1.2.2 Tratamiento de Aguas Negras Parte Líquida -Cámara y Lecho de piedras-

Para saber que volumen se generara en una y otra corriente, para su posterior tratamiento, se realizó el siguiente cálculo de dotación de aguas.

1.2.2.1 Calculo de Dotación de Aguas

Es necesario hacer las siguientes estimaciones según las necesidades convencionales, o aquellas con un mayor grado de conciencia, sobre la utilización de un bien común que en algunos ecosistemas humanos pudiera llegar a escasear. Estas alternativas pueden ir desde aquel que no utiliza el agua y todas las aguas residuales, hasta aquel en que el consumo se reduce al máximo.El consumo podría llegar podrá ser estimado, según los siguientes sistemas tendientes a un uso conciente:

Consumo de agua (Lt/Día/persona) según los sistemas de:

Agua para beber y cocinar

Lavado de vajillas

Baño y lavado de Ropa

Sistema independiente de retrete Total

Consumo mínimo con grifería de pulverización y recirculado de agua 5 0,66 0 0 5,66

Consumo mínimo con grifería convencional 5 15 4 0 24Casa ecol. (destilación de agua para alimento y lavado de vajilla) 0 0 9,3 0 9,3Casa autónoma con grifería convencional y baño (Con lavado y baño reutilizado, y Biodigestión de metano) 10 11 0 6 27

Los mismo pintados en amarillo implican un gasto de energía extra para su pequeña o nula utilización. Sin embargo deberemos calcular el sistema para personas sin hábitos de un uso responsable del agua

Pers. Dotación (L/día*per)

Dotación Negra (L/día/per) Dotación/día (Lt)

Dotación/día (Lt)

Aguas Negras

Aguas Grises

Trabajadores estables

30 150 20 600 3900

Seminarios y cursos

43 50 10 430 1720

Sala reunión 10 50 10 100 400visitantes 50 25 5 250 1000Totales 1380 7020

Total 8400factor perdida x tratamiento 15%Caudal a Fuente 7140

Caudal (L/hr) en 24hs 298Caudal (L/hr) en 16hs 446

De esta forma observamos que necesitaremos una cámara séptica con una dimensión de 1,4m3 para tratar la materia orgánica sólida previamente separada en origen. Pero se decidió sobredimensionar la misma al doble, considerando una posible ampliación edilicia. El cuadro también nos demuestra que necesitaremos aproximadamente 8m3 de agua por día. Lo que significa que tendremos que buscar un método pasivo de asegurar este volumen sin depender del agua de red.Los sólidos de aguas negras desembocarán en una cámara con pendiente de 15º permitiendo su escurrimiento hacia una posterior cámara de dimensiones calculadas según parámetros de diseño de un compostario para 30 personas. La función del compostario no será tanto para la producción de composta, sino para un pretratamiento de la materia orgánica convertida en vermicompost que pueda funcionar como “combustible” en la producción energética de gas, al alimentar el Biodigestor. Recordemos que un Biodigestor no funciona bien con heces humanas debido a la carga antibacteriana que pueda traer su alimentación industrializada y medicación alopática, además de otros factores estocásticos. Por tal motivo es que es necesario este pretratamiento. Para conseguir una carga homogénea bacteriana se agregarán otras fuentes combustibles a base de tunales y sorgo, los cuales son de probada eficiencia en la producción de biogas, gracias a su rápida y energética descomposición.

1.2.2.2 Tratamiento

Son consideradas cuasi grises, porque en su mayoría estarán compuestas de orina con posibles restos de materia orgánica. Serán colectadas en una cámara de 7m3 como mínimo considerando el sobredimensionamiento, y que esta misma no tiene un necesario tiempo de residencia, sino que corre por un lecho de piedras, subrepticiamente al sistema de tratamiento de las heces (parte sólida) para el Biodigestor. Esta innovación a los sistemas clásicos de tratamiento permaculturales se piensa para evitar que las lombrices no bajen, y busquen la nueva materia orgánica digerible. Ya que la orina no es amigable para su actividad biológica, esta podrá escurrir por debajo de ellas, con el destino final de un posterior tratamiento de aguas grises con lecho desnitrificante.

