ESTUDIO DE INGENIERA BSICA PARA LA CONSTRUCCIN DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES EN VERACRUZ.

MEMORIA DESCRIPTIVA

Los parmetros utilizados para el definir la capacidad y las caractersticas de los sistemas de sistemas de bombeo, vlvulas, desinfeccin instrumentacin y accesorios mecnicos, estn relacionados directamente con los valores de diseo presentados a continuacin.

Calidad de agua de ingreso a LA PLANTA.ParmetroUnidadValor

Potencial hidrgenounidades de pH7.00

DBO5 totalmg/L350

DQO totalmg/L600

Nitrgeno Total Kjeldahlmg/L40

Fsforo totalmg/L10

SSTmg/L300

Calidad del AGUA TRATADA a la salida de LA PLANTA.La calidad del agua tratada a la salida de LA PLANTA ser precisamente la definida en la NOM-001-SEMARNAT-1996, en los Lmites Permisibles promedio mensual para Contaminantes en Ros con Uso pblico Urbano, Tipo B. y en la Ley Federal de Derechos en Materia de Agua para fines de penalizacin La siguiente tabla muestra las caractersticas mnimas con las que deber cumplir la descarga:

Calidad del Agua Tratada EfluenteParmetroUnidadesPromedio Mensual, NOM - 001

TemperaturaGrados Celsius< 40

Grasas y Aceitesmg/l< 15

Materia FlotanteAusente

Slidos Sedimentablesml/l1

Slidos Suspendidos Totalesmg/l75

DBO5 Totalmg/l75

Nitrgeno Totalmg/l40

Fsforo Total mg/l20

Coliformes FecalesNMP/100 ML< 1,000

Huevos de HelmintoUnidades por Litro 5

Arsnico Totalmg/l0.1

Cadmio Totalmg/l0.1

Cianuros Totalmg/l1.0

Cobre Totalmg/l4.0

Cromo Totalmg/l0.5

Mercurio Totalmg/l0.005

Nquel Totalmg/l2.0

Plomo Totalmg/l0.2

Zinc Totalmg/l10

Monitoreo de agua tratada para cumplimiento contractual en la Etapa de Operacin TransitoriaParmetroSitioFrecuencia

Demanda Bioqumica de OxgenoEfluente de la PTARQuincenal

Slidos Suspendidos Totales.Efluente de la PTARQuincenal

Nitrgeno TotalEfluente de la PTARQuincenal

Fsforo TotalEfluente de la PTARQuincenal

Slidos sedimentablesEfluente de la PTARQuincenal

Grasas y aceites.Efluente de la PTARQuincenal

Materia flotanteEfluente de la PTARQuincenal

Coliformes fecalesEfluente de la PTARQuincenal

Huevos de helmintoEfluente de la PTARQuincenal

Metales pesados y cianuros, de la NOM-001Efluente de la PTARsern monitoreados 2 (dos) veces durante la etapa de Operacin Transitoria.

Gasto de diseo para la planta

El proceso de tratamiento propuesto es para una poblacin equivalente de 2500 habitantes, el cual tiene la capacidad para el adecuado manejo de los caudales de diseo que a continuacin se indican: Caudal medio, 4.6 L/s; Caudal mnimo, 2.3 L/s Caudal mximo horario, 8.3 L/s

Descripcin de la propuesta.Constar de los siguientes elementos:Obra de Llegada, Crcamo de Bombeo de Aguas Crudas

La llegada de las aguas residuales se conducir a travs de dos canales, los cules sern diseados para el caudal mximo instantneo de 8.30 LPS.Los canales de llegada tienen las siguientes dimensiones:Ancho de canal 30 cmAltura de canal 30 cm

El canal de operacin estar provisto de una reja de gruesos de 1/2 de paso de luz, que servir para retener los slidos gruesos que pudiesen daar los equipos de bombeo localizados en otras etapas del proceso de la planta de tratamiento, el otro canal contar con una equipamiento similar. En el canal desarenador estar en seguida de las rejas, la longitud es de 3 m, y una profundidad de 0.4 m, lo cual garantizar que sedimenten las arenas y los equipos de bombeo. La forma de extraccin de las arenas ser manual. La longitud de todo el canal incluyendo el desarenado es de 4mts.Se anexan caractersticas de la reja de gruesos:Reja manual desbaste Dm-011,:Item:2

Cantidad:2

Caracteristicas principales.:

MarcaESTRUAGUA

ModeloDm-011

O.O.T.1.1

Caudal de tratamiento--m3/h (+/-)

