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Capítulo 3 EXPERIENCIAS EN LA EVALUACIÓN DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN APLICADO A COMUNIDADES RURALES CON SEDIMENTACIÓN POR MANTO DE LODO . Resumen En el presente trabajo se realizó la operación y determinación de la calidad del agua de la planta potabilizadora piloto, existente en el Centro Interamericano de Recursos del Agua (CIRA), la cual está enfocada a suministrar agua potable a poblaciones menores de 2500 habitantes. Es un sistema integrado de potabilización de agua que consta de las operaciones unitarias de coagulación, floculación, sedimentación por manto de lodo y filtración en un reactor formado por tres unidades concéntricas. A la salida de la unidad de filtración se aplica la desinfección aplicando cloro gas que es producido a través de energía solar. Se determinaron los tiempos de retención y regímenes de flujo por operación unitaria, que por la geometría y forma de la planta; en el caso de las etapas de sedimentación no corresponden en su totalidad con el tiempo teórico calculado para las mismas. La aplicación de hidroxicloruro de aluminio y cloruro férrico como coagulantes en dosis de 5 y 25 mg/L en pruebas realizadas en planta, se observó una adecuada calidad de agua que cumple con la NOM127SSA11994 en cuanto a parámetros fisicoquímicos. El adecuado funcionamiento de la planta piloto dependerá del control de las condiciones hidráulicas del sistema. Palabras clave: potabilización, comunidades rurales, manto de lodo, planta paquete. Introducción La calidad del agua en estado natural y tratada son temas relacionados con nuestro ambiente. Uno de los usos con mayor prioridad de atención, en cantidad y calidad del agua, es el uso y consumo humano. El agua se extrae de fuentes subterráneas y superficiales, la calidad de la fuente nos conduce al tratamiento requerido según sean las necesidades esperadas por el usuario. Actualmente, la cantidad y la calidad de las fuentes de abastecimiento se han visto disminuidas por el crecimiento poblacional y por la presencia de sustancias contaminantes. México enfrenta diversos problemas de abastecimiento de este recurso, tales como escasez y contaminación. En las zonas rurales los principales problemas de disponibilidad del agua son el desabasto y su falta de potabilización. En numerosas ocasiones el agua que llega a las viviendas de muchas comunidades rurales proviene de manantiales, ríos, arroyos, ojos de agua u otro tipo de fuentes naturales superficiales expuestas a la contaminación debida a la exposición y arrastre de partículas orgánicas e inorgánicas. Existen diversos factores que influyen en la falta de abastecimiento de agua potable que consume una población. Entre éstos se encuentran: a) la poca infraestructura de redes de almacenamiento y distribución de agua, b) los aspectos culturales y socioeconómicos que condicionan la aceptación o rechazo a ciertas formas de abastecimiento y potabilización, c) factores políticos que afectan la normatividad relativa a la inversión en el desarrollo y mantenimiento de sistemas de abastecimiento de agua potable, d) la escasez de recursos financieros, el limitado conocimiento de saneamiento ambiental e higiene pública y, e) la falta de un personal capacitado entre otros. Situación del servicio de agua potable en México. En México los servicios de agua potable, saneamiento y alcantarillado se han desarrollado de acuerdo con las capacidades económicas y sociales de sus pobladores, atendiendo a un criterio de autosuficiencia financiera y técnica; características de las cuales carecen en su mayoría las comunidades cuyo número de habitantes es menor a 2500. Los estados que tienen mayor cantidad de comunidades rurales son: Veracruz, Chiapas, Chihuahua, Jalisco, Oaxaca, Michoacán y Tamaulipas; éstos concentran el 41.4% de los habitantes que viven en condiciones rurales. De acuerdo con el XII Censo General de Población y Vivienda 2000, en febrero del año 2000 México tenía una

AGua potable

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  • 10/6/2015 Captulo

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    Captulo3

    EXPERIENCIASENLAEVALUACINDEUNSISTEMADEPOTABILIZACINAPLICADOACOMUNIDADESRURALESCONSEDIMENTACINPORMANTO

    DELODO

    .