Estos fluidos estarán separados de la parte sólida por un lecho de piedras que le quite las aguas a las heces, debido a que ellas no se llevan bien con el agua pero si con la tierra para permitir que sean digeridas por las lombrices. Al entrar a la compostera quisimos evitar una interacción inicial aislando el lecho de orina y líquidos para evitar que se contamine de nitrógeno el alimento de las lombrices. Sin embargo al final, se permitirá un contacto intimo entre el vermicompost (tratado por las lombrices) y el lecho de piedras embebido de orina, para ahuyentar las lombrices de esta etapa final (promoviéndolas al inicio del compostario para evitar una perdida de ellas por un posible ingreso al Biodigestor).

El lecho de piedras tendrá al inicio, un sistema de ventilación y toma de aire para un mejor tratamiento aerobio y circulación de líquidos por el lecho de piedras.

1.2-3 Tratamiento Aguas Negras Parte Sólida

La cámara séptica tendrá un volumen de 3 m3, sobredimensionado al doble de su dotación de uso. Sin contar el volumen ocupado por la pendiente de lecho de piedras. Allí se colectaran los residuos sólidos que provengan exclusivamente de los inodoros, permitiéndose contener solo papel y agua (con posibles restos de orina). No se deberán permitir ingresar ningún tipo de desinfectante bactericida, detergentes, ni compuestos que contengan cloro o cualquier halógeno que pudiera inhibir la actividad bacteriana.Al llegar a la cámara, los sólidos podrán escurrir por una pendiente de 15º que los direccionará hacia la compostera, donde una población de lombrices rojas será la encargada de pretratar esta materia orgánica en un vermicompost, (de mayor carga orgánica) como materia prima principal en un posterior Biodigestor. Esta pendiente también tendrá un lecho de piedras permitiendo la descomposición anaerobia sobre sus superficies, como primera etapa para amortiguar el siguiente proceso.

1.2.4 Compostera con lombrices rojas:

Tomará el sólido acumulado en la cámara séptica que empiece a subir por la abertura inferior que da el paso a la compostera. Así las lombrices tendrán una alimentación de abajo hacia arriba sin los riesgos de quedar tapadas por una gran superficie de materia orgánica que

pueda inhibir su actividad. Recordemos que en todo compostario solo se podrá agregar hasta una altura de 5cm de materia orgánica nueva, en su superficie, por la misma razón.

El primer paso de la compostera estará aislado del lecho de piedras por donde corre la orina, con el objeto de permitir un trabajo cómodo por parte de las lombrices en esta primera etapa de la digestión. La ubicación de una placa deflectora en la mitad de la compostera es para obligar la circulación de materia orgánica nueva (que venia de abajo) hacia la superficie donde deseamos que exista una mayor actividad de las lombrices. Una vez cruzada esta placa deflectora, no existirá más la aislación, debido a que la sola circulación de orina por debajo espantará a las lombrices, evitando que estas desciendan, y separándolas un poco de la salida de la compostera para evitar su perdida en la descarga al Biodigestor. Al mismo tiempo el diseño nos permitirá que si existiese un poco de líquido de la cámara séptica que pudiera rebalsar la placa deflectora, este pasará al posterior tratamiento de aguas grises. Para evitar que haya muchos restos de vermicompost que puedan pasar a esta agua, se aislará también con una malla metálica, o membrana, y mushli (cartón, papel, etc).

