diseño, construccion, equipamiento, arranque y pruebas de planta de tratamiento de aguas...

Diseño, construcción, equipamiento, arranque y pruebas de planta de tratamiento de aguas residuales, en la localidad de tuxtla chico, chiapas.

Especialidad: Ingeniería Quimica, Subespecialidad Tratamiento de Aguas, Gran Reto de la Ingeniería Mexicana: Tratar el 100% de las aguas residuales en México y reutilizarlas

,1

DISEÑO, CONSTRUCCIÓN, EQUIPAMIENTO,

ARRANQUE Y PRUEBAS DE PLANTA DE

TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES, EN

LA LOCALIDAD DE TUXTLA CHICO,

CHIAPAS.

Especialidad: Ingeniería Química

Subespecialidad: Tratamiento de Aguas

Gran Reto de la Ingeniería Mexicana: Tratar el 100% de las aguas

residuales en México y reutilizarlas

HÉCTOR ENRIQUE SALGADO RODRÍGUEZ

DOCTORADO EN INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Fecha de ingreso (28, 04, 2016)

Zapopan, Jalisco



,2

CONTENIDO.

1. RESUMEN EJECUTIVO. ............................................................................................. 4

2. OBJETIVO ..................................................................................................................... 6

3. ALCANCE ..................................................................................................................... 7

4. INTRODUCCIÓN. ......................................................................................................... 8

5. MEMORIA DESCRIPTIVA DE LA LOCALIDAD ..................................................... 9

5.1 Situación Actual: .................................................................................................... 9

6. DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE EXISTENTE ..................... 17

6.1 Fuente de abastecimiento...................................................................................... 17

6.2 Obra de captación ................................................................................................. 17

6.3 Línea de conducción ............................................................................................. 17

6.4 Tanque regularizador ............................................................................................ 17

6.5 Red de distribución ............................................................................................... 17

6.6 Desinfección ......................................................................................................... 17

6.7 Servicio ................................................................................................................. 17

7. DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO SANITARIO

EXISTENTE ......................................................................................................................... 18

7.1 Red de atarjeas ...................................................................................................... 18

7.2 Colectores y subcolectores ................................................................................... 18

7.3 Emisores ............................................................................................................... 18

8. DESCRIPCION DEL SISTEMA DE SANEAMIENTO EXISTENTE ...................... 18

8.1 Cárcamo de bombeo ............................................................................................. 18

8.2 Sistema de Tratamiento de aguas residuales ........................................................ 18

9. ANÁLISIS DE ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN:.................................................. 19

9.1 Análisis y selección de alternativas del sistema de tratamiento ........................... 19

9.2 Ampliación de red de atarjeas .............................................................................. 21

9.3 Colectores y subcolectores ................................................................................... 21

9.4 Descargas domiciliarias ........................................................................................ 21

9.5 Emisor ................................................................................................................... 21

9.6 Descripción del sistema de tratamiento de aguas residuales ................................ 21

10. MEMORIA DE CÁLCULO ..................................................................................... 34

10.1 Datos del Proyecto ................................................................................................ 34

10.2 Población actual: .................................................................................................. 42

10.3 Población de proyecto: ......................................................................................... 43

10.4 Dotación: .............................................................................................................. 43

10.5 Aportación: ........................................................................................................... 43



,3

10.6 Coeficiente de Harmon ......................................................................................... 44

10.7 Gastos ................................................................................................................... 44

10.8 Geotecnia .............................................................................................................. 45

11. PLANOS ................................................................................................................... 47

12. CONCLUSIONES. ................................................................................................... 55

13. BIBLIOGRAFÍA. ..................................................................................................... 56



,4

1. RESUMEN EJECUTIVO.

El trabajo que se muestra representa una de las acciones que he desarrollado

profesionalmente referida al Diseño, construcción, equipamiento, arranque y pruebas de

una Planta de Tratamiento de Aguas Residuales (PTAR) para la población de Tuxtla Chico

en el estado de Chiapas.

Se manejan los parámetros para considerar la viabilidad de instalar una PTAR para el

manejo de las aguas servidas en la población objetivo, con puntos que incluyen los

antecedentes históricos, niveles de terreno , superficie de terreno disponible, vientos

dominantes, topografía y mecánica de suelos, drenaje existente o necesario para el manejo

del caudal de aguas residuales, la caracterización del efluente para determinación de

parámetros máximos, medios y mínimos de calidad del agua y su volumen horario,

disposición de energía eléctrica y agua potable, impacto ambiental de la instalación,

utilización del agua tratada y disposición de bio-sólidos.

Con el avance de la ciencia en áreas como la Ingeniería Química, la bioingeniería así

como las tecnologías exponenciales (internet de las cosas, robótica, nanotecnología) hoy en

día una PTAR puede operar con un alto grado de automatización y con control a distancia

de los parámetros de operación como la Temperatura, el pH, los sólidos suspendidos

totales, el oxígeno disuelto, el Carbono orgánico total y la demanda química de oxígeno, así

como el cloro residual en su caso. Los avances permiten disminuir los costos de operación

y mejorar la calidad del agua tratada.

ABSTRACT:

The work in this presentation letter, represents one of the activities that I have

developed in my professional life, related to the DESIGN, CONSTRUCTION,

EQUIPEMENT, FUNCTIONING AND PROOF in a Waste Water Treatment Plant

(WWTP) for the population of Tuxtla Chico, Chiapas state.

In general, the parameters to consider the viability to install a WWTP to handle the

water served to the target population, with the specifics that include: The historic

background, land levels, available terrain, predominant winds, topography and soil

mechanics, existing and needed sewer systems to handle the residual water, the

characterization of the effluent to determine the maximum, medium and minimal

parameters in water quality and its volume over time, electric power disposition, potable

water, installation environmental impact and bio-solids handling.

With the attained data, we proceed then to the economic technical analysis for the

best water treatment alternative that includes utilizing the minimum possible land, the least

energy consumption for the water treatment, such as comparing the costs to construction

and equipping considering the quality needed and final use once treated.



,5

Today, there are a good number of alternatives in the treatment process that can be

adapted to the served population social and economy conditions, and the availability of

qualified personnel for the operation and maintenance of the installations, the possible use

of bio-solids in agriculture and cost effective recovery of monetary investment with

government grants, once the parameters in the quality of treated waters are met and

assured by CONAGUA.

With the advance in science in areas like chemical engineering, bioengineering and

exponential technologies as well (internet of things, robotics, nanotechnologies) a WWTP

can operate autonomously with remote control of sought parameters like temperature, pH,

total suspended solids, dissolved oxygen, total organic carbon and chemical oxygen

demand, as well as chlorine, if any. In the same way, these advances are allowing us to

diminish the costs and improve the quality resultant of the waste water treatment process.

1.1 Palabras clave. Mínimo 5 palabras clave

Aguas Residuales, Lodos Activados, Tratamiento de Aguas, Desinfeción, Soplador,

Difusor de aire.



,6

2. OBJETIVO

La finalidad primordial de la instalación del sistema es satisfacer la demanda actual y

futura de la población dentro de un horizonte de 20 años, en lo referente al saneamiento,

consecuentemente se espera tener un gran impacto social y económico que contribuya al

desarrollo de la zona y mejorar las condiciones de salud de la población, al eliminar una

fuente de enfermedades, representada por las descargas de aguas negras de manera

superficial.



,7

3. ALCANCE

El propósito de este trabajo es presentar los elementos fundamentales que se involucran

en el diseño de una Planta de Tratamiento de Aguas residuales para una población como

Tuxtla Chico, los elementos a presentar son la memoria descriptiva, la memoria de cálculo

del proceso que es la parte nodal de aplicación de lo que es la parte de Ingeniería Química

referido al diseño de un reactor biológico con parámetros que recomiendan tanto Metcalf

Eddy como el MOP 8 (WEF, Water Enviroment Federation).



,8

4. INTRODUCCIÓN.

Una vez revisadas las condiciones socio-económicas de la zona de estudio, procedemos

a los estudios preliminares que llevan a poder desarrollar un proyecto ejecutivo completo,

siendo estas:

1. TOPOGRAFIA DEL TERRENO

2. MECANICA DE SUELOS

3. TRAZO Y NIVELACION

4. CARACTERIZACION DEL EFLUENTE

5. ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL

6. DETERMIACION DE LA INGENIERIA CONCEPTUAL

7. DESARROLLO DE LA INGENIERIA BASICA

8. DESARROLLO DE LA INGENIERIA DE DETALLE.

9. PRESUPUESTOS DE OBRA

Todos son elementos básicos que permiten una completa ejecución del proyecto

ejecutivo que nos lleve a tener una instalación de tratamiento de aguas residuales que

produzca agua de calidad reutilizable y con una operación eficiente, libre de ruidos y olores

molestos, con impactos ambientales fácilmente mitigables.

La topografía del terreno nos permite saber la posibilidad de operar la planta con flujo a

gravedad o los niveles a tomar en cuenta en caso de requerir bombeo del agua cruda o del

agua tratada, también si la planta puede construirse a nivel de terreno, semi-enterrada o

enterrada, dependiendo de la calidad del suelo que nos determina la mecánica de suelos,

misma que es fundamental para el cálculo de estructuras de manera que puedan resistir las

cargas del agua que se contiene así como cargas vivas , de viento y sísmicas.

El trazo u nivelación son importantes ya que nos permiten visualizar in-situ el acomodo de

las unidades y generar decisiones que pudieran incluso modificar un pre diseño de la planta.

La caracterización del efluente es básica para conocer parámetros fundamentales en el

cálculo de unidades de proceso, datos como el pH, la temperatura, la demanda bioquímica

de oxígeno, la demanda química de oxígeno, los sólidos suspendidos totales, los sólidos

sedimentables, el nivel de grasas y aceites, el nitrógeno total, el fósforo y la posible

presencia de metales pesados o herbicidas y pesticidas que pudieran afectar el proceso de

tratamiento biológico.

Con esos estudios básicos es posible entonces pasar a las siguientes fases del diseño

que se mencionaron arriba y poder concluir satisfactoriamente el proyecto ejecutivo.



,9

5. MEMORIA DESCRIPTIVA DE LA LOCALIDAD

5.1 Situación Actual:

Tuxtla Chico es uno de los pueblos más antiguo del Soconusco, posiblemente su origen

data del clásico temprano. En 1685, Tapachula estaba sujeta a Tuxtla Chico. En 1818, por

solicitud de los alcaldes y demás autoridades de Tuxtla Chico ante la capitanía general de

Guatemala, se repartieron tierras para ejidos.

Tuxtla Chico se ubica en el municipio del mismo nombre, en el sur del estado y a

14 km de la ciudad de Tapachula. Colinda con los municipios de Cacahoatán, Metapa de

Domínguez, Frontera Hidalgo, Tapachula y con la República de Guatemala. Cuenta la

cabecera municipal con una población de 6,601 habitantes según fuente oficial INEGI del

censo de 2005.

