Planta Tratamiento 18,000

INGENIERÍA SANITÁRIA

Planta Tratamiento el

naranjo (cespe)

F a c u l t a d d e I n g e n i e r í a

A r q u i t e c t u r a y D i s e ñ o

2 0 / 0 5 / 2 0 1 4

Elaboró Abel Vizcarra U.

Ing. Jorge Ramírez Valdez

PROYECTO PLANTA DE TRATAMIENTO DE

18,000 GAL.

[INGENIERÍA SANITÁRIA] 20 de mayo de 2014

1

INTRODUCCIÓN

La problemática del agua es algo que va en aumento es por ello que se debe de

cuidar el recurso ya que sin este sería imposible la existencia del hombre. Para ello se

ha implementado la tecnología, como son las plantas de tratamiento para que al

momento de verter el agua en el mar, ríos, lagos o reservorios, esta contenga la

cantidad mínima de contaminantes, como es la demanda biológica de oxigeno (DBO)

este químico refleja la cantidad de contaminación que tiene el agua, entre otros como

son coloides materia disuelta. Las normas que se encargan de regular que se cumpla

con las concentraciones especificadas son NOM-001 SEMARNAT-1996 (irrigación) y

con la NOM-003 1997 (reúso) ambas de la semarnat.

Actualmente en ensenada se cuenta con 3 el sauzal, el naranjo, el gallo

Para diseñar una planta de tratamiento se debe hacer una investigación de la zona

para determinar en qué sitio se requiere, cuantos habitantes residen en la zona

cuánta agua se va a tratar, hacer un estudio socio económico para determinar el costo

beneficio, impacto ambiental (MIA), además de los materiales y el tipo de planta que

este proyecto el enfoque será una planta de lodos activados.


2

JUSTIFICACIÓN

La razón por la cual se desarrollara la investigación para ubicar una planta de

tratamiento, es porque la mancha urbana está creciendo, y la cantidad de aguas

servidas es cada vez mayor ya que en un futuro las plantas existentes no podrían

darse abasto.

OBJETIVO

Diseñar una planta de tratamiento de lodos activados para eliminar casi en su

totalidad contaminantes que pudieran afectar en la zona de afluentes, la capacidad de

tratamiento de esta planta será de 18,000 galones.


3

EXPLICACIÓN DEL PROCESO.

El tratamiento por medio de lodos activados es el que mayor volumen de agua trata en México, equivale al 41.6% de las plantas del país. Es uno de los procesos más usados porque su funcionamiento es bastante sencillo, consiste simplemente en un tanque de aireación, un tanque sedimentador, un tanque para almacenar los lodos y una recirculación de lodos. El proceso consiste en que el agua residual entre a un sedimentador primario o desarenador donde la mayoría de las arenas o los sólidos en suspendidos, sean sedimentados por gravedad. Después se pasa el agua a un tanque aireador, que es el corazón del proceso, donde el lodo activado que contiene microorganismos son completamente mezclados con la materia orgánica en el agua residual, de manera que ésta le sirve de alimento para su producción. Los tanques son aireados o agitados por medios mecánicos (aireadores superficiales, sopladores, etc.) los cuales tienen la función de homogeneizar la mezcla y agregar oxígeno al medio para que el proceso se desarrolle. A continuación del tanque de aireación se pasa la mezcla al sedimentador secundario, donde los lodos son llevados al fondo por gravedad y de ahí son transportados hasta el tanque almacenador de lodos, donde una parte regresa al tanque aireador y el sobrante es secado para que ocupe menos volumen y así puede ser usado como abono. El agua tratada que sale del sedimentador secundario, está lista para usarse según las necesidades. Sí las aguas residuales van a ser vertidas a un cuerpo receptor natural (mar, ríos, lagos), será necesario realizar un tratamiento para evitar enfermedades causadas por bacterias y virus en las personas que entran en contacto con esas aguas, y también para proteger la fauna y flora presentes en el cuerpo receptor natural.