    Resumen

    Enelpresentetrabajoserealizlaoperacinydeterminacindelacalidaddelaguadelaplantapotabilizadorapiloto,existenteenelCentroInteramericanodeRecursosdelAgua(CIRA),lacualestenfocadaasuministraraguapotableapoblacionesmenoresde2500habitantes.Es un sistema integrado de potabilizacin de agua que consta de las operaciones unitarias de coagulacin,floculacin,sedimentacinpormantodelodoyfiltracinenunreactorformadoportresunidadesconcntricas.Ala salida de la unidad de filtracin se aplica la desinfeccin aplicando cloro gas que es producido a travs deenergasolar.Sedeterminaronlostiemposderetencinyregmenesdeflujoporoperacinunitaria,queporlageometrayformadelaplantaenelcasodelasetapasdesedimentacinnocorrespondenensutotalidadconeltiempotericocalculadoparalasmismas.La aplicacin de hidroxicloruro de aluminio y cloruro frrico como coagulantes en dosis de 5 y 25mg/L enpruebasrealizadasenplanta,seobservunaadecuadacalidaddeaguaquecumpleconlaNOM127SSA11994encuantoaparmetrosfisicoqumicos.Eladecuadofuncionamientodelaplantapilotodependerdelcontroldelascondicioneshidrulicasdelsistema.

    Palabrasclave:potabilizacin,comunidadesrurales,mantodelodo,plantapaquete.

    Introduccin

    Lacalidaddelaguaenestadonaturalytratadasontemasrelacionadosconnuestroambiente.Unodelosusosconmayorprioridaddeatencin,encantidadycalidaddelagua,eselusoyconsumohumano.Elaguaseextraedefuentessubterrneasysuperficiales,lacalidaddelafuentenosconducealtratamientorequeridosegnseanlasnecesidadesesperadasporelusuario.Actualmente,lacantidadylacalidaddelasfuentesdeabastecimientosehanvistodisminuidasporelcrecimientopoblacionalyporlapresenciadesustanciascontaminantes.

    Mxicoenfrentadiversosproblemasdeabastecimientodeesterecurso,talescomoescasezycontaminacin.Enlaszonasruraleslosprincipalesproblemasdedisponibilidaddelaguasoneldesabastoysufaltadepotabilizacin.En numerosas ocasiones el agua que llega a las viviendas de muchas comunidades rurales proviene demanantiales, ros, arroyos, ojos de agua u otro tipo de fuentes naturales superficiales expuestas a lacontaminacindebidaalaexposicinyarrastredepartculasorgnicaseinorgnicas.Existendiversosfactoresqueinfluyenenlafaltadeabastecimientodeaguapotablequeconsumeunapoblacin.Entrestosseencuentran:a)lapocainfraestructuraderedesdealmacenamientoydistribucindeagua,b)losaspectos culturales y socioeconmicos que condicionan la aceptacin o rechazo a ciertas formas deabastecimientoypotabilizacin, c) factores polticos que afectan la normatividad relativa a la inversin en eldesarrollo y mantenimiento de sistemas de abastecimiento de agua potable, d) la escasez de recursosfinancieros,el limitadoconocimientodesaneamientoambientalehigienepblicay,e) lafaltadeunpersonalcapacitadoentreotros.

    SituacindelserviciodeaguapotableenMxico.

    EnMxico losserviciosdeaguapotable, saneamientoyalcantarilladosehandesarrolladodeacuerdocon lascapacidadeseconmicasy socialesde suspobladores,atendiendoauncriteriodeautosuficiencia financieraytcnica caractersticas de las cuales carecen en sumayora las comunidades cuyo nmero de habitantes esmenor a 2500. Los estados que tienen mayor cantidad de comunidades rurales son: Veracruz, Chiapas,Chihuahua,Jalisco,Oaxaca,MichoacnyTamaulipasstosconcentranel41.4%deloshabitantesquevivenencondicionesrurales.

    DeacuerdoconelXIICensoGeneraldePoblacinyVivienda2000,enfebrerodelao2000Mxicotenauna

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    cobertura de servicios de88%de aguapotable y 76%enalcantarillado. En el mbito de zonasurbanas lascoberturas eran de 95% en agua potable y 90% para drenaje, y en las zonas rurales eran 68% y 37%respectivamente.

    ComoseobservaenlaTabla1,de1990a2000lacoberturadeaguahaaumentadoenaproximadamenteun10%,apesardequeelcrecimientopoblacionalhaidoenaumento.

    Tabla1.Coberturadeserviciodeaguapotableenelmbitonacional19902000.

    Problemasdesaludpblicapresentesencomunidadesquenotienenaguapotabledecalidadparaconsumo

    Elserviciodeaguapotableaseguralasaluddelapoblacin,alreducirlaincidenciadeenfermedadesdiarreicaseinfecto contagiosas, las cuales se encuentran entre las 20 principales causas de enfermedad en el pas. Lapoblacinms afectada por sta, son los niosmenores de 1 ao hasta los de cinco, as como los adultosmayores.Lamayorpartedelasenfermedadesinfectocontagiosas,resultanenaltosndicesdemortalidadporfaltadeestosserviciosodeficienciasenlosmismosesporlotantounderechofueradediscusinparaunavidadigna,elcontarconunafuentedeaguapotableyalcantarillado.Lafaltadeambos(odeletrinasparadisposicindeexcretas)incrementalosriesgosdebrotesdeclera,quehanidoenaumentoapartirde1995en1994sepresentaron4075casosyen199516430(CNA1996).

