UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA
La Universidad Católica de Loja
ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL
“DISEÑO
HIDROSANITARIO, SISTEMA DE EVACUACION Y
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE LA PLANTA DE
LÁCTEOS (ECOLAC) Y CARNICOS
”
Tesis de grado previa a la
obtención de Titulo de
Ingeniero Civil
AUTOR
: José Antonio Serrano Ojeda.
DIRECTORA:
Ing. Sonia Gonzaga Vallejo.
LOJA - ECUADOR
PROYECTO: DISEÑO HIDROSANITARIO, SISTEMA DE EVACUACION Y TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES DE LA PLANTA
DE LACTEOS (ECOLAC) Y CARNICOS.
INDICE:
Certificación………...……… ……...i
Cesión de derechos………..……….…..ii
Autoría…...………...………..……iii
Agradecimiento………..……...iv
Dedicatoria………..………...………v
Resumen………..……….….vi
Paper………ix
CAPÍTULO I
1. INFORMACION PREELIMINAR………...11.1. Introducción ………..………..……..………1
1.2. Objetivos………..…...3
1.3. Metodología………..………..3
1.4. Localización geográfica y vías de acceso………..………...4
1.5. Topografía de la zona……….…….…….5
1.6. Descarga de residuos industriales líquidos………..……….5
CAPITULO II
2. TRABAJO DE CAMPO……….62.1. Estudios topográficos……….………..6
2.2. Levantamiento catastral………...7
2.3. Identificación de puntos de aforo……….………..8
2.4. Métodos de aforo y resultados……….……….…11
2.6. Análisis de agua residual………..………....17
2.7. Sistema de tratamiento de aguas residuales industriales...23
2.7.1. Pretratamiento………....25
2.7.1.1. Cajón de llegada……….………...25
2.7.1.2. Aliviadero de excesos………..……...26
2.7.1.3. Canal de entrada al cribado………...…...26
2.7.1.4. Cribado………..…...26
2.7.1.5. Desarenador………..……….26
2.7.1.6. Desengrasador………..………26
2.7.2. Tratamiento primario……….26
2.7.2.1. Sedimentador………..………27
2.7.3. Tratamiento secundario……….27
2.7.3.1. Biofiltro dinámico aeróbico………..……….27
CAPITULO III
3. DISEÑO HIDROSANITARIO………..……...403.1. Criterios de diseño………..40
3.2. Suministro de agua………....41
3.2.1. Condiciones de suministro……….……..41
3.2.2. Simultaneidad en los consumos………..…....41
3.2.3. Métodos de las probabilidades………42
3.2.4. Biblioteca de consumos………...42
3.2.5. Velocidad en las conducciones………..43
3.2.6. Presiones en los consumos………...43
3.2.7. Materiales………....44
3.2.8. Pérdidas en la red………..44
3.3. Red de saneamiento……….….45
3.3.1. Unidades de desagüe ………...45
3.3.2. Sistema separativo……….………...45
3.3.3. Unidades de desagüe por aparato……….….46
sumidero de piso……….. 47
3.5. Red pluvial……….……..47
CAPITULO IV
4. DISEÑO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO………..…………494.1. Bases de diseño………..49
4.1.1. Caudal de diseño………49
4.2. Calculo de caudal………50
4.2.1. Caudal aforado en Ecolac……….51
4.2.2. Caudal máximo probable en Cárnicos………51
4.2.2.1. Cálculo del colector horizontal para determinar el caudal máximo probable en cárnicos………..52
4.3. Parámetros de entrada y salida del tratamiento………53
4.3.1. Datos de partida………...53
4.3.2. Parámetros de salida………...53
4.4. Planta de tratamiento……….53
4.4.1. Cajón de llegada………..53
4.4.1.1. Cálculo de la longitud de caída del chorro en el cajón de llegada………54
4.4.2. Longitud de transición al canal de entrada………55
4.4.3. Canal de entrada………56
4.4.4. Longitud de transición al canal de cribado……….58
4.4.5. Canal de cribado y rejas de desbaste……….58
4.4.6. Longitud de transición al desarenador………64
4.4.7. Desarenador………64
4.4.8. Compuerta de entrada y salida del desarenador………..67
4.4.9. Longitud de transición a la cámara de grasas………...67
4.4.10. Diseño del desengrasador………..68
4.4.11. Unidad de mezcla rápida……….71
4.4.11.1. Cálculo de la longitud de caída del chorro en la unidad de mezcla rápida………..72
4.4.13. Diseño del tanque de sedimentación química……….80 4.4.14. Unidad de tratamiento secundario……….86
CAPITULO V
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES………..……90
CAPITULO V
6. BIBLIOGRAFIA………92
[image:5.595.81.518.320.766.2]INDICE DE TABLAS
Tabla No. DECRIPCION Pág.
2.1 Tabla de aforo 12
2.2 Preservativos usados y de los tiempos de almacenamiento máximo para diferentes parámetros 16
2.3 Resumen de análisis de las muestras de laboratorio ECOLAC) 21
2.4 Valores de DBO presentes en fábrica de productos cárnicos. 22 2.5 Biodegradabilidad del agua residual 23 2.6 Biodegradabilidad de las muestras analizadas. 23 2.7 Ventajas con respecto a otros sistemas 37 2.8 Costo con respecto a otros sistemas 38
3.1 Descargas instantáneas 43
3.2 Localización de las bocas de conexión de los artefactos. 45 3.3 Unidades de descarga para aparatos sanitarios. 46 3.4 Unidades de descarga para red industrial 47 3.5 Proyección horizontal en mbajantes de aguas lluvias. 2 de área servida; cálculo de 48
lácteos a la salida del sedimentador primario.
4.10 DBO Y SS presentes en los RILES de la zona de cárnicos y lácteos a la entrada del tratamiento 89
4.11 DBO Y SS presentes en los RILES de la zona de cárnicos y lácteos a la salida del biofiltro. 89
INDICE DE GRAFICOS
Gráfico No. Descripción Pág.
2.1 Variación del caudal en función del tiempo. 14 2.2 Estructura de un biofiltro. 28 2.3 Partes constitutivas de la lombriz roja californiana. 32 2.4 Eficiencia de remoción de grasas y aceites y DBO 38 4.1 Esquema del floculador tipo vertical 77 4.2 Esquema gráfico de los puntos de distribución 88
INDICE DE IMAGENES
Imagen No. Descripción Pág.
2.1 Levantamiento de catastro sanitario 7 2.2 Anormalidades constructivas, fallas por tiempo de vida útil y mantenimiento. 8
2.3 Pozo de aforo1 8
2.4 Caja de aforo 2. 10
2.5 Caja de aforo 3. 11
2.6 Aforo volumétrico. 12
2.7 Toma de muestras compuestas. 15
2.8 Embasado, refrigerado, transporte y toma de temperatura. 17
2.9 Biofiltro para empresa láctea. 29
2.10 Lombriz roja californiana. 33
4.1 Ensayo de jarras 71
4.2 Ensayo de jarras, depuradora compacta, floculador vertical. 74 4.3 Ensayo de jarras para tiempo de floculación. 75 4.4 Aumento de la densidad de la grasa láctea. 85
ANEXOS
ANEXO 1 Levantamiento topográfico Pg.95
ANEXO 2 Levantamiento catastral Pg.97
ANEXO 3 Hoja de aforo y toma de muestras Pg.99
ANEXO 4 Resultados de análisis de laboratorio Pg.101
ANEXO 5 Especificaciones técnicas para construcción de las instalaciones hidrosanitarias
Pg.102
ANEXO 6 Manual de operación y mantenimiento Pg.108
de Lombriz generado en Biofiltros Dinámicos y Aeróbicos
ANEXO 8 Planta de tratamiento Pg.121
ANEXO 9 Diseño sanitario Pg.123
ANEXO 10 Diseño industrial Pg.125
ANEXO 11 Diseño de agua potable Pg.127
ANEXO 12 Diseño pluvial Pg.129
CERTIFICACION
Ingeniera
Sonia Gonzaga Vallejo.
