0700000146

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UNIVERSIDAD TECNOLGICA DE QUERTARO

Voluntad, Conocimiento y Servicio

Reporte de Estada para obtener el ttulo de:

TCNICO SUPERIOR UNIVERSITARIO EN TECNOLOGA AMBIENTAL

INGENIERIA Y EQUIPOS AMBIENTALES S.A. DE C.V.

PROPUESTA DE UN TREN DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES PARA UN CENTRO EDUCATIVO CON CAUDAL DE 1.25 LPS

PRESENTA: SALVADOR SERRANO NIETO

SANTIAGO DE QUERTARO, QRO. AGOSTO DEL 2009.

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Reporte de Estada para obtener el ttulo de



PROPUESTA DE UN TREN DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES PARA UN CENTRO EDUCATIVO

CON CAUDAL DE 1.25 LPS


SANTIAGO DE QUERTARO AGOSTO DEL 2009

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Reporte de Estada para obtener el ttulo de



PROPUESTA DE UN TREN DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES PARA UN CENTRO EDUCATIVO

CON CAUDAL DE 1.25 LPS


Ing. Mara Selene Luna Martnez M. en A. Isela Prado Rebolledo ASESOR DE LA EMPRESA ASESOR UTEQ

SANTIAGO DE QUERTARO AGOSTO DEL 2009

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AGRADECIMIENTOS

Agradezco a dios por haberme dado fuerzas y el conocimiento necesario para lograr obtener un arma ms para defenderme en esta vida, estoy infinitamente agradecido.

Quiero agradecer a mis padres queridos que me soportaron y cubrieron mis gastos durante mi estancia en la universidad, as como agradecerles su esfuerzo por sacarme adelante, nunca voy a terminar de pagarles lo que han hecho por m.

Tambin quiero agradecer a la empresa IEASA por la paciencia y apoyo en mi proyecto en especial a la Ing. Maria Selene Luna Martinez mi asesor de empresa y a la M. en A. Isela Prado Rebolledo asesor de la universidad por ayudarme a sacar este proyecto adelante.

Por otra parte quiero agradecer a todos mis maestros de la universidad que me ayudaron a salir adelante durante mi estancia y por soportar algunos malos ratos que les hice pasar, por todo esto y ms mil gracias.

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DEDICATORIAS

Con todo cario.

Dedico este proyecto a mis padres, que fueron fuente de inspiracion para salir adelante y nunca me dejaron caer en los momentos difciles, a ellos que con tanto esfuerzo laboral me ayudaron. Quiero que ustedes se sientan orgullosos de mi.

A los maestros que en mi estancia me brindaron todo sus conocimientos para poder sobresalir en lo acadmico y laboral.

A mis asesores, tanto de la empresa como de la universidad, Ing. Mara Selene Luna Martnez y M. en A. Isela Prado Rebolledo, que tuvieron paciencia para trabajar conmigo en este proyecto y lograr sacarlo adelante.

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INTRODUCCIN

El siguiente proyecto, tuvo la finalidad de proponer un tren de tratamiento por medio de lodos activados para un caudal de 1.25 LPS en la Universidad de Guanajuato campus Salvatierra-Yuriria, buscando entregar un agua residual tratada que cumpla con la norma NOM-003-SEMARNAT-1997.

Se elabor una propuesta de tratamiento para el agua residual a travs de un sistema aerobio, la que fue aceptada por parte de la universidad. Obteniendo como resultado el permiso para comenzar a construir la planta de tratamiento de aguas residuales cumpliendo con las especificaciones marcadas por parte del cliente; en este caso la Universidad de Guanajuato.

Respecto al arranque de la planta, sta se pondr en marcha una vez que las instalaciones de la Universidad sean inauguradas y se empiece a obtener un gasto de agua residual que cumpla con las especificaciones acordes al diseo.

Se espera obtener los parmetros especificados con gran eficacia una vez puesto en funcionamiento el proceso de tratamiento, y con ello obtener la satisfaccin del cliente.

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NDICE

AGRADECIMIENTOS ..........................................................................................i

DEDICATORIAS...................................................................................................ii

INTRODUCCIN.................................................................................................iii

CAPTULO 1 ASPECTOS GENERALES DE LA EMPRESA. 1.1 Antecedentes de la empresa.....................................................................8 1.2 Misin........................................................................................................8 1.3 Visin.........................................................................................................9 1.4 Polticas y valores......................................................................................9 1.5 Clientes......................................................................................................9 1.6 Ubicacin ................................................................................................10

CAPTULO 2 DEFINICIN DEL PROYECTO 2.1 Antecedentes del proyecto ......................................................................12 2.2 Definicin del problema............................................................................15 2.3 Justificacin..............................................................................................16 2.4 Objetivos..................................................................................................16

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CAPTULO 3 MARCO TERICO

3.1 Proceso de lodos activados........18 3.2 Aireacin prolongada.......19 3.3 Comparacin de los procesos de aireacin prolongada y el proceso

convencional de lodos activados....21 3.4 Etapas de tratamiento de una planta mediante el proceso de lodos

activados.21

CAPTULO 4 DESARROLLLO DEL PROYECTO 4.1 Etapas del desarrollo del proyecto...........................................................32 4.2 Desarrollo del proyecto............................................................................32

CAPTULO 5 RESULTADOS Y CONCLUSIONES 5.1 Resultados...................................................................................................34 5.2 Conclusiones ...............................................................................................39 5.3 Recomendaciones .......................................................................................40

CAPTULO 6 GLOSARIO, BIBLIOGRAFA Y ANEXOS 6.1 Glosario........................................................................................................42 6.2 Bibliografa...................................................................................................43 6.3 Anexos.........................................................................................................44

