MANEJO DE AGUAS RESIDUALES EN PEQUEÑAS COMUNIDADES PASO 2 – SELECCIÓN DE TECNOLOGIAS TRABAJO COLABORATIVO PRESENTADO POR: TUTOR MARIO IBARRA ORTIZ GRUPO: 358041_16 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA - UNAD ESCUELA DE CIENCIAS AGRÍCOLAS, PECUARIAS Y DEL MEDIO AMBIENTE. PROGRAMA INGENIERIA AMBIENTAL VALLEDUPAR- CESAR 04 DE OCTUBRE DEL 2019 ESTIMACIÓN DE CAUDAL 1. Calcular el caudal para el diseño de una planta de tratamiento de aguas residuales, para una pequeña población que cuenta con una población de (dos últimos dígitos del grupo * 28) y dotación correspondiente a 115 Lt/ habitante día, y un coeficiente de retorno de 0.85 en una población con temperatura promedio de 25°C. Decimos que el caudal promedio diario (L /seg) que se debe aportar a un sistema de tratamiento, es la suma de las aguas residuales domésticas, institucionales, industrial, en las cuales solo se tendrán en cuenta las de origen doméstico, teniendo en cuenta los datos suministrados para el cálculo de la misma. Para calcular el caudal de diseño de una planta de tratamiento de aguas residuales se tiene en cuenta el consumo de agua potable por persona, y su coeficiente de retorno que considera que el agua, en su mayor porcentaje retorna al alcantarillado (entre 70 y 85%) y el número de habitantes El caudal (Q) será: 𝐐= 𝐃 ∗ 𝐏 ∗ 𝐂𝐑 𝟖𝟔𝟒𝟎𝟎 Dónde: D= Dotación o cantidad de agua potable por habitante por día (115 L/hab/d) P= Número de habitantes (grupo 16 16*28=448 hab) 𝐂𝐑 = Coeficiente de retorno sanitario (0.85) 𝐐= ? Reemplazando la fórmula: 𝐐= (115L/hab/d) ∗ (448hab) ∗ (0,85) 43.792 = = 0,50 86400 86400 𝐐 = 0,5 L /seg H-EQ Y SELECCIÓN DE SISTEMA DE TRATAMIENTO 2. Con el caudal encontrado, la población equivalente (h-eq), y de acuerdo a la secuencias de tratamiento de la guía práctica de depuración de aguas residuales en pequeñas poblaciones (pág. 32) van a escoger un sistema de tratamiento adecuado, secuencia que contenga pretratamiento, tratamiento primario, tratamiento secundario y tratamiento terciario. Tren De Tratamiento Pretratamiento: Desbaste Y Desarenador. Tratamiento Primario: Tanque Imhonff Y Decantación Primaria. Tratamiento Secundario: Lecho Bacteriano. Tratamiento Terciario: Filtro De Arena. ESQUEMA DE SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES 3. Mediante un esquema y/o plano presenten la línea de tratamiento con las unidades elegidas Tren De Tratamiento Tanque Imhonff Pretratamiento Entra El Flujo Del Agua Tratamiento Primario Desbaste Desarenador Tratamiento Terciario Tratamiento Secundario Filtro De Arena. Lecho Bacteriano Decantación Primaria JUSTIFICACIÓN DE LOS CRITERIOS APLICADOS AL SISTEMA DE TRATAMIENTO 4. Deben argumentar el escogimiento de opción elegida por el grupo para el tratamiento de las aguas residuales, en base a criterios técnicos, ambientales y económicos. Dentro de los criterios técnicos deben tener en cuenta superficie, meteorología y naturaleza del agua residual. Dentro de los componentes económicos costos de inversión y costos de mantenimiento. Dentro de los criterios ambientales deben tener en cuenta producción de olores, generación de ruido e integración paisajística. Justificación Se escoge esta opción porque es la que cumple con los requisitos requeridos, ya que estas estructuras, son las que permiten cumplir con dichas normativas establecidas. Donde se tiene en cuenta las problemática ambiental presente en las aguas residuales, mediante los procesos hidráulicos que se adapten a las necesidades de la población. Es por es que se presenta este Tren De Tratamiento. Pretratamiento: Desbaste Y Desarenador El pretratamiento de aguas residuales es indispensable en este proceso, pues con esto se garantiza el buen funcionamiento de los equipos en el sistema, ya que puede retener materiales como ramas, hojas, papel, aceites, etc. Para