    De acuerdo con la Secretara de Salud, una de las principales causas demuerte infantil en Mxico, son lasinfecciones gastrointestinales (clera, disentera, fiebre tifoidea, hepatitis tipo A, rotavirus, fiebre amarilla,salmonelosis,etc.)siendolamscomnlainfeccinintestinal(segundolugaranivelnacional),conun5.2%.

    Delas401plantasqueestninventariadas,336operanconungastotratadode78321L/squerepresentanel24%delvolumendeaguasuministradaanivelnacionalestoseestimaen319563L/s.Lasplantasqueestnfueradeoperacinson65,conunacapacidadde5115L/s.

    LaSecretaradeSalud,encoordinacinconlaCNA,establecilaNormaOficialMexicanaNOM127SSA11994,saludambiental, aguaparausoy consumohumanolmitespermisiblesde calidad y tratamiento a que debesometerseelaguaparasupotabilizacin,publicadael18deenerode1996ymodificadael22denoviembredel2000.

    El objetivo de este trabajo fue evaluar el agua obtenida de la planta potabilizadora piloto para pequeascomunidadesrurales,verificandoquestaseaaptaparaelconsumohumanoydeterminandosisudesinfeccinproducesubproductossecundariosdelacloracin.

    Descripcindelaplantapotabilizadorapiloto(ppp)

    LaPPPseencuentraubicadaenlasinstalacionesdelaUniversidadAutnomadelEstadodeMxico,UnidadSanCayetanoformandopartedelasinstalacionesdelCentroInteramericanodeRecursosdelAgua(CIRA).

    Esunsistemadetratamientointegralconelfindeobteneraguaparausoyconsumohumanoabajocosto,enespecialparapequeascomunidades.EsteprototipoenespecialestconstruidoenlminadeaceroinoxidableNo.18(1.2141mm),formadoporcuatrounidadesconcntricasdeacuerdoconlasiguientedescripcin.

    EnelPlanoA01seobservalaPPPenperspectivaconsusdimensiones,lascualestienenunaalturade3000

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    mmconformadaporcuatrocilindrosconcntricosde50,200,1100y1700mmdedimetrorespectivamente.Asmismo,seobservanunaseriedevlvulasdecompuertalacualescorrespondenalospuntosdemuestreodelaetapademantodelodoyclarificacin(puntosdemuestreo4a13ladoizquierdodelaPPP)ycuatrovlvulasdelladoderechotresdeellascorrespondenalcontroldesalidadeaguaderetrolavadoylacuartacorrespondealapurgade lodoen la tolvade formacindelmantode lodo.Seobservaendetalle la tuberadeentradasysalidasdeaguaalaplantadeacuerdoconlaoperacindequesetrate:unavlvuladealimentacinalaplanta(V1),unavlvuladealimentacindeltanqueelevado(V2),unavlvuladealimentacindelacisterna(V3),unavlvuladesalidadeaguatratadaqueserllevadaalaunidaddedesinfeccin(V4),yfinalmentelavlvuladeretrolavadodelmediofiltrante(V5).Seobservaelpuntodeinyeccindeltrazador,eldimetrodeestatuberaesde3/4.Tambinsemuestralatuberadealimentacindecoagulante()atravsdeunabombadosificadora.Estesistemadetubera tiene3/4dedimetro,esdeacerogalvanizado,cuentacon1 coplemetlico,1copleplstico,5codos,5vlvulasdecompuerta,unaTeemodificadadedimetro,6Teesde,unabombacaseradeHPconunaalimentacinmximade1.2L/s (laalimentacinpromediodurante laspruebasestenfuncindelaconcentracindeslidosytiempodeoperacin),1vlvuladenoretorno,1tanquemarcaRotoplasde4m3decapacidaddentrodeunacisternay1bombadosificadoradecapacidadvariable(dosificacinmxima1.8L/h),

    EnelPlanoA02 semuestrauna vista enplantade la PPPmanejando un corte transversal AA donde sedescribenlasdiferentesetapasdelaplanta,puntosdemuestreoparaevaluacindecadaunadelasetapas,ydosdetalles:detuberadealimentacinyrecirculacindelodocomoampliacindepartesespecficasdelaplantadeacuerdoalasiguientedescripcin.

