ALTERNATIVAS DE SISTEMAS

El anlisis y evaluacin de alternativas de tratamiento se realiza tomando en cuenta las condiciones socio-econmicas de la poblacin, volmenes y calidad de las aguas residuales que se descargan, terrenos disponibles, costos de mantenimiento, as como calidad de agua requerida entre otros aspectos, por lo que igual que en la seleccin del terreno, se opt por tomar como herramienta base, la matriz simple de ponderacin-puntuacin, ya que en esta se evalan diferentes criterios de forma comparativa y sistemtica, lo cual facilita la toma de decisiones. En dicha matriz evaluaremos 3 diferentes tipos de tratamientos, los cuales consideramos son ms apropiados para ser utilizados en la zona.

1) Lagunas de estabilizacin 2) Digestores anaerobios y biofiltros anaerobios de flujo ascendente (RAFA) 3) Lodos activados en su variante de aereacin extendida.

A continuacin se mencionan algunas de las principales caractersticas de cada uno de estos sistemas de tratamiento, a fin de realizar una evaluacin ms detallada de las que ms se adapten a los requerimientos de calidad del agua para la descarga en el cuerpo receptor.

LAGUNAS DE ESTABILIZACIN.Se entiende por laguna de estabilizacin a estanques artificiales construdos de tierra, de profundidad reducida (menor a 5 mts) sin ninguna parte mecnica, las cuales tienen como objetivo: Retener las aguas servidas suficiente tiempo y permitir la accin de auto depuracin, por procesos fsicos, qumicos y biolgicos. Ver figura 6.3.1

LAGUNA PRIMARIA INFLUENTE

LAGUNA SECUNDARIA EFLUENTE LAGUNA SECUNDARIA

LAGUNA PRIMARIA

Figura 6.3.1. Diagrama de flujo de lagunas de estabilizacin

Las lagunas de estabilizacin constituyen un mtodo simple, econmico y eficiente, para comunidades pequeas que posean condiciones de clima y terreno favorables; no necesitan ms que el tratamiento previo, pero con la desventaja, que requiere reas extensas y se generan olores desagradables.

Las lagunas de estabilizacin son fundamentalmente reservorios artificiales, que comprenden una o varias series de lagunas anaerobias, facultativas y de maduracin. El tratamiento primario se lleva a cabo en la laguna anaerobia, la cual se disea principalmente para la remocin de materia orgnica suspendida (SST) y parte de la fraccin soluble de materia orgnica (DBO5). La etapa secundaria en la laguna facultativa remueve la mayora de la fraccin remanente de la DBO5 soluble por medio de la actividad coordinada de algas y bacterias heterotrficas. El principal objetivo de la etapa terciaria en lagunas de maduracin es la remocin de patgenos y nutrientes (principalmente Nitrgeno.

Este tipo de lagunas son especialmente eficaces en la rpida estabilizacin de residuos con grandes concentraciones de materia orgnica. Normalmente, las lagunas anaerobias se conectan en serie con estanques aerobios-anaerobios para conseguir un tratamiento completo.

Su profundidad va de 2.4 m a 4.8 m, su temperatura optima debe ser de 30C25, la carga orgnica de entrada debe ser de 225-560 DBO5.

Foto de una laguna de estabilizacin nueva25

(Ingenieria de Aguas Residuales tratamiento, vertido y reutilizacin, Metcalf & Eddy, Tomo 1)

Dimensionamiento de la laguna anaerobia

Datos de Proyecto.

CONCEPTO.Poblacin Proyecto 2023 Norma Oficial Mexicana Gasto Medio (Qmed) Temperatura Promedio Anual

DATOS.3593 Habitantes. NOM-001-ECOL-1996 7.173 L.P.S. 23C

Profundidad = 2mts. Tiempo de retencin hidrulica (TRH) = 100 das VT = Volumen total QD = Gasto de proyecto en lts/da Frmula:

TRH = 100 Q = 584,928 lts VT = 100 das X 619.7472 m3 VT = 61,974.72 m3

Esto quiere decir que necesitamos un rea para almacenar un volumen de 61,974.72 m3.

Si tenemos una profundidad de 2.00 mts, tendra que ser un rea de 30,987.36 m2.

Entonces nuestra laguna ser de 176.03 mts de ancho x 176.03 mts de largo, con una profundidad de 2.00 mts.

Aspectos de operacin y mantenimiento

Arranque

del

sistema

Una vez terminada la construccin del sistema debe revisarse que no haya vegetacin alguna creciendo dentro de las diferentes unidades. La laguna facultativa debe llenarse primero que la laguna anaerobia, con el fin de evitar liberacin de olores cuando el efluente anaerbico descarga en una laguna facultativa vaca (Mara y Pearson, 1998).

La laguna anaerobia debe llenarse con agua residual cruda y, de ser posible, deben inocularse con biosolidos provenientes de otro reactor anaerbico. Posteriormente, la laguna anaerobia debe comenzar a cargarse gradualmente hasta alcanzar la carga de diseo. Este perodo de incremento de la carga puede durar entre una (1) a cuatro (4) semanas, dependiendo de la calidad del inculo utilizado o si la unidad se arranc sin inoculacin previa. En este sentido, podra ser necesario aadir cal durante el primer mes de operacin, para evitar la acidificacin del reactor.

Las lagunas facultativas y lagunas de maduracin deben llenarse inicialmente con agua fresca procedente de un ro, lago o pozo para permitir el desarrollo gradual de las poblaciones de algas y bacterias heterotrficas. En caso de no disponer de agua fresca, las laguna facultativas deben llenarse con agua residual cruda y dejarse en batch por unas tres (3) o cuatro (4) semanas para permitir el desarrollo de las poblaciones microbiales antes mencionadas. Durante la aplicacin de este ltimo mtodo es inevitable una pequea liberacin de olor en la laguna facultativa.