Ancho canal300Mm

Alto canal600Mm

Altura lamina de agua (Aguas arriba)--Mm

Altura de descarga Desde piso de apoyo)150Mm

Inclinacin canal60

Luz de paso25Mm

Dimensiones de los barrotes50x10Mm

Barrotes perfilRecTangular

Rejilla filtrante marcoPasamano50x10 mm

Rastrillo de limpieza manualSi

Longitud mxima de rastrillo1000Mm

Espesor rastrillo manualMnimo3,00 mm

Cesta almacenamiento slidosNo

Espesor cestaMnimo1,50 mm

Perforaciones en fondo cestaMnimo3,00 mm

Ubicacin cestaEn coronacin canal desbaste

Fijacin en canalAtornillada

Materiales de construccin.:

Rejilla filtranteInox.Aisi-304 / 1,4301 - EN10088

Rastrillo manualInox.Aisi-304 / 1,4301 - EN10088

Cesta perforadaInox.Aisi-304 / 1,4301 - EN10088

Tornilleria en zonas sumergidasInox.Aisi-304 (A-2)

Tornilleria en zonas aereasInox.Aisi-304 (A-2)

El crcamo. El crcamo de bombeo contar con1 bomba de 5 LPS, trabajando para garantizar un flujo de 4.6 LPS y 1 de 5 lps para bombear excedencias o reserva para cualquier falla que presente alguna de las anteriores, las dimensiones del crcamo son 2.00 largo x 2.00 m ancho con un tirante til = 1.5 m.

Tratamiento Anaerobio. UASBLa base del proceso de tratamiento adoptado por el programa UASBplant es la digestin anaerbica. La digestin o fermentacin anaerbica es un proceso natural microbiano eglgico delicadamente balanceado, en donde cada microorganismo tiene una funcin especifica. Las bacterias metanogenticas desempean dos funciones primordiales; producen un gas insoluble (metano) posibilitando la remocin de carbono orgnico en un ambiente anaerbico utilizando hidrgeno y generan un ambiente para que las bacterias acido genticas fermenten compuestos orgnicos con la produccin de acido actico el cual es convertido en metano.Este proceso ocurre en el denominado "gas de pantanos" que brota en aguas estancadas, el gas natural metano, en los yacimientos petrolferos as como en el gas producido en el tracto digestivo de los rumiantes.

En todos estos procesos intervienen las denominadas bacterias metano gnicas.Aunque la digestin anaerobia es un proceso ampliamente conocido en la prctica, existe todava informacin muy limitada sobre los procesos qumicos que la ocasiona y su microbiologa bacteriana.Sin embargo, se puede afirmar en lneas generales que la digestin anaerobia se desarrolla en cuatro etapas durante las cules la biomasa se descompone en molculas ms pequeas para la obtencin de biogs y bioabono, como producto final, por la accin de diferentes tipos de bacterias.a) hidrlisis y fermentacin, en la que la materia orgnica es descompuesta por la accin de un grupo de bacterias hidrolticas anaerobias que hidrolizan las molculas solubles en agua, como grasas, protenas y carbohidratos y las transforman en monmeros y compuestos simples solubles. En esta primera fase un grupo de bacterias facultativas y anaerbicas formadoras de cidos fermentativas convierten los compuestos orgnicos en otros compuestos. Los compuestos orgnicos como hidratos de carbono, protenas, lpidos 3) son hidrolisados y fermentadosb) Acidogenesis y c) acetognesis: Los compuestos orgnicos son convertidos biolgicamente en materias orgnicas mas simples, principalmente cidos voltiles. Los alcoholes, cidos grasos y compuestos cromticos se degradan produciendo cido actico, CO2 e hidrgeno que son los sustratos de las bacterias metanognicas;c) metanognica en la que se produce el gas metano (CH4), CO2, hidrgeno, H2S y otros gases, a partir de la actividad de bacterias metanognicas. La concentracin de hidrgeno juega un papel fundamental en la regulacin del flujo del carbono en la biodigestin.

El tratamiento anaerobio (Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor, Reactor Anaerobio de Manto de Lodos de Flujo Ascendente) es una buena alternativa para efectuar el Tratamiento de Aguas Residuales domsticas con remociones de DB05 hasta del 80%, en forma econmica, para complementar el tratamiento de las Aguas Residuales de la Cabecera Municipal de VERACRUZ se propone construir un Humedal el cual recibir las Aguas tratadas de UASB para alcanzar remociones hasta del 95% de DQO.Dicho Reactor consta de un tanque con una distribucin uniforme del Agua Residual en el fondo de dicho reactor y de una unidad de separacin de Gas-Slido -Lquido (SGSL)

Definicin de Parmetros Diseo.Son aquello que se emplean en los procesos bsicos y que aparecen en las ecuaciones metablicas, de diseo y de Modelacin Matemtica.Existen tambin los parmetros empricos que si bien no se deducen de las ecuaciones de diseo, la prctica ha demostrado su importancia en la operacin y control de Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales.