    Laentradadeaguacrudaindicaelpuntodemuestreo1(parteinferiordelaplanta)pasandoauntubode50mmdedimetroy3000mmdelongituddondesellevaacabolacoagulacin.Enlapartesuperiordeestepuntoydebidoalavelocidaddelflujo,seformaunchorrodondeelaguadesciendeporunatuberade200mmdedimetro(primeraetapade launidaddemezclado lento)con1850mmde longitudhasta llegara la tolva2(segundaetapademezcladolento)enestepuntoseseparanlaspartculasporpesodondelasmaspesadassonconducidasalaparteinferiordelatolva1dondesetienelarecirculacindelodorecincoagulado,laspartculasdemenorpesopasanalasiguienteetapadondeseformaelmantodelodoporlapartesuperiordelatolva2,dondealterminarlapendientedeinclinacin(45)pasanalazonadeclarificacinconuna longitudde1850mmenflujoascendente.EnelplanoA02seobservan10tubosconsuvlvulaquesonlospuntosdemuestreodelaunidaddesedimentacin(puntos4al13,unidadconcntricade1100mm).Al finalizarestecilindroseencuentra el punto de muestreo 14 y el agua pasa a la unidad de filtracin (ltimo cilindro 1700 mm dedimetro).Enestazonaseobservan4vlvulasdecompuerta,delascualestrescorrespondenalaguadesalidadelretrolavadoyunaalapurgadelodo,(mencionadasenelplanoA01).Lacomposicindellechofiltranteesdesoportegravade"conalturade70mm,gravadeconh=100mmygravillade1/8conh=100mm,gravafinaconunah=100mm,arenaderoconh=200mm,arenaslicaconh=50mmenlapartesuperiordelfiltroconunespesortotalde620mm,cuentaconunacmaracolectoradeaguatratada.

    Unavezqueelaguahasidotratadapasaalaunidaddedesinfeccin.Estacuentacon2panelessolares(1x75m),quealimentanconunamperajemximode4.57A,aunacumulador12V,estabateraa suvezhacefuncionarlaceldaelectrolticadivididaporunamembranasemipermeable,endondeseencuentraunasolucinconcentradade sal comn y sosa custica respectivamente. El nodo es un electrodo de titaniorubidio y elctodoestacompuestodeaceroinoxidable.Enlaceldadelasolucindesalseproducengasesoxidantes,ozonoycloro,estosgasessonalimentadosalaguaquesaledelaplantapormediodeuntuboventuri.(BarrottL.P.et.al1994.RojasV.,2000ay2000b.BrustCarmonaetal.,1996,1998).PlanoA03.

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    Materialesymtodos

    Setrabajoconuntipodeaguaquesimulalascaractersticasdeaguasuperficial,conturbiedadentre110y550

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    UTN (preparada a partir de la adicin de tierra a agua de pozo almacenada por un tiempo15 30 das encisterna).Laspruebasrealizadassondeacuerdoaldiagrama1.

    Laspruebasenplantaserealizaronauncaudalde0.0005m3/sconsistieronenrealizarlosclculostericosdeparmetrosdediseodelaPPPdebidoaqueelprototipofueconstruidodeformaemprica,encadaunadelassecciones de la planta (operaciones unitarias) y corroborar si entran en un rango de operacin ptimo, losparmetros evaluados fueron: la velocidad de flujo (v), el rgimen de turbulencia de acuerdo al nmero deReynolds(Re), laprdidadecarga(h), lapotenciadisipada(P),elgradientedevelocidad (G)yelnmerodeCamp(C)conlosdosltimosparmetrossedeterminlaoperacinptimadelamezclarpidayfloculacinmedianteelproductodelgradientedevelocidad,eltiempoderetencinylaconcentracindeloslodosformadosGx?xc.Deacuerdoalassiguientesecuaciones.

    Diagrama1.DescripcindelaspruebasrealizadasenlaPPP.

    ParadeterminarelnmerodeReynoldsRe,seutilizlaecuacin1,donde:veslavelocidadenm/s,Ddimetrodelatubera,enm,Mezesladensidaddelamezclaenkg/m3,Mezeslaviscosidaddelamezclaenkg/ms.

    Conociendolascondicionesdeturbulenciasebuscacalcularlaprdidadecargaparacadaseccin,paraestoesnecesarioprimeroobtenerelfactordefriccin,paralocual,sehizousodelasecuaciones2y3,paradeterminarlasconstantesAyBquesonadimensionalesysustituyendoestosvaloresenlaecuacin4,determinarelfactordefriccinDadimensional.(Valiente,1998).

