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CONSULTORIacuteA PARA LA ESTRUCTURACIOacuteN Y VIABILIZACIOacuteN DEL MANEJO DE AGUAS SERVIDAS
PLANTA PARA Qd = 15 lps
JOSE ALBERTO MONTANtildeEZ NIngeniero Civil
Bogotaacute SEPTIEMBRE 2012
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CONSULTORIacuteA PARA LA ESTRUCTURACIOacuteN Y VIABILIZACIOacuteN DEL MANEJO DE AGUAS SERVIDAS
PLANTA PARA Qd = 15 lps
TABLA DE CONTENIDO
TABLA DE CONTENIDO21 REACTOR ANAEROBIO TANQUE HIMOFF32 MEMORIAS de CALCULO6
21 DISENtildeO PLANTA DE TRATAMIENTO PARA AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS6
211 Caacutelculo de la rejilla 6
212 Disentildeo de la trampa de grasas 7
213 Disentildeo del Tanque Himoff 7
214 Disentildeo del Floculador 11
215 Disentildeo del sedimetador de placas paralelas 11
216 Filtro de arena y carbon activado filtro vertical 14
217 Sistema de Cloracioacuten 15
218 Almacenamiento 15
219 Caacutelculo de bombas 16
2110 Caacutelculo de la tuberiacutea 17
2111 Caacutelculo del almacenamiento de lodos 18
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1 REACTOR ANAEROBIO TANQUE HIMOFF
En nuestra sociedad actual es un imperativo restaurar la calidad de las aguas usadas y descargadas aguas residuales para la proteccioacuten del medio ambiente
Todas las posibilidades para encontrar tratamientos econoacutemicos y praacutecticos deben ser considerados en particular los tratamientos bioloacutegicos por la capacidad de biodegradar los compuestos contaminantes a intermediarios sencillos Dentro de ellos el tratamiento anaerobio es el maacutes ventajoso
Debido a su capacidad de degradar ciertos compuestos la digestioacuten anaerobia es un proceso microbioloacutegico complejo que se realiza en ausencia de oxiacutegeno donde la materia orgaacutenica es transformada a biomasa y compuestos orgaacutenicos la mayoriacutea de ellos volaacutetiles Aunque es un proceso natural soacutelo en los uacuteltimos veinticinco antildeos ha llegado a ser una tecnologiacutea competitiva en comparacioacuten con otras alternativas Esto ha sido posible gracias a la implementacioacuten de sistemas que separan el tiempo de retencioacuten hidraacuteulico ( TRH ) del tiempo de retencioacuten celular ( TRC ) los cuales han sido denominados reactores de alta tasa Durante este proceso tambieacuten se obtiene un gas combustible (Biogaacutes) y lodos con propiedades adecuadas para ser usados como bioabonos
Las tecnologiacuteas del tratamiento anaerobio como el reactor de flujo ascendente anaerobio de lecho de lodos (Tanque Himoff) y el filtro anaerobio estaacuten siendo raacutepidamente aceptados para tratamiento de aguas residuales que no cumplen con las regulaciones ambientales para descarga directa a cuerpos receptores por su elevada DQO bajo pH y presencia de soacutelidos en suspensioacuten ademaacutes de sus grandes voluacutemenes (Noyola 1995)
La tecnologiacutea de la digestioacuten anaerobia se encuentra firmemente establecida a nivel mundial y en Ameacuterica Latina y puede ser adaptable a las caracteriacutesticas del residual a tratar y el lugar donde se quiera implementar
Los reactores del tipo Himoff presentan una serie de ventajas sobre los sistemas aerobios convencionales la inversioacuten principalmente es menor (costos de implantacioacuten y manutencioacuten) produccioacuten pequentildea de lodos excedentes consumo pequentildeo de energiacutea eleacutectrica y simplicidad del funcionamiento (Ramiacuterez y Koetz 1998)
Estos son econoacutemicos energeacuteticos y ecoloacutegicos
Ademaacutes de las ventajas intriacutensecas de los procesos anaerobios a traveacutes de estos procesos se obtienen subproductos los cuales pueden ser utilizados posteriormente obtenieacutendose beneficios apreciables de su aprovechamiento Estos son
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Biogaacutes Producto gaseoso que puede ser empleado como combustible Seguacuten los reportes energeacuteticos 1 m3 de biogaacutes equivale a 055 L de fuel-oil Este puede sustituir parte del combustible (60 ) que se consume en calderas domeacutesticas
Lodo Estudios realizados han demostrado que su composicioacuten guarda riquezas en cuanto al contenido de materia orgaacutenica y mineral pudiendo emplearse como biofertilizante y mejoradores de suelos (Rodriacuteguez et al 1998)
Tambieacuten se ha mostrado que debido a su composicioacuten aminoaciacutedica calidad sanitaria concentraciones de nitroacutegeno y proteiacutena bruta puede ser utilizado como alimento animal (Figueroa 1993 Peacuterez 1997 Peacuterez 1998)
Efluente liacutequido Seguacuten los resultados obtenidos en investigaciones se ha demostrado que este conserva nitroacutegeno en forma faacutecilmente asimilable y otros iones los cuales enriquecen este residuo y lo hacen propicio para su uso en fertirriego
FUNCIONAMIENTO
Las aguas residuales en este caso domeacutesticas se toman de un efluente que es el colector de aguas negras esta planta calculada para un caudal de 20 LPS permite inicialmente que esta aguas pasen a traveacutes de una rejilla que retendraacute elementos mayores papeles toallas y otras basuras del agua
De la rejilla pasan al tanque de control de grasas o TRAMPA GRASAS y de este sale al Tanque Himoff
Al Tanque Himoff el agua ingresa por la parte superior esta pasa por un vertedero descendente que permite la sedimentacioacuten de lodos en la caacutemara inferior del Tanque alliacute los lodos permiten las reacciones bioloacutegicas necesarias del tipo de digestioacuten anaeroacutebia
DIGESTIOacuteN ANAEROBIA
El proceso de digestioacuten anaerobia consiste en la degradacioacuten de la materia orgaacutenica por parte de microorganismos en ausencia de oxiacutegeno molecular En ella se obtiene como subproducto el denominado biogaacutes que se compone de un 70 de metano y un 30 de una mezcla de dioacutexido de carbono y otros compuestos
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como nitroacutegeno hidroacutegeno amoniacuteaco y sulfuro de hidroacutegeno los cuales son responsables de los malos olores generados durante la digestioacuten
Dicho proceso se caracteriza por un conjunto de reacciones asociadas al metabolismo de numerosas especies de microorganismos que son los intermediarios necesarios para transformar la materia orgaacutenica en sustratos simples fermentables por las bacterias metano geacutenica
En general las bacterias son incapaces de alimentarse de material complejo por lo que las macromoleacuteculas (proteiacutenas carbohidratos y liacutepidos) son hidrolizados previamente por enzimas extracelulares a compuestos maacutes simples (azuacutecares aminoaacutecidos y aacutecidos grasos) Esta hidroacutelisis ayuda a que el material particulado y los poliacutemeros orgaacutenicos que componen las aguas residuales puedan ser asimilados por las bacterias e incorporados a sus procesos metaboacutelicos asiacute
1048729 Proteiacutenas a aminoaacutecidos1048729 Carbohidratos a azuacutecares1048729 Liacutepidos a aacutecidos grasos y alcoholes
El proceso de fraccionamiento de la materia orgaacutenica absorbe agua por ello se denomina hidroacutelisis El proceso ocurre en el exterior de las bacterias debido a la accioacuten de catalizadores bioloacutegicos llamados exoenzimas producidas por las bacterias aacutecido geacutenico o fermentativo Dependiendo de la presencia de sustratos solubles o complejos en el agua residual la hidroacutelisis puede ser raacutepida o muy lenta
Despueacutes de obtenidas las moleacuteculas simples en la hidroacutelisis eacutestas pueden ser absorbidas a traveacutes de la pared celular de las bacterias y son descompuestas internamente mediante los procesos metaboacutelicos El proceso es llevado a cabo por las bacterias aacutecido geacutenico o fermentativo
Como producto final del proceso de aacutecido geacutenesis o fermentacioacuten estaacute el aacutecido aceacutetico o en su defecto otros aacutecidos grasos volaacutetiles (AGV) como el propioacutenico el butiacuterico y el valeacuterico
Dependiendo de la concentracioacuten de hidroacutegeno si la presioacuten parcial de hidroacutegeno es menor que 10-4 el producto final seraacute aacutecido aceacutetico de lo contrario se obtienen los otros aacutecidos grasos Ademaacutes de los aacutecidos la aacutecido geacutenesis produce hidroacutegeno como un subproducto y su concentracioacuten se convierte en un elemento regulador del metabolismo del proceso debido a que elAacutecido aceacutetico y el hidroacutegeno constituyen las viacuteas de formacioacuten del metano
El paso siguiente es la aceto geacutenesis aacutecido claacutestico y consiste en la generacioacuten de aacutecido aceacutetico a partir de los AGV formados en la aceto geacutenesis En esta fase un grupo de bacterias conocidas como ldquobacterias aceto geacutenicas productoras de hidroacutegenordquo (OHPA) convierten los productos de la fermentacioacuten en aacutecido aceacutetico
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dioacutexido de carbono e hidroacutegeno Estos organismos utilizan los aacutecidos grasos o alcoholes como fuente energeacutetica
2 MEMORIAS de CALCULO
21 DISENtildeO PLANTA DE TRATAMIENTO PARA AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS
211 Caacutelculo de la rejilla
Qd=09times Antimesv
Donde
Qd = Caudal de disentildeo m3s
An = Area Neta
An = axBxN
Donde a = espacio entre barras = 00625 m(14rdquo)
B = ancho de la rejilla = 0185 m
N = nuacutemero de espacios = 7
V = Velocidad del flujo vlt=020 mseg
An = Qd 09v = 00015 0902 = 00083 m2
Siacute a = 00625 m B = 0185 m
N = 00083 (0185(0062500125)) = lt 10 se toman 7 espacios
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212 Disentildeo de la trampa de grasas
Las trampas de grasa son tanques pequentildeos disentildeados y construidos paraseparar la grasa y aceite de las aguas residuales El agua residual llega caliente ala trampa de grasas en donde por choque teacutermico disminuye su temperatura Lossoacutelidos en suspensioacuten o las partiacuteculas liacutequidas (aceites o grasas) flotan debido aque su densidad es menor a la del agua (Gonzaacutelez 2009)
El empleo de trampa de grasa es de caraacutecter obligatorio para el condicionamientode las descargas de los lavaderos lavaplatos u otros aparatos sanitarios instalados enrestaurantes cocinas de hoteles hospitales y similares donde exista el peligro de introducircantidad suficiente de grasa que afecte el buen funcionamiento del sistema de evacuacioacutende las aguas residuales asiacute como de las descargas de lavanderiacuteas de ropa
El volumen de la trampa de grasas se calcula para un periodo de retencioacuten de 3 minutos y el caudal maacuteximo seraacute
Qmax=03radicΣ p
Donde
p = suma de todas las unidades de gasto a ser atendidas 4 unidades de bantildeos por casa y tres aparatos por bantildeo una cocina y un lavadero = 98
Qmax = 03xraiz (640) = 758 LtSeg
Vg = 758x3x60 =136611 Lt = 140 m3
Por lo tanto el trampa grasas podraacute quedar con = 120 m y una h = 140 m
213 Disentildeo del Tanque Himoff
El Tanque Himoff es un dispositivo usado para separar por gravedad las partiacuteculasen suspensioacuten maacutes pesadas en una masa de agua La sedimentacioacuten es un proceso muyimportante por esto se utiliza como un pretratamiento en lo sistemas ya que las partiacuteculas que se encuentran en el agua pueden ser perjudiciales en los procesosde tratamiento debido a que elevadas turbiedades inhiben los procesos bioloacutegicos y se depositan en el medio filtrante causando peacuterdidas de carga y deterioro de la calidad del agua efluente de los filtros En el sedimentador se remueven partiacuteculas superiores a 02 mm y suspendidas menores a 1 mm (OPS 2005)
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Caudal de disentildeo m3hora
Qp= Poblacioacuten x Dotacioacuten1000
xContribucioacuten
Qp = 1600x 901000 x 90 = 12960 m3diai
Qp = 1296024 = 540 m3hora
Qp = 000150 m3Seg
Qp = 150 lps
ParaPoblacioacuten = 1600 HabitantesDotacioacuten = 90 lts-hab-dia contribucioacuten = 90
Aacuterea del sedimentador del Himoof As en m2
As=QpCs
As = 540 100 = 540 m2
Donde
Cs = Carga Superficial = 100 m3(m2 x hora)
Largo = 450 m B = 300m Area = 1350 m2 gt 540
Volumen del sedimentador del Himoof Vs en m3
Vs=Qp x R
R = Periacuteodo de retencioacuten hidraacuteulica entre 15 a 25 horas
Vs = 540 x 2 = 1080 m3
A = 1350 m2
H = 10801350 = 080 m
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Longitud miacutenima del vertedero de salida (Lv en m)
Lv=QmaxChv
Donde
Qmax Caudal maacuteximo diario de disentildeo en m3diacutea
ChvCarga hidraacuteulica sobre el vertedero estaraacute entre 125 a
500m3(mdiacutea)
Qmax = 12960 m3diacutea
Lv = 12960 1 25 = 1037 m
Voluacutemen de almacenamiento del digestor Vd en m3
Vd=70x Px fcr1000
Donde
fcr factor de capacidad relativa ver tabla 1
P Poblacioacuten
Vd = 70x1600x051000 = 5600 m3
A = 1350 m2
H = 5600 1350 = 414 m
Tabla 1Temperatura degC Factor de capacidad
relativa(fcr)
5 2010 1415 1020 07gt25 05
Tiempo requerido para digestioacuten de lodos
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Tabla 2Temperatura degC Tiempo de digestioacuten
en diacuteas5 11010 7615 5520 40gt25 30
Frecuencia de retiro de lodos = 76 Diacuteas
Carga de soacutelidos que ingresan al sedimentador (C en Kg de SSdiacutea)C=QtimesSStimes00864
Donde
SS Soacutelidos en suspensioacuten en agua residual cruda en mgLt
Q Caudal promedio de Aguas Residuales
C=Poblacioacutentimescontribucioacuten per capita ( grSS
habtimesdiacutea)
1000
Contribucioacuten per caacutepita promedio es de 70 grSS (habdiacutea)
C = 1600x701000 = 112 mgLt
Masa de soacutelidos que conforman los lodos Msd en KgSSdiacutea
Msd=0325C
Msd = 0325 X 112 = 3640 KgSSdiacutea
Voluacutemen diario de lodos digeridos Vld en Lt diacutea
V ld= Msd
ρlodotimes(de soacutelidos100
)
Donde Lodo Densidad de los lodos = 104 KgLt
de soacutelidos 10
Vld = 3640 (104x01) =35000 ltdiacutea
Volumen de lodos a extraerse del tanque Vel en m3
10
Vel=Vld timesTd1000
Donde Td = Tiempo de digestioacuten ver tabla 2
Vel = 350x301000 = 1050 m3
Aacuterea del lecho de secado
Als=VelHa
Donde Ha Profundidad del lecho 150 m
Als =1050150 = 700 m2
214 Disentildeo del Floculador
El objetivo del floculador es proporcionar a la masa de agua coagulada una agitacioacuten lenta aplicando velocidades decrecientes para promover el crecimientode los floacuteculos y su conservacioacuten hasta que la suspensioacuten de agua y floacuteculos salgan de la unidad
La energiacutea que produce la agitacioacuten del agua puede ser de origen hidraacuteulico o mecaacutenico
V=QdtimesTrDonde
Qd = Caudal de disentildeoTr = Tiempo de RetencioacutenV = Volumen del floculador
Tr = 696 540 = 129 hr
215 Disentildeo del sedimetador de placas paralelas
En la decantacioacuten lamelar se utilizan varias placasparalelas inclinadas para conseguir la maacutexima superficie de decantacioacuten en cualquier espacio de suelo disponible De este modo es posible reducir al miacutenimo el tamantildeo y el coste del
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decantador por gravedad mediante el acercamiento de los requisitos de clarificacioacuten y espesamiento
En el principio de la decantacioacuten lamelarLos criterios baacutesicos para los equipos de decantacioacuten son la claridad adecuada delliacutequido rebosado y la maacutexima densidad de los soacutelidos evacuadosLa superficie necesaria para clarificar una suspensioacuten suele ser superior a la necesaria para su espesamiento
Las partiacuteculas situadas entre las placas lamelaresllegan a la superficie de cada placa siguiendo el vector resultante de las dos fuerzasel arrastre del fluido (Fl) y la gravedad (Fg)Una vez sobre las placas las partiacuteculas descienden resbalando para ser evacuadas en la zonade espesamiento
Control de entrada El caudal de entrada se haraacute por un vertedero transversal a la entrada que permita la distribucioacuten uniforme del flujo
Control de temperatura Con el fin de aumentar la temperatura se han colocado una seria de tubos de precalentamiento por energiacutea solar y mantenerla entre 14degC y 18degc para acelerar la sedimentacioacuten de las partiacuteculas
La zona de sedimentacioacuten estaacute compuesta por un canal rectangular con placas o laacuteminas de acriacutelico inclinadas a 60deg
La salida seraacute 5 cms por debajo de la tuberiacutea de entrada
Caacutemara de recoleccioacuten de lodos Caja con capacidad para depositar los lodos sedimentados y un manhol para su evacuacioacuten perioacutedica
Tiempo de retencioacuten entre 2 - 6 horas
Carga superficial seraacute entre los valores de 1 ndash 5 m3m2diacutea
Profundidad del sedimentador seraacute entre 15 ndash 25 m
El fondo de la unidad debe tener una pendiente entre 5 a 10 para facilitar eldeslizamiento del sedimento hacia la caacutemara de recoleccioacuten de lodos
La pantalla difusora debe ser entre 07 a 100 m de distancia de la pared de entrada
Viscosidad Cinemaacutetica = 10105x10-2 cm2seg
CALCULO SEDIMENTADOR
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Tabla 3
ELEMENTO mm V sedimentacioacuten
mmseg
Tiempo de
Sedimentacioacuten
Arenas gruesas 10 8 3 Seg
Arenas finas 01 0154 38 Seg
Sedimento 005 00154 33 minutos
Bacterias 0001 000154 35 horas
Caudal Q1 = 150 lps = 00015 m3Seg
Q = VolT Vol = QT
Vol = 00015 x 1980 = 297 m3
El sedimentador debe cumplir La lt 20 si Tomamos un ancho de 200 mts
Altura = 130 m
L = 297(12 x200) = 124
Por lo que el sedimentador quedariacutea de a = 200 L = 200 y H altura 130 mts
La = 200200 = 100 lt10 Cumple
Para que haya buen flujo propicio para sedimentacioacuten de partiacuteculas debe cumplir
Numero de Reynolds 702 lt R gt 05
R = Vs x d n
Para
R Numero de Reynolds
Vs Velocidad de sedimentacioacuten
D Diaacutemetro de la partiacutecula sedimentable
n viscosidad cinemaacutetica del flujo n = 0010105 cm2seg
Vs = 118 x g x (Ros -1n) x d2
Ros = 265 para arenas
Vs = 17813
R = 355 cumple
Por lo que el sedimentador quedariacutea de a = 200 m ( dimensioacuten miacutenima) y L = 200 m
216 Filtro de arena y carbon activado filtro vertical
Los filtros de arena o filtro vertical son los elementos maacutes utilizados para filtracioacutende aguas con cargas bajas o medianas de contaminantes que requieran unaretencioacuten de partiacuteculas de hasta veinte micras de tamantildeo Las partiacuteculas ensuspensioacuten que lleva el agua son retenidas durante su paso a traveacutes de un lechofiltrante de arena Una vez que el filtro se haya cargado de impurezas alcanzandouna peacuterdida de carga prefijada La calidad de la filtracioacuten depende de variosparaacutemetros entre otros la forma del filtro altura del lecho filtrante caracteriacutesticasy granulometriacutea de la masa filtrante velocidad de filtracioacuten
El carboacuten activado es un material que se usa para filtrar quiacutemicos nocivos del suelo y del agua contaminada Tiene una textura similar a la de pequentildeos graacutenulos de arena negra A medida que el agua o el aire fluyen a traveacutes de un filtro de carboacuten activado los quiacutemicos son absorbidos o se adhieren a la superficie y dentro de los poros de los graacutenulos La mayoriacutea de los filtros de agua corriente y filtros de tanques de uso en los hogares contienen carboacuten activado y funcionan de la misma manera A menudo los filtros de carboacuten activado se utilizan como parte de un sistema de extraccioacuten y tratamiento para limpiar aguas domeacutesticas
El agua transportada por gravedad pasa por la columna de carboacuten activado para retirar los malos olores y coloracioacuten turbia Este filtro presenta forma ciliacutendrica y trabaja en sentido vertical Los graacutenulos de carboacuten detienen los floacuteculos que no pudieronser retenidos en el filtro de arena gruesa
2161 Retrolavado del filtro vertical
Al finalizar el proceso de tratamiento se inicia el lavado del filtrocuando el agua en el tanque delfiltro alcanza el nivel miacutenimo se abre la vaacutelvula que permite elpaso de una ducha de agua limpia sobre la superficie del filtro
Cuando el agua alcanza el nivel maacuteximo permitido en la bandeja del filtro arranca la bomba de retrolavado y transporta los residuos de la filtracioacuten y el agua hacia el tanque de tratamiento inicial
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Caacutelculo de los filtros
NUMERO DE UNIDADES FILTRANTES
Para un caudal de 00263 lpspor moacutedulo y una velocidad de filtracioacuten promedio de 125 m3m2-diacuteaii se tiene que el aacuterea necesaria para un moacutedulo proyectados es
Al = 0000263x86400125 = 019 m2
V=TctimesQd 09997
Tc entre 2 a 30 minutos Tiempo de contacto
Filtro de arena gruesa
V = 2060 x 00263 09997 = 00315 m3
Altura del lecho H = V Al H = 00315 019 =017 m Altura miacutenima para cualquiera de los lechos filtrantes
Alturas superiores mejoran la operacioacuten de filtracioacuten se tomaron - h filtro de arena gruesa =055m- h Filtro de carbon activado = 035 m- h Filtro de arena fina = 055 m
217 Sistema de CloracioacutenSe haraacute por medio de un dosificador de liacutequido compuesto por una solucioacuten de cloro granulado al 80 o por penclorito 130
El sistema tendraacute un kit para la medicioacuten de Ph y Cloro residual para lo cual se capacitaraacute al personal en la operacioacuten
218 Almacenamiento
El agua procedende del filtro se almacenaraacute en un tanque de 200 m3 agua que seraacute bombeada para la irrigacioacuten de los jardines o podraacute ser utilizada en labores de aseo
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219 Caacutelculo de bombas
2191 Bomba para Retrolavado
Ph= ρQh75η
DondePh = Potencia de la bomba (HP)Q = Caudal (m3s) = Densidad del agua ( 1000 Kgrm3)h = Altura diferencial (mts)n = Eficiencia de la bomba (60)
para retrolavadoQ = 3 lps = 0003 m3segh = 800 mtsn = 60
Ph = 1000x0003x8 (75x060) = 053
Electrobomba de frac12 HP
2192 Bomba para Irrigacioacuten
Para Irrigacioacuten
Q = 2 lps = 0002 m3segh = 7000 mtsn = 60
Ph = 1000x0002x70 (75x060) = 311
Electrobomba de 3 HP
2193 Bomba para Recirculacion de Lodos
Q = 2 lps = 0002 m3segh = 800 mtsn = 60
Ph = 1000x0002x800 (75x060) = 035
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Electrobomba de 05 HP
2194 Bomba elevar cabeza hidraacuteulica al tanque Himoof
Ph= ρQh75η
DondePh = Potencia de la bomba (HP)Q = Caudal (m3s) = Densidad del agua ( 1000 Kgrm3)h = Altura diferencial (mts)n = Eficiencia de la bomba (60)
para ingresoQ = 15 lps = 00015 m3segh = 800 mtsn = 50
Ph = 1000x00015x8 (75x050) = 032
Electrobomba de frac12 HP
2110 Caacutelculo de la tuberiacutea
Las tuberiacuteas para el flujo de los liacutequidos debe cumpli una vlt020mseg iii Por lo que se calcula la tuberiacutea minima necesaria para el funcionamiento en estas condiciones asiacute
Qd = v x Ao
Donde
Qd = Caudal de disentildeo Qd = 00015m3s (050lps)v = Velocidad del flujo vlt=020 msegAo= Area transversal de la tuberiacutea
Ao = 00015 020 = 00075 m2
D = raiacutez(4xArea) = 00977 m 4rdquo
Tuberia para irrigacioacuten manguera de polietileno agriacutecola de 4rdquo
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2111 Caacutelculo del almacenamiento de lodos
Als=VelHa
Donde
Ha Profundidad del lecho 150 m
Als =1050150 = 700 m2
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iESPECIFICACIONES TEacuteCNICAS PARA ELDISENtildeO DE TRAMPA DE GRASAOrganizacioacuten Panamericana de la Salud
iiGUIacuteA PARA EL DISENtildeO DE TANQUES SEacutePTICOSTANQUES IMHOFF Y LAGUNAS DE ESTABILIZACIOacuteN Organizacioacuten Panamericana de la Salud Lima 2005
iii Titulo E RAS2000
- TABLA DE CONTENIDO
- 1 REACTOR ANAEROBIO TANQUE HIMOFF
- 2 MEMORIAS de CALCULO
-
- 21 DISENtildeO PLANTA DE TRATAMIENTO PARA AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS
-
- 211 Caacutelculo de la rejilla
- 212 Disentildeo de la trampa de grasas
- 213 Disentildeo del Tanque Himoff
- 214 Disentildeo del Floculador
- 215 Disentildeo del sedimetador de placas paralelas
- 216 Filtro de arena y carbon activado filtro vertical
-
- 2161 Retrolavado del filtro vertical
-
- 217 Sistema de Cloracioacuten
- 218 Almacenamiento
- 219 Caacutelculo de bombas
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- 2191 Bomba para Retrolavado
- 2192 Bomba para Irrigacioacuten
- 2193 Bomba para Recirculacion de Lodos
- 2194 Bomba elevar cabeza hidraacuteulica al tanque Himoof
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- 2110 Caacutelculo de la tuberiacutea
- 2111 Caacutelculo del almacenamiento de lodos
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CONSULTORIacuteA PARA LA ESTRUCTURACIOacuteN Y VIABILIZACIOacuteN DEL MANEJO DE AGUAS SERVIDAS
PLANTA PARA Qd = 15 lps
TABLA DE CONTENIDO
TABLA DE CONTENIDO21 REACTOR ANAEROBIO TANQUE HIMOFF32 MEMORIAS de CALCULO6
21 DISENtildeO PLANTA DE TRATAMIENTO PARA AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS6
211 Caacutelculo de la rejilla 6
212 Disentildeo de la trampa de grasas 7
213 Disentildeo del Tanque Himoff 7
214 Disentildeo del Floculador 11
215 Disentildeo del sedimetador de placas paralelas 11
216 Filtro de arena y carbon activado filtro vertical 14
217 Sistema de Cloracioacuten 15
218 Almacenamiento 15
219 Caacutelculo de bombas 16
2110 Caacutelculo de la tuberiacutea 17
2111 Caacutelculo del almacenamiento de lodos 18
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1 REACTOR ANAEROBIO TANQUE HIMOFF
En nuestra sociedad actual es un imperativo restaurar la calidad de las aguas usadas y descargadas aguas residuales para la proteccioacuten del medio ambiente
Todas las posibilidades para encontrar tratamientos econoacutemicos y praacutecticos deben ser considerados en particular los tratamientos bioloacutegicos por la capacidad de biodegradar los compuestos contaminantes a intermediarios sencillos Dentro de ellos el tratamiento anaerobio es el maacutes ventajoso
Debido a su capacidad de degradar ciertos compuestos la digestioacuten anaerobia es un proceso microbioloacutegico complejo que se realiza en ausencia de oxiacutegeno donde la materia orgaacutenica es transformada a biomasa y compuestos orgaacutenicos la mayoriacutea de ellos volaacutetiles Aunque es un proceso natural soacutelo en los uacuteltimos veinticinco antildeos ha llegado a ser una tecnologiacutea competitiva en comparacioacuten con otras alternativas Esto ha sido posible gracias a la implementacioacuten de sistemas que separan el tiempo de retencioacuten hidraacuteulico ( TRH ) del tiempo de retencioacuten celular ( TRC ) los cuales han sido denominados reactores de alta tasa Durante este proceso tambieacuten se obtiene un gas combustible (Biogaacutes) y lodos con propiedades adecuadas para ser usados como bioabonos
Las tecnologiacuteas del tratamiento anaerobio como el reactor de flujo ascendente anaerobio de lecho de lodos (Tanque Himoff) y el filtro anaerobio estaacuten siendo raacutepidamente aceptados para tratamiento de aguas residuales que no cumplen con las regulaciones ambientales para descarga directa a cuerpos receptores por su elevada DQO bajo pH y presencia de soacutelidos en suspensioacuten ademaacutes de sus grandes voluacutemenes (Noyola 1995)
