Se ha denunciado esta presentación.
Utilizamos tu perfil de LinkedIn y tus datos de actividad para personalizar los anuncios y mostrarte publicidad más relevante. Puedes cambiar tus preferencias de publicidad en cualquier momento.
ur n:  .v  1n- "nrrww-

n: 

: v

 

[, 
CAPITULO r “4

Introducción al proyecto '

de plantas de tratamiento
de agua resi...
170 INGENIERIA DE AGUAS RESIDUALES

5.1 IMPACTO DE LOS CAUDALES Y CARGAS
CONTAMINANTES SOBHE EL PROYECTO
DE LAS PLANTAS DE...
“W

172 INGENIEHIA DE AGUAS RESIDUALES

Predicción de caudales medios

La obtencion y prediwión de los caudales medios fut...
174 lNGENlEFłlA DE AGUAS HESIDUÃLES

Población equivalenle,  en miles de persanss,  para un caudal medio de 255 l/ hab-dla...
nrumnmuønøuuru__uu__uu_ú_uu

176 lNGENlERlA DE AGUAS RESIDUALES

4. Calculo del caudal mrnimo: 

a] Caudal mrnimo residenc...
178 lNGENlERlA DE AGUAS FlESlDUALES

que causan , variaciones tanto a corto como a largo plazo.  Estos mismos
factores ya ...
“Én”

180 INGENIERIA DE AGUAS RESIDUALES

DBO y de los SS de los vertidos de fábricas de procesado de productos
vegetales ...
182

INGENIERIA DE AGUAS RESIDUALES

a)

b)

Para el análisis de les dates de SS y DBO de la Figura S-2, dividir les
regis...
_a

_x

184 lNGENlERlA DE AGUAS RESIDUALES

carga de DBO
Punte/ media =  1.97 m”
Mínimalmsdia =  0.14
Puntalmínimu =  ILSS...
186 INGENIERIA DE AGUAS RESIDUALES INTRODUCCION AL PROYECTO DE PLANTAS 187

3. Obtei-_ier los factores de punta a partir d...
rłrų. .

v.  .

ll

Êí

El

li. 

li. 

5.1.

31 Lk li

SL

'sl

H
ma. 

188 INGENIERIA DE AGUAS RESIDUALES

concentracion...
190 INGENIEHIA DE AGUAS RESIDUALES

A partir de un análisis de los datos de composition' de las aguas residuales
proc/ ede...
I! !

U s

ill: 

få T) El

TJ: 

*IL

EU'

dul

ïIh

IJ^

: i
P*

 

u eu 'IA' r u, 

El

E , l

i). 

192 INGENIERIA DE ...
194 INGENIEHIA DE AGUAS HESXDUALES

TABLA 5-5 (Cent)

 

Factor Comentnrío

Limitaciones ambientales Factores ambientales ...
T): 

'TE ñ'

196 INGENIERIA DE AGUAS RESIDUALES

TABLA 5-7

Factores que afectan al rendimiento de los procesos de tratam...
198 INGENIERIA DE AGUAS RESIDUALES

TABLA 5-8 (ConL)

 

“pm de reactor Esquema de identifrcacion Descripcíón ylo aplicaci...
rm
n n

Éi; 

Lill! 

*Iš

U. 

i). 

V)

FL íLIl. 

h. 

il litl LL

BL

H. 

EL

'Use

200 INGENIERIA DE AGUAS RESIDUALE...
202 INGENIERIA DE AGUAS RESIDUALES

Balance de masas en un reactor de flujo intermitente.  Antes de seguir
adelante,  pued...
u-'lywnavhxlilnłmI-UILILILDIIEIIJVIWJUIEIÃÉIN

1

204 INGENIERIA DE AGUAS RESIDUALES

TABLA 5-10

Efecto de los caudales y...
206 INGENIERIA DE AGUAS HESIDUALES

Concepto de fiabílidad.  La fiabílidad de un sistema puede definírse como la
probabili...
H-LlILEHHHEWI-. EEHDEQEQ

lł-LH.  u. 

4x7.