1.2.5 Sistema de Biodigestión:

El sistema permite el aprovechamiento energético de la descomposición de materia orgánica en la producción de biogas. Se realizará un sistema de dos biodigestores. Uno más pequeño (Nº 1) con el objeto de poder comenzar a producir gas en una primera fase, sin la necesidad de un gran volumen de alimentación. Este tendrá una capacidad de 13m3 y alcanzará para un periodo de prueba, o para una dotación pequeña a la mitad de las necesidades. Se estima que se necesita un consumo de 1m3/día/persona, y considerando un uso diario de 30 personas por día, se necesitarían un volumen total de 15m3, para medio día, por tal motivo con el primer Biodigestor alcanzaría. Sin embargo estimando un mayor uso, con la posibilidad de extender la producción de biogas a otras reparticiones Inti, es que se propone la construcción de un segundo Biodigestor de 29m3 (Nº2), cuya capacidad alcanzaría para triplicar, sinérgicamente, la demanda original. Ambos biodigestores estarán conectados a través de un canal, que tendrá una guillotina para permitir o bloquear el paso de la materia del Nº1 al Nº2. El Biodigestor tendrá una placa deflectora que obligará a la alimentación recorrer toda su cámara para adquirir una mezcla homogénea antes de pasar al Biodigestor Nº2. También poseerán un paso de gas, que podrá ser abierto al momento del funcionamiento de ambos, o cerrado para que solo funcione el Nº1. De esta forma tendremos dos Gasómetros (Calotas o Cámaras de Gases) acumulando Gas a una determinada presión, en el caso de la utilización de ambos.Así llegado el momento de necesitar una producción mayor, el Biodigestor Nº1 acondicionará las materia orgánicas y las bacterias, para que al ingresar al Biodigestor Nº2, no produzcan un exceso de materia digerible, ni una baja de la temperatura que pudiera inhibir su actividad biológica. Colaborando aun más en la eficiencia del bioreactor por el agregado de microorganismos jóvenes superficiales. (Los más viejos son de baja actividad y se acumularan al fondo de la caleta inferior).Otra forma de amortiguar los saltos térmicos, y asegurar una estable y alta temperatura para la flora bacteriana, es instalar un lecho de piedras de más de un metro de ancho acompañando la profundidad de cada uno de los digestores. Estos funcionaran como acumuladores de calor, permitiendo un funcionamiento en régimen estable. De todas formas cuando la producción de gas se haya estabilizado será

conveniente tapar estas placas convectoras de calor para que no calienten de más a las bacterias pudiendo ocasionar su muerte. Los lechos de piedras tapados con placas convectoras de calor estarán orientados en el sentido Noroeste y Oeste donde es mas fuerte el sol.

Las reacciones químicas que se producen por la actividad biológica son las siguientes:

Así vemos que es mucho más efectivo el desarrollo de bacterias acetoclásticas, consiguiendo la siguiente composición en la producción de biogas:

El metano producido, será extraído a través de dos caños galvanizados ubicados en la boca de ambos reactores. Tendrá una cámara de válvulas donde se podrá dirigir los pasos como se deseen, antes hacerlos pasar por los filtros de agua para retener el vapor de agua que satura al metano, que podría con el tiempo influir su flujo normal. Posteriormente deberá pasar por un filtro de gas con el objeto de eliminar el anhídrido sulfuroso SH2 (1%), al reaccionar con Oxido de Hierro, de las virutas que los rellenan.

Filtros de Gas y de Agua

Los tipos de reactor que se construirán serán los modelos chinos, debido a que son sencillos y no poseen una gran dependencia de operadores, ni complicaciones en el diseño como otros biorreactores agitados manualmente. El principal combustible o “comida” del Biodigestor, será la con tunales. Por la alta posibilidad de convertir fácilmente sus fibras en biogás, obteniendo altos rendimientos.El uso de esta materia orgánica, tiene el valor agregado que después podrá ser usado el residuo digerido de su degradación, a la tierra de cultivo que dio origen a la cosecha para cerrar su ciclo de nutrientes, con una composición de Nitrógeno (2 a 7%), Fósforo (1 a 2%) y Potasio (0,8 a 1,2%), sobre base seca. También lo alimentará un vermicompost producido por las lombrices rojas del compostaje. Esta alimentación tiene el valor agregado de poseer mas carga orgánica que la que le dio origen, aumentando el potencial de digestor, y solucionando lo dificultoso que significa digerir las heces humanas en la biodigestión. El gas producido

1.2.6 Tratamiento de Aguas Grises:

Estará separado por tres partes:

1) Colectora de las aguas de orina, cocina, y lavatorios + Lecho Desnitrificante2) Lecho Aerobio + Vivero3) Laguna Niveladora + Fuente Externa Virbela4) Tanque elevado con bomba solar + Agua de Red