4

El tratamiento del agua se ha dividido en cuatro etapas:

Tratamiento Primario:

Consiste básicamente en una etapa preliminar como lo es la medición del caudal y

posteriormente se procede a retirar materiales flotantes o pesados que comúnmente

vienen en las aguas residuales y que disminuyen la eficiencia del tratamiento tales

como plásticos, papeles, arenas y demás sólidos no orgánicos, que solo ocasionan

daños al proceso. Los residuos que realmente interesan para el proceso son los de

tipo orgánico (heces fecales, residuos de alimentos, etc.). Estos son:

a) Medición de caudal

b) Desarenado

c) Cribado

Tratamiento Secundario:

Consiste en la biodegradación de la materia orgánica a través de la combinación de

procesos anaerobios y aerobios para que se generen las bacterias responsables de

realizar la descomposición y asimilación de los nutrientes provenientes del agua

residual y consecuentemente la reducción de la contaminación (medida como DBO y

DQO). Estos son:

a) Tanque imhoff modificado (Proceso Anaerobio)

b) Tanque de aireación

c) Filtro percolador aerobio (con recirculación)


5

Tratamiento Terciario:

Consiste en acondicionar el agua para las condiciones ideales para que se desarrolle

la vida acuática superior (peces, tortugas, ranas, etc.) y pueda ser aprovechada por el

hombre para sus cultivos, ganadería, recreación, aseo, alimentación y demás usos del

hogar.

a) Desinfección (Peróxido de Hidrógeno (H2O2), Cloro)

b) Aireación final (en graderías)

Tratamiento de lodos: Consiste en acondicionar la recepción, filtrado, secado y

acondicionamiento de los lodos con el fin de evitar que éstos contaminen de nuevo el

agua depurada o la fuente hídrica en forma directa o indirecta. A través de este

tratamiento se hace posible el aprovechamiento de los lodos para la agricultura

(abono) y la producción de biogás para su uso en algún proceso dentro de la industria.

Puntos Importantes a Considerar.

- Plantear una red de distribución eléctrica que satisfaga todo nuestro

proyecto principalmente el área de bombeo de igual forma considerar una

estación eléctrica de emergencia para posibles eventualidades y/o

problemas.

- Proteger las obras del arribo de grandes objetos susceptibles de provocar

taponamientos en los diferentes equipos.

- Separar y remover las partículas voluminosas arrastradas por el agua

cruda, que disminuyan las eficiencias de los tratamientos, como fibras,

cáscaras de frutas y legumbres, pitillos, colillas de cigarrillo, etc. Esta

separación se puede hacer mediante la utilización de rejas o cribado, o con

el empleo de filtros rotativos.

- Efectuar visitas de inspección a la localidad, y recabar toda la información

requerida, con el propósito de realizar un diagnóstico técnico preliminar,

que permitió lograr una concepción clara y precisa del proyecto a

desarrollar, y elaborar el diagnóstico general de los servicios de agua

potable, alcantarillado y saneamiento.

- Se pueden eliminar los sólidos que quedan en las rejillas de diferentes

formas, en vertedero, empleándolos como material de relleno, secándolos o

quemándolos como complemento en la alimentación del ganado.


6

CALCULOS PARA DISEÑAR PLANTA DE TRATAMIENTO

Parámetros que se deben de obtener:

