemas en el sitio de descarga,

seg6n las condicionantes que este sitio imponga.

Es pues necesario conocer las características significantes de -

los efluentes de los diversos tipos de instalaciones de tratamiento

y es condici6n previa a toda seleccién de tecnología y diseño de - poi

instalaciones una visita de diagnéstico que permita identificar el

sitio de descarga y las condicionantes que este imponga. Ya que -

el presente trabajo pretende ser util a técnicos e ingenieros no -

especializados, en ocasiones la discusién se suplementa con alguna

explicacién técnica considerada indispensable. Se presupone, sin

embargo, un cierto conocimiento hsico de los procesos de trata-

miento y la significania de algunos parémetros de caracterizacién*.

u

* S6Jios Totales (S.l.), en Suspensién (S.S.), Sedimentables (S.D.),

Volátiles y fijos, así como oxígeno disuelto (O.D.), Demanda Bioquí-

mica de Oxígeno (D.B .0.) , y Bcter as col ifoyrnes , expresadas como Nniero

más probable (N.M.P.) en 100 inI.

E

- 12 -

7. PRETRATAM lENTO.

El objetivo del pretratamiento es separar de las aguas residuales

aquellos s6lidos que por su talla o densidad podrian llegar a obs-

truir tuberías y válvulas, dañar los equipos de bombas o interfe-

rir con los procesos subsecuentes de tratamiento. Los dispositi-

vos que se usan normalmente como pretratamiento son:

7.1. Cámara de rejillas.

7.1.1. Con objeto de impedir el acceso a las instalaciones -

de s6lidos gruesos que pudieran taponear ductos y vál

vulas o dañar bombas, se instalará una cámara con re-

jillas de limpieza manual.

7.1.2. Su diseño incluye:

- dijnensionamiento del canal de aproxinaci6n.

- dimensionamiento de la cámara de rejillas.

Un ejemplo de cálculo e ilustraci6n de estas instala-

ciones puede verse en el Anexo Técnico.

Notese que el canal de aproxirnacién debe incluir una

compuerta y un vertedor de demasias lateral que per-

mitan regular el caudal que penetra a la Planta e --

L incluso derivar la totalidad del gasto en caso de ser

necesaria una reparacién.

La cámara de rejillas incluye una plataforma de inanio

bra desde la cual el operador podra con un rastrillo

limpiar la rejilla depositando las basuras retenidas

sobre una plataforma perforada que permite drenar el

agua de las basuras directamente sobre el canal. El

material retenido podra ser enterrado o entregado -

para su disposici6n al servicio de limpia municipal.

1

- 13 -

r 7.2. Desarenadores.

£ Con objeto de remover tierra o arenas que pudieran introducirse

al sistema de alcantarillado y ser arrastrados hasta la planta

de tratamiento debera instalarse una cámara desarenadora.

La remoción de estas arenas es importante pues pueden taponear

ductos, válvulas, dafar bombas o hacer en extremo dificil su

remoción del fondo de los tanques de sedimentación.

Una cámara desarenadora de simple disefio podra consistir en un

, canal rectangular doble, de operación alterna, una unidad en -

servicio y la otra en limpieza.

El control de velocidad del agua en los canales y su aforo se

- logran con la instalación de un vertedor proporcional, al final

U de cada canal. Su buen funcionamiento exige de caida libre.

A medida que la arena va depositandose sobre el fondo del canal,

el vertedor que es móvil debera irse deslizando hacia arriba -

para mantener su cresta a una distancia constante del fondo, -

manteniendo asi un mismo régimen hidráulico.

El material depositado en los desarenadores no es putrescible,

L por lo que su disposición no presenta problema alguno.

L Un ejemplo de cálculo y su ilustración puede verse en el Anexo

Técni co.

S. SEDIMENTADORES PRIMARJOS.

S.I. Permiten remover la porción sedimentable de los sólidos en sus-

pensión. Ya que el desarenador ha removido previamente las par

ticulas granulares, de alta densidad, corresponde al sedimenta-

de los floculenta sólidos. dor primario remover la porción

Aquellos de densidad mayor a la del agua caen al fondo del tan-

que en forma de lodos. Los de densidad menor (grasas y aceites)

flotan a la superficie del tanque en forma de natas y son ahí -

retenidos. Lodos y natas son predominantemente materia orgánica,

altamente putrecible y debe ser retirada periodicamente.

E

- 14 -

Notese que un tanque de sedimentación primario bien

diseñado removera practicamente la totalidad sólidos

sedimentables, grasas y aceites y materia flotante

cumpliendo asi con los requerimientos de la Tabla 1

- de máximos tolerables.

UI Respecto a los parámetros de temperatura y pH, las -

L aguas residuales municipales crudas se encuentran ya

normalmente, dentro ae los límites tolerables.

8.2. Parámetros de Diseño. -

Los parámetros mas significantes en el diseño de un -

tanque de sedimentación son: el tiempo de retención,

la profundidad del tanque y la carga superficial. La

experiencia ha permitido elaborar normas de di se ñ o *

que facilitan el dirnensionamiento de estas instalacio

nes y cuya aplicación juiciosa aseguran el buen diseño

y funcionamiento de las instalaciones.

Se hace notar que un tanque dimensionado de acuerdo a

las Normas y con un tiempo de retención de 2 horas del

gasto medio (Q med) remueve del 55 al 60% de los sólidos

en suspensión y alrededor del 35% de la D.E.O. Incremen-

tar el tiempo de retención a 3 y 4 horas aumenta la cfi-

L ciencia de los tanques en 8.3 y 11.7% respectivamente.

A partir de 4 horas la curva de remoción se vuelve prác

ticamente asintotica y la eficiencia de remoción perma-

nece constante.

