Manual de Tratamiento Japon

Manual de sistemas de tratamientode aguas residuales utilizados

en Japn

comisin nacional del agua

www.conagua.gob.mx

Manual de sistemas de tratamiento de aguasresiduales utilizados en Japn

Comisin Nacional del Agua

Manual de sistemas de tratamiento de aguas residuales utilizadosen Japn

Edicin 2013

D. R. Secretara de Medio Ambiente y Recursos NaturalesBoulevard Adolfo Ruiz Cortines No. 4209 Col. Jardines en la Montaa, C. P. 14210, Tlalpan, Mxico, D. F.

Comisin Nacional del AguaInsurgentes Sur No. 2416 Col. Copilco El BajoC.P. 04340, Coyoacn, Mxico, D.F.Tel. (55) 5174-4000

Subdireccin General de Agua Potable, Drenaje y Saneamiento

Impreso y hecho en MxicoDistribucin gratuita. Prohibida su venta.Queda prohibido el uso para fines distintos al desarrollo social.Se autoriza la reproduccin sin alteraciones del material contenido en esta obra, sin fines de lucro y citando la fuente.

Contenido

Introduccin .................................................................................................................................................................................................... 1

Antecedentes ................................................................................................................................................................................................. 3

1 Zanjas de infiltracin o de lixiviacin capilar ...................................................................................................................................... 51.1 Caractersticas del proceso ......................................................................................................................................................................... 5

1.1.1 Componentes bsicos ..................................................................................................................................................................... 61.2 Diseo ................................................................................................................................................................................................................. 71.3 Seleccin del sitio............................................................................................................................................................................................ 71.4 Elementos que integran el proceso ........................................................................................................................................................... 81.5 Construccin ................................................................................................................................................................................................... 8

1.5.1 Aspectos a revisar y verificar ........................................................................................................................................................ 81.5.2 Materiales de construccin .........................................................................................................................................................111.5.3 Recomendaciones durante la etapa de construccin .........................................................................................................12

1.6 Aspectos operativos y de mantenimiento ............................................................................................................................................121.7 Investigacin y estudio de organismos presentes en el proceso ...................................................................................................13

1.7.1 La importancia de los organismos del suelo ...........................................................................................................................131.7.2 Organismos que viven en el suelo ..............................................................................................................................................13

2 Sistema Doyoo Yookasoo .......................................................................................................................................................................142.1 Caractersticas del proceso .......................................................................................................................................................................142.2 Ventajas ...........................................................................................................................................................................................................142.3 Diseo ...............................................................................................................................................................................................................15

2.3.1 Representacin esquemtica......................................................................................................................................................152.3.2 Diagrama general del Proceso ....................................................................................................................................................152.3.3 Diagrama de flujo bsico ..............................................................................................................................................................162.3.4 Isomtrico .........................................................................................................................................................................................172.3.5 Consideraciones ..............................................................................................................................................................................172.3.6 Rango de diseo ..............................................................................................................................................................................182.3.7 Descripcin de las unidades del proceso .................................................................................................................................192.3.8 Descripcin de los accesorios .....................................................................................................................................................212.3.9 Descripcin del tratamiento de lodos ......................................................................................................................................26

2.4 Metodologa de diseo ................................................................................................................................................................................272.4.1 Pretratamiento ................................................................................................................................................................................282.4.2 Sedimentador primario .................................................................................................................................................................292.4.3 Aereador por contacto primario ................................................................................................................................................302.4.4 Aereador por contacto secundario ...........................................................................................................................................322.4.5 Sedimentador secundario ............................................................................................................................................................342.4.6 Desinfeccin .....................................................................................................................................................................................362.4.7 Espesador de lodos .........................................................................................................................................................................372.4.8 Almacenamiento de lodos ...........................................................................................................................................................382.4.9 Sopladores y tuberas de aire ......................................................................................................................................................39

2.5 Ejemplo de aplicacin ..................................................................................................................................................................................412.5.1 Sedimentador primario .................................................................................................................................................................412.5.2 Aereador por contacto primario ................................................................................................................................................432.5.3 Aereador por contacto secundario ...........................................................................................................................................432.5.4 Sedimentador secundario ........................................................................................................................................................... 442.5.5 Desinfeccin .....................................................................................................................................................................................452.5.6 Espesador de lodos .........................................................................................................................................................................452.5.7 Almacn de lodos ............................................................................................................................................................................452.5.8 Sopladores ........................................................................................................................................................................................462.5.9. Planos de diseo .............................................................................................................................................................................47

2.6 Compendio de fotografas del proceso constructivo ........................................................................................................................512.7 Estimacin de costos ...................................................................................................................................................................................62

2.7.1 Obras y equipamiento (ejemplo de Japn) .............................................................................................................................622.7.2. Operacin y mantenimiento, (costos de Japn) ..................................................................................................................62

2.8 Mtodo de operacin y mantenimiento ................................................................................................................................................632.8.1 Aspectos generales ........................................................................................................................................................................632.8.2 Operacin y mantenimiento .......................................................................................................................................................64

Nomenclatura y equivalencias .................................................................................................................................................................69

Glosario de trminos ..................................................................................................................................................................................70

Referencias bibliogrficas .........................................................................................................................................................................71

Prefacio

El Manual de sistemas de tratamiento de aguas residuales utilizados en Japn, es un documento que desarroll la Agen-cia de Cooperacin Internacional de Japn (JICA, por sus si-glas en ingls) en coordinacin con la Comisin Nacional del Agua (Conagua), para dar a conocer dos nuevas alternativas o procesos de tratamiento de aguas residuales municipales que pueden contribuir al saneamiento de comunidades meno-res a 2,500 habitantes. De los dos procesos que se analizaron y adecuaron a las condiciones del pas, el ms sencillo es el de las zanjas de infiltracin o de lixiviacin capilar, que pue-de emplearse como un complemento del sistema para tratar efluentes de fosas spticas, de tanques Imhoff o de reactores anaerobios de flujo ascendente, entre otros. Las zanjas de in-filtracin o de lixiviacin capilar tienen profundidades que va-ran de 45 a 60 cm y utilizan arena de ro como medio capilar y filtrante en sustitucin de grava que es el material utilizado en las zanjas de infiltracin actuales, las que pueden llegar a tener profundidades de 90 a 120 cm. En ambos casos el agua residual pasa a travs de estos medios para posteriormente infiltrarse en la tierra, por las paredes laterales de las zanjas y por la plantilla en el ltimo caso. La menor profundidad de las zanjas de lixiviacin y de su medio filtrante, son factores que pueden incidir a que tengan una mayor aplicacin potencial en sitios con menores espesores de tierra orgnica til o disponi-bilidad de terreno y en donde la presencia de la arena, que es una innovacin, permite mejorar la calidad del agua que se in-filtra a travs de la tierra lo cual puede aumentar la vida til de estos sistemas. En el Manual de Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento (MAPAS), se incorpora el proceso de lixiviacin como se emplea en el pas.

La segunda alternativa planteada, el sistema Doyoo Yookasoo, es un proceso mixto, de medio fijo y suspendido, que se puede considerar como una variante del proceso de lodos activados, con medio de contacto fijo sumergido aerea-do, de patente. En los reactores del Doyoo Yookasoo se incor-pora grava como medio o lecho de contacto fijo sumergido, en lugar de empaque plstico, donde y con la ayuda de aire inyectado, la zooglea microbiana formada transforma la ma-teria orgnica contaminante, para obtener efluentes de alta calidad y lodos de desecho con mayor grado de estabilizacin, para su posterior deshidratacin, disposicin o reuso final. El proceso utiliza difusores de aire del tipo burbuja fina, en lugar de difusores microporosos (ms caros y de patente), que al estar en contacto con la grava de empaque incrementan su tiempo de contacto y eficiencia de oxigenacin; en este pro-ceso se evita la recirculacin de lodos con lo cual la operacin se simplifica. El Doyoo Yookasoo, en su actual presentacin, es poco conocido en Mxico no as en Japn donde se ha im-plementado como una solucin al saneamiento de pequeas comunidades de ese pas, que cuentan con alcantarillado.

Los componentes de ambos procesos quedan confinados bajo tierra y su cubierta superficial (capa de tierra mejora-da) es aprovechada para eliminar malos olores; la superficie que queda en la parte superior del sistema de tratamiento es aprovechada para formar reas verdes o jardines, lo cual es una novedad. Ambos procesos son de fcil operacin y control y, en alto porcentaje, pueden ser construidos con materiales y equipos del pas.

1Manual de sistemas de tratamiento de aguas residuales utilizados en Japn.

Introduccin

El Gobierno de Mxico, a travs de la Comisin Nacional del Agua (Conagua), elabor el Programa Nacional Hdrico (PNH) 2007-2012, en el marco del Plan Nacional de Desarrollo 2007-2012, en el que se establecieron ocho objetivos principales, con sus respectivas metas e indicadores.

El Objetivo No. 2 de este programa busca incrementar el acceso y calidad de los servicios de agua potable, alcantari-llado y saneamiento y establece como una de sus metas en materia de saneamiento, que el 60% de las aguas residuales que se generan y colectan a nivel nacional sean tratadas, para recuperar la calidad de ros, lagos y lagunas, fomentar el reuso e intercambio de las aguas residuales y promover la recarga de los acuferos.

Asimismo, el Programa Nacional Hdrico (PNH) establece como una de sus prioridades la atencin al saneamiento de zonas marginadas y con alta marginacin, para reducir la inci-dencia de enfermedades, lograr un ambiente apropiado para el desarrollo de las comunidades y evitar la propagacin de vectores dainos para la poblacin.

A fin de atender esta prioridad, en febrero de 2008, la Co-nagua present a la Agencia de Cooperacin Internacional del Japn (JICA) una solicitud de cooperacin y asesora tcnica para la formulacin, ejecucin y evaluacin de proyectos rela-cionados con la conservacin de la calidad del agua y el sanea-miento, particularmente sobre alternativas de tratamiento de aguas residuales de bajo costo para pequeas comunidades rurales, as como planes integrales de saneamiento.