CATEDRÁTICA DE LA ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL DE LA UNIVERSIDAD TECNICA PARTICULAR DE LOJA.
CERTIFICA:
La presente tesis previa a la obtención de título de Ingeniero Civil, titulada “DISEÑO HIDROSANITARIO, SISTEMA DE EVACUACION Y TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES DE LA PLANTA DE LACTEOS ECOLAC Y CARNICOS”, ha sido realizado bajo mi dirección y asesoría, luego de haber revisado los borradores y cumplidas las sugerencias y observaciones necesarias, autorizo su presentación.
Es todo cuanto puedo certificar en honor a la verdad.
___________________________ Ing. Sonia Gonzaga Vallejo.
CESION DE DERECHOS
Yo, José Antonio Serrano Ojeda, declaro ser autor del presente trabajo y eximo expresamente a la Universidad Técnica Particular de Loja y a sus representantes legales de posibles reclamos o acciones legales.
Adicionalmente declaro conocer y aceptar la disposición del Art. 67 del Estatuto Orgánico de la Universidad Técnica Particular de Loja que su parte pertinente textualmente dice: “Forman parte del parte del patrimonio de la Universidad la propiedad intelectual de investigaciones, trabajos científicos o técnicos y tesis de grado que se realicen a través, o con el apoyo financiero, académico o institucional (operativo) de la universidad”.
AUTORIA
Las ideas, diseños, cálculos, resultados, conclusiones, tratamiento formal y científico de la metodología de la investigación contemplada en la tesis sobre
“DISEÑO HIDROSANITARIO, SISTEMA DE EVACUACION Y
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES PARA LA
PLANTA DE LACTEOS ECOLAC Y CARNICOS”, previo a la obtención del
grado de Ingeniero Civil de la Universidad Técnica Particular de Loja, son de exclusiva responsabilidad del autor.
AGRADECIMIENTO
La gratitud es uno de los valores primordiales del ser humano por tal motivo quiero
dejar constancia de mi sincero agradecimiento a todas las personas que conforman la
Escuela de Ingeniería Civil de la Universidad Técnica Particular de Loja, quienes sin
ningún egoísmo y con mucha generosidad supieron brindarme sus conocimientos y
experiencias con auténtica mística de educadores, de manera especial quiero
expresar mi agradecimiento a la Ingeniera Sonia Gonzaga, por sus valiosas
sugerencias y orientaciones, realizadas en el presente estudio.
Hago también extensivo mi agradecimiento a los directivos de ECOLAC , quienes me
abrieron las puertas de la empresa y me dieron todas las facilidades para desarrollar
este proyecto.
Además quiero agradecer a profesionales, amigos y demás personas que de una u otra
manera colaboraron en el desarrollo de la presente Tesis.
DEDICATORIA
Dedico el presente trabajo a:
A Dios, por acompañarme en todo momento y guiarme en cada uno de mis pasos.
A mis queridos padres y educadores José Gabriel: amigo, fortaleza y guía durante toda mi vida y Martha: amor, comprensión y cariño. Por todo su apoyo y enseñanzas que a lo largo de mi vida me han servido para culminar esta carrera universitaria.
A Magaly fruto de mi inspiración y apoyo emocional.
A mis familiares en general y demás amigos que supieron darme su confianza y apoyo para no desfallecer a lo largo de mi vida estudiantil.
DISEÑO HIDROSANITARIO, SISTEMA DE EVACUACION Y TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES DE LA PLANTA DE LACTEOS
(ECOLAC) Y CARNICOS.
José Serrano Ojeda1, Sonia Gonzaga Vallejo2 RESUMEN
El presente trabajo de investigación consistió en realizar un diseño de un SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES, con la debida caracterización de los residuos industriales líquidos y un rediseño hidrosanitario completo de la Planta de Lácteos “ECOLAC”.
Paralelamente se realizó el diseño hidrosanitario de la zona de cárnicos para poder determinar la cantidad y tipo de residuos que aportarían a la planta de tratamiento.
Para evaluar los contaminantes presentes en las descargas, se utilizó las normativas que rigen en nuestro país como lo es la Norma de calidad ambiental y descargas de Efluentes, libro 4.
El proyecto se ejecutó considerando las siguientes fases: Levantamiento catastral de la zona de influencia.
Dibujo y cálculos hidrosanitarios de la zona de lácteos y cárnicos. Determinación de los procesos de producción de la zona de Ecolac. Establecer los sitios de muestreo.
Toma de muestras para análisis y aforos. Levantamiento topográfico calculo y dibujo Diseño total de la planta.
Con los resultados se analizaron algunas alternativas de tratamiento que se adapten a las condiciones topográficas de la zona y de fácil operación y mantenimiento.
dinámico aerobio. Reduciendo el contenido de carga contaminante en la descarga dado por los análisis de laboratorio para el caso de Ecolac y de la planta de Embutidos local, los cuales determinaron un alto contenido de DBO5 y sólidos en suspensión que son los que sobrepasan las normas de calidad ambiental y descargas de Efluentes.
ABSTRACT
The present investigation work consisted on a design of a system of treatment of industrial residuals waters; with the characterization of the residuals industrial liquids and a complete redraw hydraulic and sanitarium of the plant of milky "ECOLAC."
Parallel, we made the hydraulic and sanitarium design of the area of meat for determine the quantity and type of residuals that would contribute to the treatment plant.
To evaluate the present pollutants in the discharges, we used the testing ones that govern in our country like it is the Test of environmental quality and discharges of fluids, book 4.
The project was executed considering the following phases: Catastral rising of the influence area.
Draw and calculations hydraulic and sanitariums of the area of milky and meat.
Determination of the processes of production of the area of Ecolac. To establish the sampling places.
Taking of samples for analysis and seating capacity. Topographical rising calculates, and draw.
Total design of the plant.
Deciding for a treatment in two phases, in a first phase a treatment by a tank of chemical sedimentation with addition of flocculants and stabilization of PH, so that later on pass to an aerobic dynamic filter. Reducing the content of load pollutant in the discharge give by the laboratory analyses for the case of Ecolac and of the local plant of Sausages, which determined a high content of DBO5 (Biochemistry Demands of Oxygen) and solids in suspension, those surpass the norms of environmental quality and discharges of fluids.
2. INFORMACION PREELIMINAR.
1.1. INTRODUCCION DEL PROYECTO.
La creciente importancia que tiene la conservación de los recursos naturales ha despertado en el hombre la necesidad de buscar métodos para cuidarlos y recuperarlos para que puedan ser aprovechados por los seres vivos; de aquí que uno de los recursos de vital importancia para el hombre, como lo es el agua, sea objeto de estudio.
Las aguas residuales industriales son el producto del vertido proveniente de procesos industriales; es decir, aquellas aguas que han sido utilizadas en los diferentes sistemas de fabricación, producción o manejo industrial, y, que para ser desechadas necesitan ser tratadas previamente, de manera tal que puedan ser adecuadas para su ubicación en las respectivas redes de vertido, depuradoras o sistemas naturales tales como, lagos ríos, embalses, etc. (Da Camara, 2003).
El agua es un recurso no renovable, por lo tanto al contaminarla estamos perjudicando al ambiente, por esta razón controlar la contaminación del agua es uno de los factores más importantes para mantener y recuperar el equilibrio entre el hombre y la naturaleza dentro de un plan de gestión integral de recursos hídricos; la prevención, reducción y eliminación de los contaminantes de aguas residuales es una necesidad prioritaria en la actualidad, debido a los grandes males que aquejan al planeta, como por ejemplo el calentamiento global. Como una alternativa para el cuidado del ambiente se considera diseñar y construir estaciones depuradoras que se encarguen de reducir la contaminación hasta niveles aceptables para ser vertidos a redes de alcantarillado, cursos naturales de agua, o suelo.
ambiental y a la vez permitiendo alcanzar una certificación según las normas ISO 14000 (Roberts y Robinson 1999).