TABLA DE COSTOS DE INVERSION INICIALCOSTOS DE LAGUNA DE ESTABILIZACINDESCRIPCIN DE CONCEPTO CANTIDAD UNIDAD PRECIO UNITARIO COMPRA DE TERRENO LIMPIEZA, TRAZO Y NIVELACIN DE TERENO (INCLUYE TODO LO NECESARIO PARA SU CORRECTA EJECUCIN) EXCAVACIN CON APOYO DE EQUIPO MANUAL Y MECNICO PARA DESPLANTE DE ESTRUCTURAS EN MATERIAL B EN SECO CON EXTRACCIN DE REZAGA A MANO, INCLUYE AFLOJE, AMACICE, LIMPIEZA DE PLANTILLA Y TALUDES, DE 0.00 A 2.00 MTS SU CORRECTA EJECUCIN) RELLENO APISONADO Y COMPACTADO CON DE PROFUNDIDAD (INCLUYE TODO LO NECESARIO PARA 61,974.72 M3 $133.00 $8,242.637.76 30,987.36 30,987.36 M2 M2 $160.00 $8.40 $4,957,977.60 $ 260,293.82 IMPORTE

MATERIAL MEJORADO EN CAPAS DE 0.20 M. DE ESPESOR AL 85% PRUEBA PROCTOR, CON EQUIPO MANUAL, INCLUYE: MATERIALES, MANO DE OBRA Y HERRAMIENTA (INCLUYE TODO LO NECESARIO PARA SU CORRECTA INSTALACIN) SUMINISTRO DE MEMBRANA IMPERMEABLE GEOVIN DE 30,987.36 M2 $78.00 $2,417,022.66 6,197.47 M3 $331.25 $ 2,052,911.93

1.00 MM GRADO INDUSTRIAL TERMOFUSIN PEGAMENTO SUMINISTRO E INSTALACIN DE MALLA CICLNICA DE 13.00 X 1.75 MTS 720 ML $1,000.00 $720,000.00 30,987.36 33 M2 LATA $5.00 $1,080.00 $154,936.80 $35,640.00

INVERSION INICIAL TOTAL

$ 18841,420.57

(DIECIOCHO MILLONES OCHOCIENTOS CUARENTA Y UN MIL CUATROCIENTOS VEINTE PESOS 57/100 M.N.)

TABLA DE COSTOS DE OPERACIN Y MANTENIMIENTO

COSTOS DE MANTENIMIENTO DE LA LAGUNA DE ESTABILIZACINPERSONAL 1 RESPONSABLE DE LA OPERACIN DE LA LAGUNA DE OXIDACIN 1 AYUDANTE DEL OPERADOR $4,000.00 $ 48,000.00 SUELO MENSUAL $5,000.00 SUELDO ANUAL $60.000.00

IMPORTE TOTAL DIARIO IMPORTE TOTAL MENSUAL IMPORTE TOTAL ANUAL COSTO POR M3 DE AGUA TRATADA

$ 300.00 $ 9,000.00 $ 108,000.00 $ 0.48

Nota: se consideran dentro del personal a dos operadores de la laguna de estabilizacin debido a que su extensin territorial es muy grande.

Mantenimiento de rutinaUna vez las lagunas de estabilizacin han iniciado su operacin en estado estable, es necesario llevar a cabo actividades de mantenimiento rutinario que, aunque mnimas, son indispensables para su buena operacin. De acuerdo con Mara y Pearson [5], las tareas rutinarias de mantenimiento son:

Remocin de slidos gruesos y arenas retenidos en las unidades de tratamiento preliminar. Corte, poda y retiro de pasto y vegetacin que crezca sobre los terraplenes. Esto se hace para evitar que la vegetacin caiga en la laguna y genere micro-ambientes propicios para la proliferacin de mosquitos. Se recomienda, por lo tanto, el uso de vegetacin o pastos de crecimiento lento para minimizar la frecuencia de esta actividad. Remocin de material flotante y plantas macrfitas flotantes (e.g. Lemna spp.) de las laguna facultativas y las lagunas de maduracin. Esto se hace para maximizar la tasa de fotosntesis, la re-aeracin superficial y prevenir la proliferacin de moscas y mosquitos. Esparcir la capa de material flotante en la superficie de la laguna anaerobia (la cual no se debe remover ya que ayuda al tratamiento). En caso que se detecte crecimiento de moscas, este material se debe rociar con agua del acueducto.

Remocin de cualquier material slido acumulado en las estructuras de entrada y salida de las lagunas. Reparacin de cualquier dao causado a los terraplenes por roedores u otros animales. Reparacin de cualquier dao en las obras de encerramiento y puertas o sitios de acceso al sistema.

La informacin y registro de estas actividades debe consignarse en una bitcora de mantenimiento del sistema por el operador responsable. Esta persona tambin est usualmente a cargo de la toma de muestras y medicin de los caudales de entrada al sistema. Las actividades de seguimiento y evaluacin del sistema pueden consultarse en literatura ms especializada.

Ventajas:

Las lagunas de estabilizacin son consideradas como uno de los sistemas de tratamiento de aguas residuales ms sencillos que se conocen, tanto operacional como constructivo.

Las lagunas de estabilizacin constituyen la tecnologa de tratamiento de aguas residuales ms costo-efectiva para la remocin de microorganismos patgenos, por medio de mecanismos de desinfeccin natural y su rendimiento para el tratamiento de aguas residuales con altas concentraciones de materia orgnica es bueno.

Una laguna bien diseada puede alcanzar remociones de DBO5 alrededor del 60% a temperaturas de 20 C o mayores.

Este tipo de lagunas son especialmente eficaces en la rpida estabilizacin de residuos con grandes concentraciones de materia orgnica

Desventajas:

Las lagunas de estabilizacin son particularmente adecuadas para pases tropicales y subtropicales dado que la intensidad del brillo solar y la temperatura ambiente son factores clave para la eficiencia de los procesos de degradacin [1]. Para este tipo de sistemas son necesarios tiempos de retencin mnimos de 60 das, pero con frecuencia se han especificado tiempos de retencin superiores a 100 das, por lo cual se requieren espacios de terreno grandes. La depuracin en las lagunas anaerobias presenta una tolerancia bastante baja a cambios ambientales, tanto en carga orgnica aplicada como en temperatura y pH. Los problemas operativos ms frecuentes en las lagunas facultativas y de maduracin son la acumulacin de materias flotantes, aparicin de malos olores, desarrollo de coloraciones rosa o rojo, anomalas de flujo, crecimiento de malas hierbas y plantas acuticas y desarrollo de mosquitos y otros insectos. El objetivo primordial de estas lagunas es la reduccin de contenido en slidos y materia orgnica del agua residual, y no la obtencin de un efluente de alta calidad. Tienen un aspecto poco agradable y condiciones estticas desfavorables (formacin de natas, inciden en el mantenimiento) El efluente del proceso tiene alto contenido de materia orgnica y color. Presentan bajas tasas de mortalidad comparacin con otras opciones. bacteriana, en

Se deben construir a distancias considerables de los lmites urbanos, lo cual encarece el sistema, debido a que se requiere ampliar el colector.