la población asignada, es recomendable utilizar en esta etapa Debaste y Desarenador, donde el desbastes tiene como objetivo eliminar componentes sólidos del agua por medio de rejas que están formadas por barras paralelas con separación uniforme y el Desarenador tiene como objetivo remover partículas más pesada en el agua, que no hayan sido retenidas en el desbaste. (Huertas & Marcos, 2012, p 34). Dentro de los criterios a destacar tenemos, que tiene poca influencia de la meteorología, salvo cuando hay aumento de caudal por las lluvias, ya que se arrastran mayor cantidad de sólidos y arenas. Tiene poco impacto, salvo visual, sonoro y olfativo que puede ser controlado. Los costos de instalación son bajos, al igual que los de mantenimiento. Los residuos sólidos retenidos por las rejillas pueden ser eliminados como residuo urbano, lo que es una ventaja ya que es de bajo costo (Huertas & Marcos, 2012, p 36). Tratamiento Primario: Tanque Imhonff Y Decantación Primaria El Tanque Imhoff es un dispositivo que elimina la materia orgánica particulado sedimentable y los flotantes. La fracción orgánica de los sólidos sedimentados se mineraliza vía anaerobia. Consta de tres compartimientos que son la cámara de sedimentación, la cámara de digestión de lodos y el área de ventilación y acumulación de natas (Martín, Betancort, Salas, Peñate, & Sardón, 2006, p 64). Decantación Primaria es una estructura que se encarga de eliminar una parte importante de los sólidos en suspensión presentes en el agua residual. En esta etapa se eliminan los sólidos sedimentables y materiales flotantes, permaneciendo inalterable los sólidos coloidales y disueltos. Los criterios más importantes para la selección de estas estructuras son ideales para poblaciones menores de 1.000 h-e, la meteorología no influye pues es un dispositivo enterrado, no presenta impacto visual ni sonoro y el olfativo puede ser minimizado con filtros en la chimenea, se adapta bien a los cambios de caudal y tiene consumo energético nulo (Huertas & Marcos, 2012, p 40). Adicionalmente, tienen una operación muy simple y no requiere de partes mecánicas. La operación consiste en la remoción diaria de espuma, en su evacuación por el orificio más cercano y en la inversión del flujo dos veces al mes (Martín et al, 2006, 65). Los costos son bajos, los de implantación oscilan entre los 100-200 €/h-e y los de mantenimiento entre los 10-20€/h-e/año (Huertas & Marcos, 2012, p 40). Tratamiento Secundario: Lecho Bacteriano Los lechos bacterianos son un sistema que se fundamenta en hacer pasar, en sentido descendente, las aguas a tratar a través de un relleno, sobre el que se desarrolla una biopelícula, que acoge a los organismos responsables de los procesos de depuración. A continuación de esto, el agua pasa a un decantador secundario, donde se clarifica y se extrae el exceso de fango generado. Este tratamiento es adecuado para poblaciones de 200 a 2.000 h-e. Requiere poca superficie, tiene buen comportamiento ante sobrecargas hidráulicas y contaminantes tóxicos, tiene poco ruido por la escasa potencia instalada, tiene un consumo energético bajo, y su operación es sencilla (Huertas & Marcos, 2012, p 58). Según Huertas & Marcos (20129, los costos de instalación son elevados, y oscilan entre 180-350 €/h-e. Pero los costos de explotación son bajos, entre 16-25 €/h-e/año, ya que requiere tareas sencillas como inspección y limpieza (p 58). Tratamiento Terciario: Filtro Intermitente De Arena Los filtros intermitentes de arena son lechos poco profundos (0,6-1,1 m), dotados de un sistema superficial de distribución del agua a tratar y de un drenaje inferior para la recogida de los efluentes tratados. Según Huertas & Marcos (2012), son convenientes para poblaciones inferiores a 1.000 h-e. En cuanto a los criterios de selección, requiere poca