    ElfactorDnospermitedeterminarlaprdidadecargaenelcasodeunatuberadedimetroconstanteDen(m),mediantelasiguienteecuacin(5),dondehLeslaprdidadecargaenm,LyLeq,sonlalongitudylongitudequivalenterespectivamenteambas,enmygeslaconstantedelagravedad,enm/s2.

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    En caso de existir una reduccin o ensanchamiento sbito del dimetro, esta ecuacin toma la forma de laexpresin(6)dondekcbesunaconstanteadimensionalcuyovalores1.

    Porotraparte,silareduccinoensanchamientoesprogresivo,laconstantekex(adimensional)estenfuncindelngulodereduccinoensanchamientoysepresentaenlasecuaciones7y8,primeroparaexpansin,dondeeselnguloengradosCexesuncoeficientedeexpansin,DmeseldimetromenorenmyDMeseldimetromayor,enmykex,eslaconstantedeexpansinadimensional.(Valiente,1998)

    Encasodeunareduccinestasecuacionessufrenlassiguientesmodificacionesecuaciones(7')y(8'),Creeselfactordereduccin,Nes,elnguloengrados,DMeseldimetromayoryDmelmenorenmykreconstantedereduccin,adimensional.

    Unavezquesehacalculadolaprdidadecarga,sepuededeterminar,laprdidadecargadebidaalapresenciadeslidosenelfluido.Paralamezclarpidayfloculacinstasecalculamediantelaecuacin(9)hlod,es laprdidadecargadebidaalapresenciadeslidos,enmces,laconcentracindeslidosenlacorriente,enm3

    delodo/m3demuestrasolesladensidaddelosslidos,enkg/m3yagesladensidaddellquido,enkg/m3.

    Dondeelsigno(+)indicaunflujoascensionalyelsigno()indicaunflujodescendente.

    Unavezdeterminadosestosparmetrosseprocediacorrerpruebasenplantaoptimizandocadaunade lasoperacionesunitarias,buscandoelequilibrioentre lavelocidaddesedimentacinde los floculos formadosy lavelocidaddeflujoascendenteconelfindequeseformeelmantodelodo.Paraestoseutilizaronloscoagulantesoptimizados en prueba de jarras (Chvez et al., 2000, Pavn et al., 1998), teniendo diferentes puntos demuestreoconelfindeubicarelaumentoenlaconcentracindeslidos,loqueseraindicativodelaubicacindelmantodelodo.Lavariablederespuestafueentodoslospuntosdemuestreolaturbiedadyenelcasodelmanto de lodo la concentracin de slidos (mL/L). El muestreo se llev a intervalos de 2060 minpreferentemente,determinandolosparmetrosdeturbiedaddelaguayconcentracindeslidos(mL/L)enelcasodeobservarunaturbiedadalta.LosdiferentespuntosdemuestreosepuedenobservarenelplanoA02.Noentodas laspruebasenplantaseevaluarontodos lospuntosdemuestreo,yaqueenunaprimeraetapaseevaluaronlosprocesosdecoagulacinfloculacinysedimentacin(sincontarconmediofiltranteenlaPPP).Yunavezoptimizadaestaetapaseevalulaoperacincompletadelaplanta.

    Laeficienciadelaunidaddedesinfeccinseevalualdeterminarlaconcentracindeclororesidualinmediatoalaaplicaciny30minutosdespusdelaaplicacindeclorogas,asmismoserealizunmonitoreodeproduccinde cloro con respecto a determinacin de coliformes totales y fecales, evaluando algunas caractersticasfisicoqumicasymicrobiolgicasdelaguatratadaconrespectoalaguacruda.

    EnelcasodelaevaluacindeflujosytiemposderetencinserealizaronconelapoyodelpaquetecomputacionalAlduilDatos(IlagorreyRivas2002)desarrolladoenelCIRA.SiguiendolametoologadeLevenspiel(1987)coninyeccininstantneadeltrazador.

    Resultadosydiscusin

    Losparmetroscalculadosdeformatericaauncaudalde0.0005m3/ssepresentanenlasTabla2parareas

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    constantesenlasunidadesdemezclarpida,floculacinprimeraseccin,yclarificacinobservandoqueelvalordelgradientedevelocidadparalamezclarpida(G=1500.1s1)seencuentradentrodelorecomendadoporArboleda (2000) y Amirtharajah and Trussler (1986), de entre 1000 2000 s1 y 1000 3000 s1respectivamente.