DIGESTORES ANAEROBIOS Y BIOFILTROS ANAEROBIOS (RAFA) CON HUMEDAL ARTIFICIAL COMO PULIMIENTODatos de Proyecto.

CONCEPTO.Poblacin Proyecto 2023 Norma Oficial Mexicana Gasto Medio (Qmed) Temperatura Promedio Anual

DATOS.3593 Habitantes. NOM-001-ECOL-1996 7.173 L.P.S. 23C

Los digestores anaerobios son una alternativa adecuada para el tratamiento de las aguas residuales eminentemente domsticas y para localidades con condiciones socioeconmicas similares a las del presente proyecto, sin embargo las eficiencias en el tratamiento son del orden del 40 al 60%, por lo que las aguas residuales tratadas en este proceso requieren de un tratamiento adicional para cumplir con la calidad establecida para la descarga en cuerpos receptores.

La digestin anaerobia de las aguas residuales es la descomposicin de la materia orgnica e inorgnica en ausencia de oxgeno molecular. En estas condiciones, la materia orgnica contenida en esta agua se convierte biolgicamente en gases tales como metano, dixido de carbono, mercaptano, sulfuro de hidrgeno e hidrgeno.

El proceso de digestin anaerobia de las aguas residuales se lleva a cabo en un reactor (tanque) completamente cerrado mismo que es alimentado con el agua residual en forma continua o intermitente y permanecen en su interior durante periodos de tiempo variables.

El lodo que se extrae de este proceso tiene un bajo contenido de materia orgnica y patgena y no es putrescible. Se estima que en este proceso se tiene una remocin de la carga orgnica del 40 al 60 %.

Los digestores anaerobios no requieren ningn equipamiento electromecnico y por lo tanto la operacin y el mantenimiento es mnimo, sin embargo, por ser un proceso anaerobio generan olores que en algunos casos son ofensivos para la poblacin.

Los biofiltros anaerobios de flujo ascendente (RAFA) son adecuados cuando la calidad del agua presenta fuertes concentraciones de carga orgnica y slidos suspendidos totales, la eficiencia de este tipo de sistema es del orden del 60% y requieren de otro proceso de tratamiento adicional para cumplir con la calidad requerida para la descarga en el cuerpo receptor.

El biofiltro anaerobio es recomendable para cuando las aguas residuales provienen de un sistema de tratamiento previo, como es el caso, y cuyo objetivo sea la de incrementar la eficiencia del mismo. Lo integra un reactor (tanque) relleno de material inerte, en el cual el agua residual entra por la parte inferior y al fluir en sentido ascendente entra en contacto en el medio de soporte, en el que se fijan y desarrollan las bacterias anaerobias; dado que las bacterias estn adheridas al medio y no son arrastradas por el efluente, se logran grandes tiempos de retencin celular y bajos tiempos de retencin hidrulico.

Este proceso es adecuado para cuando existe material filtrante disponible cerca del rea donde se ubica el sistema de tratamiento.

Se considera que la eficiencia conjunta de estos procesos ser del orden del 80% al 85% en la remocin de la carga orgnica, con lo cual se asegura el cumplimiento de la calidad del agua requerida por la normatividad establecida en materia de aguas residuales.

Foto de proceso de instalacin de un biodigestor y filtro de flujo ascendente

Vista terminada de una planta de tratamiento anaerobia

CLCULO DE DIGESTIN ANAEROBIADatos de Proyecto. CONCEPTO.Norma Oficial Mexicana Gasto Medio (Qmed) Temperatura Promedio Anual Temperatura Promedio en el Digestor

DATOS.NOM-001-ECOL-1996 7.173 L.P.S. 23C 30C

Medidas del Digestor Anaerobio6.00 m

3.00 m

Volumen del digestor anaerobio = r 2h*Na

Donde: Na = Nivel de arrastre de la tubera = 0.872

Sustituyendo: Volumen de Digestor Anaerobio = (3.1416) (2.25) (0.872) (6) = 36.98 m3

Criterios de diseo

Para el clculo del diseo del digestor anaerobio se considera el procedimiento de acuerdo a la siguiente bibliografa:

Procedimiento.- Ingeniera de los sistemas de tratamiento y disposicin de aguas residuales, figura 11.7, Unidad 2.41/Enrique Cesar Valdez y Alba B. Vzquez Gonzlez/2001/ UNAM.

Clculo del volumen del Digestor

De acuerdo a la tabla 3-16 tenemos los siguientes datos:

Agua residual

Sistema de tratamiento

LodosPrimarios % slidos

SST DBO INFLUENTE

220 220 Dimetro digestor 3 Secundarios % slidos

5.0

0.75 DBO EFLUENTE GASTO (m3/d) 100 619.7472 Volumen del digestor 36.98 m3 Espesados % slidos 4.0

Calculo de la masa y volumen de los slidos primarios:

Ad = rea del digestor Ad = r2 Ad = (3.1416) (1.5 m)2 Ad = (3.1416) (2.25 m2) Ad = 7.06 m2

La tasa de flujo superior es: (619.7472 m3/d)/ 7.06 m2 = 87.78 m/d

Eficiencia del digestorsedimentador1 SS = 58% DBO = 32%

La masa de los slidos primarios (Mp) removidos es: Mp = () (Ss) (Q)

Referencia

1

Ingeniera de los sistemas de tratamiento y disposicin de aguas residuales, figura 11.7, Unidad 2.41/Enrique

Cesar Valdez y Alba B. Vzquez Gonzlez/2001/ UNAM.