La Universidad Técnica Particular de Loja cuenta con la planta de lácteos “Ecolac” que trabaja en la elaboración de productos lácteos como leche pasteurizada y derivados como yogurt, mantequilla, dulce de leche y quesos. Además en sus instalaciones se realizan prácticas de formación de los estudiantes de la carrera de Ingeniería en Industrias Agropecuarias de este centro universitario. Paralela a la planta de lácteos se está incorporando una planta de productos cárnicos. En este contexto y teniendo en cuenta que dichos procesos productivos implican contaminación al ambiente por medio del vertido de residuos líquidos en cada una de sus etapas, es necesario llevar a cabo un método que regule y mitigue dichos vertidos para ser entregados al medio con un grado de tratamiento, que no perjudiquen notablemente a los componentes ambientales, colaborando a mejorar las condiciones en las que se desarrolla la producción, reduciendo costos a largo plazo y, en general manteniendo una actuación ambiental más amigable. Para esto se plantea diseñar una planta de tratamiento de aguas residuales industriales que sea de fácil operación y mantenimiento, cumpla con las condiciones topográficas que tenemos en el lugar y económicamente factible, planteándose aplicar nuevas tecnologías diferentes a las comúnmente utilizadas en nuestro medio, como es la utilización de un floculador tipo vertical en forma de serpentín y un biofiltro dinámico aerobio.
1.2. OBJETIVOS.
Objetivo General
Realizar el diseño hidrosanitario, evacuación y tratamiento de las aguas residuales de la planta de lácteos (ECOLAC) y cárnicos.
Objetivos Específicos.
Caracterizar las aguas residuales industriales de la planta de lácteos ECOLAC, e investigar tipo y cantidad de carga contamínate para la zona de cárnicos.
Evaluar el sistema hidro –sanitario existente y rediseñarlo.
Investigar y aplicar una nueva tecnología para el tratamiento de aguas residuales industriales.
Diseñar la planta de tratamiento de aguas residuales industriales. Realizar el manual de operación y mantenimiento de la planta de
tratamiento de aguas residuales industriales.
1.3. METODOLOGÍA.
Reconocimiento del lugar.
De acuerdo a la topografía y condiciones presentes, identificar de manera visual los posibles puntos de aforos y toma de muestras.
Revisión Bibliográfica.
Levantamiento catastro sanitario
Recopilar información básica de los siguientes elementos: de pozos y cajas de revisión, de puntos de agua potable, red contra incendios y establecer la dirección de las descargas mediante pruebas de flujo.
Levantamiento topográfico planimétrico y altimétrico de la planta y área de influencia.
Diseño hidro – sanitario de las instalaciones de la planta de lácteos “ECOLAC” y zona de cárnicos.
Toma de aforos y muestras del vertido directo de los residuos líquidos de la planta de lácteos en los puntos previamente establecidos.
Diseño en base a los resultados de análisis de laboratorio: físico, químico, y bacteriológicos dados por el laboratorio certificado.
1.4. LOCALIZACION GEOGRAFICA Y VIAS DE ACCESO.
La zona de industrias de la Universidad Técnica Particular de Loja está ubicada en la provincia de Loja, cantón Loja, parroquia El Valle. Ubicada políticamente posterior al Campus de la Universidad Técnica Particular de Loja, con vía de acceso principal por la calle París.
COORDENADAS GEOGRAFICAS (UTM). 699923E; 9559095N
La zona de proyecto presenta una topografía con pendiente pronunciadas, variando entre el 30% y 60% apropiados para la rápida evacuación de descargas industriales, sanitarias y pluviales a gravedad.
1.6. DESCARGAS DE RESIDUOS INDUSTRIALES LIQUIDOS
Las instalaciones disponen de un sistema de agua potable que ha sido construido por la Universidad y está ubicado en la zona de invernaderos, posee red principal de alcantarillado combinado. En la zona de cárnicos se está construyendo un sistema separado tanto para residuos industriales líquidos, sanitarios y pluviales, en la zona de lácteos se encuentra un sistema separado en determinadas zonas que posteriormente se unen en un punto común y luego son descargados a la red.
7.
TRABAJO DE CAMPO.
Con la finalidad de obtener una idea clara de las necesidades de depuración de las aguas residuales industriales de la planta de lácteos y de los procesos de los cuales son el resultado estos residuos se realizó una inspección visual del lugar en estudio.
7.1. ESTUDIOS TOPOGRAFICOS.
Como una fase inicial se realizó el levantamiento topográfico con la finalidad de conocer la configuración física de las instalaciones y del terreno, accesibilidad y disponibilidad del área para la construcción de la planta o estación depuradora.
Ya que uno de los parámetros fundamentales para una buena elección de un sistema de tratamiento de aguas residuales, es la disponibilidad de terreno y su topografía.
Las condiciones topográficas de la zona donde se debe implantar la P.T.A.R. son desfavorables, ya que se dispone de un área muy pequeña, para instalar la mencionada planta, de acuerdo a los requerimientos del diseño. Las pendientes del terreno son muy pronunciadas limitándonos a unidades con pequeña sección y gran longitud, pero la no disponibilidad del terreno nos hace adaptar un tipo de planta compacta, ahorrando al mínimo la cantidad de terreno disponible.
El levantamiento topográfico se lo realizó con una estación Trimble Servo – Robótica (ver anexo 1).
Se identificaron tipos y puntos de vertido, material de tubería y se realizaron pruebas de dirección de flujo procedente de las descargas de la zona de lácteos (ver anexo 2). A la fecha para la zona de cárnicos se está construyendo un nuevo sistema de evacuación, que descargará los residuos industriales líquidos al mismo lugar de vertido que el de la planta de lácteos para su tratamiento, por lo tanto es una red nueva, que debe ser acoplada a las necesidades operativas de esta planta.
Imágenes 2.1. Levantamiento de catastro sanitario
Fuente: El autor
De lo observado se concluye que en esta zona existen 3 tipos de de descarga: sanitaria, pluvial e industrial, que luego convergen en un punto en común, existiendo redes o secciones cuyas tuberías ya han cumplido su periodo de vida útil, tuberías tanto de PVC como de hormigón con gran acumulación de sedimentos, cajas de visita con aberturas que permiten fugar los residuos y sin su respectivo revestimiento, cajas por donde atraviesan redes de agua potable, cableado eléctrico y descargas residuales, tapas con roturas y sin la debida identificación del tipo de vertido, pozos y cajas sin mantenimiento destapadas y colapsadas con materiales como: ramas, arena, rocas; sumideros totalmente tapados y desarenadores completamente llenos.
Fuente: El autor.
7.3. IDENTIFICACION DE PUNTOS DE AFORO.
Luego de los recorridos por la zona de influencia y de la recolección de información pertinente del catastro sanitario, se determinaron tres puntos de aforo, denominamos de la siguiente manera:
Pozo de aforo 1 (P1)
Imagen 2.3. Pozo de aforo1
Pasteurización: Residuos provenientes del lavado de los equipos de pasteurización y del lavado de pisos cuyas descargas convergen al pozo de aforo 1.
Envasado de leche: Agua residual proveniente del área de envasado de leche que resultan del lavado de equipos y de los pisos por derrame de leche cuyas descargas convergen al pozo de aforo 1.
Zona de lavado de jabas: Utilizadas para transportar la leche envasada y distribuirla al público, estas jabas llegan a la planta con residuos de leche en descomposición por lo que se las lava con agua potable a presión normal. Los residuos o RILES provenientes de este proceso se descargan al pozo de aforo 1.