La tecnologiacutea de la digestioacuten anaerobia se encuentra firmemente establecida a nivel mundial y en Ameacuterica Latina y puede ser adaptable a las caracteriacutesticas del residual a tratar y el lugar donde se quiera implementar
Los reactores del tipo Himoff presentan una serie de ventajas sobre los sistemas aerobios convencionales la inversioacuten principalmente es menor (costos de implantacioacuten y manutencioacuten) produccioacuten pequentildea de lodos excedentes consumo pequentildeo de energiacutea eleacutectrica y simplicidad del funcionamiento (Ramiacuterez y Koetz 1998)
Estos son econoacutemicos energeacuteticos y ecoloacutegicos
Ademaacutes de las ventajas intriacutensecas de los procesos anaerobios a traveacutes de estos procesos se obtienen subproductos los cuales pueden ser utilizados posteriormente obtenieacutendose beneficios apreciables de su aprovechamiento Estos son
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Biogaacutes Producto gaseoso que puede ser empleado como combustible Seguacuten los reportes energeacuteticos 1 m3 de biogaacutes equivale a 055 L de fuel-oil Este puede sustituir parte del combustible (60 ) que se consume en calderas domeacutesticas
Lodo Estudios realizados han demostrado que su composicioacuten guarda riquezas en cuanto al contenido de materia orgaacutenica y mineral pudiendo emplearse como biofertilizante y mejoradores de suelos (Rodriacuteguez et al 1998)
Tambieacuten se ha mostrado que debido a su composicioacuten aminoaciacutedica calidad sanitaria concentraciones de nitroacutegeno y proteiacutena bruta puede ser utilizado como alimento animal (Figueroa 1993 Peacuterez 1997 Peacuterez 1998)
Efluente liacutequido Seguacuten los resultados obtenidos en investigaciones se ha demostrado que este conserva nitroacutegeno en forma faacutecilmente asimilable y otros iones los cuales enriquecen este residuo y lo hacen propicio para su uso en fertirriego
FUNCIONAMIENTO
Las aguas residuales en este caso domeacutesticas se toman de un efluente que es el colector de aguas negras esta planta calculada para un caudal de 20 LPS permite inicialmente que esta aguas pasen a traveacutes de una rejilla que retendraacute elementos mayores papeles toallas y otras basuras del agua
De la rejilla pasan al tanque de control de grasas o TRAMPA GRASAS y de este sale al Tanque Himoff
Al Tanque Himoff el agua ingresa por la parte superior esta pasa por un vertedero descendente que permite la sedimentacioacuten de lodos en la caacutemara inferior del Tanque alliacute los lodos permiten las reacciones bioloacutegicas necesarias del tipo de digestioacuten anaeroacutebia
DIGESTIOacuteN ANAEROBIA
El proceso de digestioacuten anaerobia consiste en la degradacioacuten de la materia orgaacutenica por parte de microorganismos en ausencia de oxiacutegeno molecular En ella se obtiene como subproducto el denominado biogaacutes que se compone de un 70 de metano y un 30 de una mezcla de dioacutexido de carbono y otros compuestos
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como nitroacutegeno hidroacutegeno amoniacuteaco y sulfuro de hidroacutegeno los cuales son responsables de los malos olores generados durante la digestioacuten
Dicho proceso se caracteriza por un conjunto de reacciones asociadas al metabolismo de numerosas especies de microorganismos que son los intermediarios necesarios para transformar la materia orgaacutenica en sustratos simples fermentables por las bacterias metano geacutenica
En general las bacterias son incapaces de alimentarse de material complejo por lo que las macromoleacuteculas (proteiacutenas carbohidratos y liacutepidos) son hidrolizados previamente por enzimas extracelulares a compuestos maacutes simples (azuacutecares aminoaacutecidos y aacutecidos grasos) Esta hidroacutelisis ayuda a que el material particulado y los poliacutemeros orgaacutenicos que componen las aguas residuales puedan ser asimilados por las bacterias e incorporados a sus procesos metaboacutelicos asiacute
1048729 Proteiacutenas a aminoaacutecidos1048729 Carbohidratos a azuacutecares1048729 Liacutepidos a aacutecidos grasos y alcoholes
El proceso de fraccionamiento de la materia orgaacutenica absorbe agua por ello se denomina hidroacutelisis El proceso ocurre en el exterior de las bacterias debido a la accioacuten de catalizadores bioloacutegicos llamados exoenzimas producidas por las bacterias aacutecido geacutenico o fermentativo Dependiendo de la presencia de sustratos solubles o complejos en el agua residual la hidroacutelisis puede ser raacutepida o muy lenta
Despueacutes de obtenidas las moleacuteculas simples en la hidroacutelisis eacutestas pueden ser absorbidas a traveacutes de la pared celular de las bacterias y son descompuestas internamente mediante los procesos metaboacutelicos El proceso es llevado a cabo por las bacterias aacutecido geacutenico o fermentativo
Como producto final del proceso de aacutecido geacutenesis o fermentacioacuten estaacute el aacutecido aceacutetico o en su defecto otros aacutecidos grasos volaacutetiles (AGV) como el propioacutenico el butiacuterico y el valeacuterico
Dependiendo de la concentracioacuten de hidroacutegeno si la presioacuten parcial de hidroacutegeno es menor que 10-4 el producto final seraacute aacutecido aceacutetico de lo contrario se obtienen los otros aacutecidos grasos Ademaacutes de los aacutecidos la aacutecido geacutenesis produce hidroacutegeno como un subproducto y su concentracioacuten se convierte en un elemento regulador del metabolismo del proceso debido a que elAacutecido aceacutetico y el hidroacutegeno constituyen las viacuteas de formacioacuten del metano
El paso siguiente es la aceto geacutenesis aacutecido claacutestico y consiste en la generacioacuten de aacutecido aceacutetico a partir de los AGV formados en la aceto geacutenesis En esta fase un grupo de bacterias conocidas como ldquobacterias aceto geacutenicas productoras de hidroacutegenordquo (OHPA) convierten los productos de la fermentacioacuten en aacutecido aceacutetico
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dioacutexido de carbono e hidroacutegeno Estos organismos utilizan los aacutecidos grasos o alcoholes como fuente energeacutetica
2 MEMORIAS de CALCULO
21 DISENtildeO PLANTA DE TRATAMIENTO PARA AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS
211 Caacutelculo de la rejilla
Qd=09times Antimesv
Donde
Qd = Caudal de disentildeo m3s
An = Area Neta
An = axBxN
Donde a = espacio entre barras = 00625 m(14rdquo)
B = ancho de la rejilla = 0185 m
N = nuacutemero de espacios = 7
V = Velocidad del flujo vlt=020 mseg
An = Qd 09v = 00015 0902 = 00083 m2
Siacute a = 00625 m B = 0185 m
N = 00083 (0185(0062500125)) = lt 10 se toman 7 espacios
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212 Disentildeo de la trampa de grasas
Las trampas de grasa son tanques pequentildeos disentildeados y construidos paraseparar la grasa y aceite de las aguas residuales El agua residual llega caliente ala trampa de grasas en donde por choque teacutermico disminuye su temperatura Lossoacutelidos en suspensioacuten o las partiacuteculas liacutequidas (aceites o grasas) flotan debido aque su densidad es menor a la del agua (Gonzaacutelez 2009)
El empleo de trampa de grasa es de caraacutecter obligatorio para el condicionamientode las descargas de los lavaderos lavaplatos u otros aparatos sanitarios instalados enrestaurantes cocinas de hoteles hospitales y similares donde exista el peligro de introducircantidad suficiente de grasa que afecte el buen funcionamiento del sistema de evacuacioacutende las aguas residuales asiacute como de las descargas de lavanderiacuteas de ropa
El volumen de la trampa de grasas se calcula para un periodo de retencioacuten de 3 minutos y el caudal maacuteximo seraacute
Qmax=03radicΣ p
Donde
p = suma de todas las unidades de gasto a ser atendidas 4 unidades de bantildeos por casa y tres aparatos por bantildeo una cocina y un lavadero = 98
Qmax = 03xraiz (640) = 758 LtSeg
Vg = 758x3x60 =136611 Lt = 140 m3
Por lo tanto el trampa grasas podraacute quedar con = 120 m y una h = 140 m
213 Disentildeo del Tanque Himoff
El Tanque Himoff es un dispositivo usado para separar por gravedad las partiacuteculasen suspensioacuten maacutes pesadas en una masa de agua La sedimentacioacuten es un proceso muyimportante por esto se utiliza como un pretratamiento en lo sistemas ya que las partiacuteculas que se encuentran en el agua pueden ser perjudiciales en los procesosde tratamiento debido a que elevadas turbiedades inhiben los procesos bioloacutegicos y se depositan en el medio filtrante causando peacuterdidas de carga y deterioro de la calidad del agua efluente de los filtros En el sedimentador se remueven partiacuteculas superiores a 02 mm y suspendidas menores a 1 mm (OPS 2005)
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Caudal de disentildeo m3hora
Qp= Poblacioacuten x Dotacioacuten1000
xContribucioacuten
Qp = 1600x 901000 x 90 = 12960 m3diai
Qp = 1296024 = 540 m3hora
Qp = 000150 m3Seg
Qp = 150 lps
ParaPoblacioacuten = 1600 HabitantesDotacioacuten = 90 lts-hab-dia contribucioacuten = 90
Aacuterea del sedimentador del Himoof As en m2
As=QpCs
As = 540 100 = 540 m2
Donde
Cs = Carga Superficial = 100 m3(m2 x hora)
Largo = 450 m B = 300m Area = 1350 m2 gt 540
Volumen del sedimentador del Himoof Vs en m3
Vs=Qp x R
R = Periacuteodo de retencioacuten hidraacuteulica entre 15 a 25 horas
Vs = 540 x 2 = 1080 m3
A = 1350 m2
H = 10801350 = 080 m
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Longitud miacutenima del vertedero de salida (Lv en m)
Lv=QmaxChv
Donde
Qmax Caudal maacuteximo diario de disentildeo en m3diacutea
ChvCarga hidraacuteulica sobre el vertedero estaraacute entre 125 a
500m3(mdiacutea)
Qmax = 12960 m3diacutea
Lv = 12960 1 25 = 1037 m
Voluacutemen de almacenamiento del digestor Vd en m3
Vd=70x Px fcr1000
Donde
fcr factor de capacidad relativa ver tabla 1
P Poblacioacuten
Vd = 70x1600x051000 = 5600 m3
A = 1350 m2
H = 5600 1350 = 414 m
Tabla 1Temperatura degC Factor de capacidad
relativa(fcr)
5 2010 1415 1020 07gt25 05
Tiempo requerido para digestioacuten de lodos
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Tabla 2Temperatura degC Tiempo de digestioacuten
en diacuteas5 11010 7615 5520 40gt25 30
Frecuencia de retiro de lodos = 76 Diacuteas
Carga de soacutelidos que ingresan al sedimentador (C en Kg de SSdiacutea)C=QtimesSStimes00864
Donde
SS Soacutelidos en suspensioacuten en agua residual cruda en mgLt
Q Caudal promedio de Aguas Residuales
C=Poblacioacutentimescontribucioacuten per capita ( grSS
habtimesdiacutea)
1000
Contribucioacuten per caacutepita promedio es de 70 grSS (habdiacutea)
C = 1600x701000 = 112 mgLt
Masa de soacutelidos que conforman los lodos Msd en KgSSdiacutea
Msd=0325C
Msd = 0325 X 112 = 3640 KgSSdiacutea
Voluacutemen diario de lodos digeridos Vld en Lt diacutea
V ld= Msd
ρlodotimes(de soacutelidos100
)
Donde Lodo Densidad de los lodos = 104 KgLt
de soacutelidos 10
Vld = 3640 (104x01) =35000 ltdiacutea
Volumen de lodos a extraerse del tanque Vel en m3
10
Vel=Vld timesTd1000
Donde Td = Tiempo de digestioacuten ver tabla 2
Vel = 350x301000 = 1050 m3
Aacuterea del lecho de secado
Als=VelHa
Donde Ha Profundidad del lecho 150 m
Als =1050150 = 700 m2
214 Disentildeo del Floculador
El objetivo del floculador es proporcionar a la masa de agua coagulada una agitacioacuten lenta aplicando velocidades decrecientes para promover el crecimientode los floacuteculos y su conservacioacuten hasta que la suspensioacuten de agua y floacuteculos salgan de la unidad
La energiacutea que produce la agitacioacuten del agua puede ser de origen hidraacuteulico o mecaacutenico
V=QdtimesTrDonde
Qd = Caudal de disentildeoTr = Tiempo de RetencioacutenV = Volumen del floculador
Tr = 696 540 = 129 hr
215 Disentildeo del sedimetador de placas paralelas
En la decantacioacuten lamelar se utilizan varias placasparalelas inclinadas para conseguir la maacutexima superficie de decantacioacuten en cualquier espacio de suelo disponible De este modo es posible reducir al miacutenimo el tamantildeo y el coste del
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decantador por gravedad mediante el acercamiento de los requisitos de clarificacioacuten y espesamiento
En el principio de la decantacioacuten lamelarLos criterios baacutesicos para los equipos de decantacioacuten son la claridad adecuada delliacutequido rebosado y la maacutexima densidad de los soacutelidos evacuadosLa superficie necesaria para clarificar una suspensioacuten suele ser superior a la necesaria para su espesamiento
Las partiacuteculas situadas entre las placas lamelaresllegan a la superficie de cada placa siguiendo el vector resultante de las dos fuerzasel arrastre del fluido (Fl) y la gravedad (Fg)Una vez sobre las placas las partiacuteculas descienden resbalando para ser evacuadas en la zonade espesamiento
Control de entrada El caudal de entrada se haraacute por un vertedero transversal a la entrada que permita la distribucioacuten uniforme del flujo
Control de temperatura Con el fin de aumentar la temperatura se han colocado una seria de tubos de precalentamiento por energiacutea solar y mantenerla entre 14degC y 18degc para acelerar la sedimentacioacuten de las partiacuteculas
La zona de sedimentacioacuten estaacute compuesta por un canal rectangular con placas o laacuteminas de acriacutelico inclinadas a 60deg
La salida seraacute 5 cms por debajo de la tuberiacutea de entrada
Caacutemara de recoleccioacuten de lodos Caja con capacidad para depositar los lodos sedimentados y un manhol para su evacuacioacuten perioacutedica
Tiempo de retencioacuten entre 2 - 6 horas
Carga superficial seraacute entre los valores de 1 ndash 5 m3m2diacutea
Profundidad del sedimentador seraacute entre 15 ndash 25 m
El fondo de la unidad debe tener una pendiente entre 5 a 10 para facilitar eldeslizamiento del sedimento hacia la caacutemara de recoleccioacuten de lodos
La pantalla difusora debe ser entre 07 a 100 m de distancia de la pared de entrada
Viscosidad Cinemaacutetica = 10105x10-2 cm2seg
CALCULO SEDIMENTADOR
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Tabla 3
ELEMENTO mm V sedimentacioacuten
mmseg
Tiempo de
Sedimentacioacuten
Arenas gruesas 10 8 3 Seg
Arenas finas 01 0154 38 Seg
Sedimento 005 00154 33 minutos
Bacterias 0001 000154 35 horas
Caudal Q1 = 150 lps = 00015 m3Seg
Q = VolT Vol = QT
Vol = 00015 x 1980 = 297 m3
El sedimentador debe cumplir La lt 20 si Tomamos un ancho de 200 mts
Altura = 130 m
L = 297(12 x200) = 124
Por lo que el sedimentador quedariacutea de a = 200 L = 200 y H altura 130 mts
La = 200200 = 100 lt10 Cumple
Para que haya buen flujo propicio para sedimentacioacuten de partiacuteculas debe cumplir
Numero de Reynolds 702 lt R gt 05
R = Vs x d n
Para
R Numero de Reynolds
Vs Velocidad de sedimentacioacuten
D Diaacutemetro de la partiacutecula sedimentable
n viscosidad cinemaacutetica del flujo n = 0010105 cm2seg
Vs = 118 x g x (Ros -1n) x d2
Ros = 265 para arenas
Vs = 17813
R = 355 cumple
Por lo que el sedimentador quedariacutea de a = 200 m ( dimensioacuten miacutenima) y L = 200 m
216 Filtro de arena y carbon activado filtro vertical
Los filtros de arena o filtro vertical son los elementos maacutes utilizados para filtracioacutende aguas con cargas bajas o medianas de contaminantes que requieran unaretencioacuten de partiacuteculas de hasta veinte micras de tamantildeo Las partiacuteculas ensuspensioacuten que lleva el agua son retenidas durante su paso a traveacutes de un lechofiltrante de arena Una vez que el filtro se haya cargado de impurezas alcanzandouna peacuterdida de carga prefijada La calidad de la filtracioacuten depende de variosparaacutemetros entre otros la forma del filtro altura del lecho filtrante caracteriacutesticasy granulometriacutea de la masa filtrante velocidad de filtracioacuten
El carboacuten activado es un material que se usa para filtrar quiacutemicos nocivos del suelo y del agua contaminada Tiene una textura similar a la de pequentildeos graacutenulos de arena negra A medida que el agua o el aire fluyen a traveacutes de un filtro de carboacuten activado los quiacutemicos son absorbidos o se adhieren a la superficie y dentro de los poros de los graacutenulos La mayoriacutea de los filtros de agua corriente y filtros de tanques de uso en los hogares contienen carboacuten activado y funcionan de la misma manera A menudo los filtros de carboacuten activado se utilizan como parte de un sistema de extraccioacuten y tratamiento para limpiar aguas domeacutesticas
El agua transportada por gravedad pasa por la columna de carboacuten activado para retirar los malos olores y coloracioacuten turbia Este filtro presenta forma ciliacutendrica y trabaja en sentido vertical Los graacutenulos de carboacuten detienen los floacuteculos que no pudieronser retenidos en el filtro de arena gruesa
2161 Retrolavado del filtro vertical
Al finalizar el proceso de tratamiento se inicia el lavado del filtrocuando el agua en el tanque delfiltro alcanza el nivel miacutenimo se abre la vaacutelvula que permite elpaso de una ducha de agua limpia sobre la superficie del filtro
Cuando el agua alcanza el nivel maacuteximo permitido en la bandeja del filtro arranca la bomba de retrolavado y transporta los residuos de la filtracioacuten y el agua hacia el tanque de tratamiento inicial
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Caacutelculo de los filtros
NUMERO DE UNIDADES FILTRANTES
Para un caudal de 00263 lpspor moacutedulo y una velocidad de filtracioacuten promedio de 125 m3m2-diacuteaii se tiene que el aacuterea necesaria para un moacutedulo proyectados es
Al = 0000263x86400125 = 019 m2
V=TctimesQd 09997
Tc entre 2 a 30 minutos Tiempo de contacto
Filtro de arena gruesa
V = 2060 x 00263 09997 = 00315 m3
Altura del lecho H = V Al H = 00315 019 =017 m Altura miacutenima para cualquiera de los lechos filtrantes
Alturas superiores mejoran la operacioacuten de filtracioacuten se tomaron - h filtro de arena gruesa =055m- h Filtro de carbon activado = 035 m- h Filtro de arena fina = 055 m
217 Sistema de CloracioacutenSe haraacute por medio de un dosificador de liacutequido compuesto por una solucioacuten de cloro granulado al 80 o por penclorito 130
El sistema tendraacute un kit para la medicioacuten de Ph y Cloro residual para lo cual se capacitaraacute al personal en la operacioacuten
218 Almacenamiento
El agua procedende del filtro se almacenaraacute en un tanque de 200 m3 agua que seraacute bombeada para la irrigacioacuten de los jardines o podraacute ser utilizada en labores de aseo
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219 Caacutelculo de bombas
2191 Bomba para Retrolavado
Ph= ρQh75η
DondePh = Potencia de la bomba (HP)Q = Caudal (m3s) = Densidad del agua ( 1000 Kgrm3)h = Altura diferencial (mts)n = Eficiencia de la bomba (60)
para retrolavadoQ = 3 lps = 0003 m3segh = 800 mtsn = 60
Ph = 1000x0003x8 (75x060) = 053
Electrobomba de frac12 HP
2192 Bomba para Irrigacioacuten
Para Irrigacioacuten
Q = 2 lps = 0002 m3segh = 7000 mtsn = 60
Ph = 1000x0002x70 (75x060) = 311
Electrobomba de 3 HP
2193 Bomba para Recirculacion de Lodos
Q = 2 lps = 0002 m3segh = 800 mtsn = 60
Ph = 1000x0002x800 (75x060) = 035
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Electrobomba de 05 HP
2194 Bomba elevar cabeza hidraacuteulica al tanque Himoof
Ph= ρQh75η
DondePh = Potencia de la bomba (HP)Q = Caudal (m3s) = Densidad del agua ( 1000 Kgrm3)h = Altura diferencial (mts)n = Eficiencia de la bomba (60)
para ingresoQ = 15 lps = 00015 m3segh = 800 mtsn = 50
Ph = 1000x00015x8 (75x050) = 032
Electrobomba de frac12 HP
2110 Caacutelculo de la tuberiacutea
Las tuberiacuteas para el flujo de los liacutequidos debe cumpli una vlt020mseg iii Por lo que se calcula la tuberiacutea minima necesaria para el funcionamiento en estas condiciones asiacute
Qd = v x Ao
Donde
Qd = Caudal de disentildeo Qd = 00015m3s (050lps)v = Velocidad del flujo vlt=020 msegAo= Area transversal de la tuberiacutea
Ao = 00015 020 = 00075 m2
D = raiacutez(4xArea) = 00977 m 4rdquo
Tuberia para irrigacioacuten manguera de polietileno agriacutecola de 4rdquo
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2111 Caacutelculo del almacenamiento de lodos
Als=VelHa
Donde
Ha Profundidad del lecho 150 m
Als =1050150 = 700 m2
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iESPECIFICACIONES TEacuteCNICAS PARA ELDISENtildeO DE TRAMPA DE GRASAOrganizacioacuten Panamericana de la Salud
iiGUIacuteA PARA EL DISENtildeO DE TANQUES SEacutePTICOSTANQUES IMHOFF Y LAGUNAS DE ESTABILIZACIOacuteN Organizacioacuten Panamericana de la Salud Lima 2005
iii Titulo E RAS2000
- TABLA DE CONTENIDO
- 1 REACTOR ANAEROBIO TANQUE HIMOFF
- 2 MEMORIAS de CALCULO
-
- 21 DISENtildeO PLANTA DE TRATAMIENTO PARA AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS
-
- 211 Caacutelculo de la rejilla
- 212 Disentildeo de la trampa de grasas
- 213 Disentildeo del Tanque Himoff
- 214 Disentildeo del Floculador
- 215 Disentildeo del sedimetador de placas paralelas
- 216 Filtro de arena y carbon activado filtro vertical
-
- 2161 Retrolavado del filtro vertical
-
- 217 Sistema de Cloracioacuten
- 218 Almacenamiento
- 219 Caacutelculo de bombas
-
- 2191 Bomba para Retrolavado
- 2192 Bomba para Irrigacioacuten
- 2193 Bomba para Recirculacion de Lodos
- 2194 Bomba elevar cabeza hidraacuteulica al tanque Himoof
-
- 2110 Caacutelculo de la tuberiacutea
- 2111 Caacutelculo del almacenamiento de lodos
-
1 REACTOR ANAEROBIO TANQUE HIMOFF
En nuestra sociedad actual es un imperativo restaurar la calidad de las aguas usadas y descargadas aguas residuales para la proteccioacuten del medio ambiente
Todas las posibilidades para encontrar tratamientos econoacutemicos y praacutecticos deben ser considerados en particular los tratamientos bioloacutegicos por la capacidad de biodegradar los compuestos contaminantes a intermediarios sencillos Dentro de ellos el tratamiento anaerobio es el maacutes ventajoso
Debido a su capacidad de degradar ciertos compuestos la digestioacuten anaerobia es un proceso microbioloacutegico complejo que se realiza en ausencia de oxiacutegeno donde la materia orgaacutenica es transformada a biomasa y compuestos orgaacutenicos la mayoriacutea de ellos volaacutetiles Aunque es un proceso natural soacutelo en los uacuteltimos veinticinco antildeos ha llegado a ser una tecnologiacutea competitiva en comparacioacuten con otras alternativas Esto ha sido posible gracias a la implementacioacuten de sistemas que separan el tiempo de retencioacuten hidraacuteulico ( TRH ) del tiempo de retencioacuten celular ( TRC ) los cuales han sido denominados reactores de alta tasa Durante este proceso tambieacuten se obtiene un gas combustible (Biogaacutes) y lodos con propiedades adecuadas para ser usados como bioabonos
Las tecnologiacuteas del tratamiento anaerobio como el reactor de flujo ascendente anaerobio de lecho de lodos (Tanque Himoff) y el filtro anaerobio estaacuten siendo raacutepidamente aceptados para tratamiento de aguas residuales que no cumplen con las regulaciones ambientales para descarga directa a cuerpos receptores por su elevada DQO bajo pH y presencia de soacutelidos en suspensioacuten ademaacutes de sus grandes voluacutemenes (Noyola 1995)
La tecnologiacutea de la digestioacuten anaerobia se encuentra firmemente establecida a nivel mundial y en Ameacuterica Latina y puede ser adaptable a las caracteriacutesticas del residual a tratar y el lugar donde se quiera implementar
Los reactores del tipo Himoff presentan una serie de ventajas sobre los sistemas aerobios convencionales la inversioacuten principalmente es menor (costos de implantacioacuten y manutencioacuten) produccioacuten pequentildea de lodos excedentes consumo pequentildeo de energiacutea eleacutectrica y simplicidad del funcionamiento (Ramiacuterez y Koetz 1998)
Estos son econoacutemicos energeacuteticos y ecoloacutegicos
Ademaacutes de las ventajas intriacutensecas de los procesos anaerobios a traveacutes de estos procesos se obtienen subproductos los cuales pueden ser utilizados posteriormente obtenieacutendose beneficios apreciables de su aprovechamiento Estos son
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Biogaacutes Producto gaseoso que puede ser empleado como combustible Seguacuten los reportes energeacuteticos 1 m3 de biogaacutes equivale a 055 L de fuel-oil Este puede sustituir parte del combustible (60 ) que se consume en calderas domeacutesticas
Lodo Estudios realizados han demostrado que su composicioacuten guarda riquezas en cuanto al contenido de materia orgaacutenica y mineral pudiendo emplearse como biofertilizante y mejoradores de suelos (Rodriacuteguez et al 1998)
Tambieacuten se ha mostrado que debido a su composicioacuten aminoaciacutedica calidad sanitaria concentraciones de nitroacutegeno y proteiacutena bruta puede ser utilizado como alimento animal (Figueroa 1993 Peacuterez 1997 Peacuterez 1998)
Efluente liacutequido Seguacuten los resultados obtenidos en investigaciones se ha demostrado que este conserva nitroacutegeno en forma faacutecilmente asimilable y otros iones los cuales enriquecen este residuo y lo hacen propicio para su uso en fertirriego
FUNCIONAMIENTO
Las aguas residuales en este caso domeacutesticas se toman de un efluente que es el colector de aguas negras esta planta calculada para un caudal de 20 LPS permite inicialmente que esta aguas pasen a traveacutes de una rejilla que retendraacute elementos mayores papeles toallas y otras basuras del agua
De la rejilla pasan al tanque de control de grasas o TRAMPA GRASAS y de este sale al Tanque Himoff
Al Tanque Himoff el agua ingresa por la parte superior esta pasa por un vertedero descendente que permite la sedimentacioacuten de lodos en la caacutemara inferior del Tanque alliacute los lodos permiten las reacciones bioloacutegicas necesarias del tipo de digestioacuten anaeroacutebia
DIGESTIOacuteN ANAEROBIA
El proceso de digestioacuten anaerobia consiste en la degradacioacuten de la materia orgaacutenica por parte de microorganismos en ausencia de oxiacutegeno molecular En ella se obtiene como subproducto el denominado biogaacutes que se compone de un 70 de metano y un 30 de una mezcla de dioacutexido de carbono y otros compuestos
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como nitroacutegeno hidroacutegeno amoniacuteaco y sulfuro de hidroacutegeno los cuales son responsables de los malos olores generados durante la digestioacuten
Dicho proceso se caracteriza por un conjunto de reacciones asociadas al metabolismo de numerosas especies de microorganismos que son los intermediarios necesarios para transformar la materia orgaacutenica en sustratos simples fermentables por las bacterias metano geacutenica
