Diagnóstico del estado actual del funcionamiento hidráulico de las estructuras

Para establecer la manera de optimizar las estructuras que componen los sistemas de tratamiento, es necesario conocer el funcionamiento hidráulico de las mismas, por lo tanto se realizó un diagnóstico de la eficiencia de las etapas de tratamiento y la calidad final del efluente, realizando un chequeo de las diferentes estructuras y verificando parámetros como velocidades y gradientes.

Debido a que la PTAP seleccionada no se encuentra en funcionamiento, la evaluación se realizará, teniendo en cuenta el caudal de diseño, bajo los siguientes parámetros (Tabla

2-2):

Tabla 2-2: Parámetros de evaluación estructuras PTAP

PARÁMETRO CRITERIO DE EVALUACIÓN

Coagulantes

Para todos los niveles de complejidad del sistema debe determinarse la dosis óptima en el laboratorio mediante la prueba de jarras de acuerdo a la Norma Técnica Colombiana 3903.

Los coagulantes que pueden emplearse en el tratamiento son los siguientes: · Sulfato de aluminio, de acuerdo a la norma NTC 531 (Rev. 5) o AWWA B403 · Cloruro férrico líquido, de acuerdo a la norma NTC 3976

· Sulfato férrico, de acuerdo a la norma AWWA B406 · Sulfato ferroso, de acuerdo a la norma AWWA B402 · Aluminato de aluminio

· Hidroxicloruro de aluminio, de acuerdo a la norma AWWA B408 (RAS C.4.5.1.1) Mezcladores hidráulicos como la canaleta Parshall 1. Resalto hidráulico a) Parámetros de diseño

Deben tenerse en cuenta los siguientes parámetros de diseño: · La velocidad mínima en la garganta debe ser mayor de 2 m/s.

· La velocidad mínima del efluente debe ser aproximadamente 0.75 m/s. · El resalto no debe ser oscilante; es decir que el número de Froude (Fr) no debe estar entre 2.5 y 4.5.

· El número de Froude debe estar entre 1.7 y 2.5 o entre 4.5 y 9.0.

· Ha/w debe estar entre 0.4 y 0.8. Donde Ha es la altura del agua y w es el ancho de la canaleta.

· Debe disponerse de un dispositivo aguas abajo con el fin de controlar la posición del resalto hidráulico.

b) Punto de aplicación del coagulante

La aplicación de la solución de coagulante debe realizarse en el punto de mayor turbulencia.

PARÁMETRO CRITERIO DE EVALUACIÓN

Floculadores de flujo horizontal y flujo vertical

1. Tiempo de detención y gradiente de velocidad

El tiempo de detención y el gradiente de velocidad deben determinarse a través de pruebas de laboratorio. El gradiente medio de velocidad (Ġ) debe estar entre 20s-1 y 70s-1 y el tiempo de detención (td) entre 20 y 30 minutos, deben determinarse con base en las pérdidas de carga y la longitud de trayectoria del flujo.

2. Velocidad del agua

El floculador debe diseñarse de manera que la velocidad del agua a través del tanque de 0.2 m/s a 0.6 m/s. (RAS TÍTULO C.5.5.1) Sedimentador (RAS TÍTULO C.6.5.1.1) Sedimentador (RAS TÍTULO C.6.5.1.1) Zona de entrada

La entrada del agua a los sedimentadores debe producirse mediante un dispositivo hidráulico capaz de distribuir el caudal uniformemente a través de toda la sección

transversal, disipar la energía que trae el agua y garantizar una velocidad longitudinal uniforme, de igual intensidad y dirección. Para los sedimentadores el dispositivo de entrada a la unidad debe trabajar con un gradiente igual al de la última cámara de floculación.

Zona de sedimentación

Debe constar de una cámara con volumen y condiciones de flujo adecuados que permitan la sedimentación de las partículas. No debe contener ningún elemento que interfiera el paso del flujo dentro de esta zona.

Zona de salida Debe estar constituida por vertederos, canaletas o tubos con perforaciones.

Zona de recolección de lodos

Debe diseñarse teniendo en cuenta los parámetros del literal C.6.5.2

Tiempo de detención

La unidad debe diseñarse de forma que permita un tiempo de detención entre 2 h y 4 h.