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NDICE DE FIGURAS

Figura No. 1 Instalaciones de la Universidad de Guanajuato............................13 Figura No. 2 Localizacin geogrfica de Yuriria Gto..14 Figura No. 3 Terreno para la construccin de la planta de tratamiento..15 Figura No. 4 Diagrama de un proceso comn de lodos activados...25 Figura No. 5 Partes de un filtro prensa.29 Figura No. 6 Diagrama de flujo..35

NDICE DE TABLAS

Tabla 1 Informacin de diseo tpico para cribas de limpieza manual22

Tabla 2 Criterios de remocin de DBO5 y SST23

Tabla 3 Criterios de remocin de DBO5 y SST en sistema de lodos activados.25

Tabla 4 Criterios de remocin de DBO5 y SST en el proceso de sedimentacin26

Tabla 5 Criterios de remocin de DBO5, Coliformes y HH en el proceso de cloracin..30

Tabla 6 Caractersticas del agua cruda a tratar.34

Tabla 7 Parmetros del agua tratada..35

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CAPTULO 1

ASPECTOS GENERALES DE LA EMPRESA

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CAPTULO 1 ASPECTOS GENERALES DE LA EMPRESA

1.1 ANTECEDENTES DE LA EMPRESA

Ingeniera y Equipos Ambientales S.A. de C.V. (IEASA) es una empresa con 13 aos de experiencia en la construccin e instalacin de plantas de tratamiento de aguas residuales, adems ofrecer asesora en dicho ramo. Fue constituida el 12 de enero de 1996 con sede en la Ciudad de Mxico, IEASA tambin cuenta con dos sucursales, una en la ciudad de Guadalajara, Jalisco y otra en la ciudad de Santiago de Quertaro, Quertaro, ambas creadas en el ao 2004 como una necesidad de cubrir el mercado de la zona pacfico y del bajo. Los servicios que ofrece IEASA estn encaminados a: Generacin de proyectos ejecutivos, obra civil y equipamiento de plantas de tratamiento Aplicacin de procesos biolgicos (aerobios y anaerobios) y fisicoqumicos Arranque, estabilizacin, operacin y servicio de mantenimiento preventivo Evaluacin y rehabilitacin de plantas de tratamiento existentes con el objeto de mejorar la eficiencia del proceso; as como reducir los costos de operacin y mantenimiento Estudios de tratabilidad de efluentes y plantas piloto Capacitacin de operadores Fabricacin de equipos

1.2 MISIN

Darle a nuestro hbitat y a los clientes alternativas a sus necesidades ambientales con la calidad de nuestros equipos para tratamiento de aguas.

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VISIN

Ser un grupo comprometido con el medio ambiente y el mercado internacional, a travs de la calidad de nuestros equipos para tratamiento de aguas

1.4 POLTICAS Y VALORES

Nuestra Prioridad es satisfacer y trabajar en conjunto para resolver las necesidades de nuestros clientes

1.5 CLIENTES

Casas Beta del Centro S.A. de C.V. (HOMEX) Casas Came COMEBI Consorcio Ara Constructora Mejor Domus

Edificadora Galaxia S.A. de C.V. Espacio Creativo Tres S.A. de C.V. FEMSA Geo Edificaciones S.A. de C.V. Grupo Empresarial EMCA Grupo Gadol Habicasa Decomich S.A. de C.V. Instituto Mexicano del Seguro Social Procter & Gamble Promotora y Constructora STAR S.A. de C.V. TRIAGSA

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Universidad Autnoma de Mxico Universidad de Guanajuato Vinos Pedro Domeq S.A. de C.V.

1.6 UBICACIN

La matriz, tiene el siguiente domicilio: Huasteca No. 205 Col. Industrial Mxico D. F.. Tel. Y fax. 5759-1468 , 5517-8634 , 5759-4461 Correo electrnico: [email protected] Pagina internet: www.iea-sa.com

La sucursal Quertaro, est ubicada en: Calle Chichen-Itz No. 303 Col. Valle Alameda, Quertaro Qro. tel. 01 442 212 7293 Correo electrnico: [email protected]

La sucursal Guadalajara, se localiza en: Av. Circunvalacin Oblatos No. 1412 Col. Belisario Domnguez Guadalajara, Jal. Tel. 01 33 3637 7738 Correo electrnico: [email protected]

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CAPTULO 2

DEFINICIN DEL PROYECTO

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CAPTULO 2 DEFINICIN DEL PROYECTO

2.1 ANTECEDENTES DEL PROYECTO

Debido a la necesidad de crear nuevos espacios de enseanza de nivel superior para el estado de Guanajuato se crean las sedes de la Universidad de Guanajuato, una de estas se ubica en el municipio de Yuriria, localizado al suroeste del estado. Esta instalacin deber integrar dentro de su proyecto la construccin de una planta de tratamiento de aguas residuales, para cumplir con las leyes y reglamentos federales y estatales, como medida para reintegrar el agua utilizada en condiciones adecuadas para su aprovechamiento posterior en uso de riego de sus reas verdes.

La tradicin acadmica de la Universidad de Guanajuato est enraizada en el siglo XVIII en el ao de 1732 con el nombre de Colegio de la Santsima Trinidad, pasando por varias etapas, siendo hasta el ao de 1945 que adopta el nombre de Universidad de Guanajuato, instalndose el primer Consejo Universitario el 16 de mayo de ese ao.