En general las bacterias son incapaces de alimentarse de material complejo por lo que las macromoleacuteculas (proteiacutenas carbohidratos y liacutepidos) son hidrolizados previamente por enzimas extracelulares a compuestos maacutes simples (azuacutecares aminoaacutecidos y aacutecidos grasos) Esta hidroacutelisis ayuda a que el material particulado y los poliacutemeros orgaacutenicos que componen las aguas residuales puedan ser asimilados por las bacterias e incorporados a sus procesos metaboacutelicos asiacute
1048729 Proteiacutenas a aminoaacutecidos1048729 Carbohidratos a azuacutecares1048729 Liacutepidos a aacutecidos grasos y alcoholes
El proceso de fraccionamiento de la materia orgaacutenica absorbe agua por ello se denomina hidroacutelisis El proceso ocurre en el exterior de las bacterias debido a la accioacuten de catalizadores bioloacutegicos llamados exoenzimas producidas por las bacterias aacutecido geacutenico o fermentativo Dependiendo de la presencia de sustratos solubles o complejos en el agua residual la hidroacutelisis puede ser raacutepida o muy lenta
Despueacutes de obtenidas las moleacuteculas simples en la hidroacutelisis eacutestas pueden ser absorbidas a traveacutes de la pared celular de las bacterias y son descompuestas internamente mediante los procesos metaboacutelicos El proceso es llevado a cabo por las bacterias aacutecido geacutenico o fermentativo
Como producto final del proceso de aacutecido geacutenesis o fermentacioacuten estaacute el aacutecido aceacutetico o en su defecto otros aacutecidos grasos volaacutetiles (AGV) como el propioacutenico el butiacuterico y el valeacuterico
Dependiendo de la concentracioacuten de hidroacutegeno si la presioacuten parcial de hidroacutegeno es menor que 10-4 el producto final seraacute aacutecido aceacutetico de lo contrario se obtienen los otros aacutecidos grasos Ademaacutes de los aacutecidos la aacutecido geacutenesis produce hidroacutegeno como un subproducto y su concentracioacuten se convierte en un elemento regulador del metabolismo del proceso debido a que elAacutecido aceacutetico y el hidroacutegeno constituyen las viacuteas de formacioacuten del metano
El paso siguiente es la aceto geacutenesis aacutecido claacutestico y consiste en la generacioacuten de aacutecido aceacutetico a partir de los AGV formados en la aceto geacutenesis En esta fase un grupo de bacterias conocidas como ldquobacterias aceto geacutenicas productoras de hidroacutegenordquo (OHPA) convierten los productos de la fermentacioacuten en aacutecido aceacutetico
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dioacutexido de carbono e hidroacutegeno Estos organismos utilizan los aacutecidos grasos o alcoholes como fuente energeacutetica
2 MEMORIAS de CALCULO
21 DISENtildeO PLANTA DE TRATAMIENTO PARA AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS
211 Caacutelculo de la rejilla
Qd=09times Antimesv
Donde
Qd = Caudal de disentildeo m3s
An = Area Neta
An = axBxN
Donde a = espacio entre barras = 00625 m(14rdquo)
B = ancho de la rejilla = 0185 m
N = nuacutemero de espacios = 7
V = Velocidad del flujo vlt=020 mseg
An = Qd 09v = 00015 0902 = 00083 m2
Siacute a = 00625 m B = 0185 m
N = 00083 (0185(0062500125)) = lt 10 se toman 7 espacios
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212 Disentildeo de la trampa de grasas
Las trampas de grasa son tanques pequentildeos disentildeados y construidos paraseparar la grasa y aceite de las aguas residuales El agua residual llega caliente ala trampa de grasas en donde por choque teacutermico disminuye su temperatura Lossoacutelidos en suspensioacuten o las partiacuteculas liacutequidas (aceites o grasas) flotan debido aque su densidad es menor a la del agua (Gonzaacutelez 2009)
El empleo de trampa de grasa es de caraacutecter obligatorio para el condicionamientode las descargas de los lavaderos lavaplatos u otros aparatos sanitarios instalados enrestaurantes cocinas de hoteles hospitales y similares donde exista el peligro de introducircantidad suficiente de grasa que afecte el buen funcionamiento del sistema de evacuacioacutende las aguas residuales asiacute como de las descargas de lavanderiacuteas de ropa
El volumen de la trampa de grasas se calcula para un periodo de retencioacuten de 3 minutos y el caudal maacuteximo seraacute
Qmax=03radicΣ p
Donde
p = suma de todas las unidades de gasto a ser atendidas 4 unidades de bantildeos por casa y tres aparatos por bantildeo una cocina y un lavadero = 98
Qmax = 03xraiz (640) = 758 LtSeg
Vg = 758x3x60 =136611 Lt = 140 m3
Por lo tanto el trampa grasas podraacute quedar con = 120 m y una h = 140 m
213 Disentildeo del Tanque Himoff
El Tanque Himoff es un dispositivo usado para separar por gravedad las partiacuteculasen suspensioacuten maacutes pesadas en una masa de agua La sedimentacioacuten es un proceso muyimportante por esto se utiliza como un pretratamiento en lo sistemas ya que las partiacuteculas que se encuentran en el agua pueden ser perjudiciales en los procesosde tratamiento debido a que elevadas turbiedades inhiben los procesos bioloacutegicos y se depositan en el medio filtrante causando peacuterdidas de carga y deterioro de la calidad del agua efluente de los filtros En el sedimentador se remueven partiacuteculas superiores a 02 mm y suspendidas menores a 1 mm (OPS 2005)
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Caudal de disentildeo m3hora
Qp= Poblacioacuten x Dotacioacuten1000
xContribucioacuten
Qp = 1600x 901000 x 90 = 12960 m3diai
Qp = 1296024 = 540 m3hora
Qp = 000150 m3Seg
Qp = 150 lps
ParaPoblacioacuten = 1600 HabitantesDotacioacuten = 90 lts-hab-dia contribucioacuten = 90
Aacuterea del sedimentador del Himoof As en m2
As=QpCs
As = 540 100 = 540 m2
Donde
Cs = Carga Superficial = 100 m3(m2 x hora)
Largo = 450 m B = 300m Area = 1350 m2 gt 540
Volumen del sedimentador del Himoof Vs en m3
Vs=Qp x R
R = Periacuteodo de retencioacuten hidraacuteulica entre 15 a 25 horas
Vs = 540 x 2 = 1080 m3
A = 1350 m2
H = 10801350 = 080 m
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Longitud miacutenima del vertedero de salida (Lv en m)
Lv=QmaxChv
Donde
Qmax Caudal maacuteximo diario de disentildeo en m3diacutea
ChvCarga hidraacuteulica sobre el vertedero estaraacute entre 125 a
500m3(mdiacutea)
Qmax = 12960 m3diacutea
Lv = 12960 1 25 = 1037 m
Voluacutemen de almacenamiento del digestor Vd en m3
Vd=70x Px fcr1000
Donde
fcr factor de capacidad relativa ver tabla 1
P Poblacioacuten
Vd = 70x1600x051000 = 5600 m3
A = 1350 m2
H = 5600 1350 = 414 m
Tabla 1Temperatura degC Factor de capacidad
relativa(fcr)
5 2010 1415 1020 07gt25 05
Tiempo requerido para digestioacuten de lodos
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Tabla 2Temperatura degC Tiempo de digestioacuten
en diacuteas5 11010 7615 5520 40gt25 30
Frecuencia de retiro de lodos = 76 Diacuteas
Carga de soacutelidos que ingresan al sedimentador (C en Kg de SSdiacutea)C=QtimesSStimes00864
Donde
SS Soacutelidos en suspensioacuten en agua residual cruda en mgLt
Q Caudal promedio de Aguas Residuales
C=Poblacioacutentimescontribucioacuten per capita ( grSS
habtimesdiacutea)
1000
Contribucioacuten per caacutepita promedio es de 70 grSS (habdiacutea)
C = 1600x701000 = 112 mgLt
Masa de soacutelidos que conforman los lodos Msd en KgSSdiacutea
Msd=0325C
Msd = 0325 X 112 = 3640 KgSSdiacutea
Voluacutemen diario de lodos digeridos Vld en Lt diacutea
V ld= Msd
ρlodotimes(de soacutelidos100
)
Donde Lodo Densidad de los lodos = 104 KgLt
de soacutelidos 10
Vld = 3640 (104x01) =35000 ltdiacutea
Volumen de lodos a extraerse del tanque Vel en m3
10
Vel=Vld timesTd1000
Donde Td = Tiempo de digestioacuten ver tabla 2
Vel = 350x301000 = 1050 m3
Aacuterea del lecho de secado
Als=VelHa
Donde Ha Profundidad del lecho 150 m
Als =1050150 = 700 m2
214 Disentildeo del Floculador
El objetivo del floculador es proporcionar a la masa de agua coagulada una agitacioacuten lenta aplicando velocidades decrecientes para promover el crecimientode los floacuteculos y su conservacioacuten hasta que la suspensioacuten de agua y floacuteculos salgan de la unidad
La energiacutea que produce la agitacioacuten del agua puede ser de origen hidraacuteulico o mecaacutenico
V=QdtimesTrDonde
Qd = Caudal de disentildeoTr = Tiempo de RetencioacutenV = Volumen del floculador
Tr = 696 540 = 129 hr
215 Disentildeo del sedimetador de placas paralelas
En la decantacioacuten lamelar se utilizan varias placasparalelas inclinadas para conseguir la maacutexima superficie de decantacioacuten en cualquier espacio de suelo disponible De este modo es posible reducir al miacutenimo el tamantildeo y el coste del
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decantador por gravedad mediante el acercamiento de los requisitos de clarificacioacuten y espesamiento
En el principio de la decantacioacuten lamelarLos criterios baacutesicos para los equipos de decantacioacuten son la claridad adecuada delliacutequido rebosado y la maacutexima densidad de los soacutelidos evacuadosLa superficie necesaria para clarificar una suspensioacuten suele ser superior a la necesaria para su espesamiento
Las partiacuteculas situadas entre las placas lamelaresllegan a la superficie de cada placa siguiendo el vector resultante de las dos fuerzasel arrastre del fluido (Fl) y la gravedad (Fg)Una vez sobre las placas las partiacuteculas descienden resbalando para ser evacuadas en la zonade espesamiento
Control de entrada El caudal de entrada se haraacute por un vertedero transversal a la entrada que permita la distribucioacuten uniforme del flujo
Control de temperatura Con el fin de aumentar la temperatura se han colocado una seria de tubos de precalentamiento por energiacutea solar y mantenerla entre 14degC y 18degc para acelerar la sedimentacioacuten de las partiacuteculas
La zona de sedimentacioacuten estaacute compuesta por un canal rectangular con placas o laacuteminas de acriacutelico inclinadas a 60deg
La salida seraacute 5 cms por debajo de la tuberiacutea de entrada
Caacutemara de recoleccioacuten de lodos Caja con capacidad para depositar los lodos sedimentados y un manhol para su evacuacioacuten perioacutedica
Tiempo de retencioacuten entre 2 - 6 horas
Carga superficial seraacute entre los valores de 1 ndash 5 m3m2diacutea
Profundidad del sedimentador seraacute entre 15 ndash 25 m
El fondo de la unidad debe tener una pendiente entre 5 a 10 para facilitar eldeslizamiento del sedimento hacia la caacutemara de recoleccioacuten de lodos
La pantalla difusora debe ser entre 07 a 100 m de distancia de la pared de entrada
Viscosidad Cinemaacutetica = 10105x10-2 cm2seg
CALCULO SEDIMENTADOR
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Tabla 3
ELEMENTO mm V sedimentacioacuten
mmseg
Tiempo de
Sedimentacioacuten
Arenas gruesas 10 8 3 Seg
Arenas finas 01 0154 38 Seg
Sedimento 005 00154 33 minutos
Bacterias 0001 000154 35 horas
Caudal Q1 = 150 lps = 00015 m3Seg
Q = VolT Vol = QT
Vol = 00015 x 1980 = 297 m3
El sedimentador debe cumplir La lt 20 si Tomamos un ancho de 200 mts
Altura = 130 m
L = 297(12 x200) = 124
Por lo que el sedimentador quedariacutea de a = 200 L = 200 y H altura 130 mts
La = 200200 = 100 lt10 Cumple
Para que haya buen flujo propicio para sedimentacioacuten de partiacuteculas debe cumplir
Numero de Reynolds 702 lt R gt 05
R = Vs x d n
Para
R Numero de Reynolds
Vs Velocidad de sedimentacioacuten
D Diaacutemetro de la partiacutecula sedimentable
n viscosidad cinemaacutetica del flujo n = 0010105 cm2seg
Vs = 118 x g x (Ros -1n) x d2
Ros = 265 para arenas
Vs = 17813
R = 355 cumple
Por lo que el sedimentador quedariacutea de a = 200 m ( dimensioacuten miacutenima) y L = 200 m
216 Filtro de arena y carbon activado filtro vertical
Los filtros de arena o filtro vertical son los elementos maacutes utilizados para filtracioacutende aguas con cargas bajas o medianas de contaminantes que requieran unaretencioacuten de partiacuteculas de hasta veinte micras de tamantildeo Las partiacuteculas ensuspensioacuten que lleva el agua son retenidas durante su paso a traveacutes de un lechofiltrante de arena Una vez que el filtro se haya cargado de impurezas alcanzandouna peacuterdida de carga prefijada La calidad de la filtracioacuten depende de variosparaacutemetros entre otros la forma del filtro altura del lecho filtrante caracteriacutesticasy granulometriacutea de la masa filtrante velocidad de filtracioacuten
El carboacuten activado es un material que se usa para filtrar quiacutemicos nocivos del suelo y del agua contaminada Tiene una textura similar a la de pequentildeos graacutenulos de arena negra A medida que el agua o el aire fluyen a traveacutes de un filtro de carboacuten activado los quiacutemicos son absorbidos o se adhieren a la superficie y dentro de los poros de los graacutenulos La mayoriacutea de los filtros de agua corriente y filtros de tanques de uso en los hogares contienen carboacuten activado y funcionan de la misma manera A menudo los filtros de carboacuten activado se utilizan como parte de un sistema de extraccioacuten y tratamiento para limpiar aguas domeacutesticas
El agua transportada por gravedad pasa por la columna de carboacuten activado para retirar los malos olores y coloracioacuten turbia Este filtro presenta forma ciliacutendrica y trabaja en sentido vertical Los graacutenulos de carboacuten detienen los floacuteculos que no pudieronser retenidos en el filtro de arena gruesa
2161 Retrolavado del filtro vertical
Al finalizar el proceso de tratamiento se inicia el lavado del filtrocuando el agua en el tanque delfiltro alcanza el nivel miacutenimo se abre la vaacutelvula que permite elpaso de una ducha de agua limpia sobre la superficie del filtro
Cuando el agua alcanza el nivel maacuteximo permitido en la bandeja del filtro arranca la bomba de retrolavado y transporta los residuos de la filtracioacuten y el agua hacia el tanque de tratamiento inicial
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Caacutelculo de los filtros
NUMERO DE UNIDADES FILTRANTES
Para un caudal de 00263 lpspor moacutedulo y una velocidad de filtracioacuten promedio de 125 m3m2-diacuteaii se tiene que el aacuterea necesaria para un moacutedulo proyectados es
Al = 0000263x86400125 = 019 m2
V=TctimesQd 09997
Tc entre 2 a 30 minutos Tiempo de contacto
Filtro de arena gruesa
V = 2060 x 00263 09997 = 00315 m3
Altura del lecho H = V Al H = 00315 019 =017 m Altura miacutenima para cualquiera de los lechos filtrantes
Alturas superiores mejoran la operacioacuten de filtracioacuten se tomaron - h filtro de arena gruesa =055m- h Filtro de carbon activado = 035 m- h Filtro de arena fina = 055 m
217 Sistema de CloracioacutenSe haraacute por medio de un dosificador de liacutequido compuesto por una solucioacuten de cloro granulado al 80 o por penclorito 130
El sistema tendraacute un kit para la medicioacuten de Ph y Cloro residual para lo cual se capacitaraacute al personal en la operacioacuten
218 Almacenamiento
El agua procedende del filtro se almacenaraacute en un tanque de 200 m3 agua que seraacute bombeada para la irrigacioacuten de los jardines o podraacute ser utilizada en labores de aseo
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219 Caacutelculo de bombas
2191 Bomba para Retrolavado
Ph= ρQh75η
DondePh = Potencia de la bomba (HP)Q = Caudal (m3s) = Densidad del agua ( 1000 Kgrm3)h = Altura diferencial (mts)n = Eficiencia de la bomba (60)
para retrolavadoQ = 3 lps = 0003 m3segh = 800 mtsn = 60
Ph = 1000x0003x8 (75x060) = 053
Electrobomba de frac12 HP
2192 Bomba para Irrigacioacuten
Para Irrigacioacuten
Q = 2 lps = 0002 m3segh = 7000 mtsn = 60
Ph = 1000x0002x70 (75x060) = 311
Electrobomba de 3 HP
2193 Bomba para Recirculacion de Lodos
Q = 2 lps = 0002 m3segh = 800 mtsn = 60
Ph = 1000x0002x800 (75x060) = 035
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Electrobomba de 05 HP
2194 Bomba elevar cabeza hidraacuteulica al tanque Himoof
Ph= ρQh75η
DondePh = Potencia de la bomba (HP)Q = Caudal (m3s) = Densidad del agua ( 1000 Kgrm3)h = Altura diferencial (mts)n = Eficiencia de la bomba (60)
para ingresoQ = 15 lps = 00015 m3segh = 800 mtsn = 50
Ph = 1000x00015x8 (75x050) = 032
Electrobomba de frac12 HP
2110 Caacutelculo de la tuberiacutea
Las tuberiacuteas para el flujo de los liacutequidos debe cumpli una vlt020mseg iii Por lo que se calcula la tuberiacutea minima necesaria para el funcionamiento en estas condiciones asiacute
Qd = v x Ao
Donde
Qd = Caudal de disentildeo Qd = 00015m3s (050lps)v = Velocidad del flujo vlt=020 msegAo= Area transversal de la tuberiacutea
Ao = 00015 020 = 00075 m2
D = raiacutez(4xArea) = 00977 m 4rdquo
Tuberia para irrigacioacuten manguera de polietileno agriacutecola de 4rdquo
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2111 Caacutelculo del almacenamiento de lodos
Als=VelHa
Donde
Ha Profundidad del lecho 150 m
Als =1050150 = 700 m2
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iESPECIFICACIONES TEacuteCNICAS PARA ELDISENtildeO DE TRAMPA DE GRASAOrganizacioacuten Panamericana de la Salud
iiGUIacuteA PARA EL DISENtildeO DE TANQUES SEacutePTICOSTANQUES IMHOFF Y LAGUNAS DE ESTABILIZACIOacuteN Organizacioacuten Panamericana de la Salud Lima 2005
iii Titulo E RAS2000
- TABLA DE CONTENIDO
- 1 REACTOR ANAEROBIO TANQUE HIMOFF
- 2 MEMORIAS de CALCULO
-
- 21 DISENtildeO PLANTA DE TRATAMIENTO PARA AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS
-
- 211 Caacutelculo de la rejilla
- 212 Disentildeo de la trampa de grasas
- 213 Disentildeo del Tanque Himoff
- 214 Disentildeo del Floculador
- 215 Disentildeo del sedimetador de placas paralelas
- 216 Filtro de arena y carbon activado filtro vertical
-
- 2161 Retrolavado del filtro vertical
-
- 217 Sistema de Cloracioacuten
- 218 Almacenamiento
- 219 Caacutelculo de bombas
-
- 2191 Bomba para Retrolavado
- 2192 Bomba para Irrigacioacuten
- 2193 Bomba para Recirculacion de Lodos
- 2194 Bomba elevar cabeza hidraacuteulica al tanque Himoof
-
- 2110 Caacutelculo de la tuberiacutea
- 2111 Caacutelculo del almacenamiento de lodos
-
Biogaacutes Producto gaseoso que puede ser empleado como combustible Seguacuten los reportes energeacuteticos 1 m3 de biogaacutes equivale a 055 L de fuel-oil Este puede sustituir parte del combustible (60 ) que se consume en calderas domeacutesticas
Lodo Estudios realizados han demostrado que su composicioacuten guarda riquezas en cuanto al contenido de materia orgaacutenica y mineral pudiendo emplearse como biofertilizante y mejoradores de suelos (Rodriacuteguez et al 1998)
Tambieacuten se ha mostrado que debido a su composicioacuten aminoaciacutedica calidad sanitaria concentraciones de nitroacutegeno y proteiacutena bruta puede ser utilizado como alimento animal (Figueroa 1993 Peacuterez 1997 Peacuterez 1998)
Efluente liacutequido Seguacuten los resultados obtenidos en investigaciones se ha demostrado que este conserva nitroacutegeno en forma faacutecilmente asimilable y otros iones los cuales enriquecen este residuo y lo hacen propicio para su uso en fertirriego
FUNCIONAMIENTO
Las aguas residuales en este caso domeacutesticas se toman de un efluente que es el colector de aguas negras esta planta calculada para un caudal de 20 LPS permite inicialmente que esta aguas pasen a traveacutes de una rejilla que retendraacute elementos mayores papeles toallas y otras basuras del agua
De la rejilla pasan al tanque de control de grasas o TRAMPA GRASAS y de este sale al Tanque Himoff
Al Tanque Himoff el agua ingresa por la parte superior esta pasa por un vertedero descendente que permite la sedimentacioacuten de lodos en la caacutemara inferior del Tanque alliacute los lodos permiten las reacciones bioloacutegicas necesarias del tipo de digestioacuten anaeroacutebia
DIGESTIOacuteN ANAEROBIA
El proceso de digestioacuten anaerobia consiste en la degradacioacuten de la materia orgaacutenica por parte de microorganismos en ausencia de oxiacutegeno molecular En ella se obtiene como subproducto el denominado biogaacutes que se compone de un 70 de metano y un 30 de una mezcla de dioacutexido de carbono y otros compuestos
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como nitroacutegeno hidroacutegeno amoniacuteaco y sulfuro de hidroacutegeno los cuales son responsables de los malos olores generados durante la digestioacuten
Dicho proceso se caracteriza por un conjunto de reacciones asociadas al metabolismo de numerosas especies de microorganismos que son los intermediarios necesarios para transformar la materia orgaacutenica en sustratos simples fermentables por las bacterias metano geacutenica
En general las bacterias son incapaces de alimentarse de material complejo por lo que las macromoleacuteculas (proteiacutenas carbohidratos y liacutepidos) son hidrolizados previamente por enzimas extracelulares a compuestos maacutes simples (azuacutecares aminoaacutecidos y aacutecidos grasos) Esta hidroacutelisis ayuda a que el material particulado y los poliacutemeros orgaacutenicos que componen las aguas residuales puedan ser asimilados por las bacterias e incorporados a sus procesos metaboacutelicos asiacute
1048729 Proteiacutenas a aminoaacutecidos1048729 Carbohidratos a azuacutecares1048729 Liacutepidos a aacutecidos grasos y alcoholes
El proceso de fraccionamiento de la materia orgaacutenica absorbe agua por ello se denomina hidroacutelisis El proceso ocurre en el exterior de las bacterias debido a la accioacuten de catalizadores bioloacutegicos llamados exoenzimas producidas por las bacterias aacutecido geacutenico o fermentativo Dependiendo de la presencia de sustratos solubles o complejos en el agua residual la hidroacutelisis puede ser raacutepida o muy lenta
Despueacutes de obtenidas las moleacuteculas simples en la hidroacutelisis eacutestas pueden ser absorbidas a traveacutes de la pared celular de las bacterias y son descompuestas internamente mediante los procesos metaboacutelicos El proceso es llevado a cabo por las bacterias aacutecido geacutenico o fermentativo
Como producto final del proceso de aacutecido geacutenesis o fermentacioacuten estaacute el aacutecido aceacutetico o en su defecto otros aacutecidos grasos volaacutetiles (AGV) como el propioacutenico el butiacuterico y el valeacuterico
Dependiendo de la concentracioacuten de hidroacutegeno si la presioacuten parcial de hidroacutegeno es menor que 10-4 el producto final seraacute aacutecido aceacutetico de lo contrario se obtienen los otros aacutecidos grasos Ademaacutes de los aacutecidos la aacutecido geacutenesis produce hidroacutegeno como un subproducto y su concentracioacuten se convierte en un elemento regulador del metabolismo del proceso debido a que elAacutecido aceacutetico y el hidroacutegeno constituyen las viacuteas de formacioacuten del metano
El paso siguiente es la aceto geacutenesis aacutecido claacutestico y consiste en la generacioacuten de aacutecido aceacutetico a partir de los AGV formados en la aceto geacutenesis En esta fase un grupo de bacterias conocidas como ldquobacterias aceto geacutenicas productoras de hidroacutegenordquo (OHPA) convierten los productos de la fermentacioacuten en aacutecido aceacutetico
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dioacutexido de carbono e hidroacutegeno Estos organismos utilizan los aacutecidos grasos o alcoholes como fuente energeacutetica
2 MEMORIAS de CALCULO
21 DISENtildeO PLANTA DE TRATAMIENTO PARA AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS
211 Caacutelculo de la rejilla
Qd=09times Antimesv
Donde
Qd = Caudal de disentildeo m3s
An = Area Neta
An = axBxN
Donde a = espacio entre barras = 00625 m(14rdquo)
B = ancho de la rejilla = 0185 m
N = nuacutemero de espacios = 7
V = Velocidad del flujo vlt=020 mseg
An = Qd 09v = 00015 0902 = 00083 m2
Siacute a = 00625 m B = 0185 m
N = 00083 (0185(0062500125)) = lt 10 se toman 7 espacios
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212 Disentildeo de la trampa de grasas
Las trampas de grasa son tanques pequentildeos disentildeados y construidos paraseparar la grasa y aceite de las aguas residuales El agua residual llega caliente ala trampa de grasas en donde por choque teacutermico disminuye su temperatura Lossoacutelidos en suspensioacuten o las partiacuteculas liacutequidas (aceites o grasas) flotan debido aque su densidad es menor a la del agua (Gonzaacutelez 2009)
El empleo de trampa de grasa es de caraacutecter obligatorio para el condicionamientode las descargas de los lavaderos lavaplatos u otros aparatos sanitarios instalados enrestaurantes cocinas de hoteles hospitales y similares donde exista el peligro de introducircantidad suficiente de grasa que afecte el buen funcionamiento del sistema de evacuacioacutende las aguas residuales asiacute como de las descargas de lavanderiacuteas de ropa
El volumen de la trampa de grasas se calcula para un periodo de retencioacuten de 3 minutos y el caudal maacuteximo seraacute
Qmax=03radicΣ p
Donde
p = suma de todas las unidades de gasto a ser atendidas 4 unidades de bantildeos por casa y tres aparatos por bantildeo una cocina y un lavadero = 98
Qmax = 03xraiz (640) = 758 LtSeg
Vg = 758x3x60 =136611 Lt = 140 m3
Por lo tanto el trampa grasas podraacute quedar con = 120 m y una h = 140 m
213 Disentildeo del Tanque Himoff
El Tanque Himoff es un dispositivo usado para separar por gravedad las partiacuteculasen suspensioacuten maacutes pesadas en una masa de agua La sedimentacioacuten es un proceso muyimportante por esto se utiliza como un pretratamiento en lo sistemas ya que las partiacuteculas que se encuentran en el agua pueden ser perjudiciales en los procesosde tratamiento debido a que elevadas turbiedades inhiben los procesos bioloacutegicos y se depositan en el medio filtrante causando peacuterdidas de carga y deterioro de la calidad del agua efluente de los filtros En el sedimentador se remueven partiacuteculas superiores a 02 mm y suspendidas menores a 1 mm (OPS 2005)
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Caudal de disentildeo m3hora
Qp= Poblacioacuten x Dotacioacuten1000
xContribucioacuten
Qp = 1600x 901000 x 90 = 12960 m3diai
Qp = 1296024 = 540 m3hora
Qp = 000150 m3Seg
Qp = 150 lps
ParaPoblacioacuten = 1600 HabitantesDotacioacuten = 90 lts-hab-dia contribucioacuten = 90
Aacuterea del sedimentador del Himoof As en m2
As=QpCs
As = 540 100 = 540 m2
Donde
Cs = Carga Superficial = 100 m3(m2 x hora)
Largo = 450 m B = 300m Area = 1350 m2 gt 540
Volumen del sedimentador del Himoof Vs en m3
Vs=Qp x R
R = Periacuteodo de retencioacuten hidraacuteulica entre 15 a 25 horas
Vs = 540 x 2 = 1080 m3
A = 1350 m2
H = 10801350 = 080 m
8
Longitud miacutenima del vertedero de salida (Lv en m)
Lv=QmaxChv
Donde
Qmax Caudal maacuteximo diario de disentildeo en m3diacutea
ChvCarga hidraacuteulica sobre el vertedero estaraacute entre 125 a
500m3(mdiacutea)
Qmax = 12960 m3diacutea
Lv = 12960 1 25 = 1037 m
Voluacutemen de almacenamiento del digestor Vd en m3
Vd=70x Px fcr1000
Donde
fcr factor de capacidad relativa ver tabla 1
P Poblacioacuten
Vd = 70x1600x051000 = 5600 m3
A = 1350 m2
H = 5600 1350 = 414 m
Tabla 1Temperatura degC Factor de capacidad
relativa(fcr)
5 2010 1415 1020 07gt25 05
Tiempo requerido para digestioacuten de lodos
9
Tabla 2Temperatura degC Tiempo de digestioacuten
en diacuteas5 11010 7615 5520 40gt25 30
Frecuencia de retiro de lodos = 76 Diacuteas