Como resultado de esta solicitud, en julio de 2009, la Conagua y la JICA acordaron que la cooperacin se realiza-ra fundamentalmente en los siguientes aspectos: a) asesora en formulacin de proyectos para conservacin de la calidad del agua; y b) asesora en la revisin de mtodos eficientes de tratamiento de aguas residuales adecuados para pequeas comunidades. La modalidad que se convino fue el envo de un experto japons, para colaborar dos aos en forma espacia-da, con tcnicos de la Conagua.

Cabe mencionar que la Conagua, en aos recientes, con la asistencia tcnica de la JICA, llev a cabo dos proyectos de Cooperacin tcnica: Proyecto para Fortalecer la Red de Mo-nitoreo de Calidad de Aguas Costeras y Proyecto de Mejo-ramiento de la Capacidad para Establecer Normas Mexicanas para los Criterios de Calidad del Agua. Por tanto, a travs de esta nueva colaboracin, la JICA apoyar a la Conagua para que consolide su capacidad de implementacin de proyectos y programas de conservacin de la calidad del agua, aprove-chando de manera eficiente los resultados logrados en los ci-tados proyectos de cooperacin tcnica.

El trabajo del experto japons asignado a la Conagua se enfoc fundamentalmente en las siguientes actividades: Recomendarsistemasdetratamientodeaguasresiduales

eficientes y econmicos para pequeas comunidades. Realizar diagnsticos en plantas de tratamiento de

aguas residuales incorporadas dentro de los proyectos emblemticos.

Asesoraren laseleccindesitiosqueseproponganpararealizar proyectos piloto y de construccin de plantas de tratamiento de aguas residuales, que sean acordes con los estudios de campo realizados.

Asesorarydarapoyoenlostrabajosdeejecucinyeva-luacin de los proyectos piloto que sean seleccionados.

Apoyarenlaelaboracindeunmanualsobrediseoyeje-cucin de proyectos de construccin de plantas de trata-miento de aguas residuales en zonas no aptas para el tra-tamiento colectivo a gran escala.

Con base a este programa general de trabajo, el experto ja-pons asignado por la JICA a la Conagua, Dr. Shinya Kudo, de febrero de 2010 a febrero de 2012, elabor en coordinacin con personal de la Gerencia de Potabilizacin y Tratamiento, el presente documento denominado Manual de sistemas de tratamiento de aguas residuales utilizados en Japn, el cual tiene como objetivo: FortalecerlacapacidadinstitucionaldelaConaguaydelas

instancias relacionadas con el saneamiento y el tratamien-to de aguas residuales en Mxico.

Serundocumentotcnicoquepermitalaimplementacinde dos alternativas de tratamiento de aguas residuales de bajo costo y tecnologa simplificada de Japn, que coadyu-ven a mejorar el saneamiento de pequeas comunidades. Las alternativas en cuestin son: la zanja de lixiviacin capi-lar y el proceso de tratamiento Doyoo Yookasoo.

Proponerdiseostipoquepuedanadaptarsealasnecesi-dades de pequeas localidades del pas, que incluyan: as-pectos sobre el proceso, construccin y operacin de las plantas de tratamiento propuestas.

El documento est dirigido para su utilizacin y aplicacin en campo a: Direccionesgeneralesdeorganismosdecuencaydireccio-

nes locales de la Conagua en los estados, en particular, a las reas tcnicas afines que desarrollan la planeacin de proyectos de saneamiento de estas instancias.

Organismosoperadoresestatalesymunicipalesascomoorganismos descentralizados y desconcentrados de stos.

Organizaciones,universidadesydemsinstanciasquerea-lizan y/o coadyuvan en el saneamiento de pequeas comu-nidades marginadas y rurales.

El presente manual es una herramienta que cuenta con los ele-mentos necesarios para el diseo y construccin de zanjas de infiltracin o de lixiviacin capilar as como del proceso Doyoo Yookasoo, para lo cual se incluye en su interior elementos de diseo y construccin como son: Esquemas generales, componentes y descripcin de su

funcionamiento tanto en forma individual o en conjunto. Criteriosdediseodecadaunodesuscomponentesyal-

gunos aspectos de la operacin y mantenimiento. EjemplodediseoparaelcasodelDoyoo Yookasoo, donde

se incluyen dibujos del conjunto, cortes y algunos detalles.

2 Manual de sistemas de tratamiento de aguas residuales utilizados en Japn.

Aspectosycaractersticasaconsideraryvigilardelosma-teriales y equipamiento de ambos sistemas, para lo cual se incluyen fotografas inherentes de la instalacin.

Aspectosyelementosdeconstruccinparalocualsein-cluyen fotografas de las etapas constructivas.

Guadeproblemasysolucionesenlaoperacinymanteni-miento del proceso y su equipamiento.

El diseo y construccin de ambos procesos puede ser desa-rrollado por ingenieros con cierta experiencia en procesos de tratamiento de aguas residuales y construccin de plantas, as como con sentido comn y prctico, ya que la combinacin de estas experiencias permitirn resolver problemas o situa-ciones que pueden presentarse en la construccin o puesta en operacin.

El presente documento no pretende ser la solucin nica en cuanto al saneamiento, ya que presenta limitaciones que provienen de algunos dibujos y esquemas que se tomaron de un manual elaborado en Japn; sin embargo, dicho manual po-dr ser mejorado en el futuro conforme se vayan construyen-do este tipo de sistemas de tratamiento en el pas.


AntecedentesSituacin del saneamiento en Mxico

De acuerdo con el Censo de Poblacin y Vivienda 2010 del INEGI, Mxico contaba con una poblacin total de 112 336,538 habi-tantes, de stos 25 834,979 (23%) se asentaban en 188,593 localidades con poblacin hasta 2,500 habitantes. En 2010 la cobertura promedio a nivel nacional del servicio de agua po-table fue del 90.9%, que corresponde al 95.59% en zonas ur-banas y 75.7% en zonas rurales. En cuanto al alcantarillado, la cobertura nacional promedio fue del 89.6%, que corresponde al 96.27% en las zonas urbanas y 67.7% en las zonas rurales, lo que significa que 17.499millones de habitantes en zonas rurales tienen este servicio: 10.43millones de habitantes descargan a fosas spticas (40.4% de la poblacin rural), y 7.06 millones de habitantes (27.3%) descargan a redes de alcantarillado. De la poblacin rural 8.34 millones (32.3% de la poblacin) no cuenta con servicio alguno de saneamiento.

Las zonas rurales con menos recursos presentan un reza-go en ambos servicios, debido a: Grannmero, Grandispersin, Ubicacingeogrficaytopogrficadesfavorable,y Recursoseconmicosinsuficientes.

Estos factores as como la idiosincrasia de la poblacin di-ficultan el suministro de estos servicios bsicos, para mejorar la calidad de vida de los habitantes.

Saneamiento bsico

El 40.4 % de la poblacin rural, 10.43 millones de habitantes de acuerdo con el Censo de Poblacin y Vivienda 2010 del INEGI, disponan de fosas spticas para descargar y tratar sus aguas residuales. El saneamiento para la poblacin rural considera la construccin de fosas spticas secas o hmedas unifami-liares y/o comunales, las que en muchos casos son simples pozos llamados pozos negros y en otros son fosas spticas formales, construidas por la poblacin; tambin incluye letri-nas ecolgicas construidas o suministradas a travs de los programas de apoyo federales, estatales y/o municipales e internacionales, programas que han sido desarrollados en forma extensiva, pero an insuficiente dada la magnitud del nmero de localidades. En el caso de las fosas hmedas, con frecuencia el efluente de estas unidades sin tratamiento pos-terior, escurre hacia pequeas parcelas o zonas de infiltracin natural y, en muchos casos, termina por descargar en arroyos u otros cuerpos receptores naturales donde con frecuencia da origen a diversos problemas y malos olores, situacin que requiere ser solventada dentro de los planes de saneamiento.

Sistemas de tratamiento de aguas residuales

La poblacin rural que cuenta con red de alcantarillado requie-re que sus aguas se colecten y conduzcan a sistemas de trata-miento completos en comparacin con el que representan las fosas spticas. En pequeas localidades que cuentan con red de alcantarillado la disposicin que ms se practica es: Ladescargade las aguas residualesahondonadasoac-

cidentes topogrficos naturales donde el agua se infiltra,

evapora y/o escurre causando malos olores y la presencia de vectores dainos.

Ladescargaadiversosacuerposdeaguanaturales,dondese produce contaminacin adems de limitar los usos del agua y ser potencialmente una fuente de enfermedades gastrointestinales.

En Mxico, a travs del Programa para la Sostenibilidad de los Servicios de Agua Potable y Saneamiento de Comunidades Rurales (PROSSAPYS), hasta el ao 2010, se haban construi-do 291 pequeas plantas de tratamiento de aguas residuales, con una capacidad total instalada de 996.2l/s, que tratan un caudal de 591 l/s de aguas residuales. La capacidad individual de tratamiento de estas plantas vara de 0.2 a 11 l/s.

Alternativas de tratamiento de aguas residuales para el saneamiento rural

Por lo anterior, es necesario contar con ms alternativas de procesos de tratamiento de bajo costo de inversin, opera-cin y mantenimiento, lo que permitir ampliar la cobertura del servicio de tratamiento de aguas residuales en pequeas comunidades que cuentan con red de alcantarillado, situacin en la cual es conveniente aprovechar las experiencias tecnol-gicas de otros pases ms avanzados, como Japn.

En Japn se han desarrollado y mejorado diversos siste-mas de tratamiento como el mtodo de zanjas de infiltracin de lixiviacin capilar, como proceso complementario para tratar los efluentes de las fosas spticas, con lo cual se po-drn disponer higinicamente las aguas tratadas, as como la tecnologa simplificada del Dooyo Yookasoo, proceso que es una variante del proceso de lodos activados por contacto fijo sumergido con el cual se mejora el proceso de tratamiento, se simplifica la operacin y se obtienen efluentes de alta calidad, para su reuso, intercambio o disposicin.