208 INGENIERIA DE AGUAS RESIDUALES

solución

1. Determinación de la eoncentr...
Cap 5 waste water
Cap 5 waste water
Cap 5 waste water
Cap 5 waste water
Cap 5 waste water
Cap 5 waste water
Próxima SlideShare
Cargando en…5
×

Cap 5 waste water

987 visualizaciones

Publicado el

waste weater en español

Publicado en: Ingeniería
  • Sé el primero en comentar

Cap 5 waste water

  1. 1. ur n: .v 1n- "nrrww- n: : v [, CAPITULO r “4 Introducción al proyecto ' de plantas de tratamiento de agua residual En los capítulos anteriores ya se ha eomentado la importancia de factores como la naturalcza de las aguas residuales que hay que tratar, los objetivos generules y los mótodns dc lralamiento, y los pasos que se deben seguir en el programu rlc implantrtción del tratamiento de las aguas rcsiduales. Eu este capítulo, la aleneión se eenlrnrá cn muchos de los factores importantes a la hora dc desarrollax' cl proyecto de la plante de tratamiento. Las primeras fases del proyecto son críticas en el proceso de diseño final, empezaudo desde la redacción del anteproyecto e incluyendo las fases de diseño conceptual y prelimínar, Durante cstas fases se delerminan los caudales de proyecto y los factores de carga, se lleva a Cabo la sclección de procesos, se desarrollan, refinan y establecen los crilerios de proyecto y se distribuyen físicamente los elementos de la plama. Una yez linalizado el diseño preliminar, el proyecto queda totalmente dcíinido, y ya se puede pasar a elaborar los planos construc- tivos y las especiñeaeiones técnicas. Los aspectos de importancia para la elaboración de la rnayorfa de los proycctos que se tratan en esle capítulo son, entre otros, (1) influencia de los caųdalcs y las cargas contaminantesen el proyecto de plantas de tratamiento; (2) evaluación y determinación de los caudales de proyecto; (3) evaluacíón y rleterrriinación de las cargas contaminantes; (4) selección de procesos, y (S) elementos del diseño conceptual de procesos. Los principios básicos y caractc- rísticas delproyecto de los diferentes prooesos y operaciones unitariėis que conforman el proceso de tratamiento se analizan en los cuprtulos siguiumes. l~`n la reíerencia [7], se puede encontrar información sobre los factor s <lc punln rh- los oaudales dc aguas rcsidualcs ulilizados en lus redes nie zilcltnlalrillznlu. 169
  2. 2. 170 INGENIERIA DE AGUAS RESIDUALES 5.1 IMPACTO DE LOS CAUDALES Y CARGAS CONTAMINANTES SOBHE EL PROYECTO DE LAS PLANTAS DE TRATAMIENTO La capacidad de una planta de tratamiento suele ealcularse para el caudal medio diario correspondiente al año de proyecto. No obstante, por razones practices, las plantas de tratamiento de aguas residuales deben ser proyeetadas teniendo en cuenta que de : en haccr fronte a eondiciones de trabajo que vienen dictadas por los caudales, las características de las aguas residuales a tratar, y la combinación de ambos (carga contaminante). También deben considerarse las condíciones punta, entre as que se incluyen las situaciones de caudales _punta y cargas contaminantes punta para los diferentes procesos. Las puntas de los caudales hidráulicos son importantes para dimensionar eorrectamente las diversas insta- laciones de proceso y las interconexiones entre ellos. Los factores de carga punta son importantes de cara al dimensionamiento de las unidades de proceso y sus sistemas auxi iares de modo que la planta de tratamiento pueda cumplir de manera constante y ñable los objetivos de tratamiento planteados. Además, es importante considerar en el proyecto diversas oondicíones singulares, como puedan ser la puesta en funcionamiento de la planta o las condiciones ce caudales o cargas muy bajos. En la Tabla 5-1 se describen los factores de earga y los eaudales que son importantes para el proyecto y explotación de las instalaeiones de tratamiento. El objetivo último del trata- miento de las aguas residuales es la obtención de sistemas de tratamiento que puedan responder a una amplia gama de condiciones de funeionamiento sin dejar de cum alir con los rendimientos exigidos. Para cumplir con este objetivo, es importante comprender perfectamente el papel que desempeñan los caudales y los factores de earga. 