I N D I C E CAPITULO ISALIR ANTECEDENTESOperacin-Libro CAPITULO II.- OBJETIVOS Y ALCANCES 2.1 OBJ ETIVOS2.2 ALCANCES DEL ESTUDIO2.3 ORGANIZACION Y METODOLOGIA CAPITULOIII.-SISTEMASALTERNATIVOSDETRATAMIENTODE AGUASRESIDUALES Y LODOS PRODUCIDOS 3.1 INTRODUCCION 3.2 OPERACIONES Y PROCESOS UNITARIOS 3.2.1 MEDIDORES PARSHALL3.2.2 MEDIDORES DE ORIFICIO .3.2.3 VERTEDORES3.2.4 CRIBADO3.2.5 DESARENACION3.2.6 REMOCION DE GRASA Y ACEITES 3.2.7 HOMOGENIZACION3.2.8SEDIMENTACION PRIMARIA (TANQUE CIRCULARES) 3.2.8 SEDIMENTACION PRIMARIA (TANQUES RECTANGULARES)3.2.9 INFILTRACION RAPIDA3.2.10 INFILTRACION LENTA3.2.11 DISPOSICION SOBRE EL SUELO3.2.12 LODOS ACTIVADOS3.2.13 DISCOS BIOLOGICOS3.2.14 LODOS ACTIVADOS, ALTA TASA3.2.15 AEREACION EXTENDIDA3.2.16 LAGUNAS AEREADAS3.2.17 LAGUNAS FACULTATIVAS3.2.18 LAGUNAS ANAEROBICAS3.2.19 ZANJ AS DE OXIDACION3.2.20 FILTROS BIOLOGICOS3.2.21 SEDIMENTACION SECUNDARIA (TANQUESCIRCULARES).3.2.22 SEDIMENTACION SECUNDARIA (TANQUES RECTANGULARES)3.2.23 LODOS ACTIVADOS CON NITRIFICACION3.2.24 NITRIFICACION REACTOR INDEPEDIENTE3.2.25 REMOCION DE AMONIACO 3.2.26 PRECIPITACION QUIMICADE FOSFATOS3.2.27 CLORACION3.2.28 OZONACION3.2.29 CARBON ACTIVADO GRANULAR3.2.30 DIGESTION AEROBICA3.2.31 DIGESTION ANAEROBICA3.2.32 ESTABILIZACION QUIMICA3.2.33 ESPESAMIENTO DE LODOS3.2.34 DESHIDRATACION MECANICA, 3.2.35 LECHOS DE SECADO3.2.36 COMPOSTEO DE LODOS3.2.37 DISPOSICION DE LODOS EN LAGUNAS3.2.38 DISPOSICION DE LODOS EN EL SUELO REFERENCIAS CAPITULO IV.- SISTEMAS DE TRATAMIENTO 4.1 INTRODUCCION4.2 CARACTEPISTICAS DE LA CALIDAD DE LAS AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS Y MUNICIPALES4.3 CLASIFICACIONES DE REUSO 4.3.1 REUSO AGRICOLA4.3.2 REUSO INDUSTRIAL4.3.3 REUSO RECREATIVO 4.3.4 REUSO MUNICIPAL4.3.5 ACUACULTURA4.3.6 RECARGA DE ACUIFEROS 4.3.7INTERCAMBIO 4.4 CRITERIOS DE CALIDAD 4.4.1 REUSO AGRICOLA 4.4.2 REUSO INDUSTRIAL4.4.3 REUSO RECREATIVO4.4.4 REUSO MUNICIPAL4.4.5 ACUACULTURA4.4.6 RECARGA DE ACUIFEROS4.4.7 INTERCAMBIO 4.5 TRENES DE TRATAMIENTO .. 4.6 EVALUACION DE LOS TRENES 4.6.1 PROCESOS UNITARIOS DE TRATAMIENTO4.6.2 TRENES DE TRATAMIENTO REFERENCIAS LISTA DE CUADROS IV-1 Composicin Tpica de las Aguas Crudas de Origen Domstico IV-2 Incremento Tpico de Minerales en Aguas Residuales Domsticas IV-3 Caractersticas Promedio de Aguas Residuales Municipales por Tamao de Poblacin IV-4 Aportacin Promedio de Contaminantes por Habitante IV-5 Caractersticas de las Aguas Residuales de Tres Zonas del D.FIV-6 Criterios de Calidad para Aguas de Riego Agrcola Productos que se Consumen Cocidos IV-7 Criterios de Calidad para Aguas de Riego Agrcola Productos que se Consumen Crudos IV-8a Clasificacin de Aguas para RiegoIV-8b Clasificacin de Aguas en Funcin de la Relacin de Adsorcin de Sodio IV-9 Criterios de Calidad del Agua para Uso Industrial Enfriamento de un Solo PasoIV-10 Criterios de Calidad del Agua para Uso Industrial Enfriamento Con RecirculacinIV-11 Criterios de Calidad del Agua para Uso Industrial Alimentacin de CalderasIV-12 Criterios de Calidad del Agua para Uso Industrial - Alimentos y SimilaresIV-13 Criterios de Calidad del Agua para Uso Industrial en Productos de Papel y SimilaresIV-14 Criterios de Calidad del Agua para Uso Industrial en Productos de Qumicos y SimilaresIV-15 Criterios de Calidad del Agua para Uso Industrial - Productos del PetrleoIV-16 Criterios de Calidad del Agua para Uso Industrial Metal - MecnicoIV-17 Esperanza de Vida en el AguaIV-18 Criterios de Calidad del Agua para Uso Recreativo con Contacto Directo IV-19 Criterios de Calidad del Agua para Uso Recreativo sin Contacto DirectoIV-20 Criterios de Calidad del Agua para Uso Municipal,Riego de Areas Verdes Limpieza de Calles e HidrantesIV-21 Criterios de Calidad para Agua Usada en la Acuacultura - Agua FraCriterios de Calidad para Agua Usada en la Acuacultura Agua Caliente IV-23 Criterios de Calidad de Fuentes Superficiales de Suministro de Agua Potable IV-24 Criterios de Calidad para Recarga superficial de Acuferos en la Ciudad de Phoenix, EUAIV-25 Criterios de Calidad de Agua Renovada para la Recarga Superficial deAcuferosIV-26 Criterios de Calidad para Agua Potable en los EUAIV-27 Contaminantes por Regularse en la Nueva Ley de Agua Potable de los EUA IV-28 Resumen de Criterios de Calidad para Diferentes Opciones de ResoIV-29 Factores Importantes que Deben Ser Considerados al Hacer la Seleccin yEvaluacin de operaciones y Procesos Unitarios de TratamientoIV-30 Niveles de Tratamiento para Diferentes ResosIV-31 Relacin de Niveles de Tratamiento Considerados IV-32 Trenes de Tratamiento ... IV-33 Remocin Esperada de Contaminantes por Proceso Unitario de TratamientoIV-34 Relacin de Plantas de Tratamiento Empleadas en el Anlisis Estadstico de Variabilidad de Eficiencias de Remocin de Contaminantes, para los Diversos Resos Analizados IV-35 Caractersticas de las Aguas Residuales Tratadas en algunas de las Plantasdel CuadroIV-36 Eficiencias Medidas de Remocin y Anlisis de Confiabilidad Tratamiento Primario IV-37 Eficiencias Medidas de Remocin y Anlisis de Confiabildad - Lodos Activados y Acreacin Extendida IV-38 Eficiencias Medidas de Remocin y Anlisis de Confiabilidad - Nitrificacin en Medio SuspendidoIV-39 Eficiencias Medidas de Remocin y Anlisis de Confiabilidad - Filtros Biolgicos TV-40 Eficiencias Medidas de Remocin y Anlisis de Confiabilidad - FiltrosBiolgicos IV-41 Eficiencias Medidas de Remocin y Anlisis de Confiabilidad - Coagulacin Sedimentacin (sales de fierro)IV-42 Eficiencias Medidas de Remocin y Anlisis de Confiabilidad - Coagulacin Sedimentacin (adicin con cal) IV-43 Eficiencias Medidas de Remocin y Anlisis de Confiabilidad - Coagulacin Sedimentacin (adicin de Sulfato de Aluminio)IV-44 Eficiencias Medidas de Remocin y Anlisis de Confiabilidad - Coagulacin Sedimentacin (Cal y Sales de Fierro)IV-45 Eficiencias Medidas de Remocin y Anlisis de Confiabilidad - Filtracin Despus de Tratamiento SecundarioIV-46 Eficiencias Medidas de Remocin y Anlisis de Confiabilidad - Filtracin Despus de Tratamiento Fsico-Qumico ..IV-47 Eficiencias Medidas de Remocin y Anlisis de Confiabilidad - Absorcin enCarbn ActivadoIV-48 Eficiencias Medidas de Remocin - Torres de Separacin de Amonaco. IV-49 Eficiencias Medidas de Remocin Intercambio Inico SelectivoIV-50 Osmosis Inversa - Comportamiento Promedio del Proceso para Diferentes InfluentesIV-51 Eficiencias Medidas de Remocin y Anlisis de Confiabilidad - Osmosis InversaIV-52 Inactivacin de Virus Mediante CloracinIV-53 Inactivacin de Virus Mediante Ozonacin . IV-54 Remocin de Plagicidas en Carbn ActivadoIV-55 Solubilidad de los Metales PesadosIV-56 Remocin Promedio de DQO y COTIV-57 Remocin promedio de HaloformosIV-58 Eficiencias Medidas de Remocin y Anlisis de Confiabilidad - Nivel 2, Lodos Activados Eficiencias medidas de Remocin y Anlisis deConfiabilidad - Nivel 3, Nitrificacin enDos Pasos.IV-60 Eficiencias Medidas de Remocin y Anlisis de Confiabilidad - Nivel 4, Intercambio Inco SelectivoIV-61 Eficiencias Medidas de Remocin y Anlisis de Confiabilidad - Nivel 5, Filtracin De Efluentes Secundarios. IV-62 Eficiencias medidas de Remocin y Anlisis de Confiabilidad - Nivel 6, Tratamiento Terciario con calIV-63 Eficiencias Medidas,de Remocin y Anlisis de Confiabilidad - Nivel 7,Tratamiento Terciario de Efluentes Ntrificados con CalIV-64Eficiencias Medidas de Remocin y Anlisis de Confiabilidad - Nivel 8,Absorcin en Carbn Activado de Efluentes Secundarios Fltrados IV-65 Eficiencias Medidas de Remocin y Anlisis de Confiabilidad - Nivel 9,Adsorcin en Carbn Activado de Efluentes Terciarios con CalIV-66 Eficiencias Medidas de Remocin y Anlisis de Confiabilidad - Nivel lo, Adsorcin en Carbn Activado de Efluentes Nitrificados y Terciarios con CalIV-67 Diagrama de Flujo y Eficiencias de Remocin Nivel 1- Pretratamiento +Tratamiento Primario IV-68 Diagrama de Flujo y Eficiencias de Remocin Nivel 2 - Lodos Activados ConvencionalesIV-69 Diagrama de Flujo y Eficiencias de Remocin Nivel 3 - Remocin de NitrgenoIV-70 Diagrama de Flujo y Eficiencias de Remocin Nivel 4 - Intercambio Inico SelectivoIV-71 Diagrama de Flujo y Eficiencias de Remocin Nivel 5 - Filtracin de EfluentesSecundariosIV-72 Diagrama de Flujo y Eficiencias de Remocin Nivel 6 - Tratamiento Terciario con CalIV-73 Diagrama de Flujo y Eficiencias de Remocin Nivel 7 - Tratamiento Terciario de Efluentes Nitrificados con CalIV-74 Diagrama de Flujo y Eficiencias de Remocin Nivel 8 - Adsorcin en Carbn Actiado de Efluentes Secundarios Filtrados .IV-75 Diagrama de Flujo y Eficiencias de Remocin Nivel 9 - Adsorci6n en CarbnActiado de Efluentes Terciarios con CalIV-76 Diagrama de Flujo y Eficiencias de Remocin Nivel 10 - Adsorcin en Carbn Actiado de Efluentes Nitrificados y Terciarios con CalIV-77 Diagrama de Flujo y Eficiencias de Remocin Nivel 10 - Filtracin en Membranas Semipermeables (Osmosis Inversa) Despues de Tratamiento Biolgico y Fisico-QumicoIV-78 Costos Unitarios Originales en el Programa CAPDET IV-79 Costos Unitarios para el D.FIV-80 Anlisis Comparativo de Costos de Plantas deTratamiento para Reso enAguas Residuales - Resumen de Costos de construccin IV-81 Anlisis Comparativo de Costos de Plantas de Tratamiento para Reso enAguas Residuales - Resumen de Costos de operacin y Mantenimiento IV-82 Costos Estimados para un Mdulo de Tratamiento de 500 l/segIV-83 Costos Estimados para un Mdulo de Tratamiento de 1,000 l/segIV-84 Esquema de Costos para un Mdulo de Tratamiento de 1,000 l/segIV-85 Costos de Tratamiento de Aguas Residuales para Rearga de Acuferos, Mdulo de 1,000 l/seg IV-86 Costos de Tratamiento de Aguas Residuales para Reso, Mdulo de 1,000 l/seg CAPITULO I ANTECEDENTES La Comisin Nacional del Agua (CNA) es responsable, en coordinacin con los gobiernos estatales,deldesarrolloyrealizacindeplanesintegralesdesuministrodeaguay desalojodeaguasresidualesde los centros urbanos e industriales del pas; dentro de estos planes se incluyen las obras de potabilizacin de agua y de tratamiento de aguas residuales. Paraelmejorcumplimientodeestastareas,laCNA,atravsdelaGerenciade Tratamiento de Aguas (GTA), ha considerado conveniente la elaboracin de una gua de carcter general para la evaluacin de alternativas de tratamiento de aguas residuales de origen municipal. Algunas consideraciones de importancia en el desarrollo de esta gua son las siguientes: 1.Laescasezdelrecursoaguaenextensaszonasdelpasyelaltocostode desarrollodenuevasfuentesdesuministrodeaguahacenimperativoel considerarlaposibilidadderenovaryrecuperarlasaguasresidualestratadas para satisfacer demandas de agua en la agricultura, la industria, los municipios y en la regeneracin de fuentes de suministro, entre otros. 2.La disponibilidad cada vez mayor de sistemas personales de cmputo y la gran cantidaddeinformacinquedebesermanejadayprocesadaenlaevaluacin tcnicayeconmicadealternativasdetratamientodemandaneldesarrollode programas de cmputo que permitan la ejecucin pronta y econmica de dichas evaluaciones. 