Estos procesos son alternativos para mejorar la calidad de las aguas residuales de pequeas localidades, por lo cual es necesario estudiar a mayor detalle estas tecnologas para su implementacin. Es por ello que la Gerencia de Potabili-zacin y Tratamiento de la Conagua y la Agencia de Coope-racin Internacional del Japn (JICA) conjuntaron esfuerzos para desarrollar el presente manual, as como para elaborar el proyecto para construir, al menos, una planta piloto a fin de explorar y definir el potencial de aplicacin de la tecnologa de tratamiento y coadyuvar en el tratamiento de las aguas residuales de comunidades rurales.


1 Zanjas de infiltracin o de lixiviacin capilar

1.1 Caractersticas del proceso

El mtodo por zanja de lixiviacin capilar consiste en promo-ver el contacto entre un flujo no saturado de agua residual con la capa superficial del suelo, donde la actividad bitica es alta-mente activa, para oxidar y degradar la materia orgnica. Este mtodo fue desarrollado por el Dr. Tadashi Niimi, de 1955 a 1965; recientemente, las zanjas de infiltracin o de lixiviacin capilar han tenido diversas aplicaciones, como son: trata-miento del agua residual domstica para pulir el agua, y tra-tamiento para remocin de fsforo y nitrgeno, donde la pre-

La estructura o componentes bsicos de las zanjas de in-filtracin o de lixiviacin capilar se muestran en la figura No.2. La zanja No. 1, Tipo Niimi, es el modelo ms comn en Japn, ya que permite el tratamiento de las aguas residuales aprove-chando la capacidad de depuracin del suelo; con ciertas inno-vaciones se contrarrestan problemas como obstrucciones o taponamientos que generalmente se presentan en las zanjas occidentales.Unesquemasemejante,peroconun lechofil-trante a base de grava, es el de la zanja No.2 Tipo Normal que se utiliza para llevar a cabo la desnitrificacin del agua residual, proceso que se ha usado en Mxico y en otros pases occidentales; estas zanjas es otra alternativa de tratamiento de bajo costo. La zanja No. 3, que tiene una estructura ms simple, se utiliza para disponer aguas pluviales.

Figura No. 2 Estructura de las zanjas de infiltracin

Figura No.1 Sistema de tratamiento a base de zanjas de infiltracin o de lixiviacin capilar Tipo Niimi

misa del proceso es que el efluente no tiene una salida visible o superficial.

Para el tratamiento de las aguas residuales domsticas generadas en pequeas comunidades de pases occidentales, en forma tradicional, se han utilizado sistemas de tratamien-to que incluyen una fosa sptica y un campo conformado por zanjas de infiltracin, (figura No.1); stas unidades tambin han sido utilizadas en forma individual, por lo cual el uso de las zanjas de infiltracin no es nuevo.


1.1.1 Componentes bsicos

a. Pelcula impermeable, para formar el canal de distribu-cin longitudinal

La caracterstica ms importante del mtodo por zanjas de infiltracin o de lixiviacin capilar no es la infiltracin del agua residual por gravedad, sino la infiltracin al suelo por flujo negativo y flujo no saturado por capilaridad sifnica. Este mecanismo se presenta al conformar un canal longitu-dinal impermeable, construido con material plstico como el PAD con 30 cm de ancho y paredes laterales de 15 cm de alto, lleno con arena de ro. Este canal va instalado en el fondo de la zanja, por debajo de la tubera de conduccin y distribucin, situacin por la cual el agua fluye hacia este, lo llena para posteriormente ascender por las paredes del canal, por efecto capilar y gradiente hidrulico, (figura Nm. 3 y Nm. 4).

b. Distribuidor, para conducir uniforme y equitativamente el agua residual en las zanjas

Usualmente,lalongitudmximadeunazanjaysutuberadeconduccin y distribucin es de 20 m, con ello el agua residual de alimentacin se distribuye uniformemente a lo largo de la zanja y la infiltracin es adecuada, la cual se lleva a cabo por accin de la gravedad. Cuando la longitud de la tubera es del orden de los 50 m, el agua residual influente debe ser alimen-tada e impulsada, por el interior de la tubera, ya sea en forma neumtica o mediante la utilizacin de una bomba. Entre ms larga sea una zanja y su tubera, la distribucin del agua, a lo largo de ella as como entre todas la zanjas, se hace ms pro-blemtica e ineficiente, lo cual influye en el funcionamiento y eficiencia del sistema. En las zanjas de infiltracin o lixivia-cin capilar del tipo Niimi, la tubera que conduce y distribuye el agua residual de alimentacin, mediante orificios o cortes, est rodeada por una capa de grava de 25 cm de espesor, a travs de la cual el agua fluye hasta la arena que le subyace y hacia el canal de distribucin longitudinal de material plstico impermeable que contiene arena.

En las zanjas de infiltracin, el problema de la distribucin inadecuada del agua del influente se resuelve mediante la conformacin e instalacin de canales impermeables como el antes mencionado; donde una vez que el agua residual llega, llena y rebosa el canal, sta fluye y se infiltra a travs de las paredes laterales y plantilla de la zanja, trayecto donde se lle-va a cabo la degradacin de la materia orgnica del agua resi-dual. Los canales deben ser nivelados con respecto al fondo o plantilla de la zanja.

c. Alimentacin intermitente del agua residual a la zanja e inclusin de una zanja de reserva

Unaformadeprevenireficientementelasobstruccionesdelazanja, es mediante la alimentacin intermitente del agua resi-dual, lo cual se puede realizar utilizando equipos de bombeo. Sin embargo, en las instalaciones pequeas para uso doms-tico, no se recomienda el uso de bombas ya que el nivel del agua flucta a intervalos en las zanjas y pone en peligro la infiltracin del agua residual a travs del suelo. La fluctuacin

del nivel del agua y la provisin intermitente del agua residual, dificulta el desarrollo y complica la actividad de los microor-ganismos tanto en la parte interna como en la parte exter-na de la zanja. La presencia de un gran nmero de diferentes microorganismos hace ms efectiva la purificacin del agua residual, lo cual ha sido probado, y minimiza la obstruccin de las zanjas. Como una medida para la operacin intermi-tente de la unidad, es recomendable contar con una zanja de reserva que permita alternar su operacin, para restaurar la capacidad de infiltracin y de funcionamiento de la zanja, al volver a operar los periodos de operacin pueden ser de 6 a 12 meses.

Figura No. 3 Estructura general de la zanja de lixiviacin capilar

Figura No. 4 Componentes de la zanja de infiltracin, tipo Niimi


1.2 Diseo

Los ingenieros e investigadores que han hecho esfuerzos se-rios en la investigacin y desarrollo de las zanjas de infiltracin o de lixiviacin capilar, consideran que el proceso de purifi-cacin a travs del suelo es un mtodo que termina con las zanjas de lixiviacin capilar.

Los conceptos para el diseo de las zanjas de infiltracin o de lixiviacin capilar son los siguientes:

a. Clculo del flujo o gasto de agua residual a tratar, (Q)

Es importante determinar con precisin, el flujo o gasto de agua residual cuando son diseadas las instalaciones de tra-tamiento. Se debe tener especial cuidado en las zonas donde no haya sistema de suministro de agua potable y las casas usen pozos, por la posible infiltracin del agua tratada a las fuentes de abastecimiento.

Para el clculo del gasto de agua residual generada (Q), se considera la dotacin de agua potable por habitante por da (D), la cual vara de 150 a 200 l/h/d, el nmero de habitantes a servir (h) y el uso consuntivo o coeficiente de aportacin (Ca), que puede variar de 0.70 a 0.80, tal como se seala en la siguiente ecuacin:

Q = D h Ca 10-3

Donde:

Q: gasto o caudal de agua a tratar, (m3/d)D: Dotacin de agua potable per cpita, (150 a 200 l/hab/d).h: Nmero de personas a servir, (habitantes)Ca: coeficiente de aportacin, (%)

Cabe mencionar que la dotacin podra ser menor, del or-den de 80 a 150 l/h/d, para localidades del tipo rural en M-xico. En el caso de que el nmero de miembros de una familia sea menor a 5 personas, el diseo del tratamiento objetivo se calcula como mnimo para 5 personas.

b. Carga hidrulica aplicada (qa), por metro de zanja de in-filtracin o lixiviacin capilar

qa: Carga aplicada de agua en zanjas, 0.10 m3/d m

de zanja.

c. Clculo de la longitud (L) requerida de la zanja de infiltra-cin o de lixiviacin capilar

La longitud requerida de zanja (en metros), se calcula divi-diendo el gasto de agua a tratar (Q) entre la carga hidrulica aplicada (qa) por metro de zanja y multiplicando por dos (2), como se observa en la siguiente ecuacin:

Donde:

L: Largo de la zanja (m)Q: gasto o caudal de agua a tratar, (m3/d)qa: Carga aplicada de agua en zanjas, 0.10 m3/d m de zanja.

En el proceso de tratamiento a travs del suelo, la medida para contrarrestar la obstruccin (para prevenir y reparar la obstruccin) es usar zanjas de manera alternada. En el caso de las instalaciones de tratamiento de casas familiares, la lon-gitud de la zanja por casa debe de ser de ms de 10 m en dos zanjas, una en operacin y otra en reserva.

1.3 Seleccin del sitio

Para la instalacin de las zanjas es importante la seleccin del sitio, por lo cual se deben evitar:

Sitiossomeros Sitiosdondeseestancaelaguasuperficial Sitiosconsombrayquetienenmuchahumedad, Sitiosconnivelaltodeaguasubterrnea(fretico)ydonde

no crece el pasto.

a. Nivel del agua subterrnea y condicin de drenaje

Se debe evitar la utilizacin de predios con nivel fretico alto o muy superficial, tampoco los que tienen malas condiciones de drenaje. Es recomendable que el nivel fretico del agua subte-rrnea est 1.5 m por debajo de la superficie del terreno.