Carga de soacutelidos que ingresan al sedimentador (C en Kg de SSdiacutea)C=QtimesSStimes00864
Donde
SS Soacutelidos en suspensioacuten en agua residual cruda en mgLt
Q Caudal promedio de Aguas Residuales
C=Poblacioacutentimescontribucioacuten per capita ( grSS
habtimesdiacutea)
1000
Contribucioacuten per caacutepita promedio es de 70 grSS (habdiacutea)
C = 1600x701000 = 112 mgLt
Masa de soacutelidos que conforman los lodos Msd en KgSSdiacutea
Msd=0325C
Msd = 0325 X 112 = 3640 KgSSdiacutea
Voluacutemen diario de lodos digeridos Vld en Lt diacutea
V ld= Msd
ρlodotimes(de soacutelidos100
)
Donde Lodo Densidad de los lodos = 104 KgLt
de soacutelidos 10
Vld = 3640 (104x01) =35000 ltdiacutea
Volumen de lodos a extraerse del tanque Vel en m3
10
Vel=Vld timesTd1000
Donde Td = Tiempo de digestioacuten ver tabla 2
Vel = 350x301000 = 1050 m3
Aacuterea del lecho de secado
Als=VelHa
Donde Ha Profundidad del lecho 150 m
Als =1050150 = 700 m2
214 Disentildeo del Floculador
El objetivo del floculador es proporcionar a la masa de agua coagulada una agitacioacuten lenta aplicando velocidades decrecientes para promover el crecimientode los floacuteculos y su conservacioacuten hasta que la suspensioacuten de agua y floacuteculos salgan de la unidad
La energiacutea que produce la agitacioacuten del agua puede ser de origen hidraacuteulico o mecaacutenico
V=QdtimesTrDonde
Qd = Caudal de disentildeoTr = Tiempo de RetencioacutenV = Volumen del floculador
Tr = 696 540 = 129 hr
215 Disentildeo del sedimetador de placas paralelas
En la decantacioacuten lamelar se utilizan varias placasparalelas inclinadas para conseguir la maacutexima superficie de decantacioacuten en cualquier espacio de suelo disponible De este modo es posible reducir al miacutenimo el tamantildeo y el coste del
11
decantador por gravedad mediante el acercamiento de los requisitos de clarificacioacuten y espesamiento
En el principio de la decantacioacuten lamelarLos criterios baacutesicos para los equipos de decantacioacuten son la claridad adecuada delliacutequido rebosado y la maacutexima densidad de los soacutelidos evacuadosLa superficie necesaria para clarificar una suspensioacuten suele ser superior a la necesaria para su espesamiento
Las partiacuteculas situadas entre las placas lamelaresllegan a la superficie de cada placa siguiendo el vector resultante de las dos fuerzasel arrastre del fluido (Fl) y la gravedad (Fg)Una vez sobre las placas las partiacuteculas descienden resbalando para ser evacuadas en la zonade espesamiento
Control de entrada El caudal de entrada se haraacute por un vertedero transversal a la entrada que permita la distribucioacuten uniforme del flujo
Control de temperatura Con el fin de aumentar la temperatura se han colocado una seria de tubos de precalentamiento por energiacutea solar y mantenerla entre 14degC y 18degc para acelerar la sedimentacioacuten de las partiacuteculas
La zona de sedimentacioacuten estaacute compuesta por un canal rectangular con placas o laacuteminas de acriacutelico inclinadas a 60deg
La salida seraacute 5 cms por debajo de la tuberiacutea de entrada
Caacutemara de recoleccioacuten de lodos Caja con capacidad para depositar los lodos sedimentados y un manhol para su evacuacioacuten perioacutedica
Tiempo de retencioacuten entre 2 - 6 horas
Carga superficial seraacute entre los valores de 1 ndash 5 m3m2diacutea
Profundidad del sedimentador seraacute entre 15 ndash 25 m
El fondo de la unidad debe tener una pendiente entre 5 a 10 para facilitar eldeslizamiento del sedimento hacia la caacutemara de recoleccioacuten de lodos
La pantalla difusora debe ser entre 07 a 100 m de distancia de la pared de entrada
Viscosidad Cinemaacutetica = 10105x10-2 cm2seg
CALCULO SEDIMENTADOR
12
Tabla 3
ELEMENTO mm V sedimentacioacuten
mmseg
Tiempo de
Sedimentacioacuten
Arenas gruesas 10 8 3 Seg
Arenas finas 01 0154 38 Seg
Sedimento 005 00154 33 minutos
Bacterias 0001 000154 35 horas
Caudal Q1 = 150 lps = 00015 m3Seg
Q = VolT Vol = QT
Vol = 00015 x 1980 = 297 m3
El sedimentador debe cumplir La lt 20 si Tomamos un ancho de 200 mts
Altura = 130 m
L = 297(12 x200) = 124
Por lo que el sedimentador quedariacutea de a = 200 L = 200 y H altura 130 mts
La = 200200 = 100 lt10 Cumple
Para que haya buen flujo propicio para sedimentacioacuten de partiacuteculas debe cumplir
Numero de Reynolds 702 lt R gt 05
R = Vs x d n
Para
R Numero de Reynolds
Vs Velocidad de sedimentacioacuten
D Diaacutemetro de la partiacutecula sedimentable
n viscosidad cinemaacutetica del flujo n = 0010105 cm2seg
Vs = 118 x g x (Ros -1n) x d2
Ros = 265 para arenas
Vs = 17813
R = 355 cumple
Por lo que el sedimentador quedariacutea de a = 200 m ( dimensioacuten miacutenima) y L = 200 m
216 Filtro de arena y carbon activado filtro vertical
Los filtros de arena o filtro vertical son los elementos maacutes utilizados para filtracioacutende aguas con cargas bajas o medianas de contaminantes que requieran unaretencioacuten de partiacuteculas de hasta veinte micras de tamantildeo Las partiacuteculas ensuspensioacuten que lleva el agua son retenidas durante su paso a traveacutes de un lechofiltrante de arena Una vez que el filtro se haya cargado de impurezas alcanzandouna peacuterdida de carga prefijada La calidad de la filtracioacuten depende de variosparaacutemetros entre otros la forma del filtro altura del lecho filtrante caracteriacutesticasy granulometriacutea de la masa filtrante velocidad de filtracioacuten
El carboacuten activado es un material que se usa para filtrar quiacutemicos nocivos del suelo y del agua contaminada Tiene una textura similar a la de pequentildeos graacutenulos de arena negra A medida que el agua o el aire fluyen a traveacutes de un filtro de carboacuten activado los quiacutemicos son absorbidos o se adhieren a la superficie y dentro de los poros de los graacutenulos La mayoriacutea de los filtros de agua corriente y filtros de tanques de uso en los hogares contienen carboacuten activado y funcionan de la misma manera A menudo los filtros de carboacuten activado se utilizan como parte de un sistema de extraccioacuten y tratamiento para limpiar aguas domeacutesticas
El agua transportada por gravedad pasa por la columna de carboacuten activado para retirar los malos olores y coloracioacuten turbia Este filtro presenta forma ciliacutendrica y trabaja en sentido vertical Los graacutenulos de carboacuten detienen los floacuteculos que no pudieronser retenidos en el filtro de arena gruesa
2161 Retrolavado del filtro vertical
Al finalizar el proceso de tratamiento se inicia el lavado del filtrocuando el agua en el tanque delfiltro alcanza el nivel miacutenimo se abre la vaacutelvula que permite elpaso de una ducha de agua limpia sobre la superficie del filtro
Cuando el agua alcanza el nivel maacuteximo permitido en la bandeja del filtro arranca la bomba de retrolavado y transporta los residuos de la filtracioacuten y el agua hacia el tanque de tratamiento inicial
14
Caacutelculo de los filtros
NUMERO DE UNIDADES FILTRANTES
Para un caudal de 00263 lpspor moacutedulo y una velocidad de filtracioacuten promedio de 125 m3m2-diacuteaii se tiene que el aacuterea necesaria para un moacutedulo proyectados es
Al = 0000263x86400125 = 019 m2
V=TctimesQd 09997
Tc entre 2 a 30 minutos Tiempo de contacto
Filtro de arena gruesa
V = 2060 x 00263 09997 = 00315 m3
Altura del lecho H = V Al H = 00315 019 =017 m Altura miacutenima para cualquiera de los lechos filtrantes
Alturas superiores mejoran la operacioacuten de filtracioacuten se tomaron - h filtro de arena gruesa =055m- h Filtro de carbon activado = 035 m- h Filtro de arena fina = 055 m
217 Sistema de CloracioacutenSe haraacute por medio de un dosificador de liacutequido compuesto por una solucioacuten de cloro granulado al 80 o por penclorito 130
El sistema tendraacute un kit para la medicioacuten de Ph y Cloro residual para lo cual se capacitaraacute al personal en la operacioacuten
218 Almacenamiento
El agua procedende del filtro se almacenaraacute en un tanque de 200 m3 agua que seraacute bombeada para la irrigacioacuten de los jardines o podraacute ser utilizada en labores de aseo
15
219 Caacutelculo de bombas
2191 Bomba para Retrolavado
Ph= ρQh75η
DondePh = Potencia de la bomba (HP)Q = Caudal (m3s) = Densidad del agua ( 1000 Kgrm3)h = Altura diferencial (mts)n = Eficiencia de la bomba (60)
para retrolavadoQ = 3 lps = 0003 m3segh = 800 mtsn = 60
Ph = 1000x0003x8 (75x060) = 053
Electrobomba de frac12 HP
2192 Bomba para Irrigacioacuten
Para Irrigacioacuten
Q = 2 lps = 0002 m3segh = 7000 mtsn = 60
Ph = 1000x0002x70 (75x060) = 311
Electrobomba de 3 HP
2193 Bomba para Recirculacion de Lodos
Q = 2 lps = 0002 m3segh = 800 mtsn = 60
Ph = 1000x0002x800 (75x060) = 035
16
Electrobomba de 05 HP
2194 Bomba elevar cabeza hidraacuteulica al tanque Himoof
Ph= ρQh75η
DondePh = Potencia de la bomba (HP)Q = Caudal (m3s) = Densidad del agua ( 1000 Kgrm3)h = Altura diferencial (mts)n = Eficiencia de la bomba (60)
para ingresoQ = 15 lps = 00015 m3segh = 800 mtsn = 50
Ph = 1000x00015x8 (75x050) = 032
Electrobomba de frac12 HP
2110 Caacutelculo de la tuberiacutea
Las tuberiacuteas para el flujo de los liacutequidos debe cumpli una vlt020mseg iii Por lo que se calcula la tuberiacutea minima necesaria para el funcionamiento en estas condiciones asiacute
Qd = v x Ao
Donde
Qd = Caudal de disentildeo Qd = 00015m3s (050lps)v = Velocidad del flujo vlt=020 msegAo= Area transversal de la tuberiacutea
Ao = 00015 020 = 00075 m2
D = raiacutez(4xArea) = 00977 m 4rdquo
Tuberia para irrigacioacuten manguera de polietileno agriacutecola de 4rdquo
17
2111 Caacutelculo del almacenamiento de lodos
Als=VelHa
Donde
Ha Profundidad del lecho 150 m
Als =1050150 = 700 m2
18
iESPECIFICACIONES TEacuteCNICAS PARA ELDISENtildeO DE TRAMPA DE GRASAOrganizacioacuten Panamericana de la Salud
iiGUIacuteA PARA EL DISENtildeO DE TANQUES SEacutePTICOSTANQUES IMHOFF Y LAGUNAS DE ESTABILIZACIOacuteN Organizacioacuten Panamericana de la Salud Lima 2005
iii Titulo E RAS2000
- TABLA DE CONTENIDO
- 1 REACTOR ANAEROBIO TANQUE HIMOFF
- 2 MEMORIAS de CALCULO
-
- 21 DISENtildeO PLANTA DE TRATAMIENTO PARA AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS
-
- 211 Caacutelculo de la rejilla
- 212 Disentildeo de la trampa de grasas
- 213 Disentildeo del Tanque Himoff
- 214 Disentildeo del Floculador
- 215 Disentildeo del sedimetador de placas paralelas
- 216 Filtro de arena y carbon activado filtro vertical
-
- 2161 Retrolavado del filtro vertical
-
- 217 Sistema de Cloracioacuten
- 218 Almacenamiento
- 219 Caacutelculo de bombas
-
- 2191 Bomba para Retrolavado
- 2192 Bomba para Irrigacioacuten
- 2193 Bomba para Recirculacion de Lodos
- 2194 Bomba elevar cabeza hidraacuteulica al tanque Himoof
-
- 2110 Caacutelculo de la tuberiacutea
- 2111 Caacutelculo del almacenamiento de lodos
-
como nitroacutegeno hidroacutegeno amoniacuteaco y sulfuro de hidroacutegeno los cuales son responsables de los malos olores generados durante la digestioacuten
Dicho proceso se caracteriza por un conjunto de reacciones asociadas al metabolismo de numerosas especies de microorganismos que son los intermediarios necesarios para transformar la materia orgaacutenica en sustratos simples fermentables por las bacterias metano geacutenica
En general las bacterias son incapaces de alimentarse de material complejo por lo que las macromoleacuteculas (proteiacutenas carbohidratos y liacutepidos) son hidrolizados previamente por enzimas extracelulares a compuestos maacutes simples (azuacutecares aminoaacutecidos y aacutecidos grasos) Esta hidroacutelisis ayuda a que el material particulado y los poliacutemeros orgaacutenicos que componen las aguas residuales puedan ser asimilados por las bacterias e incorporados a sus procesos metaboacutelicos asiacute
1048729 Proteiacutenas a aminoaacutecidos1048729 Carbohidratos a azuacutecares1048729 Liacutepidos a aacutecidos grasos y alcoholes
El proceso de fraccionamiento de la materia orgaacutenica absorbe agua por ello se denomina hidroacutelisis El proceso ocurre en el exterior de las bacterias debido a la accioacuten de catalizadores bioloacutegicos llamados exoenzimas producidas por las bacterias aacutecido geacutenico o fermentativo Dependiendo de la presencia de sustratos solubles o complejos en el agua residual la hidroacutelisis puede ser raacutepida o muy lenta
Despueacutes de obtenidas las moleacuteculas simples en la hidroacutelisis eacutestas pueden ser absorbidas a traveacutes de la pared celular de las bacterias y son descompuestas internamente mediante los procesos metaboacutelicos El proceso es llevado a cabo por las bacterias aacutecido geacutenico o fermentativo
Como producto final del proceso de aacutecido geacutenesis o fermentacioacuten estaacute el aacutecido aceacutetico o en su defecto otros aacutecidos grasos volaacutetiles (AGV) como el propioacutenico el butiacuterico y el valeacuterico
Dependiendo de la concentracioacuten de hidroacutegeno si la presioacuten parcial de hidroacutegeno es menor que 10-4 el producto final seraacute aacutecido aceacutetico de lo contrario se obtienen los otros aacutecidos grasos Ademaacutes de los aacutecidos la aacutecido geacutenesis produce hidroacutegeno como un subproducto y su concentracioacuten se convierte en un elemento regulador del metabolismo del proceso debido a que elAacutecido aceacutetico y el hidroacutegeno constituyen las viacuteas de formacioacuten del metano
El paso siguiente es la aceto geacutenesis aacutecido claacutestico y consiste en la generacioacuten de aacutecido aceacutetico a partir de los AGV formados en la aceto geacutenesis En esta fase un grupo de bacterias conocidas como ldquobacterias aceto geacutenicas productoras de hidroacutegenordquo (OHPA) convierten los productos de la fermentacioacuten en aacutecido aceacutetico
5
dioacutexido de carbono e hidroacutegeno Estos organismos utilizan los aacutecidos grasos o alcoholes como fuente energeacutetica
2 MEMORIAS de CALCULO
21 DISENtildeO PLANTA DE TRATAMIENTO PARA AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS
211 Caacutelculo de la rejilla
Qd=09times Antimesv
Donde
Qd = Caudal de disentildeo m3s
An = Area Neta
An = axBxN
Donde a = espacio entre barras = 00625 m(14rdquo)
B = ancho de la rejilla = 0185 m
N = nuacutemero de espacios = 7
V = Velocidad del flujo vlt=020 mseg
An = Qd 09v = 00015 0902 = 00083 m2
Siacute a = 00625 m B = 0185 m
N = 00083 (0185(0062500125)) = lt 10 se toman 7 espacios
6
212 Disentildeo de la trampa de grasas
Las trampas de grasa son tanques pequentildeos disentildeados y construidos paraseparar la grasa y aceite de las aguas residuales El agua residual llega caliente ala trampa de grasas en donde por choque teacutermico disminuye su temperatura Lossoacutelidos en suspensioacuten o las partiacuteculas liacutequidas (aceites o grasas) flotan debido aque su densidad es menor a la del agua (Gonzaacutelez 2009)
El empleo de trampa de grasa es de caraacutecter obligatorio para el condicionamientode las descargas de los lavaderos lavaplatos u otros aparatos sanitarios instalados enrestaurantes cocinas de hoteles hospitales y similares donde exista el peligro de introducircantidad suficiente de grasa que afecte el buen funcionamiento del sistema de evacuacioacutende las aguas residuales asiacute como de las descargas de lavanderiacuteas de ropa
El volumen de la trampa de grasas se calcula para un periodo de retencioacuten de 3 minutos y el caudal maacuteximo seraacute
Qmax=03radicΣ p
Donde
p = suma de todas las unidades de gasto a ser atendidas 4 unidades de bantildeos por casa y tres aparatos por bantildeo una cocina y un lavadero = 98
Qmax = 03xraiz (640) = 758 LtSeg
Vg = 758x3x60 =136611 Lt = 140 m3
Por lo tanto el trampa grasas podraacute quedar con = 120 m y una h = 140 m
213 Disentildeo del Tanque Himoff
El Tanque Himoff es un dispositivo usado para separar por gravedad las partiacuteculasen suspensioacuten maacutes pesadas en una masa de agua La sedimentacioacuten es un proceso muyimportante por esto se utiliza como un pretratamiento en lo sistemas ya que las partiacuteculas que se encuentran en el agua pueden ser perjudiciales en los procesosde tratamiento debido a que elevadas turbiedades inhiben los procesos bioloacutegicos y se depositan en el medio filtrante causando peacuterdidas de carga y deterioro de la calidad del agua efluente de los filtros En el sedimentador se remueven partiacuteculas superiores a 02 mm y suspendidas menores a 1 mm (OPS 2005)
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Caudal de disentildeo m3hora
Qp= Poblacioacuten x Dotacioacuten1000
xContribucioacuten
Qp = 1600x 901000 x 90 = 12960 m3diai
Qp = 1296024 = 540 m3hora
Qp = 000150 m3Seg
Qp = 150 lps
ParaPoblacioacuten = 1600 HabitantesDotacioacuten = 90 lts-hab-dia contribucioacuten = 90
Aacuterea del sedimentador del Himoof As en m2
As=QpCs
As = 540 100 = 540 m2
Donde
Cs = Carga Superficial = 100 m3(m2 x hora)
Largo = 450 m B = 300m Area = 1350 m2 gt 540
Volumen del sedimentador del Himoof Vs en m3
Vs=Qp x R
R = Periacuteodo de retencioacuten hidraacuteulica entre 15 a 25 horas
Vs = 540 x 2 = 1080 m3
A = 1350 m2
H = 10801350 = 080 m
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Longitud miacutenima del vertedero de salida (Lv en m)
Lv=QmaxChv
Donde
Qmax Caudal maacuteximo diario de disentildeo en m3diacutea
ChvCarga hidraacuteulica sobre el vertedero estaraacute entre 125 a
500m3(mdiacutea)
Qmax = 12960 m3diacutea
Lv = 12960 1 25 = 1037 m
Voluacutemen de almacenamiento del digestor Vd en m3
Vd=70x Px fcr1000
Donde
fcr factor de capacidad relativa ver tabla 1
P Poblacioacuten
Vd = 70x1600x051000 = 5600 m3
A = 1350 m2
H = 5600 1350 = 414 m
Tabla 1Temperatura degC Factor de capacidad
relativa(fcr)
5 2010 1415 1020 07gt25 05
Tiempo requerido para digestioacuten de lodos
9
Tabla 2Temperatura degC Tiempo de digestioacuten
en diacuteas5 11010 7615 5520 40gt25 30
Frecuencia de retiro de lodos = 76 Diacuteas
Carga de soacutelidos que ingresan al sedimentador (C en Kg de SSdiacutea)C=QtimesSStimes00864
Donde
SS Soacutelidos en suspensioacuten en agua residual cruda en mgLt
Q Caudal promedio de Aguas Residuales
C=Poblacioacutentimescontribucioacuten per capita ( grSS
habtimesdiacutea)
1000
Contribucioacuten per caacutepita promedio es de 70 grSS (habdiacutea)
C = 1600x701000 = 112 mgLt
Masa de soacutelidos que conforman los lodos Msd en KgSSdiacutea
Msd=0325C
Msd = 0325 X 112 = 3640 KgSSdiacutea
Voluacutemen diario de lodos digeridos Vld en Lt diacutea
V ld= Msd
ρlodotimes(de soacutelidos100
)
Donde Lodo Densidad de los lodos = 104 KgLt
de soacutelidos 10
Vld = 3640 (104x01) =35000 ltdiacutea
Volumen de lodos a extraerse del tanque Vel en m3
10
Vel=Vld timesTd1000
Donde Td = Tiempo de digestioacuten ver tabla 2
Vel = 350x301000 = 1050 m3
Aacuterea del lecho de secado
Als=VelHa
Donde Ha Profundidad del lecho 150 m
Als =1050150 = 700 m2
214 Disentildeo del Floculador
El objetivo del floculador es proporcionar a la masa de agua coagulada una agitacioacuten lenta aplicando velocidades decrecientes para promover el crecimientode los floacuteculos y su conservacioacuten hasta que la suspensioacuten de agua y floacuteculos salgan de la unidad
La energiacutea que produce la agitacioacuten del agua puede ser de origen hidraacuteulico o mecaacutenico
V=QdtimesTrDonde
Qd = Caudal de disentildeoTr = Tiempo de RetencioacutenV = Volumen del floculador
Tr = 696 540 = 129 hr
215 Disentildeo del sedimetador de placas paralelas
En la decantacioacuten lamelar se utilizan varias placasparalelas inclinadas para conseguir la maacutexima superficie de decantacioacuten en cualquier espacio de suelo disponible De este modo es posible reducir al miacutenimo el tamantildeo y el coste del
11
decantador por gravedad mediante el acercamiento de los requisitos de clarificacioacuten y espesamiento
En el principio de la decantacioacuten lamelarLos criterios baacutesicos para los equipos de decantacioacuten son la claridad adecuada delliacutequido rebosado y la maacutexima densidad de los soacutelidos evacuadosLa superficie necesaria para clarificar una suspensioacuten suele ser superior a la necesaria para su espesamiento
Las partiacuteculas situadas entre las placas lamelaresllegan a la superficie de cada placa siguiendo el vector resultante de las dos fuerzasel arrastre del fluido (Fl) y la gravedad (Fg)Una vez sobre las placas las partiacuteculas descienden resbalando para ser evacuadas en la zonade espesamiento
Control de entrada El caudal de entrada se haraacute por un vertedero transversal a la entrada que permita la distribucioacuten uniforme del flujo
Control de temperatura Con el fin de aumentar la temperatura se han colocado una seria de tubos de precalentamiento por energiacutea solar y mantenerla entre 14degC y 18degc para acelerar la sedimentacioacuten de las partiacuteculas
La zona de sedimentacioacuten estaacute compuesta por un canal rectangular con placas o laacuteminas de acriacutelico inclinadas a 60deg
La salida seraacute 5 cms por debajo de la tuberiacutea de entrada
Caacutemara de recoleccioacuten de lodos Caja con capacidad para depositar los lodos sedimentados y un manhol para su evacuacioacuten perioacutedica
Tiempo de retencioacuten entre 2 - 6 horas
Carga superficial seraacute entre los valores de 1 ndash 5 m3m2diacutea
Profundidad del sedimentador seraacute entre 15 ndash 25 m
El fondo de la unidad debe tener una pendiente entre 5 a 10 para facilitar eldeslizamiento del sedimento hacia la caacutemara de recoleccioacuten de lodos
La pantalla difusora debe ser entre 07 a 100 m de distancia de la pared de entrada
Viscosidad Cinemaacutetica = 10105x10-2 cm2seg
CALCULO SEDIMENTADOR
12
Tabla 3
ELEMENTO mm V sedimentacioacuten
mmseg
Tiempo de
Sedimentacioacuten
Arenas gruesas 10 8 3 Seg
Arenas finas 01 0154 38 Seg
Sedimento 005 00154 33 minutos
Bacterias 0001 000154 35 horas
Caudal Q1 = 150 lps = 00015 m3Seg
Q = VolT Vol = QT
Vol = 00015 x 1980 = 297 m3
El sedimentador debe cumplir La lt 20 si Tomamos un ancho de 200 mts
Altura = 130 m
L = 297(12 x200) = 124
Por lo que el sedimentador quedariacutea de a = 200 L = 200 y H altura 130 mts
La = 200200 = 100 lt10 Cumple
Para que haya buen flujo propicio para sedimentacioacuten de partiacuteculas debe cumplir
Numero de Reynolds 702 lt R gt 05
R = Vs x d n
Para
R Numero de Reynolds
Vs Velocidad de sedimentacioacuten
D Diaacutemetro de la partiacutecula sedimentable
n viscosidad cinemaacutetica del flujo n = 0010105 cm2seg
Vs = 118 x g x (Ros -1n) x d2
Ros = 265 para arenas
Vs = 17813
R = 355 cumple
Por lo que el sedimentador quedariacutea de a = 200 m ( dimensioacuten miacutenima) y L = 200 m
216 Filtro de arena y carbon activado filtro vertical
Los filtros de arena o filtro vertical son los elementos maacutes utilizados para filtracioacutende aguas con cargas bajas o medianas de contaminantes que requieran unaretencioacuten de partiacuteculas de hasta veinte micras de tamantildeo Las partiacuteculas ensuspensioacuten que lleva el agua son retenidas durante su paso a traveacutes de un lechofiltrante de arena Una vez que el filtro se haya cargado de impurezas alcanzandouna peacuterdida de carga prefijada La calidad de la filtracioacuten depende de variosparaacutemetros entre otros la forma del filtro altura del lecho filtrante caracteriacutesticasy granulometriacutea de la masa filtrante velocidad de filtracioacuten
El carboacuten activado es un material que se usa para filtrar quiacutemicos nocivos del suelo y del agua contaminada Tiene una textura similar a la de pequentildeos graacutenulos de arena negra A medida que el agua o el aire fluyen a traveacutes de un filtro de carboacuten activado los quiacutemicos son absorbidos o se adhieren a la superficie y dentro de los poros de los graacutenulos La mayoriacutea de los filtros de agua corriente y filtros de tanques de uso en los hogares contienen carboacuten activado y funcionan de la misma manera A menudo los filtros de carboacuten activado se utilizan como parte de un sistema de extraccioacuten y tratamiento para limpiar aguas domeacutesticas
El agua transportada por gravedad pasa por la columna de carboacuten activado para retirar los malos olores y coloracioacuten turbia Este filtro presenta forma ciliacutendrica y trabaja en sentido vertical Los graacutenulos de carboacuten detienen los floacuteculos que no pudieronser retenidos en el filtro de arena gruesa
2161 Retrolavado del filtro vertical
Al finalizar el proceso de tratamiento se inicia el lavado del filtrocuando el agua en el tanque delfiltro alcanza el nivel miacutenimo se abre la vaacutelvula que permite elpaso de una ducha de agua limpia sobre la superficie del filtro
Cuando el agua alcanza el nivel maacuteximo permitido en la bandeja del filtro arranca la bomba de retrolavado y transporta los residuos de la filtracioacuten y el agua hacia el tanque de tratamiento inicial
14
Caacutelculo de los filtros
NUMERO DE UNIDADES FILTRANTES
Para un caudal de 00263 lpspor moacutedulo y una velocidad de filtracioacuten promedio de 125 m3m2-diacuteaii se tiene que el aacuterea necesaria para un moacutedulo proyectados es
Al = 0000263x86400125 = 019 m2
V=TctimesQd 09997
Tc entre 2 a 30 minutos Tiempo de contacto
Filtro de arena gruesa
V = 2060 x 00263 09997 = 00315 m3
Altura del lecho H = V Al H = 00315 019 =017 m Altura miacutenima para cualquiera de los lechos filtrantes
Alturas superiores mejoran la operacioacuten de filtracioacuten se tomaron - h filtro de arena gruesa =055m- h Filtro de carbon activado = 035 m- h Filtro de arena fina = 055 m
217 Sistema de CloracioacutenSe haraacute por medio de un dosificador de liacutequido compuesto por una solucioacuten de cloro granulado al 80 o por penclorito 130
El sistema tendraacute un kit para la medicioacuten de Ph y Cloro residual para lo cual se capacitaraacute al personal en la operacioacuten
218 Almacenamiento
El agua procedende del filtro se almacenaraacute en un tanque de 200 m3 agua que seraacute bombeada para la irrigacioacuten de los jardines o podraacute ser utilizada en labores de aseo
15
219 Caacutelculo de bombas
2191 Bomba para Retrolavado
Ph= ρQh75η
DondePh = Potencia de la bomba (HP)Q = Caudal (m3s) = Densidad del agua ( 1000 Kgrm3)h = Altura diferencial (mts)n = Eficiencia de la bomba (60)
para retrolavadoQ = 3 lps = 0003 m3segh = 800 mtsn = 60
Ph = 1000x0003x8 (75x060) = 053
Electrobomba de frac12 HP
2192 Bomba para Irrigacioacuten
Para Irrigacioacuten
Q = 2 lps = 0002 m3segh = 7000 mtsn = 60
Ph = 1000x0002x70 (75x060) = 311
Electrobomba de 3 HP
2193 Bomba para Recirculacion de Lodos
Q = 2 lps = 0002 m3segh = 800 mtsn = 60
Ph = 1000x0002x800 (75x060) = 035
16
Electrobomba de 05 HP
2194 Bomba elevar cabeza hidraacuteulica al tanque Himoof
Ph= ρQh75η
DondePh = Potencia de la bomba (HP)Q = Caudal (m3s) = Densidad del agua ( 1000 Kgrm3)h = Altura diferencial (mts)n = Eficiencia de la bomba (60)
para ingresoQ = 15 lps = 00015 m3segh = 800 mtsn = 50
Ph = 1000x00015x8 (75x050) = 032
Electrobomba de frac12 HP
2110 Caacutelculo de la tuberiacutea