3.Lascondicionesparticularesdelpasobliganaquelasexperienciasdeotros pasesseanadecuadasalascondicionesnacionales.Enlaevaluacinde alternativas de tratamiento se deber dar la debida atencin, para cada caso en particular, a los siguientes factores: a.ConcentracionesdeContaminantesenlasAguas Crudas. En zonas con suministroslimitadosdeagua,lascualesspresentanenextensas regionesdelpas,lasconcentracionesdecontaminantestiendena aumentar, lo que puede hacer necesarios el empleo de pretratamientos de uso no generalizado en otros pases, b.DisponibilidaddeSuperficies.Cuandoladisponibilidaddeterrenoses amplia,esposibleelempleodesistemasdetratamientoconbajos requerimientostecnolgicos,bajoscostosdeoperacinybajos requerimientosdemanodeobracalificada,factoresdeseablesenlas pequeas y medianas comunidades del pas, c.CalidaddelAguaTratada.Losrequerimientosdecalidaddelefluente debenserclaramentedefinidosaliniciodecadaproyectoenparticular para poder escoger la mejor solucin tcnica. d.CostosdeInversin,operacinyMantenimiento.Laproporcinque guardan los costos de capital (o costos de inversin) respecto a los costos deoperacinymantenimientodebersercongruente,yaqueen localidadesconbajacapacidadeconmica,altoscostosdeoperaciny mantenimientopuedendarcomoresultadoquesistemasdetratamiento tcnicamente adecuados queden en desuso por falta de recursos para su funcionamiento, e.ManodeObra.Losrequerimientosdemanodeobracalificadaparala operacindeunsistemaysudisponibilidadanivellocaldebenser congruentes. Complementarios a ste trabajo, se han elaborado dos documentos adicionales: 1.-Uncatlogopormenorizadodeproveedoresnacionalesdeequiposyservicios,as comoespecificacionesendondesesealanloscriteriosdeevaluacinyseleccinde equipos. 2.-Especificacionesparalaelaboracindeproyectosejecutivosdeplantasde tratamiento de aguas residuales. CAPITULO II OBJETIVOS Y ALCANCES 2.1 OBJETIVOS El objetivo general es analizar, definir y presentar criterios, lineamientos y metodologas prcticasquepermitanlaseleccinyeldiseoenformarpidayeficazdesistemas alternativos de tratamiento y reso de aguas residuales y Iodos generados. Para el alcance del objetivo general se establecieron los siguientes objetivos especficos: 1.Analizarmetodologasycriterios,ascomoestablecerparmetrosbaseparael diseodeunidadesysistemasdetratamientodeaguasresidualesyIodos generados. 2.Implantarherramientasprcticasparaelanlisis,seleccin,diseoycosteode unidadesysistemasdetratamientoyresodeaguasresidualesyIodos generados, mediante el desarrollo y sistematizacin de metodologas definidas. 3.Elaboraruncatlogodecompaasproveedorasqueproporcionenserviciosde suministro,instalacinypuestaenmarchadelosequiposyaditamentosque conforman las plantas de tratamiento de aguas residuales y Iodos generados, y de los equipos correspondientes. 4.Desarrollar los procedimientos para la evaluacin tcnico - econmica y seleccin delos equipos y aditamentos del sistema de tratamiento de aguas residuales y Iodos generados. 5.Prepararunaespecificacintcnicabaseparalacontratacindeproyectos ejecutivos de ingeniera, con su catlogo de conceptos respectivo. 2.2 ALCANCES DEL ESTUDIO Los alcances del proyecto, definidos en los trminos de referencia, son los siguientes: 1.Anlisis, evaluacin y definicin de mtodos, criterios y parmetros de sistemas de tratamiento de aguas residuales y Iodos generados. 2.Elaboracindediagramasdeflujodeoperacionesyprocesosunitarios,y combinacindeambos,querepresentenlossistemasdetratamientodeaguas residuales y lodos generados seleccionados y definidos. 3.Implementacineimplantacindemetodologassistematizadaspara microcomputadoradediseo,evaluacinyanlisisdecostosdesistemas modulares y completos de tratamiento. 4.Preparacindeunaguadelusuarioparaelempleodelasmetodologas desarrolladas. Asesora e imparticin de cursos de entrenamiento al personal del rea encargada de dicha actividad. 5.Elaboracin de un catlogo de compaas proveedoras de equipos y aditamentos para plantas de tratamiento. 6.Elaboracindeespecificacionestcnicasparalaevaluacinyseleccinde equipos y aditamentos para los sistemas de tratamiento. 7.Desarrollo de procedimientos para la evaluacin tcnico - econmica y seleccin de los equipos y aditamentos de sistemas de tratamiento de aguas residuales y lodos generados. 8.Elaboracin de especificaciones tcnicas, incluyendo catlogo de conceptos, para la contratacin de proyectos ejecutivos de plantas de tratamiento. 2.3 ORGANIZACION Y METODOLOGIA Paraelcumplimientodelosobjetivosmencionadossellevacabounprogramade actividadesestructuradoentornoalosochoobjetivosespecficos.Estasactividades fueron identificadas como a continuacin se indica: 1.Diseo de Sistemas de Tratamiento 2.Diagramas de Flujo 3.Metodologas Sistematizadas 4.Gua del Usuario 5.Catlogo de Consultores y Proveedores 6.Especificaciones para Seleccin de Equipos 7.Procedimientos de Evaluacin 8.Especificaciones Tcnicas de Proyectos Los resultados de estas actividades se agruparon en tres fases separadas, las cuales se iniciaron simultneamente; estas fases son: FaseI.Guaparala"SeleccindeSistemasAlternativosdeTratamientodeAguas Residuales y Lodos Producidos". (Actividades 1, 2, 3 y 4), Fase II. Catlogo de Consultores yProveedores de Equipos, Especificaciones para Seleccin de Equipos y Procedimientos de Seleccin y Evaluacin (Actividades 5, 6 y 7), FaseIII.EspecificacionesparalaContratacindeProyectosEjecutivosdePlantasde Tratamiento. (Actividad 8) CAPITULO III SISTEMAS ALTERNATIVOS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y LODOS PRODUCIDOS 3.1 INTRODUCCION ComoprimerapartedeestaGuasehaelaboradoestecapituloquecomprendela medicindeflujosyeldiseode41procesosyoperacionesdetratamientodeaguas residuales ms comunes en el pas. La informacin contenida en este, esta organizada en forma de fichas tcnicas que resumen la informacin pertinente para cada uno de los procesos y operaciones. En cada ficha se presenta los principales mtodos y criterios de diseodecadaoperacinoproceso,ascmolosparmetrosqueintervienenenel diseoylaformadeobtenerlos.Entrminosgenerales,cadafichacomprendelos siguientes tpicos: Descripcin y bases tericas del proceso Criterios de diseo variantes ms comunes del proceso Requerimientos tecnolgicos del proceso Condiciones de aplicabilidad del proceso Tratabilidad de las aguas Limitantes de aplicacin del proceso Requerimientos de equipo y reactivos Eficiencias de remocin de contaminantes Generacin de residuos y subproductos Confiabilidad del proceso Impacto ambiental Requerimientos de energa Paralaformulacindeestasfichassehizousodelaextensabibliografatcnica disponible,adecundolaalascondicionesnacionales,enparticularalosdocumentos generadores del programa de cmputo para diseo de sistemas de tratamiento de aguas residuales desarrollado por la Agencia de Proteccin Ambiental de los Estados Unidos de Norteamrica (Ref. 1). 3.2 OPERACIONES Y PROCESOS UNITARIOS DE TRATAMIENTO 3.2.1. MEDIDORES PARSHALL El canal Parshall es una unidad medidora de flujo que consiste en un canal provisto de una seccin de flujo restringido. Entre sus mltiples ventajas destacan las dos siguientes: (1) la prdida de carga en el medidor es muy baja en comparacin con otros sistemas de medicin de flujo, como los vertedores y (2) las altas velocidades que se alcanzan en la garganta del canal evitan la deposicin de slidos. Una desventaja del Parshall es la de ser una estructura que requiere de mas terreno y mayor inversin en comparacin con otras estructuras de medicin, como son los vertedores. Las mediciones ms exactas del canal Parshall se logran cuando la descarga es libre y no sumergida. La descarga libre se presenta cuando despus de la garganta se alcanza la llamada profundidad crtica o cuando se produce un resalto de agua en la garganta. En condiciones de descarga libre el gasto de agua es funcin del ancho de la garganta (W) y delacargahidrulicaaguasarribadelagarganta(Ha).Enelsiguientecuadrose presentan las ecuaciones de clculo del gasto para descargas libres y los resultados de la aplicacin de dichas ecuaciones para gargantas de 2.5 a 240 cm y cargas hidrulicas de 5 a 100 cm. GASTO DE AGUA A TRAVES DE UN MEDIDIOR PARSHALL CON DESCARGA LIBRE, EN L / SEG Ecuacin : Q =a * (Ha)b Ancho de la garganta, W [cm] 2.55.17.615.222.9 HaConstantes a .048.096.142.264.467 b[cm] 1.5501.5501.5471.5801.536 5.61.21.73.45.5 101.73.45.010.015.8 153.26.49.419.029.4 205.010.014.630.045.7 257.014.120.642.764.3 309.318.727.456.985.0 3511.923.734.872.6107.6 4014.629.242.789.7132.0 4517.535.151.3108.1158.0 5020.641.360.3127.6185.7 Ecuacin: Q =3.72* W * [Ha/30.5] (1.39 * W0.026) Ha Ancho de la Garganta, W [cm] [cm]306090120150180210240 5714202632384349 102040587795113131149 153874110146181216251286 2059116173230286342398453 2582164245326407488568649 30109218326435544652761870 351382764155556948349741,114 401693405126858581,0321,2061,380 452024086168251,0341,2451,4561,668 502374807269741,2231,4731,7241,975 603126279661,2981,6331,9692,3072,647 703958091,2291,6552,0852,5182,9533,391 804849941,5152,0432,5773,1153,6574,201 905791,1931,8222,4613,1063,7584,4155,076 1006801,4052,1492,9053,6714,4455,2266,012 Silacargahidrulicaenlagargantadelcanal(Hb)esmayordelamitaddelacarga hidrulica aguas arriba del canal (Ha) la descarga se considera parcialmente sumergida. Elgastocondescargassumergidas(Qo)esigualalgastocondescargalibre(Q) (calculableconlasecuacionesycuadrosanteriores)multiplicadoporunfactorde sumergencia tal como se indica en las figuras adjuntas. CARACTERISTICAS DE LAS UNIDADES La geometra del canal Parshall se muestra en las siguientes figuras: FIGURA 1 Secciones: 1) CONVERGENTE DE ENTRADA; 2) DE LA GARGANTA ; 3)DIVERGENTE DE SALIDA Las dimensiones e intervalos de los gastos que pueden ser medidos en un canal Parshall son los siguientes: Dimensiones [cm] Gastos ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- [l /seg.] WABCXXDEFGHKXYMINMAX 2.517936243682015321106 521134128411125204223111 7.626184721461531386334117 15393462416131614611858182 235748885986317661118583145 318460137921346192922385811454 4610379145971426192922385814681 61121921531021506192922385820936 7613910716310916061929223858231,163 9215712216811216561929223858281,419 12219415318312217961929223858371,929 15323018319813219461929223858622,440 18326721421414220961929223858742,951 214303244229153224619292238581163,433 244340275244163239619292238581313,972 FIGURA 2 3.2.2MEDIDORES DE ORIFICIO El medidor de orificio es una unidad medidora de flujo. El orificio es una abertura en la pared de un tanque o en una placa, normal al eje de una tubera localizada al final o en un lugar intermedio de la tubera. El orificio se caracteriza por el hecho de que el espesor de la pared del tanque o de la placa es muy pequeo en relacin con el tamao de la abertura. Hay dos tipos de orificios; (a) orificios estndar de filo o cuadrados y (b) de orilla cuadrada o redodenda. Estas ltimos se deben calibrar si se desea una exactitud alta, ya que el flujo a travs del orificio se afecta por el espesor de la placa, la rugosidad de la superficie del orificio y, en el caso de los de orilla redonda, por el radio de la curvatura. El flujo ideal del agua a travs de un orificio se puede calcular con la siguiente expresin: ( )21i 0 igh 2 * A V * A Q = =donde: Qi =Flujo ideal del agua a travs del orificio A0 =rea del orificio Vi =Velocidad de flujo ideal h =carga sobre el orificio g =aceleracin gravitacional Resultados experimentales han mostrado que el flujo real del agua a travs del orificio es menorqueelflujocalculadoconlaecuacinanterior.Porlotanto,dichaecuacinse deber afectar por un coeficiente, segn el tipo de orificio. Existen tres coeficientes; (1) coeficiente de contraccin (A =CC *A0), (2) coeficiente de velocidad (V =CV * Vi),(3) coeficiente de flujo (Q =Cd *Qi). Observando que Q =A * V y Qi =A0 * Vi, se puede ver que Cd =CC * CV. Por lo tanto, la ecuacin para el caso de orificios con flujo libre es: ( )21dgh 2 * A * C Q = En el caso donde el orificio trabaja ahogado (como se muestra en la figura anexa) los coeficientes se pueden considerar los mismos. La ecuacin en este caso es la siguiente: ( )21dgH 2 * A * C Q = Enlafiguraanexasepresentancoeficientestpicosparaorificios,dondeasuvez,se muestran los diferentes tipos de orificios. Si se desea obtener resultados ms exactos, se puedenrecurriraloscoeficientesdeterminadosporHamiltonSmith,J r.,loscualesse presentan en el cuadro adjunto. FIGURA 3 Tipo de orificios con Coeficientes Tpicos orificio Ahogado (a).