Donde: = Eficiencia del digestor-sedimentador SS = Slidos suspendidos totales en el efluente, Kg/m3 Q = Gasto, m3/d

Sustituyendo se tiene: Mp = (0.58 x 1.00 Kg/m3) (619.7472 m3/d) Mp = 359.45 Kg/d

Y el volumen de los lodos primarios es: Vp = Mp / 1000 x S

Donde: Vp = Volumen de slidos primarios producidos, m 3/d M = Masa de slidos secos, Kg/d S = Contenido de slidos expresados como fraccin decimal. 1000= Densidad del agua, Kg/m3

Por lo tanto:

Vp = (359.45 Kg/d) / (1000 Kg/m3 x 0.05) Vp = 7.189 m3/d

Diseo del digestor de alta tasa

Volumen del digestor 2 V= Vp t1 Donde: V = Volumen del digestor, m3 t1 = Tiempo de retencin de slidos, d Vp = Volumen de lodos primarios, m3/d

V = Vp t1 V = (7.189 m3/d) (15 d) = 107.83 m3

Referencia

2

Ingeniera de los sistemas de tratamiento y disposicin de aguas residuales, cuadro 21.2, Unidad 4.25/Enrique

Cesar Valdez y Alba B. Vzquez Gonzlez/2001/ UNAM.

Nmero de digestores

ND = Nmero de digestores = Volumen del reactor estimado / Volumen del digestor ND = 107.83 m3 / 36.98 m3 ND = 2.91 digestores

VOLUMEN DEL FILTRO

DATOSCaudal de diseo Tasa media de filtracin Tasa mxima de filtracin 619.7472 m3/d 240 m/d 408 m/d

3.00 m

3.00 m

El caudal Q, por cada filtro ser: Q= 619.7472 m3/d Nmero de filtros = 3 Entonces: Q= (619.7472 m3/d) / 3 Q= 206.58 m3/d * filtro Por lo tanto, para la tasa media de filtracin: rea del filtro = (Q/3) / tasa media de filtracin = (206.58 m3/d) / 240 m = 0.86 m2 El caudal mximo por filtro Q mximo por filtro = Tasa mxima de filtracin x rea del filtro = 350.88 m3/d = 4.06 L/s Por lo tanto se concluye que el rea de filtracin es suficiente para el proceso requerido.

REFERENCIA: POTABILIZACIN DEL AGUA / 3ra. EDICIN / JAIRO ALBERTO ROMERO ROJAS / 1999.

PRODUCCIN DE LODOS COMO DBO5

(Referenciado con el libro Tratamiento de Aguas Residuales autores Ron Crites/George Tchobanoglous. Editorial Mc Graw Hill).

Para efectos del presenta clculo tomaremos como dato el DBO = 220 mg/L de la tabla 3-16 Composicin tpica del agua residual domstica

Datos Gasto = 7.173 LPS = 619.7472 m3/d DBO = 220 mg/L SS = 220 mg/L PESO SP = 1.025 lodos

Materia Orgnica Removida = DBO X VOLUMEN = (220 mg/L) (619.7472 m3/d) = 136.34 Kg/d

Slidos en los lodos 4% = 136.34 Kg/d

Agua en los lodos 96% = 3,272.16 Kg/d

Volumen de lodos como DBO5 = Slidos en los lodos / PESO SP = 136.34 Kg/d / 1.025 x 1,000 Kg/m3 = 0.133 m3/d

Volumen total de los 3 digestores anaerobios = 36.98 m3 x 3.00 pzas = 110.94 m3 1/3 parte del Volumen de los digestores anaerobios = 110.94 m3 / 3 1/3 parte del Volumen total del digestor anaerobio = 36.98 m3

Para determinar el periodo de tiempo para extraccin de lodos, tenemos la siguiente frmula:

36.98 m3 / 0.133 m3/d = 278.04 das

Por lo tanto se recomienda extraer los lodos cada 278 das, es decir, cada 9 meses como mximo, este es un valor terico y se ajustar cuando se est operando la PTAR.

Se recomienda extraer los lodos cuando estos llegan a cubrir una profundidad de 80 cm, esto es, una tercera parte de su volumen total, esto se puede checar fsicamente con una varilla.

CRITERIOS DE LOS SEDIMENTADORES POR LO DATOS DEL FABRICANTE

GPM < 2.5 ft2

7.173 L/S = 113.69 GPM

rea de paneles 4 m. de largo x 3 m. de ancho = 12 m 2 = 129.17 ft2

Por lo tanto:

113.69 GPM < 2.5 129.17 ft2

0.88 < 2.5

Cumple la sedimentacin

HUMEDAL ARTIFICIAL COMO PULIMIENTO Determinacin de la concentracin de entrada al humedal mg/l

Q=619.7472 m3/d (21,886.16 ft3/da) DBO5 entrada a humedal de pulimiento 150 mg/l = 204.51 lb/da Condiciones de salida DBO5 85 mg/l Carga orgnica DBO = Q x Ce 204.51 lb/da = 21,886.16 ft3/da Ce= 0.009344 lb/ft3 Ce= 149.67 mg/l Siendo Av = 15.70 m2/m3 A = 0.7-0.85 (efluente secundario) De la ecuacin (16) KT= 0.0057 (1.06) (T-20) KT= 0.0057 (1.06) (23-20) KT= 0.0067887 85 01 0 85 0 5

0

0 00

15

1 5

8

02

Debido a que el humedal artificial es como pulimiento A s se divide entre 3, esto es:

2

2

Determinacin de dimensiones del humedal basados en la relacin L:W = 4:1

W = Ancho Humedal L = Longitud Humedal = 4W As = 4WW = 838.26 m2 W = 14.47 m L = 4W = 57.88 m

Para efectos del clculo del rea de este proyecto se proyectarn 3 humedales

2

Conclusin: Se disearn 3 humedales de pulimiento de As = 4WW = 279.42 m2 W = 8.35 m L = 4W = 33.40 m 8.00 m de ancho x 32.00 m de largo y un tirante de 1.30 m

2

TABLA DE COSTOS DE INVERSION INICIALCOSTOS DE PTAR ANAEROBIA (BIODIGESTOR Y BIOFILTRO) CON HUMEDAL

ARTIFICIAL COMO PULIMIENTODESCRIPCIN DE CONCEPTO CANTIDAD UNIDAD PRECIO UNITARIO COMPRA DE TERRENO (25 X 50 MTS) LIMPIEZA, TRAZO Y NIVELACIN DE TERENO (INCLUYE TODO LO NECESARIO PARA SU CORRECTA EJECUCIN) OBRA CIVIL EXCAVACIN CON APOYO DE EQUIPO MANUAL Y MECNICO PARA DESPLANTE DE ESTRUCTURAS EN MATERIAL B EN SECO CON EXTRACCIN DE REZAGA A MANO, INCLUYE AFLOJE, AMACICE, LIMPIEZA DE PLANTILLA Y TALUDES, DE 0.00 SU CORRECTA EJECUCIN) RELLENO APISONADO Y COMPACTADO CON A 2.00 MTS DE PROFUNDIDAD (INCLUYE TODO LO NECESARIO PARA 1,250.00 M3 $133.00 $ 166,250.00 2,100.00 2,100.00 M2 M2 $160.00 $8.40 $ 336.000.00 $ 17,640.00 IMPORTE