Tanques de almacenamiento de leche: Con la ayuda de una bomba la materia prima que llega es bombeada a estos tanques de almacenamiento, cuyos residuos industriales líquidos que descargan a la red son el producto de lavado de pisos y de los tanques que van a dar al pozo de aforo 1.
Zona de elaboración de mantequilla: Descargan sus residuos al pozo de aforo 1 proveniente del lavado del equipo (batidora) y de la descarga del suero.
Sección laboratorio: Realizan pruebas y análisis básicos (organolépticos) previo a la recepción de la leche para determinar la calidad de la leche, cuyos residuos desembocan al pozo de aforo 1.
Caja de aforo 2 (P2)
Fuente: El autor.
Comprende las siguientes secciones:
Área de elaboración de queso: Descargas convergen a la caja de aforo 2 la cual permite el drenaje del suero (residuo proveniente del cuajado de la leche) y del lavado de piso.
Área de elaboración de crema pasteurizada: Derivado lácteo proveniente de la zona de pasteurización de un proceso de descremado de la leche cuyo residuo proviene del envasado de la crema utilizando agua potable para el lavado de equipo, pisos y jabas cuyas descargas se realizan a la caja de aforo 2.
Área de elaboración de yogurt: Residuo proveniente del lavado de los tanques de almacenamiento y de lavado de equipos y jabas cuyos vertidos se dirigen a la caja de aforo 2.
Área de elaboración de manjar: Utiliza agua para el lavado de embases plásticos, paletas de madera y paila y además para el lavado de pisos, descargando sus residuos a la caja de aforo 2, se trabaja en la misma área de elaboración de quesos
Caja de aforo 3 (P3).
Fuente: El autor.
En esta sección funcionan los laboratorios de análisis microbiológico (coliformes, hongos, levaduras, echerichia coli, etc.) y de control de calidad de la materia prima, en proceso y producto final.
7.4.
Métodos de aforo y resultados
La medición del gasto es de gran utilidad en la toma de decisiones durante la administración del recurso agua y en diversas actividades relacionadas con su manejo.
Los residuos industriales líquidos en nuestro caso son conducidos por tuberías y también en función de la condición física de las cajas de visita, utilizaremos el método volumétrico de aforo directo (Para ECOLAC), que consiste en tomar el tiempo de llenado en un recipiente de volumen conocido. Expresan el gasto como una función de volumen sobre tiempo (Q = V / t) (Ec. de continuidad). En el caso de la zona de cárnicos no existe información de medición directa de que cantidad de gasto podría descargar esta planta por lo que está en fase de construcción, en tal razón, el gasto o caudal se determinó en base al diseño hidrosanitario de la mencionada planta.
Fuente: El autor.
El aforo sirvió para comparar y corroborar información de aforos tomados años atrás en investigaciones hechas por otros autores en la misma planta ECOLAC.
Se hizo un programa de aforo de cuatro días durante toda la jornada de trabajo, que consistió en medir simultáneamente el gasto en los tres puntos de aforo con intervalos de 5 min, obteniendo una curva de variación de caudal en función del tiempo bastante confiable, registrando intermitencias de caudal minuto a minuto (ver anexo 3).
[image:27.595.208.388.66.236.2]Para determinar el caudal de descarga de la planta de lácteos se sumó el caudal máximo aforado de los tres puntos de aforo, registrando datos durante toda la jornada normal de trabajo y por varios días consecutivos. Adoptando como valor el máximo registrado durante la campaña de aforo con un caudal de 4.2028 L/s, coincidiendo y corroborando el valor obtenido por: Michala y Vélez 2004, las cuales registraron caudales de 4 L/s aproximadamente con un valor de confianza del 90%.
Tabla 2.1. Tabla de aforo
Máximo registrado
P1 P2 P3
CAUDAL Q Q Q
HORA L/s L/s L/s
9:10 0.016
9:15 0.044
9:20 0.028
CAUDAL
Máximo registrado
P1 P2 P3
Q Q Q
9:30 0.007
9:35 0.043
9:40 0.039
9:50 0.029
10:00 1.111 0.050
10:05 0.046
10:10 0.080
10:20 0.080
10:25 0.248 10:30 0.934
10:35 1.000
10:40 0.03817 0
10:50 0.08333 0.05774 10:55 0.01964
11:00 0.06952 0.12658 0 11:05 0.55
11:10 0.15625
11:15 0.13333
11:20 0.0021
11:25 0.47
11:30 0.06356
11:35 0
11:40 0.17241
11:45 0.35714 0
11:50 0.04487
11:55 0.03077
12:00 0.10127 0.16667 0 13:35 0.0292 0.55769 0
13:40 0.94231 0
13:50 0.48958 0
13:55 0.29167
14:00 0.47368
14:05 0.48889 0
14:15 0.48684 0
14:20
14:25 0.01938 0
14:30 0.34653 0.11616 0
14:40 0.14793 0
CAUDAL
Máximo registrado
P1 P2 P3
Q Q Q
HORA L/s L/s L/s
14:45 0.00777
14:55 0.00337 0.7381
15:00 2.69231 0
15:05 0.00339
15:10 0.0407
15:15 0 0
15:20 0.03623
15:25 0
15:30 0 0
15:35 0 0.01263
15:40 0 0
15:42
15:45 0 0 0.56818
16:00 0 0
SUMA 0.9423 2.6923 0.5682 TOTAL 4.2028
Fuente: El autor.
Gráfico 2.1. Variación del caudal en función del tiempo.
Fuente: El autor.
7.5. TOMA DE MUESTRAS.
Se tomaron muestras compuestas ya que son preferibles cuando se desea conocer resultados promedios. Es una mezcla de muestras individuales proporcionales al caudal instantáneo; para el efecto se toman muestras simples a intervalos constantes de tiempo por lo regular 1 hora, se almacenan
-0,1000 0,1000 0,3000 0,5000 0,7000 0,9000 1,1000 1,3000 1,5000 1,7000 1,9000 2,1000 2,3000 2,5000 2,7000 2,9000
apropiadamente en refrigeración y, al final del periodo de muestreo, se toman en proporción directa al caudal aforado en cada instante del proceso. Todo frasco o recipiente debe identificarse con una etiqueta que registre información básica como fecha, nombre de la fuente, sitio de procedencia, tipo de muestreo, y preservativo usado.
Este es el método más común para tener en cuenta las variaciones de caudal y de características del agua residual, así como para minimizar los costos de los análisis. Si se toman suficientes muestras simples, que luego se mezclan para el análisis, los resultados serán similares a los que se obtendrían con base en una muestra de un tanque de mezcla completa (ROMERO Jairo, 1999).
A mayor frecuencia de muestras simples, mayor representatividad de la muestra compuesta. En muestras compuestas con respecto al caudal (muestra integrada), se añade a la mezcla una cantidad proporcional al caudal para cada instante de muestreo (ver anexo 3)
Imagen 2.7. Toma de muestras compuestas.
Fuente: El autor.
El tipo de muestreo fue manual, colocando un recipiente sobre el flujo y luego llenándolo. Esto es ventajoso porque permite observar las condiciones en que se realiza el muestreo y cualquier requerimiento adicional.
Preservativos:
recipiente de muestreo antes de obtener la muestra o inmediatamente después de tomarla.
Tabla 2.2. Preservativos usados y de los tiempos de almacenamiento máximo para diferentes parámetros.
Parámetro Preservativo Periodo máximo de almacenamiento
Acidez – alcalinidad DBO5
DQO SOLIDOS
Refrigeración a 4°C
Refrigeración a 4°C
Refrigeración a 4°C
Ninguno
24 h 10h 10h 7 días.
Fuente: Romero 1999.
Los puntos donde se tomaron las 6 muestras de agua son los siguientes: P1: Pozo de aforo 1 (2 muestras).
P2: Caja de visita 2 (2 muestras). P3: Caja de visita 3 (2 muestras).