- Orificio estndar (b).- Orificio cuadrado de pared delgada .- Orificio cuadrado de pared gruesa (d).- Orificio cuadrado de pared gruesa con corvatura COEFICIENTES DE FLUJO PARA ORIFICIOS CIRCULARES (Hamilton-Smith) Dimetro de orificio [pies, (cm)] Carga sobre el orifico .02.04.07.10.20.601.00 [ft][m](.61)(1.22)(2.13)(3.05)(6.10)(18.29)(30.48) .4.12.637.624.618 .6.18.655.630.618.613.601.593 .8.24.648.626.615.610.601.594.590 1.30.644.623.612.608.600.595.591 1.5.48.637.618.608.605.600.596.593 2.61.632.614.606.604.599.597.595 2.5.76.629.612.605.603.599.598.596 3.90.627.611.604.603.599.598.597 41.2.623.609.603.602.599.597.596 61.8.618.607.602.600.598.597.596 82.4.614.605.601.600.598.596.596 103.0.611.603.599.598.597.596.595 206.1.601.599.597.596.596.596.594 5015.2.596.595.594.594.594.594.593 10030.5.593.592.592.592.592.592.592 GASTO DE AGUA A TRAVES DE UN ORIFICIO CON DESCARGA LIBRE (L / SEG) Ecuacin: Q =Cd * (2hg)1/2 Dimetro del orificio [cm]H [m].611.222.133.056.1018.2930.48 Cd =.61 .12.11.441.352.811.099.1175.4 .18.13.541.653.413.5121.4337.2 .54.16.621.913.915.6140.2389.4 .30.17.702.134.417.4156.7435.4 .46.21.852.615.321.3192.0533.2 .61.25.993.026.224.6221.7615.7 .76.281.103.375.927.5247.8688.4 .91.301.213.707.530.2371.5754.1 1.2.351.34.278.734.8313.5870.8 1.8.431.715.2310.742.7383.91066.5 2.4.491.976.0312.349.3443.31231.4 3.0.552.206.7513.855.1495.61376.8 6.1.783.126.5419.577.9700.91947.1 15.21.234.9315.930.8123.11108.33078.6 30.51.746.9721.3343.5174.21567.44353.8 Cd =.86 .12.16.621.903.915.5139.8388.2 .18.19.762.334.819.0171.2475.5 .24.22.882.695.522.0197.6549.0 .30.25.983.016.124.6221.0613.8 .46.301.203.687.530.1270.6751.8 .61.351.394.258.734.7312.5868.1 .76.391.554.769.738.8349.4970.5 .91.431.705.2110.642.5382.71063.2 1.2.491.966.0212.349.1441.91227.6 1.8.602.417.3715.060.1541.31503.5 2.4.692.588.5117.469.4625.01736.1 3.0.783.119.5119.477.6698.81941.0 6.11.104.3913.4527.5109.8688.22745.1 1415.21.746.9421.2743.4173.61562.54340.3 30.22.469.8230.0861.4245.52209.76138.1 Cd =.98 .12.18.712.174.417.7159.3442.4 .18.22.872.655.421.7195.0541.8 .24.251.003.076.325.0225.2625.6 .30.281.123.437.028.0251.8699.5 .46.341.374.208.634.3308.4856.7 .61.401.584.859.939.6356.1989.2 .76.441.775.4211.144.2398.11105.9 .91.481.945.9412.148.5436.11211.5 1.2.562.246.8514.056.0503.61398.9 1.8.692.748.4017.168.5616.81713.3 2.4.793.179.6919.879.1712.21978.4 3.0.883.5410.8422.188.5196.32211.9 6.11.255.0015.3331.3125.11126.13128.1 15.21.987.9124.2449.5197.81780.54945.9 30.52.8011.1934.2769.9279.82518.16994.6 GASTO DE AGUA ATRAVES DE UN ORIFICIO CON DESCARGA LIBRE (L / SEG) COEFICIENTES DE FLUJO DE HAMILTON SMITH Ecuacin: Q =Cd * (2 g h)1/2 Dimetro de orificio [pies, (cm)] Carga sobre el orifico0.2.04.07.10.20.601.00 [ft][m](.61)(1.22)(2.13)(3.05)(6.10)(18.29)(30.48) .4.12.461.42.8 .6.18.14.561.673.413.3118 .8.24.17.641.923.915.3137377 1.0.30.18.712.144.314.1153422 1.5.46.22.862.605.321.0188518 2.0.61.26.993.006.124.2217601 2.5.76.281.113.356.827.0243673 3.91.311.213.667.529.6266738 41.2.361.394.228.634.2307851 61.8.431.705.1610.541.83761042 82.4.501.955.9512.148.34331203 103.0.552.186.6213.553.94841343 206.1.773.069.3419.076.16851896 5015.21.204.8014.6930.0119.910792993 10030.51.696.7620.7042.3169.015214225 3.2.3 VERTEDORES Un vertedor es un dispositivo que se emplea para la medicin de flujo de agua; ste se puede localizar en un canal abierto, a un lado de un tanque, en un embalse, o en alguna otra estructura similar. El vertedor es una abertura en una de las estructuras hidrulicas mencionadas, por la cual el agua fluye. La superficie o el filo sobre la cual el agua fluye se denomina cresta; el tirente de agua sobre la cresta, producida por la descarga, es la carga sobre el vertedor (H). Los vertedores se clasifican de acuerdo a la forma de la abertura, existenvertedoresrectangulares,triangulares,trapezoidales(cipolletti),yparablicos; siendo los ms comunes los dos primeros. VERTEDORES RECTANGULARES Estos se clasifican en vertedores rectangulares con contraccin y sin contraccin. Si el ancho del canal aguas arriba es mayor que la longitud del vertedor se denomina vertedor con contraccin. Si el ancho del canal es igual a la longitud del vertedor es vertedor sin contraccin.Elflujodeaguasobreunvertedorsincontraccionessecalculaconlas siguientes ecuaciones: Q [pies3/seg] =3.33 * L * H1.5 L [pies] =Longitud de vertedor H [pies] =Carga sobre vertedor Q [l/seg] =0.0184 * L * H1.5 L [cm]=Longitud de vertedor H [cm] =Carga sobre vertedor Elflujodeaguasobreunvertedorconcontraccionessecalculaconlasecuaciones precedentes, substituyendo (L 0.1n * H) por L; donde n es el nmero de contracciones, normalmente 2 pero algunas veces 1. FIGURA 4 Vertedor rectangular: (2) Vista Lateral (b) Frontal sin contracciones Frontal con 2 contracciones y dimensiones mnimas. GASTO DE AGUA A TRAVES DE VERTEDORES CIPOLLETTI Y RECTANGULARES Gasto en l/ seg Longitud del Vertedor [cm]H [cm]51020304050 Vertedores Cipolletti Ecuacin: Q =0.0186 L H1.5 .503.29E-26.58E-21.32E-11.97E-12.63E-13.29E-1 1.09.30E-21.86E-13.72E-15.58E-17.44E-19.30E-1 1.51.71E-13.42E-16.83E-11.03E+01.37E+01.71E+0 2.02.63E-15.26E-11.05E+01.58E+02.10E+02.63E+0 3.04.83E-19.66E-11.93E+02.90E+03.87E+04.83E+0 4.07.44E-11.49E+02.98E+04.46E+05.95E+07.44E+0 5.01.04E+02.08E+04.16E+06.24E+08.32E+01.04E+1 6.01.37E+02.73E+05.47E+08.20E+01.09E+11.37E+1 7.01.72E+03.44E+06.89E+01.03E+11.38E+11.72E+1 8.02.10E+04.21E+08.42E+01.26E+11.68E+12.10E+1 9.02.51E+05.02E+01.00E+11.51E+12.01E+12.51E+1 10.02.94E+05.88E+01.18E+11.76E+12.35E+12.94E+1 Vertedores Rectangulares sin Contracciones Ecuacin: Q =0.0184 L H 1.5 .503.25E-26.51E-21.30E-11.95E-12.60E-13.25E-1 1.09.20E-21.84E-13.68E-15.52E-17.36E-19.20E-1 1.51.69E-13.38E-16.76E-11.01E+01.35E+01.69E+0 2.02.60E-15.20E-11.04E+01.56E+02.08E+02.60E+0 3.04.78E-19.56E-11.91E+02.87E+03.82E+04.78E+0 4.07.36E-11.47E+02.94E+04.42E+05.89E+07.36E+0 5.01.03E+02.06E+04.11E+06.17E+08.23E+01.03E+1 6.01.35E+02.70E+05.41E+08.11E+01.08E+11.35E+1 7.01.70E+03.41E+06.82E+01.02E+11.36E+11.70E+1 8.02.08E+04.16E+08.33E+01.25E+11.67E+12.08E+1 9.02.48E+04.97E+09.94E+01.49E+11.99E+12.48E+1 10.02.91E+05.82E+01.16E+11.75E+12.33E+12.91E+1 Vertedores Rectangulares con Contracciones Ecuacin Q =0.184 (L-0.2 H) H1.5 .503.19E-26.44E-21.29E-11.95E-12.60E-13.25E-1 1.08.83E-21.80E-13.64E-15.48E-17.32E-19.16E-1 1.51.59E-13.28E-16.66E-11.00E+01.34E+01.68E+0 2.02.39E-15.00E-11.02E+01.54E+02.06E+02.58E+0 3.04.21E-18.99E-11.85E+02.81E+03.77E+04.72E+0 4.06.18E-11.35E+02.83E+04.30E+05.77E+07.24E+0 5.08.23E-11.85E+03.91E+05.97E+08.02E+01.01E+1 6.01.03E+02.38E+05.08E+07.79E+01.05E+11.32E+1 7.01.23E+02.93E+06.34E+09.75E+01.32E+11.66E+1 8.01.42E+03.50E+07.66E+01.18E+11.60E+12.02E+1 9.01.59E+04.07E+09.04E+01.40E+11.90E+12.39E+1 10.01.75E+04.65E+01.05E+11.63E+12.21E+12.79E+1 VERTEDORES TRIANGULARES Estos son vertedores con la abertura en V, y tienen la ventaja sobre los rectangulares defuncionarmuybienconflujosdeaguamuypequeos.Elngulodelvrticees usualmenteentre10y90ymuyraravezmayoresa90.Elflujodeaguasobreel vertedor esta en funcin del ngulo y la carga sobre el vertedor y es: Q =C*H2. 5 C =Cd * 8/15 * (2g)1/2 * tan(/2) =Angulo del vrtice H =Carga sobre el vertedor Cd =Coeficiente de flujo en funcin del ngulo El flujo de agua en l/seg a travs de un vertedor triangular para diferentes ngulos en su vrtice se presenta a continuacin: FIGURA 5 Vertedor triangular (Vista frontal) GASTO DE AGUA A TRAVES DE VERTODERES EN VGasto EN l/seg Ecuacin General: Q =C * H2.5 Angulo del Vertedor [] H 22.530456090120 Constantes C[cm] .00274.00370.00572.00797.01381302391 .504.84E-46.54E-41.01E-31.41E-32.44E-34.23E-3 1.02.74E-33.70E-35.72E-37.97E-31.38E-22.39E-2 1.57.55E-31.02E-21.58E-22.20E-23.81E-26.59E-2 2.01.55E-22.09E-23.24E-24.51E-27.81E-21.35E-1 3.04.27E-25.77E-28.92E-21.24E-12.15E-13.73E-1 4.08.77E-21.18E-11.83E-12.55E-14.42E-17.65E-1 5.01.53E-12.07E-13.20E-14.46E-17.72E-11.34E+0 6.02.42E-13.26E-15.04E-17.03E-11.22E+02.11E+0 7.03.55E-14.80E-17.42E-11.03E+01.79E+03.10E+0 8.04.96E-16.70E-11.04E+01.44E+02.50E+04.33E+0 9.06.66E-18.99E-11.39E+01.94E+03.36E+05.81E+0 10.08.66E-11.17E+01.89E+02.52E+04.37E+07.56E+0 Nota:Eldiseodevertedoresproporcionalesseencuentraenelpuntob.2, Desarenacin. 3.2.4CRIBADO Laoperacindecribadoseempleapararemoverelmaterialgrueso,generalmente flotante,contenidoenalgunasaguasresidualescrudas,quepuedeobstruirodaar bombas,tuberasyequiposdelasplantasdetratamientoointerferirconlabuena operacin de los procesos de tratamiento. El cribado puede ser fino, por medio de mallas de alambre, o grueso, por medio de rejillas. CARACTERISTICAS DE LAS UNIDADES Rejillas Las rejillas consisten en barras metlicas, verticales o inclinadas, espaciadas de 16 a 76 mm(5/8a3pulg)ycolocadasenloscanalesdeaccesoalasplantas,antesdelas estaciones de bombeo. Los sistemas de limpieza de las rejillas pueden ser manuales o automticos.Lasbarraspuedenserrectangularesocuadradasconunooambos extremosredondeados.Lascaractersticasmscomunesderejillassonlasquese indican en el siguiente cuadro: Tipo de RejillaConcepto Limpieza ManualLimpieza Mecnica Espesor de las barras [cm].6 a 1.6.6 a 1.6 Espaciamiento entre barras [cm]2.5 a 5.11.6 a 7.6 Pendiente con la horizontal []30 a 600 a 30 Velocidad de llegada del agua [cm / seg]30 a 6060 a 90Prdidapermisibledecargaenlasrejillas [cm] 15 15 Profundidad til del canal [cm]3030 Mallas Las mallas pueden colocarse en marcos fijos o en tambores rotatorios. El agua fluye a travs de la malla y los slidos son retenidos en ella. Las mallas pueden ser de acero inoxidable, plstico o fibra de vidrio reforzada. Las mallas son frecuentemente utilizadas despusdelasrejillas,paradisminuirlacargacontaminantealosprocesos subsecuentes de tratamiento; las eficiencias de remocin de contaminantes varan de 5 a 20% para DBO y de 5 a 25% para slidos suspendidos. En el caso de mallas en marcos fijos,elaguadesciendeporgravedadsobrelasuperficiedeunamallainclinada, frecuentementeconpendientevariable(mayorpendienteenlapartesuperiorymenor pendiente en la parte inferior), el agua pasa a travs de la malla y los slidos se recogen en la parte inferior del marco. Algunas