    El tiempo de retencin es de 12 s, el cual se encuentra por debajo del valormarcado por Amirtharaja paracoagulacinporbarrido (30180s)yporencimadel valormarcadoporelmismoautorpara coagulacinporadsorcindesestabilizacin(15s),encuantoalnmerodeCampessuperioralorecomendadoporestemismoautordeentre12,000a14,400siendoelresultadoobtenidoexperimentalmentede18,001

    Paramezclalenta(floculacin)seobtuvoparaelgradientedevelocidadunvalorde397.39s1elcualestaporencimadelvalorreportadopordiversosautoresconunmximode100s1(Arboleda,2001Fair andGeyer,1984). El tiempo obtenido es de 110 s es superior a lo recomendado en la literatura por los autores arribamencionados(60s).Sinembargo,elnmerodeCampseencuentraenlorecomendadoporlaAWWA(30,000150,000)conunvalorde43713.01.Enelcasodelaetapadesedimentacinsedeterminlacargasuperficialqueesde46.9m3/m2dlocualestadentrodeloreportadoporRomero(1999)deentre22a58.Es importante mencionar que los valores recomendados por diversos autores corresponden a sistemashidrulicosdetratamientodeaguaconvencionales,porloquenoseesperaqueseajustenensutotalidadaundiseocomoelestudiadoenelpresenteproyecto.

    Tabla2.ParmetroscalculadosdeacuerdoalasdimensionesdelaplantapilotoconunQ=0.0005m3/s

    Enelcasode laseccindereavariablesepresenta lavariacindevelocidaddemaneragrfica (Grfica1),tomandocomopuntodereferencialazonaderecirculacindelodo,seguidodelazonadeformacindelmantode lodo y terminando en la etapa de clarificacin, donde se observa una disminucin de la velocidad quecorrespondealpuntodondepasaelaguaatravsdeunapequeareduccinparaentraralazonadeformacindelmantode lodo,estopermiteunavariacindevelocidad lacualdisminuyeamedidaqueel flujoasciendedando como resultado el equilibrio entre la velocidad de sedimentacin del lodo formado y la velocidadascensionaldelfluidoformandoelmantodelodo.

    Elintervalodevelocidadascensionalcalculadaestentre0.0005y0.0098m/ssegnlaalturadelatolva2,ylavelocidaddesedimentacindellodocalculadaexperimentalmenteesde0.00079y0.00095paraclorurofrricoe hidroxicloruro de aluminio respectivamente, los cuales estn mucho ms cercanos al limite inferior delparmetrocalculadoloqueimplicaqueconestegastoelmantodelodoseformarenlaparteinferiordelazonadeformacindemantodelodo.(Garrido,etal.,2001).

    Encuantoalosparmetrosdeevaluacindelprocesosepresentagrficamente(Grfica2)comoevolucionalaturbiedadresidualconrespectoaltiempoaplicandoamboscoagulantes,dondesepuedeobservar laturbiedadresidualenlospuntosdemuestreoquecorrespondena lasalidadelclarificadorydespusde la filtracinqueparaelclorurofrricopresentaturbiedadresidualdealrededorde20UTNydespusdelaunidaddefiltracinstabajahastamenosde2UTN,paraelhicroxiclorurodealuminiolaturbiedadresidualenelclarificadoresenpromediode10UTNyalasalidadelfiltroesmenora1UTN,porloqueconamboscoagulantessecumplelanormatividadencuantoaturbiedadresidualserefiere(5UTN)Tabla4.

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    Grfica1.Variacindereasenlazonadesedimentacindelaplantapiloto

    En cuanto a la determinacin de tiempos de retencin en laTabla3 se presenta una comparacin entre eltiempode retencin terico y el determinado experimentalmente de forma instantnea (Levenspiel, 1987),donde se observa que para las etapas de mezcla rpida y mezcla lenta coinciden con el tiempo calculadotericamente,sinembargo,para lasoperacionesunitariasdesedimentacinseparandoel iniciodelmantodelodo,el finaldestey la clarificacindel agua,el tiempo real esmuchomascortoqueel calculado,esto seexplicaporlageometradelsistema,enelqueelflujodespusdepasarporlaprimeraetapadelmezcladolentosedispersaygranpartedeltrazadorempiezaaconducirseatravsdellaetapadeformacindelmantodelodo,formandounadistribucinconunacolamuylargadelladoderechoporloqueenpromedioeltiempoescortocomparadoconlosclculosrealizados.

