Luego de brindar una cuidadosa asesoría en el desarrollo del proyecto de titulación denominado “DISEÑO HIDRÁULICO DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE LA URBANIZACIÓN DE PORTO-NOVO EN LA CIUDAD DE PORTOVIEJO”. El proyecto realizado cumple con los criterios metodológicos y normas técnicas vigentes de la Universidad Estatal del Sur de Manabí. Por lo que autorizo su presentación ante las autoridades universitarias correspondientes. Esta tesis no hubiera sido posible sin el aporte de la empresa Estudio Técnico de Ingeniería y Arquitectura (Etinar S.A.), especialmente del Ing.
Hernán Vinueza (residente de la urbanización Porto – Novo) quien enriqueció mi trabajo de investigación.
INTRODUCCIÓN
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
OBJETIVO ESPECÍFICO
MARCO TEÓRICO
Aguas residuales
Componentes generales de aguas residuales
Fraccionamiento de las aguas residuales
Este es el resultado de la fusión entre las aguas residuales producidas en las industrias y las precipitaciones. Las aguas residuales procedentes de zonas residenciales son producidas por el metabolismo y las actividades humanas. Su origen es por actividad comercial o industrial, no son domésticos ni por lluvia.
Origen de aguas residuales (domésticas, industrial y pluviales)
Son resultados de actividades industriales que vierten a la red de aguas residuales municipales, y depende del tipo de industria. Son el agua recogida por el sistema de alcantarillado y este funciona junto con la recogida y transporte de aguas residuales domésticas e industriales.
Cualidad de las aguas residuales
Flujo de aguas residuales
Componentes de las aguas residuales urbanas que afectan el medio ambiente
Son partículas provenientes de aguas residuales que suelen ser de pequeño tamaño, según el manual (Juan José Salas, 2008), los sólidos en suspensión están compuestos por un 60% de sólidos sedimentables y un 75% de sustancias orgánicas. Los nutrientes a destacar son el nitrógeno y el fósforo. Mediante el uso de detergentes y fertilizantes, las heces humanas también aportan nitrógeno orgánico. Las bacterias y los virus están presentes en grandes cantidades en las aguas residuales y, como resultado, pueden causar enfermedades.
Los hábitos humanos están generando actualmente una gama de contaminantes que no existían hace muchos años, y estas principales sustancias son los productos de limpieza del hogar, productos de cuidado personal, productos farmacéuticos, etc.
Parámetros utilizados para identificar las aguas residuales
Son sólidos que no pasan por una membrana filtrante con un tamaño de 0,45 micras (Juan José Salas, 2008), dentro de estos también se encuentran los sólidos sedimentarios y no sedimentarios. Es la cantidad de oxígeno (mg/l) que deben utilizar los componentes para oxidar biológicamente el agua residual. Estos duran 5 días y suponen un consumo del 70% de las sustancias biodegradables.
Esta es la cantidad de oxígeno (mg/l) necesaria para oxidar los componentes del agua residual mediante reacciones químicas.
Efectos de las aguas residuales sin depuración
El aporte excesivo de N (nitrógeno) y P (fósforo) en las aguas residuales puede producir un enorme crecimiento de algas y otras plantas acuáticas, impidiendo el uso de estas aguas para uso doméstico o industrial. La descarga de aguas residuales a canales públicos sin limpiarlos genera la propagación de algunos gérmenes o virus a las personas que viven cerca o se encuentran alrededor de ellos. Entre las enfermedades que se pueden propagar destacan el tifus, la disentería, el cólera y la hepatitis tipo A. Para evitar este tipo de problemas y daños a la salud, existen sistemas de tratamiento que, mediante un proceso, eliminan la mayor parte de los contaminantes que se encuentran en las aguas residuales y vierten aguas menos nocivas para que puedan ser asimiladas naturalmente por los canales receptores.
Por tanto, los sistemas de tratamiento pueden considerarse como complementos artificiales, importantes hoy en día en nuestra sociedad (Juan José Salas, 2008).