La Universidad de Guanajuato (ver figura No.1) es la mxima institucin de estudios medios y superiores del Estado de Guanajuato, cuenta con alrededor de 26.000 estudiantes que van desde el nivel bachillerato a doctorado. Sobre 10.000 de los cuales se encuentran en calidad de estudiantes universitarios, de masters, y doctorados. La universidad ofrece 128 programas acadmicos, incluyendo: 10 en el nivel medio superior, 4 en el nivel de tcnico superior universitario, 54 licenciaturas, 18 especialidades, 30 maestras y 12 doctorados. La Universidad posee campus en nueve ciudades a lo largo del estado de Guanajuato. Es la nica institucin de enseanza que aparece en un billete bancario de Mxico, su edificio principal aparece en el billete de mil pesos. (1)

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Fig. No.1 Instalaciones de la Universidad de Guanajuato

En los ltimos 30 aos la Universidad ha crecido originando la necesidad de la construccin de sedes en varios municipios del Estado de Guanajuato; de esta se ha desarrollado la sede Salvatierra-Yuriria que se encuentra ubicado en el Municipio de Yuriria, para cubrir las necesidad de educacin superior del lugar. (2)

CARACTERSTICAS DEL LUGAR

Yuriria es un municipio que se localiza en la parte meridional de Guanajuato, relativamente cerca del lmite con el Estado de Michoacn de Ocampo, como se puede observar en la figura No. 2. Su tamao total es de 656 kilmetros cuadrados. Limita al Norte y al Este con los Municipios de Valle de Santiago y con Jaral del Progreso; al Oeste con Salvatierra y con Santiago Maravato; al Sur con los Municipios de Morolen y Uriangato y al oeste con Michoacn de Ocampo. Contando con una poblacin

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de 63,447 habitantes de los cuales en la ciudad de Yuriria viven 21,708 habitantes. (4)

Fig. No. 2 Localizacin geogrfica de Yuriria, Gto.

Fuente: http://www.bookingbox.org/mexico/imagenes/plano-guanajuato.jpg,2009

El municipio tiene instalaciones para atender educacin preescolar, primaria, secundaria, medio superior y superior. Tiene 19,446 alumnos inscritos en 903 escuelas; en preescolar 3,010 alumnos inscritos en 149 escuelas; en primaria, 11,524 alumnos inscritos en 501 instituciones educativas; secundaria 3,512 en 158 instituciones educativos; 1,400 alumnos inscritos en 10 planteles para bachillerato o medio superior. Hasta el 2008, el municipio no contaba con instituciones de educacin superior, y sus habitantes se vean obligados a trasladarse a otras ciudades para recibir dicha educacin. Siendo tambin esto una de las razones para la construccin del Campus de la Universidad de Guanajuato en este municipio. (3)

Yuriria, Guanajuato

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El clima es semiclido subhmedo con lluvias en verano, de menor humedad. La temperatura promedio es de 19.2C. La precipitac in total anual promedio es de 714 milmetros.

Los suelos del municipio son de estructura blocosa subangular, con una consistencia que va de firme a muy firme, de textura limosa a arcillosa a arcillo arenosa pH de y 6.0 a 8.9. (4) Ver figura siguiente:

Fig. No. 3 Terreno para la construccin de la planta de tratamiento

2.2 DEFINICIN DEL PROBLEMA

Desarrollar una propuesta tcnica que permite efectuar un tratamiento del agua para cumplir con la norma NOM-003-ECOL-1997, evidenciando la operatividad de la tecnologa mediante clculos basados en bibliografa internacional y nacional.

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2.3 JUSTIFICACIN

El proyecto de la planta de tratamiento de agua residual se basa en la necesidad de cumplir con lo referido en la Ley de Aguas Nacionales en su Titulo Cuarto Captulo III en su artculo 29 en los apartados X y XIV (ver anexo A), que menciona la obligacin de cumplir con los requisitos de uso eficiente del agua y realizar su reuso en los trminos de las Normas Oficiales Mexicanas o de las condiciones particulares que al efecto se emitan; as como; realizar las medidas necesarias para prevenir la contaminacin de las aguas concesionadas o asignadas y reintegrarlas en condiciones adecuadas conforme al ttulo de descarga que ampare dichos vertidos, a fin de permitir su explotacin, uso o aprovechamiento posterior en otras actividades o usos y mantener el equilibrio de los ecosistemas.

2.4 OBJETIVOS

2.4.1 OBJETIVO GENERAL

Proponer un sistema aerobio para el tratamiento de agua residual generada en las instalaciones de la Universidad de Guanajuato, en la Sede Yuriria con un caudal de 1.25 litros/segundo.

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CAPTULO 3

MARCO TERICO

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CAPTULO 3 MARCO TERICO

3.1 PROCESO DE LODOS ACTIVADOS

El proceso de lodos activados, es quiz el proceso biolgico de ms amplio uso para el tratamiento de aguas residuales, orgnicas e industriales.

El principio bsico del proceso consiste en que las aguas residuales se pongan en contacto con una poblacin microbiana mixta, en forma de suspensin floculenta en un sistema aireado y agitado. La materia en suspensin y coloidal se elimina rpidamente de las aguas residuales por adsorcin y aglomeracin en flculos microbianos. Estas materias y los nutrientes disueltos se descomponen luego ms lentamente por metabolismo microbiano, proceso conocido como estabilizacin. En este proceso parte del material nutriente se oxida a sustancias simples como el anhdrido carbnico un proceso denominado mineralizacin y parte se convierte en nueva materia celular microbiana llamada asimilacin. Parte de la masa microbiana se descompone tambin de la misma manera en un proceso llamado respiracin endgena.