caractersticas de este proceso son indicadas a continuacin. ParmetroMarcos FijosTambores Rotatorios Apertura de la malla [mm].25 a 1.5.25 a 1.5 Carga hidrulica requerida [m]1.2 a 2.1.75 a 1.40 Requerimientos de energa [Kwh/100m ]-----0.7 CRITERIOS DE DISEO Los sistemas de cribado son diseados en funcin de los gastos picos de la planta. El nmero de barras en el canal se define en funcin del espaciamiento entre barras y el anchodelasbarras.Elespaciamientoentrebarras,comosemencionenelcuadro antes del anterior, vara entre 2.5 y 5.1 cm, para rejillas de limpieza manual y 1.6 a 7.6 cm para rejillas de limpieza automtica. En aguas residuales municipales se recomienda una separacin de 2.5 cm y un ancho de barras de 0.8 cm. Laprdidadecarga(encm),enrejillaslimpias,puedeserestimadaconlasiguiente ecuacin: ( )g * 2 sen * v* b W * h2 234 = siendo: B =Factor de forma de las barras, =2.42 para barras rectangulares, =1.83 para barras circulares al frente y rectangulares atrs, =1.79 para barras circulares, =1.67 para barras rectangulares con frente y parte posterior circular, =0.76parabarrasrectangularesconfrentecircularycombadaensuparte posterior para terminar en forma de gota. W =Ancho mximo de las barras [cm], b =Claro libre mnimo entre barras [cm], v =Velocidad de llegada del agua [cm/seg], =Angulo, respecto a la horizontal, de las barras, g =Aceleracin de la gravedad [cm/seg2]. Las caractersticas de un sistema de cribado de rejillas son las sealadas en el cuadro de caractersticas de las rejillas. GENERACION DE RESIDUOS Enaguasresidualesmunicipaleselvolumendeslidosretenidosenlasunidadesde rejillas puede variar de 4 a 40 litros por cada 1,000 metros cbicos de agua residual. En mallas, la retencin de slidos puede variar de 200 a 400 litros por cada 1,000 metros cbicos de agua residual. Losresiduosrecolectadospuedenserenterradosenrellenossanitarios,incineradoso molidos y digeridos biolgicamente. FIGURA 6 OTRAS CARACTERISTICAS ImpactoAmbiental.Puedenproducirseoloresdesagradablessilosresiduosnoson prontamente eliminados. Requerimientos de Energa. Solo en los sistemas mecanizados; requerimientos mnimos de energa. Confiabilidad. Procesos altamente confiables, poco expuestos a fallas de operacin. FIGURA 7 Requerimientos de mano de obra calificada. Mnimos. FIGURA 8 ESQUEMA DE UN SISTEMA DE CRIBADO DE BARRAS CON LIMPIEZA MECANICA. 3.2.5DESARENACION La desatencin es una operacin unitaria que se emplea para remover gravillas, arenas, cenizas y otros materiales inorgnicos presentes en las aguas residuales municipales que pueden causar abrasin o desgaste excesivo en los equipos mecnicos de una planta de tratamiento. La desarenacin se ubica generalmente despus del cribado y antes de la sedimentacin primaria. Conestaoperacinsebuscaremoverel100%delaspartculasinorgnicas (densidad =2.65 g/cm3) de un tamao igual o mayor a 0.21 mm (malla #65) y dejar en suspensinelmaterialorgnico.Paralograrestaremocinesnecesarioconservarla velocidaddelagua,entre25y38cm/seg.Lasedimentacingravitacionaldelas partculasesdeltipodiscreto(cadapartculasesedimentaindependientemente,sin presentarsefenmenosdefloculacindepartculas).Laeficienciaderemocinde partculasdetamaoinferioraltamaodediseoesdirectamenteproporcionalala relacin de su velocidad de sedimentacin con la velocidad de sedimentacin de diseo. CARACTERISTICAS DE LAS UNIDADES Las cmaras de desarenacin pueden ser de flujo horizontal con deposicin simple por gravedaddelaspartculasenelfondodelcanalopuedenseraereadasconflujoen espiral.Enamboscasos,paralaconcentracindelasarenassedimentadasse recomienda el empleo de rastras mecnicas. Los desarenadores aereados producen un sedimento ms limpio y fcil de manejar que los desarenadores de flujo horizontal. Otra ventaja de los desarenadores aereados es que regulando la dosis de aire alimentado se pueden ajustar las condiciones de operacin de la unidad en funcin de la proporcin de slidos inorgnicos y orgnicos que contenga el agua residual. CRITERIOS DE DISEO Para los desarenadores de flujo horizontal el criterio bsico de diseo es la velocidad de sedimentacin de las partculas y sus requerimientos de rea por unidad de gasto, como se muestra en el siguiente cuadro para partculas con una densidad de 2.65 g/cm3. Tamao de PartculaVelocidad de Sedimentacinrea Requerida No. de MallaTamao [mm][cm / seg](l/seg)/mm/(l/seg) 18.8337.4774.7.013 20.5955.3453.4.019 35.4173.7637.6.027 48.2952.6426.4.038 65.2081.8818.8.053 100.1471.3213.2.076 150.105.929.2.109 En los desarenadores de flujo horizontal es necesario mantener una velocidad horizontal constante. Para conservar esta velocidad, con gastos variables, se recomienda el uso de vertedores proporcionales en la descarga. La cresta del vertedor deber estar de 10 a 30 cm por encima del fondo del canal para evitar el arrastre de slidos. La geometra, dimensiones y caractersticas de los vertedores proporcionales son las que se indican a continuacin: FIGURA 9 CARACTERSTICAS GEOMTRICAS Y GASTOA TRAVES DE UN VERTEDOR PROPOCIONAL Ecuaciones: x =b * (1-2 8 (arctan (y/a).5/II)) Q =b * (2*a*g) .5 * (h+2*a/3) a[cm]=3 b[cm]=10 3 20 3 40 3 60 3 80 y [cm] x [cm] y [cm] x [cm] y [cm] x [cm] y [cm] x [cm] y [cm] x [cm] 18.0115.9131.8147.7250.1 26.3212.5225.0237.5432.8 44.148.2416.4424.6818.3 63.065.9611.8813.71510.1 82.384.689.11011.1207.6 101.9103.7107.4205.7403.8 121.6152.5203.8402.9602.5 141.3201.9302.5601.9801.9 161.2251.5401.9801.41001.5 181.1301.3601.31001.11201.3 20.9401.0801.01201.01601.0 h [cm] Q l/seg h [cm] Q l/seg h [cm] Q l/seg h [cm] Q l/seg h [cm] Q l/seg 121519114225 2326212218437 4549418428861 6661262584615104 88815831105520135 109101810372010140258 1211152620684019360381 1412203430986028580503 161425414012980377100626 1815304960190100470120749 2017406480252120562160994 Para los desarenadores aereados los criterios de diseo son los siguientes: Suministro de aire: 280 l/m de canal Localizacin de difusores de aire:en un lado del canal,a 75 cm del fondo Velocidad superficial: 45 a 60 cm/segVelocidad en el fondo: 30 a 45 cm/seg Tiempo de retencin hidrulica: 2 a 3 minutosRemocin de arenas:bandas transportadoraso bombas de aire Profundidad til recomendada: 1.2 m GENERACION DE RESIDUOS El volumen de arenas removido para aguas domsticas vara de 7.5 a 90 litros por cada 1,000 metros cbicos de agua. OTRAS CARACTERISTICAS ImpactoAmbiental.Puedenproducirseoloresdesagradablessilasarenasnoson prontamente removidas. Requerimientos de Energa. Mnimos. Confiabilidad. Procesos confiables poco expuestos a fallas de operacin. Requerimientos de mano de obra calificada. Mnimos. 3.2.6 REMOCION DE GRASAS Y ACEITES Laremocindegrasasyaceitessepuedellevaracaboentanquesdesnatadoreso tanques de preaereacin. Tanques Desnatadores Un tanque desnatador es una unidad construida de tal manera que el material flotante se remueve,yelaguafluyeconstantementehaciafueradelaunidadpordebajodeuna cortina. Esto se puede lograr en un tanque individual o como combinacin del sistema de sedimentacinprimaria,dependiendodelprocesoynaturalezadelaguaresidual.La mayoradelostanquesdesnatadoressondeformarectangularytienenuntiempode retencin de 1 a 15 min. La salida del agua residual, la cual se encuentra sumergida, se localiza en el lado opuesto del influente a una elevacin menor para mejorar la flotacin delasgrasasyaceitesy/osustanciasflotantes.Elusodetanquescondos compartimentos en serie mejora la eficiencia de remocin de grasas y aceites. Preaereacin Losobjetivosdelaaereacinantesdelasedimentacinprimariason:mejorarla tratabilidad;separarlasgrasasyaceites,controlarlosolores,removerlasarenasy mejorarlafloculacin;promoverunadistribucinuniformedelosslidosflotantesy suspendidosenlasunidadesdetratamiento;e,incrementarlaremocindeDBO. Perodos cortos de preaereacin de 3 a 5 min., no mejoran materialmente la remocin de DBO o de grasas y aceites. FIGURA 10 CRITERIOS DE DISEO ParmetroDimensin TANQUES DESNATADORES Dimetro terico de la gota de aceite [cm]>0.015 Carga hidrulica superficial [l/seg-m]0.25 1.00 Tanques rectangulares [gpm/pie]0.40 1.60 Carga hidrulica superficial [l/seg-m]1.40 4.20 Tanques circulares [gpm/pie]210 6.20 18 55Velocidad de flujo a travs del tanque [m/h] [pies/min]1 3 2 6Ancho del Tanque [m] [pies]6.7 20 1.0 2.5Tirante de agua [m] [pies]3.3 8.3 Tiempo de retencin [min]1 15 ParmetroDimensin PREAEREACIN Tiempo de retencin a flujo medio [min]10 15 4.6Tirante de agua [m] [pies]15 0.5 - 2.0Requerimientos de aire [m/h/m de agua] [pies/h/gal de agua].005 0.02 3.2.7 HOMOGENIZACION Los flujos de agua a una planta de tratamiento estn sujetos a fluctuaciones temporales, tantoencantidadcomoencalidad.Lamayoradelasplantasdetratamientosonmuy sensitivas a este tipo de fluctuaciones. Un tanque de homogenizacin tiene como objeto balancearlosextremosreferentesalasfluctuacionesdecalidad,entantoquelas variaciones de flujo requieren de una unidad de regulacin; ambas unidades permiten un tiempo de contacto normal en la planta de tratamiento. Los tanques de homogenizacin se disean como tanques en lnea de las unidades de tratamiento, o como tanques al lado delalneadetratamiento.Enelprimercaso,eltanquerecibeelaguaresidual directamente del sistema de coleccin, y la descarga del tanque a la planta de tratamiento se mantiene esencialmente la misma (flujo constante). En el segundo caso, el volumen en exceso al flujo medio es enviado al tanque de homogenizacin y, cuando el caudal del influenteesmenoralflujomedio,eltanquedehomogenizacindescargalacantidad necesariaparamantenerelflujomedioconstantemente.Lostanquessedimensionan pararecibirlosflujospicoydescargaaflujoconstante.Normalmenteserequierede aereacin en los tanques de homogenizacin, esto con el fin de mantener una mezcla del agua residual y condiciones aerbicas en los tanques. CRITERIOS DE DISEO Eldiseodelostanquesdehomogenizacindependealtamentedelascondiciones especficas del lugar y del tipo y magnitud de las fluctuaciones del flujo del influente y de laconfiguracindelaplanta.Lostanquesdebendeserlocalizadosaguasabajodel procesodedesarenacin. La mezcla mecnica debe ser de 20 a 40 Hp/Mgal de agua almacenada. La aereacin es de 1.25 a 2 pies3/min/1,000 gal de agua almacenada. EFICIENCIAS DEL PROCESO Los tanques de homogenizacin se disean fcilmente para lograr sus objetivos. El uso de la aereacin en combinacin con los tiempos de retencin, relativamente largos en las unidades, pueden producir una reduccin en la DB05 de 10 a 20 porciento. OTRAS CARACTERISTICAS ImpactoAmbiental:estesistemapuederequerirdegrandesextensionesderea.El impacto en la calidad del aire y los niveles de ruido son mnimos. Puede generar algo de lodos, lo que puede requerir manejo y disposicin. Confiabilidad del Proceso: Las unidades son de gran confiabilidad y su uso incrementa la confiabilidad de los proceso de tratamiento que los proceden. Requerimientos de Energa: La energa requerida puede ser aproximada con el uso de la siguiente expresin; suponiendo una eficiencia de bombeo del 60 porciento: kWh/ao =1,900 Mgal/d (Carga en pies) Diagrama de Flujo: Estacin de Bombeo Influente Flujo de retorno de procesamientoA planta de de Lodos Tratamiento Desarene-nacin Tanque de Homogeni-zacin Medicin deFlujo y Unidad de Control HOMOGENIZACIN AL LADO Influyente A Planta de Tratamiento Flujo de Retorno Procesamiento de Lodos Estacin de Bombeo 3.2.8 SEDIMENTACION PRIMARIA TANQUES CIRCULARES Lasedimentacinesunaoperacinqueseempleapararemoverlaspartculasen suspensin ms pesadas que el agua. Esta operacin es la ms ampliamente usada en eltratamientodeaguasresiduales.Enlaingenierasanitariasedistinguencuatro categoras de sedimentacin: 1.SedimentacinDiscreta;talcomoocurreenuntanquedesarerenador.Las partculas se sedimentan independientes unas de otras, conservando su identidad durante el proceso de sedimentacin. La eficiencia del proceso est en funcin de la carga hidrulica por unidad de superficie (CHS). 