a) Tiempo de Residencia

b) DBO

c) Cantidad de Lodos Producidos

d) Cantidad de Aire y Numero de sopladores

e) Unitario de Aire

f) Cantidad de Aire Por Agregador

g) Cantidad de Oxigeno

h) Kg de Oxigeno/KWH

i) Cantidad de Lodos Recirculados y si hay una Recirculación del 50%

Datos

Tanque de

AereacionSopladores

GalonesDBO

Lbs/dia

Capacidad

CFM

Velocidad

RPMHP

Numero de

Aereadores

18,000 36 68 1685 3 10

PERIODO DE AIREACION t (HORAS) 18-36

CARGA VOLUMETRICA (gDBO / m³*d) 100-400

(x) SSLM (mg/L) 3000 – 6000

EDAD DE LOS LODOS t(DÍAS) 20 – 30

TASA DE RECIRCULACION R (%) 50 – 150

EFICIENCIA DBO(%) 75 – 95

OXIGENO REQUERIDO (kgO2 / kg DBO) 2.0 – 2.5

AIREACIÓN (m³ / kg DBO) 90- 125

LODOS DE DESECHO (Kg/ kg DBO) REMOVIDA 0.4 – 0.6

PARAMETROS DE DISEÑO EN UN PROCESO DE LODOS

ACTIVADOS DE AIREACION PROLONGADA.


7

a) Tiempo de residencia

Dónde:

Tr= tiempo de residencia (seg)

V= Volumen (m3)

Q= Caudal en (m3/seg)

Donde el tiempo de residencia del tanque será de 1 día lo equivalente a 24 Hrs

b) Demanda Bioquímica de Oxigeno (DBO)

⁄

⁄

⁄

c) Cantidad de Lodos Producidos


8

d) Cantidad de Aire Producido

125 m3 aire………. 1Kg DBO

Aire (x)……………. 9.084 Kg DBO

Airex= 1135.5 m3/día

Con una capacidad de 1927.02 m3/día

e) Unitario de Aire

⁄

f) Cantidad de Aire Por Aireador

g) Cantidad de Oxigeno

2.5 Kg O2…………. 1Kg DBO

Oxigeno Kg(x)……...9.084 Kg DBO

Oxigeno Kgx= 22.71 Kg

h) Kg de Oxigeno/Kwh

0.746 Kwh…………. 1 hp

Kwh(x)……………….3 hp

Kwhx= 2.238 Kwh


9

i) Cantidad de Lodos Recirculados

68,130 Lt x 0.5 = 34,065 Lt

DIMENSIONAMIENTO

V=a*b*h

V=a*(2*a)*h

GALONES

M3

H

18,000

68.13

4 m

hbaV **


10

V=2a²*h

68.13 m3 = 4m x 2a2 ……… 68.13 m3 =8a2…………… a2 = 68.13 m3 / 8

Donde :

a= 3 m

b= 6 m

h= 4 m

Borde Libre es el 10 % de la profundidad del tanque = 0.4 m

Tanque sedimentador

El volumen debe ser una tercera parte del tanque de aireación

Dando como resultado 72 m3 / 3 = 24 m3

Dónde:

h= 4 m

a= 3 m


11

De la cual la fórmula para obtener el volumen del cono imhoff es :

(24m3*3)/(3m x 4m)= 6 m

C= 6 m

hcaV *)*(3

1


12

PLANOS

Dimensiones Planta Tratamiento


13

Vista Lateral Derecha

Vista Superior


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PRESUPUESTO DEL PROYECTO Y PROGRAMA DE OBRA

A) PRELIMINARES

# Concepto Unidad Cantidad Costo

Unitario

Importe Agosto Septiembre Octubre Noviembre

1 Limpieza y despalme a mano del terreno 0.5m de altura

M2 50 $4.38 $219

2 Trazo y nivelación

M2 36 $8.89 $320.04

∑ $539.04

B) CIMENTACIÓN


Unitario

Importe Agosto Septiembr

e

Octubre Noviembre

1 Excavación con equipo mecánico tipo A, h=4m

M3 25 $143 $3575

2 Acarreo en Km subsecuentes de los materiales producto de la excavación

M3 16 $4.68 $74.88

3 Suministro y relleno con material inerte, compactado con bailarina al 95%P.V.S.M

M3 9 $212.38 $1911.