El territorio que hoy ocupa la localidad de Tuxtla Chico se ha ubicado como el

espacio estratégico por excelencia ante los acelerados procesos económicos, sociales,

políticos, culturales y tecnológicos que se han presentado a nivel regional, determinando la

gran complejidad estructural, las desigualdades, los rezagos y las limitantes al desarrollo

urbano que se presentan en esta región.

El centro de la localidad de Tuxtla Chico se encuentra en promedio a 320 metros

sobre el nivel del mar.

Actualmente la Localidad de Tuxtla Chico cuenta con el apoyo de la construcción de un

nuevo sistema de alcantarillado que realiza la misma Secretaría de Infraestructura a través

de una empresa constructora. Las aguas residuales vierten en primer lugar a los

escurrimientos naturales y posteriormente directamente al río Izapa.

5.2 Problemática:

Actualmente las aguas residuales se vierten en diferentes puntos de la localidad a cielo

abierto y con la construcción del sistema de alcantarillado sanitario que se está realizando

se reunirán todas estas descargas para concentrarlas en un solo punto que alimentará a la

planta de tratamiento de aguas residuales, misma que descargará su efluente tratado dentro

de los valores señalados en la NOM-003-SEMARNAT-1996 que permite la descarga de

agua tratada en cuerpos de agua como ríos y lagos, en este caso al río Izapa.

Los lodos biológicos una vez estabilizados por digestión aerobia y deshidratados al

sol podrán ser utilizados en agricultura como mejorador de suelo.



,10

Con estas acciones se terminará con la problemática de contaminación actual.

Medio Físico:

Datos Geográficos:

Extensión:

Su extensión territorial de 97.35 km2 representa el 1.75% del territorio de la región

Centro y el 0.29% de la superficie estatal, su altitud es de 320 msnm.

Localización:

El municipio se ubica en la región económica "VIII Soconusco", limita al norte con

Cacahoatán, el este con La República de Guatemala, al norte con Metapa de Domínguez y

Frontera Hidalgo; y al este con Tapachula. Las coordenadas de la cabecera municipal son:

14° 56' 20'' de latitud norte y 92° 10' 05'' de longitud oeste y se ubica a una altitud de 320

metros sobre el nivel del mar.

Figura 1. Desde la Ciudad de Tuxtla Gutiérrez, la ruta de acceso hacia Tuxtla Chico es por la carretera internacional que

va para Tapachula. En la zona centro del asentamiento la altitud es de 320 msnm, La altitud a lo largo de la Localidad,



,11

varía desde los 325 msnm, hasta los 312 msnm.

Clima:

Am (f) cálido húmedo con lluvias en verano que abarca el 76.99% de la superficie

municipal y el 23.01% de Aw0 (w) cálido sub-húmedo con lluvias en verano. En los meses

de mayo a octubre, la temperatura mínima promedio va de los 18°C a los 22.5°C, mientras

que la máxima promedio oscila entre 30°C y 34.5°C. En el periodo de noviembre - abril, la

temperatura mínima promedio va de 15°C a 19.5°C, y la máxima promedio fluctúa entre

30°C y por arriba de los 33°C. En los meses de mayo a octubre, la precipitación media va

desde los 1400 mm y hasta más de 3000 mm, y en el periodo de noviembre - abril, la

precipitación media va de los 125 mm a 700 mm.

Figura 2. Climas

Vientos:

La dirección del viento regional dominante durante el período noviembre - abril es de norte

a sur, mientras que para el período mayo - octubre varía teniendo dirección noreste.

Clasificación y uso del suelo:



,12

El área urbana actual de Tuxtla chico comprende una superficie de 169 hectáreas, y

una población de más de aproximadamente 6,500 habitantes, teniendo casas habitación

alrededor de centro urbano donde predominan las construcciones de una a dos niveles en

reducidos predios con comercio en plata baja y la vivienda en la parte superior.

En el resto de la población las viviendas que predominan en la cabecera municipal

son viviendas de un solo nivel ubicadas en amplios predios, la mayoría de las veces

subutilizadas. Al poniente de la ciudad predominan los predios baldíos.

El 16% del área urbana se destina para el equipamiento urbano, los predios con uso

comercial y de servicios ocupan poco espacio principalmente en el centro de la ciudad y a

lo largo de las vías de acceso. Dentro de las colonias que se encuentran dentro de la mancha

urbana como por ejemplo Barrio Santa Elena, Rio Izapa, San Isidro, en donde predominan

los predios baldíos y las viviendas con grandes predios; reflejando con esto una baja

densidad de población o bien de número de habitantes por metro cuadrado.

Del total de predios que se tiene para realizar este proyecto que es de 2387 y

corresponde al 100% de la población de la cabecera municipal, el 73% se consideran de

buenas condiciones, el 24.7% en condiciones regulares y el 2.3% se consideran que están

en malas condiciones.

La distribución por la tierra por densidad de población se encuentra distribuida de la

siguiente manera como se observa en la tabla siguiente:

Distribución por Hectárea de la densidad de Población

Uso Unidad Cantidad Porcentaje

(%)

Predios Habitados Has 65.23 38.60

Equipamiento Has 27.04 16.00

Vialidades Has 27.97 16.55

Predios Baldíos Arbolados Has 22.31 13.20

Predios Baldíos Has 15.04 8.90

Predios Mixtos Has 5.32 3.15

Predios uso Comercial Has 2.79 1.65

Predios con Servicios Has 2.45 1.45

Industria Has 0.85 0.50

Has 169.00 100

Tabla 1. Distribución por Hectárea de la densidad de Población

Geología:



,13

La corteza terrestre del municipio está formada por:

Suelo aluvial (gravas, arena) que abarca el 86.21%; rocas ígneas extrusivas (latita) con el

8.26 % y suelos litorales con el 3.89% de la superficie municipal.

Fisiografía:

La mayor parte del territorio municipal se encuentra dentro de la región fisiográfica

Llanura Costera del Pacifico y una pequeña porción en la Sierra Madre De Chiapas. El

55.57% de la superficie municipal se conforma de llanura costera con lomerío; el 29.34%

de sierra baja de laderas tendidas; el 14.34% de llanura costera y el 0.77% de sierra alta

volcánica. La altura del relieve va de los 30 mts. y hasta los 400 mts. sobre el nivel del mar.

Hidrografía:

Las principales corrientes del municipio son: Los ríos perennes Aguinalito,

Cahoacán, Solis, Suchiate y El Naranjo, y los ríos intermitentes Cahoa, Izapa y Hachapa,

entre otros. El territorio municipal se encuentra dentro de las subcuencas Cahuacán,

Cozoloapan y Suchiate (de la cuenca Río Suchiate).

Principales Ecosistemas:

Flora: La vegetación presente en el municipio es la siguiente: diversos (vegetación de

dunas costeras y manglares) abarcando el 14.28% del territorio municipal.

Fauna: En cuanto a la fauna del municipio, debe mencionarse la gran cantidad de

variedades de especies, las cuales son el tigrillo, el leoncillo, tejón, tepezcuintle, ocelote,

tlacuache, venado, iguana, tortuga, mazacuata, cantil negro, culebra verde, cascabel, pato

silvestre, pelícano y gallareta, espátula, gaviota, golondrino de mar, pericos, tecolotito

manglero, mapache, puerco espín, cocodrilo de río, pijije, garza estilete, pescador gigante,

urraca copetona y la chachalaca.

Recursos Naturales:

Dentro del municipio de Tuxtla Chico , se encuentra la zona sujeta a conservación

ecológica El Gancho – Murillo (Según decreto de 16 de junio de 1999). Dicha zona se

encuentra localizada en la Planicie Costera del Pacífico, en los municipios de Tuxtla Chico

y Tapachula, entre las coordenadas 14°35’ Latitud Norte y 92°16’ Longitud Oeste, con una

superficie de 7,284.41 has. La zona de conservación ecológica tiene como principales

características humedales, superficie compacta de manglar, tular, selva baja caducifolia y

palmar. La vegetación se encuentra en buen estado de conservación. Junto a la reserva La

Encrucijada, constituye el macizo más grande de humedales con características únicas en el

Estado. En esta reserva, existe un importante número de especies en peligro de extinción.

También constituye un sitio de alimentación, reproducción y anidación de aves residentes y



,14

migratorias, así como de diversas especies marinas. Esta área se encuentra regularizada por

el INHE.

El municipio y principalmente la Localidad de Tuxtla Chico , cuenta con zonas de

aprovechamiento agrícola, con productos como el plátano, cacao, sandía, mango.



,15

Proyección de la población

Con base en la información obtenida en el XII Censo General de Población y

Vivienda que realiza el INEGI, la población total del municipio es de 30,251 habitantes,

representa 4.55% de la regional y 0.77% de la estatal; el 49% son hombres y 51% mujeres.

Su estructura es predominantemente joven, 67.00% de sus habitantes son menores de 30

años y la edad mediana es de 19 años. La densidad de población del municipio es de 101

hab./km 2 .

Emigración e inmigración

En Chiapas, el saldo neto migratorio es negativo (1.42). El 1.40 % de su población

total proviene de otros estados y el 2.82 % emigró de Chiapas. La inmigración del

municipio es del 3.99 %, quienes llegan al municipio provienen principalmente de otros

países, principalmente de Centroamérica y del Estado de México, Distrito Federal y

Veracruz. De acuerdo con cifras del Instituto Nacional de Migración (I.N.M.), en el 2004,

se registraron un total de 189,906 entradas al país por el punto fronterizo de Cd. Hidalgo,

Chiapas; lo que representa el 7% de las entradas de los puntos fronterizos totales del país.

En lo referente a la Localidad de Tuxtla Chico, gran parte de su población juvenil emigra

temporalmente a los Estados Unidos en busca de trabajo.



,16

Aspectos socioculturales

Grupos étnicos:

En el municipio de Tuxtla Chico, 0.45 % de sus habitantes son indígenas, de los

cuales; la etnia predominante es la Tzeltal y Zapoteco. En Chiapas, la población indígena

representa el 24.98 % de la totalidad del estado. En el nivel regional, el porcentaje de la

población indígena es 1.17 %.

Religión:

De acuerdo con los datos estadísticos, el 53.54 % de los habitantes del municipio de

Tuxtla Chico, profesan la religión católica, el 13.77 % protestante, el 2.64 % bíblica no

evangélica y el 28.45 % no profesa ningún credo religioso.