Parmetros para Tratamiento en Medio Suspendido.En este tipo de reactores la biomasa se halla suspendida y mezclada con el Agua Residual (Licor Mixto):

Tiempo de retencin hidrulico TRHTiempo promedio que el volumen elemental de Agua Residual permanece en el tanque desde su entrada hasta su salida. Es de gran importancia pues define el tiempo promedio durante el cual el sustrato orgnico es sometido al tratamiento.TRH =V/QV= Volumen del reactor en m3.Q= Caudal de Agua Residual en m3/seg.

Tiempo de Retencin Celular.TRC c Se define como el tiempo promedio que las partculas de biomasa permanecen en el reactor antes de ser desechadas.c = V X / Qw X + (Q-Qw) XeDonde:X= a concentracin de biomasa en el reactor, mg/l de SSVLMXe= Concentracin de Biomasa en el efluente en mg/l de SSVQw= Caudal de lodos en exceso del reactor en m3/seg.

Carga orgnica La relacin F/M comida/microorganismos Se puede definir como la comida por unidad de biomasa, que reciben diariamente los microorganismos, en trminos de KgDQO/KgSSVLM da. En lugar de la DQO tambin puede emplearse la DBO5. La carga orgnica se calcula con la siguiente ecuacin.

F/M=(DQO*Q)/(SSVLM*V)=(S*.Q)/(X.V)=S/(X.TRH)Donde: S= Sustrato orgnico en mg/l de DQO.X= Concentracin de biomasa en g/l de SSVLMV= Volumen del Reactor en m3.La carga orgnica expresa la comida diaria que recibe el reactor, por unidad de biomasa, y es til para el dimensionamiento del reactor. Normalmente se expresa entre 0.5 y 1.5 kgDQO/kgSSVLM.dia

ndice Volumtrico de Lodos.Se define como el volumen en mg/l de lodos asentados en un cilindro graduado con capacidad de un litro durante media hora dividido por los slidos suspendidos totales de licor mixto, SSVLM*1000IVL= 1000/Va/SSVLMDonde Va es el volumen asentado en ml.El IVL indica la sedimentabilidad del lodo o capacidad de separacin de la biomasa y el licor mixto.Lodos con buena asentabilidad tendrn un IVL < de 100 y en todo caso < de 300.Los lodos con IVL mayor son difciles de separar y saldrn mezclados con el agua residual.

Carga Volumtrica.Cv = (DQO*Q)/V=S.Q/V=S/TRHDonde S = Sustrato Orgnico en trminos de mg/l de DQO.Expresa la carga orgnica por unidad de volumen que recibe diariamente la totalidad de la biomasa y es, en ciertos casos, til para definir el tamao del Reactor.Normalmente esta entre 0.30 y 2.0 kgDQOm3 para Reactores Aerobios y de 1 y 30.0 KgDQO/m3.da. para Reactores Anaerobios.

La siguiente ecuacin describe adecuadamente la produccin de biomasa anaerobia(dX)/dt =(YdS)/dt-keX (1)en la practica para el diseo de reactores anaerobios se acepta que hay dos procesos fundamentales.a)Acidogenisis o produccin de cido Actico y otros AGV cuyo coeficiente de produccin es Ya =0.17 b)La metanognesis cuyo coeficiente de produccin es Ym = 0.04Los coeficiente endgenos son muy pequeos del orden de 0.01 para simplificar es mejor tomar un solo coeficiente de produccin anaerobio Y=Ya+Ym = 0.21Y aplicar la ecuacin (1)La formula de la Biomasa Anaerobia mezclada es:C5H9NO3

Parmetros empricos de diseo.La experiencia nos ha demostrado que los valores calculados mecanisticamente deben caer en ciertos rangos definidos para cada tipo de proceso, aunque esos parmetros empricos no se deben utilizar para el diseo, si sirven para chocar si los valores calculados en el diseo caen en los rangos que la practica profesional ha demostrado como ptimos.

Parmetros de diseo para un reactor UASB para Aguas Residuales a temperatura de 25PARMETROFORMULAUNIDADVALOR

SST mximos-mg/L1000

SST/DQO--