4

4 Plantilla de 5cm de espesor de concreto F’C=100Kg/cm2

M2 5 $85.98 $429.9

∑ $5,991.18


15

C) ALBAÑILERÍA


Unitario


e

Octubre Noviembre

1 Suministro y colocación de doble parrilla a base de varilla del No3 Fy= 4200Kg/cm2 @ 20cm en ambas direcciones.

Kg 50 $39.68 $1984

2 Suministro y colocación de concreto premezclado bombeable Fy= 210Kg/cm2 @ 20cm en ambas direcciones.

M3 1 $2,526 $2,526

3 Cimbra aparente con triplay de ¾” en columnas y muros laterales

M2 50 $262.19 $13,10

9.5

4 Zapata de desplante de 20X30cm de concreto premezclado F’C=210Kg/cm2

Ml 47 $257.48 $12,10

1.56

5 Muro de 20cm de espesor de Block de concreto 20x20x40cm

M2 57 $458.76 $26,14

9.32

6 Castillo de 20x20cm, F’c= 200Kg/cm2

armado con 4 varillas del No.3 y estribos del No.2 @ 20cm.

Ml 30 $569.14 $17,07

42

∑ $72,944.58


16

D) HERRERÍA


Unitario

Importe Agosto Septiembre Octubr

e

Noviembre

1 Suministro y colocación de rejilla para drenaje a base de herrería con ángulo de “Y” varilla del No.8@5cm.

Pz 4 $900 $3,600

∑ $3,600

E) ACABADOS


Unitario


1 Aplanado de 2.5cm con mortero-cemento-Arena 1:5, acabado pulido.

M2 45 $31.22 $1,404.

9

2 Pintura de esmalte con dos aplicaciones en muros hasta de 6cm de altura.

M2 45 $35.40 $1,593

∑ $2,997.9


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F) INSTALACIÓN HIDRÁULICA, NEUMÁTICA Y SANITÁRIA


Unitario


1 Suministro y tendido de tubo para extractor de natas ABS de 4” de diámetro.

Ml 10 $127 $1,404.

9

2 Pintura de esmalte con dos aplicaciones en muros hasta de 6cm de altura.

Ml 5 $197 $1,593

3 Suministro y tendido de tubería Neumático para aireadores PVC de 2” de diámetro.

Ml 5 $88 $88

4 Suministro y tendido de tubería para aireadores ABS de 2” de diámetro.

Ml 7 $64.58 $452.0

6

5 Suministro y tendido de tubería PVC de ½” de diámetro.

Ml 5 $35.18 $175.9

0

6 Suministro y colocación de lavado blanco, marca vitromex

PZA 1 $994 $994

7 Suministro y colocación de W.C, marca VITROMEX

PZA 1 $1429.2 $1429.

2

∑ $6,137.0


18

G) INSTALACIONES ELÉCTRICAS


Unitario


e

Octubre Noviembre

1 Suministro e instalación de tablero general de 60AMP., 220v.Monofasico con base de medición, Mufa, tubo de fierro galvanizado de 3” de diámetro

PZA 1 $2300 $2,300

2 Registro eléctrico 30x30x50cm con muro de 14cm de espesor de ladrillo común de 7x14x28cm

PZA 1 $1152 $1,152

3 Suministro y colocación de centro de carga Squard-d, 3F, 3 circuitos 60Amperes

PZA 1 $797.15 $797.1

5

4 Salida de apagador sencillo a centro de caja de lámina de 2”x4” con POLIFLEX naranja de ½” cable #12 y #14.

PZA 4 $256.45 $1,025.

8

5 Salida de contacto doble polarizado con tierra aislada de 110v

PZA 3 $433.88 $1,301.