Es aconsejable limitar el tiempo de retención a 2 horas

ya que los aumentos obtenidos sobredimensionado las --

instalaciones se significan en costos mayores con incre

mento marginal de eficiencia. Existe además el peligro

en un tanque sobredimensionado, que en horas de gasto -

rnnimo -en las que el tiempo de retención sería mayor-

las aguas residuales se conviertan en sépticas

* \Teanse "Normas Técnicas para el Proyecto de Plantas de Tratamiento

de Aguas Residuales Municipales" de la antigua Secretaría de Asenta

mientos Humanos y Obras Póblicas.

8.3. Tipos de Tanques de Sedimentacién.

Distinguimos dos tipos:

- Fosas sépticas: donde los procesos de sedimentaci6n y

digestión de lodos tienen lugar en el

mismo tanque.

- Tanques Imhoff: estructura que permite a los lodos- -

L deslizarse a un tanque inferior donde

son digeridos separadamente.

A continuación se discuten separada y comparativamente -

las características y uso adecuado de estas instalaciones.

9. FOSAS SEPTICAS.

9.1. Son tanques, normalmente enterrados e impermeables, diseñados

y construidos para recibir aguas residuales, separar los só-

lidos de la fase líquida por sedimentación y flotación, rete-

ner los sólidos y permitir la salida de un efluente parcial-

mente clarificado para su tratamiento posterior o disposic16n

final. Los lodos depositados al fondo son digeridos parcial-

mente por bacterias anaerohias lo cual permite su lenta acumu

lación y el espaciamiento entre limpiezas. Las grasas y acei-

L

tes flotan a la superficie, forman una nata que es retenida -

dentro del tanque por una chicana o una Tee.

9.2. El uso de las fosas sépticas se limita normalmente a servir -

una o varias viviendas o instituciones medianas. Su rango -

normal se situa entre 10 y 100 usuarios, pero puede extender-

se ms alla de esta cifra.

Su volumen es limitado principalmente por el problema que pre

senta su limpieza períodica, ya que para retirar los lodos,

hay que retirar todo el volumen líquido sobrenadante.

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- 17

El tanque Imhoff que permite la purga separada de lodos

presenta ventajas indiscutibles para instalaciones mayores.

La Figura 1, siguiente, ilustra las características prin-

cipales de una fosa séptica normal, a ser construida en -

el lugar.

9.3. Existen a la venta fosas sépticas prefabricadas, iitiles -

para instalaciones unifamiliares. No son recomendables -

va que generalmente estan subdimensionadas y presentan --

otros defectos de diseño entre ellos la dificultad de -

limpiarlas.

Algunos fabricantes pretenden que la adición de "enzimast'

gil evita la necesidad de limpieza períodica. Esta es solo

manifestación de ignorancia o mala fó. Toda fosa séptica

requiere de limpieza períodica y debe estar provista de -

un registro para efectuarla.

9.4. Eficiencia de una fosa séDtica.

La eficiencia de una fosa séptica es resultado de la remo-

ción de sólidos por s.edimentación y flotación. El proceso

de digestión tiene efecto sobre lodos y natas que ya han -

L sido removidos del efluente. Ya que los procesos de diges

tión anaerobia son lentos, su influencia en la remoción de

D.B.O. en el líquido sobrenadante es mínima. Es pues razo

nabie atribuir a una fosa séptica eficiencias de remoción

en el rango de un tanque de sedimentación normal:

S.S. 60%

D.B.O. 35%

L Grasas y Aceites 70 - 80%

Bacterias Coliformes 60 - 90%

El efluente de una fosa séptica es séptico, maloliente, y

con un alto contenido de bacterias. Contrario a la creen

cia popu]ar, una fosa séptica no proporciona tratamiento

- 18 - In

i.

"sanitario", y su efluente es potencialmente tan peligroso OM como el influente.

9.5. El uso adecuado de una fosa séptica es considerarla como un

elemento de un sistema de tratamiento. En efecto, el efluente

de una fosa séptica debe ser descargado normalmente a un pozo

de absorción o mejor aun a una zafia de absorción subsuperfi-

cial. Es asi qu.e la fosa sépt4ca remueve los sólidos en sus-

pensión que en otra forma taponarian rapidamente los poros -

del subsuelo acortando la vida util del pozo o zanja de absor

ción.

En el diseño de un sistema de tratamiento fosa séptica/foso o

zanja de absorción es necesario asegurarse que el subsuelo -

tiene la capacidad de absorción requerida.

9.6. La capacidad de absorción del suelo se determina siguiendo -

pruebas de infiltración esténdar (*). La carga hidróulica -

admisible por unidad de órea se determina por la velocidad de

descenso del nivel 'íquido de anua en un excavación en condi-

ciones controladas.

La descripción de esta prueba estándar puede hallarse en varias

publicaciones técnicas (**), para facilitar su aplicación se ha

preparado la Fig. 2, adaptada de una publicación francesa

u

(*) Desarrolladas por Henry Ryon en 1926, norI11i:ad3s por el Departamento

de Salud delEstado de Nueva York, EE.UU. y adoptadas con ligeras modi-

ficaciones universalmente.

(**) Entre otras "Excreta Disposal for Rural Arcas snd Small Comunities",

IVagner y Lanoix, Monografía No. 39 de la Organización Mundial de la -

Salud. pág. 139 - 140.

Pratique de 1 ' ssini ssement deS sglceerati ons , H. Cuerre , Editorial

Eyrolles, París.

- 19 -

FIG. 2 DETERMINACION DE LA CARGA HIDRAULIcA ADMISIBLE CON

AUXILIO DE LA PRUEBA DE INFILTRACION NORMALIZADA.

TABLA No. 34 Pratique de 1'assainissernent des aglomerations, R Guerre, Editorial Eyrolles, Paris..

Tiempo necesario para descender 1 2 4 un centimetro el nivel líquido (minutos).