2.Sedimentacin Floculante ocurre en los tanques de sedimentacin primaria y se caracterizaporquedurantesudescensolaspartculasseadhierenentres, modificando su tamao, forma y densidad. La eficiencia del proceso es funcin de la CHS y del tiempo de retencin (t) que, para una cierta CHS, es funcin lineal de la profundidad del tanque. 3.SedimentacinporZonas;ocurreenlasedimentacindelodosbiolgicos.Se caracteriza porque los slidos se adhieren entre s en las capas superficiales del tanqueydesciendenenformademanto,formandounaclarainterfase agua-lodos.LaeficienciadelprocesoesfuncindelaCHS,eltylacargade slidos por unidad de superficie (CSS). 4.Compresin;enestecasalacargadeslidos es tan grande que las partculas descansan unas encina de las otras y la sedimentacin depende de la compresin de las capas inferiores. Este proceso tiene lugar en los tanques de espesamiento de lodos. Desare-nacin Estructura de Sobre Flujo Medicin de Flujo y Unidad de ControlTanque de Homoge-nizacin DESCRIPCION DEL PROCESO Lasedimentacinprimariaseutilizaparalaremocindeslidossedimentables (orgnicos e inorgnicos) presentes en las aguas. Generalmente, se emplea antes de los procesosbiolgicosdetratamiento,paradisminuirlacargadecontaminantesalos procesos subsecuentes. Los tanques circulares se alimentan por el centro, generalmente a la mitad de la altura efectiva del tanque. Las alturas totales de los tanques varan entre 3 y 4.5 m. El fondo, provisto de rastras para la concentracin de los lodos en una tolva central, deber tener unapendientedel8%.Estetanquetieneunsistemaparalarecoleccindematerial flotante. Un problema (grave, pero de fcil solucin) que frecuentemente presentan los tanquesdesedimentacincircularesesladesnivelacindelosvertedoresperifricos paralacoleccindelaguaclarificada.Estefenmenosedebealosasentamientos diferencialesqueconfrecuenciaocurrenenlasestructuras.Ligerosasentamientos diferenciales ocasionan que la carga hidrulica sobre los vertedores en un extremo del tanqueseamayorqueenelextremoopuesto,locualdistorsionasubstancialmenteel patrnhidrulicodefuncionamientodelasestructuras,causandocortoscircuitos hidrulicos, reduciendo el tiempo real de retencin hidrulica y disminuyendo la eficiencia del proceso. La solucin de este problema se logra con placas vertedoras ajustables, que puedan absorber los asentamientos diferenciales. Los efectos del viento pueden tambin afectar el funcionamiento hidrulico de los sedimentadores circulares al elevar el nivel del aguasobreunextremodeltanque;porstayotrasrazones,serecomiendaqueel dimetro de los sedimentadores no exceda de 60 m. En trminos generales, la eficiencia de los sedimentadores circulares se incrementa al disminuir la velocidad media del agua porsuflujoradial,sinembargo,porsugeometra,lossedimentadorescirculares requieren de ms terreno que los sedimentadores rectangulares. CRITERIOS DE DISEO Existe una amplia experiencia sobre el funcionamiento del proceso de sedimentacin en plantas de tratamiento. Criterios de diseo propuestos por instituciones gubernamentales y privadas se resumen en el siguiente cuadro: Carga Hidrulica Superficial[1/seg-m][gpd/pie] Aguas residuales crudas.28 a .57600 a 1,200 Aguas con flculos de aluminio.17 a .28360 a 600 Aguas con flculos de hierro.25 a .38540 a 800 Aguas con flculos de cal.25 a .57540 a 1,200 Tiempo de retencin [h]1.5 a 3.0 Profundidad efectiva [m]2.0 a 3.5 Carga hidrulica sobre los vertedores [l/seg-m]1.44 a 4.31 Velocidad de los extremos de las rastras [cm/seg]5.1 a 7.6 Prdida total de carga hidrulica [m].6 a .9 Generacin de lodos [%].25 a 2 Concentracin de lodos [%]3 a 6 Densidad relativa de los lodos1.02 a 1.07 EFICIENCIAS DEL PROCESO Laeficienciaderemocinenlossedimentadorescircularesvarade50a65%para slidossedimentablesyde25a35%paraDBO.Enaguasresidualesdeorigen domstico, la relacin emprica entre eficiencias de remocin de slidos y CHS se indica a continuacin: CHS [l/seg-m].20.30.40.50.60 Eficiencia [%]7166615651 CONSUMO DE ENERGIA Elconsumodeenergaenelprocesodesedimentacinpuedeserestimadoconlas siguientes ecuaciones: a.- Para una superficie total (S) menor a 155 m: 7,500 Kw-h b.- Para una S de 155 a 1,550 m2 : Energa =3,241 * rea0.1663 c.- Para una S mayor de 1,550 m: Energa =152.9 * rea0.5818 Algunos resultados de la aplicacin de estas ecuaciones se muestran a continuacin: rea TotalSedimentadoresm Consumo de Energa Kw h 1007,500 2007,882 5009,109 1,00010,222 1,50010,935 2,00012,733 2,50014,498 3,50017,634 OTRASCARACTERISTICAS ImpactoAmbiental:Lapresenciadematerialflotanteenlossedimentadorespuede causarproblemasdeolores.Loslodosproductodelprocesodebensermanejadosde acuerdo con las prcticas establecidas en la ingeniera sanitaria, para evitar problemas de olores, de salud pblica y de degradacin ambiental. Confiabilidad del Proceso: En general buena, un aspecto que es necesario controlar es el de prevenir obstrucciones por materiales extraos en el sistema de recoleccin de lodos. Los sistemas mecnicos de rastras requieren de mantenimiento preventivo rutinario. FIGURA 11 3.2.8a SEDINENTACION PRIMARIA TANQUES RECTANGULARES Los principios generales del proceso de sedimentacin fueron presentados en la Ficha No. C.1 (Sedimentacin Primaria, Tanques Circulares). En los tanques rectangulares el influenteesdistribuidoalaentradadelaunidadpormediodebaflesverticaleso vertedores sumergidos; el objetivo de estas estructuras es lograr una mejor distribucin del influente a lo ancho de la unidad. El efluente se recolecta por medio de vertedores triangulares colocados en canaletas, frecuentemente en forma de peine o de dedos que seextiendendelaparedfinaldeltanquehastaun20%delalongituddelmismo.En algunoscasosseempleanbaflesverticalesantesdelascanaletasrecolectoraspara evitar contracorrientes superficiales. Una ventaja de estos tanques es que su geometra permiteunmejoraprovechamientodelterrenoyunalimitanteesquelasrastrasde traccin transversal, empleadas en los tanques rectangulares, son ms proclives a fallas mecnicasyestructuralesquelasrastrasdelostanquescirculares.Enalgunas ocasionessehanempleadotanquescuadradosconalimentacincentral,similares hidrulicamente en su funcionamiento a los tanques circulares, sin embargo, su prctica no se ha extendido entre otras razones por que su sistema de rastras tiende a tener ms problemas que los de los tanques circulares o rectangulares y, dado que la longitud de canaletas perimetrales recolectoras por unidad de arco radial es mayor en las esquinas que en las partes centrales de los muros rectos, los lodos tienden a acumularse en las esquinas del fondo del tanque. CRITERIOS DE DISEO Lossedimentadoresrectangularesprimariossediseanconunaprofundidadde2a 3.5 m. La relacin largo-ancho es de 1.5:1 a 15:1. El largo mnimo recomendado es de 3 m.Lavelocidadmnimadelaguaenloscanalesdealimentacinalsedimentadorse recomienda de 30 cm/seg. Para lograr una mejor distribucin del agua en la entrada al sedimentadorserecomiendaquelaprdidadeenergadelaguaasupasoporlos orificios de entrada sea al menos 4 veces mayor que la energa cintica(1) del agua en el canal de alimentacin. En sedimentadores rectangulares, con relaciones largo: ancho y longitudesacordesconlasnormasantesmencionadas,lacargahidrulicasobrelos vertedores de recoleccin del efluente no afecta la eficiencia del proceso; cuando, esta carga es del orden de 85 a 520 m/da-m. El piso del sedimentador debe tener una pendiente de 1% hacia las tolvas de recoleccin de lodos. (1) Energa Cintica =w * (u / ag) w =Peso del fluido u =Velocidad media del fluido g =Constante gravitacional FIGURA 12 3.2.9 INFILTRACION RAPIDA En el proceso de infiltracin rpida el agua residual se aplica directamente sobre terrenos permeables y profundos, generalmente arenosos o areno-limosos. Lo ms comn es la aplicacindelaguaenestanquesdeinfiltracin,enalgunoscasossehaaplicadopor medio de aspersores. En su flujo a travs del medio, los contaminantes presentes en el agua son adsorbidos o degradados biolgicamente. El agua tratada se recoge por medio de drenes subterrneos conectados a un mltiple cerrado o a canales a cielo abierto. El proceso de infiltracin rpida tambin se emplea sin sistemas de drenado subterrneo, en cuyo caso el agua tratada se infiltra al acufero. Elaguaesaplicadaalosestanquesenformaintermitente;elperododeaplicacin depende de las caractersticas del suelo y de la tasa de aplicacin, pudiendo variar de pocashorasavariassemanas.Enlosperiodosenquenoseaplicaelagua,sedeja drenar el suelo para permitir la entrada de aire al medio. En la figura siguiente se ilustra el rgimen hidrulico de funcionamiento de un estanque de infiltracin: FIGURA 13 El procedimiento ms comn para la construccin de estanques consiste en la remocin de la capa de material orgnico presente generalmente en la superficie de los suelos, y la formacin con este mismo material de bordos poco profundos para la construccin de los estanques. Los sistemas de drenaje se pueden construir con tuberas de concreto o de arcillasinjuntear.Lacapacidaddeinfiltracindelsuelopuedeverseeventualmente reducidaporobturacindelascapassuperiores,encuyocasoserecomiendaararel suelo y voltear la tierra. Para reducir el taponamiento de los suelos es indispensable el pretratamientodelasaguasresiduales,pretratamientoquegeneralmentesereducea cribado y desarenacin, sin embargo pueden presentarse casos donde sea aconsejable incluiruntratamientopreviodesedimentacineinclusivetratamientosecundario,en funcin de la disponibilidad y caractersticas del suelo. APLICACIONES DEL PROCESO Conunmayoromenorgradodetecnificacin,elprocesodeaplicacindeaguas residuales al suelo se ha utilizado ampliamente en muchas regiones del mundo, desde hacemsdecienaos.Cuandolosterrenosdisponiblestienenlaextensiny caractersticas convenientes, la infiltracin rpida de aguas residuales sobre el suelo es unodelosprocesosmseconmicos,confiablesyeficientesparatratarlasaguas residuales.Elefluenteproducido,generalmentedeexcelentecalidad,puedeser reutilizadoennumerososusos,incluyendolosagrcolas,industriales,municipalesyen recarga de acuferos. EFICIENCIA DEL PROCESO Elefluentedeunbuensistemadeinfiltracinrpidapuedellegaratenerunacalidad comparablealacalidaddeunafuentedeaguapotable.Losporcentajestpicosde remocin de contaminantes son los siguientes: DBO y slidos suspendidos totales: 95 a 99% Nitrgeno total Kjeldhal: 25 a 90% (convertido biolgicamente a nitratos y nitratos) Fsforo total: 0 a 90% (dependiendo de la capacidad adsorsiva del suelo) Colifomes fecales 99.9 a ms de 99.99 % CRITERIOS DE DISEO