El proceso oxidativo suministra la energa necesaria para la operacin de los procesos de adsorcin y asimilacin. Una vez que se alcanza el grado de tratamiento que se desea, la masa microbiana floclenta, conocida como lodo se separa del agua residual por asentamiento, por lo general, en un recipiente separado, especialmente diseado. La etapa de separacin se conoce tambin como clarificacin, asentamiento o sedimentacin. (6)

El sobrenadante de la etapa de separacin resulta entonces el agua residual tratada y debe de estar virtualmente libre de lodos, la mayor parte de lodo asentado en la etapa de separacin se regresa a la etapa de aireacin para

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mantener la concentracin de lodos en el tanque de aireacin a nivel necesario para un tratamiento efectivo y para que actu como un inoculo microbiano. (6)

Parte de los lodos se extrae para su descarga y se conoce como lodos activados o excedentes.

En un sistema balanceado, el lodo desechado presenta la cantidad neta de masa microbiana producida por asimilacin en la etapa de aireacin y es efectivamente el concentrado de contaminacin del sistema. La naturaleza floculenta de los lodos activados resulta entonces importante en primer lugar para la absorcin de las bacterias coloidales, inicas y en suspensin del agua residual. El tratamiento de lodos activados consta en: La seleccin de los procesos de tratamiento de aguas residuales o la serie de procesos de tratamiento dependen de un cierto nmero de factores, tales como: 1. Caractersticas del agua residual: DBO, materia en suspensin, pH, productos txicos 2. Calidad del efluente de salida requerido 3. Disponibilidad de terreno 4. Consideracin de las futuras ampliaciones.(6)

3.2 AIREACIN PROLONGADA

La aireacin prolongada; se encuadra dentro de los procesos de lodos activos para el tratamiento de las aguas residuales.

En estos procesos los actores principales son los microorganismos (fundamentalmente bacterias), que actan sobre la materia orgnica (suspendida, disuelta o coloidal), presente en las aguas a tratar,

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transformndola en gases y en nueva materia celular, que se puede separar fcilmente del agua por sedimentacin, dada su mayor densidad.(5)

El agua residual, tras una etapa de pretratamiento (desbaste, desarenado y desengrasado) se introduce en una cuba, o reactor biolgico, en el que se mantiene un cultivo bacteriano en suspensin, formado por un gran nmero de microorganismos agrupados en flculos. En este reactor tienen la degradacin biolgica, va aerobia, de la materia orgnica presente en las aguas residuales. (5)

Las condiciones aerobias en el reactor se logran mediante el empleo de aireadores mecnicos o difusores, que adems de oxigenar permiten la homogeneizacin del contenido del reactor, evitando la sedimentacin de los flculos. Tras un cierto tiempo de permanencia en el reactor, las aguas pasan a un decantador, para separar el efluente depurado de los lodos (nuevas clulas). Parte de los lodos se recirculan de nuevo al reactor, con objeto de mantener en ste una concentracin determinada de microorganismos, y el resto de los lodos se purgan peridicamente. (5)

La aireacin prolongada opera con cargas orgnicas muy bajas y altos tiempos de aireacin, prescindiendo de la decantacin primaria, y generando fangos estabilizados, que tan slo precisan ser deshidratados antes de su disposicin final. (5)

La modalidad de aireacin prolongada se suele aplicar para el tratamiento de las aguas residuales de poblaciones menores de 10,000 habitantes como en urbanizaciones, escuelas, etc. (8)

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3.3 COMPARACIN DE LOS PROCESOS DE AIREACIN PROLONGADA Y EL PROCESO CONVENCIONAL DE LODOS ACTIVADOS.

Existen 4 caractersticas bsicas que distinguen la aireacin prolongada del proceso convencional de lodos activados:

1) Mayor tiempo de retencin en el reactor. 2) Cargas orgnicas menores. 3) Mayores concentraciones de slidos biolgicos en el reactor. Estos valores varan entre 3500 y 5000 mg/l en la aireacin prolongada frente a 2000-3000 mg/l del proceso convencional de lodos activados. 4) Mayor consumo de oxgeno en el proceso de aireacin prolongada. (5)

3.4 ETAPAS DE TRATAMIENTO EN UNA PLANTA MEDIANTE EL PROCESO DE LODOS ACTIVADOS

Dentro de las etapas de tratamiento en una planta mediante el proceso de lodos activados se encuentran las siguientes: Pretratamiento o tratamiento primario

Tratamiento secundario

Tratamiento terciario(5)

3.4.1 PRETRATAMIENTO O TRATAMIENTO PRIMARIO

El pretratamiento de aguas residuales implica la reduccin de slidos en suspensin o el acondicionamiento de las aguas residuales para su descarga bien en los receptores o para pasar a un tratamiento secundario a travs de la neutralizacin u homogenizacin. (7)

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Los tipos fundamentales de tratamiento primario para una planta de caudal pequeo son: el cribado y homogenizacin.

Cribado.

Una criba es un elemento con aberturas, generalmente de tamao uniforme, que es utilizado para remover materiales gruesos del influente que pueden: 1) Daar los equipos de los procesos subsecuentes, 2) Reducir la efectividad y funcionamiento de los procesos de tratamiento, o 3) Contaminar el efluente. Se emplea para la reduccin de slidos en suspensin de tamaos distintos, es utilizado para proteger bombas, vlvulas y tuberas. La distancia o las aberturas de las rejillas dependen del objeto de las mismas, y su limpieza se hace manual (ver tabla 1) o mecnicamente.

Tabla 1. Informacin de diseo tpico para cribas de limpieza manual Parmetro Unidad Limpieza manual

Tamao de la barra Ancho mm 5-15 Largo mm 25-38 Espacio entre barras mm 25-50 Pendiente desde la vertical 30-45 Velocidad de aproximacin Mxima m/s 0.3-0.6 Mnima m/s ------- Prdida de Carga mm 150 Fuente: (Metcalf & Eddy, 2001)

Las rejillas de gruesos tienen aberturas que pueden oscilar entre los 4 y 8 cm. Se usan como elementos de proteccin, para evitar que slidos de grandes dimensiones daen las bombas y otros equipos mecnicos.