Medio Socioeconómico:

La población económicamente activa (P.E.A.) del municipio de Tuxtla Chico, fue

de 6,601 habitantes; En la percepción de ingresos, el municipio tiene los siguientes

resultados: el 13.87% de los ocupados del sector primario, no perciben ingresos y solo el

0.85 % reciben más de 5 salarios. En el sector secundario, 3.37 % no perciben salario

alguno, mientras que el 2.28 % reciben más de 5 salarios mínimos. En el sector terciario,

5.23 % no reciben ingresos, mientras que el 5.05 % obtienen más de 5 salarios mínimos de

ingreso mensual. En el municipio de Tuxtla Chico, el 44.25 % de la población realiza

alguna actividad agropecuaria. El porcentaje de este sector en los ámbitos regional y estatal

fue de 35.54% y 47.25% respectivamente. Las principales actividades agropecuarias que se

realizan en el municipio son las relacionadas con el cultivo del banano, mango, cacao, soya

y sorgo, así como la ganadería extensiva. También las actividades acuícolas y pesqueras,

juegan un papel importante. En el sector secundario, el municipio de Tuxtla Chico reporta

que el 10.17 % de la P.E.A. ocupada, se emplea en actividades relacionadas en la industria

de la transformación, mientras que en los niveles regionales y estatales, estas cifras

significan el 14.03 % y 13.24 %, respectivamente. El municipio de Tuxtla Chico, en el

sector terciario, registró que el 42.48 % de la P.E.A. se emplea en actividades relacionadas

con el comercio o la oferta de servicios a la comunidad, mientras que en los niveles

regional y estatal, el comportamiento fue de 48.10 % y 37.31 %, respectivamente.



,17

6. DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE EXISTENTE

6.1 Fuente de abastecimiento

Actualmente la localidad de Tuxtla Chico, del municipio de Tuxtla Chico, Chiapas, se

abastece del servicio de agua potable a través de una fuente de captación que se ubica a 500

metros en la zona norte.

6.2 Obra de captación

Cuenta con cajas colectoras de mampostería de agua superficial, que se extrae por medio de

un sistema por gravedad ubicado a cuatro kilómetros al norte de la localidad.

6.3 Línea de conducción

La línea de conducción está compuesta principalmente por tuberías de fo.go. de 4”de

diámetro, que alimenta al tanque de regulación existente.

6.4 Tanque regularizador

Cuenta con 2 tanque superficial de mampostería con capacidades, de 50 m3 y 100 m

3

construido hace aproximadamente 7 años.

6.5 Red de distribución

Cuenta con una red compuesta de tubería de Fo.Go. de 2 “ y de 1 ½ “ para las líneas

principales y de 1/2” para la tubería de ramales; que funciona en regulares condiciones y

que cubren un 98% de la población actual.

6.6 Desinfección

No cuenta con un sistema de desinfección.

6.7 Servicio

El servicio se distribuye a la población por medio de tubería municipal, que no

constan de medidor, no se otorga ningún tipo de cuota., por lo que los gastos de



,18

mantenimiento y operación están subsidiados por el H. Ayuntamiento Municipal; también.

7. DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO SANITARIO

EXISTENTE

7.1 Red de atarjeas

Existe un sistema de red de atarjeas tipo separado con una longitud de 5400 metros,

con tubería de cemento asbesto de 20 cm. 74 registros, los cuales funcionan en vez de

pozos de visita, algunos se encuentran debajo de las construcciones existentes.

7.2 Colectores y subcolectores

Consiste en bóvedas de alcantarillado para agua pluvial, con una longitud de 600

metros aproximadamente.

7.3 Emisores

Consiste en una bóveda de concreto que sirve para desalojar las aguas pluviales de

la localidad.

8. DESCRIPCION DEL SISTEMA DE SANEAMIENTO EXISTENTE

8.1 Cárcamo de bombeo

No existe

8.2 Sistema de Tratamiento de aguas residuales

No existe



,19

9. ANÁLISIS DE ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN:

9.1 Análisis y selección de alternativas del sistema de tratamiento

Es indispensable evitar la polución de corrientes superficiales destinadas a los

diferentes usos necesarios e indispensables para el desarrollo económico de la nación, lo

mismo que tratándose de lagos y de aguas marinas dedicadas a balnearios y sitios de

recreo o pesca; y en general todas las aguas existentes en superficie nacional y su subsuelo;

por lo tanto, no se descargaran aguas negras crudas a ninguna corriente receptora, debiendo

ser tratadas previamente, además existe el compromiso con la población de TUXTLA

CHICO de derivar agua tratada de buena calidad para el uso del cocodrilario de la

población.

Lo anterior exige la construcción de plantas de tratamiento para aguas negras, y el

proyecto de estas se elaboraran acorde a las normas que en ese aspecto emite la Comisión

Nacional del Agua, el cual contara con su propio manual de operación de acuerdo con el

tipo de tratamiento que se empleará, que en este caso tenemos las siguientes

consideraciones técnico económicas:

La ubicación de la PTAR (Planta de Tratamiento de Aguas Residuales) será en un

terreno que dona el h Ayuntamiento de Tuxtla Chico que tiene algunos arboles de café que

de acuerdo a lo señalado en el estudio de Impacto Ambiental serán respetados en la

construcción de la PTAR.

El terreno es el más idóneo en virtud de que es el sitio en el que confluyen las

descargas del pueblo ya que es el sitio más bajo de la población y el requerimiento de

bombeo es pequeño, en comparación con cualquier otro sitio que se hubiera podido

conseguir (tan solo 5 mts de carga dinámica total, en cualquier otro sitio del pueblo serían

por lo menos 30 mts de carga).

Por la anterior situación la elección del proceso de tratamiento es el de LODOS

ACTIVADOS CON MEZCLA COMPLETA que es el tipo más compacto de planta que se

pueda colocar, mismo que cabe perfectamente en el terreno donado, requiriendo solo 390

m2 de área, en comparación con una Laguna Aereada que requeriría de al menos 2500 m

2 o

de un filtro biológico con digestor anaerobio que ocuparía al menos de 5000 m2, o una

planta de WETLAND que ocuparía de al menos 12000 m2.

La PLANTA tendrá solo dos tipos de motores en operación :BOMBA y SOPLADOR

DE AIRE con un costo de producción de agua de $ 0.52 pesos por cada mil litros de agua

tratada (una vez alcanzada la población de proyecto, ya que en la actualidad el costo será



,20

menor $ 0.32 pesos/m3), incluyendo energía y cloro, su operación es prácticamente

automática y solo requiere del apoyo de una persona que retire sólidos gruesos retenidos en

la rejilla de entrada ubicada en el cárcamo de bombeo y a la que nosotros capacitaremos

para reconocer el momento en que sea necesario tirar lodos hacia el digestor y lechos de

secado, operación que se dará 1 vez cada 15 días, ya que la producción de lodo es de solo

38 kg/día y el clarificador secundario cuenta con capacidad para retención de lodos en este

período.

La calidad del agua tratada es también un factor que inclina absolutamente la decisión

hacia el proceso de lodos activados por mezcla completa, ya que permitirá alcanzar valores

de DBO5 de 20 mg/lt, situación que en otro de cualquiera de los procesos mencionados

sería muy difícil de alcanzar, de igual forma la apariencia del agua es mucho mejor en el

caso de este proceso comparado con otros y no se diga el aspecto de los olores que en este

tipo de planta no genera olores ofensivos para las personas cercanas y en el sitio en donde

se instalará la PTAR habrá personas muy cerca de la misma.

Como se mencionó anteriormente se analizaron 3 alternativas de tratamiento que

pudieran ajustarse a los requerimientos de área disponible y calidad de agua tratada, siendo

estas: LAGUNA AEREADA, LODOS ACTIVADOS DE MEZCLA COMPLETA Y

LODOS ACTIVADOS CONVENCIONAL, siendo la alternativa seleccionada la de

LODOS ACTIVADOS DE MEZCLA COMPLETA y a continuación exponemos un

resumen de las características de estas tres tipos de planta:

RESUMEN COMPARATIVO ENTRE PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS

RESIDUALES

LOCALIDAD: PLANTA

TUXTLA

CHICO

LAGUNA

AEREADA

LODOS ACTIVADOS

MEZCLA

COMPLETA

LODOS ACTIVADOS

CONVENCIONAL

VALOR DEL TERRENO,

PESOS/M2

$ 200.00 $ 200.00 $ 200.00

AREA, m2 1002 315 452

POTENCIA INSTALADA,

HP

16 6 7

PRODUCCION DE

LODOS, kg/d

42 25 25

COSTOS ANUALES

FIJOS DE OPERACIÓN,

$ 436,024.26 $ 19,715.12 $ 62,915.19

COSTOS ANUALES

VARIABLES DE

OPERACIÓN, $

$ 160,794.77 $ 58,082.94 $ 97,091.98



,21

COSTO DE M3 DE AGUA

TRATADA, T3

$ 2.35 $ 0.74 $ 1.52

COSTO DE

CONSTRUCCION

$ 5,124,084.96 $ 4,177,586.24 $ 4,398,520.55

COSTO DE TERRENO $ 200,436.59 $ 62,906.87 $ 90,363.59

PROYECTO EJECUTIVO $ 750,000.00 $ 750,000.00 $ 750,000.00

OBRAS CIVILES $ 996,187.21 $ 1,759,609.20 $ 2,594,430.97

EQUIPAMIENTO $ 2,606,139.96 $ 675,726.56 $ 755,178.75

TUBERIA Y

ACCESORIOS

$ 948,106.40 $ 268,594.75 $ 278,329.65

OBRAS ELECTRICAS $ 323,651.39 $ 423,655.73 $ 520,581.18

9.2 Ampliación de red de atarjeas

La ampliación de la red de atarjeas tendrá una longitud de 3,317.14 metros en La

Localidad, también se construirán 71 pozos de visita y se dará mantenimiento a 10 registros

existentes.

9.3 Colectores y subcolectores

Se construirán dos colectores, una red de subcolectores y atarjeas integrados con tubería

de PVC sanitario serie RD-25 de 20 cm, la red se conforma de 3,317.14 metros de tubería

de 20 cm (8”).

9.4 Descargas domiciliarias

Se consideran para este proyecto 50 descargas domiciliarias, las cuales corresponden al

número de conexiones requeridas. Las conexiones domiciliarias se harán con tubería de

PVC sanitario serie 25 de 15 cm. (6”) de diámetro.

9.5 Emisor

Se instalarán dos emisores, los cuales funcionarán por gravedad para el proyecto,

funcionando por gravedad, los cuales se ubicarán dentro de las bóvedas de aguas pluviales,

únicamente se hará la adecuación consistente en la construcción de un pozo de visita y la

instalación de 591.95 metros de tubería de PVC sanitario serie RD-25 de 20 cm de diámetro

que serán conectados al sistema de tratamiento.

9.6 Descripción del sistema de tratamiento de aguas residuales



,22

A) Descripción del sitio

El sitio propuesto para el saneamiento se localiza al sur de la localidad, consiste en un

terreno con una hectárea de superficie, que cuenta con la construcción de un canal de riego

utilizado para evitar inundaciones en tiempo de lluvias, el cual es propuesto por el Sistema

de Tratamiento para funcionar como receptor de las aguas tratadas.

B) Descripción general del sistema

Las aguas negras crudas provenientes del alcantarillado sanitario de la localidad de

TUXTLA CHICO , llegarán directamente mediante un emisor a la estructura de

pretratamiento en donde serán desbastadas a su paso por rejillas y desarenadores, para

posteriormente pasar al cárcamo de bombeo ubicado inmediatamente después de la

estructura de pretratamiento.