1.2.6.1 Colectora de las aguas de orina, cocina, y lavatorios + Lecho Desnitrificante

El agua de los lavados podría ser usada para los inodoros (como sistema de ahorro de agua), pero no podrán ser usadas debido a la carga de materia grasa, jabones, y fosfatos que no hará nada bien a la actividad biológica de la compostera y del Biodigestor. Cada una de ellas tendrá una grasera para separar los jabones superficiales y grasas. Después de ellas se llevara las aguas grises a una colectora de todas las aguas más los líquidos tratados de las aguas negras. De la colectora se hará pasar por un lecho desnitrificante de 0,9m de ancho, bajo un mínimo de 40cm de tierra. El lecho desnitrificante deberá ser impermeable para tratar de aprovechar el agua de los efluentes, y recircularla como agua de red, con la intención de que este método se pueda llevar a cabo donde existen escasas precipitaciones. La mínima longitud de un lecho desnitrificante es de 6m, aquí lo extenderemos bordeando todo el frente de la construcción en zigzag acompañando el

ordenamiento de red hexagonal, hasta desembocar en una cámara de control y aireación previo al lecho aerobio facultativo cubierto por un vivero de botellas PET.

1.2.6.1.1 Refrigeración: Este mismo lecho desnitrificante cumplirá el objetivo de aclimatar las salas de Estudio de TV y Radio, Boxes individuales, y Sala de

Reunión. El sistema consistirá en tomas de aire paralelas al sentido del sendero-lecho desnitrificante, por donde circulara un aire fresco por la sombra de las enredaderas. Estas tomas de aire serán forzadas a través de pequeños ventiladores o cooler alimentados a través de paneles solares (donde la presencia del sol hará necesario refrigerar estas zonas al mismo tiempo que activará la circulación forzada). Cada tubería podrá refrigerar a dos habitaciones, al llegar a las paredes medianeras y bifurcarse en forma de Y. El aire refrigerado, se enfriará aun más al pasar por tuberías en sentido contracorriente al del avance de las aguas grises. De esta forma tendremos la mayor fuerza impulsora, para la transferencia de calor que implique la refrigeración del aire que ingrese a las habitaciones. Este es el principio más básico de refrigeración en todo sistema térmico, y podrá ser aumentado con la presencia de las chimeneas solares, muros trombe, y tubos de venturi que podrán actuar sinérgicamente en el objetivo deseado, hacia la circulación de aire. Mientras en invierno y de noche, cuando necesitemos mantener un ambiente cálido bastará con cerrar las tomas de aire.

Verano-Día

Invierno- Noche

1.2.6.2 Lecho Aerobio Facultativo + Vivero

Siguiendo la metodología propuesta por el Inti y GAIA, (ver tecnologías Inti) del muro cisterna distribuidor, se hará circular el agua por un lecho que permitirá la convivencia de tratamientos aerobios y anaerobios (facultativos), gracias a la presencia de plantas y algas hidrófilas. El sistema consiste en un pozo de metro y medio impermeable cubierto por una geomembrana y distintos pasos (ubicados como el diagrama) intercalando rocas, piedras, arcilla, y arena, separados por filtros de arpillera y cartón cada 0.5m. Este módulo se repite hasta cubrir perimetralmente todo un medio giro hexagonal del vivero. Este lecho permitirá generar una humedad dentro del vivero que favorecerá el desarrollo de las especies cultivadas. Al salir, el agua desembocará en una cisterna subterránea con un filtro para el ultimo tratamiento de filtrado y mineralización similar a las cisternas de agua de lluvia. El agua acumulada podrá ser bombeada solarmente de forma discontinua, con energía eléctrica provista por paneles de celdas fotovoltaicas, a tanques superiores ubicados por encima de la laguna de nivelación. La misma agua estará disponible de forma potable, pero se aconseja realizar análisis periódicos para evaluar su estado.

1.2.6.3 Laguna Niveladora + Fuente Externa Virbela

Las aguas rebalsadas del sistema colector de agua de lluvia, alimentarán la laguna niveladora, que ofrecerá no solo un ambiente propicio para la biodiversidad y el autocontrol biológico que sostiene la permacultura, sino también una fuente de agua potable con el funcionamiento discontinuo (a través de paneles solares) de una fuente Virbela para la oxigenación de la laguna. Una bomba sumergida y solar tomará el agua del fondo, menos oxigenada, para hacerla caer en saltos de piedra que vayan oxigenándola, para favorecer un ciclo cerrado. Al rebalsar la laguna niveladora podrá alimentar a la cisterna subterránea con su agua previamente tratada a través de filtros y mineralización dentro de la misma cisterna. Recordemos que esta agua acumulada también será bombeada solarmente a los tanques cisterna superiores sobre la superficie de la laguna.