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Las rejillas de finos tienen aberturas de 5 mm o menos. Generalmente estn fabricadas de malla metlica de acero, o en base a placas o chapas de acero perforado y se usan muchas veces en lugar del tanque de sedimentacin. (7)

La combinacin del cribado grueso y fino produce una ligera remocin de los niveles de DBO5 y SST como se reporta en la Tabla siguiente:

Tabla 2. Criterios de remocin de DBO Y SST

Tipo de rejilla Porcentaje de remocin DBO5 SST Rejilla gruesa + fina 3-5 5-20 Fuente: (IEASA, 2008)

Homogenizacin. La homogeneizacin significa la mezcla de las corrientes en aguas residuales, se utiliza a menudo para los siguientes objetivos: 1) Aminorar las variaciones de ciertas corrientes de aguas residuales, intentando conseguir una corriente mezclada, con un caudal relativamente constante, que sea el que llegue a la planta de tratamiento, 2) Aminorar las variaciones de la DBO5 del afluente a los sistemas de tratamiento. Cuando sea posible se recomienda que el caudal que llega a un sistema biolgico, especialmente si es de lodos activos, sea constante, de tal manera que la nica variacin en el proceso biolgico sea resultado de la calidad del agua residual. (7)

3.4.2 TRATAMIENTO SECUNDARIO

Se refiere a todos los procesos de tratamiento biolgico de las aguas residuales tanto aerobios como anaerobios. En especfico proceso de oxidacin biolgica aerobia tiene como objetivo principal:

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1) Remover los constituyentes orgnicos para prevenir una cada en el oxgeno disuelto en cuerpos de agua de recepcin de aguas tratadas, 2) Remover los slidos coloidales y suspendidos para prevenir la acumulacin de slidos y la creacin de condiciones indeseables en cuerpos receptores, y 3) Reducir la concentracin de organismos patgenos. La remocin de la DBO5 puede ser realizada por los procesos de tratamiento aerobio tanto de capa fija como de crecimiento suspendido. Ambos requieren suficiente tiempo de contacto entre el agua residual y los microorganismos hetertrofos, y suficiente oxgeno y nutrientes. Durante el arranque de operacin ms de la mitad del material orgnico es oxidado y el remanente es asimilado para la formacin de nueva biomasa, la cual puede ser oxidada posteriormente por respiracin endgena, el exceso de biomasa producida cada da es removida para mantener la apropiada operacin y desempeo del proceso. En la oxidacin aerobia, la conversin de materia orgnica es realizada por una mezcla de cultivos bacterianos en general de acuerdo con la estequiometria mostrada a continuacin. (7)

Oxidacin y sntesis

COHNS + O2 + nutrientes CO2 + NH3 + C5H7NO2 + otros

Respiracin Endgena

C5H7NO2 + 5O2 5CO2 + 2H2O + NH3 + energa

El proceso de lodos activados se ha desarrollado como una operacin continua mediante el reciclado de lodo biolgico, como se ilustra en la figura No. 4. Consiste en los siguientes componentes bsicos:

Bacterias

Bacterias

Materia Orgnica

Otros subproductos

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1) Un reactor en el cual los microorganismos responsables del tratamiento son mantenidos en suspensin y aireados; 2) Separacin de los slidos y del lquido, usualmente en un tanque de sedimentacin; y 3) Un sistema de retorno de lodos hacia el reactor los cuales son tomados del sistema de separacin de lquidos y slidos. (7)

Fig. No. 4. Diagrama de un proceso comn de lodos activados

Fuente: (IEASA, 2009)

Una caracterstica importante del proceso de lodos activados es la formacin de flculos sedimentables que pueden ser removidos por fuerza de gravedad en el tanque de sedimentacin. En la mayora de los casos, el proceso de lodos activados es empleado en conjunto con procesos fsicos y qumicos (ver tabla 3), y un tratamiento terciario que incluye la desinfeccin y posiblemente la filtracin. (7)

Tabla 3. Criterios de remocin de DBO5 Y SST en un sistema de lodos activados

Proceso Porcentaje de remocin DBO5 SST Lodos Activados 75-85 75-85


Afluente

Tanque de Homogenizacin

Tanque de Aireacin

Clarificador Secundario

Retorno de Lodos Activados

Lodos

Efluente

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Sedimentacin.

La sedimentacin se utiliza en los tratamientos de aguas residuales para separar slidos en suspensin de las mismas. La eliminacin de las materias por sedimentacin se basa en la diferencia de peso especfico entre las partculas slidas y el lquido donde se encuentran, que acaba en el depsito de las materias en suspensin. En algunos casos, la sedimentacin es el nico tratamiento al que se somete el agua residual, con la cual se puede obtener buenos porcentajes de remocin de los SST , como se muestra en la siguiente tabla:

Tabla 4. Criterios de remocin de DBO5 Y SST en el proceso de sedimentacin

Proceso Porcentaje de remocin DBO5 SST Sedimentacin 5 90-95


La sedimentacin puede producirse en una o varias etapas o en varios de los puntos del proceso de tratamiento. En una planta tpica de lodos activos, la sedimentacin se utiliza en tres de las fases del tratamiento: 1) En los desarenadores, en los cuales la materia inorgnica (arena, a veces) se elimina del agua residual. 2) En los clarificadores o sedimentadores primarios, que preceden al reactor biolgico, y en el cual los slidos (orgnicos y otros) se separan. 3) En los clarificadores o sedimentadores secundarios, que siguen al reactor biolgico, en los cuales los lodos del biolgico se separan del efluente tratado. (5)

Pueden considerarse tres tipos de mecanismos o procesos de sedimentacin, dependiendo de la naturaleza de los slidos presentes en suspensin.