Este cárcamo de bombeo tendrá la función de conducir dichas aguas hasta la Planta

de Tratamiento.

Dentro del cárcamo se tendrá un tubo de 6” de diámetro el cual servirá de desfogue

en caso de que la planta quedara fuera de servicio, debido a un corte en la energía eléctrica.

Este tubo descargará en un pozo ubicado a unos 3.00 m del cárcamo para incorporarse al

drenaje exterior de la planta.

En la planta de tratamiento se instalarán varias unidades, a saber:

Tratamiento primario

Reactor biológico aerobio.

Sedimentador Secundario.

Tanque de contacto de cloro.

Digestor aerobio.

Lechos de secado de lodos.

TRATAMIENTO PRIMARIO:

El tratamiento primario es un aspecto fundamental en toda planta de tratamiento en

virtud de que es en este punto en el que se retiene la materia sólida gruesa que puede dañar

a las unidades posteriores de tratamiento como son bombas, sopladores, difusores, etc. El

tratamiento primario consiste primero en la retención de sólidos mayores mediante el

empleo de rejillas estáticas de limpieza manual que se instalan en cada uno de los canales

gemelos diseñados ex profeso. Cada rejilla cuenta con una charola de retención de sólidos

para ahí dejar los sólidos a secar por escurrimiento, previo a que este tipo de sólidos sea

transferido a disposición como basura de relleno sanitario.



,23

En estos canales se instalarán compuertas de seccionamiento de tipo hoja deslizante

para separar el agua en caso de mantenimiento general de estos canales y un vertedor de

medición de caudal de tipo Sutro, para control del flujo de agua que ingresa a la planta y el

operador pueda así controlar su balance de materia.

El agua pasa entonces libre de sólidos mayores al cárcamo de bombeo que actúa

como homogeneizador ya que ahí se absorbe por tiempo de retención hidráulico cualquier

pico de caudal o contaminación orgánica que pueda llegar a la planta de tratamiento.

Este tanque está equipado con bombas centrífugas de tipo sumergible inatascables,

especiales para manejo de aguas negras, que regularán e impulsarán el agua hacia las

unidades de tratamiento secundario. Cada bomba está equipada con cable de tipo

sumergible y su arrancador y actuador controlado por pera de nivel para manejar tanto los

caudales mínimos como los caudales máximos que lleguen a la planta de tratamiento. Cada

línea de salida es de 4 pulg. De diámetro, suficientes para manejar el caudal mínimo,

medio, máximo y máximo instantáneo, contiene válvulas de tipo check para evitar el

retorno de agua de una bomba hacia la otra e impidiendo con esto la rotación en sentido

opuesto al usual que dañaría la motor de la bomba sumergible. Cada bomba también tiene

un sistema tipo polea para su debida extracción en caso de necesidad de mantenimiento.

El cárcamo tiene también un escalera de tipo submarino para acceder a este tanque

para labores de mantenimiento preventivo o correctivo.

TRATAMIENTO SECUNDARIO:

El reactor aerobio recibe las aguas crudas sin tratar conteniendo grandes cantidades de

materia orgánica de la población, misma que se sujetará a la acción del oxígeno alimentado

por un sistema de aereación – difusión por medio de sopladores y difusores de disco de alta

eficiencia de tratamiento. Esta es la unidad principal del sistema de tratamiento ya que en el

se lleva a cabo la degradación de la materia orgánica presente en el agua, ya que en

presencia de oxígeno es posible reducir el tamaño de las moléculas de materia orgánica que

usualmente contienen carbono, hidrógeno, azufre, nitrógeno y fósforo, y gracias a la

actividad de las bacterias como las pseudomonas que viven en presencia de oxígeno son

capaces de reducir a elementos más sencillos como el bióxido de carbono, el agua, el azufre

elemental, y la incorporación del nitrógeno al aire que es la biodegradación ideal en un

sistema de este tipo.

Para conseguir este propósito es necesario que se cumplan una serie de condiciones

para mantener la población de microorganismos (bacterias) en un nivel suficiente para

reducir la contaminación orgánica. Las condiciones que hay que mantener son básicamente:

la temperatura que debe oscilar entre 15 y 30 grados centígrados, el oxígeno disuelto en el

orden de los 2 mg/lt y el nivel de sólidos suspendidos en el llamado licor mezclado, del

orden de los 3000 mg/lt. De esta forma puede sostenerse el ecosistema de microorganismos

favoreciendo siempre el proceso de tipo aerobio, ya que sí descendiera el nivel de oxígeno

disuelto comienzan a prevalecer las bacterias de tipo anaerobio, cuyos productos de



,24

digestión son gases que producen malos olores como el ácido sulfhídrico o los

mercaptanos, entonces observamos que un elemento básico en la operación del reactor es

que el soplador se mantenga siempre en óptimas condiciones para evitar fallas en el

suministro del aire (oxígeno).

También es importante que el suministro del aire se dé en las mejores condiciones

posibles, por eso es importante que los difusores de aire produzcan burbujas lo más finas

posibles para que la transferencia del oxígeno sea lo más eficiente, dando el tiempo de

retención de las burbujas de aire el mayor posible para aprovechar su acción y que el nivel

de oxígeno disuelto se mantenga en un nivel optimo. En este reactor es también muy

importante mantener el líquido con una mezcla lo más perfecta posible, es decir que no

queden sitios sin mezclar en el reactor para que todos los microorganismos tengan la

posibilidad de estar en contacto con la materia orgánica y con el oxígeno disuelto de tal

forma de poder llevar a cabo el trabajo de degradación eficientemente.

El agua pasa enseguida al sedimentador secundario en el que se maneja un régimen de

quietud en el que el flujo se mantiene lo más laminar posible para poder permitir la

separación de las fases sólida – líquida, clarificando el agua que se extraerá por la parte

superior del sedimentador y en el fondo del tanque se colectará el lodo activo conteniendo

los microorganismos que luego serán retornados al reactor aerobio o bien, si el lodo es

suficientemente viejo se destina a digestión y posterior deshidratación. Para lograr esta

operación se instala una bomba sumergible que retorna continuamente los lodos al reactor,

mediante un arreglo de válvulas que en su momento se abren o cierran manualmente para

enviar el lodo al digestor de lodos o al reactor.

El sedimentador se equipa con una mampara que retiene las natas sobrenadantes que

siempre se generan en este tipo de tanques y un vertedor que controla la velocidad de flujo

de salida del sedimentador para que el flujo de salida sea de un líquido claro y libre de

sólidos

El tratamiento secundario consiste en el trabajo de la pareja Reactor Aerobio -

Clarificador en la que la materia orgánica que se recibe procedente del cárcamo de bombeo

es biodegradada por las bacterias aerobias que se sostienen por la adición de oxígeno

procedente del soplador de aire que permite el desarrollo de las bacterias aerobias sobre

cualquier otro tipo (anaerobias o facultativas), entonces el proceso es uno de Mezcla

completa en la que toda la masa del reactor se mantiene en este régimen hidráulico para que

el contacto entre las bacterias y la materia orgánica sea lo más eficiente posible, de ahí que

el tiempo de residencia hidráulico de este modelo sea inferior a otros como el de aereación

extendida y por lo tanto el volumen del reactor permite ser menor.

El trabajo de las bacterias sobre moléculas de materia orgánica constituidas en lo

general por modelos tipo C5H7NOPS (Carbono, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, fósforo y

azufre) se centra en la destrucción de los enlaces moleculares que producen la

biodegradación a moléculas más sencillas tipo CO2, H20, N2, P, S, es decir elementos que

se integran a la atmósfera en forma gaseosa o como precipitado sólido en los lodos



,25

biológicos estabilizados.

La masa agitada de microorganismos se traslada posteriormente por gravedad hacia la

unidad de CLARIFICACION SECUNDARIA, en donde se pasa a un régimen de quietud

hidráulica (flujo laminar) que permite la adecuada separación de las fases sólida – líquida

(floc orgánico) y por ende la clarificación del agua, dejando solo pequeñas porciones de

sólidos biológicos que escapan al tratamiento pero que mantienen la calidad del agua dentro

de los valores señalados en la Norma ecológica. Los sólidos son capturados en el fondo del

tanque que posee una geometría de paredes inclinadas que permite que el proceso de

sedimentación se produzca de manera más rápida y eficiente y en el fondo de este tanque

instalamos una bomba sumergible que envía el agua de regreso hacia el reactor Biológico o

bien sí la edad del lodo es suficiente se envía entonces al proceso de DIGESTION

AEROBIA para su estabilización, mediante un arreglo de válvulas de esfera que así maneja

los flujos de agua y lodo.

El agua antes de salir es retenida por una mampara que evita la fuga de partículas

flotantes como grasas residuales y el agua que no contiene sólidos flotantes pasará por

debajo de esta mampara y saldrá por un vertedor nivelado que regula la velocidad de flujo

de salida, hacia la siguiente unidad de tratamiento.

Una vez clarificada el agua se transfiere también por gravedad a la unidad de

DESINFECCION en donde se pone en contacto con un producto químico oxidante que en

este caso será el cloro en forma de pastillas de Hipoclorito de Calcio que serán almacenadas

en un dosificador perforado que por medio de la dilución permitirá la destrucción de la

fauna bacteriana residual, dejando el agua clara y con un nivel de bacterias dentro de lo

señalado en la Norma Ecológica. Esta agua será reutilizada por el ayuntamiento para riego

de áreas verdes mediante pipas y una parte del agua será enviada al río Izapa.

Por su parte los LODOS reciben el siguiente tratamiento: Estabilización por DIGESTION

AEROBIA y DESHIDRATACION en LECHOS de SECADO al Sol. En el primer tanque

los lodos procedentes del clarificador se someten a la aereación por espacio de varias horas

sin recibir ya más “alimento” es decir materia orgánica pro lo que las bacterias sobreviven

gracias al oxígeno alimentado comiendo la materia orgánica residual y cuando ya se la

terminan entonces se pasa a un proceso de canibalización y por último a digerir su propio

protoplasma, dejando un sólido inerte mineralizado y estabilizado listo para ser dispuesto.

El lodo procedente del DIGESTOR pasa entonces por gravedad a los LECHOS DE

SECADO, que es un grupo de celdas de filtración que contiene arena sílica de

granulometría específica y grava como soporte del lecho filtrante, donde por acción de la

radiación solar se evapora el agua que acompaña a los lodos, dejando un sólido seco en

forma de hojuelas que puede ser raspado y retirado periódicamente para su posterior

reutilización como mejorador de suelos, previo almacenamiento en una zona especial de la

planta.

El líquido que filtra el lecho de secados conocido como lixiviado es retornado para su

tratamiento por gravedad hacia el cárcamo de bombeo, colectándolo en el fondo del lecho

de secado.