MATERIAL MEJORADO EN CAPAS DE 0.20 M. DE ESPESOR AL 85% PRUEBA PROCTOR, CON EQUIPO MANUAL, INCLUYE: MATERIALES, MANO DE OBRA Y HERRAMIENTA (INCLUYE TODO LO NECESARIO PARA SU CORRECTA INSTALACIN) SUMINISTRO DE MEMBRANA IMPERMEABLE GEOVIN DE 1.00 MM GRADO INDUSTRIAL TERMOFUSIN PEGAMENTO SUMINISTRO E INSTALACIN DE MALLA CICLNICA DE 13.00 X 1.75 MTS 200 DESARENADOR Y CRIBADO ML $1,000.00 $200,000.00 768.00 5 M2 LATA $5.00 $1,080.00 $3,840.00 $5,400.00 768.00 M2 $78.00 $59,904.00 320.00 M3 $331.25 $ 106,000.00

DESAREADOR Y CRIBADO

1 CASETA DE CONTROL

LOTE

$ 61,482.41

$ 61,482.41

CASETA DE CONTROL

1 LECHO DE SECADO DE LODOS

LOTE

$ 53,765.37

$ 53,765.37

LECHO DE SECADO DE LODOS

2 DIGESTOR ANAEROBIO

LOTE

$ 39,888.69

$ 79,777.38

DIGESTOR ANAEROBIO

3

PZA

$ 696,150.14

$ 2088,450.42

FILTRO DE FLUJO ASCENDENTE

FILTRO DE FLUJO ASCENDENTE

3

PZA

$ 465,426.33

$1 396,278.99

OTROS GASTOS PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO DE LA PTAR

SUMINISTRO

E

INSTAL.

DE

CONTENEDOR

CON

2

PZA

$ 6,115.16

$ 12,230.32

CAPACIDAD DE 1,000 LTS

ACTIVACIN, CAPACITACIN E INSUMOS DE LA PTAR IMPORTE TOTAL

1

LOTE

$ 30,114.43

$ 30,114.43 $ 4617,133.32

(CUATRO MILLONES SEISCIENTOS DIECISIETE MIL CIENTO TREINTA Y TRES PESOS 32/100 M.N.)

TABLA DE COSTOS DE OPERACIN Y MANTENIMIENTO

COSTOS DE MANTENIMIENTO PTAR ANAEROBIA (BIODIGESTOR Y

BIOFILTRO)CONCEPTO 1 RESPONSABLE DE LA OPERACIN DE LA PTAR DOSIFICACIN DE HIPOCLORITO DE SODIO DOSIFICACIN DE SPARBAC COSTO MENSUAL $5,000.00 $1,358.77 $1,766.47 COSTO ANUAL $60.000.00 $ 16,305.24 $21,197.64

IMPORTE TOTAL DIARIO IMPORTE TOTAL MENSUAL IMPORTE TOTAL ANUAL COSTO POR M3 DE AGUA TRATADA

$ 270.84 $ 8,125.24 $ 97,502.88 $ 0.43

Ventajas:

Requiere menos espacio que un sistema lagunar.

Debido a que los materiales de produccin de los elementos que integran a la planta son 100% anticorrosivos, tienen mayor tiempo de vida que una planta hecha con materiales convencionales, debido a que las aguas negras por lo general generan altas concentraciones de cido sulfrico y cido clorhdrico.

Reduce el volumen de residuos que deben eliminarse. Produce un combustible de alta calidad y ecolgicamente correcto (combustin de metano produce slo agua y dixido de carbono, no genera gases txicos).

Maximiza los beneficios del reciclaje / reutilizacin de la materia orgnica. En la mayora de los casos es una buena inversin econmica ya que reduce el gasto energtico, debido a que no ocupa equipos elctricos.

Los costos de operacin y mantenimiento son significativamente bajos, ya que no requiere de personal permanente.

Evita la formacin de una costra de material dentro del digestor Ayuda a la desintegracin de partculas grandes en otras ms pequeas, que aumentan el rea de contacto y por lo tanto la velocidad de digestin

Mantiene una temperatura ms uniforme de la biomasa dentro del digestor para una reaccin y degradacin ms uniformes

Mejora las condiciones de control y estabilidad de la biomasa dentro del digestor

Desventajas:

Se pueden generar olores desagradables.

Su baja densidad significa que la temperatura y presin normales ocupa un mayor volumen de gas que los tradicionales.

Requiere ms terreno que un sistema de lodos activados. Este tipo de sistemas incrementan su eficiencia en climas tropicales

LODOS ACTIVADOS EN SU VARIANTE DE AEREACIN EXTENDIDA.Datos de Proyecto.

CONCEPTO.Poblacin Proyecto 2023

DATOS.3593 Habitantes.

Norma Oficial Mexicana Gasto Medio (Qmed) Temperatura dentro de digestor aerobio DBO5 INFLUENTE

NOM-001-ECOL-1996 7.173 L.P.S. 25C 220 mg/lt

Para efectos de este proceso se considera la temperatura de 25C debido a que es la temperatura del lquido dentro del digestor aerobio, ya que no tiene contacto con el medio ambiente ya que es un recipiente hermtico y el aumento de la temperatura se genera por la reaccin biolgica. El proceso de lodos activados en su variacin de aereacin extendida es un sistema de tratamiento que asegura el cumplimento de la calidad del agua requerida y es adecuado para el tratamiento de aguas residuales municipales sin incidencia industrial como lo es el caso de este proyecto. El proceso de lodos activados tiene como objetivo la remocin de la materia orgnica, en trminos de DBO de las aguas residuales. La remocin de DBO se logra por la conversin biolgica, en presencia de oxgeno molecular, por microorganismos, de la DBO en CO2 Y H2O y en las nuevas clulas de microorganismos.