Carga hidráulica admisible sobre 130 100 70 la superficie filtrante (litros/m 2 /día).

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2 3 4 5 6 7 8 9 lo 15 20 30

TIEMPO EN MINUTOS PARA DESCENDER UN CM. EL NIVEL LIQUIDO

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L L

12 24

33 24

- 20 -

10. TANQUES IMHOFF.

10.1 Son tanques de sedimentaci6n de dos compartimentos super-

puestos.

En el compartimento superior los lodos se sedimentan y -

deslizan por un fondo inclinado, para caer por una hende

- dura en el piso a un compartimento inferior donde son -

digeridos separadamente. El compartimento superior o -

canal sedimentador permanece libre de lodos lo cual per-

mite a las aguas residuales que por el transitan, mante-

nerse vTfrescastl. Contienen aun oxígeno disuelto y no son

malolientes.

La Figura 3, siguiente, ilustra las características prin-

cipales de un Tanque Imhoff y algunas peculiaridades de

su funcionamiento.

10.2 Los Tanques Imhoff son generalmente construidos en el lugar,

en concreto reforzado. Son estructuras profundas y pueden

presentar dificultades constructivas si el nivel freatico

es alto. La construcci6n de un collar perimetral como indica

la Figura 3, puede resolver el problema de subpresi6n.

El

de

canal sedimentador se

2 horas de

diseia para

el

un período de retenci6n

Q medio y digestor para obtener un período

de digestión -al 90%- de los lodos. Este período es función

de la temperatura media de los meses mas fríos del sitio de

proyecto.

Los lodos digeridos pueden ser purgados del fondo del diges-

tor por presión hidrostática, no requiríendose de bombeo.

Los lodos son descargados en lechos de secado donde en con-

diciones c1ijnticas favorables -calor y ausencia de lluvia-

secarán y podrán ser retirados en una o dos semanas.

E 1

- 21 - 3

1 COT TF'AV.AL

I , PEz/ME7E4. CLJ ?E-M/7E /JvEF77 EL FLLJO.

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4-71 V 472 E ÇE LL A EP

I & CEí )c UE

I:

- 27 -

- 1

r Posterior a su retiro del lecho de secado es recomendable conservar los lodos algunas semanas en lechos de madura-- ci6n para asegurar la inactivaci6n de patógenos que pudie rán haber sobrevivido el proceso de digestión.

El Anexo Técnico incluye la memoria descriptiva y de cál-

6. de una pequeha planta de tratamiento a base de Tanques

Imhoff que ilustra los parámetros principales de diseho y

la secuela de célculo.

10.3 Eficiencia del Tanque Imhoff.

Corresponde a la de un sedimentador primario.

Su rango es:

S. S. 10 - 70%

D B 0 75 - 40%

Bacteria 25 - 75%

L Su efluente contiene aun oxígeno disuelto, no es por tanto

malol iente.

Los lodos digeridos y madurados pueden ser utii i:ados como

composta en el mejoramiento de suelos agricolas o simple-

mente dispuestos sin riesgo a la salud pública.

L 10.4 El rango de utilización de un Tanque Imhoff va desde un -

mínimo de 50 6 100 viviendas para tanques sencillos con

un solo compartimento digestor, basta 750 6 1000 viviendas

para tanques en que al canal sedimentador corresponden -

L 3 6 4 compartimentos de digestión.

L Ya que es posible utilizar estas instalaciones en forma -

modular colocando varios tanques en bateria, el limite -

máximo de utilización puede ext.enderse hasta 4 6 5000 vivien

das (25,000 habitantes). Arriba de esta población resultará

más económi co construir plantas de tratamiento con unidades

de sedimentación y digestión separadas

1

- 23 -

10.5 Con objeto ¿e ilustrar algunos detalles descritos con ante-

rioridad se presenta un anexo técnico que consiste en:

- Memoria Descriptiva y de Célculo de una Planta pequeña de

Tratamiento Primario, con algunos de sus planos constructi

vos mostrando la planta general, componentes, perfil hidráu

lico y algunos detalles.

- Plantas de otras 3 instalaciones de tratamiento.

- Los ejemplos anteriores son parte de un conjunto de 11 peque

ñas plantas de tratamiento diseñadas por el autor para diver

sas Unidades Habitacionales de INFONAVIT en los Estados de

Veracruz, Chiapas, Nayarit y Oaxaca.

La mayoria de estas instalaciones han sido construidas por

el Grupo CALPAN y se encuentran ya operacionales.

mil - Se ha preparado un Manual que explica en simples terminos -

la Operación y Mantenimiento de las Plantas.

11. OTRAS INSTALACiONES DE TRATAMIENTO CON TECNOLOGIAS ADECUADAS.

Otros tipos de instalaciones de tratamiento, no discutidas en este

- trabajo, pero que indudablemente pueden clasificarse bajo el rubro

L de tecnología adecuada son:

11.1 Estanques de estahilizaci6n en sus modalidades de anaerobios,

- facultativos y de maduración.

11.2 Filtros biológicos sumergidos de flujo ascendente y descendente.

11.3 Sistemas de tratamiento por aplicación directa de las aguas -

residuales sobre el suelo, en sus varias modalidades.

11.4 Estas tecnologías utilizadas individualmente o como complemento

a las plantas de tratamiento priman o pueden producir efluentes

de calidad igual o superior a los producidos en plantas conven-

cionales de tratamiento secundario.

J

- 24 -

1

12. RESUMEN Y RECOMENDACIONES.

L 12.1 Con objeto de evitar la contaminación de los cuerpos recep-

tores, las autoridades exigen el tratamiento de todas las

aguas residuales, previo a su descarga, salvo casos especia-

les, en la actualidad se exigen condicioí -ies genera'es de -

descarga, las que se logran con tratamiento primario. n

12.2 La mayoria de las Plantassiendo instaladas corresponde af

tipo "Planta paquete" y basan su funcionamiento en la opera

ción de equipo-electromecánico.