Significado de habitante equivalente en las aguas residuales
Procedimiento básico para tratamiento de aguas residuales
Si las aguas residuales están conectadas a un sistema de recogida de aguas pluviales, primero deben someterse a un tratamiento previo, ya que estas pueden contener piedras, palos, arena, etc. de gran tamaño. Cuando se ha eliminado casi la mayoría de los sólidos, el tratamiento secundario se encarga de la eliminación de la materia orgánica biodegradable, también ayuda con la eliminación de los sólidos aún presentes en las aguas residuales y de los nutrientes que están presentes en las aguas residuales. Los tratamientos más utilizados en este paso son los humedales o también llamados jardines artificiales, los filtros anaeróbicos y los filtros de turba.
Cuando el agua residual ha pasado por los diferentes niveles de un sistema de tratamiento, provoca un efecto secundario que es el tratamiento de lodos, a esto se debe.
Manejo de las aguas residuales tratadas
Es el destino final de todo este proceso de tratamiento de aguas residuales, que puede ser un río, una playa o para riego de jardines, dependiendo del efluente final y de las normas que deben cumplir las autoridades ambientales. Se pueden utilizar en el proceso de limpieza y enfriamiento industrial, pero no en la industria alimentaria.
Tratamientos de aguas residuales con tecnologías no convencionales
Mecanismos de depuración de las tecnologías no convencionales
Este elemento presente en las aguas residuales se elimina del suelo mediante descomposición bacteriana; este proceso puede tener lugar a través de partículas presentes en el suelo y la vegetación. Nitrógeno nítrico: Es similar al anterior en que se elimina de la vegetación y más de las raíces. Este nutriente presente en las aguas residuales se elimina aún más mediante absorción en el suelo. La arcilla se utiliza ampliamente en las aguas residuales municipales para obtener este nutriente.
Los metales pueden ser eliminados por vertido al suelo o también por plantas acuáticas en tratamientos que los utilicen.
Diferencias entre tecnologías convencionales y tecnologías no convencionales
Ventajas de los tratamientos no convencionales
Una de las características de las tecnologías no convencionales es que utilizan métodos naturales para tratar las aguas residuales. En este punto se garantiza el mantenimiento en TNC (tratamientos no convencionales) para el eficaz funcionamiento de todas sus funciones, su uso es convertir el agua residual en un líquido depurado que cumpla con la normativa vigente. En los filtros verdes, los sólidos suspendidos se retienen en la superficie del suelo y en el borde de los puntos de alimentación, lo que permite que se mineralicen y reciclen de forma natural.
Estos largos periodos de almacenamiento permiten la estabilización anaeróbica de los lodos a temperatura ambiente para reducir su volumen.
Tratamientos biológicos aerobios y anaerobios
La necesidad de revisar varios parámetros para asegurar resultados óptimos: PH, temperatura, caudal, porcentaje de materia orgánica. Estos tratamientos anaeróbicos no requieren oxígeno (𝑂2), lo que hace que muchos microorganismos anaeróbicos participen en la descomposición de la materia orgánica del agua residual. Esta respiración anaeróbica es un proceso biológico de oxidación, reducción de monosacáridos y otros compuestos en el que el aceptor terminal es una molécula distinta del oxígeno.
La fermentación es muy importante en este proceso, ya que a través de ella se obtiene energía química, se divide en dos: fermentación alcohólica que genera solo etanol y fermentación láctica que genera ácido láctico y en el caso de un proceso aeróbico es una fermentación ácida mixta.
Tipos de tratamiento no convencionales para aguas residuales
Fórmulas para el diseño de un tanque Imhoff recomendadas por (Organización Panamericana de la Salud (OPS), 2005). Este tipo de humedal está formado por un conjunto de estanques o canales paralelos, incluye vegetación y el nivel del agua es poco profundo. La zona donde se cultivan las plantas se compone de grava fina con un diámetro de aprox. 3 mm a 32 mm (Delgadillo, Camacho, Pérez y Andrade, 2010).
Para encontrar el tipo de combinación adecuada para un proyecto de tratamiento de aguas residuales, se deben tener en cuenta diferentes tipos de consideraciones dictadas por manuales y normas.
Fórmulas para el caudal en las aguas residuales
NOTA: Los resultados del coeficiente M de diferentes autores se suman y dividen por el número total y este es el resultado que se aplicará a la fórmula QM.