Los microorganismos formados se separan por sedimentacin gravimtrica, una parte son recirculados como siembra para la continuacin del proceso y el resto se remueven. La combinacin de los microorganismos y el agua residual se conoce como lodo activado. Los lodos en el digestor biolgico estn sujetos a un proceso de auto oxidacin, conocido como respiracin endgena, proceso que tambin consume oxgeno. El oxgeno requerido para el funcionamiento del proceso se suministra por medio de difusores de membrana fina.

Foto de una PTAR de lodos activados

PROCESOS UNITARIOS:1) Cribado (desarenador). 2) Digestin aerobia. 3) Sedimentacin. 4) Biofiltracin. 5) Desinfeccin (cloracin).

Diagrama de flujo del proceso de lodos activadosRECIRCULACIN DE LODOS HIPOCLORITO DE SODIO

INFLUENTE

1

2

3

4

5

EFLUENTE

TIEMPO DE RETENCIN HIDRAULICA

TRH TIEMPO DE RETENCIN HIDRULICAELEMENTO OPERACIN VOLUMEN UNIDADES

A B C D

2 Digestores Aerobios 1 Sedimentador 1 Biofiltro 2 Tanques Homogenizacin

3.00m dia x 6.00m lx0.872 =36.98m 3 x 2pzas = 73.96 3.00m diax2.40 T = 16.96 m3 3.00m diax3.00mhx0.872 = 18.38m 3 de 3.00m diax3.00mhx0.872 = 18.38m 3x(2)= 36.76 m3

73.96 16.96 18.38 36.76

m. m. m. m.

Volumen Total

146.06

m.

Formula: TRH = Volumen Total Gasto/hr.

TRH

TIEMPO DE RETENCIN HIDRULICA

5.65 Horas

CALCULO DEL REQUERIMIENTO REAL DE OXIGENO

RRO REQUERIMIENTO REAL DE OXIGENO PARAMETROa DBO5 b c v

DEFINICIONFactor de respiracin del sustrato Reduccin de la demanda bioqumica de oxgeno. Factor de respiracin endgena. Contenido de MLVSS. Volumen total. (Tanque de Homogenizacin + Digestor aerobio)

UNIDADESKg O2 DBO5. Kg DBO5/d. Kg.O2/Kg.MLSS/d Kg/MLSS/m. m.

VALOR0.50 220.00 0.10 3.00 110.72

Formula de Eckemfelder y O Connor: RRO =

a x DBO5 + (b x c x v)

RRO

REQUERIMIENTO REAL DE OXIGENO

143.21 Kg.O2/da.

CALCULO DE LA TRANSFERENCIA ESTANDAR DE OXGENO.

TEO TRANSFERENCIA ESTANDAR DE OXGENO PARAMETRO DEFINICIN UNIDADES VALOR

CS

Relacin de los coeficientes de transferencia de masa en agua residual y agua limpia. Concentracin de saturacin de oxgeno disuelto en agua limpia bajo condiciones estndar con un tiempo de aereacin indefinido a una profundidad corregida de inmersin y a la presin atmosfrica sobre el nivel del mar.

-

0.65

Mg O2/lt.

10.56

C.

Concentracin de saturacin de oxgeno disuelto en agua limpia a la profundidad corregida de inmersin del difusor, a la presin atmosfrica del sitio y a la temperatura del proceso. Relacin de las concentraciones de saturacin de oxgeno disuelto en agua residual y en agua limpia a la temperatura del proceso dada. Concentracin de oxgeno disuelto en tanques. Coeficiente de correccin de temperatura. Temperatura del proceso. Coeficiente de correccin por flujo. Tiempo de aereacin al da. Requerimiento real de oxgeno.

Mg O2/lt.

8.20

B

Mg./lt.

0.95

CL T Kt t RRO

Mg./lt. c hrs. Kg.O2/da

2.00 1.024 25.00 1.38 24 143.21

Formula:

TEO

TRANSFERENCIA ESTANDAR DE OXGENO

21.49

Kg.O2/hr.

El O2 tiene 1.421 Kg./m., entonces: 21.49 / 1.421 = 15.12 m. O2/h.

El aire tiene 21% de O2. (15.12 x 100) / 21 = = 72.00 m. de aire/hora. 42.37 ft/min.

Conclusin:

El aereador 2 MP sutorbilt, nos produce 45 ft./min., por lo que se propone una unidad.

CALCULO DE LA SEDIMENTACION

SD CALCULO DE LA SEDIMENTACIN A) DETERMINACION DE LA PROFUNDIDAD DE LODOS PARAMETROHu Co Ho Cu

DEFINICINProfundidad de lodos Concentracin inicial de slidos. Altura inicial de la interfase. Concentracin final

UNIDADESMts. Mg./lt Mts. Mg./lt

VALOR

3,000.00 0.70 12,000.00

Formula:

Hu =

Co x Ho Cu

Hu

Profundidad de Lodos

0.17 m

B) DETERMINACION DEL AREA PARA ESPESAMIENTO PARAMETROA Q tu Ho

DEFINICINrea para espesamiento Gasto Tiempo unitario Altura inicial de la interfase

UNIDADESm. m./dia min. mts.

VALOR

619.7472 36.50 0.70

Formula:

A = Q x tu Ho

A

Area para Espesamiento

22.43 m.

CONCLUSION:

El rea del Sedimentador requerido.

22.43 m2. Por lo que es suficiente para el proceso

CALCULO DE LA BIOFILTRACION

BF CALCULO DE LA BIOFILTRACION

A) DETERMINACION DE LA SUPERFICIE DEL BIOFILTRO PARAMETROA Q Si Se Kt n

DEFINICINrea del Biofiltro Gasto. DBO del influente. DBO del efluente. Constante de tratabilidad para agua residual urbana. Constante emprica Profundidad del Biofiltro

UNIDADESm m./da mg./lt. mg./lt. lt./m./hr.

VALOR

619.7472 100.00 50.00 6.00

0.50 mts. 1.50

D

Formula:

1 Se A=Q - In Si n

Kt x D

ACONCLUSIN:

rea del Biofiltro

3.67 m.

El rea del Biofiltro requerida es de 3.67 m y el biofiltro propuesto es de 7.06 m por lo que es suficiente para el proceso requerido.

DOSIFICACIN DEL HIPOCLORITO DE SODIO.

El hipoclorito de calcio es un fuerte oxidante que se usa para la desinfeccin y que el agua del efluente sea biolgicamente apta, libre de virus y bacterias para que no dae el medio ambiente y cuerpos receptores.