Carga superficial (RAS TITULO A.11..2.7)

Flujo Horizontal: Debe estar entre 15 m3/(m2.día) y 30 m3/(m2.día).

Flujo Ascendente: Debe estar entre 20 m3/(m2.día) y 30 m3/(m2.día). Máximo 60 m3/(m2.día).

De Alta Tasa: Debe estar entre 120 m3/(m2.día) y 185 m3/(m2.día) para placa angosta y entre 200 m3/(m2.día) y 300 m3/(m2.día) para placa profunda.

Velocidad del flujo

El sedimentador de flujo horizontal debe diseñarse de forma que permita una velocidad horizontal del flujo de agua de máximo 1 cm/s.

Altura del agua La altura del nivel del agua debe estar entre 4 m y 5 m. Pendiente

longitudinal

PARÁMETRO CRITERIO DE EVALUACIÓN

Descarga de lodos

Debe existir un dispositivo de descarga apropiado de lodos que permita un vaciado de la unidad en máximo seis horas. Dimensiones Para tanques rectangulares, la relación entre el ancho y el

largo es de 1:4 a 1:8 y la relación entre el largo y la profundidad debe estar entre 5: 1 y 25: 1.

Número de unidades

Para los niveles bajo y medio de complejidad, la planta de tratamiento debe tener como mínimo dos unidades. Para los niveles medio alto y alto de complejidad debe tener como mínimo tres unidades.

Filtración rápida Tasas de filtración (A.11.2.8)

Lechos de arena sola o antracita sola: máximo 120 m3/m2/día Lechos mixtos arena y antracita: máximo 300 m3/m2/día

Lechos de arena sola o antracita sola gruesa: máximo 400 m3/m2/día Lavado de filtros: con fuente externa tanque: mínimo 3 unidades Lavado Mutuo: mínimo 4 unidades

1. Filtración directa

La filtración puede ser de contacto (sin floculación, ni sedimentación) o filtración directa propiamente dicha (sin sedimentación pero con coagulación- floculación total o parcial).

En este proceso debe trabajarse con una coagulación por neutralización de cargas diferente de la coagulación de barrido. El agua cruda debe tener una turbiedad y un color inferiores a 8 UNT y 30 UC respectivamente el 90% del tiempo. El 10% restante, la fuente no puede tener una turbiedad superior a 15 UNT y 50 UC de color. En caso de que por tiempos cortos (no mayores de 5 horas) se excedan estos límites, debe proveerse una solución para que haya continuidad del servicio. Página C.62

2. Filtración convencional

Debe utilizarse como pulimento final de los procesos de mezcla rápida, floculación y sedimentación.

Generalmente se emplea cuando se ha realizado una coagulación de barrido. La turbiedad de ingreso a los filtros no debe ser mayor de 8.0 UNT y el color no mayor de 20 UC.

(RAS 7.3.1.1)

Cloración Para la desinfección y el tratamiento de aguas se puede emplear: · Cloro gaseoso generado a partir de la vaporización de Cloro líquido

almacenado bajo presión en cilindros, el cual debe cumplir con la norma NTC 925 (Rev. 2) o la AWWA B301

· Hipoclorito de sodio (líquido), el cual debe cumplir con la norma NTC 1847 (Rev. 3) o la AWWA B300.

· Hipoclorito de calcio (RAS 8.4.1)

También, se tuvo en cuenta la evaluación de parámetros de calidad establecidos en el decreto 1575 de 2007 (Por el cual se establece el Sistema para la Protección y Control de la Calidad del Agua para Consumo Humano) y la resolución 2115 de 2007 (por medio de la cual se señalan características, instrumentos básicos y frecuencias del sistema de control y vigilancia para la calidad del agua para consumo humano). Lo anterior relacionado con la utilización de productos químicos y su eficacia en la eliminación de las sustancias o características indeseables para el agua potable

2.3 Verificación de parámetros de diseño para la

optimización

Una vez determinada la situación actual de las estructuras, se realizó el cálculo de los parámetros de diseño bajo las condiciones dadas en la resolución 2320/09, mencionados en el ítem 1.2 Parámetros de diseños PTAP´s.del presente documento, debido a que con las nuevas dotaciones se generan caudales más bajos a los establecidos en las condiciones iniciales de diseño para la planta de tratamiento del agua.