Si el lugar o sitio de construccin es de terrenos someros, es necesario tomar en cuenta la variacin del nivel fretico del agua con el cambio de las estaciones.

b. Condiciones por la intensidad solar

A pesar de que el proceso de la zanja de infiltracin o de lixi-viacin capilar no depende de la evaporacin del agua, es con-veniente que el sitio seleccionado tenga buenas condiciones de insolacin o de exposicin al sol. Si el sitio para la zanja se encuentra expuesto al sol, la presin de succin capilar se acelera cuando se va secando alrededor del rea de la zanja. Las plantas generalmente crecen bien en lugares donde hay mucho sol y en sitios donde se dan las races profundas, las condiciones de drenaje y propiedades de aireacin del suelo son buenas y, por consecuencia, la actividad de los microorga-nismos del suelo es alta y adecuada para la biodegradacin de la materia orgnica del agua residual de alimentacin.


c. Vegetacin alrededor de las zanjas

Poca vegetacin, encima y alrededor de la instalacin, ocasio-na que las zanjas de infiltracin no funcionen adecuadamente, por lo que es recomendable que los sitios o predios donde se construirn estas unidades cuenten con vegetacin abundan-te; se deber vigilar y controlar que la vegetacin no crezca en exceso ya que se pueden presentar efectos adversos, si exis-ten plantas con tallos subterrneos fuertes como el carrizo, los cuales pueden penetrar las tuberas y bloquear el flujo del agua haciendo deficiente el funcionamiento del sistema.

1.4 Elementos que integran el proceso

Las zanjas de infiltracin o de lixiviacin capilar tienen dife-rentes estructuras, dependiendo del propsito y de las condi-cionesdelossitiosdondeseubiquen.Uncortetransversaldeuna zanja de lixiviacin capilar, de las recientemente utiliza-das, se muestra en la Figura No. 5.

Figura No. 5 Corte transversal de una zanja de infiltracin capilar

a. Profundidad de las zanjas

La profundidad estndar de las zanjas varia con la prcti-ca en los diversos pases, por ejemplo: 28 a 40 pulgadas (70 a 100 cm) en Alemania; 48 a 60 pulgadas (122 a 152cm) enInglaterra;18a24pulgadas(45a60cm)enEstadosUni-dos de Amrica; y en Mxico 24 a 40 pulgadas (60 a 100 cm). Comparativamente con estos datos, la profundidad de las zanjas de infiltracin o de lixiviacin capilar es de 24 pulgadas (60 cm). La materia orgnica de las aguas residuales se des-compone al entrar en contacto con los microorganismos del suelo, los que abundan dentro de la capa superficial del suelo y que cubre los primeros 30 cm de ste. La distribucin verti-cal indica una alta densidad de los microorganismos del sue-lo cuando se aproximan a la superficie y es extremadamente baja en la capa inferior, la cual se encuentra a ms de 30 cm de profundidad.

b. Ancho de las zanjas

El ancho de las zanjas en Alemania es de 20 pulgadas (50cm); enE.U.deAmricavariade18a24pulgadas(0.45a0.60m);en Mxico es de 12 a 24 pulgadas (30 a 60 cm); y en Japn (en

instalaciones antiguas) de 20 a 28 pulgadas (50-70 cm); para las zanjas de infiltracin o de lixiviacin capilar el ancho de la base es de 12 pulgadas (30 cm). En este ltimo caso, la posibi-lidad de que las paredes laterales de la zanja se obstruyan es menor, no as en el caso de la base, ya que el agua residual se infiltra principalmente por las paredes laterales, por lo cual, en el diseo de las zanjas el objetivo es el de obtener un rea ms grande en las paredes de los lados que en la base de la zanja.

c. Canal de distribucin con membrana o pelcula plstica selladora

La pelcula de sellado se coloca en el fondo de la zanja para bloquear la infiltracin del agua por accin de la gravedad, esto mejora la eficiencia de las zanjas de infiltracin o de lixi-viacin capilar. La razn para fijar la altura de las paredes la-terales, entre 15 a 20 cm del canal formado con la membrana plstica es para mantener el nivel del agua en 0cm en este canal distribuidor impermeable, antes de que se alimente nue-va agua residual a la unidad. Es decir, el agua residual en los canales se descarga por fuerza capilar. Esta fuerza capilar de empuje depende del tamao de la partcula del medio filtrante de empaque, (tabla No. 1).

El medio filtrante de empaque ms accesible es la arena de ro con tamao de partcula de 0.1 a 1.0 mm. La altura de la capa de suelo arriba de la pelcula de sellado de las paredes laterales se disea de acuerdo con la capacidad de la elevacin del agua por capilaridad.

1.5 Construccin

El diseo y construccin de las zanjas de infiltracin o de lixi-viacin capilar se fundamentan en la zanja Tipo Niimi, stas se conforman de diversas partes o elementos que al ser cons-truidos deben considerar ciertas especificaciones y cuidados de construccin as como en su equipamiento, para el correc-to funcionamiento de las zanjas. Los aspectos constructivos ms importantes se describen en forma breve a continuacin:

1.5.1 Aspectos a revisar y verificar

a. Excavacin de la zanja

Las zanjas de lixiviacin capilar deben tener dimensiones predeterminadas de acuerdo con la estructura estndar. Por ejemplo, el ancho estndar es de 30 a 50 cm y la altura es de 50 a 70 cm. La excavacin de la zanja debe ser en ngulo recto desde la base o plantilla. Es deseable que la excavacin de las zanjas pequeas sea a mano, observando las propiedades del suelo y del nivel fretico, (fotografa No. 1).

En el caso de excavar con mquina, es recomendable ter-minar las paredes laterales con equipo manual. La base de la zanja debe estar terminada y tener el mismo nivel a todo lo largo, adems de no presentar asperezas e imperfecciones visibles, tanto en la plantilla como en las paredes. Las zanjas deben tener acabados rectos, ya sea a lo largo o en profundi-dad. Cuando se excaven zanjas en paralelo, las tuberas de-bern estar separadas, al menos, 2 metros. Es recomendable


contar con una zanja de reserva, con la cual se puede alternar la operacin, en particular cuando alguna zanja presenta una reduccin sensible en cuanto a su capacidad de infiltracin.

b. Relleno de la zanja

En la excavacin de la zanja se debe dejar un claro de 15 cm de altura y 30 a 40 cm de ancho a todo lo largo de la zanja (ver figura No. 5, y fotografas No. 1 y No. 2), donde se colocar la pelcula plstica o geomembrana para conformar el canal de distribucin cuyas paredes laterales y plantilla debern estar bien nivelados con respecto al fondo de la zanja, la que deber estar cimentada. El canal podr tener una longitud de 10 o ms metros, dependiendo de la magnitud de la obra. La pel-cula plstica no debe curvearse hacia adentro ni hacia afuera,

Grano de arena (mm) Espacio (%)

Elevacin del agua por efecto capilar (mm) con respecto al tiempo

5 min 35 min 1 da 2 das 4 das 8 das 18 das 30 das 72 das

5 ~ 2.00 40.1 12 15 22 --- --- --- --- --- ---

2 ~ 1.00 40.4 33 37 54 60 65 --- --- --- ---

1 ~ 0.50 41.8 70 70 115 123 131 --- --- --- ---

0.5 ~ 0.20 40.5 115 150 214 230 237 246 --- --- ---

0.2 ~ 0.10 40.4 105 265 376 396 411 428 --- --- ---

~ 0.05 41.0 --- --- 530 574 629 850 966 1000 1055

~ 0.02 41.0 --- --- 1153 1360 1531 1657 1774 --- ---

~ 0.01 42.3 --- --- 485 922 1536 1933 2093 2447 ---

~ 0.005 42.3 --- --- 285 --- --- --- --- --- ---

--- --- --- 143 --- --- --- --- --- ---

~ 0.001 --- --- --- 55 --- --- --- --- --- ---

Tabla No. 1 Capacidad de la elevacin capilar por la calidad del suelo. (Variacin por tiempo).

Akiba Masuji: Mtodo nuevo de medicin de la capilaridad del suelo y ejemplos.

Fotografa No. 1 Caractersticas de la excavacin de la zanjaFotografa No. 2 Instalacin de pelcula plstica

ni acostarse. No deben dejarse espacios abiertos entre las membranas. Se recomienda que la geomembrana sea de ma-terial resistente como Polietileno de Alta Densidad (PAD) con alta resistencia a la biodegradacin, con espesor de 0.39 mm a 0.79 mm, (1/32).

Relleno con la arena capilar. Despus de que se conform el canal de distribucin con la geomembrana, ste debe llenar-se hasta 10 a 15 cm por encima del borde de las paredes la-terales (ver figura No. 5 y fotografa No. 3), con arena de ro o de banco, tipo silica o de cuarzo, con dimetros de 0.1 a 1 mm, la cual debe ser previamente lavada y estar libre de material extrao e impurezas como basura o tierra, posteriormente se debe cimentar la base agregando agua.


Instalacin de la primera capa de grava capilar, de 5 a 10cm, prelavada con tamao de 20 a 40 mm y 25 cm de espesor to-tal, (ver figura No. 5). Esta primera capa de grava ser colocada encima de la arena; la colocacin deber ser hecha a mano, ya que encima de sta se colocar la tubera de alimentacin y distribucin de agua residual de alimentacin.

Instalacin y ensamble de la tubera (tubera de barro vitri-ficado u otro material resistente) sin conexiones, a nivel con pendiente cero (ver fotografa No. 4). La no inclusin de acce-sorios de sellado, entre tramos de tubos, permite que el agua residual escape por estos y sea distribuida a lo largo de toda la zanja. El extremo opuesto y ms lejano de la tubera se sella, ya sea con una tapa ciega o con mortero.

Relleno final de la tubera con grava capilar, hasta alcanzar un espesor total de 25 cm. Se debe asegurar que la superficie final de la capa de grava tenga forma de montculo cncavo, (fi-gura No. 5, y fotografa No. 5). Esta estructura cncava es vital para eliminar la infiltracin del agua que proviene de la super-ficie del suelo, y es un principio general el cual es comnmente aplicado a las instalaciones de tratamiento por suelo.