MATERIALES Y MÉTODOS
Metodología de la investigación
Materiales utilizados
ANÁLISIS Y RESULTADOS
OBJETIVO 1: IDENTIFICAR LA TECNOLOGÍA APROPIADA PARA
Para encontrar los valores de M en diferentes fórmulas es necesario utilizar el valor poblacional en miles (Gallardo, 2021). El diámetro de la tubería de la red de alcantarillado es igual a 300 mm, información proporcionada por la empresa (ETINAR, 2021). El valor de L que es igual a la longitud total de la red de alcantarillado en el sector N.
Para encontrar los valores de M en las diferentes fórmulas es necesario utilizar el valor poblacional en miles (Gallardo, 2021). En zonas normales esto hace que no sean tan sensibles en cuanto a deficiencia de oxígeno, etc. Y si se vierte en zonas costeras como playas, entonces es necesario un tratamiento adecuado, un tratamiento que incluya un buen efluente final y que preserve la vida acuática. garantías.
El fondo del tanque debe tener una sección transversal en forma de V y la pendiente horizontal debe ser de 50º a 60º. Este sistema está considerado en el proyecto de bombeo para el tratamiento que implementará la empresa Etinar S.A. El uso de un material interno en el tanque permite una purificación basada en la nutrición de bacterias, cuyo tamaño depende de la cantidad de flujo de aguas residuales.
Como efecto secundario del tratamiento de aguas residuales tenemos la producción de lodos, estos son tratados en base al diseñador, pero entre los más utilizados se encuentra el lecho de secado de lodos. En el tratamiento secundario, además de completar la eliminación de los sólidos, ayuda a eliminar las bacterias biodegradables presentes en las aguas residuales.
OBJETIVO 2: ELABORAR UNA PROPUESTA PARA LA DEPURACIÓN DE
Nota: Se sabe que para un tiempo de descomposición de lodos de 6 meses, un valor típico para el dimensionamiento del área de descomposición es de 0,07 m3/h.e. 𝑉𝑠 = 22.25 𝑚3 − Valor del volumen de sedimentación total de los tanques Imhoff 𝑉𝑠 = 2.22 𝑚3 − Valor del volumen de sedimentación por unidad de tanque Imhoff. El valor recomendado para la carga hidráulica del vertedero es de 250 mt3/(m*día) (Organización Panamericana de la Salud (OPS), 2005).
Nota: Para la altura del filtro anaeróbico se utiliza un valor de 2.50 m recomendado por (MÉXICO, 2015). Nota: Se sabe que con un tiempo de digestión de lodos de 6 meses, el valor de tamaño típico de la zona de digestión es de 0,07 mt3/h.e. 𝑉𝑠 = 33.02 𝑚3 − Valor del volumen de decantación total de los tanques Imhoff 𝑉𝑠 = 3.30 𝑚3 − Valor del volumen de decantación por unidad de tanque Imhoff.
El valor recomendado para la carga hidráulica del vertedero es de 250 mt3/(mt*día) (Organización Panamericana de la Salud (OPS), 2005). Nota: Para la altura del filtro anaeróbico se utiliza el valor de 3 m recomendado por (MÉXICO, 2015). La eficiencia de remoción esperada es del 23% y es el resultado de dividir la DBO5 de entrada por la DBO5 de salida.
El valor elegido del libro de (Delgadillo, Camacho, Pérez, & Andrade, 2010) corresponde a arena con grava y el valor elegido de conductividad hidráulica es igual a 850 mt3/mt2*día.
OBJETIVO 3: REALIZAR UN PRESUPUESTO REFERENCIAL Y PLANOS
CONCLUSIONES
RECOMENDACIONES
BIBLIOGRAFÍA
NORMAS PARA LA INVESTIGACIÓN Y DISEÑO DE SISTEMAS DE AGUA POTABLE Y DISPOSICIÓN DE AGUAS RESIDUALES PARA POBLACIONES SUPERIORES A 1000 HABITANTES. Análisis de tecnologías no convencionales para el tratamiento de aguas residuales domésticas en el municipio de Sancan.
ANEXOS
Planos del Tanque Imhoff Sector Nº1
Planos del Tanque Imhoff Sector Nº2
Planos del Filtro Anaerobio del Sector Nº1
Planos del Filtro Anaerobio del Sector Nº2
Planos del Humedal con Flujo Subsuperficial del Sector Nº1