1 tas pl2ntas son costosas, de dificil operación y manteni-

miento, terminando en general por ser abandonadas u operadas

- ineficientemente.

12.3 Se considera mas adecuada la construcción de plantas de tra-

tamiento a base de Tanques Imhoff. Estas instalaciones son

económicas, robustas, de operación simple y resultados con-

sistentes. No requieren de equipo electrornecónico.

12.4 Se discuten las caracte±ísticas y criterios de diseño gene-

rales de las fosas sépticas y los tanques Imhoff, así como

sus resultados y uso adecuado. Se dan ejemplos ilustrativos

y de cálculo.

12.5 SE RECOMIENDA QUE EN EL DISEÑO-DE LAS PLANTAS DE TRATAMIENTO

PRIMARIO SE PREVEA SU POSIILIbAD DE AMPLIACION. ES RAZONABLE

SUPONER QUE SEDUE EN ALGUN-FUTURO EXIJA LA PRODUCCION DE EFLUEN

lES MENOS CONTAMINANTES Y ESTO REQUERIRA DE PROCESOS ADICIONA-

LES DE TRATAMIENTO.

L

E 13. ANEXO TECNICO.

- Memoria descriptiva y de cá'culo de uha planta de

tratamiento primario.

- Planos.

L- -

MEMORIA DESCRIPTIVA Y DE. CALCULO DE.LA PLANTA

DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES PARA LA

UNIDAD HABITACIONAL "LA NORIA" EN SALINA CRUZ, OAXACA.

CONTENIDO

1.- ANTECEDENTES. 1 DATOS DEL PROYECTO. 1

DESCRIPCION DE LAS INSTALACIONES PROPUESTAS. 2 JUSTIFICACION. 2

V.- DISEÑO DEL SISTEMA PROPUESTO. 4 Cámara de rejillas 4 Desarenador. 4 Tanque Imhoff: 4

- Tanque de sedimentación. 5

- Compartimiento de digestión de lodos. 6 - Lechos de secado. 7

VI.- ANEXO TECNICO. 9 - Diseño de la cámara de rejillas. 9 - Diseño de los canales desarenadores. 12 - Vertedor proporcional: plantilla de trazo. 18- - Vertedor proporcional: tabla de gastos. 19 - Equipo de Bombeo. 20

VII.- PLANOS.

Planta de tratamiento de aguas residuales. PT-01 t..--

Perfil Hidráulico. PH-01--

Drenaje Pluvial. DP-01 Trazo. T-01

Tanque Imhoff - funcional. Tl-F

Tanque Imhoff - estructural. Tl-E

Canal Desarenador y Cámara de rejilla. CD-01 --

Casetade vigilancia - Arquitectónico. CV-A

Caseta de vigilancia - EstructuraL CV-E

-1-

Ii.

MEMORIA DESCRIPTIVA Y DE CALCULO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO

DE AGUAS RESIDUALES PARA LA UNIDAD HABITACIONAL "LA NORIA" -

EN SALINA CRUZ, OAXACA.

1.- ANTECEDENTES.

r INFONAVIT construye para la C.R.O.C. el I.M.S,S. y un grupo d

obreros no sindicalizados la Unidad Habitacional llamada "La -

Noria", localizada en el Km. 292 de la carretera Tehuantepec-

Salina Cruz en Oaxaca. El proyecto general de la obra es de -

EDYURCE, S.A. de C.V. , y el constructor de la Planta de Trata-

miento será la Constructora 011in, S. A. de C. V.

El agua residual generada por los habitantes de la Unidad - -

Habitacional será colectada por un sistema de alcantarillado -

sanitario -tipo separado que excluye las aguas pluviales- y -

conducida a una planta de tratamiento, donde recibirá tratamien -

to primario previo a su descarga y utilización eventual en riego

de terrenos en la vecindad.

DATOS DE PROYECTO.

Número de viviendas a plan maestro. 1,210 Número de habitantes por vivienda. = 5.6 Población de Diseño: 1210 x 5.6 = 6,776 hab.

a Dotación. 250 l.p.h.d. Aportación (80% de la dotación). = 200 l.p.h.d. Q medio diario: 6,776 habx 0.2 l.p.h.d. = 1,355 rn 3 /día.

• = 16 l.p.s. Q mín = 0.50 x Q ined. = 8 l.p.s. Q max = Q med x M

= 16 l.p.s. x 3.12 = 50 l.p.s.

* , = Coef. de Harmon = 1+ 14 ; donde p = poblacion en miles de habitantes. 4±

L

-z -

o -

DESCRIPCION DE LAS INSTALACIONES PROPUESTAS.

La planta de tratamiento propuesta proporciona tratamiento -

primario y consiste en una cámara de rejillas, canales desa-

renadores, una batería de 3 tanques Imhoff y lechos de seca-do para lodos.

El efluente de la planta es conducido por un emisor hasta su L sitio de descarga, atravesando bajo la línea de los F.F.C.C.

por una alcantarilla existente.

Este emisor será construido a base de tubos de concreto de - 0.45 ni de 0, junteados parcialmente - Ver DET No.l en plano

D-Ol y colocados sobre una cama de material filtrante. Esto

r

permitirá la descarga parcial del efluente a todo lo largo -

de la línea y su infiltración en el subsuelo.

En su extremidad el emisor descargará el efluente sobrante a

una zanja a cielo abierto que lo conducirá hasta un estanque

donde podrá ser utilizado un riego o bien dejado escurrir en

los drenes naturales del área vecina.

Los lodos retenidos por los Imhoff, después de haber sido -- estabilizados por digestión anaerobia son descargados por - bombeo a lechos de secado de donde serán removidos para su -

I*i

disposición final o utilización como composta en el condicio naniiento de suelos agrícolas a áreas jardinadas.