,26

DESINFECCION:

La eliminación de los microorganismos que escapan al proceso de tratamiento se

consigue mediante la adición de un elemento desinfectante que en este caso es el

hipoclorito de calcio en forma de pastillas sólidas que se añaden directamente al agua

mediante un equipo de dosificación que actúa por dilución al contacto con el agua,

manteniendo un nivel de 8 mg/lt que se puede verificar de manera muy sencilla con

medidor colorimétrico que utiliza el operador de la planta de tratamiento.

El tanque se diseña con una geometría especial para asegurar el tiempo de contacto

entre el cloro y el agua. Para que la desinfección sea eficiente es necesario asegurar la

correcta dilución del Hipoclorito de Calcio (Ca(ClO)2) y el tiempo de contacto del agua con

el cloro mínimo de 17 minutos para asegurar la remoción del 99:99% de los

microorganismos y bacterias presentes en el agua.

DIGESTION:

El lodo que se recolecta en el sedimentador una vez que alcanzó la edad de proyecto

(10 días) se enviará a la cámara de digestión en donde solo se le alimenta aire y ya no agua

residual, para provocar que el lodo se mineralice y estabilice. Este proceso se consigue

gracias a que al ya no alimentar materia orgánica comienza un proceso de comida de los

restos de materia orgánica digerible, enseguida comienza el canibalismo entre las bacterias

que persisten y cuando ya no hay bacterias a las que comerse, entonces ingieren su propio

protoplasma llegando al proceso de mineralización en el que se considera al lodo como

estabilizado y listo para ser deshidratado y dispuesto.

El digestor es un tanque que se equipa con difusores de aire de burbuja fina para

mantener las condiciones aerobias evitando así la proliferación de bacterias anaerobias que

serían causantes de malos olores en la planta. A estos difusores se le alimenta aire con el

mismo soplador que opera en el reactor, y en este tanque es importante mantener una buena

temperatura (cercana a los 30 grados centígrados) y sobretodo una buena aereación y

mezcla para que el proceso de digestión sea eficiente.

DESHIDRATACION:

Una vez digeridos los lodos se envían a las cámaras de secado por el sol, conocidos

como lechos de secado, que no es otra cosa que un filtro de arena gravitatorio que permite

el paso del agua que acompaña al lodo digerido y retiene los sólidos, quedando estos

expuestos a la acción del Sol, con lo que una vez que se liberó de la mayor parte del agua,



,27

se secan rápidamente para su posterior utilización como mejorador de suelos en agricultura.

El líquido lixiviado se colecta en el fondo del lecho de secado y se envía por

gravedad de regreso al cárcamo de bombeo para reprocesarse

El lecho de secado es un conjunto que contiene grava clasificada como soporte de la

arena sílica que hace de medio poroso para el proceso de filtración con lo que se logra la

separación de las fases sólida – líquida.

Exteriormente la planta contará con una cerca perimetral de malla ciclónica

galvanizada, así como de una caseta de operación abierta en el que se aloja el tablero de

control con arrancadores para las bombas y el conjunto motor – soplador. También se aloja

en esta caseta el soplador de aire.



,28

C) Descripción de las unidades de la planta

PRETRATAMIENTO Y CARCAMO DE BOMBEO

A. PRETRATAMIENTO

Está constituido por una estructura de concreto armado a la cual llega el emisor del

Sistema de alcantarillado de la localidad. La estructura estará ubicada al principio del

proceso de tratamiento dentro de los límites del predio.

En esta estructura se alojarán las rejillas y desarenadores. Este último constituido

por 2 (dos) canales de 0.60 m de ancho, cada uno capaz de conducir 71.1 l.p.s o sea el gasto

máximo instantáneo. Estos dos canales están divididos por un muro de concreto de 15 cm

de espesor.

Las aguas negras crudas serán incorporadas para luego alimentar a los dos canales

rectangulares de des-arenación. Al inicio de estos se ubican dos compuertas deslizantes

para el seccionamiento individual de cada uno de los canales tipo, los cuales permiten la

sedimentación de partículas mayores de 0.2 mm, con gravedad especifica del orden de 2.5

(arena, semillas, cáscaras de huevo etc).

A continuación sobre cada canal se tienen rejillas de limpieza manual, en donde se

eliminaran los sólidos gruesos hasta un diámetro de 2.54 cm (1”) de diámetro. Al final de

los mismos se dispone de un vertedor proporcional para el control del nivel dentro de los

canales desarenadores.

Las dimensiones a paños interiores de la estructura de pretratamiento son de 5.00 m

de Largo x 0.60 m de ancho y una profundidad de 1.20 m, a partir del nivel de la charola.

Esta unidad recibe por gravedad el agua residual cruda y contiene una rejilla de

criba de sólidos de ½” de abertura para retener los sólidos mayores. Contiene también una

charola de secado de sólidos para escurrir el exceso de agua y que el operador pueda retirar

la basura inerte de esta charola sin problemas. Este equipo en sí es el TRATAMEINTO

PRIMARIO que recibirá el agua y la transferirá por gravedad a los reactores biológicos

subsecuentes.



,29

B) CARCAMO DE BOMBEO

Gracias a la topografía del terreno y a los niveles de descarga de la nueva red de

alcantarillado será posible prescindir de un cárcamo de bombeo , lo que abona a la

reducción de gastos de energía eléctrica y por ende de operación y costo de m3 de agua

tratada.

.

REACTOR BIOLÓGICO AEROBIO

El caudal procedente del desarenador se incorporara a la PTAR mediante dos

tuberías de 4” de diámetro, la longitud total de estas tuberías hasta la descarga en la fosa es

de aproximadamente 5.0 m.

El reactor Aerobio esta constituido por una estructura de sección rectangular a base

de muros y losas de concreto armado. Las dimensiones a paños interiores de la estructura

son de 7.17(6.45) m de largo x 6.37(5.00) ancho y 3.00(2.80) m de altura a partir de la losa

de fondo hasta el nivel de agua, más 40 cm de altura de bordo libre para manejo de

espumas.

La planta de tratamiento se compone de un proceso de tipo secundario en el que se

recibe el agua con contenido orgánico en un tanque reactor aerobio en el que se realiza la

transformación de las moléculas orgánicas que contienen carbono, hidrógeno, Nitrógeno,

azufre y oxigeno en moléculas más pequeñas (de ahí él termino biodegradación) de Bióxido

de carbono, Agua, nitrógeno, bióxido de azufre principalmente, todo en presencia de

oxigeno ya que el proceso es aerobio y en parte facultativo con periodos de anoxia lo que

provoca una excelente degradación y disminución de la carga orgánica, expresada en

términos de la DBO5 (Demanda Bioquímica de Oxigeno).

El oxigeno se suministra por medio de un soplador centrífugo y un conjunto de

difusores de aire de burbuja fina de alta eficiencia de transferencia de oxígeno, que

provocará que el agua residual pase del fondo a la superficie y viceversa de manera

continua aireándose y además estimulando la mezcla completa del llamado licor mezclado,

que no es otra cosa sino una mezcla de agua residual con un cultivo de microorganismos

(principalmente bacterias como las pseudomonas y los hongos imperfectos) que producen

la ruptura de las grandes moléculas proteínicas biodegradando la materia orgánica como

dijimos anteriormente.

Los lodos generados se digieren de manera aeróbica, lo que nos proporcionará un

efluente de muy alta calidad y un consumo bajo de energía ya que el caballaje total de la

planta de tratamiento es del orden de los 15.5 HP instalados y 6.75 HP en operación.



,30

Se corrige en memoria de cálculo al valor a utilizar en la realidad, ya que se

disminuye un poco la profundidad pero aumentamos el tiempo de residencia a 5.7 hrs por

las dimensiones de los difusores de aire utilizamos un poco más de longitud y de ancho,

quedando en 6.40 m de ancho total (con los dos tanques) y largo de 8.30 m con profundidad

de 3.00 mts y 2.80 m de tirante de agua. Lo anterior es válido en virtud de que el

procedimiento de diseño admite RANGOS de parámetros de diseño para los reactores

biológicos en tiempo de retención, relación comida/microorganismos, carga volumétrica, de

forma que al nosotros incrementar el tiempo de retención hidráulico damos más

oportunidad al proceso de biodegradación por las bacterias aerobias dentro del reactor lo

que ayuda en mejorar la eficiencia del sistema. Por lo anterior dejamos las dimensiones

señaladas en planos.

SEDIMENTACION SECUNDARIA

Este tanque contiene una mampara que separa el reactor biológico de la zona quieta

o zona de sedimentación y que además mantiene separadas las natas generadas en el

reactor, del Efluente de la planta, comunicándose el reactor con el sedimentador por medio

de un arreglo hidráulico construido en tubería de PVC de 4”.

El sedimentador tiene un fondo inclinado que favorece que la sedimentación se

realice de manera más rápida y en su fondo se instala una bomba sumergible de 0.75 H.P.

que se comunica con el reactor biológico y otra parte de los lodos se envia a su tiempo al

digestor de lodos para mantener una recirculación y disolución de lodos de manera

permanente y contiene una mampara y un vertedor que provocan un efluente de calidad y

en flujo laminar, libre de natas sobrenadantes. Las dimensiones de este tanque son de 7.03

m x 11.37 m x 3.40 m de alto.

Se modifica el parámetro de diseño de la tasa de sobre flujo dentro del RANGO y se

baja a 3.62 Kg/h m2, con lo que el área necesaria se incrementa a 80 m2 y la profundidad

necesaria disminuye a 2.87 m con lo que utilizaremos en la realidad 3.0 m de profundidad.

Con lo anterior quedan las dimensiones señaladas en planos.

La remoción de natas y sobrenadantes en el sedimentador será manual mediante pala

telescópica, todos los tanques son abiertos es decir no existe tapa por lo que no habrá

necesidad de tapa o rejilla. La protección de los tanques será con barandal perimetral.



,31

DIGESTION DE LODOS:

Una vez que el lodo activado alcanza su edad máxima de diseño que nos lo

proporciona el tiempo de residencia celular de 5 días, se envía entonces al proceso de

digestión en el que sigue recibiendo alimentación de aire pero ya no recibe materia orgánica

nueva ni tampoco microorganismos competidores por lo que las bacterias presentes en el

lodo comienzan un proceso de competencia por el alimento presente, enseguida pasan a la

canibalización para posteriormente ingerir su propio protoplasma mineralizándose por

completo. Al término de este período (12 horas) se cloran los lodos antes de enviarlos al

siguiente proceso para cumplir con los parámetros de la Norma NOM 004 en cuanto a E.

Colli presente. Las dimensiones de este tanque son 4.06 m x 4.06 m x 3.00 profundidad.

El sistema cuenta con un soplador de aire de 2 HP de potencia para suministrar el aire

necesario para la digestión

DESINFECCION

De aquí el agua pasa por gravedad hacia el tanque de contacto de cloro que recibirá

la dosificación del desinfectante, que se propone sea en forma de gas cloro mezclado con

agua, para disminuir el gasto por consumo de cloro, en virtud de que este tiene una pureza

del 98%, en tanto que otras formas líquido en forma de Hipoclorito de sodio o bien sólido

en pastillas con su respectivo dosificador tiene concentraciones mucho menores, pero sí se

considera que existiría riesgo por su manejo puede cambiarse el tipo de cloro sin problema.