1.2.6.4 Tanque elevado con bomba solar + Agua de Red

Tendremos tres tanques que recibirán el agua bombeada de la cisterna subterránea, (previamente filtrada). Estos estarán ubicados por encima de la laguna niveladora, ofreciendo así un microclima de plantas enredaderas que podrán trepar y favorecer no solo la vida acuática, sino también presencia de pájaros que decidan anidar. Estos tanques también podrán acumular el agua de red, cuando estén vacíos, para permitir que funcionen como reserva de agua potable destinada a las instalaciones sanitarias de cocina y lavados.

Sistema de Biodigestión

Biodigestor “2"

Canal de pasocon guillotina

de cierre

Descarga Biodigestor “1"

Biodigestor “1" Placa deflectora

Lecho de piedracon cobertorsolar y tapa

Alimentación

AB

Cámara de inspección con llaves de paso y filtros de gas “A” y “B”Lecho de piedra con cobertor

solar y tapa “2”

Descargabiodigestor “2"

Boca de acceso “1”

Masilla de vidriero

Guillotina de aislación

Doble tapa hexagonal de hormigón

Boca de acceso ”2”

Gasometro “1”

Cámara de Biodigestor “1”

Placa deflectora

Boca de alimentación

Calota inferior “1”

Gasometro “2”(camara de gas)

Camara de biodigestor “2”

Calota inferior “2”

Boca de descarga delbiodigestor

“2”

Canal de comunicación a paso de biodigestor “1” a “2”

Descarga primerdigestor “1”

Tapa de descarga “1”

Boca de acceso “2” Descarga final biodigestor “2”

Doble tapa de descarga

Canal de descarga

Gasometro “2”

Camara de biodigestión

Calota inferior

canal de paso de biodigestor “1” a “2”

Alimentación

Tapa alimentación

Boca de Acceso “1"

Biodigestor 1

Descarga Biodigestor “1"

Tapa Descarga “1"

Canal de alimentación

Placa deflectora

Canal de Descarga

Sistema de tratamiento de Aguas Negras (Orina y Heces)

Tapa deinspección

Respirador

Camaracolectivade orina

Camara colectivade heces

Tapas de inspección

Compostera

Tapa decompostera

Boca de alimentacióna biodigestor

Canal desagüede aguas grisesa tratamiento

Placa deflectora compostera

Placa de aislaciónde compostera

Lecho de piedrasp/ aguas grises

Canal de pasoa la compostera

Tapa de inspecciónlateral p/cámarade heces

Tapa de inspecciónlateral p/cámarade orina

Cámara de compostaje “1”Cámara de compostaje “2”

Camara de inspección

Tapas de inspección

lateral

Camara colectora

deorina

Camara colectora de heces

Bocas de desagües de orina

Bocas de desagües de heces

Camara de compostaje “1” Camara de compostaje “2”

Compostera

Tomas de inspección o compostera

Desagüede aguas

grises

Desagüe decompostaje

A boca dealimentación a

biodigestor

Tapa de compostaje

Desagües de baños secos

Respirador de baño seco

Cisterna de aguade lluvia

Techos verdes captadoresde lluvia

Canal de prefiltracion a la cisterna

Toma deagua confiltro ytratamientosecundario

Filtro y tratamiento deagua de lluvia

Baño seco

Inodoro con separador de orina

camara de inspección y aireación

canal a colectora de orinacanal

a composteratapa de inspeccion

Tejido metálico para proteger el vidrio

Vidrio camara

Lecho de piedraacumulador

de calor

Refuerzos de la contencióndel lecho de piedra

Chapa de comprensión con suelo cemento

Cabriadas de refuerzo parasoportar techo de piedra

Cieloraso de caña chanqueada

Aislación hidrófuga con 3 capas de silobolsa reciclada