Para el transporte de las mismas se siguió el procedimiento recomendado por las normas SSA, es decir estas fueron embasadas, etiquetadas y refrigeradas en envases estériles de acuerdo al siguiente detalle
3000 ml para análisis de DBO5 y DQO 3000 ml para análisis físico-químicos 110 ml para análisis bacteriológicos.
Imagen 2.8. Embasado, refrigerado, transporte y toma de temperatura.
7.6. ANALISIS DE AGUA RESIDUAL.
Los resultados no serán confiables si la toma de muestra no tiene un carácter representativo y homogéneo, en nuestro caso los procesos en la zona de industria no son de carácter constante, variando en sus características físico químicas, por lo que se decidió tomar muestras compuestas durante toda la jornada de producción; para el caso de la planta de lácteos y, en el caso de la planta de cárnicos los parámetros serán proporcionados por una empresa de embutidos local, los mismos que sobrepasan los valores establecidos en la Norma de calidad ambiental y descarga de efluentes libro IV que son las que están vigentes y rigen en nuestro país.
De acuerdo a recomendaciones del Ing. Jairo Romero Rojas los parámetros de análisis de mayor importancia y que se recomienda hacer análisis de laboratorio en una empresa de lácteos son: DBO5, DQO, pH, Sólidos Suspendidos.
Principales análisis físico – químico utilizados en la zona de industrias.
Es necesario para determinar su manejo, tratamiento y disposición final conocer las propiedades físicas y componentes químicos básicos de las aguas residuales; las cuales se resumen a continuación:
Temperatura
La temperatura del agua residual es generalmente más alta que la del suministro, debido a la adición de agua caliente procedente de las casas y de las actividades industriales.
industriales que utilizan aguas superficiales para refrigeración les interesa mucho la temperatura del agua en captación.
Por otro lado, el oxígeno es menos soluble en el agua caliente que en la fría. El aumento de la velocidad de las reacciones químicas que supone un aumento de la temperatura, junto con la disminución del oxígeno presente en las aguas superficiales, pueden frecuentemente causar graves agotamientos en los meses de verano a las concentraciones de oxígeno disuelto.
Estos efectos se ven aumentados cuando se vierten cantidades suficientemente grandes de agua caliente a las corrientes naturales receptoras. Debe tener presente que un cambio repentino de temperatura puede dar como resultado un alto porcentaje de mortalidad de la vida acuática. Finalmente, las temperaturas anormalmente elevadas pueden dar lugar a un crecimiento indeseable de plantas acuáticas y algas.
Este parámetro es tomado in situ, directamente al efluente, con un termómetro de campo.
Color
La condición se refiere a la edad del agua residual. Se determina cualitativamente por su color y olor. El agua residual reciente suele ser gris; sin embargo, como quiera que los compuestos orgánicos sean descompuestos por las bacterias, el oxígeno disuelto en el agua se reduce a cero y el color cambia a negro.
Para determinar el color se utiliza el método colorimétrico, el mismo que utiliza soluciones estándar, elaboradas a partir de cloroplatinato de potasio. Se considera que una unidad de color (uc) es igual al color producido por 1 mg/l de platino.
Olor
Son debidos a los gases producidos por la descomposición de la materia orgánica. El agua residual reciente tiene un olor peculiar algo desagradable, pero más tolerable que el del agua residual séptica.
El olor más característico del agua residual séptica es del sulfuro de hidrógeno producido por los microorganismos anaerobios que reducen los sulfatos a sulfitos. Las aguas residuales industriales contienen áreas compuestas olorosas, o capaces de producir olores en el proceso de tratamiento.
El parámetro es causado por la descomposición de la materia orgánica la cual produce material no carbonáceo como el amoniaco. Este compuesto se oxida por intermedio de las bacterias nitrificantes en nitritos y nitratos.
Sólidos
Sólidos suspendidos: Estos sólidos son los que al ser filtrados por un filtro de membrana filtrante, quedan en el papel filtro (papel filtro # 40), previamente calentado para eliminar humedad en el horno a 105ºC por espacio de 1 hora, en una cápsula de porcelana.
Este residuo se somete a desecación a una temperatura de 105º hasta peso constante. Este análisis se determina por gravimetría.
Demanda bioquímica de oxígeno
La medida de la DBO5 es importante en el tratamiento de aguas residuales y para la gestión técnica de la calidad del agua porque se utiliza para determinar la cantidad aproximada de oxígeno que se requerirá para estabilizar biológicamente la materia orgánica presente.
Los datos de la DBO5 se utilizan para dimensionar las instalaciones de tratamiento y medir el rendimiento de alguno de estos procesos. Asimismo calcularse la velocidad a la que se requiera el oxígeno.
A fin de asegurar que los resultados obtenidos sean significativos, la muestra deberá ser convenientemente diluida con agua de dilución, especialmente preparada de modo que existan nutrientes y oxígeno, disponible durante el periodo de incubación.
Normalmente se preparan varias diluciones para cubrir la gama completa de posibles valores.
El agua de disolución es inoculada en un cultivo bacteriano que ha sido alimentado si fuese necesario, a la materia orgánica presente en el agua.
El inoculo que se usa para preparar el agua de disolución para el ensayo de la DBO5 es un cultivo mixto. El periodo de incubación es generalmente de 5 días a 20 ºC, si bien puede utilizarse otro período de tiempo y temperatura. Sin embargo la temperatura debe ser constante a lo largo de todo el ensayo.
pH
El agua residual con una concentración diversa de un hidrógeno es difícil de tratar por medios biológicos y si la concentración no se altera antes de la evaporación, el efluente puede alterar la concentración de las aguas naturales. El pH de los sistemas acuosos puede medirse convenientemente con un pH-metro, del mismo modo, se utilizan distintas soluciones indicadoras que cambian de calor a determinados valores de pH.
[image:36.595.133.451.269.416.2]Nota: Los parámetros como temperatura, color y olor se muestran en el anexo 3.
Tabla 2.3. Resumen de análisis de las muestras de laboratorio ECOLAC)
MUESTRA DBO5
(mg/L) (mg/L) DQO (mg/L) ST (mg/L) SS 1 1314 3280 2640 3.2 2 1274 1866 273 0.91 3 1054 1300 89.2 0.37 4 1136 - 123 0.84 5 1196 - 112.8 0.65 6 1097 - 109.7 0.42
Norma Calidad ambiental y descarga de
efluentes 250 500 1000 220
Fuente: El autor.
DESCRIPCION:
Muestra1 y 4 : Pozo de aforo 1 Muestra 2 y 5: Caja de visita 2. Muestra 3 y 6: Caja de visita 3.
Los análisis de aguas provenientes de los vertidos de la industria cárnica generan múltiples problemas de contaminación del medio. Presentan un alto contenido en materia orgánica (DQO y DBO5), grasas y Sólidos en Suspensión. El valor adoptado de carga contaminante para la planta de cárnicos fue la proporcionada por una empresa de la localidad en el cual deacuerdo a análisis anuales que tienen de laboratorio el parámetro crítico que sobrepasa notablemente las normativas es la DBO5 cuyo valor se detalla a continuación:
Tabla 2.4. Valores de DBO presentes en fábrica de productos cárnicos.
mg/l influyentes
Fábricas de productos
cárnicos Aprox. 9000
Desechos, proceso de elaboración (cocción y tratamiento al vapor de materia prima y pro-ductos finales)
Fuente: Empresa lojana cárnicos.
Análisis de los resultados de las muestras.
De acuerdo a los resultados de los análisis de las muestras de aguas residuales, información proporcionada por la empresa de embutidos y análisis de laboratorio hechos años atrás en ECOLAC, se determinó que las aguas que provienen de la zona de lácteos pozo de aforo 1 (P1), caja de visita 2 (P2) y caja de visita 3 (P3) son las que sobrepasan los límites máximos permisibles que establecen la norma de calidad ambiental y descargas de efluentes: recurso agua (Libro VI, Tabla 12) que son las que están vigentes en nuestro país, por consiguiente son las que se deben cumplir para el tratamiento.