Fotografa No. 3 Relleno de zanja con arena

Fotografa No. 4 Instalacin de primera capa de grava y colocacin de tubera

Fotografa No. 5 Instalacin de la segunda capa de grava

Cubrir la grava con la malla de 1 a 2 mm de claro; poner atencin en las reas de unin con las paredes laterales. La malla utilizada es de material plstico de Polietileno de Alta Densidad (PAD), de poliestireno o, tambin, pueden utilizarse mallas plsticas empleadas en la construccin de invernade-ros, entre otros, (fotografa No. 6).

Fotografa No. 6 Instalacin de malla en forma cncava


Llenar la zanja con suelo local que permita una buena ai-reacin de la zanja. Termino de obra (fotografa No. 7).

1.5.2 Materiales de construccin

En el proceso de tratamiento por suelo se debe evitar el uso de materiales no naturales, promover la utilizacin de materiales locales y tomar ventaja del clima.

a. Suelos empleados para una buena ventilacin o aireacin

Se recomienda como suelo la tierra de cultivo (madura), la cual puede estar disponible en el sitio de la zanja; sin embar-go, puede emplearse suelo volcnico, usualmente mejorado mezclndolo con composta.

Para que exista una buena aireacin en la zanja se requiere que el suelo a emplear tenga varias propiedades incluyendo permeabilidad. Las aguas residuales y el olor que producen necesitan pasar a travs del suelo moderadamente. Cuando las partculas de suelo son ms pequeas, el agua residual y el olor pasan suavemente; sin embargo, las sustancias como el amoniaco deben ser adsorbidos por las partculas de suelo. Cuando las partculas finas se van haciendo ms pequeas, la habilidad de adsorcin se incrementa, pero una gran cantidad de partculas finas hace que las propiedades de permeabilidad y aireacin disminuyan. El porcentaje del contenido de hume-dad es mayor con la lluvia, por lo que la fuga de olor que ocurre de la resistencia de flujo de aire debe ser prevenida. Por otra parte, el suelo cuando est seco, no puede retener el agua y tambin es inapropiado. Adicionalmente, el suelo para la ai-reacin debe tener la habilidad de promover la oxidacin y la degradacin de los materiales adsorbidos. Los microorganis-mos del suelo promueven la oxidacin y degradacin y tienen la capacidad de promover la bioactivacin en pH y materia orgnica. El suelo que cumple con estas caractersticas es el suelo maduro de cultivo que contiene estructuras agregadas.

b. Redes o mallas capilares

Las mallas capilares se utilizan para prevenir o reducir la cada del suelo sobre la grava; tambin son utilizadas para prevenir el movimiento de los insectos medianos del suelo. Se utiliza una malla de 1 a 2 mm de claro.

c. Empaque de grava capilar

Para efluentes de fosas spticas se utiliza la piedra volcnica la cual es porosa, de 20 a 40 mm de dimetro.

d. Tubera de conduccin y distribucin de aguas residuales

La tubera esmaltada (tubera de barro) es la mejor entre la tubera de drenaje, porque la tubera esmaltada se desgasta menos con los cidos y bases fuertes y no se obstruye como la tubera vinlica, generalmente, se utiliza tubera de 4 pulgadas (100 mm) de dimetro y 60 cm de longitud.

e. Arena capilar

En el caso de efluentes de fosas spticas la escoria es utilizada. En el tratamiento de aguas grises la arena de ro es la ms utilizada.

Fotografa No. 7 Vista de zanja de filtracin terminada


f. Pelcula selladora

Se recomienda utilizar pelculas de resinas sintticas (de po-lietileno y no de vinil).

Hay productos estndar para las mallas capilares y para las pelculas selladoras, pero otros materiales pueden ser uti-lizados, lo que se encuentre disponible en la zona.

g. Estructuras de partculas simples y agregadas

La estructura de partcula simple es un estado estructural donde las partculas del suelo (por ejemplo arena, limo y arcilla) existen como partculas sueltas en la capa de sue-lo, mientras que la estructura agregada, es el estado es-tructural donde las partculas del suelo forman agregados o conglomerados.

La estructura agregada de suelo es adecuada para la vege-tacin, porque los espacios entre las partculas permiten que el agua y aire permanezca, ayudando a la retencin del agua.

El suelo con estructura agregada contribuye a las activi-dades microbianas, especialmente de los hongos, los cuales producen hifas y de las bacterias que forman colonias, de-gradando la materia orgnica. Tambin los desechos de las substancias excretoras de lombrices son apropiados para los suelos agregados.

1.5.3 Recomendaciones durante la etapa de construccin

Durante la construccin se debe tener cuidado de no da-ar la estructura del suelo de los alrededores y de encima de las zanjas. En cuanto al suelo volcnico, la permeabilidad y las propiedades de aireacin disminuyen con el tiempo despus de la construccin.

Se debe evitar la construccin de las zanjas durante la po-ca de lluvias o despus de que se hayan presentado fenmenos naturales. La colocacin del suelo debe hacerse firmemente, y poner atencin a la compactacin de la superficie cuando se empleen equipos pesados. Hay casos en donde se empeora la condicin del sitio de la instalacin cuando utilizan bulldozers.

Se deben realizar estudios preliminares del sitio de cons-truccin con relacin al montculo y al relleno; de acuerdo a las circunstancias, tal vez se requiera romper el subsuelo y colocar suelo mejorado en todo el sitio.

A pesar de la mala permeabilidad, hay sitios de construccin donde se utiliza suelo mejorado para rellenar las zanjas. Como el agua capilar se mueve hacia la derecha y hacia la izquierda, no funciona bien si las propiedades de permeabilidad, aireacin y bioactividad son bajas.

Es deseable hacer todo el esfuerzo para que crezca pasto verde, hacer un jardn y poner flores locales en los sitios de las instalaciones.

Los sitios no deben ser cubiertos con concreto ni asfalto, as como evitar tener los sitios sin cubierta.

1.6 Aspectos operativos y de mantenimiento

Las zanjas de lixiviacin capilar tienen alta capacidad de re-mocin de DBO, DQO, SS, PT, N-NH3, coliformes, y bacterias

comunes. Sin embargo, el nivel de remocin se debe a la ca-pacidad ecolgica del suelo dentro y alrededor de las zanjas y no puede ser controlada por el ser humano. Estas son las razones por las que hay que poner la mxima atencin cuan-do se disean y construyen las zanjas de lixiviacin capilar.

La capacidad de remocin de las zanjas de lixiviacin ca-pilar ha sido probada y se ha determinado que funciona efi-cientemente con altas concentraciones de DBO en el agua residual. Las zanjas se utilizan para tratar aguas residuales domsticas; sin embargo, se pueden utilizar para otro tipo de agua residual. La remocin del nitrgeno total (NT) es difcil, la remocin en una zanja normal se estima en 50%. El nitr-geno amoniacal (N-NH3) cambia inmediatamente a nitrge-no de nitratos y se infiltra al agua subterrnea.

El reto ms grande en la operacin de la zanja de lixivia-cin capilar es la aplicacin de medidas contra la obstruccin. A pesar de que un par de zanjas es suficiente, la alimentacin del flujo cambia todo el tiempo, por lo tanto, Las zanjas se obstruirn, es un principio general.

El agua es una substancia primordial para la actividad fo-tosinttica que ocurre en las plantas verdes. El agua es utili-zada en muchos procesos de reaccin que producen energa para la planta, azcares y desprenden oxgeno y agua a tra-vs de la evapotranspiracin.

Las variedades vegetales plantadas encima de las zanjas de lixiviacin capilar crecen bien, porque las zanjas operan como un sistema subterrneo de riego. Desde el punto de vista de la zanja, la asimilacin de agua por las races induce al agua a subir y aumenta el efecto sanitario. Al mismo tiem-po el agua asimilada por la vegetacin reduce el agua que se infiltra al subsuelo. En reas sin vegetacin, en poca de llu-via, el agua corre por la superficie sin infiltrar debido a la falta de vegetacin. Adicionalmente, se debe poner atencin en el balance hidrolgico el cual vara entre las estaciones del ao.

El estancamiento del agua residual por obstruccin de la zanja provoca un desbalance en el suministro y degradacin de la materia orgnica. Como ltima solucin es conveniente la instalacin y uso de una zanja extra. El uso alterno de las zanjas es importante como una medida para reparar la obs-truccin; sin embargo, la alternancia excesiva causa un efecto indeseable.

La construccin deficiente y el mal funcionamiento de las fosas spticas que anteceden a las zanjas, causarn que el agua residual se enve a una zanja extra.

No solo fluye agua residual a las zanjas, tambin agua de lluvia, del subsuelo y de riego; por lo tanto, la materia orgnica no se descompondr.

Unasolucinrpidaenunazanjaquepresentaobstruccin,consiste en descargar rpidamente el agua residual en la zanja y soplar aire al mismo tiempo para reducir la obstruccin de la zanja con materia orgnica.

La obstruccin como la que se describe es causada por los microorganismos anaerbicos, el lodo, los SS y las races de las plantas. Cuando las tuberas se obstruyen, se requieren revisar las instalaciones de pretratamiento, descarga de lodos y lim-pieza de las tuberas. Para saber si la obstruccin es causada por los microorganismos anaerbicos o no, los usuarios deben de descubrir el suelo de la zanja hasta las mallas capilares y


revisar y observar si hay estado de reduccin color azulado en el suelo, en las mallas y unos milmetros arriba de las mallas.

1.7 Investigacin y estudio de organismos presentes en el proceso

1.7.1 La importancia de los organismos del suelo

Unacredelacapadesuelosuperior,frtilyviva,contieneaproxi-madamente 900 libras de lombrices, 2,400 libras de hongos, 1,500 libras de bacterias, 133 libras de protozoarios, 890libras de artrpodos y algas e incluso a veces pequeos mamferos, (Pimentel 1995). Por lo tanto, el suelo es considerado como una comunidad viviente ms que como un cuerpo inerte.