Cargahidrulicamedia:0.02a0.30m/dia-m,dependiendodelascaractersticasdel suelo,equivalentesarequerimientosdeterrenode288a4,320mporcadal/segde gasto medio. Carga orgnica: 2.2 a 11.2g DBO/da-m; para aguas residuales de origen municipal; esta limitacindecargaorgnicareduceenlaprcticaelmbitodeaplicacindecarga hidrulica a un rango de 0.02 a 0.08 m/da-m, equivalentes a requerimientos de rea de 1,080 a 4,320 m por cada l/seg de gasto medio. En el caso de efluentes secundarios, la restriccin de carga orgnica resulta en requerimientos de terreno de 200 a 400 m por cada l/seg de gasto medio. Perodos de aplicacin de agua: 9 horas a 2 semanas. Periodos de drenado: 15 horas a dos semanas. Nmero mnimo de estanques de infiltracin: 2 Altura de bordos: 1.2 m Profundidad de drenes subterrneos: 1.8m o ms Enelsiguientecuadroseresumenlasprincipalescaractersticasdeesteprocesoyla calidad esperada del efluente. CARACTERSTICAS DEL PROCESO Y CALIDAD DEL EFLUENTE Forma de disposicin del agua.Superficial, por anegamiento del suelo Tasa anual de aplicacin [m/ao]6 a 171 Requerimientos de rea [m por l/seg]185 a 5,174 Tasa semanal de aplicacin [cm/sem]10 a 305 Pretratamientos mnimos recomendadosSedimentacin primaria Destino final del agua tratadaRecuperacincondrenesopercolacin al acufero Necesidades de cubierta vegetalOpcional Pendiente del sueloNocrtica,pendientesmuygrandes requierenmsmovimientodetierras para construccin de bordos. Permeabilidad del sueloAlta (arenas o limos arenosos) Profundidad del manto freticoMnima: 3m, menores profundidades son aceptablessisecuentacondrenes subterrneos Calidad del efluente:Precolacindeefluenteprimarioo secundario a travs de 4.5 m de suelo. DBO [mg/l] SST [mg/l] N-NH3 [mg/l] NTK [mg/l] P [mg/l] Promedio:2Mxima: 5 Promedio:2Mxima: 5 Promedio:0.5 Mxima: 2 Promedio:10Mxima: 20 Promedio:1Mxima: OTRAS CARACTERISTICAS Impacto Ambiental: Riesgo potencial de contaminacin de acuferos por la presencia de nitratos producto de la biooxidacin del NTK, y por metales pesados; en el caso de estos ltimoslosriesgosdecontaminacindeacuferosdependendelaprofundidaddel acufero, la concentracin original de los metales pesados en las aguas residuales y de la capacidad adsorsiva y el pH del suelo. A continuacin se ilustran esquemas de infiltracin rpida: FIGURA 14 FIGURA 15 3.2.10 INFILTRACION LENTA En el proceso de infiltracin lenta el agua se aplica sobre suelos con cultivos vegetales y con permeabilidad de baja a moderada, generalmente suelos limosos o limo-arenosos. El procedimientomscomndeaplicacindelaguaesporaspersiny,ocasionalmente, por escurrimiento superficial; el mtodo de aplicacin ms eficiente es el de aspersin por darcomoresultadounadistribucinmsuniformedelaguaenelsuelo, independientemente de la topografa del terreno. El agua tratada puede ser recolectada con drenes subterrneos, captada en un canal o canaleta, o percolarse al subsuelo. En la superficie del suelo se propician crecimientos de una cubierta vegetal que ayuda a mejorar la eficiencia del tratamiento. Los procesos que contribuyenaltratamientodelaguason:(a)filtracinsimpleatravsdelmedio,(b) precipitacinqumica,(c)adsorcinqumica,(d)intercambioinico,(e)oxidacin biolgica y (f) absorcin de nutrientes por la vegetacin. Algunos de los factores que deben ser considerados en la seleccin de los cultivos que se siembren en el terreno son los siguientes: Adaptabilidad del cultivo a las condiciones de clima y suelos. Usoconsuntivodelaguaytoleranciadeloscultivosalapresenciade contaminantes en el agua. Absorcin de nutrientes por las plantas. Valor econmico del cultivo. Regulaciones de salud pblica. Duracin de la temporada de crecimiento del cultivo. Los pretratamientos ms comunes del agua son: cribado, desarenacin y sedimentacin primaria; el control de patgenos en el agua puede ser tambin necesario, en funcin de los cultivos irrigados y de las prcticas seguidas en las operaciones de riego y cosecha. APLICACIONES DEL PROCESO El proceso de infiltracin lenta es, de todos los mtodos de aplicacin de agua al suelo, el que produce el efluente de mejor calidad. Otras ventajas del mtodo son la recuperacin econmicaenformadecultivos,elaprovechamientodelosnutrientespresentesenel agua y, si se cuenta con drenes subterrneos, la recuperacin y posible reso del agua. EFICIENCIA DEL PROCESO La calidad del efluente es, generalmente, excelente y prcticamente independiente de la calidaddelaguacruda.Eficienciastpicasderemocindecontaminantessonlas siguientes: DBO y slidos suspendidos totales: 90 a ms de 99 Nitrgeno total Kjeldhal: 50 a 95% (convertido biolgicamente a nitratos y nitratos) Fsforo total: 80 a 99% (dependiendo de la capacidad adsorsiva del suelo) Colifomes fecales: ms de 99.99% CRITERIOS DE DISEO Cargahidrulica:0.6a6m/ao,equivalentesarequerimientosdeterrenode5,000a 50,000m por l/seg de gasto medio. Carga orgnica: 0.02 a 0.56g de DBO por m por da. Para un influente con 50 mg/l de DBO,estalimitacindecargaorgnicarepresentaunmbitoderequerimientosde terreno de 7,500 a 190,000m por cada l/seg de gasto medio. Permeabilidad del suelo: 0.15 a 5 cm/h Enelsiguientecuadroseresumenlasprincipalescaractersticasdeesteprocesoyla calidad esperada del efluente: CARACTERSTICAS DEL PROCESO Y CALIDAD DEL EFLUENTE: Forma de disposicin del agua en el inf.1. Aspersores 2.Superficial:canalesabiertoscon compuertas,otuberasconorificioso vlvulas Tasa anual de aplicacin [m/ao]0.6 a 6.1 Requerimientos de rea [m por l/seg]5,174 a 51,742 Tasa semanal de aplicacin [cm/seg]1.27 a 10.16 Pretratamientos mnimos recomendados Cribado Sedimentacin primaria Destino final del agua tratadaEvapotranspiracinyrecuperacincon drenes o percolacin al acufero Necesidades de cubierta vegetalNecesaria Pendiente del sueloMenos de 2% en terrenos cultivados Menos de 4% en terrenos no cultivados Permeabilidad del sueloMedia Profundidad del manto fretico Mnima: 0.6 a 1.0 m Calidad del efluente:Precolacindeefluenteprimarioo secundario a travs de 1.5m de suelo. DBO SST N-NH3 NTK P Promedio:2Mxima: 5 Promedio:1Mxima: 5 Promedio:0.5 Mxima: 2 Promedio:3Mxima: 8 Promedio:0.1 Mxima: 0.3 OTRAS CARACTERISTICAS Impacto Ambiental: Requiere de grandes extensiones de terreno (de todos los mtodos de disposicin de agua en el suelo es el que ms terreno requiere), se deben considerar losproblemaspotencialesquerepresentaelacarreodepatgenosporaerosolesyla contaminacinsanitariadeloscultivos,aunquestossonproblemascontrolablescon una buena administracin y operacin de los sistemas. FIGURA 16 FIGURA 16a 3.2.11 DISPOSICIN SOBRE EL SUELO En el sistema de tratamiento conocido como escurrimiento superficial o disposicin sobre elsuelo,elaguaresidualseaplicasuperficialmenteenlapartesuperiordeterrenos inclinados, poco permeables, con cubierta vegetal, se deja escurrir por la superficie y se recolecta por medio de canales en la parte inferior. Los contaminantes presentes en el agua se remueven por una combinacin de procesos fsicos, qumicos y biolgicos que tienelugarenlalminadeaguaencontactoconelsuelo,lavegetacinylos microorganismospresentes.Entrelosprincipalesprocesosquetienelugareneste sistemadetratamientosecuentanlafiltracinsimpledelagua,nitrificacinbiolgica, adsorcindenutrientesporlasplantas,inactivacindepatgenosporlaluzsolar, intercambios inicos con el suelo y bio-oxidacin. En algunos aspectos este sistema de tratamiento guarda cierta similitud con los procesos que tiene lugar en un filtro biolgico. Un objetivo secundario del proceso es la produccin agrcola resultante. Los cultivos ms recomendados irrigados son cultivos forrajeros, perennes, tolerantes a altas humedades en el suelo y con races profundas. Los criterios de aplicacin de agua se rigen por los siguientes preceptos: (a) evitar encharcamientos en el suelo que dan lugar a condiciones insalubres. (b) evitar condiciones de anaerobicidad en el agua. (c)conservar la humedad suficiente para la sobrevivencia de los microorganismos en la superficie del suelo. Laaplicacindelaguapuedeserpormediodecanalesabiertosconcompuertaso tuberasconvlvulasuorificios.Dependiendodelageometradelsistema,puedeser necesario construir planchas de concreto o mampostera para disipar la energa del agua y distribuirla sobre el terreno. La longitud de viaje del agua es generalmente de 30 a 60 in, por lo que es frecuente el empleo de terrazas para aprovechar terrenos con longitudes mayores.Lapendientedelterreno,sesdemasiadopequea,dalugara encharcamientos y, si es demasiado grande, da lugar a erosiones. APLICACIONES DEL PROCESO Elsistemadeescurrimientosuperficialparaeltratamientodeaguasresidualespuede emplearseconaguasresidualescrudas(previocribadodeslidosgruesos),la desarenacinnoesnecesariaporserunprocesoesencialmentedesuperficie.Las demandasdeterrenosepuedenreducirsilasaguasrecibenuntratamientobiolgico convencional previo. El sistema es ms eficiente en climas clidos y relativamente secos. Si el terreno natural satisface las necesidades del proceso, el sistema es muy econmico, pero si es necesario hacer obras de nivelacin, el costo del sistema puede incrementarse considerablemente. FIGURA 17 EFICIENCIA DEL PROCESO Para aguas de origen municipal el mbito de eficiencias de remocin de contaminantes del sistema es el siguiente: DBO y slidos suspendidos totales: 80 a ms de 95% Nitrgeno total Kjeldhal: 75 a 90% Fsforo total: 30 a 60% Colifomes fecales: 90 a 99.9% CRITERIOS DE DISEO Carga hidrulica: 3.3 a 9.8 m/ao, equivalentes a requerimientos de terreno de 3,200 a 9,240m por l/seg de gasto medio. Carga orgnica: 0.56 a 5.6g de DBO por m por da, para un influente con 150 mg/l de DBO,estalimitacindecargahidrulicarepresentaunmbitoderequerimientosde terreno de 2,300 a 23,000 m por cada l/seg de gasto medio. Permeabilidad del suelo: menor a 0.5 cm/h Rgimen hidrulico de aplicacin: 6 a 8 horas de aplicacin y 16 a 18 horas de secado, de 5 a 6 das por semana. Recuperacindeaguaenloscanalescolectores:40a80%delaguaaplicada, dependiendo de la temperatura, humedad relativa, velocidad del viento y tipo de cultivos. Enelsiguientecuadroseresumenlasprincipalescaractersticasdeesteprocesoyla calidad esperada del efluente: CARACTERISTICAS DEL PROCESO Y CALIDAD DEL EFLUENTE Forma de disposicin del agua residualPor aspersin o superficial (canales con compuertas o tuberas con orificios o con vlvulas) Tasa anual de aplicacin [m/ao]3.1 a 21.4 Requerimientos de rea [m por l/seg]1,478 a 10,164 Tasa semanal de aplicacin [cm/sem]Aguas crudas: 6.35 a 15.24 Efluente secundario: 15.24 a 40.64 Pretratamientos mnimos recomendados Pretratamiento (cribado y desarenacin) Destino final del agua tratadaEscurrimientosuperficial,algode Evapotranspiracin,percolacinal acufero y captacin Cubierta vegetalNecesaria Pendiente del suelo2 a 8% Permeabilidad del sueloBaja Profundidad del manto freticoNo crtica Calidad del efluenteEscurrimiento de aguas municipales con pretratamiento, por 45m de terreno. DBO SST N-NH3 NTK P Promedio: 10Mxima: 15 Promedio: 10Mxima: 20 Promedio: 0.8 Mxima: 2 Promedio: 3Mxima: 5 Promedio: 4Mxima: 6 IMPACTO AMBIENTAL Requieredegrandesextensionesdeterreno,problemaspotencialesporvectoresde enfermedades y malos olores, pero controlables con un diseo adecuado, administracin y operacin del sitio. 