superficie, tiene buena integración paisajística, no presenta impacto sonoro, tiene una mínima producción de olores, su consumo energético es nulo, ausencia de averías mecánicas y elevado rendimiento de depuración (Martín, 2006, p 73). Según Huertas & Marcos (2012) los costos son bajos; los de instalación aproximados oscilan entre 200-400 €/h-e para poblaciones entre 50 y 1.000 h-e y los de explotación aproximados para poblaciones entre 50 y 1.000 h-e oscilan entre los 15-45 €/h-e/año (p 52). ARTÍCULO DE OPINIÓN DE SISTEMAS DE TRATAMIENTO ANAEROBIO (2 pág.) 5. Leer el artículo “Perspectivas del tratamiento anaerobio de aguas residuales domésticas en países en desarrollo “, con base en la revisión del material indicado cada estudiante brindará aportaciones (No pueden copiar y pegar textos extraídos de internet) para que como grupo se realice un artículo de opinión en el que se exprese el pensamiento grupal en relación a la utilización de este tipo de sistemas en países como Colombia. Para el desarrollo del artículo de opinión, el grupo debe tener en cuenta los parámetros de cómo escribir un artículo de opinión. “Perspectivas Del Tratamiento Anaerobio De Aguas Residuales Domésticas En Países En Desarrollo “ Los países en la actualidad con llevan a problemáticas que afectan a la comunidad en general principalmente la contaminación del entorno de todos los medios de vida existente por el desarrollo de actividades antropogénicas o natural. Al mirar a los países en vías de desarrollo enfocados en el tratamiento de aguas residuales domésticas y de acuerdo a sus climas se deben implementar tecnologías eficientes reduciendo al máximo gastos operaciones y en tiempo dando solución a la problemática de una manera apropiada de acuerdo a las condiciones de cada país y su fuerza económica. Para la puesta en marcha de un sistema de tratamiento de aguas residuales, se deben tener en cuenta factores importantes como caudal de operación, características del agua residual, condiciones climáticas como temperatura, restricciones ambientales como viento, proximidad a zonas residenciales, condiciones de operación, entre otros. En países como el nuestro, donde existe clima tropical y subtropical, la digestión anaerobia es una buena opción, siendo el reactor UASB el tratamiento de mayor aplicación en América Latina, pues presenta eficiente remoción de materia orgánica. La demanda actual de la población mundial ha ido en crecimiento, donde el 2025 será de 7.200 millones de personas y unas dos terceras partes se concentrarán en ciudades según las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (UNEP, 2009), lo cual hace que esta sobre población causen problemas ambientales, en los recursos del aire, suelo y agua por sus vertimientos generados como son los residuos sólidos y líquidos. Donde Los sistemas de anaerobios aplicados al tratamiento de ARD, ha sido de gran atención en los países en desarrollo ya que se ha aplicado en climas tropical y subtropical, se ah evidenciados buenos resultados y tenido una reducción en los costos comparados con los sistemas convencionales que se estaban implementando, su propósito es ser aplicado para futuras generaciones tanto en pequeñas como a gran escala. Los países desarrollados y en desarrollo tienen diferentes percepciones en cuanto al uso de las nuevas tecnologías de tratamiento de aguas residuales. Como lo es el caso de Chile se ha priorizado en la implantación de lodos activados, debido a las condiciones climáticas más desfavorables comparadas con el resto del país. Mientras que en Brasil ha preferido los logos activados en las grandes ciudades aplicándolos el tratamiento de ARD en climas tropicales, en Latinoamérica la tendencia en adopción de tecnologías es diferente ya que se ve la diferencia de las poblaciones de escasos recursos y de altos