1.7.2 Organismos que viven en el suelo

La biota del suelo se define como todos los organismos que viven en el suelo y la relacin que existe entre ellos as como los organismos que viven temporalmente en el suelo o so-bre la tierra, desde los organismos protozoarios como para-mecios hasta los vertebrados mamferos; los topos y ratones estn incluidos en la biota del suelo. Se dice que las clases de organismos del suelo en Japn estn en el rango de ms de 8 Phylum y 78 rdenes.

La actividad primaria de los organismos es la de comer ma-teria orgnica natural y degradarla en compuestos ms sim-ples a travs de su cadena alimenticia. Esta es la manera como la materia orgnica empieza a recircular en la pedsfera, don-de empieza a estar activa.

La segunda actividad es la de labrar la tierra. Todos conocen que las lombrices realizan actividades de cultivo en la tierra. Las

hormigas, escarabajos dorados y las ccadas tambin hacen t-neles en la tierra y ellos mezclan y mueven la materia orgnica e inorgnica llevndola con el sustrato mineral de la superficie de la tierra.

Como resultado, las partculas del suelo son agregadas y las actividades de los microorganismos se hacen ms activas. Para prevenir el problema de la obstruccin en las zanjas de lixiviacin capilar, cambie a la zanja extra, en caso de que este problema ocurra y se normalizar nuevamente.

Fotografa No. 8 Variedad de insectos y gusanos terrestres


2 Sistema Doyoo Yookasoo2.1 Caractersticas del proceso

Es un proceso mixto, de medio fijo y suspendido, que se puede considerar como una variante del proceso de lodos activados, con medio de contacto fijo sumergido aereado, en cuyas unida-des se incorpora grava o empaque plstico, donde y con la ayu-da de aire inyectado, la zooglea microbiana formada transfor-ma la materia orgnica contaminante, para obtener efluentes de alta calidad y lodos de desecho con mayor grado de esta-bilizacin, para su posterior deshidratacin y disposicin final. El proceso utiliza difusores de aire del tipo burbuja fina, que al estar en contacto con el medio fijo incrementa su tiempo de contacto y eficiencia de oxigenacin.

Los tanques e instalaciones quedan confinados bajo tierra, y su cubierta superficial (capa de tierra mejorada) es aprove-chada para eliminar malos olores; la superficie que queda en la parte superior del sistema de tratamiento es aprovechada para formar reas verdes o jardines, lo cual es una novedad.

El paisaje se funde con el entorno de un jardn, de modo que no se distingue como una planta de tratamiento (foto-grafa No. 9). Comnmente este tipo de infraestructura se construye lejos de las viviendas; sin embargo, debido a su gran efecto deodorizador, puede ser instalado cerca de las casas habitacin.

1) La fetidez se puede desprender por el espacio entre el concreto y el medio.2) Debido a la capa de filtracin extendida sobre la superficie, el mal olor puede presentarse cuando llueve.3) El mtodo del tratamiento de cubierta por medio del suelo

con una distancia mayor a 10 cm entre la superficie y el borde del tanque emite olores.

4) El mtodo del tratamiento de cubierta por medio del suelo es el ptimo para que haya ms crecimiento de microrga-nismos.

2.2 Ventajas

Operacinymantenimientopococomplicados. Reducelaemisindelmalolor,ladispersindemicrobiosy

el ruido molesto. Nosonnecesariasinstalacionesdedeodorizacin. Pocaproduccinde lodos(aproximadamente60%de lo-

dos en comparacin con el sistema de lodos activados). La calidad de agua semantiene estable (responde, ade-

cuadamente, a la variacin de carga del agua influente). Sepuedeutilizarelespacioabiertoporencimadelasins-

talaciones de la planta. La cantidad de energa requerida para eliminar la DBO,

igual o menor que en el sistema de lodos activados.

Figura No. 6 Relacin entre la disposicin del medio filtrante y sus microorganismos

El proceso es poco conocido en Mxico, no as en Japn donde se ha implementado como una solucin al saneamiento de pequeas comunidades de ese pas.

La figura No. 6 representa la relacin entre la dispo-sicin del medio filtrante y la activacin biolgica de los microorganismos.

Fotografa No. 9 Vista de la planta de tratamiento terminada


2.3 Diseo

2.3.1 Representacin esquemtica

2.3.2 Diagrama general del Proceso


2.3.3 Diagrama de flujo bsico

En Japn esta tecnologa se ha aplicado con xito en pobla-ciones de 50 a 7,000 habitantes, de acuerdo a los siguientes rangos y diagramas:

a. Diagrama bsico aplicado en localidades hasta de 800 habitantes

b. Diagrama bsico aplicado en localidades hasta de 7,000 habitantes


2.3.4 Isomtrico

Rango deaplicacin Poblacin (hab) Capacidad (m

3/da) Superficie del proceso (m2) Superficie Total (m2)

1 70 a 300 10 a 45 Hasta 100 Hasta 500

2 301 a 700 46 a 99 Hasta 200 Hasta 900

3 701 a 1,400 100 a 199 Hasta 350 Hasta 1,600

4 1,401 a 5,000 200 a 700 Hasta 1,200 Hasta 4,500

5 5,001 a 10,000 701 a 1,400 Hasta 2,400 Hasta 8,000

2.3.5 Consideraciones

Del anlisis conjunto entre JICA y la Conagua se definieron para la aplicacin en Mxico los siguientes rangos:


2.3.6 Rango de diseo

a. Diseo para capacidad hasta de 45 m3/da

Para el rango de 46 m3/da a 99m3/da se pueden considerar dos mdulos paralelos del arreglo presentado.

El nmero de unidades que conforman el arreglo presenta-do es solamente una recomendacin del diseo original japo-ns, el cual puede modificarse segn la forma geomtrica del predio disponible para el que se disear la planta.

b. Diseo para capacidad hasta de 200 m3/da

El nmero de unidades que conforman el arreglo presentado es solamente una recomendacin del diseo original japons,

el cual puede modificarse segn la forma geomtrica del pre-dio disponible para el que se disear la planta.


c. Diseo para capacidad hasta de 1,400 m3/da

Para el rango de 200 m3/da a 700m3/da se puede considerar un solo mdulo del arreglo presentado.

El nmero de unidades que conforman el arreglo pre-sentado es solamente una recomendacin del diseo ori-

dio diaria, en metros cbicos (m3/da). Para caudales mayores el sistema de tratamiento crece modularmente en paralelo.

Todos los tanques van enterrados casi por completo y cu-biertos de tierra. El diseo toma en cuenta la conservacin del paisaje urbano, la prevencin de malos olores y dispersin de microorganismos dainos.

ginal de japons, el cual puede modificarse segn la forma geomtrica del predio disponible para el que se disear la planta.

2.3.7 Descripcin de las unidades del proceso

El sistema de tratamiento, en la lnea de agua, est integrado por: pretratamiento, sedimentacin primaria; aireacin por contacto; sedimentacin secundaria y desinfeccin; y en la lnea de lodos, por almacenamiento, recirculacin y disposi-cin de lodos.

Las unidades de la planta de tratamiento se colo-can en serie y cada una de stas se disean y constru-yen para tener una capacidad de tratamiento prome-


a. Caja de excedencias

El colector del influente se conecta a esta caja, la cual esta-r provista de la infraestructura necesaria para desviar el volumen de agua excedente y verterlo al cuerpo receptor ms prximo.

b. Pretratamiento

Incluye cribado medio para retener residuos slidos suspen-didos de 1 (2.54 cm) de dimetro; desarenador y medidor proporcional que permite medir el gasto o caudal de agua as como para regular la velocidad entre 20 y 35 cm/seg. El efluente del pretratamiento se descarga a una caja vertedora de donde se distribuye en forma proporcional a cada sedimen-tador primario.

c. Sedimentador primario

Las aguas residuales efluentes del pretratamiento alimentan al tanque de sedimentacin primaria, el que puede estar divi-dido de una a tres cmaras de diferentes tamaos que operan en serie y cuyo tiempo de retencin total es del orden de 16 a 24 horas. En estas se remueve del 50 al 75% de los slidos suspendidos y del 20 al 40% de la materia orgnica represen-tada por DBO.

Cuenta con un falso fondo que sirve para sostener en la parte superior un empaque de grava que sirve de soporte a la malla sinttica sobre la que descansa la cubierta vegetal final, en la parte inferior solamente se ubican las tolvas para la retencin de lodos.

En este proceso es importante realizar un control adecua-do del lodo sedimentado que se acumula en el fondo, ya que una buena operacin de este permite la obtencin de lodos di-geridos o estabilizados. En caso de baja eficiencia de remocin u otros problemas, ser conveniente tomar medidas adecua-das para evitar que la capacidad de tratamiento disminuya.

Inusualmente este proceso demanda la instalacin de un sistema de difusin que se instala en cada uno de los tanques para permitir la suspensin de los slidos o del lodo durante el proceso de extraccin.

d. Reactor biolgico

El efluente del tanque de sedimentacin primaria alimenta al tanque de aireacin por contacto para su tratamiento. Este proceso puede estar formado por uno o ms tanques que pue-den presentar diversos tamaos pero siempre operando en serie, con un tiempo mximo de retencin total de 24 horas.

Estas unidades cuentan con un falso fondo, que cubre el rea superficial del tanque, por debajo del cual se encuentran instalados los tubos difusores o burbujeadores de aire, que in-yectan el aire que asciende a travs del lecho de grava. Es a travs de ste empaque de grava por donde fluye el agua y el aire donde se forma un cultivo biolgico que, en presencia del oxgeno disuelto, lleva a cabo la asimilacin y degradacin de la materia orgnica, as como parte de los slidos suspendidos. En este proceso se pueden alcanzar eficiencias globales de remo-cin superiores al 90% de DBO y SST.