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1.- Sedimentacin discreta. Las partculas que se depositan mantienen su individualidad o sea, no se somete a un proceso de coalescencia con otras partculas. En este caso, las propiedades fsicas de las partculas (tamao, forma, peso especfico) no cambian durante el proceso. La deposicin de partculas de arena en los desarenadores es un ejemplo tpico de sedimentacin discreta. 2. Sedimentacin con floculacin. La aglomeracin de las partculas va acompaada de cambios en la densidad y en la velocidad de sedimentacin o precipitacin. La sedimentacin que se lleva a cabo en los clarificadores o sedimentadores primarios es un ejemplo de este proceso. 3. Sedimentacin por zonas. Las partculas forman una especie de manta que sedimenta como una masa total presentando una interface distinta con la fase lquida. Ejemplos de este proceso incluyen la sedimentacin de lodos activos en los clarificadores secundarios y la de los flculos de almina en los procesos de tratamientos de aguas. (5)

Digestin de lodos.

La digestin aerobia es un proceso en el cual se produce una aireacin, por un perodo significativo de tiempo, de una mezcla de lodo digerible de la clarificacin primaria y lodo tratamiento biolgico aerobio, con el resultado de una destruccin de clulas, y una disminucin de slidos en suspensin voltiles (SSV). El objetivo principal de la digestin aerobia es reducir el total de lodos que se debe evacuar posteriormente. Esta reduccin es el resultado de la conversin, por oxidacin, de una parte sustancial del lodo en productos voltiles. En el caso de digestin aerobia, los tiempos de residencia son menores que en los procesos anaerobios, lo que significa menores inversiones en capacidad o volumen del digestor. (5)

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Filtro prensa.

En un filtro prensa, la deshidratacin se logra forzando el agua de los lodos a alta presin. Las ventajas citadas por el filtro prensa incluyen altas concentraciones de torta de slidos obtenidos, la claridad, buena filtracin y alto contenido de captura de slidos. Las desventajas son, la complejidad mecnica, los costos de qumica, los altos costos laborales, y las limitaciones de vida til del filtro de tela.

Los filtros prensa (ver figura 5) son un mtodo simple y confiable para lograr una alta compactacin. Los slidos se bombean entre cada par de bastidores y una vez llenos, mediante un tornillo se van oprimiendo unos contra otros expulsando el agua a travs de la tela. Los filtros prensa pueden comprimir y deshidratar slidos hasta obtener del 25% al 60% por peso de los lodos compactados.

El filtro prensa tiene una operacin muy sencilla: Primero, el lodo lquido es bombeado a las cmaras que se encuentran rodeadas por lonas filtrantes. Al bombear la presin se incrementa y el lodo es forzado a atravesar las lonas, provocando que los slidos se acumulen y formen una pasta seca.

Posteriormente, el pistn hidrulico empuja la placa de acero contra las placas de polietileno haciendo la prensa. El cabezal y el soporte terminal son sostenidos por rieles de las barras de soporte. El filtrado pasa a travs de las lonas y es dirigido hacia los canales de las placas y puertos de drenado del cabezal para descarga.

Para remover los lodos compactados, se hace retroceder el pistn neumtico, relajando la presin y separando cada una de las placas, para permitir que los lodos compactados caigan desde la cmara. (8)

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Fig. No. 5 Partes de un filtro prensa

Fuente: (http://www.quiminet.com, 2009)

Contacto de cloros.

La cloracin es un proceso muy usado en el tratamiento de aguas residuales industriales y urbanas. Algunos objetivos de la cloracin son los siguientes: 1.- Desinfeccin: fundamentalmente el cloro es un desinfectante debido a su capacidad de oxidacin, por lo que destruye o inhibe el crecimiento de bacterias y algas. (ver tabla 5). 2.-Reduccin de la DBO. El cloro produce una reduccin de la DBO por oxidacin de los compuestos orgnicos presentes en las aguas residuales. 3.-Eliminacin o reduccin de colores y olores. Las sustancias que producen color y olor presentes en las aguas residuales se oxidan mediante el cloro. (5)

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Reaccin del cloro en el agua.

Cuando se aade el cloro al agua como gas o como solucin, el cloro reacciona para formar cido hipocloroso (HOCl), que subsiguientemente se disocia de acuerdo con las siguientes reacciones qumicas:

CL2+H2O HOCl+H+Cl-

HOCl H+OCl-

El agua despus de ser sedimentada, pasa al contacto de cloro. Para estar seguro de que un porcentaje determinado del flujo se mantendr en la cuenca de contacto de cloro en un perodo determinado, el mtodo ms comn es usar contacto de flujo largo. Alrededor del tipo final de las cuencas de contacto tiene una serie de cuencas interconectadas o compartimentos. (5)

El contacto de cloro se lleva a cabo por medio del flujo en las cuencas de contacto, que se construyen en forma de serpentn (por ejemplo, dobladas hacia atrs y adelante); para conservar el espacio requieren una atencin especial en el diseo, y con ello eliminar la formacin de zonas muertas que augure reducir los tiempos de detencin hidrulica. (7)

Tabla 5. Criterios de remocin de DBO5, Coliformes y HH en el proceso de cloracin

Proceso Porcentaje de remocin

DBO5 HH Coliformes fecales

Cloracin 5 98 85 Fuente: (IEASA, 2008)

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CAPTULO 4

DESARROLLO DEL PROYECTO

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CAPTULO 4 DESARROLLO DEL PROYECTO

4.1 ETAPAS DEL DESARROLLO DEL PROYECTO

El proyecto se desarroll en dos etapas:

1.- Caractersticas del lugar y agua a tratar. 2.- Tratamiento biolgico.