Para lograr esto, la dosificacin debe ser tal que exista una cantidad de cloro residual de 1.5 a 3.00 partes por milln (PPM).

CALCULO: PPM: Gasto = = 1.00 g/m. 619.7472 m/da. 929.62 g/dia.

1.50 x 619.7472 =

Para poder obtener 1.5 a 3.0 PPM de cloro residual se tiene que agregar 5 a 8 PPM (por que el cloro se consume, reacciona).

Este es un valor terico y se ajustar durante el proceso de estabilizacin de la P.T.A.R., calibrando la bomba dosificadora.

DOSIFICACIN DE PRODUCTO BIOLGICO SPARBAC WP.

La inoculacin del producto biolgico es muy importante para el buen funcionamiento de la P.T.A.R., el cual nos activa, estabiliza y disminuye la generacin de los residuos contaminantes.

La dosificacin se realiza preparando una solucin de producto biolgico SPARBAC WP, diluyendo 500 ml. de concentrado y vertindolo en el tanque de aereacion, con una frecuencia mensual.

COSTO DE OPERACIN Y MANTENIMIENTO MENSUALANALISIS DE CONSUMO DE ENERGA ELCTRICA A) COSTO DE ENERGA ELCTRICAELEMENTO POTENCIA AMPERES VOLTS HP WATTS+R HORA DE UTILIZACIN CONSUMO MENSUAL KW

1 Aereador 2 MP. 2 Bombas Sumergible sedimentador 3 Bomba Sumergible Biofiltro

1.50 1.00 1.00

9.00 12.00 12.00

230 115 115

2,070.00 1,380.00 1,380.00

12.00 2.00 12.00

745.2 82.80 496.80

CONSUMO TOTAL (MENSUAL) COSTO DE KW COSTO DE CONSUMO MENSUAL $ 0.60

1,324.80

$ 794.80

ANALISIS DE INSUMOS BSICOS B) COSTO DE PRODUCTOS QUMICOS Y BIOLGICOSELEMENTO PRODUCTO CANTIDAD PRECIO UNITARIO 1. Cloro 2. Digestor aerobio Hipoclorito de sodio SPARBAC WP 4.32 12.00 $ 4.50 $ 2.50 $ 19.44 $ 30.00 IMPORTE

CONSUMO TOTAL (DIARIO) CONSUMO TOTAL (MENSUAL)

$ 49.44 $ 1,483.20

COSTO DE INVERSIN INICIALTABLA DE COSTOS

COSTOS DE PTAR DE LODOS ACTIVADOSDESCRIPCIN DE CONCEPTO CANTIDAD UNIDAD PRECIO UNITARIO COMPRA DE TERRENO (15 X 50 MTS) LIMPIEZA, TRAZO Y NIVELACIN DE TERENO (INCLUYE TODO LO NECESARIO PARA SU CORRECTA EJECUCIN) EXCAVACIN CON APOYO DE EQUIPO MANUAL Y MECNICO PARA DESPLANTE DE ESTRUCTURAS EN MATERIAL B EN SECO CON EXTRACCIN DE REZAGA A MANO, INCLUYE AFLOJE, AMACICE, LIMPIEZA DE PLANTILLA Y TALUDES, DE 0.00 A 2.00 MTS DE PROFUNDIDAD (INCLUYE TODO LO NECESARIO PARA SU CORRECTA EJECUCIN) RELLENO APISONADO Y COMPACTADO CON 450.00 M3 $133.00 $ 59,850.00 750.00 750.00 M2 M2 $160.00 $8.40 $120,000.00 $ 6,300.00 IMPORTE

MATERIAL MEJORADO EN CAPAS DE 0.20 M. DE ESPESOR AL 85% PRUEBA PROCTOR, CON EQUIPO MANUAL, INCLUYE: MATERIALES, MANO DE OBRA Y HERRAMIENTA (INCLUYE TODO LO NECESARIO PARA SU CORRECTA INSTALACIN) CASETA DE CONTROL CASETA DE CONTROL 3.00 X 2.00 MTS., ALTURA DE 1.90 MTS., CON LOSA DE CIMENTACIN DE 1 LOTE $ 53,765.37 $ 53,765.37 CONCRETO ARMADO FC= 150 KGS/CM2 Y MUROS Y TECHO CON PANEL CONVITEC W Y CANCELERA EN ALUMINIO NATURAL. PRETRATAMIENTO 140.00 M3 $331.25 $ 46,375.00

DESARENADOR Y CRIBADO

1 EQUIPAMIENTO

LOTE

$ 61,482.41

$ 61,482.41

TANQUE DE HOMOGENIZACIN MOD. TH-3000, CON LONGITUD DE 3.00 MTS. DIMETRO 3.00 MTS., EQUIPADO CON DIFUSORES DE MEMBRANA FINA MARCA FLEX - AIR DE 9 DE DIMETRO, MONTADOS EN TUBERA PVC HIDRULICA, PANELES DE

CONTACTO BIOLGICO Y SISTEMA DE AEREACION INDUCIDA ACCIONADO CON BOMBA ELCTRICA SUMERGIBLE MONOFSICA DE 1 H.P. EN ACERO INOXIDABLE CON DESCARGA DE 1 DE DIMETRO, FABRICADO EN RESINA POLISTER MR250, REFORZADA CON FIBRA DE VIDRIO. DIGESTOR AEROBIO MOD. DAE-6000, CON

2

PZA

$825,897.00

$1651,794.00

LONGITUD DE 6.00 MTS. DIMETRO 3.00 MTS., EQUIPADO CON DIFUSORES DE MEMBRANA FINA MARCA FLEX - AIR DE 9 DE DIMETRO, MONTADOS EN TUBERA PVC HIDRULICA, PANELES DE 2 PZA $1477,809.45 $2955,618.90 CONTACTO BIOLGICO Y SISTEMA DE AEREACION INDUCIDA ACCIONADO CON BOMBA ELCTRICA SUMERGIBLE MONOFSICA DE 1 H.P. EN ACERO INOXIDABLE CON DESCARGA DE 1 DE DIMETRO, FABRICADO EN RESINA POLISTER MR250, REFORZADA CON FIBRA DE VIDRIO. FILTRO DE FLUJO ASCENDENTE MOD-FFA-3000, CON DIMETRO DE 3.00 MTS., ALTURA 3.00 MTS., EQUIPADO CON MATERIAL FILTRANTE Y BOMBA ELCTRICA SUMERGIBLE DE 1 H.P, MONOFSICA EN ACERO INOXIDABLE CON DESCARGA DE 1 DE DIMETRO PARA RETROLAVADO, FABRICADO EN RESINA POLISTER MR-250, REFORZADA CON FIBRA DE VIDRIO. TANQUE DE DESINFECCIN MOD. TD-280, CON DIMETRO (O3) DE 1.40 MTS., ALTURA 2.80 EN MTS., RESINA EQUIPADO CON EQUIPO GENERADOR DE OZONO MOD. OZ-3000 FABRICADO POLISTER MR-250, REFORZADA CON FIBRA DE VIDRIO. 1 PZA $285,765.00 $285,765.00 1 PZA $875,897.00 $ 875,897.00