JUSTIFICACION.

La Secretaría de Desarrollo Urbano y Ecología, en su reglamento vigente referente a la prevención y control de la contaminación de las aguas, establece la calidad del agua residual que se - - descarga en aguas superficiales y subterráneas la cual deberá ser ajustada, con el fin de que no se sobrepasen los límites máximos tolerables segun la siguiente tabla:

11 t E

-3-

1

Tabla de máximos tolerables:

Sólidos sedimentables. 1.0 mi/l

Grasas y aceites. 70.0 mg/l

Materia flotante. Ninguna que pueda ser retenida por maila de 3 mm. de claro -- libre cuadrado.

Temperatura. 35°C

S. Potencial de hidrógeno (pH) 4.5 - 10

II

Esta calidad de efluente se obtiene con tratamiento primario,

el cual se logra mediante decantación simple.

Este proceso y la digestión de lodos removidos se realiza ven- IÍ tajosamente en tanques Imhoff por tratarse de unidades simples,

económicas en su construcción, que no requieren de equipo elec-

tromecánico y son de operación sencilla y confiable.

Normalmente los lechos de secado son alimentados por presión

hidrostótica a partir de una válvula que purga los lodos del

tanque de digestión y que se localiza a 1.3 m. mínimo bajo el

nivel libre de líquido en los Tanques Imhoff.

Las condiciones topográficas y nivel de llegada de las aguas -

residuales obligan para su manejo por gravedad, bajar el nivel

de la Planta, localizandola al fondo de una excavación.

Con objeto de reducir el volumen de excavación en la porción -

correspondiente a los lechos de secado -y evitar la construc-

ción de muros retención de alto costo- se propone elevar el -

nivel de los lechos y alimentarlos por bombeo.

Notese que el volumen líquido correspondiente a aguas residuales

-1355 m s /día- se maneja por gravedad y que solo el volumen co--

rrespondiente a lodos - 1.72 m 3 /día - requerirá de bombeo.

-4-

y.- DISEÑO DEL SISTEMA PROPUESTO*

Cámara de rejillas.

Con objeto de impedir el acceso a las instalaciones de

sólidos gruesos que pudieran tapoiearductos o válvulas,

se instalará una cámara con rejillas de limpieza manual.

La separación entre rejillas será de 2.5 cm. Su cálculo

y dimensionamiento puede verse en el anexo técnico.

Desarenador.

Con objeto de remover arena o cascajo que pudieran intro-

ducirse al sistema de alcantarillado y ser arrastrados -

hasta la planta de tratamiento, se instalará una cámara

desarenadora.

Esta consiste en un doble canal de secci6n rectangular, -

lo que permitirá su operación alternada. Una unidad en -

servicio y otra en limpieza.

El control de velocidad se logra con un vertedor proporcio

nal colocado al final de cada canal. El vertedor permitirá

al mismo tiempo el aforo de caudal que pase por la planta.

El cálculo y dimensionamjento de la cámara desarenadora

puede verse en el anexo técnico. -

Tanques Imhoff.

3.1.- Se considera la construcción de 3 Tanques Imhoff

correspondiendo cada uno de ellos a una etapa de

desarrollo de la unidad habitacional.

Los 3 tanques serán idénticos , cada unidad se -

dimensionará para manelar un tercio del gasto total.

* Se han seguido de preferencia las Normas Técnicas para el Proyecto de Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales Municipales, de la - antigua SAHOP y aún vigentes. En los casos no cubiertos especí-ficamente por dichas Normas se hace uso de critérios de cálculo - conservadores y sancionados por la experiencia indicandose en cada caso su fuente.

- 5

3.2.- Gasto medio por unidad (tanque Imhoff)

1355 m 3 /día 3 = 452 m 3 /día y por unidad.

3.3.- Tanque de sedimentación.

Los tanques de sedimentación primaria se diseñan con períodos

de retención en el rango de 1 a 3 horas del gasto medio. Dos

horas es la práctica comi'in para tanques de 3m. de profundidad

con carga superficial del orden de 36.8 m 3 /m 2 /día*.

Si la profundidad o la carga superficial se disminuye signifi-

a cativamente, el período de retención puede a su vez ser disini-

nuido.

La geometría del tanque prop uesto** resulta en los parámetros -

siguientes:

Longitud total 12 m. Ancho 2.40 m.

Area transversal 3.12 m 2

Profundidad promedio 3.12 m 2 = 1.30 m.

2 2.40 Volúmen = 12 m x 3.12 m = 37.44 ni

- -, 37.44Tiempo de retencion = m = 2.03 2 horas

452 m - /24 hrs.

Area de fondo = 12.0 ni x 2.40 ni = 28.8 ni 2

L. Carga superficial = 452 m 3 /día 15.7 m 3 /m 2 /día***

28.8 m 2

Velocidad de escurrimiento = 452 m 3 /día x 1000 mm/m = 1.65 mm/seg. 3.18 ni 2 x 86400 seg/día

* \rer Sewage Treatment, por Karl Imhoff y Gordon Maskew Fair, John Wiley

Sons, 2nd. Edition, pág. 64.

** Ver plano T1-F

Las Normas Técnicas de SAHOP recomiendan una carga superficial máxima

de 25 m/m 2 /día.

(

1;. -6-

1 • 3.4.- Compartimento de digestión de lodos.

Se dimensionan para obtener un período de retención que

permita la digestión -al 90%- de los lodos. Este período

es función de la temperatura media de los meses mas frios.

En Salina Cruz, las temperaturas medias mínimas se presen

tan en Enero y Febrero, con promedio de 25.7°C.

r La Fig. 59, página 196 del libro Sewage Treatment de Karl

Imhoff y Gordon Maskew Fair, nos indica que un período de

retención de 32 días será suficiente para lograr la diges

tión de los lodos al 90%; en la página 212 de la misma -

publicación encontraremos la capacidad del tanque requerida:

0.6 pies ciibicos por usuario.