5.2 EVALUACION Y DETEHMINACION DE LOS CAUDALES DE PROYECTO El proreso de evaluar y determinar los caudales de proyecto hace necesario obtener unos caudales medios basados en la población actual y las predicoiones de población futura, la contríbución de las aguas industriales y la influencia de la inliltración y las aportaciones incontroladas. Una vez determinados los caudales medies, se multiplican por una serie de factores de punta para obtener los caudales punta de proyecto. Tanto para la obtención de los caudales medios Como de los factores de punta, es neoesario tener en cuenta los siguientes factores: (l) obteneión y predicción futura de los caudales medios diaries; (2) criterios empleados para la eleoción de los factores de punta; (3) aplicación de los factores de punta y de caudal mínimo, y (4) elementos de control de los caudales punta existentes aguas arriba de la planta que puedan afectar al diseño de la misma. Más adelante, en este capítulo, se analizara la ímportancia de la dura- ción de la fase de proyecto en la predicción de los caudales futuros. `æwp INTRODUCCION AL PROYECTO DE PLANTAS 171 TABLA 5-1 Caudales y factores de carga tlpicos empleados para el proyecto y explotación de plantas de tratamiento de aguas residuales Factor Aplieacíón Basado en el eaudal Hora punta Dimensionamiento de las instalaciones de bombeo y Máximo diario Mayor que el máximo diario Máximo semanal Máximo mensual Mínimo horario Mínimo diario Mínimo rnensual de las conducciones; dimensionamiento de rejas. Dimensionamiento de las operaciones físicas unitarias; desarenadores, tanques de sedirnentación, y liltros; tanques de cloraeión. Dimensionamieuto del bombeo de fangos. Almacenamiento de arenas y residuos eliminados en el proeeso de tamizado. Elaboraoión de registros de datos e informes. Elaboración de registros de datos e informes; dimen- sionamiento de los depositos de almacenamiento de los productos químicos. Para de los grupos motobombas y valor inferior del intervalo de medida del caudalímetro de la planta. Dimensionamiento de los canales de interconexión, pa- ra evitar la deposieión de súlidos; dimensionamiento de los sistema: de reeirculación para liltros perooladores. Elección del número mínimo de unidades de proceso necesarias durante los períodos de caudales reducidos, Basado en la carga eonteminante Máximo diario Mayor que el máxirno diario Basado en el caudal . 1 Mínimo mensual Mínimo mensual Mínimo diario Dimensionamiento de las unidades de tratamiento biológieo. Dimensionamiento de los sistemas de espesamiento y deshidratación de langes. Dimensionamiento de las unidades de tratamiento de fange. Dimensionamieuto de las instalaciones de almacená- miento de fange; dimensionamiento de las instalacio- nes de compostaje. Necesidades de paro del proceso. Dimensionamiento del sistema de recirculación en til- tros percoladores. EIIDIIFIIEI
  3. 3. “W 172 INGENIEHIA DE AGUAS RESIDUALES Predicción de caudales medios La obtencion y prediwión de los caudales medios futuros es un paso necesario en la determinacion de la capacidad de una planta, así como para la determina- eion de las neeesidades hidraulicas del sistema de tratamiento. Es necesario determinar les caudales medios, tanto para el período inicial de puesta en funcionamiento de la planta como para las condiciones futuras. Para determinar el caudal de proyecto, es necesario tener en cuenta los siguientes factores: (l) caudales base actuales; (2) estimacion de los caudales futuros de orlgen residen- cial, comercial, institucional e industrial, y (3) asegurar que la infrltración y las aportaciones incontroladas no sean excesivas (véase Cap. 2). Les caudales base de que se dispone en la actualidad corresponden a les caudales medidos menos la infiltracion y las aportaciones incontroladas excesivas (definidas como la intiltracion y las aportaciones incentroladas que pueden ser contreladas con la introducción de modificaclones rentables en la red de alcantarillade). Muchesorganismes estatales tienen sus propios caudales de proyecto esta- blecidos para los casos en los que no se dispone de mediciones reales. Come ejemplos, podemos citar que un organisme interestatal tiene establecido como caudal medio diario mínimo de proyecto 270 l/ hab-día para los casos en los que no se disponga de datos de caudales, ltmite al que hay que añadrr el pesible efecto