OTROS LECHO DE SECADO DE LODOS 1 LOTE $ 39,888.69 $39,888.69

CONEXIONES CON TUBERA PVC ALCANTARILLADO DE 8 DE DIMETRO.

1

LOTE

$8,500.00

$ 8,500.00

FLETES Y MANIOBRAS

1

LOTE

$30,500.00

$ 30,500.00

INSTALACIN DE TODOS LOS EQUIPOS SUMINISTRO E INSTALACIN DE MALLA CICLONICA DE 13.00 MTS X 1.75 MTS

1

LOTE

$75,000.00

$ 75,000.00

130

ML

$1,000

$ 130,000.00

REGISTRO DE 60X60 CM2 CON MARCO Y TAPAS DE LAMINA GALVANIZADA CALIBRE 3/16

2

PZA

$3,000.00

$ 6,000.00

LIMPIEZA Y RETIRO DE ESCOMBROS

1

LOTE

$20,000.00

$ 20,000.00

ACTIVACIN, CAPACITACIN E INSUMOS

1

LOTE

$ 30,114.43

$ 30,114.43

BY PASS

1 ACCESORIOS ELCTRICOS

LOTE

$27,491.00

$ 27,491.00

SUMINISTRO E INSTALACIN DE AEREADOR MARCA SUTORBILT MOD. 2 MP, ACCIONADO CON MOTOR ELCTRICO TRIFSICO DE 1.5 H.P. 1 LOTE $260,000.00 $ 260,000.00

INSTALACIN ACOMETIDA

ELCTRICA

A

PARTIR

DE

LA

1

LOTE

$12,000.00

$ 12,000.00

TABLERO DE CONTROL MARCA HIMEL, CON TIMERS DIGITALES PARA PARO Y ARRANQUE AUTOMTICO.

1

LOTE

$ 78,000.00

$ 78,000.00

IMPORTE TOTAL

$ 6834,341.80

(SEIS MILLONES OCHOCIENTOS TREINTA Y CUATRO MIL TRESCIENTOS CUARENTA Y UN PESOS 80/100 M.N.)

TABLA DE COSTOS DE OPERACIN Y MANTENIMIENTOCOSTOS DE MANTENIMIENTO DE PTAR LODOS ACTIVADOSCONCEPTO 1 RESPONSABLE DE LA OPERACIN DE LA PTAR 1 AYUDANTE DE RESPONSABLE DOSIFICACIN DE HIPOCLORITO DE SODIO COSTO MENSUAL $5,000.00 $4,000.00 $583.20 COSTO ANUAL $60.000.00 $48.000.00 $ 6,998.40

DOSIFICACIN DE SPARBAC ENERGA ELCTRICA

$900.00 $794.80

$10,800.00 $9,537.60

IMPORTE TOTAL DIARIO IMPORTE TOTAL MENSUAL IMPORTE TOTAL ANUAL COSTO POR M3 DE AGUA TRATADA

$ 375.93 $ 11,278.00 $ 135,336.00 $ 0.60

Ventajas:

Un sistema de lodos activados puede alcanzar remociones de materia orgnica oxidable entre el 85%-95% y para los slidos en suspensin y microrganismos de 98% -99.5%.

Este proceso de tratamiento es adecuado digeridos.

para pequeos caudales

adems de que la produccin de lodos es mnima y estos son altamente Este tipo de sistemas de tratamiento requieren de un rea mucho menor que el de las lagunas de oxidacin.

No se generan olores desagradables. El color del agua tratada es de mejor aspecto que los procesos anaerobios lo cual nos da una primera impresin respecto a la calidad del agua. No son muy susceptibles al PH ni a la temperatura respecto a una laguna de oxidacin. Los lodos son parcialmente estabilizados. El efluente parcialmente nitrificado. Menor requerimiento de terreno. Fcil de estabilizar durante el arranque.

Desventajas:

Alto costo de equipamiento, operacin y mantenimiento. Mayor capacitacin para operadores. Los equipos electromecnicos no son fciles de conseguir en caso de ser necesarios.

EVALUACIN DE ALTERNATIVAS

ANLISIS DE COSTOSCOSTOS DE LAGUNA DE ESTABILIZACININVERSION INICIAL TOTAL $ 18841,420.57

COSTOS DE MANTENIMIENTO DE LA LAGUNA DE ESTABILIZACINIMPORTE TOTAL DIARIO IMPORTE TOTAL MENSUAL $ 300.00 $ 9,000.00

IMPORTE TOTAL ANUAL COSTO POR M3 DE AGUA TRATADA

$ 108,000.00 $ 0.48

COSTOS DE PTAR ANAEROBIA (BIODIGESTOR Y BIOFILTRO) CON HUMEDAL ARTIFICIAL COMO PULIMIENTOINVERSION INICIAL TOTAL $ 4617,133.32

COSTOS DE MANTENIMIENTO PTAR ANAEROBIA (BIODIGESTOR Y BIOFILTRO)IMPORTE TOTAL DIARIO IMPORTE TOTAL MENSUAL IMPORTE TOTAL ANUAL COSTO POR M3 DE AGUA TRATADA $ 270.84 $ 8,125.24 $ 97,502.88 $ 0.43

COSTOS DE PTAR DE LODOS ACTIVADOSIMPORTE TOTAL $ 6834,341.80

COSTOS DE MANTENIMIENTO PTAR LODOS ACTIVADOSIMPORTE TOTAL DIARIO IMPORTE TOTAL MENSUAL IMPORTE TOTAL ANUAL COSTO POR M3 DE AGUA TRATADA $ 375.93 $ 11,278.00 $ 135,336.00 $ 0.60