4.2 DESARROLLO DEL PROYECTO

4.2.1 CARACTERSTICAS DEL LUGAR

Se llev a cabo el reconocimiento del lugar en donde se construir la planta de tratamiento, as como se conoci las caractersticas del agua residual a tratar y las caractersticas con las que debe salir el agua tratada. .

4.2.2 TRATAMIENTO BIOLGICO

En esta etapa se recopil informacin referente al proceso de tratamiento biolgico de lodos activados y sus fases, utilizado en una planta de tratamiento de aguas residuales. Para esto se recurri a diferentes bibliografas, las cuales fueron analizadas y estructuradas para una mejor comprensin.

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CAPTULO 5 RESULTADOS Y CONCLUSIONES

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CAPTULO 5 RESULTADOS Y CONCLUSIONES

5.1 RESULTADOS

Se realiz una visita de reconocimiento del lugar en donde se construir la obra. El terreno, se encuentra situado a espaldas de la Universidad, no hay construccin alrededor. Aproximadamente a un Km se encuentra la laguna Yuriria. Se distingue una pendiente pronunciada (30), con suelo rocoso y vegetacin xerfila.

Para las caractersticas del agua cruda, se tomaron en cuenta los criterios de la empresa IEASA; ya que cuenta con 12 aos de experiencia en la construccin y mantenimiento de plantas de tratamiento de agua residual. Tomando como criterios el agua residual de tipo urbano, ver tabla siguiente:

Tabla 6. Caractersticas del agua cruda a tratar

Parmetros Concentracin

Slidos Suspendidos Totales (SST); mg/l 200 DBO5 (a 20C); mg/l 260 Temperatura C 22

Huevos de Helminto (HH/l) 3 Coliformes Fecales (NMP/100ml) 2.4 x 104


El agua tratada deber de cumplir con los parmetros que marca la Norma Oficial Mexicana NOM-003-SEMARNAT-1997 que se presentan en la tabla 7.

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Agua Residual

cruda

Canal de Rejillas

Crcamo de Bombeo

Reactor Aerobio

Tanque de contacto de

Cloro

Agua residual tratada

Lodo de desecho

Digestor de Lodos

Filtro Prensa

Clarificador o sedimentador Secundario

Tabla 7. Parmetros del agua tratada

Parmetros Concentracin

Slidos Suspendidos Totales (SST); mg/l 20 DBO5 (a 20C); mg/l 20 Temperatura C 22 Huevos de Helminto (HH/l) 1 Coliformes Fecales (NMP/100ml) 240

Fuente: (NOM-003-SEMARNAT-1997)

TRATAMIENTO BIOLGICO Se considera que el tratamiento de Lodos Activados en la modalidad de aireacin extendida, que se apega mejor al tratamiento a aplicar, es el mostrado en el diagrama de flujo de la figura 6:

Fig. No. 6 Diagrama de flujo

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Pre-tratamiento

El agua residual ser conducida y entregada en tubera en el canal de rejillas de la PTAR. El proceso inicia en la unidad de pre-tratamiento; el cual consiste en un canal de rejillas y un crcamo de regulacin con bombas sumergibles que alternan mientras operan. En el canal de rejillas se retiene y retira todos los objetos que por su tamao pueden provocar taponamientos en las lneas de distribucin hidrulicas, daos en los equipos de bombeo y acumulacin en los tanques de proceso. Estos objetos inertes se constituyen de plsticos, vidrio, cartn, piedras, telas, animales muertos, etc. La basura se retira manualmente de las rejillas y es acumulada en contenedores para su posterior disposicin a relleno sanitario como residuo slido municipal.

Crcamo de bombeo

El agua libre de basura cae directamente en el crcamo de regulacin. Este crcamo tiene la funcin de amortiguar las variaciones de flujo y composicin que se presentan a lo largo del da y que son inherentes a los usos y costumbres de la comunidad servida. El volumen de agua acumulada en el crcamo es controlado por electro niveles que arrancan y paran el equipo de bombeo. Las bombas son sumergibles tipo inatascables, que envan el agua residual a los reactores biolgicos para su depuracin biolgica. Existe un volumen destinado a acumular las arenas que arrastra el agua para su posterior desazolve con un equipo externo de vaco.

Depuracin biolgica

El agua se bombea al reactor biolgico, donde se lleva a cabo la descomposicin de la materia orgnica. Este sistema de tratamiento es un

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proceso biolgico de contacto, en el que los microorganismos y los slidos orgnicos de las aguas residuales se mezclan ntimamente en un medio favorable para la descomposicin aerobia de estos ltimos. Comnmente las aguas residuales contienen algo de slidos suspendidos y coloidales, de manera que cuando se agitan en presencia de aire, los slidos suspendidos forman ncleos sobre los cuales se desarrolla la masa biolgica pasando gradualmente a formar partculas ms grandes de slidos que se conocen como lodos activados. La aireacin se lleva a cabo por medio de difusores de burbuja fina, que distribuyen el aire enviado por el soplador a lo largo del reactor biolgico. El efluente de cada reactor biolgico se enva a un sedimentador secundario, en esta unidad se separa la masa biolgica y junto con ella los slidos suspendidos. Por la parte superior del sedimentador se retira el efluente clarificado, el cual contiene un valor mnimo de contaminantes medidos como DBO5 y por la parte inferior se retira el lodo concentrado. La mayor parte de este lodo se recircula hacia el reactor biolgico con la finalidad de mantener el equilibrio poblacional de los microorganismos.