de la inñltracion [l l]. La EPA, en los casos en que la inñltracion no es excesiva, establece como media a le large de los años un caudal base medio diario de 4601/hab-dia para tiempo seco. Este caudal se desglosa en 270 l/ hab » día de caudales domésticos, 40 l/ habdfa de caudales comerciales y de pequeñas industrias, y 150 l/ habdía correspondientes a la iniiltración [3]. Criterios para la obtención de los factores de punta Los criterios que se emplean para la determinación de los factores de puntase basau en consideraciones hidráulicas y en los procesos de tratamiente previs- tos. Es necesario dimensionar las conducciones hidráulieas y las unidades de proceso para que sean capaces de ahsorber los caudales punta que está previs- to que oirculen por la planta. Las previsiones deben hacerse de tal manera que no se produzca bypass de las aguas residuales en la red de alcantarillado m en el interior de la planta de tratamiento. Para alcanzar los rendimientos de eliminacion deseados tante de DBO como de solidos en suspension (SS), mucbas de las unidades de proceso se dimensionan en base al tiempo . de retencion y a la carga superñcial (caudal por unidad de superficie). Es precise considerar los caudales mínimos y punta para el dimensionamiento de estos elementos debido a que su rendimiento puede cambiar notablemente en condi- ciones de caudales y cargas contaminantes variables. Factores de punta y de caudal mínimo Tal y como se hace constar en la Tabla 5-1, los caudales mínimos también son de gran importancia en el dimensionamiento tanto de las estaciones de bombeo INTRODUCCION AL PROYECTO DE PLANTAS 173 como de las plantas de tratamiento, especialmente durante los primeros aflos de funcionamiento, en los que la planta trabaja con caudales rnuy por debajo de los de proyecto. En casos en los que los caudales son rnuy pequeños durante , la noche, puede ser necesario tomar medidas para eontemplar la posibilidad de reciclar el elluente tratado para poder mantener el proceso. Si no se dispone de datos suficientes de los caudales, puede suponerse que el caudal mínimo puede variar en un intervalo que oscila entre el 30 per 100 del caudal medio diario en comunidades pequeñas, y el 50 por 100 del caudal medio diario en comunida- des de tamañe medio [l4]. Los factores de punta (relación entre el caudal punta y el caudal medio) que mas se emplean son los correspondientes al maximo horario y al máximo diario (véase Tabla 5-l). El caudal máxíme horario se emplea para el dimensio- namiento de las conducciones hidráulicas y otras unidades como los tanques de sedimentacion y de cloracion en las que existe poco volumen para amorti- guar el efecto de caudales elevados. Otros factores de punta, como el máxime semanal y el máximo mensual, pueden emplearse para el dimensionamiento de instalaciones de tratamiento con tiemposde retención mucho mayores como puedan ser las tocnicas de lagunaje o ciertas unidades de tratamiento de fangos. Les factores de punta pueden obtenerse a partir de datos historicos de caudales o en base a dates o curvas publicadas correspondientes a comunida- des similares. Factores de punta obtenidos a panir de datos de caudales. El metode más extendido para la determinacíon de los factores de punta se basa en el analisis de los datos de caudales. En los casos en los que se disponga de los datos de caudales, es conveniente analizar los de un periode mínimo de dos años para obtener los factores de punta, Estos factores pueden aplicarse a los caudales medios previstes para el futuro, teníendo en cuenta cualquier situa- eion especial que se pueda presentar. En aquellos casos en los que los caudales de origen comercial, institucional o industrial representen una parte importan- te del caudal medio (del orden del 25 por 100 o más del caudal total, incluida la infiltracion), es convenieute establecer factores de punta para cada una de las categorfas. No ebstante, como no es probable que se presenter: simultánea- mente los caudales punta correspondientes a cada una de las categorias, es conveniente considerar un cierto coefieiente de simultaneidad para no sobrees- tírnar en exoeso el caudal punta. Caso de ser posible, es conveniente estimar el factor de punta asociado a las aguas de origen industrial a partir