[image:37.595.81.513.72.164.2]Se puede observar en el anexo 4 que el indicador de la DBO5 es la que está fuera de los límites máximos permisibles con mayor diferencia, lo que nos conduce a tomarlo como principal parámetro de diseño. Según el investigador Mara, las aguas residuales son biodegradables si se cumple la siguiente relación:
Tabla 2.5. Biodegradabilidad del agua residual.
DBO5/DQO Biodegradabilidad del agua residual <0.20 Poco biodegradable
0.20 – 0.40 Biodegradable >0.40 Muy biodegradable
Fuente: Apuntes de Sanitaria 2004. U.T.P.L., Ingeniería Civil. Loja.
Las aguas residuales a tratar presentan una relación DBO5/DQO mayor a 0.4, por lo que podemos decir que son aguas biodegradables.
[image:37.595.133.465.577.664.2]MUESTRA DBO5/DQO
P1 0.40
P2 0.68
P3 0.81
Fuente: El autor.
Para la DBO de diseño se tomará la más crítica como lo es la DBO5 = 9000 mg /l que procede de la descarga de fábrica de embutidos, muy superior al de la planta de lácteos. Los sólidos en suspensión para el diseño se tomará al determinado por Michala y Vélez 2004 ya que es el más crítico registrado durante estos años equivalente a 2776.1 mg/l.
7.7. SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES.
Los niveles de tratamiento se agrupan según los diferentes grados de eficiencia alcanzados en la remoción de los contaminantes existente en los líquidos residuales. Estos niveles se conocen usualmente como: pretratamiento, tratamiento primario, tratamiento secundario, tratamientos avanzados o terciarios.
El pretratamiento como su nombre lo indica se trata de un tratamiento previo, diseñado para remover partículas grandes, tales como plásticos, pelos, papeles, etc., ya sea que floten o se sedimenten, antes de que lleguen a las unidades de tratamiento posteriores. Aquí se emplean mayoritariamente rejillas o tamices.
En el tratamiento primario se elimina un gran porcentaje de sólidos en suspensión, sobrenadante y materia inorgánica. En este nivel se hace sedimentar los materiales suspendidos usando tratamientos físicos o fisicoquímicos. También se utiliza la flotación. En algunos casos el tratamiento se hace dejando simplemente las aguas residuales un tiempo en grandes tanques o, en el caso de los tratamientos primarios mejorados, añadiendo al agua contenida en estos grandes tanques, sustancias químicas floculantes que hacen más rápida y eficaz la sedimentación.
También se incluyen en estos tratamientos la neutralización del pH y la eliminación de contaminantes volátiles como el amoníaco (desorción). Las operaciones que incluye son el desaceitado y desengrase, la sedimentación primaria, la filtración, neutralización y la desorción.
En el tratamiento secundario se trata de reducir el contenido en materia orgánica acelerando los procesos biológicos naturales. En esta fase del tratamiento se eliminan las partículas coloidales y similares. Puede incluir procesos biológicos y químicos. El tipo de tratamiento más empleado es el biológico, en el que se facilita que bacterias digieran la materia orgánica que llevan las aguas. Este proceso se suele hacer llevando el efluente que sale del tratamiento primario a tanques en los que se mezcla con agua cargada de microorganismos.
7.7.1. Pretratamiento.
Se diseñó las unidades de pretratamiento de acuerdo a la normativa impuesta en nuestro país y a investigaciones que existen sobre la depuración de aguas residuales.
Para esto se ha diseñado las siguientes unidades:
Canal de entrada al cribado. Cribado.
Desarenador (rectangular). Desengrasador.
7.7.1.1. Cajón de llegada.
Se debe proyectar un cajón de llegada del interceptor con facilidades para romper la presión de llegada y uniformizar velocidades.
7.7.1.2. Aliviadero de excesos.
Esta estructura nos permitirá regular el caudal que va a ingresar al tratamiento por medio de un canal que está situado en el cajón de llegada, ya que el diseño de la planta está calculado para un caudal determinado es un aliviadero de emergencia utilizado para caudales que sobrepasen el caudal de diseño.
7.7.1.3. Canal de entrada al cribado.
Esta unidad nos permitirá regular la velocidad de acercamiento a las cribas.
7.7.1.4. Cribado.
Unidad de barras paralelas, utilizados para remover sólidos flotantes y en suspensión, son los más empleados en el tratamiento preliminar.
7.7.1.5. Desarenador
Cámara diseñada con la finalidad de reducir la velocidad de los residuos industriales líquidos (RILES), y permitir la separación de sólidos minerales (arena), por sedimentación.
Dispositivo provisto de pantallas retenedoras de grasa que por su diferencia de densidad del agua flotaren a la superficie.
7.7.2. Tratamiento primario.
7.7.2.1. Sedimentador.
Eliminación de los sólidos sedimentables, es decir aquellos sólidos que por su finura o densidad no fueron retenidos en las diferentes unidades de pretratamiento. El rendimiento de un decantador primario es del 40% a 50% de la carga orgánica y de un 50% a 60 % de la materia en suspensión del afluente.
Los elementos fundamentales de todo decantador son:
Entrada del afluente: ésta se debe proyectar de tal manera que el flujo de alimentación se difunda homogéneamente por todo el tanque.
Deflectores: éstos se los coloca normalmente en la entrada y salida del decantador, el primero nos sirve para conseguir una buena distribución del caudal afluente, y el segundo para retención de las sustancias flotantes, grasas y espumas.
Características geométricas: las relaciones entre ellas deben ser las adecuadas para la sedimentación de los tipos de partículas previstas. La forma puede ser rectangular, cuadrada o circular.
7.7.3. Tratamiento secundario.
7.7.3.1. Biofiltro dinámico aeróbico.
familia de los anélidos en el tratamiento de aguas servidas y RILES de forma integral. La experiencia francesa ya había comprobado que estos animales eran eficaces en el tratamiento de basura domiciliaria y en lodos de plantas de tratamiento convencional. Sin embargo, el grupo chileno fue más allá y logró diseñar un sistema para procesar líquidos y sólidos orgánicos al mismo tiempo. Las lombrices consumen la materia orgánica de los afluentes residuales transformándola, por oxidación, en anhídrido carbónico y agua. Una parte, aproximadamente un tercio, pasa a constituir masa corporal y la otra fecas, que en último término dan origen a humus que puede ser utilizado para mejorar los terrenos; es decir, no se generan lodos. En el proceso se genera una rica flora bacteriana que también contribuye a la degradación de la materia orgánica presente.
También denominado lombrifiltro que es un biofiltro que contiene lombrices, a través del cual se hace pasar el agua residual. Este biofiltro comprende cuatro capas de diversos materiales. La capa superior consiste en material orgánico con un gran número de micro-organismos y lombrices (Eisenia phoetida) principalmente, las cuales absorben y digieren la materia orgánica dejando el agua sin su principal contaminante. A continuación, hay una capa de aserrín para una segunda filtración, luego, la tercera capa está formada por piedras de tamaño pequeño y la última por piedras de mayor tamaño. Estas dos últimas capas proveen soporte y aireación al sistema, asegurando su permeabilidad. El agua pasa a través del biofiltro sólo por gravedad y emerge clara y sin materia orgánica.
Para el correcto funcionamiento del lombrifiltro éste debe estar en un estado de saturación, en donde se dispersan homogéneamente las aguas residuales para que las lombrices puedan llegar a esa zona (Lay- Son, 2002).
Fuente: Fundación para la transferencia y tecnología Chile.
Imagen 2.9. Biofiltro para empresa láctea.