Desinfeccin

Los efluentes clarificados de las corrientes superiores de los sedimentadores secundarios se envan por accin de la gravedad a un tanque de desinfeccin con el fin de eliminar los agentes patgenos e infecciosos mediante una dosis sistemtica de hipoclorito de sodio al 13%. La desinfeccin se realiza en un tanque serpentn con un rgimen de flujo pistn, el cual garantiza un gradiente de concentracin del agente desinfectante a lo largo de los canales de reaccin. El agua residual tratada en este punto cumple con los lmites mximos permisibles para la NOM-003-SEMARNAT-1997. Contacto Indirecto. El agua tratada se conduce por tubera hacia el punto final de descarga.

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Tratamiento de lodos

Cuando la masa biolgica ha crecido ms de lo que puede aguantar el sistema en equilibrio, se purga parte de este lodo a un tanque llamado digestor de lodos, donde se llevan a cabo las reacciones de respiracin endgena que permiten eliminar un gran porcentaje de agentes patgenos y de materia orgnica voltil, dando como resultado un lodo estable (no putrefacto). Una vez que el lodo ha pasado por el proceso de digestin aerobia (estabilizacin), es enviado por medio de una bomba de doble diafragma hacia un filtro prensa su desaguado. Posteriormente se enva a disposicin final como residuo slido no peligroso.

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5.2 CONCLUSIONES

La propuesta de un sistema aerobio, se debi al tipo de agua residual a tratar, la cual solamente provendr de los baos y comedor de la Universidad. Esto hace que el agua contenga una mayor carga de contaminantes orgnicos que qumicos.

La planta de tratamiento de aguas residuales fue entregada, pero an no est en funcionamiento; ya que las instalaciones de la universidad no han sido inauguradas.

La PTAR fue diseada con base en el cumplimiento de la NOM-003-SEMARNAT-1997

El tren de tratamiento propuesto tendr una gran eficacia si se opera de una manera adecuada. Se considera que los puntos siguientes son los ms importantes a cuidar. - Cantidad de aire dosificado al reactor. - Cantidad de lodos activados. - Tiempo de sedimentacin.. - Cantidad de hipoclorito de sodio en la cloracin, etc.

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5.3 RECOMENDACIONES

Es necesario que se tenga personal capacitado en el manejo de la PTAR, porque si no se tiene el conocimiento para manejarla sera en vano la inversin efectuada, aunado a que no se cumplira con la normatividad y el agua no tendra un reuso.

Debido al diseo de la planta y a la seguridad establecida, se recomienda que slo personal autorizado tenga acceso a ella.

Es conveniente que al personal operador se le facilite el equipo de proteccin personal (EPP) adecuado a las actividades a efectuar.

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CAPTULO 6

GLOSARIO, BIBLIOGRAFA

Y ANEXOS

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CAPTULO 6 GLOSARIO, BIBLIOGRAFIA Y ANEXOS

6.1 GLOSARIO

Aguas residuales: las aguas de composicin variada provenientes de las descargas de usos municipales, industriales, comerciales, de servicios, agrcolas, pecuarios, domsticos, incluyendo fraccionamientos y en general de cualquier otro uso, as como la mezcla de ellas.

Agua cruda: son las aguas residuales sin tratamiento.

Agua residual tratada: son aquellas que mediante procesos individuales o combinados de tipo fsicos, qumicos, biolgicos u otros, se han adecuado para hacerlas aptas para su reuso en servicios al publico.

Lmites mximos permisibles: valor o rango asignado a un parmetro, que no debe de ser excedido por el responsable del suministro de agua residual tratada.

Parmetro: variable que se utiliza como referencia para determinar la calidad fsica, qumica y biolgica del agua.

Tratamiento convencional: son los procesos de tratamiento mediante los cuales se remueven o estabilizan los contaminantes bsicos presentes en las aguas residuales.

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6.2 BIBLIOGRAFA

1.- http://www.ugto.mx, 22 de mayo del 2009 08:30 pm 2.- http://www.folklorico.com/lugares/universidad-guanajuato.html, 05 de junio del 2009 09:30 pm 3.- INEGI-INIDEG 2001, 20 de junio del 2009 4:30 pm 4.- http://www.guanajuato.gob.mx/, 18 de julio del 2009 03:40 pm 5.- Ramalho S., R 1996. Tratamiento de aguas residuales Edit. Reverte S.A. 6.- Tratamiento biolgico de aguas de desecho Noriega Editores, 3 Edicin 7.- Wastewater Engineering treatment and reuse Metcalf & Eddy 2001 8.- http://www.depuranat.itccanarias.org , 01 de agosto del 2009 11:30 am

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6.3 ANEXOS

ANEXO A

LEY DE AGUAS NACIONALES

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TTULO CUARTO Derechos de Explotacin, Uso o Aprovechamiento de Aguas Nacionales Captulo III Derechos y Obligaciones de Concesionarios o Asignatarios Artculo 29: Los concesionarios tendrn las siguientes obligaciones, en adicin a las dems asentadas en el presente Ttulo:

X. Cumplir con los requisitos de uso eficiente del agua y realizar su reuso en los trminos de las Normas Oficiales Mexicanas o de las condiciones particulares que al efecto se emitan; XIV. Realizar las medidas necesarias para prevenir la contaminacin de las aguas concesionadas o asignadas y reintegrarlas en condiciones adecuadas conforme al ttulo de descarga que ampare dichos vertidos, a fin de permitir su explotacin, uso o aprovechamiento posterior en otras actividades o usos y mantener el equilibrio de los ecosistemas; el incumplimiento de esta disposicin implicar: (1) la aplicacin de sanciones, cuya severidad estar acorde con el dao ocasionado a la calidad del agua y al ambiente; (2) el pago de los derechos correspondientes a las descargas realizadas en volumen y calidad, y (3) se considerarn causales que puedan conducir a la suspensin o revocacin de la concesin o asignacin que corresponda.

2009-10-19T15:05:08-0500Universidad Tecnolgica de Quertaro

0700000146

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