Sus dimensiones son de 6.04 m x 6.04 m x 2.00 m prof.

El argumento es similar al del punto 5, para efectos de estética y funcionalidad se

ajustan las dimensiones del tanque de desinfección respetando en todo momento el

volumen de retención que nos proporcione el tiempo mínimo de contacto entre agua y cloro

que es de 17 minutos, por lo que con las dimensiones que se muestran en los planos el

tiempo de retención queda en 21 minutos a flujo pico y 73 minutos a flujo promedio, por lo

que la desinfección está asegurada y dejamos las dimensiones señaladas en los planos.

DESHIDRATACION DE LODOS:

En regiones como Tuxtla Chico , Mpio. de Tuxtla Chico , Chiapas es fácil realizar

el secado de los lodos digeridos por la temperatura reinante y la presencia del Sol, con lo



,32

que se recomienda la instalación de un lecho de secado de lodos previamente digeridos y

una vez seco utilizarlo como mejorador de suelo o disponerlo como residuo sólido.

peligroso.

La Planta de tratamiento puede instalarse sobre una plantilla de concreto o bien

realizar una excavación y ahí alojar el módulo de tratamiento, necesitamos conocer la

topografía del terreno para definir esta opción. Se proponen 4 lechos de secado de 7.00 m

de largo x 4.00 m de ancho y 1.20 m altura, equipado con tubería de 6” de diámetro en el

fondo para colección de lixiviados, grava y arena sílica para realizar el efecto de filtración.

Se construirán 4 lechos de secado.

Sí coinciden, las dimensiones de los lechos serán de 6 m de largo por 4 m de ancho tal

como se menciona en la memoria.

El canal de lixiviados se elimina, ya que no es necesario almacenar el agua para bombearla

al cárcamo en virtud de que por estar los lechos por encima del nivel del río, los lixiviados

se trasladan por gravedad en tubería de 2” PVC .

CASETA DE CONTROL

Se contará con una caseta para control, así como para el resguardo de los 2

sopladores. Se instalará adherida a uno de los muros del Reactor Biológico con

dimensiones de 4.00 m de largo x 3.00 m x 2.40 m de altura, con techo de teja y muros de

de block asentado con mortero cemento-cal-arena en proporción 1:3.

Las dimensiones si coinciden con lo señalado en el MOP 8 pero por redondeo de la

hoja de cálculo aparecen 5 mts de largo en la tabla debiendo ser 4.78 m, esto se verifica sí

se divide el área total propuesta por el MOP 8 de 14.352 entre el ancho de la caseta que es

de 3 m y se ve que el resultado no es de 5 sino de 4.78, por lo que las dimensiones de plano

son correctas.

OBRA EXTERIOR

Como obra exterior se considera la malla ciclónica para proteger el perímetro de la

planta de tratamiento, en una longitud total de 45 m. Además de un camino de ingreso con

grava en un ancho de 4 m y longitud de 5 m.

No hay descripción de ingreso con las características que se mencionan en la

memoria de cálculo, de cualquier forma anexamos los planos definitivos de la planta de

tratamiento, ya que en virtud de lo complicado del terreno que se nos donó hemos tenido

que hacer adecuaciones a lo originalmente previsto en cálculo, pero siempre respetando los

parámetros de diseño establecidos.



,33

BALANCE DE MATERIA DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO

Fase líquida:

ENTRADA = SALIDA + ACUMULACION (1)

Entrada: 13.68 lts/seg

Acumulación: 0.075 lt/seg.

Salida: 13.755 lt/seg.

Fase sólida (lodos)

ENTRADA = SALIDA + ACUMULACION (2)

Entrada: 286 mg/ lt de sólidos suspendidos totales (SST) equivalentes a 338.03 kg/día

(caudal de ingreso de 1,181.95 m3/día)

Salida: 102.06 kg/día de lodos que se extraen por día.

Acumulación: 235.97 Kg/día que se mantienen en el Reactor aerobio como licor

suspendido.

Oxígeno requerido:

143.74 Kg/día. Para reacción biológica aerobia.

Equivalentes a 3439 m3/día de aire.

75.11 kg/día de oxígeno para la digestión aerobia

Equivalentes a 269.59 m3/d.

9.7 Sitio de vertido final

Consiste en un canal previamente construido para desfogar aguas provenientes de lluvia, el

cual pasa por el sitio propuesto para instalar el sistema de tratamiento de aguas residuales.



,34

10. MEMORIA DE CÁLCULO

10.1 Datos del Proyecto

LOCALIDAD: TUXTLA CHICO

MUNICIPIO: TUXTLA CHICO

Población

según INEGI

(2005) --------------------------------------- 5230 Hab

Población

actual (2010) --------------------------------------- 6601 Hab

Población de

proyecto (2030) --------------------------------------- 9847 Hab

Dotación --------------------------------------- 150 lts/hab/día

Aportación

(80% de

dotación) --------------------------------------- 120 lts/hab/día

Gasto mínimo ---------------------------------------

6.74 l.p.s.

Gasto medio ---------------------------------------

13.68 l.p.s.

Gasto máximo

instantáneo --------------------------------------- 40.50 l.p.s.

Gasto máximo

extraordinario --------------------------------------- 60.75 l.p.s.

Fórmulas --------------------------------------- Harmon y Manning

Coeficiente de

variación

(Harmon) ---------------------------------------

2.96

Coeficiente de

previsión --------------------------------------- 1.5

Velocidades

límite (tubo de

PVC.) --------------------------------------- 0.30 y 5 m/seg

Emisor --------------------------------------- Gravedad



,35

Tratamiento --------------------------------------- Lodos activados

Vertido --------------------------------------- Arroyo

PLANTA TUXTLACHI CO LODOS ACTI VADOS MEZCLA COMPLETA

DI SEÑO DE PLANTA DE TRATAMI ENTO LODOS ACTI VADOS

DATOS DE DISEÑO

Dotación 3.65 m3/hab/mes Volumen anual: 431,311 m3/año CAUDAL DE DI SEÑO

Habitantes 9847 volumen diario 1181.67 m3/día 13.68 lps

DBO5 sol. 264 mg/lt TEMPERATURASo

C MODULO 1, LPS MODULO 2, LPS

SST 286 mg/lt Aire Invierno Tai= 15 9.17 4.51

SSV 223 mg/lt Aire Verano Tav= 26 289123.8 142186.8949 m3/año

GyA 56 mg/lt Agua infl. invierno Tii= 18

Nitrógeno total 40 mg/lt Agua infl. verano Tiv = 23 550.08333 LPM

Altura msnm 68 m DQO 396 mg/lt

Ptot. 20 mg/lt

GyA 56 mg/lt SSV/SST = 0.78

COLIFORMES >106

NMP/100 ml

CAUDAL MAXI MO EXTRAORDI NARI O

Como base del cálculo del caudal máximo instántaneo tomaremos los habitantes futuros al año 2030 (Proyección CONAPO) COEFICIENTE DE HARMON

a saber: 9847 habitantes con una dotación de: 3.6 m3/cliente/mes, con lo que resulta:

Qmax1 = 425402.3 m3/año 1165.49 m3/día 13.68 lt/s M = 1 + 14/ (4 + RAIZ(P/1000))

Entonces para obtener el caudal máximo extraordinario, aplicamos el coeficiente de variación

elegimos para seguridad el valor máximo de : Cs = 2.96132354

Qmax2 = 40.50 l/s 3499.32 m3/día

AREA DE EDIFICIOS, m2 (tabla 4.4. del MOP 8)

En la actualidad (año 2010) el caudal anual es de :

CAUDAL, lps < 44 44 a 220 220 a 430 430 a 2190

Q* = 1181.67 m3/día LABORATORIO 5.52 35.236 62.1 105.984

Q* = 13.68 lt/s ADMINISTRACION 8.832 25.576 27.324 57.04

total, m2 14.352 60.812 89.424 163.024

la relación Qmax2/Q* = 2.961324 largo, m 5 10 11 14

ancho, m 3 6 8 12

para efectos de cálculos de tuberías a gravedad y de descarga de demasías usaremos Qmax2

Con lo que el Qmaximo extraordinario será:

Qmax2= 3499.32 m3/día

Qmax = 40.50 litros/seg

Qmax = 40.50 litros/seg

El caudal mínimo se considera la mitad del caudal medio:

Qmin = Q* / 2 = 590.84 m3/día

Qmin = 6.84 lt/seg

poblacion actual 9847 habitantes

poblacion futura año 2021 9847 habitantes

Caudal maximo 40.50 LPS 3499.31648 m3/día caudal máximo

Caudal medio 9.17 lt/seg

Caudal medio diario 792.12 m3/dia

DBO5 e 264 mg/lt

DBO5 s 30 mg/lt



,36

para suminstro de caudal medio, 1 bomba para caudal mínimo y un total de 3 bombas de 1 HP c/u para manejo de caudal máximo

CANAL DESARENADOR

Tiempo de retención 60 seg

Tiempo de

sedimentación

para evitar

depositos de 18.1818182 seg

Volumen 2430.081 lts

velocidad 0.3 m/s

longitud 5.454545 m

area 0.445515 m2

Profundidad 0.559 m

ancho 0.796985 m

VERTEDOR Sutro

SEDI MENTACI ON PRI MARI A no se requerira para este nivel de caudal ¡¡¡¡¡

a caudal medio a caudal máximo

Paámetro de diseño 24 m3/m2dia 48 m3/m2 dia

Remoción de SST 69 % MOP 8 69 %

Area 33.01 m2 0.7854d2

72.90242668 m2

No. de unidades 2 2

Diámetro 4.58384 m 6.812563229 m

Tiempo de retención 2 hrs. 2 hrs

Volumen 66.01 m3 totales 291.6097067 m3

profundidad 2 m 4 m

SST efluente de sed. Prim. 88.66 ppm 88.66 ppm

Como el volumen y profundidad de los sedimentadores primarios a caudal máximo resultan de mayores dimensiones

debemos diseñar hidraúlicamente los sedimenatdores primarios para caudal máximo.

DBO5 SOLUBLE EN EL EFLUENTE

Se considera un valor de DBO5 efluente de 75 mg/lt de acuerdo a la Norma 001 .

DBO5 Efluente = DBO5 soluble en el influente que escapa al tratamiento + DBO5 de sólidos suspendidos en el efluente

a.- Determinamos la DBO5 de lo sólidos suspendidos en el efluente.

Suponemos que el efluente contiene 22 mg/l de sólidos biológicos de los cuales 65% es biodegradable (Metcalf -Eddy)

DBO5 de SS en efluente = 0.65(22 mg/l) 14.3 mg/lt

DBO5 ultima de los sólidos biodegradables en el efluente = 1.42 (masa de células, gr/m3)

DBOL última = 20.306 mg/lt

El valor de DBO5 puede obtenerse multiplicando el DBOL por un factor de 0,68:

DBO5 de sólidos suspendidos en el efluente= 0.68*DBOL 13.80808 mg/lt

b. resolvemos el balance para la DBO5 soluble en el influente que escapa al tratamiento:

30 = S + 13.8 S = 16.1919 mg/lt



,37

30 = S + 13.8 S = 16.1919 mg/lt

EFICIENCIA DEL TRATAMIENTO:

E = 93.86669697 %

REACTOR BI OLOGI CO Parámetros según METCALF - EDDY y MOP 8.