Ya que el gasto total será dividido entre 3 Tanques Imhoff

y cada uno de ellos contará a su vez con 3 compartimentos

de digestión, el volumen neto requerido para cada uno de

estos compartimentos será:

Volumen total de lodos:

6776 hab. x 0.6 pie 3 /hab x 28.32 lts/pie = 115 m 3 1000 lts/m 3

Volumen requerido por cada uno de los 3 tanques = 115 m 3 /3 = 38.3m 3

Volumen requerido por compartimento = 385/3 = 12.8

Dimensionamiento del compartimento requerido; OM (Ver plano TI-F adjunto):

Area del fondo: 4.0 m x 4.0 m = 16.0 m 2

Volumen de la tolva de fondo con pendiente de 0.6 vertical

por 1.0 horizontal. 7

16.0 m x 1.2 m 3 6.4m

1 1 u

-7-

Altura de lodos requerida sobre la tolva hasta su nivel -

normal operacional:

3 12.8 iii - 6.4 m 3 2 = 0.40 m.

16.0 m

3.5. - Lechos de secad o **

Bajo condiciones climáticas favorables -calor y ausencia de

lluvia- el lodo bien digerido secará en una a dos semanas,

si se coloca sobre lechos de secado porosos y bien drenados,

en capa de profundidad de 20 a 30 cms.

L Con objeto de adoptar una rutina sistemática de purga a los

tanques de digesti6n se propone ésta sea cada 3 semanas -a

cada uno de los compartimentos-; esto corresponde a purgar

un Tanque Imhoff, alternativamente, cada semana. Con ello

se establecerá un ciclo de purga del tanque, llenado del -

lecho, secado de lodos, limpieza del lecho y vuelta a lle-

nar del mismo cada 21 días.

La producci6n de lodos digeridos se estima en 9 pies 3 por

1000 habitantes/día. Ya que se contará con 3 Tanques Imhoff,

el volumen a ser purgado de cada tanque con intervalos de -

21 días será:

9 pies 3 x 28.32 lts/pie 3 x 6776 hab. x 21 días = 12.1 m 3 3 Tanques x 1000 hab. x 1000 lts/m 3

correspondiente a cada compartimento: 12.1 1n3 = 4.0 3

Notese que este volumen de purga permite la extracción de la

porción inferior de lodos almacenados en la tolva del compar

timento de digestión, porción ya digerida. Los lodos de --

reciente depósito pemanecerán retenidos hasta completar su -

período de digestión.

• ** Ver págs. 471 - 472 de "Elements of Water Supply and Waste -water

Disposal", Gordon Maskew Fair John Charles Geyer, John Wiley E

Sons, 1958.

FI

L

Area requerida por lecho de secado,considerando una profundidad

de lodos de 20 cm.

- A4.Om 3- 2 11 0.20 ri

Se propóne la construcci6n de 9 lechos de secado de:

2 4.0 m x 5.0 in = 20.0 m

El volúmen de lodos deshidratados a ser removidos de los lechos de secado se estima en 50% del volúmen de lodos frescos, es decir: 12.1 m 3 x 0.5 = 6.Om 3/ semana.

Los lodos al ser retirados de los lechos de secado se almacenarán

temporalmente en una plataforma de maduraci6n en espera de un

tiempo oportuno para su disposici6n final o utilizaci6n como compos

ta en el mejoramiento de áreas verdes. li

Para este fin se construira una plataforma con área de 40 a 50 m 2 como se indica en los planos correspondientes.

u 1 1 u 1

-9-

1-

VI ANEXO TECNICO

DISENO DE LA CAI'1ARA DE REJILLAS

Su objeto es proteger las instalaciones de tratamiento remo-

viendo sólidos gruesos que pudieran dañar las bombas y otros

L equipos electromecánicos, taponearv1vulas, etc.

Datos de diseño y normas tócnicas utilizadas.

2.1.- Gastos de diseño:

Q mín: 8 l.p.s.

Q medio: 16 l.p.s.

Q máx: 50 l.p.s.

2.2.- Velocidad en el canal de aproximación de 0.6 m/s a --

0.9 m/s

Se propone: 0.6 m/s para el Q mínimo de diseño.

1 2.3.- Abertura entre las barras de 1.0 a 4.0 cm.

2.5 cm valor medio propuesto.

2.4.- Reinoción del material retenido: Manual. El material

retenido podró ser enterrado o entregado para su dis-

L posición al servicio de limpia municipal.

N 2.5.- Inclinación de las barras:

Angulo con la vertical de 30° a 60 ° Ui

Se propone 45°

2.6.- Velocidad a través de las barras = 0.6 m/s para el --

Q mín. de diseño.

mal

2.7.- Eficiencia en función del espesor de las barras y la -

abertura entre las mismas: Se usaré solera de 6.35 mm

x 25 mm ("x 1") espaciados con claro libie de 2.5 cm.

- lo -

E La eficiencia reportada en las Normas de la antigua SAHOP es

deü.8

2.8.- Diámetro de la tubería de llegada: 45 cm.

3.- Diinensionamiento de las Instalaciones.

3.1.- Canal de aproximación.

- Area de la sección transversal:

A Q inax - 0.050 0.0833 m 2

y 0.6

- Para alojar un tubo de descarga de 0.45 m de diámetro

interno, se propone un canal de sección rectangular -

con 0.52 m. de base.

- Tirante de agua resultante en el canal:

Para Q máx = h máx = 0.0833 m 2 0.160 m = 0.52 m. 16 cm.

Para Q med = h med = 0.016__ = 0.051 m = 5lcm. 0.6 m/sxü.52m

Para Q mín 0.008 m 3 /s = mín = 0.6m/s x 0.52 m = 0.025 m = 2.5 cm.