Las tuberiacuteas para el flujo de los liacutequidos debe cumpli una vlt020mseg iii Por lo que se calcula la tuberiacutea minima necesaria para el funcionamiento en estas condiciones asiacute
Qd = v x Ao
Donde
Qd = Caudal de disentildeo Qd = 00015m3s (050lps)v = Velocidad del flujo vlt=020 msegAo= Area transversal de la tuberiacutea
Ao = 00015 020 = 00075 m2
D = raiacutez(4xArea) = 00977 m 4rdquo
Tuberia para irrigacioacuten manguera de polietileno agriacutecola de 4rdquo
17
2111 Caacutelculo del almacenamiento de lodos
Als=VelHa
Donde
Ha Profundidad del lecho 150 m
Als =1050150 = 700 m2
18
iESPECIFICACIONES TEacuteCNICAS PARA ELDISENtildeO DE TRAMPA DE GRASAOrganizacioacuten Panamericana de la Salud
iiGUIacuteA PARA EL DISENtildeO DE TANQUES SEacutePTICOSTANQUES IMHOFF Y LAGUNAS DE ESTABILIZACIOacuteN Organizacioacuten Panamericana de la Salud Lima 2005
iii Titulo E RAS2000
- TABLA DE CONTENIDO
- 1 REACTOR ANAEROBIO TANQUE HIMOFF
- 2 MEMORIAS de CALCULO
-
- 21 DISENtildeO PLANTA DE TRATAMIENTO PARA AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS
-
- 211 Caacutelculo de la rejilla
- 212 Disentildeo de la trampa de grasas
- 213 Disentildeo del Tanque Himoff
- 214 Disentildeo del Floculador
- 215 Disentildeo del sedimetador de placas paralelas
- 216 Filtro de arena y carbon activado filtro vertical
-
- 2161 Retrolavado del filtro vertical
-
- 217 Sistema de Cloracioacuten
- 218 Almacenamiento
- 219 Caacutelculo de bombas
-
- 2191 Bomba para Retrolavado
- 2192 Bomba para Irrigacioacuten
- 2193 Bomba para Recirculacion de Lodos
- 2194 Bomba elevar cabeza hidraacuteulica al tanque Himoof
-
- 2110 Caacutelculo de la tuberiacutea
- 2111 Caacutelculo del almacenamiento de lodos
-
dioacutexido de carbono e hidroacutegeno Estos organismos utilizan los aacutecidos grasos o alcoholes como fuente energeacutetica
2 MEMORIAS de CALCULO
21 DISENtildeO PLANTA DE TRATAMIENTO PARA AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS
211 Caacutelculo de la rejilla
Qd=09times Antimesv
Donde
Qd = Caudal de disentildeo m3s
An = Area Neta
An = axBxN
Donde a = espacio entre barras = 00625 m(14rdquo)
B = ancho de la rejilla = 0185 m
N = nuacutemero de espacios = 7
V = Velocidad del flujo vlt=020 mseg
An = Qd 09v = 00015 0902 = 00083 m2
Siacute a = 00625 m B = 0185 m
N = 00083 (0185(0062500125)) = lt 10 se toman 7 espacios
6
212 Disentildeo de la trampa de grasas
Las trampas de grasa son tanques pequentildeos disentildeados y construidos paraseparar la grasa y aceite de las aguas residuales El agua residual llega caliente ala trampa de grasas en donde por choque teacutermico disminuye su temperatura Lossoacutelidos en suspensioacuten o las partiacuteculas liacutequidas (aceites o grasas) flotan debido aque su densidad es menor a la del agua (Gonzaacutelez 2009)
El empleo de trampa de grasa es de caraacutecter obligatorio para el condicionamientode las descargas de los lavaderos lavaplatos u otros aparatos sanitarios instalados enrestaurantes cocinas de hoteles hospitales y similares donde exista el peligro de introducircantidad suficiente de grasa que afecte el buen funcionamiento del sistema de evacuacioacutende las aguas residuales asiacute como de las descargas de lavanderiacuteas de ropa
El volumen de la trampa de grasas se calcula para un periodo de retencioacuten de 3 minutos y el caudal maacuteximo seraacute
Qmax=03radicΣ p
Donde
p = suma de todas las unidades de gasto a ser atendidas 4 unidades de bantildeos por casa y tres aparatos por bantildeo una cocina y un lavadero = 98
Qmax = 03xraiz (640) = 758 LtSeg
Vg = 758x3x60 =136611 Lt = 140 m3
Por lo tanto el trampa grasas podraacute quedar con = 120 m y una h = 140 m
213 Disentildeo del Tanque Himoff
El Tanque Himoff es un dispositivo usado para separar por gravedad las partiacuteculasen suspensioacuten maacutes pesadas en una masa de agua La sedimentacioacuten es un proceso muyimportante por esto se utiliza como un pretratamiento en lo sistemas ya que las partiacuteculas que se encuentran en el agua pueden ser perjudiciales en los procesosde tratamiento debido a que elevadas turbiedades inhiben los procesos bioloacutegicos y se depositan en el medio filtrante causando peacuterdidas de carga y deterioro de la calidad del agua efluente de los filtros En el sedimentador se remueven partiacuteculas superiores a 02 mm y suspendidas menores a 1 mm (OPS 2005)
7
Caudal de disentildeo m3hora
Qp= Poblacioacuten x Dotacioacuten1000
xContribucioacuten
Qp = 1600x 901000 x 90 = 12960 m3diai
Qp = 1296024 = 540 m3hora
Qp = 000150 m3Seg
Qp = 150 lps
ParaPoblacioacuten = 1600 HabitantesDotacioacuten = 90 lts-hab-dia contribucioacuten = 90
Aacuterea del sedimentador del Himoof As en m2
As=QpCs
As = 540 100 = 540 m2
Donde
Cs = Carga Superficial = 100 m3(m2 x hora)
Largo = 450 m B = 300m Area = 1350 m2 gt 540
Volumen del sedimentador del Himoof Vs en m3
Vs=Qp x R
R = Periacuteodo de retencioacuten hidraacuteulica entre 15 a 25 horas
Vs = 540 x 2 = 1080 m3
A = 1350 m2
H = 10801350 = 080 m
8
Longitud miacutenima del vertedero de salida (Lv en m)
Lv=QmaxChv
Donde
Qmax Caudal maacuteximo diario de disentildeo en m3diacutea
ChvCarga hidraacuteulica sobre el vertedero estaraacute entre 125 a
500m3(mdiacutea)
Qmax = 12960 m3diacutea
Lv = 12960 1 25 = 1037 m
Voluacutemen de almacenamiento del digestor Vd en m3
Vd=70x Px fcr1000
Donde
fcr factor de capacidad relativa ver tabla 1
P Poblacioacuten
Vd = 70x1600x051000 = 5600 m3
A = 1350 m2
H = 5600 1350 = 414 m
Tabla 1Temperatura degC Factor de capacidad
relativa(fcr)
5 2010 1415 1020 07gt25 05
Tiempo requerido para digestioacuten de lodos
9
Tabla 2Temperatura degC Tiempo de digestioacuten
en diacuteas5 11010 7615 5520 40gt25 30
Frecuencia de retiro de lodos = 76 Diacuteas
Carga de soacutelidos que ingresan al sedimentador (C en Kg de SSdiacutea)C=QtimesSStimes00864
Donde
SS Soacutelidos en suspensioacuten en agua residual cruda en mgLt
Q Caudal promedio de Aguas Residuales
C=Poblacioacutentimescontribucioacuten per capita ( grSS
habtimesdiacutea)
1000
Contribucioacuten per caacutepita promedio es de 70 grSS (habdiacutea)
C = 1600x701000 = 112 mgLt
Masa de soacutelidos que conforman los lodos Msd en KgSSdiacutea
Msd=0325C
Msd = 0325 X 112 = 3640 KgSSdiacutea
Voluacutemen diario de lodos digeridos Vld en Lt diacutea
V ld= Msd
ρlodotimes(de soacutelidos100
)
Donde Lodo Densidad de los lodos = 104 KgLt
de soacutelidos 10
Vld = 3640 (104x01) =35000 ltdiacutea
Volumen de lodos a extraerse del tanque Vel en m3
10
Vel=Vld timesTd1000
Donde Td = Tiempo de digestioacuten ver tabla 2
Vel = 350x301000 = 1050 m3
Aacuterea del lecho de secado
Als=VelHa
Donde Ha Profundidad del lecho 150 m
Als =1050150 = 700 m2
214 Disentildeo del Floculador
El objetivo del floculador es proporcionar a la masa de agua coagulada una agitacioacuten lenta aplicando velocidades decrecientes para promover el crecimientode los floacuteculos y su conservacioacuten hasta que la suspensioacuten de agua y floacuteculos salgan de la unidad
La energiacutea que produce la agitacioacuten del agua puede ser de origen hidraacuteulico o mecaacutenico
V=QdtimesTrDonde
Qd = Caudal de disentildeoTr = Tiempo de RetencioacutenV = Volumen del floculador
Tr = 696 540 = 129 hr
215 Disentildeo del sedimetador de placas paralelas
En la decantacioacuten lamelar se utilizan varias placasparalelas inclinadas para conseguir la maacutexima superficie de decantacioacuten en cualquier espacio de suelo disponible De este modo es posible reducir al miacutenimo el tamantildeo y el coste del
11
decantador por gravedad mediante el acercamiento de los requisitos de clarificacioacuten y espesamiento
En el principio de la decantacioacuten lamelarLos criterios baacutesicos para los equipos de decantacioacuten son la claridad adecuada delliacutequido rebosado y la maacutexima densidad de los soacutelidos evacuadosLa superficie necesaria para clarificar una suspensioacuten suele ser superior a la necesaria para su espesamiento
Las partiacuteculas situadas entre las placas lamelaresllegan a la superficie de cada placa siguiendo el vector resultante de las dos fuerzasel arrastre del fluido (Fl) y la gravedad (Fg)Una vez sobre las placas las partiacuteculas descienden resbalando para ser evacuadas en la zonade espesamiento
Control de entrada El caudal de entrada se haraacute por un vertedero transversal a la entrada que permita la distribucioacuten uniforme del flujo
Control de temperatura Con el fin de aumentar la temperatura se han colocado una seria de tubos de precalentamiento por energiacutea solar y mantenerla entre 14degC y 18degc para acelerar la sedimentacioacuten de las partiacuteculas
La zona de sedimentacioacuten estaacute compuesta por un canal rectangular con placas o laacuteminas de acriacutelico inclinadas a 60deg
La salida seraacute 5 cms por debajo de la tuberiacutea de entrada
Caacutemara de recoleccioacuten de lodos Caja con capacidad para depositar los lodos sedimentados y un manhol para su evacuacioacuten perioacutedica
Tiempo de retencioacuten entre 2 - 6 horas
Carga superficial seraacute entre los valores de 1 ndash 5 m3m2diacutea
Profundidad del sedimentador seraacute entre 15 ndash 25 m
El fondo de la unidad debe tener una pendiente entre 5 a 10 para facilitar eldeslizamiento del sedimento hacia la caacutemara de recoleccioacuten de lodos
La pantalla difusora debe ser entre 07 a 100 m de distancia de la pared de entrada
Viscosidad Cinemaacutetica = 10105x10-2 cm2seg
CALCULO SEDIMENTADOR
12
Tabla 3
ELEMENTO mm V sedimentacioacuten
mmseg
Tiempo de
Sedimentacioacuten
Arenas gruesas 10 8 3 Seg
Arenas finas 01 0154 38 Seg
Sedimento 005 00154 33 minutos
Bacterias 0001 000154 35 horas
Caudal Q1 = 150 lps = 00015 m3Seg
Q = VolT Vol = QT
Vol = 00015 x 1980 = 297 m3
El sedimentador debe cumplir La lt 20 si Tomamos un ancho de 200 mts
Altura = 130 m
L = 297(12 x200) = 124
Por lo que el sedimentador quedariacutea de a = 200 L = 200 y H altura 130 mts
La = 200200 = 100 lt10 Cumple
Para que haya buen flujo propicio para sedimentacioacuten de partiacuteculas debe cumplir
Numero de Reynolds 702 lt R gt 05
R = Vs x d n
Para
R Numero de Reynolds
Vs Velocidad de sedimentacioacuten
D Diaacutemetro de la partiacutecula sedimentable
n viscosidad cinemaacutetica del flujo n = 0010105 cm2seg
Vs = 118 x g x (Ros -1n) x d2
Ros = 265 para arenas
Vs = 17813
R = 355 cumple
Por lo que el sedimentador quedariacutea de a = 200 m ( dimensioacuten miacutenima) y L = 200 m
216 Filtro de arena y carbon activado filtro vertical
Los filtros de arena o filtro vertical son los elementos maacutes utilizados para filtracioacutende aguas con cargas bajas o medianas de contaminantes que requieran unaretencioacuten de partiacuteculas de hasta veinte micras de tamantildeo Las partiacuteculas ensuspensioacuten que lleva el agua son retenidas durante su paso a traveacutes de un lechofiltrante de arena Una vez que el filtro se haya cargado de impurezas alcanzandouna peacuterdida de carga prefijada La calidad de la filtracioacuten depende de variosparaacutemetros entre otros la forma del filtro altura del lecho filtrante caracteriacutesticasy granulometriacutea de la masa filtrante velocidad de filtracioacuten
El carboacuten activado es un material que se usa para filtrar quiacutemicos nocivos del suelo y del agua contaminada Tiene una textura similar a la de pequentildeos graacutenulos de arena negra A medida que el agua o el aire fluyen a traveacutes de un filtro de carboacuten activado los quiacutemicos son absorbidos o se adhieren a la superficie y dentro de los poros de los graacutenulos La mayoriacutea de los filtros de agua corriente y filtros de tanques de uso en los hogares contienen carboacuten activado y funcionan de la misma manera A menudo los filtros de carboacuten activado se utilizan como parte de un sistema de extraccioacuten y tratamiento para limpiar aguas domeacutesticas
El agua transportada por gravedad pasa por la columna de carboacuten activado para retirar los malos olores y coloracioacuten turbia Este filtro presenta forma ciliacutendrica y trabaja en sentido vertical Los graacutenulos de carboacuten detienen los floacuteculos que no pudieronser retenidos en el filtro de arena gruesa
2161 Retrolavado del filtro vertical
Al finalizar el proceso de tratamiento se inicia el lavado del filtrocuando el agua en el tanque delfiltro alcanza el nivel miacutenimo se abre la vaacutelvula que permite elpaso de una ducha de agua limpia sobre la superficie del filtro
Cuando el agua alcanza el nivel maacuteximo permitido en la bandeja del filtro arranca la bomba de retrolavado y transporta los residuos de la filtracioacuten y el agua hacia el tanque de tratamiento inicial
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Caacutelculo de los filtros
NUMERO DE UNIDADES FILTRANTES
Para un caudal de 00263 lpspor moacutedulo y una velocidad de filtracioacuten promedio de 125 m3m2-diacuteaii se tiene que el aacuterea necesaria para un moacutedulo proyectados es
Al = 0000263x86400125 = 019 m2
V=TctimesQd 09997
Tc entre 2 a 30 minutos Tiempo de contacto
Filtro de arena gruesa
V = 2060 x 00263 09997 = 00315 m3
Altura del lecho H = V Al H = 00315 019 =017 m Altura miacutenima para cualquiera de los lechos filtrantes
Alturas superiores mejoran la operacioacuten de filtracioacuten se tomaron - h filtro de arena gruesa =055m- h Filtro de carbon activado = 035 m- h Filtro de arena fina = 055 m
217 Sistema de CloracioacutenSe haraacute por medio de un dosificador de liacutequido compuesto por una solucioacuten de cloro granulado al 80 o por penclorito 130
El sistema tendraacute un kit para la medicioacuten de Ph y Cloro residual para lo cual se capacitaraacute al personal en la operacioacuten
218 Almacenamiento
El agua procedende del filtro se almacenaraacute en un tanque de 200 m3 agua que seraacute bombeada para la irrigacioacuten de los jardines o podraacute ser utilizada en labores de aseo
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219 Caacutelculo de bombas
2191 Bomba para Retrolavado
Ph= ρQh75η
DondePh = Potencia de la bomba (HP)Q = Caudal (m3s) = Densidad del agua ( 1000 Kgrm3)h = Altura diferencial (mts)n = Eficiencia de la bomba (60)
para retrolavadoQ = 3 lps = 0003 m3segh = 800 mtsn = 60
Ph = 1000x0003x8 (75x060) = 053
Electrobomba de frac12 HP
2192 Bomba para Irrigacioacuten
Para Irrigacioacuten
Q = 2 lps = 0002 m3segh = 7000 mtsn = 60
Ph = 1000x0002x70 (75x060) = 311
Electrobomba de 3 HP
2193 Bomba para Recirculacion de Lodos
Q = 2 lps = 0002 m3segh = 800 mtsn = 60
Ph = 1000x0002x800 (75x060) = 035
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Electrobomba de 05 HP
2194 Bomba elevar cabeza hidraacuteulica al tanque Himoof
Ph= ρQh75η
DondePh = Potencia de la bomba (HP)Q = Caudal (m3s) = Densidad del agua ( 1000 Kgrm3)h = Altura diferencial (mts)n = Eficiencia de la bomba (60)
para ingresoQ = 15 lps = 00015 m3segh = 800 mtsn = 50
Ph = 1000x00015x8 (75x050) = 032
Electrobomba de frac12 HP
2110 Caacutelculo de la tuberiacutea
Las tuberiacuteas para el flujo de los liacutequidos debe cumpli una vlt020mseg iii Por lo que se calcula la tuberiacutea minima necesaria para el funcionamiento en estas condiciones asiacute
Qd = v x Ao
Donde
Qd = Caudal de disentildeo Qd = 00015m3s (050lps)v = Velocidad del flujo vlt=020 msegAo= Area transversal de la tuberiacutea
Ao = 00015 020 = 00075 m2
D = raiacutez(4xArea) = 00977 m 4rdquo
Tuberia para irrigacioacuten manguera de polietileno agriacutecola de 4rdquo
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2111 Caacutelculo del almacenamiento de lodos
Als=VelHa
Donde
Ha Profundidad del lecho 150 m
Als =1050150 = 700 m2
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iESPECIFICACIONES TEacuteCNICAS PARA ELDISENtildeO DE TRAMPA DE GRASAOrganizacioacuten Panamericana de la Salud
iiGUIacuteA PARA EL DISENtildeO DE TANQUES SEacutePTICOSTANQUES IMHOFF Y LAGUNAS DE ESTABILIZACIOacuteN Organizacioacuten Panamericana de la Salud Lima 2005
iii Titulo E RAS2000
- TABLA DE CONTENIDO
- 1 REACTOR ANAEROBIO TANQUE HIMOFF
- 2 MEMORIAS de CALCULO
-
- 21 DISENtildeO PLANTA DE TRATAMIENTO PARA AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS
-
- 211 Caacutelculo de la rejilla
- 212 Disentildeo de la trampa de grasas
- 213 Disentildeo del Tanque Himoff
- 214 Disentildeo del Floculador
- 215 Disentildeo del sedimetador de placas paralelas
- 216 Filtro de arena y carbon activado filtro vertical
-
- 2161 Retrolavado del filtro vertical
-
- 217 Sistema de Cloracioacuten
- 218 Almacenamiento
- 219 Caacutelculo de bombas
-
- 2191 Bomba para Retrolavado
- 2192 Bomba para Irrigacioacuten
- 2193 Bomba para Recirculacion de Lodos
- 2194 Bomba elevar cabeza hidraacuteulica al tanque Himoof
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- 2110 Caacutelculo de la tuberiacutea
- 2111 Caacutelculo del almacenamiento de lodos
-
212 Disentildeo de la trampa de grasas
Las trampas de grasa son tanques pequentildeos disentildeados y construidos paraseparar la grasa y aceite de las aguas residuales El agua residual llega caliente ala trampa de grasas en donde por choque teacutermico disminuye su temperatura Lossoacutelidos en suspensioacuten o las partiacuteculas liacutequidas (aceites o grasas) flotan debido aque su densidad es menor a la del agua (Gonzaacutelez 2009)
El empleo de trampa de grasa es de caraacutecter obligatorio para el condicionamientode las descargas de los lavaderos lavaplatos u otros aparatos sanitarios instalados enrestaurantes cocinas de hoteles hospitales y similares donde exista el peligro de introducircantidad suficiente de grasa que afecte el buen funcionamiento del sistema de evacuacioacutende las aguas residuales asiacute como de las descargas de lavanderiacuteas de ropa
El volumen de la trampa de grasas se calcula para un periodo de retencioacuten de 3 minutos y el caudal maacuteximo seraacute
Qmax=03radicΣ p
Donde
p = suma de todas las unidades de gasto a ser atendidas 4 unidades de bantildeos por casa y tres aparatos por bantildeo una cocina y un lavadero = 98
Qmax = 03xraiz (640) = 758 LtSeg
Vg = 758x3x60 =136611 Lt = 140 m3
Por lo tanto el trampa grasas podraacute quedar con = 120 m y una h = 140 m
213 Disentildeo del Tanque Himoff
El Tanque Himoff es un dispositivo usado para separar por gravedad las partiacuteculasen suspensioacuten maacutes pesadas en una masa de agua La sedimentacioacuten es un proceso muyimportante por esto se utiliza como un pretratamiento en lo sistemas ya que las partiacuteculas que se encuentran en el agua pueden ser perjudiciales en los procesosde tratamiento debido a que elevadas turbiedades inhiben los procesos bioloacutegicos y se depositan en el medio filtrante causando peacuterdidas de carga y deterioro de la calidad del agua efluente de los filtros En el sedimentador se remueven partiacuteculas superiores a 02 mm y suspendidas menores a 1 mm (OPS 2005)
7
Caudal de disentildeo m3hora
Qp= Poblacioacuten x Dotacioacuten1000
xContribucioacuten
Qp = 1600x 901000 x 90 = 12960 m3diai
Qp = 1296024 = 540 m3hora
Qp = 000150 m3Seg
Qp = 150 lps
ParaPoblacioacuten = 1600 HabitantesDotacioacuten = 90 lts-hab-dia contribucioacuten = 90
Aacuterea del sedimentador del Himoof As en m2
As=QpCs
As = 540 100 = 540 m2
Donde
Cs = Carga Superficial = 100 m3(m2 x hora)
Largo = 450 m B = 300m Area = 1350 m2 gt 540
Volumen del sedimentador del Himoof Vs en m3
Vs=Qp x R
R = Periacuteodo de retencioacuten hidraacuteulica entre 15 a 25 horas
Vs = 540 x 2 = 1080 m3
A = 1350 m2
H = 10801350 = 080 m
8
Longitud miacutenima del vertedero de salida (Lv en m)
Lv=QmaxChv
Donde
Qmax Caudal maacuteximo diario de disentildeo en m3diacutea
ChvCarga hidraacuteulica sobre el vertedero estaraacute entre 125 a
500m3(mdiacutea)
Qmax = 12960 m3diacutea
Lv = 12960 1 25 = 1037 m
Voluacutemen de almacenamiento del digestor Vd en m3
Vd=70x Px fcr1000
Donde
fcr factor de capacidad relativa ver tabla 1
P Poblacioacuten
Vd = 70x1600x051000 = 5600 m3
A = 1350 m2
H = 5600 1350 = 414 m
Tabla 1Temperatura degC Factor de capacidad
relativa(fcr)
5 2010 1415 1020 07gt25 05
Tiempo requerido para digestioacuten de lodos
9
Tabla 2Temperatura degC Tiempo de digestioacuten
en diacuteas5 11010 7615 5520 40gt25 30
Frecuencia de retiro de lodos = 76 Diacuteas
Carga de soacutelidos que ingresan al sedimentador (C en Kg de SSdiacutea)C=QtimesSStimes00864
Donde
SS Soacutelidos en suspensioacuten en agua residual cruda en mgLt
Q Caudal promedio de Aguas Residuales
C=Poblacioacutentimescontribucioacuten per capita ( grSS
habtimesdiacutea)
1000
Contribucioacuten per caacutepita promedio es de 70 grSS (habdiacutea)
C = 1600x701000 = 112 mgLt
Masa de soacutelidos que conforman los lodos Msd en KgSSdiacutea
Msd=0325C
Msd = 0325 X 112 = 3640 KgSSdiacutea
Voluacutemen diario de lodos digeridos Vld en Lt diacutea
V ld= Msd
ρlodotimes(de soacutelidos100
)
Donde Lodo Densidad de los lodos = 104 KgLt
de soacutelidos 10
Vld = 3640 (104x01) =35000 ltdiacutea
Volumen de lodos a extraerse del tanque Vel en m3
10
Vel=Vld timesTd1000
Donde Td = Tiempo de digestioacuten ver tabla 2
Vel = 350x301000 = 1050 m3
Aacuterea del lecho de secado
Als=VelHa
Donde Ha Profundidad del lecho 150 m
Als =1050150 = 700 m2
214 Disentildeo del Floculador
El objetivo del floculador es proporcionar a la masa de agua coagulada una agitacioacuten lenta aplicando velocidades decrecientes para promover el crecimientode los floacuteculos y su conservacioacuten hasta que la suspensioacuten de agua y floacuteculos salgan de la unidad
La energiacutea que produce la agitacioacuten del agua puede ser de origen hidraacuteulico o mecaacutenico
V=QdtimesTrDonde
Qd = Caudal de disentildeoTr = Tiempo de RetencioacutenV = Volumen del floculador
Tr = 696 540 = 129 hr
215 Disentildeo del sedimetador de placas paralelas
En la decantacioacuten lamelar se utilizan varias placasparalelas inclinadas para conseguir la maacutexima superficie de decantacioacuten en cualquier espacio de suelo disponible De este modo es posible reducir al miacutenimo el tamantildeo y el coste del
11
decantador por gravedad mediante el acercamiento de los requisitos de clarificacioacuten y espesamiento
En el principio de la decantacioacuten lamelarLos criterios baacutesicos para los equipos de decantacioacuten son la claridad adecuada delliacutequido rebosado y la maacutexima densidad de los soacutelidos evacuadosLa superficie necesaria para clarificar una suspensioacuten suele ser superior a la necesaria para su espesamiento
Las partiacuteculas situadas entre las placas lamelaresllegan a la superficie de cada placa siguiendo el vector resultante de las dos fuerzasel arrastre del fluido (Fl) y la gravedad (Fg)Una vez sobre las placas las partiacuteculas descienden resbalando para ser evacuadas en la zonade espesamiento
Control de entrada El caudal de entrada se haraacute por un vertedero transversal a la entrada que permita la distribucioacuten uniforme del flujo
Control de temperatura Con el fin de aumentar la temperatura se han colocado una seria de tubos de precalentamiento por energiacutea solar y mantenerla entre 14degC y 18degc para acelerar la sedimentacioacuten de las partiacuteculas
La zona de sedimentacioacuten estaacute compuesta por un canal rectangular con placas o laacuteminas de acriacutelico inclinadas a 60deg
La salida seraacute 5 cms por debajo de la tuberiacutea de entrada
Caacutemara de recoleccioacuten de lodos Caja con capacidad para depositar los lodos sedimentados y un manhol para su evacuacioacuten perioacutedica
Tiempo de retencioacuten entre 2 - 6 horas
Carga superficial seraacute entre los valores de 1 ndash 5 m3m2diacutea
Profundidad del sedimentador seraacute entre 15 ndash 25 m
El fondo de la unidad debe tener una pendiente entre 5 a 10 para facilitar eldeslizamiento del sedimento hacia la caacutemara de recoleccioacuten de lodos
La pantalla difusora debe ser entre 07 a 100 m de distancia de la pared de entrada
Viscosidad Cinemaacutetica = 10105x10-2 cm2seg
CALCULO SEDIMENTADOR
12
Tabla 3
ELEMENTO mm V sedimentacioacuten
mmseg
Tiempo de
Sedimentacioacuten
Arenas gruesas 10 8 3 Seg
Arenas finas 01 0154 38 Seg
Sedimento 005 00154 33 minutos
Bacterias 0001 000154 35 horas
Caudal Q1 = 150 lps = 00015 m3Seg
Q = VolT Vol = QT
Vol = 00015 x 1980 = 297 m3
El sedimentador debe cumplir La lt 20 si Tomamos un ancho de 200 mts
Altura = 130 m
L = 297(12 x200) = 124
Por lo que el sedimentador quedariacutea de a = 200 L = 200 y H altura 130 mts
La = 200200 = 100 lt10 Cumple
Para que haya buen flujo propicio para sedimentacioacuten de partiacuteculas debe cumplir
Numero de Reynolds 702 lt R gt 05
R = Vs x d n
Para
R Numero de Reynolds
Vs Velocidad de sedimentacioacuten
D Diaacutemetro de la partiacutecula sedimentable
n viscosidad cinemaacutetica del flujo n = 0010105 cm2seg
Vs = 118 x g x (Ros -1n) x d2
Ros = 265 para arenas
Vs = 17813
R = 355 cumple
Por lo que el sedimentador quedariacutea de a = 200 m ( dimensioacuten miacutenima) y L = 200 m
216 Filtro de arena y carbon activado filtro vertical
Los filtros de arena o filtro vertical son los elementos maacutes utilizados para filtracioacutende aguas con cargas bajas o medianas de contaminantes que requieran unaretencioacuten de partiacuteculas de hasta veinte micras de tamantildeo Las partiacuteculas ensuspensioacuten que lleva el agua son retenidas durante su paso a traveacutes de un lechofiltrante de arena Una vez que el filtro se haya cargado de impurezas alcanzandouna peacuterdida de carga prefijada La calidad de la filtracioacuten depende de variosparaacutemetros entre otros la forma del filtro altura del lecho filtrante caracteriacutesticasy granulometriacutea de la masa filtrante velocidad de filtracioacuten
El carboacuten activado es un material que se usa para filtrar quiacutemicos nocivos del suelo y del agua contaminada Tiene una textura similar a la de pequentildeos graacutenulos de arena negra A medida que el agua o el aire fluyen a traveacutes de un filtro de carboacuten activado los quiacutemicos son absorbidos o se adhieren a la superficie y dentro de los poros de los graacutenulos La mayoriacutea de los filtros de agua corriente y filtros de tanques de uso en los hogares contienen carboacuten activado y funcionan de la misma manera A menudo los filtros de carboacuten activado se utilizan como parte de un sistema de extraccioacuten y tratamiento para limpiar aguas domeacutesticas
El agua transportada por gravedad pasa por la columna de carboacuten activado para retirar los malos olores y coloracioacuten turbia Este filtro presenta forma ciliacutendrica y trabaja en sentido vertical Los graacutenulos de carboacuten detienen los floacuteculos que no pudieronser retenidos en el filtro de arena gruesa
2161 Retrolavado del filtro vertical
Al finalizar el proceso de tratamiento se inicia el lavado del filtrocuando el agua en el tanque delfiltro alcanza el nivel miacutenimo se abre la vaacutelvula que permite elpaso de una ducha de agua limpia sobre la superficie del filtro
Cuando el agua alcanza el nivel maacuteximo permitido en la bandeja del filtro arranca la bomba de retrolavado y transporta los residuos de la filtracioacuten y el agua hacia el tanque de tratamiento inicial