Fuente: Hacienda Chilolac (CHILE)
En el sistema de lombrifiltro se efectúan los siguientes procesos: filtración, absorción, descomposición, reacciones aeróbicas y anaeróbicas específicas.
Ventajas del sistema.
descargados en el agua servida y sólidos grandes que pudieran tapar las cañerías o los sistemas de regado de los filtros (SISTEMA TOHA CL).
El lecho filtrante no se impermeabiliza: El Biofiltro tiene una diferencia muy importante respecto de otros sistemas de filtros, nunca se colmata o impermeabiliza. Esta característica se debe principalmente a la acción de las lombrices que, con su incansable movimiento, crean túneles y canales que aseguran en todo momento la alta permeabilidad del filtro. Los materiales sólidos orgánicos presentes en el agua servida, que colmatan o tapan otros filtros, en este caso son digeridos por las lombrices (SISTEMA TOHA CL).
Bajos costos operacionales: En general el Biofiltro tiene bajos requerimientos energéticos ya que requiere básicamente la energía necesaria para activar la bomba de la planta elevadora si fuere el caso. Normalmente todos los sistemas requieren de plantas elevadoras ya que los colectores de agua servida llegan a cierta profundidad con respecto al lugar de emplazamiento de las plantas de tratamiento y los procesos e instalaciones (por costos) se realizan y ubican a nivel del suelo (SISTEMA TOHA CL).
Produce un subproducto que puede ser utilizado como abono natural: Debido a que la materia orgánica de las aguas servidas es convertida en masa corporal de lombrices y en humus de lombriz, en anhídrido carbónico y en agua, cada cierto tiempo puede extraerse los excesos de humus, y así reconstituir la estratigrafía inicial del Biofiltro, y ser utilizados como excelente abono agrícola cuyo uso incluso en forma excesiva no daña ni quema las plantas como es el caso de los fertilizantes químicos. Adicionalmente, se puede destacar que las lombrices pueden ser utilizadas como alimento de aves o como fuente de materia rica en proteínas (SISTEMA TOHA CL).
o DBO : 95 % o Sólidos Suspendidos : 95 % o Sólidos Totales : 95 % o Nitrógeno total : 60 a 70 % o Fósforo total : 60 a 70 %
o Coliformes fecales : 1 escala logarítmica (sin radiación UV)y cumple normas de riego (con radiación UV)
Fuente: www.alfaeditores.com
La lombricultura es una biotecnología que utiliza especies domesticadas de lombriz como una herramienta de trabajo, recicla todo tipo de materia orgánica obteniendo como fruto de este trabajo humus, carne y harina de lombriz.
La lombricultura se aplica para procesos de compostaje o estabilización de estiércol, desechos vegetales, lodos de plantas de tratamiento, aserrín y desechos de mataderos.
Tipos de lombrices que se utilizan son: - Lumbricus rubellus
- Eisenia foetida (lombriz roja californiana) - Eisenia andrei
Entre estos tipos de lombrices, la lombriz roja californiana es la más común en América Latina. La lombricultura con Eisenia Foetida se realiza a larga escala en Cuba, Argentina, Chile, Perú y en el Sur del Ecuador. Las lombrices de la especie Eisenia Foétida, (lombriz roja californiana), Eisenia Andrei o Lumbricus Rubellus, ingieren grandes cantidades de materia orgánica descompuesta.
De los análisis químicos realizados al humus de lombriz se detecta la presencia de hasta un 4% de nitrógeno, 5 % de fósforo, 5 % de potasio, un 4 % de calcio, una carga bacteriana de 2 billones por gramo y un pH entre 7 y 7,5. De todos los estudios realizados se concluye que el lombricompuesto es un fertilizante orgánico de altísima calidad, acción prolongada, fácil y económica producción (Universidad de Chile. Evaluación Ambiental del Sistema Tohá).
Se pueden diferenciar dos tipos de lombricultura, la de compostaje con ayuda de lombrices, y la lombricultura intensiva. El compostaje con ayuda de lombrices, las lombrices ayudan con su movimiento a mezclar, mover y airear el cuerpo de residuos a tratar. En la lombricultura intensiva, las lombrices comen los materiales compostables completamente. El producto de la lombricultura son las heces fecales de las lombrices (lombricompuesto) que son un humus extremamente fino, sin elementos tóxicos y con característicos excelentes de fertilizante. Si se siembran pocas lombrices al cuerpo de basura, se realiza el compostaje con ayuda de lombrices. Si se siembra una cantidad alta en el residuo a tratar, se produce el compost de heces de lombrices.
La gestora
Fuente: http://www.biofiltro.cl/
La lombriz roja californiana (Eisenia foetida) mide entre 6 y 8 cm de largo, tiene 3 a 5 milímetros de diámetro y pesa de 0,24 hasta 1,4 gramo. Se trata de una especie bastante rústica, aunque no soporta la luz solar directa. En general se aparea cada 7 días y de la unión se deposita una cápsula con 2 a 20 nuevas lombrices que emergen después de 2 a 3 semanas. Estos nuevos individuos maduran sexualmente a los dos o tres meses. Unido a este alto potencial reproductivo exhiben una gran capacidad de apiñamiento. La población es proporcional a la cantidad de alimentos que encuentran. Así, para aguas con DBO5 de 300 mg O2/L alcanza a 3 ó 4 mil/m2 de biofiltro y con DBO5 de 10 mil fácilmente supera las 15 mil/m2.Las lombrices avanzan excavando el terreno que habitan a medida que comen. Así reciclan, a través de su tracto intestinal, la materia orgánica, incluida la feca de otros ejemplares. Esta materia degradada hasta su último estado de descomposición por efecto de los microorganismos recibe el nombre de humus.
Cuidado de las Lombrices.
Imagen 2.10. Lombriz roja californiana.
Fuente: Fundación para la transferencia y la tecnología en Chile.
Las lombrices soportan temperaturas entre 0° - 45° C. Se recomienda una temperatura entre 20° - 25° C para asegurar la mayor eficiencia del sistema. Para no producir mortalidad a las lombrices, no se pueden sembrar durante la fase de prefermentación o al comienzo de la fermentación principal.
adecuada puede dar lugar a la muerte de la lombriz. Las lombrices toman el alimento succionando, por tanto la falta de humedad les imposibilita dicha operación. El exceso de humedad origina empapamiento y una oxigenación deficiente.
Las lombrices no pueden realizar el compostaje bajo condiciones anaeróbicas y se van de una región anaeróbica hacia regiones con oxígeno. Se puede realizar la lombricultura con un pHentre 3 - 8; el óptimo es un pH entre 6 - 7. Las lombrices prefieren un ambiente oscuro. Para asegurar que se dispersen homogéneamente por todo el residuo a tratar, se recomienda cubrir el área de lombricultura. Eso se puede hacer con pasto, con hojas o con tierra humus.
Imagen 2.11. Estructura superior del lombrifiltro
Fuente: www.biofiltrochile.com.
No obstante, por el hecho de ser un tratamiento biológico deben destacarse algunos requerimientos, comunes en la mayoría de los sistemas de tratamiento de aguas servidas domésticas:
No se puede descargar solventes orgánicos en el sistema.
Debe existir una persona que revise periódicamente el funcionamiento del sistema.
Se debe reponer con relleno económico (viruta) mensualmente el nivel inicial del filtro.
Se deben extraer las malezas que crecen en la superficie.
superficie. Si se producen posas de agua en alguna zona del biofiltro, se deberá rastrillar la superficie del lecho para así aumentar la permeabilidad del mismo.
Cada cierto tiempo se deberá retirar el humus de la parte superior del biofiltro, aproximadamente 15 a 20 cm de la superficie deberán ser retirados y luego reemplazarlos por aserrín. Este proceso se deberá realizar siguiendo las siguientes operaciones:
a. Cortar el riego de la zona donde se retirará material, lo cual permitirá que las lombrices emigren de estas zonas secas a las húmedas.
b. Retira en forma manual la capa superior (5 cm según necesidad). c. Se rellena con material nuevo en forma homogénea.