- Pendiente requerida para mantener la velocidad de 0.6 m/s

con el Q mínimo.

R 2 S 1 y = n 2 donde: b = 0.52 in

h = 0.025 m

n = 0.013 (coef. de rugosidad)

despejando S y substituyendo

= vxn

R 2 '13

R = A = 0.52 m x 0.025 m P 0.52 m + (2 x 0.025 m)

R = 0.0228 m.

R213 = 0.0806

= 0.6 m/s x 0.013 2 = 0.00968

0.0806

S = 0.97%l%

- La longitud en el canal de aproximación de sección re-

gular de 0.52 m de base será igual a 1.90 m.

Con objeto de limitar la entrada a la Planta de caudales

extraordinarios superiores al Q máximo de diseño se cons

truirá en el canal de aproximaci6n un vertedor lateral

de demasias y una compuerta deslizante, como muestra el Plano CD - 01.

3.2.- Cámara de rejillas.

Obtención del área requerida entre rejillas.

Ateórica = Q máx = 0.050 m 3 / seg. = 0.0833 m 2 y 0.6m/s

Area requerida = A teórica = 0.0833 m 2 =0.104

eficiencia 0.8

Area de un espacio entre barras con 16 cm de tirante de L agua y 2.5 cm de separación entre rejillas. a1

0.16 m x 0.025 m = 0.004 m 2

- Area del mismo espacio proyectada sobre la rejilla a 450

a 2 2 2 = 0.004 m = 0.0057 m

Cos 450

- Número de espacios requeridos:

n = 0.104 m2 2 = 18.2419 espacios 0.0057 m

- Ancho de la cámara para alojar la rejilla:

19 espacios de 2.5 cm = 47.5 cm

20 barras de 0.635 cm = 12.70cm 60.20c60.5 cm

Será necesario hacer una transición en el ancho del canal,

de 0.52 ni a 0.605 ni. Esta transición se logrará en una ion

gitud adicional de 0.20 m al canal de transición. i L

- 12 -

DISEÑO DE LOS CANALES DESARENADORES

Tienen por objeto remover grava, arena u otras partículas

minerales que puedan ocasionar abrasión en equipos mecánicos

o dificultar la remoción de lodos del fondo de los tanques - de digestión.

Su instalación en sistemas de alcantarillado combinado es -

imperativo y la experiencia muestra que su instalaci6n en

L sistemas separados es tambión aconsejable.

En unidades habitacionales reden construidas, cantidades -

apreciables de tierra de jardínes y terraplenes no consolida

dos, material de construcción suelto y no removido, etc. Son - arrastrados y hayan entrada al alcantarillado.

Un gran número de usuarios conectan ilícitamente al albañal

déstico las aguas pluviales que caen en patios y techos;

esta agua arrastra tierray arena en cantidad significante.

Propónese pues la construcción de cámaras desarenadoras con

las características y condiciones siguientes:

- Se proyectan dos canales, para tener uno en operación y -

otro en limpieza. Su sección será rectangular.

- La limpieza será manual.

- La velocidad de diseño para el tránsito del agua en el

desarenador es de 0.3 m/s. Para el control de velocidad

se instalará un vertedor proporcional a la salida de cada

L canal.

- El vertedor servirá al mismo tiempo para permitir el aforo

del caudal que pasa por la planta.

r • - Diseño de los canales desarenadores.

4.1.- Gastos de diseño.

- Q máx = 50.0 l.p.s.

- Q rned = 16.0 1.p.s.

- Q mín = 8.0 l.p.s.

4.2.- Material a ser removido.

- tamaño de las particulas 0.2 mm

- densidad especifica 2.65

4.3.- Velocidades de diseño.

- de tránsito del agua en el canal = y = 0.3 m/s

- de sedimentaci6n = = 1.6 cm / s *

2 4.4.- Carga superficial de 1889 m

3 /m /dí a **

5.- Dimensionamiento del canal desarenador.

5.1.- Area transversal:

A = Q máx = 0050 mis = 0.167m 2 y 0.3 m/s

mm, con densidad corriente de --

Eau", Degrámont

desarenadores - ractice No.8, de

* Velocidad de sedimentaci6ri de partículas de 0.2 específica de 2.65 siendo transportadas por una velocidad horizontal de 0.3 rn/s.

Ver tabla en p. 96 del "Mmcnto Technque de 1' 1972.

** Tabla 9-1 Carga superficial te6rica máxima para Wastewater Treatment Plant DesignT' Manual of P laW.P.C.F. 1977 pág. 143.

- 14 -

5.2.- Profundidad del agua:

ht = 0.21 m tirante sobre la cresta del vertedor.

H = h t + 0.02 m**= 0.23 m. tirante sobre el fondo del canal.

2

5.3.- Ancho del canal = B = = 0.167 n 0.726 m0.75 m H 0.23m

5.4.- Largo del canal.

y L =—x H donde 5

0.3 m/s L = x 0.23 0.016 m/s

L = Largo del canal .(m)

y = Velocidad del agua (mis) y = Velocidad de sedimentación

5

de la partícula (m/s)

H = tirante propuesto.

L = 4.31 m4.50 m.

Se propone una longitud total de 4.50 m para compensar por

la turbulencia de entrada y salida.

5.5.- Area superficial resultante:

As = L x B = 4.50 m x 0.75 m = 3.37 m 2

5.6.- Carga superficial resultante = (máxima)

- Q máx x 86400 s/día 0.050 m 3 /s x 86400 s/día Cs- A 2 s 3..7m

= 1282 m 3 /m 2 /día.

Valor resultante menor al máximo admisible.

* Altura requerida para obtener el Q máx. de 50 l.p.s. a travós del

vertedor proporcional; ver Fig. 2.