3.2.12 LODOS ACTIVADOS El proceso de lodos activados tiene como objetivo la remocin de materia orgnica, en trminosdeDBO,delasaguasresiduales.LaremocindeDBOselograporla conversinbiolgica,enpresenciadeoxgenomolecular,pormicroorganismos,dela DBOenCO2yH2Oyennuevasclulasdemicroorganismos.Losmicroorganismos formados se separan por sedimentacin gravimtrica, una parte son recirculados como siembraparalacontinuacindelprocesoyelrestoseremueven.Lacombinacinde microorganismos y agua residual se conoce como lodo activado. Los lodos en el reactor biolgicoestnsujetosaunprocesodeautooxidacin,conocidocomorespiracin endgena, proceso que tambin consume oxigeno. Eloxgenorequeridoparaelfuncionamientodelprocesosesuministrapormediode aereadores mecnicos o por medio de difusores. Los aereadores mecnicos pueden ser con turbina sumergida o superficiales de alta o de baja velocidad. CARACTERISTICAS DEL PROCESO La demanda de oxgeno del proceso es funcin de dos factores principales y puede ser expresada con la siguiente ecuacin: Demanda de Oxgeno =a * [DBO removida]+b' * [Masa de lodos biolgicos en el reactor] Valores representativos de las constantes anteriores para aguas domsticas son a de 0.4 a 0.6 mg de O2 por mg de DBO removida y b'0.06 a 0.20 mg de O2 por mg de lodos por da. Dadoquelacapacidaddetransferenciadeoxgenodelosequiposcomercialesde aereacin se expresa en condiciones estndar de presin (760 mm Hg.) y temperatura (20C)yparaagualimpia,con0mg/ldeoxgenodisuelto,paracalcularlos requerimientos de equipo es necesario convertir la demanda de oxgeno en condiciones reales (Nr) a la demanda equivalente en condiciones estndar (No), para ello se emplea la siguiente ecuacin: estndar _ nes encondicio _ Capacidadreales _ s condicione _ en _ CapacidadNoNr= ( ) 20 TCsrCo Csl *NoNr = siendo: =Relacindevelocidaddetransferenciadeoxgenoenagualimpiayvelocidadde transferencia de oxgeno en el agua residual, 0.8 a 1.0 =Relacin de solubilidad de oxgeno en agua limpia y solubilidad de oxgeno en el agua residual,0.8 a 1.0, Csl=Concentracindesaturacindeoxgenoenagualimpiaenlascondicionesde presin y temperatura del agua residual en el reactor, Co= Concentracinmnimapermisibledeoxgenoenelreactorparasustentarla actividad biolgica de los microorganismos, 2.0 mg/l Csr=Concentracin de oxgeno en agua limpia en condiciones estndar (20C, y 760 mm de HG), 9.17 mg/l, =Factor de correccin por temperatura de la velocidad de transferencia de oxgeno, 1.024, T =Temperatura del agua residual en el reactor, en C. EnlatablasiguientesemuestranvaloresrepresentativosdelarelacinNr/Nopara valores medios de y de 0.9, Cs de 1.0 mg/l, una presin atmosfrica de 585 mm de Hg y diferentes temperaturas: T[]C8101214161820222426 Cs011.8711.3310.8310.379.959.549.178.838.538.22 Cs19.148.728.347.987.667.347.066.806.576.33 Nr/No.50.50.50.50.50.50.50.50.50.50 No/Nr1.992.002.012.012.012.022.022.012.001.99 Cs0 =Conc. de saturacin de oxgeno a 760 mm de Hg [mg/l] Cs1 =Conc. de saturacin de oxgeno a 585 mm de Hg [mg/l] LarespiracinendgenatiendeareducirlamasadeexcesodeIodosquedeber purgarse del sistema, relacin que puede ser expresada con la siguiente ecuacin: Exceso de Lodos =a * [DBO removida] - b * [Masa de Iodos biolgicos en el reactor] Valores representativos de las constantes anteriores para aguas domsticas son "a de 0.6 a 0.8 mg de lodos por mg de DBO removida y b 0.06 a 0.20 mg de lodos destruidos por mg de lodos en el reactor por da. LavelocidadalaquesellevaacabolaremocindeDBOsepuedeaproximar,para aguas residuales de origen municipal, con una ecuacin cintica de primer orden: t x K 11entrada _ DBO efluente _ DBO + = Siendo: K =Constante de biooxidacin, 0.0007 a 0.0020 1/(mg-h), X =Concentracin de biomasa activa en el reactor [mg/l], T =Tiempo de retencin en el reactor [h]. Dosparmetrosdeutilidadenelcontroldelprocesosonlaedaddelodos(EL)yla relacin alimento / biomasa (F/M), definidos por las siguientes ecuaciones: ] da / Kg cos[ biolgi _ lodos _ de _ Purga] Kg [ reactor _ enel _ lodos _ de _ MasaLodos _ de _ Edad = ] Kg [ reactor _ el _ en _ lodos _ de _ Msa] da / Kg [ luente inf _ el _ en _ DBO _ de _ MasaBiomasaAlimento=Estos dos parmetros se relacionan, a su vez, con la siguiente expresin: ( ) b M / F aEL1r = Siendo (F/M)r la relacin (F/M) multiplicada por la eficiencia del proceso o, expresado de otra manera, la relacin entre la DBO removida [Kg/da] y la masa de lodos en el reactor [Kg]. Las dems variables ya fueron definidas. EFICIENCIA DEL PROCESO Remocin de DBO: 85 a 95% Remocin de N-NH3: 10 a 20% GENERACION DE LODOS LageneracindeIodosbiolgicosesfuncindelascaractersticasdelsubstrato,la relacin(F/M)ylaedaddeIodos.Paralascondicionestpicasdeunaplanta convencionaldeaguasresidualesmunicipaleslageneracinmediadeIodosesla siguiente: F/M [Kg DBO/Kg SSV-da] Generacin de Lodos [Kg de lodos/Kg DBO removida] 0.30.5 0.50.7 CRITERIOS DE DISEO Enlatablasiguientesepresentanloscriteriostpicosdediseoparaunaplanta convencionaldeIodosactivadosparaaguasresidualesdeorigenpredominantemente municipal: ParmetroDimensin Carga orgnica volumtrica [Kg DBO/da-m] [lb/da-1000 pie] .40 a .80 25 a 50 Tiempo de aereacin (basado en gasto medio a travs del proceso) [h] 4 a 8 Slidossuspendidostotalesenelreactor (SST) [mg/l] 1,500 a 3,000 Relacin (F/M) [Kg DBO/Kg SSV-da].25 a .50 Requerimientos de aire [m/Kg DBO removida] [pie/lb DBO removida] 54 a 102 800 a 1500 Edad de lodos [das]5 a 10 CONSUMO DE ENERGIA El consumo de energa del proceso es funcin de la eficiencia del equipo de suministro de oxgeno, de las caractersticas del agua y de la eficiencia del proceso; en la siguiente tabla se presentan datos tpicos para aguas municipales: Oxgeno demandado en condiciones reales [mg/l] 150 Relacin No / Nr2.0Oxgeno suministrado, condiciones estndar [mg/l]255 Eficiencia del AereadorEnerga Requerida Lb/Hp-hKg/Hw-hKw-h/m 1.500.930.32 21.230.24 2.501.540.19 31.850.16 IMPACTOS AMBIENTALES Produccindelodosbiolgicosquedebenserestabilizadosparaprevenir condiciones insalubres, Posiblesproblemasde olores, controlables con un buen diseo y operacin del sistema, En el caso de aereadores mecnicos, posible formacin de aerosoles, Consumos relativamente altos de energa elctrica. FIGURA 18 3.2.13 DISCOS BIOLOGICOS Losdiscosbiolgicosestnformadosdediscosdeplsticoodealgnotromaterial sujetados y soportados a una flecha horizontal rotatoria. En la actualidad estos sistemas usan discos o secciones de discos de plstico de alta densidad de 1 a 1.5 mm (0.04 a 0.06plg)deespesor.Elsistematieneaplicacionesentratamientosecundarioy nitrificacin,enestasaplicacioneslosdiscosseposesionandentrodetanques,detal forma que quede el 40 porciento sumergido. Los discos rotan lentamente (de 1 a 2 rpm, pero generalmente de 1.4 a 1.6 rpm) teniendo los discos contacto con el agua residual y la atmsfera al mismo tiempo. Los microorganismos, presentes naturalmente en el agua residual, se adhieren al medio formando una capa delgada en todo el disco. La poblacin biolgica en el medio se acumula y se alimenta de los organismos presentes en el agua residual.Laturbulenciacausadaporlarotacindelosdiscosmantienelabiomasaen suspensin.Losslidossuspendidossontransportadosconelaguaresidualaun sedimentadorsecundario.Lossistemasdediscosbiolgicossonclasificadosporla densidaddelmedio,eltipodetransmisin,aplicacin,arregloymododeoperacin. Actualmente el medio se clasifica como: de baja densidad, el cual es usado en el primer paso de remocin de DBO5; de densidad media, el cual es usado en donde se disminuye la remocin de DBO5 y comienza la nitrificacin; de densidad alta, el cual es usado para lanitrificacin.Elreasuperficialvariadeproveedoraproveedor,perogeneralmente, para medios de densidad baja es de 9,300 m (100,000 pies) para dimetros de 3.7 m (12 pies), y flechas de 7.6 m (25 pies) de largo; para medios de densidad media el rea es de 11,600 m (125,000 pies) ;para medios de densidad alta el rea es de 14,000 m (150,000pies).Elsistemadebercontarconrecirculacinparaperodosdeflujoso cargasbajas.Elsistemapuedeconstardeunoobariospasos,dependiendodelos objetivos de tratamiento. CRITERIOS DE DISEO ParmetroValor Carga Orgnica: Sin Nitrificacin [lb DBO5/d/1000 pies de medio] [g DBO5/d/m de medio] Con Nitrificacin [lb DBO5/d/1000 pies de medio] [g DBO5/d/m de medio] 30 60 480 9610 15 20 240 320 Carga Hidrulica: Sin Nitrificacin [gal/d/pie de rea superficial] [l/d/m de rea superficial] Con Nitrificacin [gal/d/pie de rea superficial] [l/d/m de rea superficial] 0.75 1.5 30.6 61.1 0.3 0.6 12.2 24.4 Tiempo de Retencin (basado en 0.12) gal/pie Sin Nitrificacin [min] Con Nitrificacin [min] 40 120 90 250 Volumen del Tanque [gal/pie de rea de disco] [l/m de rea de disco] 0.12 4.89 Numero de trenes en paralelo recomendado rea superficial del medio: Disco [pies/pie] [m/m] Celoca estndar[pies/pie ] [m/m] Celoca de alta densidad [pies/pie] [m/m] 20 25 66 82 30 40 98 131 50 60 164 197 Nmero de pasos por tren: DBO5 sol. deseable en el efl.Nmero de pasos Min. Recomendado >25 15 25 10 15 100 para mezcla completa Las constantes de mortandad de coliformes y de biodegradabilidad de las aguas deben ser determinadas experimentalmente y corregidas por temperatura con la expresin de Arrenhius: ( ) 20 T20 T085 . 1 K K = Para remocin de DBO, los valores tpicos de K2O varan de 0.2 a 0.5 y para coliformes de 0.6 a 1.0. Aplicandolasecuacionesanteriores, para condiciones tpicas de operacin de lagunas facultativasparaeltratamientodeaguasresidualesdomsticas,seobtienenlos siguientes resultados: K * t K[1/da] t das .2.3.4.5.6.7.8.91.0 102345678910 20468101214161820 306912151821242730 4081216202428323640 50101520253035404550 60121824303642485460 Coliformes Remanentes [NMP/100ml] Co=10,000,000 NMP/100ml K * t Mezcla Compl. Flujo Mixto Flujo Pistn 5 6 7 8 9 10 11 12 1,655,000 1,416,000 1,237,000 1,098,000 987,000 895,000 820,000 755,000 985,000 754,000 591,000 472,000 382,000 314,000 260,000 218,000 84,000 34,000 14,000 6,000 2,000 1,000 0 0 Eficiencia de Remocin de DBO %K * t Mezcla Compl. Flujo Mixto Flujo Pistn 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 50 67 75 80 83 86 88 89 53 72 81 87 90 92 94 95 63 86 95 98 99 100 100 100 CRITERIOS DE DISEO De los criterios empricos de diseo que se han recopilado por diversas instituciones e investigadores, se extrae las siguientes recomendaciones: Tiempo de retencin (WPCF):t=. 0349 * So * 1.085(35-T) So =DBO total del influente T =Temperatura del agua [C] del mes ms fro Tiempo de retencin [das] Temperatura [C] So [mg/l] 101520253035 100 200 300 400 27 54 80 107 18 36 54 71 12 24 36 47 8 16 24 32 5 10 16 21 3 7 10 14 ParmetroDimensin rea de cada laguna en serie [Ha]1 a 4 Rgimen de operacinSerie o Paralelo Tiempo de retencin hidrulico [dias]7 a 30 Profundidad [m]1.8 a 2.4 Carga hidrulica [l/seg-Ha] [lb/acre-da] 1.5 a 4.4 .5 a 1.5 Carga orgnica Por unidad de superficie [kg/ha-da] [lb/acre-da] 56 a 168 50 a 150 Requerimientos de rea [m/(l/seg)] [m/(kg DBO/da)] 6,803 a 2,268 178 a 59 Temperatura ptima del agua [C]20 mbito de temperaturas [C]2 a 32 Eficiencia de remocin de DBO [%]80 a 95 Concentracin de algas [mg/l]40 a 160 Eficiencia de remocin de coliformes [%]>99 Slidos suspendidos en el efluente (mg/l)* Algas Microorganismos Otros [0.2 a 0.8] DBO0 [0.2 a 0.5] DBO0 [0.1 a 0.4] SS0 DBO del efluente [mg/l] Soluble Insoluble [0.02 a 0.1] DBO0 [0.30 a 1.0] SS0 Calidad tpica del efluente [mg/l] DBO SS PH 15 a 40 25 a 50 6.5 a 9 o =Datos del influente FIGURA 21 CONSUMO DE ENERGIA El proceso en s no consume energa de fuentes externas, lo que constituye uno de los mayores atractivos del proceso. IMPACTO AMBIENTAL Requiere extensiones considerables de terreno. Riesgodecontaminacindelosacuferosporinfiltracin,encuyocasosera necesarioelempleodeimpermeabilizantesenelfondoyenlosbordosdelas lagunas, ya que esto incrementara en forma excesiva el costo del sistema, no se recomienda el empleo de este proceso cuando ello sea necesario. 