Parametros de diseño Tc, d F/M Carga Volumétrica, CV SSLM, mg/l Trh, h Qr/Q

CONVENCIONAL 5 a 15 .2 a .4 .3 a .6 1500 a 3000 4 a 8 .25 a .5

MEZCLA COMPLETA 5 a 15 .2 a .6 .8 a 2 3000 a 6000 3 a 5 .25 a 1

AEREACION EXTENDIDA 20 a 30 .05 a .15 .1 a .4 2000 a 6000 18 a 36 .75 a 1.5

Kg DBO/m3 d

modelo a utilizar: MEZCLA COMPLETA

X = SSVLM 4000 ppm

Tcd 8 dias

k 0.06 1/dia

Y 0.60

volumen 159.16 m3 Metcalf- Eddy

área 53.05 m2

profundidad 3.00 mts

lado 1 5.73 mts

lado 2 9.26 mts

Tiempo de Retencion Hidraúlico, Trh 3.23 Hr

Relación comida a microorganismos: F/M

F/M = 0.49 OK

Para alcanzar el valor sugerido por el MOP 8 dejamos el tiempo de residencia hidraúlico del reactor a : Trh = 3.23 horas

Con lo que resulta F/M = 0.49 Dentro de rango ¡ (0.2 a 0.6); OK

Con lo que el volumen del reactor se incrementa a :

V = 159.16 m3 Por redundancia se dividirá este volumen en dos tanques iguales

profundidad 3 m

area 53.05236 m2 26.5261806 4.049003035

ancho 6.388232 m 3.19 m ancho

largo 8.304702 m 8.30 m largo

CANTIDAD DE LODO A DESECHARSE POR DIA

a.- determinamos Yobs con la ecuación 9-41 de metcalf - Eddy (Producción bacterial observada)

V=Y*Q*Tcd*(So-Se)/X(1+kTcd)

E=(So- S)/Sox100

Yobs=Y /(1+kd*Tcd)

F/M=So/ThX



,38

b. determinamos la cantidad de lodos activados volátiles a desecharse usando al ecuación 10-3 de Metcalf - Eddy

Px = 79.5785 kg/día 1193.678126 kg/quincena

c. determinamos la masa total de lodo basados en sólidos suspendidos totales SSV/SST= 0.78

Pxss = 102.06 kg/día

Calculamos la tasa de desecho de lodos

a.- desde el tanque de aereación:

Ecuación 10-6 Metcalf _ Eddy

Qwd = 19.8946 m3/d equivalentes a: 0.23 lt/s

b.-Desde la línea de retorno de lodos:

Ecuación 10-8 Metcalf - Eddy

Xr = 10000 mg/lt Concentración de lodo de retorno

Qwr = 7.95785 m3/d

CALCULO DE LA RELACI ON DE RECI RCULACI ON

Concentración de SSV en aereador = 4000 mg/lt

Concentración de SSV en retorno = 8000 mg/lt

Balance : 4000(Q + Qr ) = 8000 Qr

Qr/Q = 1

Px=YobsQ(So- S)/1000g/kg

Qwd=V/Tcd

Qwr=VX/TcdXr



,39

CALCULO DEL REQUERI MI ENTO DE OXI GENO

a.- calculamos la DBOL del agua de desecho influente que se convierte en el proceso suponiendo que DBO5 = 0.68 DBOL

Masa de DBOL utilizada = 288.6673 kg/día

Metcalf - Eddy

b.- Requerimiento de oxígeno

Eq. 10- 12 Metcalf - Eddy:

kg O2 /d = 143.7415

Requerimiento de oxígeno para satisfacer la demanda de Nitrógeno:

Rn = 0 Kg O2/d EQ. 10 del MOP 8

Requerimiento total de oxígeno:

Kg O 2 /d total= 143.7415

Verificamos el factor de carga volumétrica

A.- Calculo de la carga volumétrica:

Carga Volumétrica = So Q / V

Carga volumétrica = 1.31392 kg DBO5 /m3 OK rango: 0.8 a 2.0 para mezcla completa, entonces la carga es adecuada ¡

VOLUMEN DE AIRE REQUERIDO

Suponemos una efciencia de transferencia de oxígeno de 13% para difusores de burbuja fina

usaremos un factor de seguridad de 2 para diseño de aire actual.

a.- requerimiento de aire teórico: (el aire contiene 23.2 % de oxígeno con densidad de 1.201 kg/m3)

aire teórico = 515.8831 m3/d

b.-requerimiento actual de aire:

aire actual = 3439.22 m3/d con 1440 min/d 0.29041626 4.1326234

2.388348 m3/min

DBOL =Q(So- S)/0.68/1000

KgO2/d=DBOL- 1.42Pxx

Rn=4.57Q(No- N)- 2.86Q(No- N-NO3)



,40

c.- requerimiento de aire de diseño: (usando factor de seguridad de 1.5)

3.582521 m3/min 0.028316847 pie3/m3

126.5155 pie3/min

Seleccionamos un soplador lobular de : Potencia para mezclar: 15 kw/1000 m3 de tanque

Como resulta menor que la potencia para

6.00 HP Pmezcla = 3 HP aereación, con ella (6 HP) es suficiente.

Colocar difusores de aire con capacidad de: 1.5 ft3

/min Instalar 1 soplador de 3 HP + 1 de 3 HP. 6.00 BHP

84 difusores de 9 pulgadas de diámetro

SEDI MENTACI ON SECUNDARI A

Usamos la información típica para diseño de clarificadores secundarios, (Tabla 10-7 Metcalf- Eddy)

TIPO DE TRATAMIENTO Tasa de sobreflujo Carga de sólidos carga de sólidos profundidad

m3/m2 d m3/m2 d kg/m2 h kg/m2 h m

promedio pico promedio pico

Sedimentación seguida de

filtro percolador (trickiling) 16 a 24 40 a 48 3.0 a 5.0 8.0 3 a 4


lodos activados (excepto

aereación extendida) 16 a 32 40 a 48 3.0 a 6.0 9.0 3.5 a 5.0 ************


aereación extendida 8 a 16 24 a 32 1.0 a 5.0 7.0 3.5 a 5.0

Determinamos el área del clarificador con la ecuación:

Metcalf-Eddy

Sfa = 3.3 kg/m2 h (de la tabla 10-7) 2.81

Q = 0.009168 m3/s

a = Q/Qr = 1 relación de reciclo de lodos

SFa=(1+a)QX*3600(s/h)/1000(gr/kg)A



,41

A = 80.01212 m2 .7854 d2

D = 10.09328 m diámetro del clarificador 13.9730973 LARGO

Cálculo de la profundidad requerida para espesamiento

a.- masa de sólidos en el aereador

SSLM = SSVLM/0.8 = 5000 mg/lt

Sólidos en aereador = 795.7854 kg

b.-masa de sólidos en clarificador

Sólidos en clarificador (SC) = 238.7356 kg (se maneja el 30% de los sólidos en el aereador)

c.-Determinamos la profundidad de la zona de lodos en el clarificador

Se estima un promedio de 7000 g/m3 como promedio de concentración de sólidos en el manto de lodos

h1 = 0.426249 m

d.- estimamos la capacidad de almacenamiento en la zona de lodos suponiendo que los sólidos en exceso deben almacenarse

en el clarificador a condiciones de flujo pico con un sostenimiento de 1 día para este flujo pico y que la DBO5 se incrementa 50%

sólidos producidos:

Px = Yobs Q (So - S) /1000= 538.8116 kg/d

sosteniendo 1.0 días el flujo pico, la cantidad de sólidos es:

SCfp = 538.8116 kg

la cantidad de sólidos en el clarificador es ahora de: 777.54725 kg (SC + SCfp)

Sólidos =V*SSLM/1000

(A, m2)(h1,m)(7000g/m3)/1000g/kg=SC



,42

10.2 Población actual:

El censo poblacional de la Localidad de Tuxtla Chico al 2005, arroja una población de

profundidad para estos sólidos:

h2 = 1.388267 m

Así la profundidad total del clarificador, dejando 1.0 m para la zona clarificada será de : H = (1.0 + h1 + h2)

H = 2.81 m Usaremos 3 m de profundidad

Verificamos la tasa de sobreflujo a caudal máximo: (40 a 48 m3/m2 d)

a.- El caudal pico es de : Qpeak = 3499.32 m3/dia

b.-la tasa de sobreflujo a caudal pico es de: Qpeak/A

A = 80.012121 m2

PeakOR = 43.73483 m3/m2 d valor dentro de rango de la tasa de sobreflujo a caudal pico que es de : 40 a 48

es decir que un solo sedimentador puede manejar el caudal pico ¡¡, ok

por lo tanto el área mínima para este caso será de : A = 80.01212121 m2

Para esta área el diámetro necesario es de: 10.09 m AREA real = 80.012121 m2

7.13703 m para dos unidades el área se divide en 2 y queda:

Tiempo de retención hidraúlico: AREA real u = 40.006061 m2

V = (A * H) 225.195 m3

Trhcl = 0.284295 día 6.82 horas A caudal medio

Trhclmax = 0.064354 día 1.54 horas A caudal máximo

Hipoclorito en solución al 10%

DESI NFECCI ON 63.3696 LT/DIA

Tiempo de retención hidraúlico 0.5 hr

Volumen a caudal pico 72.90243 m3 16.740529 GPD

lado 6.037484 m 1 Dosificadora de 50 gpd

profundidad 2 m

área 36.45121 m2 Potencia kwatts 0.13

dosificación de Cloro 8 mg/lt Bombas dosificadoras pulsafeeder

Cloro 6.33696 kg/día NaOCl 2.3129904 Ton/año LMH8TA

DI GESTOR DE LODOS LECHOS DE SECADO DE LODOS

Parametros de diseño TABLA 11-17 Metcalf- Eddy Se establecen 120 kg/m2-año

Tiempo de retención: Lodos anual 29046 kg/año

Solo lodo activado: 10 a 15 días Area 242 m2

L. Activado sin Sed. Prim: 12 a 18 días modulos 6x4 10

Primario más activado 15 a 20 días **************

Carga de sólidos, kg SV/m3 d 1.6 a 4.8 6 6 6

4

Requerimientos de O 2 2.3 Kg/kg dest 4

Energía para mezcla 20 a 40 m3

/103

m3

min 4

Concentración de lodo 3% 4

Volumen de lodo a disponerse por día (ge=1.03) V 16 m 18 m

Masa de lodo basada en SS 102.06 Kg/dia Px/0.8

V 3.302925 m3/d vol.lodo a disponerse

Volumen del digestor aeróbico Vda

T retencion 15 dias

Vda 49.54387 m3

altura 3.00 m

area 16.51 m2

lado 4.06 mts

Verificar carga de sólidos

Kg SV/m3d 1.648 ok (1.6 a 4.8) Metcalf- Eddy

Determinar requerimientos de oxígeno (se supone que el 40% del tejido celular se oxida completamente)

Kg O2/d 75.1164

Volumen de aire requerido

269.59 m3/d

Suponiendo eficiencia de 20% Seleccionamos un sopladorGardner Denver de:

0.936077 m3/min 33.077 pie3/min 2.00 HP Modelo 5LVP Lobular

Requerimiento de aire por 1000 m3 de vol. Digestor 17 DIFUSORES

18.89389749 m3/1000 m3 ok

Carga=Px*0.8/Vda



,43

5230 de acuerdo al Censo llevado a cabo por el INEGI, haciendo un análisis se llega a la

conclusión que la población que debe considerarse al 2010 es de 6601, que es la población

calculada estadísticamente.