64

6 Salida de centro aislada en caja de lámina ortogonal con tubo POLIFLEX color naranja de ½” y cable #12

PZA 3 $241.57 $724.7

1

7 Suministro y colocación de roseta de porcelana para foco.

PZA 5 $58.32 $291.6

8 Suministro y colocación de interruptor termo magnético

PZA 1 $117 $117

∑ $7,709.9


19

H) INSTALACIONES ESPECIALES


Unitario


e

Octubre Noviembre

1 Suministro y colocación de sopladores de 2Bar, marca EVANS de 800Watts

PZA 2 $25,458 $50,91

6

2 Suministro y colocación de electrobomba horizontal serie TM de 40 BAR de presión.

PZA 1 $30,890 $30,89

0

∑ $81,806

I) LIMPIEZA DE LA OBRA


Unitario


e

Octubre Noviembre

1 Limpieza general de la Obra

M2 36 $10.84 $390.2

∑ $390.24

DESGLOSE DE COSTO

IMPORTE : $ 182,115

IVA 16 % : $ 29, 138.4

TOTAL: $ 211,253.34


20

NORMATIVIDAD

NOM-001-ECOL-1996: Esta Norma Oficial Mexicana establece los límites máximos

permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales en aguas y

bienes nacionales, con el objeto de proteger su calidad y posibilitar sus usos, y es de

observancia obligatoria para los responsables de dichas descargas. Esta Norma

Oficial Mexicana no se aplica a las descargas de aguas provenientes de drenajes

separados de aguas pluviales.


permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales a los sistemas de

alcantarillado urbano o municipal con el fin de prevenir y controlar la contaminación de

las aguas y bienes nacionales, así como proteger la infraestructura de dichos

sistemas, y es de observancia obligatoria para los responsables de dichas descargas.

Esta norma no se aplica a la descarga de las aguas residuales domésticas, pluviales,

ni a las generadas por la industria, que sean distintas a las aguas residuales de

proceso y conducidas por drenaje separado.


permisibles de contaminantes para las aguas residuales tratadas que se reúsen en

servicios al público, con el objeto de proteger el medio ambiente y la salud de la

población, y es de observancia obligatoria para las entidades públicas responsables

de su tratamiento y reusó.

NOM-004- SEMARNAT: Esta Norma Oficial Mexicana establece las especificaciones y

los límites máximos permisibles de contaminantes en los lodos y biosólidos

provenientes del desazolve de los sistemas de alcantarillado urbano o municipal, de

las plantas potabilizadoras y de las plantas de tratamiento de aguas residuales, con el

fin de posibilitar su aprovechamiento o disposición final y proteger al medio ambiente y

la salud humana.


21

NOM-001-SEMARNAT-1996

Establece los límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de

aguas residuales en aguas y bienes nacionales, con el objeto de proteger su calidad y

posibilitar su reúso.

• Es en consecuencia, el principal instrumento regulatorio para prevenir la

contaminación de las aguas nacionales


Esta NOM establece los límites máximos permisibles de contaminantes en las

descargas de aguas residuales a los sistemas de alcantarillado urbano o municipal

con el fin de prevenir y controlar la contaminación de las aguas y bienes nacionales,

así como proteger la infraestructura de dichos sistemas.

• Es de observancia obligatoria para los responsables de dichas descargas.


Norma Oficial Mexicana que establece los límites máximos permisibles de

contaminantes para las aguas residuales tratadas que se reúsen al servicio público.


22

RECOMENDACIONES


Norma oficial mexicana nom-004-semarnat-2002, protección ambiental.- lodos y

biosolidos.-especificaciones y límites máximos permisibles de contaminantes para su

aprovechamiento y disposición final.


23

Otras normas mexicanas que se tomaron para la construcción y buen funcionamiento

de la planta tratadora Gómez Morín.

NMX-AA-003-1980 Aguas residuales - muestreo

NMX-AA-014-1980 Cuerpos receptores - muestreo

NMX-AA-089-2-1992 Al ambiente - calidad del agua - vocabulario - parte 2

NMX-AA-115-SCFI-2001 Al ambiente - calidad del agua - vocabulario - parte 2

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Planta Tratamiento 18,000