14
Caacutelculo de los filtros
NUMERO DE UNIDADES FILTRANTES
Para un caudal de 00263 lpspor moacutedulo y una velocidad de filtracioacuten promedio de 125 m3m2-diacuteaii se tiene que el aacuterea necesaria para un moacutedulo proyectados es
Al = 0000263x86400125 = 019 m2
V=TctimesQd 09997
Tc entre 2 a 30 minutos Tiempo de contacto
Filtro de arena gruesa
V = 2060 x 00263 09997 = 00315 m3
Altura del lecho H = V Al H = 00315 019 =017 m Altura miacutenima para cualquiera de los lechos filtrantes
Alturas superiores mejoran la operacioacuten de filtracioacuten se tomaron - h filtro de arena gruesa =055m- h Filtro de carbon activado = 035 m- h Filtro de arena fina = 055 m
217 Sistema de CloracioacutenSe haraacute por medio de un dosificador de liacutequido compuesto por una solucioacuten de cloro granulado al 80 o por penclorito 130
El sistema tendraacute un kit para la medicioacuten de Ph y Cloro residual para lo cual se capacitaraacute al personal en la operacioacuten
218 Almacenamiento
El agua procedende del filtro se almacenaraacute en un tanque de 200 m3 agua que seraacute bombeada para la irrigacioacuten de los jardines o podraacute ser utilizada en labores de aseo
15
219 Caacutelculo de bombas
2191 Bomba para Retrolavado
Ph= ρQh75η
DondePh = Potencia de la bomba (HP)Q = Caudal (m3s) = Densidad del agua ( 1000 Kgrm3)h = Altura diferencial (mts)n = Eficiencia de la bomba (60)
para retrolavadoQ = 3 lps = 0003 m3segh = 800 mtsn = 60
Ph = 1000x0003x8 (75x060) = 053
Electrobomba de frac12 HP
2192 Bomba para Irrigacioacuten
Para Irrigacioacuten
Q = 2 lps = 0002 m3segh = 7000 mtsn = 60
Ph = 1000x0002x70 (75x060) = 311
Electrobomba de 3 HP
2193 Bomba para Recirculacion de Lodos
Q = 2 lps = 0002 m3segh = 800 mtsn = 60
Ph = 1000x0002x800 (75x060) = 035
16
Electrobomba de 05 HP
2194 Bomba elevar cabeza hidraacuteulica al tanque Himoof
Ph= ρQh75η
DondePh = Potencia de la bomba (HP)Q = Caudal (m3s) = Densidad del agua ( 1000 Kgrm3)h = Altura diferencial (mts)n = Eficiencia de la bomba (60)
para ingresoQ = 15 lps = 00015 m3segh = 800 mtsn = 50
Ph = 1000x00015x8 (75x050) = 032
Electrobomba de frac12 HP
2110 Caacutelculo de la tuberiacutea
Las tuberiacuteas para el flujo de los liacutequidos debe cumpli una vlt020mseg iii Por lo que se calcula la tuberiacutea minima necesaria para el funcionamiento en estas condiciones asiacute
Qd = v x Ao
Donde
Qd = Caudal de disentildeo Qd = 00015m3s (050lps)v = Velocidad del flujo vlt=020 msegAo= Area transversal de la tuberiacutea
Ao = 00015 020 = 00075 m2
D = raiacutez(4xArea) = 00977 m 4rdquo
Tuberia para irrigacioacuten manguera de polietileno agriacutecola de 4rdquo
17
2111 Caacutelculo del almacenamiento de lodos
Als=VelHa
Donde
Ha Profundidad del lecho 150 m
Als =1050150 = 700 m2
18
iESPECIFICACIONES TEacuteCNICAS PARA ELDISENtildeO DE TRAMPA DE GRASAOrganizacioacuten Panamericana de la Salud
iiGUIacuteA PARA EL DISENtildeO DE TANQUES SEacutePTICOSTANQUES IMHOFF Y LAGUNAS DE ESTABILIZACIOacuteN Organizacioacuten Panamericana de la Salud Lima 2005
iii Titulo E RAS2000
- TABLA DE CONTENIDO
- 1 REACTOR ANAEROBIO TANQUE HIMOFF
- 2 MEMORIAS de CALCULO
-
- 21 DISENtildeO PLANTA DE TRATAMIENTO PARA AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS
-
- 211 Caacutelculo de la rejilla
- 212 Disentildeo de la trampa de grasas
- 213 Disentildeo del Tanque Himoff
- 214 Disentildeo del Floculador
- 215 Disentildeo del sedimetador de placas paralelas
- 216 Filtro de arena y carbon activado filtro vertical
-
- 2161 Retrolavado del filtro vertical
-
- 217 Sistema de Cloracioacuten
- 218 Almacenamiento
- 219 Caacutelculo de bombas
-
- 2191 Bomba para Retrolavado
- 2192 Bomba para Irrigacioacuten
- 2193 Bomba para Recirculacion de Lodos
- 2194 Bomba elevar cabeza hidraacuteulica al tanque Himoof
-
- 2110 Caacutelculo de la tuberiacutea
- 2111 Caacutelculo del almacenamiento de lodos
-
Caudal de disentildeo m3hora
Qp= Poblacioacuten x Dotacioacuten1000
xContribucioacuten
Qp = 1600x 901000 x 90 = 12960 m3diai
Qp = 1296024 = 540 m3hora
Qp = 000150 m3Seg
Qp = 150 lps
ParaPoblacioacuten = 1600 HabitantesDotacioacuten = 90 lts-hab-dia contribucioacuten = 90
Aacuterea del sedimentador del Himoof As en m2
As=QpCs
As = 540 100 = 540 m2
Donde
Cs = Carga Superficial = 100 m3(m2 x hora)
Largo = 450 m B = 300m Area = 1350 m2 gt 540
Volumen del sedimentador del Himoof Vs en m3
Vs=Qp x R
R = Periacuteodo de retencioacuten hidraacuteulica entre 15 a 25 horas
Vs = 540 x 2 = 1080 m3
A = 1350 m2
H = 10801350 = 080 m
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Longitud miacutenima del vertedero de salida (Lv en m)
Lv=QmaxChv
Donde
Qmax Caudal maacuteximo diario de disentildeo en m3diacutea
ChvCarga hidraacuteulica sobre el vertedero estaraacute entre 125 a
500m3(mdiacutea)
Qmax = 12960 m3diacutea
Lv = 12960 1 25 = 1037 m
Voluacutemen de almacenamiento del digestor Vd en m3
Vd=70x Px fcr1000
Donde
fcr factor de capacidad relativa ver tabla 1
P Poblacioacuten
Vd = 70x1600x051000 = 5600 m3
A = 1350 m2
H = 5600 1350 = 414 m
Tabla 1Temperatura degC Factor de capacidad
relativa(fcr)
5 2010 1415 1020 07gt25 05
Tiempo requerido para digestioacuten de lodos
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Tabla 2Temperatura degC Tiempo de digestioacuten
en diacuteas5 11010 7615 5520 40gt25 30
Frecuencia de retiro de lodos = 76 Diacuteas
Carga de soacutelidos que ingresan al sedimentador (C en Kg de SSdiacutea)C=QtimesSStimes00864
Donde
SS Soacutelidos en suspensioacuten en agua residual cruda en mgLt
Q Caudal promedio de Aguas Residuales
C=Poblacioacutentimescontribucioacuten per capita ( grSS
habtimesdiacutea)
1000
Contribucioacuten per caacutepita promedio es de 70 grSS (habdiacutea)
C = 1600x701000 = 112 mgLt
Masa de soacutelidos que conforman los lodos Msd en KgSSdiacutea
Msd=0325C
Msd = 0325 X 112 = 3640 KgSSdiacutea
Voluacutemen diario de lodos digeridos Vld en Lt diacutea
V ld= Msd
ρlodotimes(de soacutelidos100
)
Donde Lodo Densidad de los lodos = 104 KgLt
de soacutelidos 10
Vld = 3640 (104x01) =35000 ltdiacutea
Volumen de lodos a extraerse del tanque Vel en m3
10
Vel=Vld timesTd1000
Donde Td = Tiempo de digestioacuten ver tabla 2
Vel = 350x301000 = 1050 m3
Aacuterea del lecho de secado
Als=VelHa
Donde Ha Profundidad del lecho 150 m
Als =1050150 = 700 m2
214 Disentildeo del Floculador
El objetivo del floculador es proporcionar a la masa de agua coagulada una agitacioacuten lenta aplicando velocidades decrecientes para promover el crecimientode los floacuteculos y su conservacioacuten hasta que la suspensioacuten de agua y floacuteculos salgan de la unidad
La energiacutea que produce la agitacioacuten del agua puede ser de origen hidraacuteulico o mecaacutenico
V=QdtimesTrDonde
Qd = Caudal de disentildeoTr = Tiempo de RetencioacutenV = Volumen del floculador
Tr = 696 540 = 129 hr
215 Disentildeo del sedimetador de placas paralelas
En la decantacioacuten lamelar se utilizan varias placasparalelas inclinadas para conseguir la maacutexima superficie de decantacioacuten en cualquier espacio de suelo disponible De este modo es posible reducir al miacutenimo el tamantildeo y el coste del
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decantador por gravedad mediante el acercamiento de los requisitos de clarificacioacuten y espesamiento
En el principio de la decantacioacuten lamelarLos criterios baacutesicos para los equipos de decantacioacuten son la claridad adecuada delliacutequido rebosado y la maacutexima densidad de los soacutelidos evacuadosLa superficie necesaria para clarificar una suspensioacuten suele ser superior a la necesaria para su espesamiento
Las partiacuteculas situadas entre las placas lamelaresllegan a la superficie de cada placa siguiendo el vector resultante de las dos fuerzasel arrastre del fluido (Fl) y la gravedad (Fg)Una vez sobre las placas las partiacuteculas descienden resbalando para ser evacuadas en la zonade espesamiento
Control de entrada El caudal de entrada se haraacute por un vertedero transversal a la entrada que permita la distribucioacuten uniforme del flujo
Control de temperatura Con el fin de aumentar la temperatura se han colocado una seria de tubos de precalentamiento por energiacutea solar y mantenerla entre 14degC y 18degc para acelerar la sedimentacioacuten de las partiacuteculas
La zona de sedimentacioacuten estaacute compuesta por un canal rectangular con placas o laacuteminas de acriacutelico inclinadas a 60deg
La salida seraacute 5 cms por debajo de la tuberiacutea de entrada
Caacutemara de recoleccioacuten de lodos Caja con capacidad para depositar los lodos sedimentados y un manhol para su evacuacioacuten perioacutedica
Tiempo de retencioacuten entre 2 - 6 horas
Carga superficial seraacute entre los valores de 1 ndash 5 m3m2diacutea
Profundidad del sedimentador seraacute entre 15 ndash 25 m
El fondo de la unidad debe tener una pendiente entre 5 a 10 para facilitar eldeslizamiento del sedimento hacia la caacutemara de recoleccioacuten de lodos
La pantalla difusora debe ser entre 07 a 100 m de distancia de la pared de entrada
Viscosidad Cinemaacutetica = 10105x10-2 cm2seg
CALCULO SEDIMENTADOR
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Tabla 3
ELEMENTO mm V sedimentacioacuten
mmseg
Tiempo de
Sedimentacioacuten
Arenas gruesas 10 8 3 Seg
Arenas finas 01 0154 38 Seg
Sedimento 005 00154 33 minutos
Bacterias 0001 000154 35 horas
Caudal Q1 = 150 lps = 00015 m3Seg
Q = VolT Vol = QT
Vol = 00015 x 1980 = 297 m3
El sedimentador debe cumplir La lt 20 si Tomamos un ancho de 200 mts
Altura = 130 m
L = 297(12 x200) = 124
Por lo que el sedimentador quedariacutea de a = 200 L = 200 y H altura 130 mts
La = 200200 = 100 lt10 Cumple
Para que haya buen flujo propicio para sedimentacioacuten de partiacuteculas debe cumplir
Numero de Reynolds 702 lt R gt 05
R = Vs x d n
Para
R Numero de Reynolds
Vs Velocidad de sedimentacioacuten
D Diaacutemetro de la partiacutecula sedimentable
n viscosidad cinemaacutetica del flujo n = 0010105 cm2seg
Vs = 118 x g x (Ros -1n) x d2
Ros = 265 para arenas
Vs = 17813
R = 355 cumple
Por lo que el sedimentador quedariacutea de a = 200 m ( dimensioacuten miacutenima) y L = 200 m
216 Filtro de arena y carbon activado filtro vertical
Los filtros de arena o filtro vertical son los elementos maacutes utilizados para filtracioacutende aguas con cargas bajas o medianas de contaminantes que requieran unaretencioacuten de partiacuteculas de hasta veinte micras de tamantildeo Las partiacuteculas ensuspensioacuten que lleva el agua son retenidas durante su paso a traveacutes de un lechofiltrante de arena Una vez que el filtro se haya cargado de impurezas alcanzandouna peacuterdida de carga prefijada La calidad de la filtracioacuten depende de variosparaacutemetros entre otros la forma del filtro altura del lecho filtrante caracteriacutesticasy granulometriacutea de la masa filtrante velocidad de filtracioacuten
El carboacuten activado es un material que se usa para filtrar quiacutemicos nocivos del suelo y del agua contaminada Tiene una textura similar a la de pequentildeos graacutenulos de arena negra A medida que el agua o el aire fluyen a traveacutes de un filtro de carboacuten activado los quiacutemicos son absorbidos o se adhieren a la superficie y dentro de los poros de los graacutenulos La mayoriacutea de los filtros de agua corriente y filtros de tanques de uso en los hogares contienen carboacuten activado y funcionan de la misma manera A menudo los filtros de carboacuten activado se utilizan como parte de un sistema de extraccioacuten y tratamiento para limpiar aguas domeacutesticas
El agua transportada por gravedad pasa por la columna de carboacuten activado para retirar los malos olores y coloracioacuten turbia Este filtro presenta forma ciliacutendrica y trabaja en sentido vertical Los graacutenulos de carboacuten detienen los floacuteculos que no pudieronser retenidos en el filtro de arena gruesa
2161 Retrolavado del filtro vertical
Al finalizar el proceso de tratamiento se inicia el lavado del filtrocuando el agua en el tanque delfiltro alcanza el nivel miacutenimo se abre la vaacutelvula que permite elpaso de una ducha de agua limpia sobre la superficie del filtro
Cuando el agua alcanza el nivel maacuteximo permitido en la bandeja del filtro arranca la bomba de retrolavado y transporta los residuos de la filtracioacuten y el agua hacia el tanque de tratamiento inicial
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Caacutelculo de los filtros
NUMERO DE UNIDADES FILTRANTES
Para un caudal de 00263 lpspor moacutedulo y una velocidad de filtracioacuten promedio de 125 m3m2-diacuteaii se tiene que el aacuterea necesaria para un moacutedulo proyectados es
Al = 0000263x86400125 = 019 m2
V=TctimesQd 09997
Tc entre 2 a 30 minutos Tiempo de contacto
Filtro de arena gruesa
V = 2060 x 00263 09997 = 00315 m3
Altura del lecho H = V Al H = 00315 019 =017 m Altura miacutenima para cualquiera de los lechos filtrantes
Alturas superiores mejoran la operacioacuten de filtracioacuten se tomaron - h filtro de arena gruesa =055m- h Filtro de carbon activado = 035 m- h Filtro de arena fina = 055 m
217 Sistema de CloracioacutenSe haraacute por medio de un dosificador de liacutequido compuesto por una solucioacuten de cloro granulado al 80 o por penclorito 130
El sistema tendraacute un kit para la medicioacuten de Ph y Cloro residual para lo cual se capacitaraacute al personal en la operacioacuten
218 Almacenamiento
El agua procedende del filtro se almacenaraacute en un tanque de 200 m3 agua que seraacute bombeada para la irrigacioacuten de los jardines o podraacute ser utilizada en labores de aseo
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219 Caacutelculo de bombas
2191 Bomba para Retrolavado
Ph= ρQh75η
DondePh = Potencia de la bomba (HP)Q = Caudal (m3s) = Densidad del agua ( 1000 Kgrm3)h = Altura diferencial (mts)n = Eficiencia de la bomba (60)
para retrolavadoQ = 3 lps = 0003 m3segh = 800 mtsn = 60
Ph = 1000x0003x8 (75x060) = 053
Electrobomba de frac12 HP
2192 Bomba para Irrigacioacuten
Para Irrigacioacuten
Q = 2 lps = 0002 m3segh = 7000 mtsn = 60
Ph = 1000x0002x70 (75x060) = 311
Electrobomba de 3 HP
2193 Bomba para Recirculacion de Lodos
Q = 2 lps = 0002 m3segh = 800 mtsn = 60
Ph = 1000x0002x800 (75x060) = 035
16
Electrobomba de 05 HP
2194 Bomba elevar cabeza hidraacuteulica al tanque Himoof
Ph= ρQh75η
DondePh = Potencia de la bomba (HP)Q = Caudal (m3s) = Densidad del agua ( 1000 Kgrm3)h = Altura diferencial (mts)n = Eficiencia de la bomba (60)
para ingresoQ = 15 lps = 00015 m3segh = 800 mtsn = 50
Ph = 1000x00015x8 (75x050) = 032
Electrobomba de frac12 HP
2110 Caacutelculo de la tuberiacutea
Las tuberiacuteas para el flujo de los liacutequidos debe cumpli una vlt020mseg iii Por lo que se calcula la tuberiacutea minima necesaria para el funcionamiento en estas condiciones asiacute
Qd = v x Ao
Donde
Qd = Caudal de disentildeo Qd = 00015m3s (050lps)v = Velocidad del flujo vlt=020 msegAo= Area transversal de la tuberiacutea
Ao = 00015 020 = 00075 m2
D = raiacutez(4xArea) = 00977 m 4rdquo
Tuberia para irrigacioacuten manguera de polietileno agriacutecola de 4rdquo
17
2111 Caacutelculo del almacenamiento de lodos
Als=VelHa
Donde
Ha Profundidad del lecho 150 m
Als =1050150 = 700 m2
18
iESPECIFICACIONES TEacuteCNICAS PARA ELDISENtildeO DE TRAMPA DE GRASAOrganizacioacuten Panamericana de la Salud
iiGUIacuteA PARA EL DISENtildeO DE TANQUES SEacutePTICOSTANQUES IMHOFF Y LAGUNAS DE ESTABILIZACIOacuteN Organizacioacuten Panamericana de la Salud Lima 2005
iii Titulo E RAS2000
- TABLA DE CONTENIDO
- 1 REACTOR ANAEROBIO TANQUE HIMOFF
- 2 MEMORIAS de CALCULO
-
- 21 DISENtildeO PLANTA DE TRATAMIENTO PARA AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS
-
- 211 Caacutelculo de la rejilla
- 212 Disentildeo de la trampa de grasas
- 213 Disentildeo del Tanque Himoff
- 214 Disentildeo del Floculador
- 215 Disentildeo del sedimetador de placas paralelas
- 216 Filtro de arena y carbon activado filtro vertical
-
- 2161 Retrolavado del filtro vertical
-
- 217 Sistema de Cloracioacuten
- 218 Almacenamiento
- 219 Caacutelculo de bombas
-
- 2191 Bomba para Retrolavado
- 2192 Bomba para Irrigacioacuten
- 2193 Bomba para Recirculacion de Lodos
- 2194 Bomba elevar cabeza hidraacuteulica al tanque Himoof
-
- 2110 Caacutelculo de la tuberiacutea
- 2111 Caacutelculo del almacenamiento de lodos
-
Longitud miacutenima del vertedero de salida (Lv en m)
Lv=QmaxChv
Donde
Qmax Caudal maacuteximo diario de disentildeo en m3diacutea
ChvCarga hidraacuteulica sobre el vertedero estaraacute entre 125 a
500m3(mdiacutea)
Qmax = 12960 m3diacutea
Lv = 12960 1 25 = 1037 m
Voluacutemen de almacenamiento del digestor Vd en m3
Vd=70x Px fcr1000
Donde
fcr factor de capacidad relativa ver tabla 1
P Poblacioacuten
Vd = 70x1600x051000 = 5600 m3
A = 1350 m2
H = 5600 1350 = 414 m
Tabla 1Temperatura degC Factor de capacidad
relativa(fcr)
5 2010 1415 1020 07gt25 05
Tiempo requerido para digestioacuten de lodos
9
Tabla 2Temperatura degC Tiempo de digestioacuten
en diacuteas5 11010 7615 5520 40gt25 30
Frecuencia de retiro de lodos = 76 Diacuteas
Carga de soacutelidos que ingresan al sedimentador (C en Kg de SSdiacutea)C=QtimesSStimes00864
Donde
SS Soacutelidos en suspensioacuten en agua residual cruda en mgLt
Q Caudal promedio de Aguas Residuales
C=Poblacioacutentimescontribucioacuten per capita ( grSS
habtimesdiacutea)
1000
Contribucioacuten per caacutepita promedio es de 70 grSS (habdiacutea)
C = 1600x701000 = 112 mgLt
Masa de soacutelidos que conforman los lodos Msd en KgSSdiacutea
Msd=0325C
Msd = 0325 X 112 = 3640 KgSSdiacutea
Voluacutemen diario de lodos digeridos Vld en Lt diacutea
V ld= Msd
ρlodotimes(de soacutelidos100
)
Donde Lodo Densidad de los lodos = 104 KgLt
de soacutelidos 10
Vld = 3640 (104x01) =35000 ltdiacutea
Volumen de lodos a extraerse del tanque Vel en m3
10
Vel=Vld timesTd1000
Donde Td = Tiempo de digestioacuten ver tabla 2
Vel = 350x301000 = 1050 m3
Aacuterea del lecho de secado
Als=VelHa
Donde Ha Profundidad del lecho 150 m
Als =1050150 = 700 m2
214 Disentildeo del Floculador
El objetivo del floculador es proporcionar a la masa de agua coagulada una agitacioacuten lenta aplicando velocidades decrecientes para promover el crecimientode los floacuteculos y su conservacioacuten hasta que la suspensioacuten de agua y floacuteculos salgan de la unidad
La energiacutea que produce la agitacioacuten del agua puede ser de origen hidraacuteulico o mecaacutenico
V=QdtimesTrDonde
Qd = Caudal de disentildeoTr = Tiempo de RetencioacutenV = Volumen del floculador
Tr = 696 540 = 129 hr
215 Disentildeo del sedimetador de placas paralelas
En la decantacioacuten lamelar se utilizan varias placasparalelas inclinadas para conseguir la maacutexima superficie de decantacioacuten en cualquier espacio de suelo disponible De este modo es posible reducir al miacutenimo el tamantildeo y el coste del
11
decantador por gravedad mediante el acercamiento de los requisitos de clarificacioacuten y espesamiento
En el principio de la decantacioacuten lamelarLos criterios baacutesicos para los equipos de decantacioacuten son la claridad adecuada delliacutequido rebosado y la maacutexima densidad de los soacutelidos evacuadosLa superficie necesaria para clarificar una suspensioacuten suele ser superior a la necesaria para su espesamiento
Las partiacuteculas situadas entre las placas lamelaresllegan a la superficie de cada placa siguiendo el vector resultante de las dos fuerzasel arrastre del fluido (Fl) y la gravedad (Fg)Una vez sobre las placas las partiacuteculas descienden resbalando para ser evacuadas en la zonade espesamiento
Control de entrada El caudal de entrada se haraacute por un vertedero transversal a la entrada que permita la distribucioacuten uniforme del flujo
Control de temperatura Con el fin de aumentar la temperatura se han colocado una seria de tubos de precalentamiento por energiacutea solar y mantenerla entre 14degC y 18degc para acelerar la sedimentacioacuten de las partiacuteculas
La zona de sedimentacioacuten estaacute compuesta por un canal rectangular con placas o laacuteminas de acriacutelico inclinadas a 60deg
La salida seraacute 5 cms por debajo de la tuberiacutea de entrada
Caacutemara de recoleccioacuten de lodos Caja con capacidad para depositar los lodos sedimentados y un manhol para su evacuacioacuten perioacutedica
Tiempo de retencioacuten entre 2 - 6 horas
Carga superficial seraacute entre los valores de 1 ndash 5 m3m2diacutea
Profundidad del sedimentador seraacute entre 15 ndash 25 m
El fondo de la unidad debe tener una pendiente entre 5 a 10 para facilitar eldeslizamiento del sedimento hacia la caacutemara de recoleccioacuten de lodos
La pantalla difusora debe ser entre 07 a 100 m de distancia de la pared de entrada
Viscosidad Cinemaacutetica = 10105x10-2 cm2seg
CALCULO SEDIMENTADOR
12
Tabla 3
ELEMENTO mm V sedimentacioacuten
mmseg
Tiempo de
Sedimentacioacuten
Arenas gruesas 10 8 3 Seg
Arenas finas 01 0154 38 Seg
Sedimento 005 00154 33 minutos
Bacterias 0001 000154 35 horas
Caudal Q1 = 150 lps = 00015 m3Seg
Q = VolT Vol = QT
Vol = 00015 x 1980 = 297 m3
El sedimentador debe cumplir La lt 20 si Tomamos un ancho de 200 mts
Altura = 130 m
L = 297(12 x200) = 124
Por lo que el sedimentador quedariacutea de a = 200 L = 200 y H altura 130 mts
La = 200200 = 100 lt10 Cumple
Para que haya buen flujo propicio para sedimentacioacuten de partiacuteculas debe cumplir
Numero de Reynolds 702 lt R gt 05
R = Vs x d n
Para
R Numero de Reynolds
Vs Velocidad de sedimentacioacuten
D Diaacutemetro de la partiacutecula sedimentable
n viscosidad cinemaacutetica del flujo n = 0010105 cm2seg
Vs = 118 x g x (Ros -1n) x d2
Ros = 265 para arenas
Vs = 17813
R = 355 cumple
Por lo que el sedimentador quedariacutea de a = 200 m ( dimensioacuten miacutenima) y L = 200 m
216 Filtro de arena y carbon activado filtro vertical
Los filtros de arena o filtro vertical son los elementos maacutes utilizados para filtracioacutende aguas con cargas bajas o medianas de contaminantes que requieran unaretencioacuten de partiacuteculas de hasta veinte micras de tamantildeo Las partiacuteculas ensuspensioacuten que lleva el agua son retenidas durante su paso a traveacutes de un lechofiltrante de arena Una vez que el filtro se haya cargado de impurezas alcanzandouna peacuterdida de carga prefijada La calidad de la filtracioacuten depende de variosparaacutemetros entre otros la forma del filtro altura del lecho filtrante caracteriacutesticasy granulometriacutea de la masa filtrante velocidad de filtracioacuten
El carboacuten activado es un material que se usa para filtrar quiacutemicos nocivos del suelo y del agua contaminada Tiene una textura similar a la de pequentildeos graacutenulos de arena negra A medida que el agua o el aire fluyen a traveacutes de un filtro de carboacuten activado los quiacutemicos son absorbidos o se adhieren a la superficie y dentro de los poros de los graacutenulos La mayoriacutea de los filtros de agua corriente y filtros de tanques de uso en los hogares contienen carboacuten activado y funcionan de la misma manera A menudo los filtros de carboacuten activado se utilizan como parte de un sistema de extraccioacuten y tratamiento para limpiar aguas domeacutesticas
El agua transportada por gravedad pasa por la columna de carboacuten activado para retirar los malos olores y coloracioacuten turbia Este filtro presenta forma ciliacutendrica y trabaja en sentido vertical Los graacutenulos de carboacuten detienen los floacuteculos que no pudieronser retenidos en el filtro de arena gruesa
2161 Retrolavado del filtro vertical
Al finalizar el proceso de tratamiento se inicia el lavado del filtrocuando el agua en el tanque delfiltro alcanza el nivel miacutenimo se abre la vaacutelvula que permite elpaso de una ducha de agua limpia sobre la superficie del filtro
Cuando el agua alcanza el nivel maacuteximo permitido en la bandeja del filtro arranca la bomba de retrolavado y transporta los residuos de la filtracioacuten y el agua hacia el tanque de tratamiento inicial
14
Caacutelculo de los filtros
NUMERO DE UNIDADES FILTRANTES
Para un caudal de 00263 lpspor moacutedulo y una velocidad de filtracioacuten promedio de 125 m3m2-diacuteaii se tiene que el aacuterea necesaria para un moacutedulo proyectados es
Al = 0000263x86400125 = 019 m2
V=TctimesQd 09997
Tc entre 2 a 30 minutos Tiempo de contacto
Filtro de arena gruesa
V = 2060 x 00263 09997 = 00315 m3
Altura del lecho H = V Al H = 00315 019 =017 m Altura miacutenima para cualquiera de los lechos filtrantes
Alturas superiores mejoran la operacioacuten de filtracioacuten se tomaron - h filtro de arena gruesa =055m- h Filtro de carbon activado = 035 m- h Filtro de arena fina = 055 m
217 Sistema de CloracioacutenSe haraacute por medio de un dosificador de liacutequido compuesto por una solucioacuten de cloro granulado al 80 o por penclorito 130
El sistema tendraacute un kit para la medicioacuten de Ph y Cloro residual para lo cual se capacitaraacute al personal en la operacioacuten
218 Almacenamiento
El agua procedende del filtro se almacenaraacute en un tanque de 200 m3 agua que seraacute bombeada para la irrigacioacuten de los jardines o podraacute ser utilizada en labores de aseo
15
219 Caacutelculo de bombas
2191 Bomba para Retrolavado
Ph= ρQh75η
DondePh = Potencia de la bomba (HP)Q = Caudal (m3s) = Densidad del agua ( 1000 Kgrm3)h = Altura diferencial (mts)n = Eficiencia de la bomba (60)
para retrolavadoQ = 3 lps = 0003 m3segh = 800 mtsn = 60
Ph = 1000x0003x8 (75x060) = 053
Electrobomba de frac12 HP
2192 Bomba para Irrigacioacuten
Para Irrigacioacuten
Q = 2 lps = 0002 m3segh = 7000 mtsn = 60
Ph = 1000x0002x70 (75x060) = 311
Electrobomba de 3 HP
2193 Bomba para Recirculacion de Lodos
Q = 2 lps = 0002 m3segh = 800 mtsn = 60
Ph = 1000x0002x800 (75x060) = 035
16
Electrobomba de 05 HP
2194 Bomba elevar cabeza hidraacuteulica al tanque Himoof
Ph= ρQh75η
DondePh = Potencia de la bomba (HP)Q = Caudal (m3s) = Densidad del agua ( 1000 Kgrm3)h = Altura diferencial (mts)n = Eficiencia de la bomba (60)
para ingresoQ = 15 lps = 00015 m3segh = 800 mtsn = 50
Ph = 1000x00015x8 (75x050) = 032
Electrobomba de frac12 HP
2110 Caacutelculo de la tuberiacutea
Las tuberiacuteas para el flujo de los liacutequidos debe cumpli una vlt020mseg iii Por lo que se calcula la tuberiacutea minima necesaria para el funcionamiento en estas condiciones asiacute
Qd = v x Ao
Donde
Qd = Caudal de disentildeo Qd = 00015m3s (050lps)v = Velocidad del flujo vlt=020 msegAo= Area transversal de la tuberiacutea
Ao = 00015 020 = 00075 m2
D = raiacutez(4xArea) = 00977 m 4rdquo
Tuberia para irrigacioacuten manguera de polietileno agriacutecola de 4rdquo
17
2111 Caacutelculo del almacenamiento de lodos
Als=VelHa
Donde
Ha Profundidad del lecho 150 m
Als =1050150 = 700 m2
18
iESPECIFICACIONES TEacuteCNICAS PARA ELDISENtildeO DE TRAMPA DE GRASAOrganizacioacuten Panamericana de la Salud