del consumo medio, los turnos de trabajo, y demás informacion de interés sobre el funsiona- miento de las industrias, Faetores de punta obtenidos a partir de datos publicados. Si los regis- tros de caudales resultan inadeeuados para la determinacion de les factores de punta, pueden emplearse curvas como la de la Figura 5-l para estimar el caudal máximo horarie para aguas residuales de origen doméstico. Esta eurva esta elaborada a partir de datos historicos de numerosas comunidades distri- buidas en el territorio de los Estados Unidos. Ha sido conñgurada a partir de los caudales de zonas residenciales medias, y no tiene en cuenta los valores
  4. 4. 174 lNGENlEFłlA DE AGUAS HESIDUÃLES Población equivalenle, en miles de persanss, para un caudal medio de 255 l/ hab-dla 1,611 2 5 10 10 50 100 200 500 LOGO 1,430 n '1_ | i-ír 'r' "l r n r-"I 4 4 3 g 3 3 n å z 2 ê 31,5 1,5 u. | ___ l l_ L l l l l 0,1 0,2 0,5 1 2 5 10 20 50 too Caudal medio de agua residual. m'/ s FIGURA 5-1 Factor de punta horario para caudales de aguas residuales domésticas. El factor de punta as la relación entre el caudal máximo horario y el caudal medio. extremos (por encima del valor del percentil 99) ni los caudales debidos a la inñltración, aunque sr que contempla pequeñas cantidades de aguas de origen comereial e industrial. El factor de punta que proporciona el máximo horario debe tener en cuenta las caracteristicas de la red de alcantarillado que eonduce el agua hasta la planta de tratamíento. La rehabilitación o mejora de la red de alcantarillado puede incidir en el valor del factor de punta. En aquellos casos en los que no se dispone de datos de caudales, pero en los que el agua llega a la planta mediante una instalación de bombeo, el caudal punta deberá coíncidir con la máxima capacidad de bombeo. En caso de que el transporte hasta la planta se lleve a cabo por gravedad, el caudal máximo puede estimarse a partir de la capacidad de la red de alcantaríllado. La previsión de los caudales de proyecto y el empleo de los factores de punta se ilustrau en el Ejemplo 5-1. Eiemplo 5-1. Obłención de los caudales de proyecto. Una comunidad residen- cial de 15.000 habitantes esta planeando ampliar su planta de tratamiento de aguas resi- duales. Se espera que, dentru de 20 años, la población habrá aumentada hasta alcanzar los 25.000 habitantes, y se estima en 1000 personas diarias el número de no residentes presentes en la comunidad debido a la futura construcción de un colegio. También se instalará un nuevo centro industrial que contribuirá con un caudal medio de agua residual de 835 m3/dra, y cuyo caudal punta es l.250 rn3/dra en condiciønes de funsiona- rniento las 24 horas del dra. El caudal medio de agua residual es, actualmente, de 6050 mJ/ día, y se han eonsiderado _como no excesivas las contribuciones debidas a la infrltra- ción y a las conexiones incdiitroladas. La inriltración se lia estimado que contribuye con un caudal medio de 95 l/ hab - dra, y el caudal punta correspondiente es de 140 l/ hab ~ dra Debido a la instalación de dispositivos de ahorro en el consumo de agua, se estima que el consumo doméstico de agua en las viviendas futuras será un 10 por 100 inferior al con- sumo registrado en las viviendas existentes en la actualidad. Calcular el caudal medio ruturo, asr como los caudales punta y mínimo de proyecto. Empléese la Figura 5-1 para el cailculo del caudal punta doméstico. Supóngase que el caudal punta industrial se produce l INTRODUCCION AL PROYECTO DE PLANTAS 175 durante el turno de dra. Para el cáleuln del caudal mínimo, adoptar el valor 0,35 para la relación entre el caudal mínimo y el caudal medio para las aguas residuales dornésticas, y suponer que las instalaciones industriales cierran un dra por Semana. solución l. Cálculo de los caudales actuales y futuros por habitante: u) Para las condiciones actuales, eálculo del caudal medio doméstico, ex- cluyendo la apartación de la infrltración. i. Aportaeión de la inłiltraeión: lnfrltración = 15.000 X 95 l/ hab-d = 1425000 l/ d ii. Cálculo del caudal medio domestico: XX Caudal domestico = Caudal total - Inñltración = 6050000 l/ d - 1425000 l/ d = 11.625.000 l/ d = 11.625 mł/ dra b) Cálculo del caudal por habitante en las condiciones actuales, clívídiendo el caudal medio