10.3 Población de proyecto:

Se considera como la población de proyecto, la que arroja el censo de 2005,

actualizando los datos al 2010 considerando 20 años para la vigencia del proyecto.

La tasa promedio se obtiene usando la siguiente expresión:

Pf = Pa (1 + r)n (3)

Donde:

Pf = Población futura

Pa = Población actual

r = Tasa de crecimiento medía anual

n = Numero de años del periodo de diseño

Población actual

(2010) 6601

Población de proyecto

(2030) 9847

10.4 Dotación:

De acuerdo a las normas de proyecto para localidades que cuenten con una población de

2000 a 15000 habitantes y un clima cálido, el cual es el caso, la dotación adoptada debe ser

de 150 lts/hab/día.

10.5 Aportación:

La aportación de aguas negras se considera como un porcentaje de la dotación de agua



,44

potable (80%), por lo tanto la aportación correspondiente para la localidad es la siguiente:

Aportación = 0.80 x 150 = 120 lts/hab/día

10.6 Coeficiente de Harmon

M = 1 + (14/(4 + P1/2

)) (4)

Donde:

M = Coeficiente de Harmon

P = Población en miles

M = 1 + (14/(4 + (2.7)1/2

))

M = 2.96

10.7 Gastos

GASTO MEDIO.

Qmed. = Pob. de Proy. x Aportación /86,400 (5)

Qmed. = 9857 x 120/ 86400

Qmed. = 13.68 L.P.S.

GASTO MINIMO.

Qmin. = Qmed. D. x Coef. de variación díaria (6)

Qmin. = 13.68 x 0.5

Qmin. = 6.74 L.P.S.

GASTO MAXIMO INSTANTANEO.

Qmax. Inst.= Qmed. x M, M = Coeficiente de Harmon.

Q max. Inst. = 13.68 x 2.96



,45

Qmax. Inst. = 40.50 l.p.s.

GASTO MAXIMO EXTRAORDINARIO

Qmax. Ext. = Qmax. Inst. x 1.5

Qmax. Ext. = 40.50 x 1.5

Qmax. Ext. = 60.75 l.p.s..

10.8 Geotecnia

En la zona de estudio se realizó la exploración y muestreo con cuatro sondeos de tipo

pozo a cielo abierto (PCA) y se determinaron los pesos volumétricos del lugar, con la

recuperación de muestras de suelo en estado alterado e inalterado.

Se realizaron ensayes de laboratorio como son: ensayes índice (límites de consistencia,

densidad de sólidos, contracción lineal, etc.) y de la prueba de penetración estándar se

obtuvo la resistencia al esfuerzo cortante (c) del estrato (ARCILLA LIMOSA) que

es c = 0.49 kg/cm² y = 8 ° . Los resultados se presentan en el capítulo tres.

La revisión de la seguridad del terreno de cimentación (capacidad admisible) se realizó

para la condición de suelo siguiente: Comportamiento Cohesivo-Friccionante con

cimentación superficial (CIMENTACIÒN CORRIDA DE DESPLANTE). La capacidad de

carga admisible para el estrato de subsuelo estudiado (Donde se realizo el PCA) con un

ancho de B= 1.0 m, es de Qadm = 2.00 t/m² a una Df=0.50 m, Qadm = 2.82 t/m² a una

Df = 1.00 m. , Qadm = 3.90 t/m² a una Df = 1.50 m. Qadm = 4.33 t/m² a una Df = 2.00

m.

Tabla de concentrado de capacidad de carga a diferentes profundidades

PCA Profundidad (m) Capacidad de carga (ton/m2)

0.50 2.00

1.00 2.82

1.50 3.90

2.00 4.33



,46

De acuerdo a la estratigrafía y características del subsuelo encontrado al realizar la

exploración de campo y de los ensayes de laboratorio, se concluye que se tiene UN

ESTRATO DE ARCILLA LUTITA DE COLOR CAFÉ A TONO GRIS CON GRAVA

TRITURADA Y PEDACERIA DE ROCA de consistencia SUAVE A MEDIA y

compresibilidad MEDIA A ALTA. Y un siguiente consistente en una ARCILLA

LIMOSA DE COLOR CAFÉ CLARO de consistencia SUAVE y compresibilidad

ALTA. Se determinó el asentamiento unitario instantáneo que se presentará es de

Que es de orden MEDIO A ALTA.

Con respecto al tipo de cimentación para el desplante del muro de contención, se

recomienda que al llegar a la profundidad mínima requerida por proyecto se debe afinar

y si es posible acomodar y compactar el piso de corte , para disminuir los vacíos existentes

y proporcionar mayor resistencia al suelo y a partir de este nivel iniciar con la colocación

de mejoramiento mediante concreto ciclópeo ó pedraplen en el área de desplante del

muro de contención debido a que la consistencia del suelo es suave por la presencia del

nivel de aguas freáticas, esto con la finalidad de aumentar la resistencia, disminuir

deformaciones, uniformizar y distribuir adecuadamente los esfuerzos al suelo, utilizando

CIMENTACIÒNES CORRIDAS ”, debido a que la capacidad de carga del terreno de la

zona de estudio es SUAVE, además se recomienda que en el espacio que quede entre el

talud de la ladera y el muro de contención se valla aprochando con material de la región

en capas debidamente compactadas hasta llegar a la capa ultima así mismo se

recomienda compactar las áreas donde se desplantara la planta de tratamiento, y patio de

lodos para disminuir los vacios existentes e incrementar la capacidad de carga del suelo, y

así asegurar que la estructura a desplantar desde el punto de vista geotécnico cumplirá con

la seguridad de la misma.

Además se recomienda que la profundidad de desplante sea revisada por un

estructurista para garantizar la estabilidad del muro de contención y elementos estructurales

de la planta de tratamiento de aguas negras y por consiguiente garantizar la seguridad y

estabilidad de la misma.

Para efectos de diseño por sismo el terreno de cimentación se considera como terreno

de transición tipo II, zona "C" del mapa de zonificación (C.F.E.), los parámetros de

diseño recomendables en función del tipo de terreno son:

Zona sísmica “C”

Tipo de Suelo:II

Ao = 0.36

C = 0.36

Se recomienda que se realice una supervisión detallada de la calidad de los materiales a



,47

emplear en la obra para que dicha estructura cumpla con la seguridad y estabilidad

adecuada y tenga un buen comportamiento a través del tiempo.

11. PLANOS

11.1 SS-01 Detalle desarenador

11.2 SS-02 Tanques Clarificadores

11.3 SS-03 Tanque digestor de lodos y desinfección

11.4 SS-04 Levantamiento Topográfico

11.5 SS-05 Lodos activados de mezcla complete

11.6 SS-06 Lodos de activación completa y topografía

11.7 SS-07 Lodos de Activacion Mezcla Completa



,48

Plano 1-SS01. Detalle desarenador, plsnts, prfil.



,49

Plano 2- SS02.- Tanques Clarificadores, planta , perfil



,50

Plano 3-SS-03.- Tanque digestor de lodos y desinfección



,51

Plano 4-SS04. Levantamiento Topográfico

SW

W

NW

SE

E

NE

S

N

LOGO TIPO

75502010

Clave:

CURVAS DE NIVEL

01

PROYECTO - LEVANTAMIENTO

TOPOGRAFICO

Acotación:

Levanto:

METROS

E S C A L A G R A F I C A

Plano Tipo:

Ubicación:

Digitalizo:

Propietario:

ENERO 2010Fecha:

No. REPORTE

Sup. de Terreno:

REVISO

C

r

oqui s de

Loc

a

l i zaci ón

N o t a s :

Escala:

TUXTLA CHICO

CONSTRUCTORA



,52

Plano 5-SS05. Lodos activados de mezcla completa



,53

Plano 6-SS06-. Lodos de activación completa y topografía



,54

Plano 7-SS07.- Lodos de activacion mezcla completa, perfil hidráulico



,55

12. CONCLUSIONES.

El proyecto desarrollado cumple satisfactoriamente los requerimientos de calidad de

agua señalados en la Norma Ecológica NOM-001-1996 y de la NOM-003-1996 que

permite incluso la descarga del agua tratada a un cuerpo de agua superficial como en la

práctica se realiza ya, así como el contacto directo frecuente u ocasional con personas.

El proceso elegido es denominado LODOS ACTIVADOS DE MEZCLA COMPLETA

que es un proceso eficiente, que resultó del análisis técnico económico como el más viable

para poder producir la calidad del efluente tratado que se mencionó en el párrafo anterior

con el más bajo costo de operación, sencillo de operar , que solo requiere de 2 personas por

turno y de bajo nivel de mantenimiento.

Los vectores de contaminación que puede originar una PTAR como la que se desarrolló

son sencillos de mitigar, en este caso hablamos de ruido con los sopladores de aire, que

para este caso se eligieron de turbina que generan un nivel de decibles por debajo de los 50

Db, mucho menores a los sopladores de tipo lobular que producen niveles de ruido por

encima de los 80 Db. También los olores se controlan por el adecuado nivel de aereación

que no permiten condiciones sépticas que pudieran producir procesos de tipo anaerobio que

son aquellos con subproductos como el acído sulfhídrico y los mercaptanos sustancias que

son agresivas al olfato humano, los lodos de desecho que produce el sistema son sometidos

a un proceso de estabilización denominado DIGESTION AEROBIA misma que lleva los

biosólidos a una etapa de mineralización que evita posterior descomposición por lo que este

lodo estabilizado puede ser usado como mejorador de suelos en la agricultura sin peligro de

atracción de moscas u otro tipo de fauna nociva, de igual forma se controlan la producción

de huevos de helminto en apego a lo señalado en la NORMA –ECOL-004 .

La instalación de esta PTAR ha permitido incluso mejorar el nivel de vida de las

personas que ya no tienen que sufrir los malos olores que se generaban por el alcantarillado

que tenía descargas a cielo abierto lo que incrementa su nivel de satisfacción por formar

parte de la comunidad de Tuxtla Chico, Chiapas.



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