    Tabla3.Tiemposderetencindeterminadosexperimentalmente

    Grfica2.Comportamientodelaturbiedadresidualdespusdelclarificadorydelafiltracin

    Conrespectoalcomportamientodelmantodelodo,enfuncindeltipodecoagulante,(clorurofrricooPAClcondosisde20y5mg/Lrespectivamente),sepuedeobservarenlaGrfica3,quealdosificarelclorurofrricoenelminuto200delapruebaenplantasealcanzaunaalturadelmantodelodode9cm,enestetiemposerealizuna purga de lodo con el fin de evaluar la estabilidad del manto en cuanto a su fluidizacin y tiempo deformacin.Finalmenteelmantodelodoalcanzunaalturade27cmenelminuto420.ParaPAClseobservquelaformacindelmantodelodoeslentayaquehastaelminuto250sualturafuede9cm,sinembargo

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    despusdelapurga,laformacindelmantoesmsrpidoqueparaelclorurofrricoaumentandode9a45cmenelminuto450.EstoquieredecirquelaformacindelmantodelodosevemsfavorecidaparaelcoagulantePAClencuantoalaestabilidaddelmanto,debidoalascaractersticasdelfloculoproducido.

    Grfica3.Comportamientodelmantodelodo

    En el caso del sistema de desinfeccin el comportamiento de la concentracin de cloro residual medida almomentodeaplicarelclorogasseobservaenlaGrfica4,paraclorurofrricosumximaconcentracinesde0.5mg/Lalos50minutosdisminuyendoymantenindoseen0.4mg/Lalos180minutosyparaPAClesde1.4mg/Lalos180minutos.

    EnlaGrfica5,seobservaquelaproduccindeclorogas,dependedirectamentedelatemperaturadelacelda,yaquealaumentarlatemperaturadelaceldaelectroltica,aumentalaproduccindegascloro,auntiempode35minutos,latemperaturafuede20Cconunaconcentracindeclororesidualde0.11mg/L.Para120minutosdepruebaaunatemperaturadelaceldade25Claconcentracindeclororesidualaumentoa1.1mg/Lyunahoradespus(180minutosdeprueba)conunatemperaturade29Claconcentracindeclororesidualfuede3.6mg/L.

    EnlaTabla4semuestranlosresultadosencuantoalacaracterizacindelefluenteconrespectoalaguacruda,dondeobservamosqueel efluente cumple con las caractersticas fisicoqumicasdeacuerdoa lanormatividadcorrespondiente (NOM127SSA11994) para ambos coagulantes, sin embargo para el caso de organismospatgenosnoseeliminanensutotalidadquizdebidoaqueenlametodologadeanlisisempleadaseaplicaunmtodoprobabilstico,obienrevisarlametodologadetomademuestra.

    Grfica4.Concentracindeclorolibreresidualconrespectoaltiempo.

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    Grfica5.Concentracindeclorolibreresidualconrespectoalatemperatura

    Tabla4.Caracterizacindelaguatratadaenplantapiloto.

    Conclusiones

    De formageneral losparmetrosdediseocalculados caen dentro de lo recomendado en la literatura pordiversosautores,considerandouncasoparticularyaquelasoperacionesunitariasconlasquecuentaelsistemaestncontinuas.Existeunequilibrioentre lavelocidadascensionaly lavelocidaddesedimentacindel lodo,estodebidoa lageometradelsistemaquepermiteunavariabilidaddelreayporlotantovariacinenlavelocidaddelflujo.Laspruebasenplantaconamboscoagulantesseobtieneunaturbiedadresidualmenora5UTN,sinembargoesnecesarioconsiderarlacalidaddelaguageneralsobretodoenelaspectomicrobiolgico.Laproduccindeclorogasesfuncindelatemperaturaydelaconcentracindesalenalceldaelectroltica.Encuantoalostiemposderetencinparalasetapasdemezcladorpidoymezcladolentosonaproximadasaltiempocalculado,encuantoalaetapadesedimentacinsepresentaunadispersindeltrazadordisminuyendoeltiempoderetencinexperimental.Elsistemaintegradodepotabilizacindeaguacubrelaexpectativadeubicarseenunacomunidadruralparadotardeaguapotableconunadotacinde60L/hab.d.

    Bibliografa

    APHAAMERICANPUBLICHEALTHASSOCIATION.,AMERICANWATERWORKSASSOCIATIONWATERPOLLUTIONCONTROLFEDERATION(1992)StandardMethodsforexaminationofwaterandwastewater.ARBOLEDAJORGE(1974)HydraulicControlSystemsofConstantandDecliningFlowRateinFiltration.JournalAWWA.WaterTechnology/Quality.February.pp.8798.