doméstico entre el número de habitantes: 41.625.000 l Caudal por habitante = = 3033 1/dra c) Para obtener el caudal par habitante correspondiente a las condiciones futuras, se reduce el valor actual en un 10 por 100: Caudal futuro por habitante = 3083 X 0,9 = 277,5 l/ d 2. Cálculo del caudal medio futuro: a) Residentes actuales = 4,625 mS/ d b) Futuros residentes = 10.000 x 01775 m3/d = 2175 mJ/ d c) Estudiantes (se supone una aportacidn de 55 l/ d, Tabla 2-4) = 1000 >< 0,055 mï/ d = 55 : nl/ d Subtotal 7.455 m3/d d) Caudal doméstico total = 7,455 ma/ d e) Caudal industrial = 835 ina/ d p j) lnfrltración = 25.000 x 0,095 m3/d = 2,375 ma/ d g) Caudal medio futuro total = 10.665 mS/ d 3. Cálculo del caudal punta futuro: V a) Caudal punta residencial: De la Figura S-l, el factor de punta para 7.1155 rn3/d es 3,0. El caudal punta horario es: 3,0 x 1455 m3/d = 22.365 : if/ d b) Caudal punta industrial = 1150 ml/ d c) Infiltración = 25,000 X 0,140 mJ/ d = d) Caudal punta futuro total = 27.115 Iris/ d IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII
  5. 5. nrumnmuønøuuru__uu__uu_ú_uu 176 lNGENlERlA DE AGUAS RESIDUALES 4. Calculo del caudal mrnimo: a] Caudal mrnimo residencial: Tal como se indica en la Figura 2-2, el caudal mrnimo suele producirse durante las primeras horas de la mañana. A partir de los caudales actuales, el caudal mrnimo es: 0.35 X 6050 = 2,117 mJ/ d b) Caudal mrnimo industrial = 0 rnï/ d c) Caudal mrnimo total : 2.117 rn3/d Comentario. Si no se dispone de registros históricos de caudales, los caudales medios diaries futuros se pueden calcular a partir de la población futura y de los caudales por habitante, como los contenidos en la Tabla 2-7. Es necesario introducir, en los cálculos, todas aquellas modificaciones necesarias para tener en cuenta condiciones especiales tales como la reducción de caudales, caudales industriales, o el efecto de la inlïltración y las aportaciones incontroladas. Si se pretende çalcular el caudal punta a partir del estudio de los caudales de los diferentes componentes del caudal total, es necesario introducir modificaciones que tengan el cuenta la simultaneidad o no de las puntas de los diferentes componentes. Los intervalos de caudales, como se muestra en este ejemplo, son razonablemente representativos de las diferentes condiciones que se pueden dar en una planta de tratamiento, razón por la cual es necesario considerar variaciones en los caudales dentro de intervalos parecidos a la hora de abordar el diseño de los procesos. Control de los caudales punta aguas arriba de Ia planta El proyecto de instalaciones de trataruiento capaces de absorber caudales punta precisa tener en consideración ciertos aspectos, entre los que se íncluyen: (1) mejora de la red de alcantarillado para reducir la relación entre el caudal punta y la infiltración y las aportaciones incontroladas, y (2) instalaeion de tanques de regulación de caudales, que pemiitan el almacenamiento de agua bien dentro de la red de alcaintarillado o en el interior de la planta. Otras posibilidades de actuación alternativas para el control de los caudales punta dentro de la planta de tratamiento, como la particiou de caudales o la disposi- ción de un bypass, se analizan en el apartado dedicado a la elección de los procesos. La mejora de la red de alcantarillado puede implicar un largo y costoso proceso cuyos resultados en la reducción de los caudales punta pueden no apreciarse a corto plazo. En ocasíones, la reducción de los caudales punta conseguida será inferior a la prevista, especialrnente en aquellos casos en los que la inñltración sea la componente principal de aguas parásitas. En algunos casos, ciertarnente inusuales, el caudal ha aumentado una vez completado el proceso de rehabilitación y mejora de la red de alcantarillado. Por lo tanto, es preciso estableeer ciertos factores de seguridad a la hora de analiutr las reduc- ciones de caudal que se van a conseguir por medio de la rehabilitación de la red de alcantarillado. La regulación del caudal puede ser una medida efrcaz en la reducción de los caudales punta. Las ventajas de regular el caudal aguas arriba de la planta INTRODUCCION AL PROYECTO DE PLANTAS 177 íncluyen: (l) reducir la carga hidráulica en redes de alcantarillado saturadas; (2) reducir