La aireacin se proporciona las 24 horas del da con lo cual se evita la sedimentacin de los slidos biolgicos formados los que son arrastrados y conducidos a travs de la tubera de intercomunicacin con la siguiente unidad, que puede ser otro tanque aereador por contacto o el sedimentador secundario de contacto.

El sistema de difusin se instala en cada uno de los tanques para llevar a cabo la oxigenacin del medio y la degradacin de la materia orgnica.

e. Sedimentador secundario

Se alimenta del efluente del reactor biolgico, y tiene un tiempo de retencin del orden de 6 horas. En este se remue-ven y quedan almacenados, en el fondo de la unidad, los s-lidos biolgicos formados, como consecuencia se obtienen efluentes con alta calidad y transparencia, los cual pueden presentar bajas concentraciones de DBO y de SST que pue-den variar de 10 a 30 mg/l, con lo cual se cumple con la nor-matividad mexicana.


f. Desinfeccin

El tanque de desinfeccin se ubica despus del sedimenta-dor secundario. En ste se agrega cloro al efluente final para

Fotografa No. 10 Material para el empaque de grava

Estas unidades se instalan antes de los tanques de aireacin por contacto o reactores biolgicos, con el objeto de eliminar la mayor cantidad de slidos y materia orgnica que pudieran causar la obstruccin o taponamiento de la grava de relleno del (de los) reactor(es) y regular la transferencia del efluente producido a la siguiente unidad de tratamiento.


eliminar las bacterias patgenas remanentes del proceso con el fin de descargar a los cuerpos de agua o posibilitar su reutilizacin.

El tanque de cloracin est diseado con la premisa de utilizar cloro en estado slido (hipoclorito de calcio al 30% o 65%), el cual se dosifica en forma de pastillas con un hipoclo-rador que se instala dentro del agua, en la zona de entrada al tanque, donde se desprende y disuelve el cloro para destruir los organismos patgenos.

g. Digestor de lodos

En el diseo original de Japn se considera un proceso de di-gestin aerobia, sin embargo para la adaptacin del esquema en Mxico este se ha eliminado, ya que los lodos que se gene-ren sern enviados, va pipas, para su tratamiento en plantas de mayor capacidad.

h. Almacn de lodos

En este se depositan los lodos primarios y secundarios que genera el sistema para su envo a plantas de tratamiento de aguas residuales de mayor capacidad.


En este proceso es importante realizar un control adecuado del lodo sedimentado que se acumula en el fondo, ya que una buena operacin de este permite la obtencin de lodos estabi-lizados. En caso de baja eficiencia de remocin u otros proble-mas, ser conveniente tomar medidas adecuadas para evitar que la capacidad de tratamiento disminuya.

Inusualmente este proceso demanda la instalacin de un sistema de difusin que se instala en cada uno de los tanques para permitir la suspensin de los slidos o del lodo durante el proceso de extraccin.

2.3.8 Descripcin de los accesorios

Los equipos principales se instalan de acuerdo a lo que indi-quen los planos. Los puntos de cuidado son los siguientes:

a. Dispositivos de distribucin

Asegurar el paralelismo entre los diferentes dis-positivos.

Fijar los soportes slidamente.

b. Dispositivos de aireacin

Fijar slidamente los soportes y los extremos de la tubera.

Asegurar el nivel (horizontalidad) de la parte difusora.

Todos los tubos difusores deben ser colocados al mismo nivel.

Para confirmar la horizontalidad del sistema de aire, se debe establecer una lnea estndar comn para todos los tan-ques, (arriba del tubo del sistema de aire) utilizando un nivel automtico. Luego se vierte el agua hasta justo abajo de los difusores colocados, midiendo el nivel de agua. Cuando no existe la horizontalidad, hay que cambiar las posiciones de los soportes del tubo receptor de difusin. La fijacin se hace con tornillos de anclaje.

c. Vertedero del efluente

Se debe colocar tomando en cuenta la profundi-dad efectiva del agua.

d. Soporte del medio de empaque

Al arreglo total de las vigas o trabes se le ha denominado so-porte, ya que sobre este se instala la grava de contacto. Las trabes se instalan conservando una separacin de 70 a 100 mm; claro que tambin puede ser aprovechado para el paso o conexin de tuberas. En tanques de aireacin, el soporte se coloca entre 40 a 70 cm por encima de la plantilla y en la sedi-mentacin, a la misma distancia de 100 a 150 cm de la corona del tanque.


Figura No. 7 Separacin de las trabes del soporte

e. Gravas capilares, llenado de material artificial de filtracin

La grava debe ser prelavada para quitar impurezas. El lavado ser con agua a alta presin, accin que puede llevarse a cabo de muy variadas formas en el sitio de la obra o por el proveedor.

La parte superior del soporte debe ser cubierta en forma gradual con dos capas de grava, la primera con dimetro de 140 a 160 mm, la segunda con dime-tro de 80 a 120 mm. El llenado debe ser pieza por pieza a mano.

Figura No. 8 Llenado del material de filtracin


Figura No. 9 Arreglo de las capas de grava

Fotografa No. 12 Colocacin de grava lecho inferior Fotografa No. 11 Trabes de soporte.

Llenar con mucho cuidado las partes cercanas a la tubera.

La capa (hasta la corona del tanque) que va arriba de las dos primeras podr tener un dimetro de menor tamao, que podr variar de 40 mm a 60 mm. Esta capa de grava superficial deber ser acomodada para dar un acabado convexo a lo ancho del tanque.


Fotografa No. 13 Grava en el lecho superior

Figura No. 10 Colocacin de la malla

Fotografa No. 14 Malla de recubrimiento

Fotografa No. 15 Instalacin de la malla

Figura No. 11 Forma que debe adoptar la malla sobre el lecho de grava

f. Instalacin de malla

La malla capilar se colocar encima de la grava ins-talada con acabado superficial convexo en cada tan-que; sta deber cubrir la superficie total de la planta.

La zona de contacto de la malla con el muro de con-creto debe colocarse de tal forma que la cubierta ve-getal no caiga directamente sobre la grava.

Al colocar la malla, debe conectarse con otra pieza del material con una superposicin de 200 mm.


Fotografa No. 16 Superposicin de malla

Figura No. 12 Instalacin de la mallag. Instalacin de capa de suelo o cubierta vegetal

La cubierta vegetal ser de tierra negra y csped. No se instala cuando est lloviendo o inmediatamen-

te despus de la lluvia. El llenado se realiza tomando en cuenta la compac-

tacin del mismo.

h. Instalacin de tubera

En una planta de tratamiento de aguas residuales, la instala-cin de la tubera incluye la colocacin de la tubera de aire, agua residual y lodos. Los puntos de cuidado al realizar las ins-talaciones son:

Revisarcuidadosamentelosdiseosdelaobra.Realizarlainstalacinenloslugaresindicados,laposicintiene que ser muy exacta.Instalarconpendienteycondistribucinexactaparanocrear bolsas de aire o acumulacin de agua dentro de las tuberas. Colocar purgas de condensados en la parte alta de la tubera de aire. La conexin de las tuberas debe implementarse conexactitud y seguridad, para que no haya fugas de aire y/o de agua sucia.Latuberadebefijarseslidamenteaunadistanciade-terminada con un material anticorrosivo para evitar distor-sin y vibracin.

i. Obras de equipos elctricos

Los equipos elctricos deben ser instalados de manera correc-ta y segura, de acuerdo con los lineamientos sealados en la Norma Oficial Mexicana (NOM-001-SEDE-2005) y National Electric Code (NEC 2011), de la Secretaria de Energa, para instalaciones elctricas.

Lostablerosdeoperacindelafuerzamotrizdetipoautoestable, deben fijarse slidamente a la base de concreto con los tornillos de anclaje. Los tableros de controlmontados sobre la pared debefijarse slidamente con tornillos de montaje.Loscableselctricosenlostablerosdebenestarconec-tados dentro de los protectores elctricos previamente insertados.Losequiposelctricos,comotablerosdecontrolymoto-res, deben tener conexin a tierra. Las obras de conexin a tierra deben ser de tipo 1, 2 3, dependiendo del voltaje utilizado para los equipos.

Fotografa No. 17 y No. 18 Colocacin de cubierta vegetal


Lostomacorrientesqueseinstalenfueradeledificiooenlos lugares hmedos, deben ser para exteriores e imper-meables al agua. Los tableros, los tubos de cable elctrico y las cajas de distribucin deben ser de material imper-meable o anticorrosivo, o deben tener recubrimientos de impermeabilizacin y de anticorrosin.

2.3.9 Descripcin del tratamiento de lodos

A diferencia del proceso de lodos activados, en ste sistema los lodos se acumulan por largo tiempo en los tanques de trata-miento como son: sedimentador primario, aeracin por contac-to primario y secundario, y sedimentador secundario; en cada caso, los lodos son extrados con apoyo del retrolavado con aire, el cual es suministrado con sopladores o compresores.

Los lodos acumulados por largos periodos de tiempo se mezclan y diluyen con el influente o con el agua contenida en los tanques, por accin del aire que es burbujeado con los difusores instalados en cada tanque, para ser extrados por bombeo, operacin que se le denomina retrolavado.

Las caractersticas de los lodos difieren de acuerdo con el tanque donde se encuentren, por ejemplo: en los sedimen-tadores primarios los lodos son principalmente del tipo or-gnico, parcialmente estabilizados o digeridos con una alta concentracin de slidos suspendidos, muy densos o con-centrados. En la aeracin por contacto son lodos excedentes que se componen, principalmente, de membranas o residuos biolgicos producto de la degradacin de la materia orgnica removida por lo cual presentan baja concentracin de solidos suspendidos y densidad de lodos.

En el sistema tradicional de lodos activados, los lodos que se acumulan en el fondo de los sedimentadores primarios y secun-darios se recolectan con frecuencia, con rastras para su poste-rior tratamiento. Debido a la frecuencia con que se recolectan los lodos, stos no estn digeridos, y se genera gran cantidad de este material; prcticamente el 100% de los slidos suspen-didos totales (SST) se convierten en lodos. Por lo contrario, en el proceso DoyooYookasoo, debido al largo tiempo de perma-nencia en los tanques, los lodos se digieren y su generacin es mucho menor.