3.2.18LAGUNAS ANAEROBICAS Laslagunasanaerbicassonrelativamenteprofundas(hasta6.0m)contaludesde bordos muy fuertes. En una laguna anaerbica tpica, el agua residual entra muy cerca delfondo(frecuentementeporelcentrodelalaguna);stasemezclacon la biomasa sedimentada, la cual tiene un espesor de aproximadamente 6 pies (1.8m). El efluente se localizaenlapartesuperiordelalagunaydebeestarporabajodelasuperficiedel lquido. El exceso de grasa no digerida flota, formando un cobertor, el cual permite que el calor no se pierda y evita la entrada de aire. El proceso no requiere de recirculacin de lodos. CRITERIOS DE DISEO ParmetroDimensin rea de cada laguna en serie [Ha]1 a 4 Rgimen de operacinSerie o Paralelo Tiempo de retencin hidrulico [dias]7 a 30 Profundidad [m]2 a 6 Carga hidrulica [l/seg-Ha] [lb/acre-da] 1.5 a 4.4 .5 a 1.5 Carga orgnica Por unidad de superficie [kg/ha-da] [lb/acre-da] 56 a 2,244 50 a 2,000 Requerimientos de rea [m/(l/seg)] [m/(kg DBO/da)] 6,803 a 2,268 178 a 4 Temperatura ptima del agua [C]20 mbito de temperaturas [C]2 a 50 mbito ptimo del pH del agua residual6.8 a 7.2 Eficiencia de remocin de DBO [%]80 a 95 Concentracin de algas [mg/l]40 a 160 Eficiencia de remocin de coliformes [%]>99 Slidos suspendidos en el efluente (mg/l)* Algas Microorganismos Otros [0.2 a 0.8] DBO0 [0.2 a 0.5] DBO0 [0.1 a 0.4] SS0 DBO del efluente [mg/l] Soluble Insoluble [0.02 a 0.1] DBO0 [0.30 a 1.0] SS0 Calidad tpica del efluente [mg/l] DBO SS PH 15 a 40 25 a 50 6.5 a 9 o =Datos del influente Impacto Ambiental: Puede causar olores. Contaminacin del agua subterrnea, al menos de que las lagunas se impermeabilicen. Requerimientos de terreno muy altos. Confiabilidad del Proceso: Altamente confiable si el pH del agua residual se controla en su mbito ptimo. Requerimientos de Energa: Las lagunas son operados con flujos de agua por gravedad, porlotanto,notienerequerimientosdeenerga,apartedelbombeoquepuedaser necesario para alimentar el agua residual a las lagunas. FIGURA 22 3.2.19 ZANJAS DE OXIDACION Unazanjadeoxidacinesunprocesodetratamientobiolgicodelodosactivados, comnmente operado como un proceso de aereacin extendida. La unidad consiste de un canal en forma de circuito cerrado, de 3 a 6 pies (0.9 a 1.8m) de profundidad, con paredes de 45 de pendiente y aereadores mecnicos, localizados en uno o varios puntos a lo ancho de la zanja. El efluente de un pretratamiento, comnmente cribado, trituracin o desarenacin, entra a la zanja, es aereado por cepillos horizontales, o aereadores tipo disco diseados especialmente para zanjas de oxidacin y circula a lo largo del canal a unavelocidaddeaproximadamente1a2pies/seg(0.3a0.6m/seg).Losaereadores creanunamezclayprovocanlacirculacindelaguaenlazanja,ascomouna transferencia de oxgeno suficiente. La Mezcla en el canal es uniforme, pero pueden existir zonas de baja concentracin de oxgeno disuelto. Los aereadores operan en un mbito de 60 a 110 RPM y proporcionan velocidadsuficienteparamantenerlosslidosensuspensin.Enesteprocesopuede ocurrir un alto grado de nitrificacin, sin ninguna modificacin del sistema en especial. La razn de lo anterior se debe a los largos tiempos de retencin de los slidos utilizados (10 a50das).Elefluentedelaszanjasdeoxidacinsealimentaalossedimentadores secundarios. El proceso de zanjas de oxidacin se aplica a cualquier situacin donde sea apropiadountratamientodelodosactivados(convencionaloaereacinextendida).El costodelprocesodetratamientoesgeneralmentemenoraotrosprocesosbiolgicos para un mbito de flujos entre 0.38 a 38 Ml/da (0.1 a 10 Mgal/da). CRITERIOS DE DISEO Los criterios de diseo de las zanjas de oxidacin para su forma de aereacin extendida son: ConceptoDimensin Carga de DBO5 [lb/1000 pies volumen de aereacin/da] [kg/1000m volumen de aereacin/da] 8.6 a 15 134 a 240 Edad de lodos [das]10 a 33 Profundidad del canal [pies] [m] 3 a 6 0.9 a 1.8 Geometra del canalParedes verticales o de 45 Tiempo de retencin en el canal de aereacin [das]1 EFICENCIAS DEL PROCESO Las eficiencias del proceso se pueden resumir de la siguiente manera: Efluente [mg/l]Porciento de remocinParmetro Invierno VeranoProm.AnualInviernoVeranoProm.Anual DBO Slidos suspendidos 15.2 13.6 1.2 9.3 12.3 10.5 92 93 94 94 93 94 Se ha obtenido una remocin de nitrgeno amoniacal de 40 a 80 porciento. OTRAS CARACTERISTICAS Impacto Ambiental: El impacto ambiental con respecto a olores y contaminacin del aire es similar al de los procesos de lodos activados convencionales. Confiabilidad del Proceso: La confiabilidad promedio en plantas de tratamiento con zanjas de oxidacin se puede resumir segn se ha reportado en estudios de evaluacin, de la siguiente manera: Frecuencia Reportada en porciento Concentracin en el efluente SSTDBO 11) alcanzado por este proceso. En experimentos en los que las aguas residuales fueron sembradas, con polivirus 3, la floculacin a un pH de 11.5 removi el 99.87% de los virus sembrados. En la planta L (24) eltratamientoconcalhademostradoreducirlaconcentracindevirusenun98%, obteniendo una concentracin de virus en el efluente clarificado de 2 UFP/gal. Filtracin Lafiltracinconmediomltipleescapazderemoverhastaun99%delosvirusque ingresan al proceso, y su efectividad tiende a aumentar en tanto ms se imponga el filtro con los flculos coagulados. Se ha encontrado, tambin, poca relacin entra la eficiencia del proceso de filtracin para la remocin de virus y el tipo de tratamiento que antecede a esteproceso.Loquesesevidenteesquelaeficienciadeprocesosposterioresde desinfeccin,comocloracinuozonacin,dependeengranmedida (casi directamente proporcional) del a turbiedad del agua a desinfectar, resultando obvias las ventajeas de contar con un buen proceso de filtracin. Adsorcin con Carbn Activado Mediante el empleo de este proceso se han obtenido remociones de virus que varan del 80al90%.Estasremocionessonatribuiblesprincipalmentealaspropiedadesde adsorcindelcarbnactivado;sinembargo,elprocesoens no debe de considerarse como nico en este prctica, sino que debe aprovecharse a la luz de sus propiedades en laremocindeorgnicos,factorindispensableparalograrunprocesoposteriorde desinfeccin mucho ms efectivo. Cloracin La cloracin, como fue mencionado en una seccin anterior de este captulo, es el mtodo ms empleado en el mundo para la desinfeccin de agua potable y aguas residuales. Este procesoesmuyefectivoenladestruccindebacteria,ycuandoesempleadobajo condicionesptimaspuedetambinserutilizadoparalainactivacinparcialdevirusy otrosorganismospatgenos.Alaplicarcloroaunefluentesecundarioconuna dosificacindelordende5mg/l,esmuycomnobtenerreduccionesdebacteriasdel 99.99%,suministrandountiempodecontactode20a30minutos.Asimismo,se proporciona una concentracin residual en el efluente del proceso con objetivo de prevenir la recontaminacin de las aguas antes de su destino final. Los virus, en general son ms resistentesaserinactivadosodestruidosmediantecloracinquelosorganismos coliformes (indicadores de contaminacin bacteriana humana). Lascondicionesptimaspararemocindevirusconcloropuedenresumirsedela siguiente forma: Laturbiedaddelaguadebersermenorde1.0UTJ ,ypreferentementemenorde0.1 UTJ . El pH del agua deber estar cerca de 7.5 para aguas de contenido de amoniaco y cerca de 7.0 para aguas libre de este compuesto. Deber proveerse una mezcla rpida y uniforme del cloro con el agua a desinfectar. Deber mantenerse una concentracin de 0.5 a 1.0 mg/l de cido hipocloroso no asociado en las aguas tratadas por un periodo de 30 minutos. En el Cuadro IV-52 se presenta un resumen de los resultados obtenidos en la remocin de virus mediante el proceso de cloracin dependiendo del tipo de proceso de tratamiento que proceda a la desinfeccin. Otros estudios, en cambio, (7) han obtenido resultados que indican que un pH ms bajo (alrededor de 5.0) tiene un, efecto positivo en la remocin o inactivacin de virus. Este hechoseatribuyealcambiodelascloraminasquepredominandemonocloraminasa dicloranimas.Siendoestasltimasmsefectivasenremovervirus.Asimismo,algunas investigaciones que han comparado la eficiencia del cloro versus del dixido de cloro, han demostradoqueesteltimoesmseficienteenremocindevirus,aunqueambos productossonigualmenteeficientesenlaremocindebacterias.Eldixidodecloro reacciona en aproximadamente 15 segundos para eliminar los virus. Ozonacin El ozono tiene un poder germicida igual o mayor que el cloro, con la ventaja de no impartir sabor, olor o color al agua desinfectada. Dosis relativamente bajas ( menos de 1 mg/l) y tiempos de contacto reducidos (5 minutos en agua clara) son ventajas adicionales de la ozonacin.Porotraparte,comoyafuemencionado,elozonotienedesventajasenla flexibilidaddesuempleocuandosepresentanvariacionesenlacantidadycalidaddel influentealprocesoyparapodergarantizarunadesinfeccinresidualposterioral tratamiento con este compuesto. En los estudios referidos en el inciso anterior, al emplear ozono en vez de cloro, para tiempos de contacto de 5 minutos la remocin de virus fue virtualmente del 100%, con una dosificacin del orden de 15 mg/l y un residual de 0.015 mg/l. El resumen de los resultados obtenidos se presenta en el Cuadro IV-53. Aunqueexistenoposicionesalempleodelozonocomodesinfectante,debidoaque no puedegarantizarseunefectoresidualdeproteccin,suempleo,combinadoconuna cloracin posterior, parece ser un mtodo ms eficiente en la remocin de virus y otros organismos patgenos. Compuestos Orgnicos Recientementesehapuestoespecialintersaladeteccindecompuestosorgnicos tanto en agua potable como aguas residuales, debido a sus efectos nocivos a la salud sobre la base de exposicin a largo plazo. Estudios experimentales han demostrado que muchoscompuestosorgnicossoncancergenosenanimalesdelaboratorioyenel hombre. A continuacin se presenta la relacin de los 14 compuestos carcinognicos que se encuentran incluidos el "Ocupacional Safety and Health Act (OSHA) de los Estados Unidos (7). 1.2-Acetilaminofluoreno 2.4-Aminodifenil 3.Bencidina (y sus sales) 4.bis-Clorometil Eter 5.3,3'-Diclorobencidina (y sus sales) 6.4-Dimetilaminoazobenceno 7.Etilenamida 8.Metil Clorometil Eter 9.4,41-Metileno(bis)-2-Cloroanilina 10. alfa-Naftilamina 11. beta-Naftilamina 12. 4-Nitrobifenil 13. N-Nitroso-Dimetilamina 14. beta-Propiloactona Aunquelamayorpartedelainformacindisponiblesobrecompuestosorgnicosse encuentrarelacionadaconaguapotable,stapuedeserperfectamenteaplicableenel casodelasaguasresidualesyrenovadas,enespecialcuandosetienenplanespara emplearaguasrenovadasparasureusocomofuentes