  • 10/6/2015 Captulo

    http://tierra.rediris.es/hidrored/ebooks/ripda/contenido/capitulo03.html 11/11

    ARBOLEDAV.,J.VARGASCABALLEROF.YCORREALCORREALH.(1969)Manualdetratamientodeaguaspotables.Tanquesdeflujoascensional.Caracas,Venezuela.ARBOLEDAVALENCIAJ.,GRINPLASTCHBERNARDOYKIRCHMERCLIFF(1974)Mtodosdeevaluacindeprocesosdetratamientodeagua.Lima,Per.Junio.ARBOLEDAVALENCIAJORGE(1993)Teorayprcticadelapurificacindelagua.TeoradelaSedimentacindelAgua,Diseodesedimentadores.AsociacinColombianadeIngenieraSanitariayAmbiental.ARBOLEDAVALENCIAJORGE(2000)Teorayprcticadelapurificacindelagua.TeoradelaSedimentacindelAgua,Diseodesedimentadores.AsociacinColombianadeIngenieraSanitariayAmbiental.ARBOLEDAVALENCIAJORGE,GIRALDOROBERTOANDSNELHERMAN(1985)HydraulicBehaviorofDecliningRateFiltration.JournalAWWA.BarrottI.P.GrahamN.J.D.andLloydB.J.Furtherevaluationofonsitechlorinegasgenerator(MOGGOD)forsmallcommunitywaterdisinfectionindevelopingcountries.JournalWaterSrtAqua.1994vol.43,nm.4,pp.145153.BRUSTCARMONAH.,BENITEZA.,ZARCORABAGOJ.,SNCHEZE.YMASCHERI.(1998)Eficienciadeceldasgeneradorasdegasesoxidantesalimentadosconenergaelctricasolar.Centrodedesarrolloyaplicacionestecnolgicas.CHVEZGUERRACARLOS.2002.Optimizacindelaetapadefloculacinsedimentacindeunaplantapotabilizadorabasadaenmantodelodos.TesisdeLicenciatura.FacultaddeQumica,UAEM.ComisinNacionaldelAgua.2001UPRPS.Situacindelsubsectoraguapotablealcantarilladoysaneamientohastadiciembrede2000.DELUCAJ.S.,SANTANAA.M.(2000)Hipocloritogeneradoelectroliticamenteinlocosubprodutoseavaliacaodesuacapacidadedesinfectantenotratamentodeaguas.MemoriasdelXXVIICongresoInteramericanodeIngenieraSanitariayAmbiental.PortoAlegreBrasil.FAIRG.M.,GEYERC.J.YOKUMD.A.(1987)IngenieraSanitariaydeAguasResiduales.EdicionesCienciaytecnologa.ILAGORRERAMIREZRALYRIVASMARTNEZJAVIER.DesarrollodeunSoftwaredeadquisicindedatosycontrolparainstrumentosdeinvestigacinentratamientodeaguasyestudiosambientales(AlquilDatosUAEM).(2002).Tesis.IngenieraenComputacinUAEM.INEGI.1995.ConteodepoblacinInstitutoNacionaldeEstadstica,GeografaeinformticaEstadodeMxico,Mxico.INEGI.2000.ConteoDePoblacinYViviendaPorLosEstadosUnidosMexicanos.KNOCKEWILLIAMR.,HAMONJEFFR.ANDDULINE.(1987)EffectsofCoagulationonSludgeThickeningandDewatering.JournalAWWA.LEVENSPIELO.(1987).Ingenieradelasreaccionesqumicas.EdicionesRepla.S.A.CAP.9.Manualdeabastecimientospblicosdeaguas.1975.3aEdicin.EditorialLimusa.AmericanSocietyfortestingandmaterial.Philadelfia.Pensylvania.PAVNSILVAT.,CHVEZC.YGARRIDOH.S.Diciembredel2000.Puestaenmarchadeunsistemaintegradodepotabilizacindeaguaaplicadoacomunidadesrurales.MemoriasdelXXVIICongresoInteramericanodeIngenieraSanitariayAmbiental.PortoAlegreBrasil.ROJASV.VSQUEZS.G.(2000a).Celdaselectrolticasparalaproduccindehipocloritodesodio.MemoriasdelXXVIICongresoInteramericanodeIngenieraSanitariayAmbiental.PortoAlegreBrasil.ROJASV.VSQUEZS.G.(2000b).Estabilidaddelasolucindehipocloritogeneradoporelectrlisis.MemoriasdelXXVIICongresoInteramericanodeIngenieraSanitariayAmbiental.PortoAlegreBrasil.ROMEROJAIROA.(1995)Sedimentacin.AcuapurificacinDiseodesistemasdepurificacindeaguas.EscuelaColombianadeIngeniera.Colombia.SUBSECRETARIADEREGULACIONYFOMENTOSANITARIODIRECCIONGENERALDESALUDAMBIENTALDIARIOOFICIALNORMASOFICIALESMEXICANAS(1996)NOM127SSA11994.Aguaparausoyconsumohumano.VALIENTEBANDERASA.(1998)Problemasdeflujodefluidos.Dinmicadefluidos