1.2.2 Tratamiento de Aguas Negras Parte Líquida

1.2.2 Tratamiento de Aguas Negras Parte Líquida -Cámara y Lecho de piedrasPara 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:
Agua
Consumo
de
agua para
Lavado
(Lt/Día/persona) según los beber y de
sistemas de:
cocinar vajillas
Consumo mínimo con grifería
de pulverización y recirculado
de agua
5
0,66
Consumo mínimo con grifería
convencional
5
Casa ecol. (destilación de agua
para alimento y lavado de
vajilla)
0
Casa autónoma con grifería
convencional y baño (Con
lavado y baño reutilizado, y
Biodigestión de metano)
10
Baño y
lavado
de
Ropa
Sistema
independi
ente
de
retrete
Total
0
0
5,66
15
4
0
24
0
9,3
0
9,3
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 Dotación Negra (L/día/per)
(L/día*per
)
Trabajadores 30
estables
Seminarios y 43
cursos
Sala reunión 10
150
20
Dotación/dí
a (Lt)
Aguas
Negras
600
50
10
430
1720
50
10
100
400
visitantes
25
5
250
1000
1380
7020
50
Totales
Total
factor
perdida
tratamiento
Caudal a Fuente
Caudal (L/hr) en 24hs
Caudal (L/hr) en 16hs
Dotación/dí
a (Lt)
Aguas Grises
3900
8400
x
15%
7140
298
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)
2)
3)
4)
Colectora de las aguas de orina, cocina, y lavatorios + Lecho Desnitrificante
Lecho Aerobio + Vivero
Laguna Niveladora + Fuente Externa Virbela
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
Descarga Biodigestor “1"
Biodigestor “2"
Biodigestor “1"
Canal de paso
con guillotina
de cierre
Descarga
biodigestor “2"
A
Placa deflectora
B
Lecho de piedra
con cobertor
solar y tapa
Lecho de piedra con cobertor
solar y tapa “2”
Cámara de inspección
con llaves de paso y
filtros de gas “A” y “B”
Alimentación
Doble tapa hexagonal de hormigón
Masilla de vidriero
Guillotina de aislación
Boca de acceso “1”
Boca de acceso ”2”
Gasometro “1”
Cámara de
Biodigestor “1”
Boca de
alimentación
Placa
deflectora
Gasometro “2”
(camara de gas)
Boca de
descarga del
biodigestor
“2”
Calota
inferior “1”
Camara de
biodigestor “2”
Calota
inferior “2”
Canal de comunicación
a paso de biodigestor “1” a “2”
Descarga primer
digestor “1”
Descarga final
biodigestor “2”
Boca de acceso “2”
Doble tapa
de descarga
Tapa de descarga “1”
Gasometro “2”
Camara de biodigestión
canal de paso de
biodigestor “1” a “2”
Calota inferior
Canal de
descarga
Biodigestor 1
Alimentación
Boca de Acceso “1"
Tapa alimentación
Descarga Biodigestor “1"
Tapa Descarga “1"
Canal de
Descarga
Canal de
alimentación
Placa deflectora
Sistema de tratamiento de Aguas Negras (Orina y Heces)
Respirador
Tapa de
inspección
Camara
colectiva
de orina
Camara colectiva
de heces
Tapas de inspección
Tapa de
compostera
Compostera
Cámara de compostaje “1”
Tapa de inspección
lateral p/cámara
de orina
Tapa de inspección
lateral p/cámara
de heces
Lecho de piedras
p/ aguas grises
Canal de paso
a la compostera
Placa de aislación
de compostera
Cámara de compostaje “2”
Placa deflectora
compostera
Canal desagüe
de aguas grises
a tratamiento
Boca de alimentación
a biodigestor
Compostera
Camara de inspección
Tapas de
inspección
lateral
Tapa de compostaje
Camara
colectora
de
orina
Bocas de
desagües
de orina
Camara
colectora
de heces
Bocas de
desagües
de heces
Camara de compostaje “1”
Camara de compostaje “2”
Tomas de
inspección o
compostera
Desagüe de
compostaje
Desagüe
de aguas
grises
Desagües de baños secos
A boca de
alimentación a
biodigestor
Respirador de baño seco
Techos verdes captadores
de lluvia
Cisterna de agua
de lluvia
Canal de prefiltracion a la cisterna
Filtro y tratamiento de
agua de lluvia
Toma de
agua con
filtro y
tratamiento
secundario
Baño seco
Inodoro con separador de orina
tapa de inspeccion
canal
a compostera
camara de inspección y aireación
canal a colectora de orina
Tejido metálico para
proteger el vidrio
Lecho de piedra
acumulador
de calor
Vidrio
camara
Refuerzos de la contención
del lecho de piedra
Cabriadas de refuerzo para
soportar techo de piedra
Chapa de comprensión
con suelo cemento
Cieloraso de
caña chanqueada
Aislación hidrófuga con 3
capas de silobolsa reciclada