iiGUIacuteA PARA EL DISENtildeO DE TANQUES SEacutePTICOSTANQUES IMHOFF Y LAGUNAS DE ESTABILIZACIOacuteN Organizacioacuten Panamericana de la Salud Lima 2005
iii Titulo E RAS2000
- TABLA DE CONTENIDO
- 1 REACTOR ANAEROBIO TANQUE HIMOFF
- 2 MEMORIAS de CALCULO
-
- 21 DISENtildeO PLANTA DE TRATAMIENTO PARA AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS
-
- 211 Caacutelculo de la rejilla
- 212 Disentildeo de la trampa de grasas
- 213 Disentildeo del Tanque Himoff
- 214 Disentildeo del Floculador
- 215 Disentildeo del sedimetador de placas paralelas
- 216 Filtro de arena y carbon activado filtro vertical
-
- 2161 Retrolavado del filtro vertical
-
- 217 Sistema de Cloracioacuten
- 218 Almacenamiento
- 219 Caacutelculo de bombas
-
- 2191 Bomba para Retrolavado
- 2192 Bomba para Irrigacioacuten
- 2193 Bomba para Recirculacion de Lodos
- 2194 Bomba elevar cabeza hidraacuteulica al tanque Himoof
-
- 2110 Caacutelculo de la tuberiacutea
- 2111 Caacutelculo del almacenamiento de lodos
-
Tabla 2Temperatura degC Tiempo de digestioacuten
en diacuteas5 11010 7615 5520 40gt25 30
Frecuencia de retiro de lodos = 76 Diacuteas
Carga de soacutelidos que ingresan al sedimentador (C en Kg de SSdiacutea)C=QtimesSStimes00864
Donde
SS Soacutelidos en suspensioacuten en agua residual cruda en mgLt
Q Caudal promedio de Aguas Residuales
C=Poblacioacutentimescontribucioacuten per capita ( grSS
habtimesdiacutea)
1000
Contribucioacuten per caacutepita promedio es de 70 grSS (habdiacutea)
C = 1600x701000 = 112 mgLt
Masa de soacutelidos que conforman los lodos Msd en KgSSdiacutea
Msd=0325C
Msd = 0325 X 112 = 3640 KgSSdiacutea
Voluacutemen diario de lodos digeridos Vld en Lt diacutea
V ld= Msd
ρlodotimes(de soacutelidos100
)
Donde Lodo Densidad de los lodos = 104 KgLt
de soacutelidos 10
Vld = 3640 (104x01) =35000 ltdiacutea
Volumen de lodos a extraerse del tanque Vel en m3
10
Vel=Vld timesTd1000
Donde Td = Tiempo de digestioacuten ver tabla 2
Vel = 350x301000 = 1050 m3
Aacuterea del lecho de secado
Als=VelHa
Donde Ha Profundidad del lecho 150 m
Als =1050150 = 700 m2
214 Disentildeo del Floculador
El objetivo del floculador es proporcionar a la masa de agua coagulada una agitacioacuten lenta aplicando velocidades decrecientes para promover el crecimientode los floacuteculos y su conservacioacuten hasta que la suspensioacuten de agua y floacuteculos salgan de la unidad
La energiacutea que produce la agitacioacuten del agua puede ser de origen hidraacuteulico o mecaacutenico
V=QdtimesTrDonde
Qd = Caudal de disentildeoTr = Tiempo de RetencioacutenV = Volumen del floculador
Tr = 696 540 = 129 hr
215 Disentildeo del sedimetador de placas paralelas
En la decantacioacuten lamelar se utilizan varias placasparalelas inclinadas para conseguir la maacutexima superficie de decantacioacuten en cualquier espacio de suelo disponible De este modo es posible reducir al miacutenimo el tamantildeo y el coste del
11
decantador por gravedad mediante el acercamiento de los requisitos de clarificacioacuten y espesamiento
En el principio de la decantacioacuten lamelarLos criterios baacutesicos para los equipos de decantacioacuten son la claridad adecuada delliacutequido rebosado y la maacutexima densidad de los soacutelidos evacuadosLa superficie necesaria para clarificar una suspensioacuten suele ser superior a la necesaria para su espesamiento
Las partiacuteculas situadas entre las placas lamelaresllegan a la superficie de cada placa siguiendo el vector resultante de las dos fuerzasel arrastre del fluido (Fl) y la gravedad (Fg)Una vez sobre las placas las partiacuteculas descienden resbalando para ser evacuadas en la zonade espesamiento
Control de entrada El caudal de entrada se haraacute por un vertedero transversal a la entrada que permita la distribucioacuten uniforme del flujo
Control de temperatura Con el fin de aumentar la temperatura se han colocado una seria de tubos de precalentamiento por energiacutea solar y mantenerla entre 14degC y 18degc para acelerar la sedimentacioacuten de las partiacuteculas
La zona de sedimentacioacuten estaacute compuesta por un canal rectangular con placas o laacuteminas de acriacutelico inclinadas a 60deg
La salida seraacute 5 cms por debajo de la tuberiacutea de entrada
Caacutemara de recoleccioacuten de lodos Caja con capacidad para depositar los lodos sedimentados y un manhol para su evacuacioacuten perioacutedica
Tiempo de retencioacuten entre 2 - 6 horas
Carga superficial seraacute entre los valores de 1 ndash 5 m3m2diacutea
Profundidad del sedimentador seraacute entre 15 ndash 25 m
El fondo de la unidad debe tener una pendiente entre 5 a 10 para facilitar eldeslizamiento del sedimento hacia la caacutemara de recoleccioacuten de lodos
La pantalla difusora debe ser entre 07 a 100 m de distancia de la pared de entrada
Viscosidad Cinemaacutetica = 10105x10-2 cm2seg
CALCULO SEDIMENTADOR
12
Tabla 3
ELEMENTO mm V sedimentacioacuten
mmseg
Tiempo de
Sedimentacioacuten
Arenas gruesas 10 8 3 Seg
Arenas finas 01 0154 38 Seg
Sedimento 005 00154 33 minutos
Bacterias 0001 000154 35 horas
Caudal Q1 = 150 lps = 00015 m3Seg
Q = VolT Vol = QT
Vol = 00015 x 1980 = 297 m3
El sedimentador debe cumplir La lt 20 si Tomamos un ancho de 200 mts
Altura = 130 m
L = 297(12 x200) = 124
Por lo que el sedimentador quedariacutea de a = 200 L = 200 y H altura 130 mts
La = 200200 = 100 lt10 Cumple
Para que haya buen flujo propicio para sedimentacioacuten de partiacuteculas debe cumplir
Numero de Reynolds 702 lt R gt 05
R = Vs x d n
Para
R Numero de Reynolds
Vs Velocidad de sedimentacioacuten
D Diaacutemetro de la partiacutecula sedimentable
n viscosidad cinemaacutetica del flujo n = 0010105 cm2seg
Vs = 118 x g x (Ros -1n) x d2
Ros = 265 para arenas
Vs = 17813
R = 355 cumple
Por lo que el sedimentador quedariacutea de a = 200 m ( dimensioacuten miacutenima) y L = 200 m
216 Filtro de arena y carbon activado filtro vertical
Los filtros de arena o filtro vertical son los elementos maacutes utilizados para filtracioacutende aguas con cargas bajas o medianas de contaminantes que requieran unaretencioacuten de partiacuteculas de hasta veinte micras de tamantildeo Las partiacuteculas ensuspensioacuten que lleva el agua son retenidas durante su paso a traveacutes de un lechofiltrante de arena Una vez que el filtro se haya cargado de impurezas alcanzandouna peacuterdida de carga prefijada La calidad de la filtracioacuten depende de variosparaacutemetros entre otros la forma del filtro altura del lecho filtrante caracteriacutesticasy granulometriacutea de la masa filtrante velocidad de filtracioacuten
El carboacuten activado es un material que se usa para filtrar quiacutemicos nocivos del suelo y del agua contaminada Tiene una textura similar a la de pequentildeos graacutenulos de arena negra A medida que el agua o el aire fluyen a traveacutes de un filtro de carboacuten activado los quiacutemicos son absorbidos o se adhieren a la superficie y dentro de los poros de los graacutenulos La mayoriacutea de los filtros de agua corriente y filtros de tanques de uso en los hogares contienen carboacuten activado y funcionan de la misma manera A menudo los filtros de carboacuten activado se utilizan como parte de un sistema de extraccioacuten y tratamiento para limpiar aguas domeacutesticas
El agua transportada por gravedad pasa por la columna de carboacuten activado para retirar los malos olores y coloracioacuten turbia Este filtro presenta forma ciliacutendrica y trabaja en sentido vertical Los graacutenulos de carboacuten detienen los floacuteculos que no pudieronser retenidos en el filtro de arena gruesa
2161 Retrolavado del filtro vertical
Al finalizar el proceso de tratamiento se inicia el lavado del filtrocuando el agua en el tanque delfiltro alcanza el nivel miacutenimo se abre la vaacutelvula que permite elpaso de una ducha de agua limpia sobre la superficie del filtro
Cuando el agua alcanza el nivel maacuteximo permitido en la bandeja del filtro arranca la bomba de retrolavado y transporta los residuos de la filtracioacuten y el agua hacia el tanque de tratamiento inicial
14
Caacutelculo de los filtros
NUMERO DE UNIDADES FILTRANTES
Para un caudal de 00263 lpspor moacutedulo y una velocidad de filtracioacuten promedio de 125 m3m2-diacuteaii se tiene que el aacuterea necesaria para un moacutedulo proyectados es
Al = 0000263x86400125 = 019 m2
V=TctimesQd 09997
Tc entre 2 a 30 minutos Tiempo de contacto
Filtro de arena gruesa
V = 2060 x 00263 09997 = 00315 m3
Altura del lecho H = V Al H = 00315 019 =017 m Altura miacutenima para cualquiera de los lechos filtrantes
Alturas superiores mejoran la operacioacuten de filtracioacuten se tomaron - h filtro de arena gruesa =055m- h Filtro de carbon activado = 035 m- h Filtro de arena fina = 055 m
217 Sistema de CloracioacutenSe haraacute por medio de un dosificador de liacutequido compuesto por una solucioacuten de cloro granulado al 80 o por penclorito 130
El sistema tendraacute un kit para la medicioacuten de Ph y Cloro residual para lo cual se capacitaraacute al personal en la operacioacuten
218 Almacenamiento
El agua procedende del filtro se almacenaraacute en un tanque de 200 m3 agua que seraacute bombeada para la irrigacioacuten de los jardines o podraacute ser utilizada en labores de aseo
15
219 Caacutelculo de bombas
2191 Bomba para Retrolavado
Ph= ρQh75η
DondePh = Potencia de la bomba (HP)Q = Caudal (m3s) = Densidad del agua ( 1000 Kgrm3)h = Altura diferencial (mts)n = Eficiencia de la bomba (60)
para retrolavadoQ = 3 lps = 0003 m3segh = 800 mtsn = 60
Ph = 1000x0003x8 (75x060) = 053
Electrobomba de frac12 HP
2192 Bomba para Irrigacioacuten
Para Irrigacioacuten
Q = 2 lps = 0002 m3segh = 7000 mtsn = 60
Ph = 1000x0002x70 (75x060) = 311
Electrobomba de 3 HP
2193 Bomba para Recirculacion de Lodos
Q = 2 lps = 0002 m3segh = 800 mtsn = 60
Ph = 1000x0002x800 (75x060) = 035
16
Electrobomba de 05 HP
2194 Bomba elevar cabeza hidraacuteulica al tanque Himoof
Ph= ρQh75η
DondePh = Potencia de la bomba (HP)Q = Caudal (m3s) = Densidad del agua ( 1000 Kgrm3)h = Altura diferencial (mts)n = Eficiencia de la bomba (60)
para ingresoQ = 15 lps = 00015 m3segh = 800 mtsn = 50
Ph = 1000x00015x8 (75x050) = 032
Electrobomba de frac12 HP
2110 Caacutelculo de la tuberiacutea
Las tuberiacuteas para el flujo de los liacutequidos debe cumpli una vlt020mseg iii Por lo que se calcula la tuberiacutea minima necesaria para el funcionamiento en estas condiciones asiacute
Qd = v x Ao
Donde
Qd = Caudal de disentildeo Qd = 00015m3s (050lps)v = Velocidad del flujo vlt=020 msegAo= Area transversal de la tuberiacutea
Ao = 00015 020 = 00075 m2
D = raiacutez(4xArea) = 00977 m 4rdquo
Tuberia para irrigacioacuten manguera de polietileno agriacutecola de 4rdquo
17
2111 Caacutelculo del almacenamiento de lodos
Als=VelHa
Donde
Ha Profundidad del lecho 150 m
Als =1050150 = 700 m2
18
iESPECIFICACIONES TEacuteCNICAS PARA ELDISENtildeO DE TRAMPA DE GRASAOrganizacioacuten Panamericana de la Salud
iiGUIacuteA PARA EL DISENtildeO DE TANQUES SEacutePTICOSTANQUES IMHOFF Y LAGUNAS DE ESTABILIZACIOacuteN Organizacioacuten Panamericana de la Salud Lima 2005
iii Titulo E RAS2000
- TABLA DE CONTENIDO
- 1 REACTOR ANAEROBIO TANQUE HIMOFF
- 2 MEMORIAS de CALCULO
-
- 21 DISENtildeO PLANTA DE TRATAMIENTO PARA AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS
-
- 211 Caacutelculo de la rejilla
- 212 Disentildeo de la trampa de grasas
- 213 Disentildeo del Tanque Himoff
- 214 Disentildeo del Floculador
- 215 Disentildeo del sedimetador de placas paralelas
- 216 Filtro de arena y carbon activado filtro vertical
-
- 2161 Retrolavado del filtro vertical
-
- 217 Sistema de Cloracioacuten
- 218 Almacenamiento
- 219 Caacutelculo de bombas
-
- 2191 Bomba para Retrolavado
- 2192 Bomba para Irrigacioacuten
- 2193 Bomba para Recirculacion de Lodos
- 2194 Bomba elevar cabeza hidraacuteulica al tanque Himoof
-
- 2110 Caacutelculo de la tuberiacutea
- 2111 Caacutelculo del almacenamiento de lodos
-
Vel=Vld timesTd1000
Donde Td = Tiempo de digestioacuten ver tabla 2
Vel = 350x301000 = 1050 m3
Aacuterea del lecho de secado
Als=VelHa
Donde Ha Profundidad del lecho 150 m
Als =1050150 = 700 m2
214 Disentildeo del Floculador
El objetivo del floculador es proporcionar a la masa de agua coagulada una agitacioacuten lenta aplicando velocidades decrecientes para promover el crecimientode los floacuteculos y su conservacioacuten hasta que la suspensioacuten de agua y floacuteculos salgan de la unidad
La energiacutea que produce la agitacioacuten del agua puede ser de origen hidraacuteulico o mecaacutenico
V=QdtimesTrDonde
Qd = Caudal de disentildeoTr = Tiempo de RetencioacutenV = Volumen del floculador
Tr = 696 540 = 129 hr
215 Disentildeo del sedimetador de placas paralelas
En la decantacioacuten lamelar se utilizan varias placasparalelas inclinadas para conseguir la maacutexima superficie de decantacioacuten en cualquier espacio de suelo disponible De este modo es posible reducir al miacutenimo el tamantildeo y el coste del
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decantador por gravedad mediante el acercamiento de los requisitos de clarificacioacuten y espesamiento
En el principio de la decantacioacuten lamelarLos criterios baacutesicos para los equipos de decantacioacuten son la claridad adecuada delliacutequido rebosado y la maacutexima densidad de los soacutelidos evacuadosLa superficie necesaria para clarificar una suspensioacuten suele ser superior a la necesaria para su espesamiento
Las partiacuteculas situadas entre las placas lamelaresllegan a la superficie de cada placa siguiendo el vector resultante de las dos fuerzasel arrastre del fluido (Fl) y la gravedad (Fg)Una vez sobre las placas las partiacuteculas descienden resbalando para ser evacuadas en la zonade espesamiento
Control de entrada El caudal de entrada se haraacute por un vertedero transversal a la entrada que permita la distribucioacuten uniforme del flujo
Control de temperatura Con el fin de aumentar la temperatura se han colocado una seria de tubos de precalentamiento por energiacutea solar y mantenerla entre 14degC y 18degc para acelerar la sedimentacioacuten de las partiacuteculas
La zona de sedimentacioacuten estaacute compuesta por un canal rectangular con placas o laacuteminas de acriacutelico inclinadas a 60deg
La salida seraacute 5 cms por debajo de la tuberiacutea de entrada
Caacutemara de recoleccioacuten de lodos Caja con capacidad para depositar los lodos sedimentados y un manhol para su evacuacioacuten perioacutedica
Tiempo de retencioacuten entre 2 - 6 horas
Carga superficial seraacute entre los valores de 1 ndash 5 m3m2diacutea
Profundidad del sedimentador seraacute entre 15 ndash 25 m
El fondo de la unidad debe tener una pendiente entre 5 a 10 para facilitar eldeslizamiento del sedimento hacia la caacutemara de recoleccioacuten de lodos
La pantalla difusora debe ser entre 07 a 100 m de distancia de la pared de entrada
Viscosidad Cinemaacutetica = 10105x10-2 cm2seg
CALCULO SEDIMENTADOR
12
Tabla 3
ELEMENTO mm V sedimentacioacuten
mmseg
Tiempo de
Sedimentacioacuten
Arenas gruesas 10 8 3 Seg
Arenas finas 01 0154 38 Seg
Sedimento 005 00154 33 minutos
Bacterias 0001 000154 35 horas
Caudal Q1 = 150 lps = 00015 m3Seg
Q = VolT Vol = QT
Vol = 00015 x 1980 = 297 m3
El sedimentador debe cumplir La lt 20 si Tomamos un ancho de 200 mts
Altura = 130 m
L = 297(12 x200) = 124
Por lo que el sedimentador quedariacutea de a = 200 L = 200 y H altura 130 mts
La = 200200 = 100 lt10 Cumple
Para que haya buen flujo propicio para sedimentacioacuten de partiacuteculas debe cumplir
Numero de Reynolds 702 lt R gt 05
R = Vs x d n
Para
R Numero de Reynolds
Vs Velocidad de sedimentacioacuten
D Diaacutemetro de la partiacutecula sedimentable
n viscosidad cinemaacutetica del flujo n = 0010105 cm2seg
Vs = 118 x g x (Ros -1n) x d2
Ros = 265 para arenas
Vs = 17813
R = 355 cumple
Por lo que el sedimentador quedariacutea de a = 200 m ( dimensioacuten miacutenima) y L = 200 m
216 Filtro de arena y carbon activado filtro vertical
Los filtros de arena o filtro vertical son los elementos maacutes utilizados para filtracioacutende aguas con cargas bajas o medianas de contaminantes que requieran unaretencioacuten de partiacuteculas de hasta veinte micras de tamantildeo Las partiacuteculas ensuspensioacuten que lleva el agua son retenidas durante su paso a traveacutes de un lechofiltrante de arena Una vez que el filtro se haya cargado de impurezas alcanzandouna peacuterdida de carga prefijada La calidad de la filtracioacuten depende de variosparaacutemetros entre otros la forma del filtro altura del lecho filtrante caracteriacutesticasy granulometriacutea de la masa filtrante velocidad de filtracioacuten
El carboacuten activado es un material que se usa para filtrar quiacutemicos nocivos del suelo y del agua contaminada Tiene una textura similar a la de pequentildeos graacutenulos de arena negra A medida que el agua o el aire fluyen a traveacutes de un filtro de carboacuten activado los quiacutemicos son absorbidos o se adhieren a la superficie y dentro de los poros de los graacutenulos La mayoriacutea de los filtros de agua corriente y filtros de tanques de uso en los hogares contienen carboacuten activado y funcionan de la misma manera A menudo los filtros de carboacuten activado se utilizan como parte de un sistema de extraccioacuten y tratamiento para limpiar aguas domeacutesticas
El agua transportada por gravedad pasa por la columna de carboacuten activado para retirar los malos olores y coloracioacuten turbia Este filtro presenta forma ciliacutendrica y trabaja en sentido vertical Los graacutenulos de carboacuten detienen los floacuteculos que no pudieronser retenidos en el filtro de arena gruesa
2161 Retrolavado del filtro vertical
Al finalizar el proceso de tratamiento se inicia el lavado del filtrocuando el agua en el tanque delfiltro alcanza el nivel miacutenimo se abre la vaacutelvula que permite elpaso de una ducha de agua limpia sobre la superficie del filtro
Cuando el agua alcanza el nivel maacuteximo permitido en la bandeja del filtro arranca la bomba de retrolavado y transporta los residuos de la filtracioacuten y el agua hacia el tanque de tratamiento inicial
14
Caacutelculo de los filtros
NUMERO DE UNIDADES FILTRANTES
Para un caudal de 00263 lpspor moacutedulo y una velocidad de filtracioacuten promedio de 125 m3m2-diacuteaii se tiene que el aacuterea necesaria para un moacutedulo proyectados es
Al = 0000263x86400125 = 019 m2
V=TctimesQd 09997
Tc entre 2 a 30 minutos Tiempo de contacto
Filtro de arena gruesa
V = 2060 x 00263 09997 = 00315 m3
Altura del lecho H = V Al H = 00315 019 =017 m Altura miacutenima para cualquiera de los lechos filtrantes
Alturas superiores mejoran la operacioacuten de filtracioacuten se tomaron - h filtro de arena gruesa =055m- h Filtro de carbon activado = 035 m- h Filtro de arena fina = 055 m
217 Sistema de CloracioacutenSe haraacute por medio de un dosificador de liacutequido compuesto por una solucioacuten de cloro granulado al 80 o por penclorito 130
El sistema tendraacute un kit para la medicioacuten de Ph y Cloro residual para lo cual se capacitaraacute al personal en la operacioacuten
218 Almacenamiento
El agua procedende del filtro se almacenaraacute en un tanque de 200 m3 agua que seraacute bombeada para la irrigacioacuten de los jardines o podraacute ser utilizada en labores de aseo
15
219 Caacutelculo de bombas
2191 Bomba para Retrolavado
Ph= ρQh75η
DondePh = Potencia de la bomba (HP)Q = Caudal (m3s) = Densidad del agua ( 1000 Kgrm3)h = Altura diferencial (mts)n = Eficiencia de la bomba (60)
para retrolavadoQ = 3 lps = 0003 m3segh = 800 mtsn = 60
Ph = 1000x0003x8 (75x060) = 053
Electrobomba de frac12 HP
2192 Bomba para Irrigacioacuten
Para Irrigacioacuten
Q = 2 lps = 0002 m3segh = 7000 mtsn = 60
Ph = 1000x0002x70 (75x060) = 311
Electrobomba de 3 HP
2193 Bomba para Recirculacion de Lodos
Q = 2 lps = 0002 m3segh = 800 mtsn = 60
Ph = 1000x0002x800 (75x060) = 035
16
Electrobomba de 05 HP
2194 Bomba elevar cabeza hidraacuteulica al tanque Himoof
Ph= ρQh75η
DondePh = Potencia de la bomba (HP)Q = Caudal (m3s) = Densidad del agua ( 1000 Kgrm3)h = Altura diferencial (mts)n = Eficiencia de la bomba (60)
para ingresoQ = 15 lps = 00015 m3segh = 800 mtsn = 50
Ph = 1000x00015x8 (75x050) = 032
Electrobomba de frac12 HP
2110 Caacutelculo de la tuberiacutea
Las tuberiacuteas para el flujo de los liacutequidos debe cumpli una vlt020mseg iii Por lo que se calcula la tuberiacutea minima necesaria para el funcionamiento en estas condiciones asiacute
Qd = v x Ao
Donde
Qd = Caudal de disentildeo Qd = 00015m3s (050lps)v = Velocidad del flujo vlt=020 msegAo= Area transversal de la tuberiacutea
Ao = 00015 020 = 00075 m2
D = raiacutez(4xArea) = 00977 m 4rdquo
Tuberia para irrigacioacuten manguera de polietileno agriacutecola de 4rdquo
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2111 Caacutelculo del almacenamiento de lodos
Als=VelHa
Donde
Ha Profundidad del lecho 150 m
Als =1050150 = 700 m2
18
iESPECIFICACIONES TEacuteCNICAS PARA ELDISENtildeO DE TRAMPA DE GRASAOrganizacioacuten Panamericana de la Salud
iiGUIacuteA PARA EL DISENtildeO DE TANQUES SEacutePTICOSTANQUES IMHOFF Y LAGUNAS DE ESTABILIZACIOacuteN Organizacioacuten Panamericana de la Salud Lima 2005
iii Titulo E RAS2000
- TABLA DE CONTENIDO
- 1 REACTOR ANAEROBIO TANQUE HIMOFF
- 2 MEMORIAS de CALCULO
-
- 21 DISENtildeO PLANTA DE TRATAMIENTO PARA AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS
-
- 211 Caacutelculo de la rejilla
- 212 Disentildeo de la trampa de grasas
- 213 Disentildeo del Tanque Himoff
- 214 Disentildeo del Floculador
- 215 Disentildeo del sedimetador de placas paralelas
- 216 Filtro de arena y carbon activado filtro vertical
-
- 2161 Retrolavado del filtro vertical
-
- 217 Sistema de Cloracioacuten
- 218 Almacenamiento
- 219 Caacutelculo de bombas
-
- 2191 Bomba para Retrolavado
- 2192 Bomba para Irrigacioacuten
- 2193 Bomba para Recirculacion de Lodos
- 2194 Bomba elevar cabeza hidraacuteulica al tanque Himoof
-
- 2110 Caacutelculo de la tuberiacutea
- 2111 Caacutelculo del almacenamiento de lodos
-
decantador por gravedad mediante el acercamiento de los requisitos de clarificacioacuten y espesamiento
En el principio de la decantacioacuten lamelarLos criterios baacutesicos para los equipos de decantacioacuten son la claridad adecuada delliacutequido rebosado y la maacutexima densidad de los soacutelidos evacuadosLa superficie necesaria para clarificar una suspensioacuten suele ser superior a la necesaria para su espesamiento
Las partiacuteculas situadas entre las placas lamelaresllegan a la superficie de cada placa siguiendo el vector resultante de las dos fuerzasel arrastre del fluido (Fl) y la gravedad (Fg)Una vez sobre las placas las partiacuteculas descienden resbalando para ser evacuadas en la zonade espesamiento
Control de entrada El caudal de entrada se haraacute por un vertedero transversal a la entrada que permita la distribucioacuten uniforme del flujo
Control de temperatura Con el fin de aumentar la temperatura se han colocado una seria de tubos de precalentamiento por energiacutea solar y mantenerla entre 14degC y 18degc para acelerar la sedimentacioacuten de las partiacuteculas
La zona de sedimentacioacuten estaacute compuesta por un canal rectangular con placas o laacuteminas de acriacutelico inclinadas a 60deg
La salida seraacute 5 cms por debajo de la tuberiacutea de entrada
Caacutemara de recoleccioacuten de lodos Caja con capacidad para depositar los lodos sedimentados y un manhol para su evacuacioacuten perioacutedica
Tiempo de retencioacuten entre 2 - 6 horas
Carga superficial seraacute entre los valores de 1 ndash 5 m3m2diacutea
Profundidad del sedimentador seraacute entre 15 ndash 25 m
El fondo de la unidad debe tener una pendiente entre 5 a 10 para facilitar eldeslizamiento del sedimento hacia la caacutemara de recoleccioacuten de lodos
La pantalla difusora debe ser entre 07 a 100 m de distancia de la pared de entrada
Viscosidad Cinemaacutetica = 10105x10-2 cm2seg
CALCULO SEDIMENTADOR
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Tabla 3
ELEMENTO mm V sedimentacioacuten
mmseg
Tiempo de
Sedimentacioacuten
Arenas gruesas 10 8 3 Seg
Arenas finas 01 0154 38 Seg
Sedimento 005 00154 33 minutos
Bacterias 0001 000154 35 horas
Caudal Q1 = 150 lps = 00015 m3Seg
Q = VolT Vol = QT
Vol = 00015 x 1980 = 297 m3
El sedimentador debe cumplir La lt 20 si Tomamos un ancho de 200 mts
Altura = 130 m
L = 297(12 x200) = 124
Por lo que el sedimentador quedariacutea de a = 200 L = 200 y H altura 130 mts
La = 200200 = 100 lt10 Cumple
Para que haya buen flujo propicio para sedimentacioacuten de partiacuteculas debe cumplir
Numero de Reynolds 702 lt R gt 05
R = Vs x d n
Para
R Numero de Reynolds
Vs Velocidad de sedimentacioacuten
D Diaacutemetro de la partiacutecula sedimentable
n viscosidad cinemaacutetica del flujo n = 0010105 cm2seg
Vs = 118 x g x (Ros -1n) x d2
Ros = 265 para arenas
Vs = 17813
R = 355 cumple
Por lo que el sedimentador quedariacutea de a = 200 m ( dimensioacuten miacutenima) y L = 200 m
216 Filtro de arena y carbon activado filtro vertical
Los filtros de arena o filtro vertical son los elementos maacutes utilizados para filtracioacutende aguas con cargas bajas o medianas de contaminantes que requieran unaretencioacuten de partiacuteculas de hasta veinte micras de tamantildeo Las partiacuteculas ensuspensioacuten que lleva el agua son retenidas durante su paso a traveacutes de un lechofiltrante de arena Una vez que el filtro se haya cargado de impurezas alcanzandouna peacuterdida de carga prefijada La calidad de la filtracioacuten depende de variosparaacutemetros entre otros la forma del filtro altura del lecho filtrante caracteriacutesticasy granulometriacutea de la masa filtrante velocidad de filtracioacuten
El carboacuten activado es un material que se usa para filtrar quiacutemicos nocivos del suelo y del agua contaminada Tiene una textura similar a la de pequentildeos graacutenulos de arena negra A medida que el agua o el aire fluyen a traveacutes de un filtro de carboacuten activado los quiacutemicos son absorbidos o se adhieren a la superficie y dentro de los poros de los graacutenulos La mayoriacutea de los filtros de agua corriente y filtros de tanques de uso en los hogares contienen carboacuten activado y funcionan de la misma manera A menudo los filtros de carboacuten activado se utilizan como parte de un sistema de extraccioacuten y tratamiento para limpiar aguas domeacutesticas
El agua transportada por gravedad pasa por la columna de carboacuten activado para retirar los malos olores y coloracioacuten turbia Este filtro presenta forma ciliacutendrica y trabaja en sentido vertical Los graacutenulos de carboacuten detienen los floacuteculos que no pudieronser retenidos en el filtro de arena gruesa
2161 Retrolavado del filtro vertical
Al finalizar el proceso de tratamiento se inicia el lavado del filtrocuando el agua en el tanque delfiltro alcanza el nivel miacutenimo se abre la vaacutelvula que permite elpaso de una ducha de agua limpia sobre la superficie del filtro