En cuanto al sistema de riego, sólo requiere que el operador verifique el normal funcionamiento de las válvulas durante la operación del sistema. Por otra parte, el sistema de difusores giratorios se deberán revisar periódicamente, y en caso que se produzca la obstrucción de alguno de ellos, podrá ser destapado sin mayor dificultad por el encargado de la planta tomando las precauciones necesarias (implementos de seguridad, cierre de la válvula de la red de entrada al biofiltro correspondiente). Además se debe mantener un stock de regadores para los casos de perdida irremediable de alguno de los que están en operación.
El sistema de evacuación opera en forma gravitacional en nuestro caso y requiere solamente de inspecciones visuales para comprobar su correcto funcionamiento o corregir obstrucciones.
Descripción del diseño para la planta de tratamiento de la zona de industrias.
Los materiales se depositarán en capas aproximadamente horizontales, que abarquen toda la extensión del sector por cubrir. Desde abajo hacia arriba, tenemos en primer lugar los tubos recolectores de las aguas filtradas, PVC sanitario de 110 mm de diámetro. El cual tiene una inclinación de 1.5 % para conducir las aguas hacia el exterior. A continuación se instalará la capa de bolones con un diámetro de 20-25 cm, los que permiten el libre escurrimiento de las aguas en el fondo, seguido de esta capa se instalará una capa de grava de 2 - 5 cm . Enseguida se debe colocar una malla racher que servirá de soporte a la principal capa de viruta, la que puede ser de cualquier madera y que debe tener una altura no inferior a los 30 cm preferible sobre los 50 cm. El espesor de las capas será establecido de manera tal que pueda lograrse la densidad especificada en todo su espesor.
Lombrices:
Se deberán sembrar las lombrices a razón de mil por m2, de la especie Eisennia foetida esto se hará depositando el humus en que ellas están en montículos, para permitirles que invadan el resto del relleno en forma suave y de acuerdo a su propia adaptación. El relleno se hará en una primera etapa previa a la prueba hidráulica.
Disposición de Lodos.
El sistema para tratamiento de aguas servidas no genera lodos. Este sistema degrada la totalidad de sólidos orgánicos del agua servida, sin producir lodos inestables como el resto de los sistemas de tratamiento. El producto sólido generado por este sistema es Humus de lombriz el que puede ser reutilizado como abono para los mismos predios.
pudieran tapar las cañerías filtro; estos deben ser retirados y desechados en la basura común.
Tabla 2.7. Ventajas con respecto a otros sistemas
Sistema de Tratamiento
Requerimiento de Area
Requerimiento de Energía y
Equipos. Manejo y Cantidad de Lodos Costos de Inversión Eficacia Tratamiento Lagunas de
estabilización Gran Area
Planta elevadora Alta cantidad de lodos, manejo complicado.
Medios Media a Baja
Filtros
Percoladores Area reducida
Planta elevadora + Manejo de lodos
Alta cantidad de lodos, manejo complicado. Altos Media Lodos Activados
Área reducida a media
Planta elevadora + Aireadores + Manejo de lodos
Alta cantidad de lodos,
manejo complicado.
Altos Media a Alta
Físico-Químico Área reducida
Planta elevadora +
Equipos de Floculantes + Manejo de lodos
Alta cantidad de lodos,
manejo complicado.
Altos Alta
Lombrifiltro Área media a reducida Planta elevadora + Cámara de radiación Lodo se transforma en humus, fácil de manejar. Bajos Alta
Fuente: www.biofiltrochile.com.
Nota:
El área requerida de estos sistemas no considera las áreas que se deben utilizar para realizar la estabilización de los lodos producidos. Este costo está dado por los grandes movimientos de tierra y valor de
A pesar de presentar una alta eficiencia, la reducción de nutrientes como Nitrógeno y Fósforo es baja.
[image:52.595.114.482.415.660.2]En general presentan alta eficiencia de remoción de materia orgánica suspendida y no en la componente disuelta por lo que se deben combinar con otros sistemas.
Tabla 2.8.Costo con respecto a otros sistemas
Fuente: www.biofiltrochile.com.
Calidad del RIL tratado para empresas similares.
Gráfico 2.4. Eficiencia de remoción de grasas y aceites y DBO
Fuente: Empresa Curacavi en Chile.
3. DISEÑO HIDROSANITARIO.
Con la evaluación del sistema de desague, se procedió a realizar el respectivo diseño hidrosanitario de la zona industrial, decidiendo por un sistema de desague separado, es decir existirá un sistema para desague sanitario, pluvial e industrial.
El presente estudio contempla el diseño integral de los sistemas hidro-sanitarios los que se han efectuado en base a parámetros de diseño de hidráulica de interiores, fundamentado en Normas internacionales (Normativa española regida por la norma europea UNE); como locales (Reglamento local de construcciones).
3.1. CRITERIOS DE DISEÑO
Para la ejecución del presente estudio hidrosanitario se ha tomado en cuenta las recomendaciones de Rafael Pérez Carmona, los parámetros de diseño y especificaciones exigidas por la Unidad Municipal de Agua Potable y Alcantarillado de Loja y las recomendaciones establecidas por el Ing. Gustavo Ruiz 2006.
En vista que estas plantas buscan la certificación de calidad, los parámetros para su diseño se tomarán en base a normas internacionales como lo son las normas NIA (Normas básicas para instalaciones interiores de suministro de agua).
Para el diseño se utilizó el programa Cypecad, con el módulo de instalaciones del edificio (versión de prueba).
Fuente: El autor
3.2. SUMINISTRO DE AGUA.
3.2.1. Condiciones del suministro.
El cálculo de la red se efectuó permitiendo que el programa dé como resultado la presión necesaria en acometida que garantice el correcto funcionamiento de la red.
3.2.2. Simultaneidad en los consumos
El cálculo hidráulico de la red de fontanería se puede realizar acumulando los caudales brutos definidos en los consumos, o bien aplicando coeficientes de simultaneidad.
Para el dimensionamiento de los diámetros se tomará en cuenta que no todos los aparatos funcionarán al mismo tiempo.
Por tal motivo se diseñará en base al caudal máximo probable que se lo ha obtenido empleando el método utilizado en Francia, el método de las probabilidades, que recomiendan las normas de fontanería.
Para el método francés según la cual el coeficiente K (tanto por ciento), por el que debe multiplicarse el gasto será:
1 1
S
K
3.1
Donde,
S - Número de salidas.
K - Coeficiente de simultaneidad de uso.
Para el presente diseño, el consumo máximo probable se lo ha calculado utilizando el método francés, que aplica el coeficiente de simultaneidad a la suma de los diferentes gastos de los aparatos sanitarios, habiéndose calculado el mencionado coeficiente para cada tramo, como se detalla a continuación: El coeficiente de simultaneidad, según el método francés es mínimo 0.20 y como máximo tendrá un valor de uno.
3.2.4. Biblioteca de consumos.
[image:56.595.85.514.566.768.2]La biblioteca de consumos está adaptada al Código Técnico de la Edificación. Se introducen los caudales por aparato contenidos en la tabla:
Tabla 3.1. Descargas instantáneas
Caudal instantáneo mínimo para cada tipo de aparato.
Tipo de aparato
Caudal instantáneo mínimo de agua
fría. (dm3/s)
Caudal instantáneo mínimo de ACS.
(dm3/s) Lavamanos
Lavabo Ducha
Bañera de 1.4 m o más Bañera de menos de 1.4 m Bidé
Inodoro con cisterna Inodoro con fluxor.
0.05 0.10 0.20 0.30 0.20 0.10 0.10 1.25
0.030 0.065 0.100 0.200 0.150 0.065