ingresos con respecto a los servicios de saneamiento y una alta diversidad económica, social y ambiental. Un reactor anaerobio de flujo ascendente -UASB- es una tecnología aplicada principalmente al tratamiento de aguas residuales con alto contenido de materia orgánica, donde las aguas residuales entran en el reactor por el fondo, y fluyen hacia arriba y una capa de lodo suspendida filtra las aguas residuales, tratándolas al ir atravesándola (Inditex). La aplicación de esta tecnología resulta ser una alternativa simple, asequible y manejable para el tratamiento de las aguas residuales, puesto que sus costos no son muy elevados en comparación con otros sistemas y su operación es sencilla. Tiene ventajas como el no requerir unidades de tratamiento primario, espesamiento y digestión de lodos y poca exigencia de equipos mecánicos y de energía. Requiere cuidado y atención y una vez estabilizado el sistema se obtienen excelentes resultados en lo que respecta a porcentaje de remoción, lo cual permite cumplir con la normatividad ambiental vigente y generar Biogás, que puede ser usado para consumo energético de algunos sectores de la comunidad. Otro aspecto importante es que con la implementación de estas tecnologías no se compite con las tecnologías convencionales, sino que las complementa, reduciendo costos y permitiendo lograr mejores resultados de los que si se trabajan de modo independiente. Los sistemas de tratamiento de ARD en los países y el mundo entero, han encontrado una amplia aplicación en las regiones de clima tropical y subtropical con la finalidad de mejorar su sostenibilidad, siendo la temperatura la que influye en su funcionamiento dado que en los climas clima tropical y subtropical la temperatura es 12 a 20 °C, adaptándose a la condiciones óptimas de los diseño, esto demuestra que los problema de tratamiento de las aguas residuales en estos países se puede enfrentar con tecnologías eficientes de manera sostenible y responsable, y sobre todo con tecnología de menor costo y que favorezcan al medio ambiente y la calidad de vida de la población. Sin embargo al desarrollar estos sistemas se deben tener en cuenta los altos costos, la no adecuación de espacios de la comunidad, complejidad operativa y las dependencias de químicos hacen que países en vía de desarrollo tenga que comprometerse a cumplir con el tratamiento del problema con la poca capacidad de respuesta que tienen. Bibliografía Escuela de Ingeniería de Antioquia. (2012). Perspectivas del tratamiento anaerobio de aguas residuales domésticas en países en desarrollo. Recuperado de http://www.scielo.org.co/pdf/eia/n18/n18a10.pdf Huertas, R., & Marcos, C. (2012). Guía práctica para la depuración de aguas residuales en pequeñas poblaciones. Madrid: Confederación Hidrográfica del Duero Inditex. (2015). Reactor anaerobio de flujo ascendente. Recuperado de https://www.wateractionplan.com/documents/177327/558161/Reactor+anaerobio+de+fl ujo+ascendente+%28UASB%29.pdf/939a21c0-1c0a-46f7-2e6a-d3b2febe7f26 Martín, I., Betancort, J., Salas, J., Peñate, B., & Sardón, N. (2006). Guía sobre tratamientos de aguas residuales urbanas para pequeños núcleos de población. Recuperado de https://www.cienciacanaria.es/files/Guia-sobre-tratamientos-de-aguas-residualesurbanas-para-pequenos-nucleos-de-poblacion.pdf Ministerio de Agricultura, alimentación y medio ambiente (2012). Guía práctica para la depuración de aguas residuales en pequeñas poblaciones. Valladalolid ES: Editorial CHD Confederación Hidrográfica del Duero. Recuperado de http://www.chduero.es/descarga.aspx?fich=/Publicaciones/guiapracticadepuracionaguas-chd.pdf Torres, P. (2012). Perspectivas del tratamiento anaerobio de aguas residuales domésticas en países en desarrollo. Revista EIA, (18), 115-129. Recuperado de http://www.scielo.org.co/pdf/eia/n18/n18a10.pdf