* * La cresta del vertedor deberá mantenerse a 2 cm. sobre el fondo

del canal o la arena depositada en el mismo.

6.- Dimensionamiento del vertedor p roporc i ona l*

Gasto máximo, Q máx = 0.050 m 3 /s

Tirante sobre la cresta del vertedor ht = 0.21 m.

Tirante en el canal H = 0.23 m.

Ancho en el canal B = 0.75 in.

6.1.- Las íórmulas siguientes se han usado en su cálculo:

-1 X = b [ 1- 2 - tan y/a J (1)

Q = 2b 2a (h+ a) (2) £1.

La fórmula (1) permite el trazo del vertedor

La fórmula (2) permite obtener el gasto total a diversas alturas de agua vertiente.

6.2.- La figura 1, abajo iitistra el significado de cada una de

las literales anteriores.

hf h)

* Con fórmulas y recomendaciones del Manual of Practice MOP/8 de la

W.P.C.F. 1977, págs. 140 - 144.

u

a,

II

-

- 16 -

111 6.3.- Con objeto de evitar taponamientos del vertedor "a't

- debe ser igual o mayor a 2.5 cm.

Se proponen las dimensiones siguientes:

a = 2.5 cm.

b = 18 cm

Aplicando estas dimensiones a las fórmulas (1) y (2)

L se obtiene la tabla 1, donde (x) y (y) permiten el -

trazo del vertedor y ht, altura del agua sobre la -

cresta, permite obtener el gasto.

6.4.- Los gastos correspondientes en la porción rectangular

del vertedor, para ha han sido obtenidos con la -

fórmula general para vertedores rectangulares de •cresta

angosta.

Q = KLH' con los coeficientes apropiados en la fórmula

de Franc i s * -

1

6.5.- La Fig. 2, del Anexo Técnico ilustra el vertedor en escala

natural y puede ser usada como plantilla de trazo.

6.6.- Velocidades resultantes en el Canal.

r El vertedor deberá colocarse en forma tal que su cresta

quede 2 cm sobre el fondo del canal; al irse depositando

arena sobre el fondo del canal, el vertedor deberá ser

deslizado hacia arriba con el objeto de mantener esta -

distancia de 2 cm constante.

Con esta condición las velocidades que se obtendrán en

el canal serán las síguientes:

OR

* Ver Fig. 21, pág.21 Handbook of Applied Hydraulics de Calvin

Victor Davis, Mc Graw - Book Co. 1942.

- 17 -

Para Q máx = 50 1.p.s. (50.83 l.p. s .)*

h t aprox. = 21.0 cm y H = 23 cm.

la velocidad resultante será:

= 0.050 m 3 /S = 0.29 m/s 0.75 m x 0.23 m

Para Q medio = 16.0 1.p.s. (16.80 l.p. s .)*

ht aprox = 7.5 cm y H = 9.5 cm.

la velocidad resultante será:

0.016 m 3/s - y = 0.22 m/s 0.75 m x 0.095

Para Q mínimo = 8.0 l.p.s. (7.98 l.p. s .)*

ht aprox = 4.0 cm y 1-1 = 6.0 cm.

la velocidad resultante será

0.008 m 3 /s - y = _____________ - 0.1 m/s 0.75 m x 0.06m.

El análisis de estas velocidades indica que para gastos mínimos, que se producirán entre las 12.00 p.m. y las 5.00aip una capa de materia orgánica será depositada diariamente sobre la superficie del desarenador.A partir de las 6.00am, al aumentar el gastola-velocidad de tránsito del agua aumentará igualmente lográndose--velocidades que garantizare1 arrastre de la materia orgánica de-positada. La velocidad máxima obtenida no depasará la velocidad de arras - tre de las particulas de arena garantizandose su depósito y renio ci6n en el desarenador.

* Valores cercanos que aparecen en la tabla No.l.-

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TABLA No.! VERTEDOR PROPORCIONAL

(a = 2.5 cm; b = 18 cm)

h t y o h x Q cm cm cm 1.p.s.

0.5 - 18 0.43

1.0 - 18 1.23

1.5 - 18 2.29

2.0 - 18 3.60

2.5 - 18 5.08

3.0 0.5 13.18 5.46 3.5 1.0 11.53 6.71 4.0 1.5 10.44 7.98 4.5 2.0 9.63 9.24 5.0 2.5 8.99 10.50 5.5 3.0 8.47 11.76 6.0 3.5 8.03 13.02 6.5 4.0 7.66 14.28 7.0 4.5 7.33 15.54 7.5 5.0 7.05 16.80 8.0 5.5 6.79 18.06. 8.5 6.0 6.56 19.32 9.0 6.5 6.36 20.58 9.5 7.0 6.17 21.84

10.0 7.5 5.99 23.10 10.5 8.0 5.83 24.36 11.0 8.5 5.69 25.62 11.5 9.0 5.55 26.88 12.0 9.5 5.43 28.15 12.5 10.0 5.31 29.41 13.0 10.5 5.20 30.67 13.5 11.0 5.09 31.93 14.0 11.5 4.99 33.19 14.5 12.0 4.90 34.45 15.0 12.5 4.81 35.71 15.5 13.0 4.73 36.97 16.0 13.5 4.65 38.23 16.5 14.0 4.58 39.49 17.0 14.5 4.50 40.75 17.5 15.0 4.44 42.01 18.0 15.5 4.37 43.27 18.5 16.0 4.31 44.53 19.0 16.5 4.25 45.79 19.5 17.0 4.19 47.05 20.0 17.5 4.13 48.31 20.5 18.0 4.08 49.57 21.0 18.5 4.03 50.83 21.5 19.0 3.98 52.09 22.0 19.5 3.93 53.35 22.5 20.0 3.89 54,61 23.0 20.5 3.84 55.87 23.5 21.0 3.80 57.13