Cuando el agua alcanza el nivel maacuteximo permitido en la bandeja del filtro arranca la bomba de retrolavado y transporta los residuos de la filtracioacuten y el agua hacia el tanque de tratamiento inicial
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Caacutelculo de los filtros
NUMERO DE UNIDADES FILTRANTES
Para un caudal de 00263 lpspor moacutedulo y una velocidad de filtracioacuten promedio de 125 m3m2-diacuteaii se tiene que el aacuterea necesaria para un moacutedulo proyectados es
Al = 0000263x86400125 = 019 m2
V=TctimesQd 09997
Tc entre 2 a 30 minutos Tiempo de contacto
Filtro de arena gruesa
V = 2060 x 00263 09997 = 00315 m3
Altura del lecho H = V Al H = 00315 019 =017 m Altura miacutenima para cualquiera de los lechos filtrantes
Alturas superiores mejoran la operacioacuten de filtracioacuten se tomaron - h filtro de arena gruesa =055m- h Filtro de carbon activado = 035 m- h Filtro de arena fina = 055 m
217 Sistema de CloracioacutenSe haraacute por medio de un dosificador de liacutequido compuesto por una solucioacuten de cloro granulado al 80 o por penclorito 130
El sistema tendraacute un kit para la medicioacuten de Ph y Cloro residual para lo cual se capacitaraacute al personal en la operacioacuten
218 Almacenamiento
El agua procedende del filtro se almacenaraacute en un tanque de 200 m3 agua que seraacute bombeada para la irrigacioacuten de los jardines o podraacute ser utilizada en labores de aseo
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219 Caacutelculo de bombas
2191 Bomba para Retrolavado
Ph= ρQh75η
DondePh = Potencia de la bomba (HP)Q = Caudal (m3s) = Densidad del agua ( 1000 Kgrm3)h = Altura diferencial (mts)n = Eficiencia de la bomba (60)
para retrolavadoQ = 3 lps = 0003 m3segh = 800 mtsn = 60
Ph = 1000x0003x8 (75x060) = 053
Electrobomba de frac12 HP
2192 Bomba para Irrigacioacuten
Para Irrigacioacuten
Q = 2 lps = 0002 m3segh = 7000 mtsn = 60
Ph = 1000x0002x70 (75x060) = 311
Electrobomba de 3 HP
2193 Bomba para Recirculacion de Lodos
Q = 2 lps = 0002 m3segh = 800 mtsn = 60
Ph = 1000x0002x800 (75x060) = 035
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Electrobomba de 05 HP
2194 Bomba elevar cabeza hidraacuteulica al tanque Himoof
Ph= ρQh75η
DondePh = Potencia de la bomba (HP)Q = Caudal (m3s) = Densidad del agua ( 1000 Kgrm3)h = Altura diferencial (mts)n = Eficiencia de la bomba (60)
para ingresoQ = 15 lps = 00015 m3segh = 800 mtsn = 50
Ph = 1000x00015x8 (75x050) = 032
Electrobomba de frac12 HP
2110 Caacutelculo de la tuberiacutea
Las tuberiacuteas para el flujo de los liacutequidos debe cumpli una vlt020mseg iii Por lo que se calcula la tuberiacutea minima necesaria para el funcionamiento en estas condiciones asiacute
Qd = v x Ao
Donde
Qd = Caudal de disentildeo Qd = 00015m3s (050lps)v = Velocidad del flujo vlt=020 msegAo= Area transversal de la tuberiacutea
Ao = 00015 020 = 00075 m2
D = raiacutez(4xArea) = 00977 m 4rdquo
Tuberia para irrigacioacuten manguera de polietileno agriacutecola de 4rdquo
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2111 Caacutelculo del almacenamiento de lodos
Als=VelHa
Donde
Ha Profundidad del lecho 150 m
Als =1050150 = 700 m2
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iESPECIFICACIONES TEacuteCNICAS PARA ELDISENtildeO DE TRAMPA DE GRASAOrganizacioacuten Panamericana de la Salud
iiGUIacuteA PARA EL DISENtildeO DE TANQUES SEacutePTICOSTANQUES IMHOFF Y LAGUNAS DE ESTABILIZACIOacuteN Organizacioacuten Panamericana de la Salud Lima 2005
iii Titulo E RAS2000
- TABLA DE CONTENIDO
- 1 REACTOR ANAEROBIO TANQUE HIMOFF
- 2 MEMORIAS de CALCULO
-
- 21 DISENtildeO PLANTA DE TRATAMIENTO PARA AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS
-
- 211 Caacutelculo de la rejilla
- 212 Disentildeo de la trampa de grasas
- 213 Disentildeo del Tanque Himoff
- 214 Disentildeo del Floculador
- 215 Disentildeo del sedimetador de placas paralelas
- 216 Filtro de arena y carbon activado filtro vertical
-
- 2161 Retrolavado del filtro vertical
-
- 217 Sistema de Cloracioacuten
- 218 Almacenamiento
- 219 Caacutelculo de bombas
-
- 2191 Bomba para Retrolavado
- 2192 Bomba para Irrigacioacuten
- 2193 Bomba para Recirculacion de Lodos
- 2194 Bomba elevar cabeza hidraacuteulica al tanque Himoof
-
- 2110 Caacutelculo de la tuberiacutea
- 2111 Caacutelculo del almacenamiento de lodos
-
Tabla 3
ELEMENTO mm V sedimentacioacuten
mmseg
Tiempo de
Sedimentacioacuten
Arenas gruesas 10 8 3 Seg
Arenas finas 01 0154 38 Seg
Sedimento 005 00154 33 minutos
Bacterias 0001 000154 35 horas
Caudal Q1 = 150 lps = 00015 m3Seg
Q = VolT Vol = QT
Vol = 00015 x 1980 = 297 m3
El sedimentador debe cumplir La lt 20 si Tomamos un ancho de 200 mts
Altura = 130 m
L = 297(12 x200) = 124
Por lo que el sedimentador quedariacutea de a = 200 L = 200 y H altura 130 mts
La = 200200 = 100 lt10 Cumple
Para que haya buen flujo propicio para sedimentacioacuten de partiacuteculas debe cumplir
Numero de Reynolds 702 lt R gt 05
R = Vs x d n
Para
R Numero de Reynolds
Vs Velocidad de sedimentacioacuten
D Diaacutemetro de la partiacutecula sedimentable
n viscosidad cinemaacutetica del flujo n = 0010105 cm2seg
Vs = 118 x g x (Ros -1n) x d2
Ros = 265 para arenas
Vs = 17813
R = 355 cumple
Por lo que el sedimentador quedariacutea de a = 200 m ( dimensioacuten miacutenima) y L = 200 m
216 Filtro de arena y carbon activado filtro vertical
Los filtros de arena o filtro vertical son los elementos maacutes utilizados para filtracioacutende aguas con cargas bajas o medianas de contaminantes que requieran unaretencioacuten de partiacuteculas de hasta veinte micras de tamantildeo Las partiacuteculas ensuspensioacuten que lleva el agua son retenidas durante su paso a traveacutes de un lechofiltrante de arena Una vez que el filtro se haya cargado de impurezas alcanzandouna peacuterdida de carga prefijada La calidad de la filtracioacuten depende de variosparaacutemetros entre otros la forma del filtro altura del lecho filtrante caracteriacutesticasy granulometriacutea de la masa filtrante velocidad de filtracioacuten
El carboacuten activado es un material que se usa para filtrar quiacutemicos nocivos del suelo y del agua contaminada Tiene una textura similar a la de pequentildeos graacutenulos de arena negra A medida que el agua o el aire fluyen a traveacutes de un filtro de carboacuten activado los quiacutemicos son absorbidos o se adhieren a la superficie y dentro de los poros de los graacutenulos La mayoriacutea de los filtros de agua corriente y filtros de tanques de uso en los hogares contienen carboacuten activado y funcionan de la misma manera A menudo los filtros de carboacuten activado se utilizan como parte de un sistema de extraccioacuten y tratamiento para limpiar aguas domeacutesticas
El agua transportada por gravedad pasa por la columna de carboacuten activado para retirar los malos olores y coloracioacuten turbia Este filtro presenta forma ciliacutendrica y trabaja en sentido vertical Los graacutenulos de carboacuten detienen los floacuteculos que no pudieronser retenidos en el filtro de arena gruesa
2161 Retrolavado del filtro vertical
Al finalizar el proceso de tratamiento se inicia el lavado del filtrocuando el agua en el tanque delfiltro alcanza el nivel miacutenimo se abre la vaacutelvula que permite elpaso de una ducha de agua limpia sobre la superficie del filtro
Cuando el agua alcanza el nivel maacuteximo permitido en la bandeja del filtro arranca la bomba de retrolavado y transporta los residuos de la filtracioacuten y el agua hacia el tanque de tratamiento inicial
14
Caacutelculo de los filtros
NUMERO DE UNIDADES FILTRANTES
Para un caudal de 00263 lpspor moacutedulo y una velocidad de filtracioacuten promedio de 125 m3m2-diacuteaii se tiene que el aacuterea necesaria para un moacutedulo proyectados es
Al = 0000263x86400125 = 019 m2
V=TctimesQd 09997
Tc entre 2 a 30 minutos Tiempo de contacto
Filtro de arena gruesa
V = 2060 x 00263 09997 = 00315 m3
Altura del lecho H = V Al H = 00315 019 =017 m Altura miacutenima para cualquiera de los lechos filtrantes
Alturas superiores mejoran la operacioacuten de filtracioacuten se tomaron - h filtro de arena gruesa =055m- h Filtro de carbon activado = 035 m- h Filtro de arena fina = 055 m
217 Sistema de CloracioacutenSe haraacute por medio de un dosificador de liacutequido compuesto por una solucioacuten de cloro granulado al 80 o por penclorito 130
El sistema tendraacute un kit para la medicioacuten de Ph y Cloro residual para lo cual se capacitaraacute al personal en la operacioacuten
218 Almacenamiento
El agua procedende del filtro se almacenaraacute en un tanque de 200 m3 agua que seraacute bombeada para la irrigacioacuten de los jardines o podraacute ser utilizada en labores de aseo
15
219 Caacutelculo de bombas
2191 Bomba para Retrolavado
Ph= ρQh75η
DondePh = Potencia de la bomba (HP)Q = Caudal (m3s) = Densidad del agua ( 1000 Kgrm3)h = Altura diferencial (mts)n = Eficiencia de la bomba (60)
para retrolavadoQ = 3 lps = 0003 m3segh = 800 mtsn = 60
Ph = 1000x0003x8 (75x060) = 053
Electrobomba de frac12 HP
2192 Bomba para Irrigacioacuten
Para Irrigacioacuten
Q = 2 lps = 0002 m3segh = 7000 mtsn = 60
Ph = 1000x0002x70 (75x060) = 311
Electrobomba de 3 HP
2193 Bomba para Recirculacion de Lodos
Q = 2 lps = 0002 m3segh = 800 mtsn = 60
Ph = 1000x0002x800 (75x060) = 035
16
Electrobomba de 05 HP
2194 Bomba elevar cabeza hidraacuteulica al tanque Himoof
Ph= ρQh75η
DondePh = Potencia de la bomba (HP)Q = Caudal (m3s) = Densidad del agua ( 1000 Kgrm3)h = Altura diferencial (mts)n = Eficiencia de la bomba (60)
para ingresoQ = 15 lps = 00015 m3segh = 800 mtsn = 50
Ph = 1000x00015x8 (75x050) = 032
Electrobomba de frac12 HP
2110 Caacutelculo de la tuberiacutea
Las tuberiacuteas para el flujo de los liacutequidos debe cumpli una vlt020mseg iii Por lo que se calcula la tuberiacutea minima necesaria para el funcionamiento en estas condiciones asiacute
Qd = v x Ao
Donde
Qd = Caudal de disentildeo Qd = 00015m3s (050lps)v = Velocidad del flujo vlt=020 msegAo= Area transversal de la tuberiacutea
Ao = 00015 020 = 00075 m2
D = raiacutez(4xArea) = 00977 m 4rdquo
Tuberia para irrigacioacuten manguera de polietileno agriacutecola de 4rdquo
17
2111 Caacutelculo del almacenamiento de lodos
Als=VelHa
Donde
Ha Profundidad del lecho 150 m
Als =1050150 = 700 m2
18
iESPECIFICACIONES TEacuteCNICAS PARA ELDISENtildeO DE TRAMPA DE GRASAOrganizacioacuten Panamericana de la Salud
iiGUIacuteA PARA EL DISENtildeO DE TANQUES SEacutePTICOSTANQUES IMHOFF Y LAGUNAS DE ESTABILIZACIOacuteN Organizacioacuten Panamericana de la Salud Lima 2005
iii Titulo E RAS2000
- TABLA DE CONTENIDO
- 1 REACTOR ANAEROBIO TANQUE HIMOFF
- 2 MEMORIAS de CALCULO
-
- 21 DISENtildeO PLANTA DE TRATAMIENTO PARA AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS
-
- 211 Caacutelculo de la rejilla
- 212 Disentildeo de la trampa de grasas
- 213 Disentildeo del Tanque Himoff
- 214 Disentildeo del Floculador
- 215 Disentildeo del sedimetador de placas paralelas
- 216 Filtro de arena y carbon activado filtro vertical
-
- 2161 Retrolavado del filtro vertical
-
- 217 Sistema de Cloracioacuten
- 218 Almacenamiento
- 219 Caacutelculo de bombas
-
- 2191 Bomba para Retrolavado
- 2192 Bomba para Irrigacioacuten
- 2193 Bomba para Recirculacion de Lodos
- 2194 Bomba elevar cabeza hidraacuteulica al tanque Himoof
-
- 2110 Caacutelculo de la tuberiacutea
- 2111 Caacutelculo del almacenamiento de lodos
-
R = 355 cumple
Por lo que el sedimentador quedariacutea de a = 200 m ( dimensioacuten miacutenima) y L = 200 m
216 Filtro de arena y carbon activado filtro vertical
Los filtros de arena o filtro vertical son los elementos maacutes utilizados para filtracioacutende aguas con cargas bajas o medianas de contaminantes que requieran unaretencioacuten de partiacuteculas de hasta veinte micras de tamantildeo Las partiacuteculas ensuspensioacuten que lleva el agua son retenidas durante su paso a traveacutes de un lechofiltrante de arena Una vez que el filtro se haya cargado de impurezas alcanzandouna peacuterdida de carga prefijada La calidad de la filtracioacuten depende de variosparaacutemetros entre otros la forma del filtro altura del lecho filtrante caracteriacutesticasy granulometriacutea de la masa filtrante velocidad de filtracioacuten
El carboacuten activado es un material que se usa para filtrar quiacutemicos nocivos del suelo y del agua contaminada Tiene una textura similar a la de pequentildeos graacutenulos de arena negra A medida que el agua o el aire fluyen a traveacutes de un filtro de carboacuten activado los quiacutemicos son absorbidos o se adhieren a la superficie y dentro de los poros de los graacutenulos La mayoriacutea de los filtros de agua corriente y filtros de tanques de uso en los hogares contienen carboacuten activado y funcionan de la misma manera A menudo los filtros de carboacuten activado se utilizan como parte de un sistema de extraccioacuten y tratamiento para limpiar aguas domeacutesticas
El agua transportada por gravedad pasa por la columna de carboacuten activado para retirar los malos olores y coloracioacuten turbia Este filtro presenta forma ciliacutendrica y trabaja en sentido vertical Los graacutenulos de carboacuten detienen los floacuteculos que no pudieronser retenidos en el filtro de arena gruesa
2161 Retrolavado del filtro vertical
Al finalizar el proceso de tratamiento se inicia el lavado del filtrocuando el agua en el tanque delfiltro alcanza el nivel miacutenimo se abre la vaacutelvula que permite elpaso de una ducha de agua limpia sobre la superficie del filtro
Cuando el agua alcanza el nivel maacuteximo permitido en la bandeja del filtro arranca la bomba de retrolavado y transporta los residuos de la filtracioacuten y el agua hacia el tanque de tratamiento inicial
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Caacutelculo de los filtros
NUMERO DE UNIDADES FILTRANTES
Para un caudal de 00263 lpspor moacutedulo y una velocidad de filtracioacuten promedio de 125 m3m2-diacuteaii se tiene que el aacuterea necesaria para un moacutedulo proyectados es
Al = 0000263x86400125 = 019 m2
V=TctimesQd 09997
Tc entre 2 a 30 minutos Tiempo de contacto
Filtro de arena gruesa
V = 2060 x 00263 09997 = 00315 m3
Altura del lecho H = V Al H = 00315 019 =017 m Altura miacutenima para cualquiera de los lechos filtrantes
Alturas superiores mejoran la operacioacuten de filtracioacuten se tomaron - h filtro de arena gruesa =055m- h Filtro de carbon activado = 035 m- h Filtro de arena fina = 055 m
217 Sistema de CloracioacutenSe haraacute por medio de un dosificador de liacutequido compuesto por una solucioacuten de cloro granulado al 80 o por penclorito 130
El sistema tendraacute un kit para la medicioacuten de Ph y Cloro residual para lo cual se capacitaraacute al personal en la operacioacuten
218 Almacenamiento
El agua procedende del filtro se almacenaraacute en un tanque de 200 m3 agua que seraacute bombeada para la irrigacioacuten de los jardines o podraacute ser utilizada en labores de aseo
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219 Caacutelculo de bombas
2191 Bomba para Retrolavado
Ph= ρQh75η
DondePh = Potencia de la bomba (HP)Q = Caudal (m3s) = Densidad del agua ( 1000 Kgrm3)h = Altura diferencial (mts)n = Eficiencia de la bomba (60)
para retrolavadoQ = 3 lps = 0003 m3segh = 800 mtsn = 60
Ph = 1000x0003x8 (75x060) = 053
Electrobomba de frac12 HP
2192 Bomba para Irrigacioacuten
Para Irrigacioacuten
Q = 2 lps = 0002 m3segh = 7000 mtsn = 60
Ph = 1000x0002x70 (75x060) = 311
Electrobomba de 3 HP
2193 Bomba para Recirculacion de Lodos
Q = 2 lps = 0002 m3segh = 800 mtsn = 60
Ph = 1000x0002x800 (75x060) = 035
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Electrobomba de 05 HP
2194 Bomba elevar cabeza hidraacuteulica al tanque Himoof
Ph= ρQh75η
DondePh = Potencia de la bomba (HP)Q = Caudal (m3s) = Densidad del agua ( 1000 Kgrm3)h = Altura diferencial (mts)n = Eficiencia de la bomba (60)
para ingresoQ = 15 lps = 00015 m3segh = 800 mtsn = 50
Ph = 1000x00015x8 (75x050) = 032
Electrobomba de frac12 HP
2110 Caacutelculo de la tuberiacutea
Las tuberiacuteas para el flujo de los liacutequidos debe cumpli una vlt020mseg iii Por lo que se calcula la tuberiacutea minima necesaria para el funcionamiento en estas condiciones asiacute
Qd = v x Ao
Donde
Qd = Caudal de disentildeo Qd = 00015m3s (050lps)v = Velocidad del flujo vlt=020 msegAo= Area transversal de la tuberiacutea
Ao = 00015 020 = 00075 m2
D = raiacutez(4xArea) = 00977 m 4rdquo
Tuberia para irrigacioacuten manguera de polietileno agriacutecola de 4rdquo
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2111 Caacutelculo del almacenamiento de lodos
Als=VelHa
Donde
Ha Profundidad del lecho 150 m
Als =1050150 = 700 m2
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iii Titulo E RAS2000
- TABLA DE CONTENIDO
- 1 REACTOR ANAEROBIO TANQUE HIMOFF
- 2 MEMORIAS de CALCULO
-
- 21 DISENtildeO PLANTA DE TRATAMIENTO PARA AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS
-
- 211 Caacutelculo de la rejilla
- 212 Disentildeo de la trampa de grasas
- 213 Disentildeo del Tanque Himoff
- 214 Disentildeo del Floculador
- 215 Disentildeo del sedimetador de placas paralelas
- 216 Filtro de arena y carbon activado filtro vertical
-
- 2161 Retrolavado del filtro vertical
-
- 217 Sistema de Cloracioacuten
- 218 Almacenamiento
- 219 Caacutelculo de bombas
-
- 2191 Bomba para Retrolavado
- 2192 Bomba para Irrigacioacuten
- 2193 Bomba para Recirculacion de Lodos
- 2194 Bomba elevar cabeza hidraacuteulica al tanque Himoof
-
- 2110 Caacutelculo de la tuberiacutea
- 2111 Caacutelculo del almacenamiento de lodos
-
Caacutelculo de los filtros
NUMERO DE UNIDADES FILTRANTES
Para un caudal de 00263 lpspor moacutedulo y una velocidad de filtracioacuten promedio de 125 m3m2-diacuteaii se tiene que el aacuterea necesaria para un moacutedulo proyectados es
Al = 0000263x86400125 = 019 m2
V=TctimesQd 09997
Tc entre 2 a 30 minutos Tiempo de contacto
Filtro de arena gruesa
V = 2060 x 00263 09997 = 00315 m3
Altura del lecho H = V Al H = 00315 019 =017 m Altura miacutenima para cualquiera de los lechos filtrantes
Alturas superiores mejoran la operacioacuten de filtracioacuten se tomaron - h filtro de arena gruesa =055m- h Filtro de carbon activado = 035 m- h Filtro de arena fina = 055 m
217 Sistema de CloracioacutenSe haraacute por medio de un dosificador de liacutequido compuesto por una solucioacuten de cloro granulado al 80 o por penclorito 130
El sistema tendraacute un kit para la medicioacuten de Ph y Cloro residual para lo cual se capacitaraacute al personal en la operacioacuten
218 Almacenamiento
El agua procedende del filtro se almacenaraacute en un tanque de 200 m3 agua que seraacute bombeada para la irrigacioacuten de los jardines o podraacute ser utilizada en labores de aseo
15
219 Caacutelculo de bombas
2191 Bomba para Retrolavado
Ph= ρQh75η
DondePh = Potencia de la bomba (HP)Q = Caudal (m3s) = Densidad del agua ( 1000 Kgrm3)h = Altura diferencial (mts)n = Eficiencia de la bomba (60)
para retrolavadoQ = 3 lps = 0003 m3segh = 800 mtsn = 60
Ph = 1000x0003x8 (75x060) = 053
Electrobomba de frac12 HP
2192 Bomba para Irrigacioacuten
Para Irrigacioacuten
Q = 2 lps = 0002 m3segh = 7000 mtsn = 60
Ph = 1000x0002x70 (75x060) = 311
Electrobomba de 3 HP
2193 Bomba para Recirculacion de Lodos
Q = 2 lps = 0002 m3segh = 800 mtsn = 60
Ph = 1000x0002x800 (75x060) = 035
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Electrobomba de 05 HP
2194 Bomba elevar cabeza hidraacuteulica al tanque Himoof
Ph= ρQh75η
DondePh = Potencia de la bomba (HP)Q = Caudal (m3s) = Densidad del agua ( 1000 Kgrm3)h = Altura diferencial (mts)n = Eficiencia de la bomba (60)
para ingresoQ = 15 lps = 00015 m3segh = 800 mtsn = 50
Ph = 1000x00015x8 (75x050) = 032
Electrobomba de frac12 HP
2110 Caacutelculo de la tuberiacutea
Las tuberiacuteas para el flujo de los liacutequidos debe cumpli una vlt020mseg iii Por lo que se calcula la tuberiacutea minima necesaria para el funcionamiento en estas condiciones asiacute
Qd = v x Ao
Donde
Qd = Caudal de disentildeo Qd = 00015m3s (050lps)v = Velocidad del flujo vlt=020 msegAo= Area transversal de la tuberiacutea
Ao = 00015 020 = 00075 m2
D = raiacutez(4xArea) = 00977 m 4rdquo
Tuberia para irrigacioacuten manguera de polietileno agriacutecola de 4rdquo
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2111 Caacutelculo del almacenamiento de lodos
Als=VelHa
Donde
Ha Profundidad del lecho 150 m
Als =1050150 = 700 m2
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iiGUIacuteA PARA EL DISENtildeO DE TANQUES SEacutePTICOSTANQUES IMHOFF Y LAGUNAS DE ESTABILIZACIOacuteN Organizacioacuten Panamericana de la Salud Lima 2005
iii Titulo E RAS2000
- TABLA DE CONTENIDO
- 1 REACTOR ANAEROBIO TANQUE HIMOFF
- 2 MEMORIAS de CALCULO
-
- 21 DISENtildeO PLANTA DE TRATAMIENTO PARA AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS
-
- 211 Caacutelculo de la rejilla
- 212 Disentildeo de la trampa de grasas
- 213 Disentildeo del Tanque Himoff
- 214 Disentildeo del Floculador
- 215 Disentildeo del sedimetador de placas paralelas
- 216 Filtro de arena y carbon activado filtro vertical
-
- 2161 Retrolavado del filtro vertical
-
- 217 Sistema de Cloracioacuten
- 218 Almacenamiento
- 219 Caacutelculo de bombas
-
- 2191 Bomba para Retrolavado
- 2192 Bomba para Irrigacioacuten
- 2193 Bomba para Recirculacion de Lodos
- 2194 Bomba elevar cabeza hidraacuteulica al tanque Himoof
-
- 2110 Caacutelculo de la tuberiacutea
- 2111 Caacutelculo del almacenamiento de lodos
-
219 Caacutelculo de bombas
2191 Bomba para Retrolavado
Ph= ρQh75η
DondePh = Potencia de la bomba (HP)Q = Caudal (m3s) = Densidad del agua ( 1000 Kgrm3)h = Altura diferencial (mts)n = Eficiencia de la bomba (60)
para retrolavadoQ = 3 lps = 0003 m3segh = 800 mtsn = 60
Ph = 1000x0003x8 (75x060) = 053
Electrobomba de frac12 HP
2192 Bomba para Irrigacioacuten
Para Irrigacioacuten
Q = 2 lps = 0002 m3segh = 7000 mtsn = 60
Ph = 1000x0002x70 (75x060) = 311
Electrobomba de 3 HP
2193 Bomba para Recirculacion de Lodos
Q = 2 lps = 0002 m3segh = 800 mtsn = 60
Ph = 1000x0002x800 (75x060) = 035
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Electrobomba de 05 HP
2194 Bomba elevar cabeza hidraacuteulica al tanque Himoof
Ph= ρQh75η
DondePh = Potencia de la bomba (HP)Q = Caudal (m3s) = Densidad del agua ( 1000 Kgrm3)h = Altura diferencial (mts)n = Eficiencia de la bomba (60)
para ingresoQ = 15 lps = 00015 m3segh = 800 mtsn = 50
Ph = 1000x00015x8 (75x050) = 032
Electrobomba de frac12 HP
2110 Caacutelculo de la tuberiacutea
Las tuberiacuteas para el flujo de los liacutequidos debe cumpli una vlt020mseg iii Por lo que se calcula la tuberiacutea minima necesaria para el funcionamiento en estas condiciones asiacute
Qd = v x Ao
Donde
Qd = Caudal de disentildeo Qd = 00015m3s (050lps)v = Velocidad del flujo vlt=020 msegAo= Area transversal de la tuberiacutea
Ao = 00015 020 = 00075 m2
D = raiacutez(4xArea) = 00977 m 4rdquo
Tuberia para irrigacioacuten manguera de polietileno agriacutecola de 4rdquo
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2111 Caacutelculo del almacenamiento de lodos
Als=VelHa
Donde
Ha Profundidad del lecho 150 m
Als =1050150 = 700 m2
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-
- 21 DISENtildeO PLANTA DE TRATAMIENTO PARA AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS
-
- 211 Caacutelculo de la rejilla
- 212 Disentildeo de la trampa de grasas
- 213 Disentildeo del Tanque Himoff
- 214 Disentildeo del Floculador
- 215 Disentildeo del sedimetador de placas paralelas
- 216 Filtro de arena y carbon activado filtro vertical
-
- 2161 Retrolavado del filtro vertical
-
- 217 Sistema de Cloracioacuten
- 218 Almacenamiento
- 219 Caacutelculo de bombas
-
- 2191 Bomba para Retrolavado
- 2192 Bomba para Irrigacioacuten
- 2193 Bomba para Recirculacion de Lodos
- 2194 Bomba elevar cabeza hidraacuteulica al tanque Himoof
-
- 2110 Caacutelculo de la tuberiacutea
- 2111 Caacutelculo del almacenamiento de lodos
-
Electrobomba de 05 HP
2194 Bomba elevar cabeza hidraacuteulica al tanque Himoof
Ph= ρQh75η
DondePh = Potencia de la bomba (HP)Q = Caudal (m3s) = Densidad del agua ( 1000 Kgrm3)h = Altura diferencial (mts)n = Eficiencia de la bomba (60)
para ingresoQ = 15 lps = 00015 m3segh = 800 mtsn = 50
Ph = 1000x00015x8 (75x050) = 032
Electrobomba de frac12 HP
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Las tuberiacuteas para el flujo de los liacutequidos debe cumpli una vlt020mseg iii Por lo que se calcula la tuberiacutea minima necesaria para el funcionamiento en estas condiciones asiacute
Qd = v x Ao
Donde
Qd = Caudal de disentildeo Qd = 00015m3s (050lps)v = Velocidad del flujo vlt=020 msegAo= Area transversal de la tuberiacutea
Ao = 00015 020 = 00075 m2
D = raiacutez(4xArea) = 00977 m 4rdquo
Tuberia para irrigacioacuten manguera de polietileno agriacutecola de 4rdquo
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2111 Caacutelculo del almacenamiento de lodos
Als=VelHa
Donde
Ha Profundidad del lecho 150 m
Als =1050150 = 700 m2
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-
- 21 DISENtildeO PLANTA DE TRATAMIENTO PARA AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS
-
- 211 Caacutelculo de la rejilla
- 212 Disentildeo de la trampa de grasas
- 213 Disentildeo del Tanque Himoff
- 214 Disentildeo del Floculador
- 215 Disentildeo del sedimetador de placas paralelas
- 216 Filtro de arena y carbon activado filtro vertical
-
- 2161 Retrolavado del filtro vertical
-
- 217 Sistema de Cloracioacuten
- 218 Almacenamiento
- 219 Caacutelculo de bombas
-
- 2191 Bomba para Retrolavado
- 2192 Bomba para Irrigacioacuten
- 2193 Bomba para Recirculacion de Lodos
- 2194 Bomba elevar cabeza hidraacuteulica al tanque Himoof
-
- 2110 Caacutelculo de la tuberiacutea
- 2111 Caacutelculo del almacenamiento de lodos
-
2111 Caacutelculo del almacenamiento de lodos
Als=VelHa
Donde
Ha Profundidad del lecho 150 m
Als =1050150 = 700 m2
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- 212 Disentildeo de la trampa de grasas
- 213 Disentildeo del Tanque Himoff
- 214 Disentildeo del Floculador
- 215 Disentildeo del sedimetador de placas paralelas
- 216 Filtro de arena y carbon activado filtro vertical
-
- 2161 Retrolavado del filtro vertical
-
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- 218 Almacenamiento
- 219 Caacutelculo de bombas
-
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- 2192 Bomba para Irrigacioacuten
- 2193 Bomba para Recirculacion de Lodos
- 2194 Bomba elevar cabeza hidraacuteulica al tanque Himoof
-
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- 213 Disentildeo del Tanque Himoff
- 214 Disentildeo del Floculador
- 215 Disentildeo del sedimetador de placas paralelas
- 216 Filtro de arena y carbon activado filtro vertical
-
- 2161 Retrolavado del filtro vertical
-
- 217 Sistema de Cloracioacuten
- 218 Almacenamiento
- 219 Caacutelculo de bombas
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- 2191 Bomba para Retrolavado
- 2192 Bomba para Irrigacioacuten
- 2193 Bomba para Recirculacion de Lodos
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