Si se observa presencia de lodos viejos y solidificados, el material acumulado se extrae mezclado con el lquido de los tanques, a travs del retrolavado. Por lo tanto, como la ex-traccin de lodos es peridica con el retrolavado, no se podr dar la situacin de que se tengan que extraer lodos solidifica-dos dentro de los tanques.

Hay que verificar la cantidad de lodo acumulado en cada uno de los tanques, para determinar en cul se extraer el lodo con la ayuda del aire de retrolavado, operacin que im-plica la inyeccin de aire en cada unidad, para mezclar y di-luir el lodo acumulado con el agua residual sobrenadante a fin de facilitar la extraccin de esta mezcla mediante bombeo y transferirla al tanque almacenador de lodos.

Para lo anterior, es necesario tomar en cuenta los siguien-tes puntos en el momento de la extraccin de lodos:

Cuandoserealizalaextraccinsedebecerrarlaentradade la alimentacin. Seleccionar una bomba extractora con capacidad suficiente para terminar la extraccin de 1 a 2 horas.

Nosedebeextraerellododetodoslostanquesalmismotiempo. Se debe extraer el lodo de un tanque y esperar un cierto tiempo para extraer el lodo de otro tanque. El lodoacumuladoen el tanquedealmacenamiento seextrae por medio de pipas, para su disposicin en planta de tratamiento de mayor tamao.Enelmomentodeextraerloslodos,separalalneadetratamiento correspondiente para realizar el retrolava-do sin que se alimente el influente en el momento de la extraccin.

Por lo general, los lodos extrados de los tanques de proce-so se envan al tanque de almacenamiento de lodos y, de ste, al tanque espesador/deshidratador y salen en forma de torta de lodo deshidratada.

La extraccin peridica de lodos se realiza cuando la acu-mulacin de estos llega a ocupar 1/3 del nivel total del tanque sedimentador o de los tanques del reactor biolgico, cuando la acumulacin de lodos sea de 0.5 m a partir del fondo del tanque o, en su caso, realizar la extraccin de lodos por lo me-nos una vez al ao.

Debido a que el presente tratamiento es del tipo de mem-brana o capa biolgica, tambin conocida como zooglea, la cual se forma en la superficie del medio de contacto (grava), no se utiliza el indicador o parmetro de MLSS (slidos sus-pendidos voltiles del licor mezclado), que representa la con-centracin de lodos activados del proceso convencional de lodos activados; por lo tanto, es difcil comparar la concentra-cin de lodos dentro del reactor del Doyoo Yookasoo con los lodos de otros procesos.

En este tratamiento tampoco se utiliza el indicador IVL (n-dice volumtrico de lodos), no obstante de que las concentra-ciones de lodos son de 7,000 mg/l en el sedimentador prima-rio, en caso que se realice el retrolavado, y de 2,500 a 3,000 mg/l en los tanques del reactor biolgico.

Por consiguiente, para aprovechar el lecho de secado de lodos, es necesario su espesamiento. En caso que el espesado se haga por gravedad, se puede llegar a una concentracin de SS de alrededor de 15,000 mg/l.


La poblacin actual se obtiene a partir del ltimo Censo oficial realizado por el INEGI en la localidad.

La poblacin de proyecto se obtiene aplicando diferentes mtodos de proyeccin a los datos censales de poblacin, en caso de existir disposicin de la Secretaria de Hacienda y Cr-dito Pblico (SHCP) se debe aplicar la proyeccin realizada por el Consejo Nacional de Poblacin (Conapo).

La dotacin de agua potable se obtiene a partir del nmero de habitantes y del clima imperante en la localidad.

El coeficiente de aportacin de aguas residuales (Ca) se adopta como un porcentaje del valor de la dotacin de agua potable, el cual vara de 75% a 80%.

Clculo de la aportacin:

Donde:

A: Aportacin en l/hab/d

Determinacin de datos de Diseo.

Poblacin del ltimo censo oficial hab

Poblacin actual (ha) hab

Poblacin de proyecto (hp) hab

Dotacin de agua potable (D) I/hab/d

Aportacin de agua residual (A) I/hab/d

Coeficiente de aportacin (Ca) adimensional

Gasto medio diario de agua residual (Qm) l/s

Gasto mnimo de agua residual (Qmin) l/s

Gasto mximo instantneo de agua residual (QMaxI) l/s

Gasto mximo extraordinario de agua residual (QMax E) l/s

Coeficiente de Harmon (M)

3.8 si hP 1,000 hab.

Coeficiente de previsin (Fs) 1.5

Concentracin de DBO en influente (CDBO i) mg/l

Concentracin de SS en influente (CSS i) mg/l

Concentracin de DBO en efluente (CDBO e) mg/l

Concentracin de SS en efluente (CSS e) mg/l

Sitio de vertido previo tratamiento Arroyo, ro, presa, lago, mar.

2.4 Metodologa de diseo


2.4.1 Pretratamiento

La rejilla debe tener una abertura o claro de 30 mm entre rejas o soleras, la cual se complementa con un dispositivo para eli-minar, automticamente o manualmente, los objetos slidos adheridos al dispositivo. Las rejillas se instalan en uno o los dos canales existentes; en ocasiones se pueden instalar ms de una rejilla en cada canal, con diferente claro.

La rejilla gruesa, manual o automtica, se instala para eliminar los objetos slidos en aguas residuales sin trata-miento, por lo que debe contar con un mecanismo (del tipo peine o cepillo), para retirar el material atrapado, para no reducir la funcin filtradora del tamiz.

La rejilla gruesa se coloca y se fija en un ngulo que puede variar de 45 a 90 grados con respecto a la corriente del canal, de preferencia a 60 grados.

La distancia entre el tubo del influente y la rejilla gruesa ser de entre 500 mm y 1,500 mm.

La diferencia de altura entre el nivel de colocacin del tubo del influente y de la rejilla gruesa automtica ser de 200 mm. Se debe evitar la acumulacin de slidos antes de la rejilla gruesa, por lo que se requiere de pendiente constan-te y la colocacin de placas gua y de placas laterales para el anclaje de la rejilla.

Para depositar y drenar los slidos retenidos en la rejilla gruesa automtica, se coloca una canasta o escurridor de tamao adecuado. Para realizar un mantenimiento rutinario y constante, la canasta de tamizado debe estar puesta en un lugar de fcil acceso y con estructura fcil de quitar y poner.

Para el diseo del pretratamiento, adems de las recomen-daciones emitidas, se recomienda consultar el apartado 2.2 OperacinyProcesosUnitariosdeTratamientodellibro49Sistemas Alternativos de Tratamiento de Aguas Residuales y Lodos Producidos del Manual de Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento (MAPAS) ltima versin de la Conagua.

D: Dotacin en l/hab/dCa: Coeficiente de aportacin (%)

Clculo del gasto medio:

Donde:

Qm: Gasto medio en l/s.A: Aportacin en l/hab/d.hp: Poblacin de proyecto en hab.86400: Nmero de segundos que tiene un da

Clculo del gasto mnimo:

Donde:

Qmin: Gasto mnimo de agua residuales l/s

Clculo del gasto mximo instantneo:

Donde:

M: Coeficiente de HarmonQMaxI: Gasto mximo instantneo de agua residual en l/s

Clculo del gasto mximo extraordinario:

Donde:

FS: Factor de seguridadQMaxE: Gasto mximo extraordinario de agua residual en l/s

A continuacin se explican las funciones y las estructuras de la planta de tratamiento de aguas residuales.

Tabla de conversin de unidades

Concepto Unidades Factor de Conversin Unidades

Qm l/s Multiplicar por 86.4 m3/d

Qmin l/s Multiplicar por 86.4 m3/d

QMax I l/s Multiplicar por 86.4 m3/d

QMax E l/s Multiplicar por 86.4 m3/d

CDBO i mg/l Dividir por 1000 Kg/m3

CSS i mg/l Dividir por 1000 Kg/m3

CDBO e mg/l Dividir por 1000 Kg/m3

CSS e mg/l Dividir por 1000 Kg/m3

Figura No. 13 Instalacin de la rejilla gruesa


2.4.2 Sedimentador primario

Caractersticas que deben considerarse en el diseo:

Estos tanques se pueden dividir en 1, 2 o 3 cmaras conectadas en serie, dependiendo del caudal a tratar, cada una con diferente tiempo de retencin, de acuer-do a las siguientes recomendaciones.

Donde:

AS P1: rea superficial cmara inicial (m2)

HP: Tirante hidrulico (m)

Las dimensiones de la cmara inicial de la unidad de sedimen-tacin primaria se calculan con una relacin de largo al ancho igual a 4, por medio de la formula.

Donde:

aP1: Ancho de la cmara inicial (m)

Donde:

LP: Largo de la cmara inicial del sedimentador primario (m)

Determinado el largo (LP) del sedimentador primario ini-cial, este se mantiene fijo para el diseo de las unidades pos-teriores del proceso (sedimentador primario 2 y 3; aereador primario; aereador secundario y sedimentador secundario)

Si el sedimentador primario cuenta con ms de una cma-ra (Rango 100 a 1,400 m3/d) el volumen de la cmara se-

cundaria ser:

Donde:

VE P2: Volumen efectivo de la cmara secundaria (m3)

Qm: Gasto Medio (m3/da)

TR P2: Tiempo de retencin de la cmara secundaria (d)

El clculo del volumen requerido para la segunda cmara.

Donde:

VR P2: Volumen requerido de la cmara (m3)

CV P: Volumen adicional de infraestructura igual a 1.25

El rea superficial de cada cmara se calcula por medio de la frmula:

la determinacin del ancho de la cmara dos se utilizar el clculo:

Recomendaciones del nmero de unidades de sedimentacin

Rango de Caudal (m3/d)

Nmero de cmaras Cmara

Tiempo de Retencin

(horas)

Tirante

Documents

Manual de Tratamiento Japon