la posibilidad de vertidos por aliviaderos y evitar los problemas hi- giémcos y de contaminación que provocan, y (3) reducir la carga punta en la planta de tratamiento. La regulación del caudal depende en gran medida del volumen disponible, y puede resultar ineficaz frente a condiciones extremas. La ubicación de los tanques de regulación suele ser problemática debido a la escasez de espacio disponible en los lugares compatibles con las caracterrsticas hidráulícas de la red. La explotación y mantenimiento de los tanques tarnbién puede ser problemática, especialmente en zonas de difrcil accesibilidad. La ' facilídad de explotación, mantenimiento y control de los tanques, asr como la reducción de los impactos arnbientales que originan, son las principales razo- nes por las cuales las instalaciones para la homogeneización de los caudales suelen ubicarse en el interior de las plantas de tratamiento. El análisis del dimensionamiento de las instalaciones de regulación de caudales se estudia en el Capítulo 6. 5.3 EVALUACION YDETERMINACION DE LAS CARGAS CONTAMINANTES DE PROYECTO La evaluaeión y la determinacíón de las cargas contaminantes de proyecto comporta la determinación de: (1) variaciones en las conoentraciones de los constituyentes del agua residual; (2) análisis de las cargas contaminantes, in- cluidas las cargas medias y puntas mantenidas, y (3) efecto de la presencia de compuestos tóxicos y contaminantes inhíbidores. variaciones en las concentraciones de los constituyentes del agua residual Desde el punto de vista de los procesos de tratamiento, el diseño de una planta de tratamiento basado en los caudales y valores de la DBO y de los SS medios eonstituye un grave error puesto que se omite la existencia de condiciones extremas que den lugar a valores punta. En muchas poblaciones, los caudales y las cargas de DBO y SS pueden alcanzar puntas superiores al doble de su valor medio. Habitualmente, las puntas de caudales y cargas de DBO y SS no se dan simultáneamente, por lo que un proyecto basado en la concurrencia de las diferentes puntas puede resultar sobredimensionado. El análisis de registros pxistentes es el mejor método para estimar las cargas punta y sostenidas apropiadas. El análisis estadfstico de los datos se lleva a cabo de manera análoga al tratamiento que reciben los datos sobre caudales incluido en el Capítulo 2. Los principales factores responsables de las variaciones de las cargas son: (1) las costumbres de los residentes de la población, que producen variaciones a corto plazo (horarias, diarias y semanalesx (2) condiciones de carácter esta- cional, que producen variaciones a mayor plazo, y (3) actividades industríales,
  6. 6. 178 lNGENlERlA DE AGUAS FlESlDUALES que causan , variaciones tanto a corto como a largo plazo. Estos mismos factores ya se analizaron en el Capítulo 2, en relación con las variaciones de los caudales de agua residual. Variaclones a corto plazo. En la Figura 5-2 se ilustran losidatos típicos de la variación horaria de la concentración del agua residual. La variación de la concentración de la DBO sigue la misma curva que la variación de los cauda- les (igual que en la Fig. 2-2). La concentración punta de DBO suele presentarse a última hora de la tarde, alrededor de las 21 horas. El agua residual proceden- te de redes de alcantarillado unitarias suele tener un contenido más altq en materia inorgánica que la procedente de redes sanitarias, debido a la mayor cantidad de aguas pluviales que entran en las redes unitarias. * - 8 DBO vsólídos en suspensión, :ng/ I å a Caudal. nF/ s un am am 'IZN Am Em 12.4 Horadeldla FIGURA 5-2 Variación horaria típica del caudal y eoncentración del agua residual de origen doméstico. variaciones estacionales. Considerando exclusivamente el agua residual de origen doméstico, y despreciando los efeotos de la inñltración, las aportacio- nes unitarias de contarninación (por habitante) y la concentración del agua residual procedente de la mayoría de las comunidades decarácter estacional, tales como centres turísticos, no varían, prácticamente, a lo largo del año, .aun cuando el caudal total sr presente variaciones. No obstante, la masa _total de DBO y de SS del agua residual aumenta directamente con la población a la que sirve la red. En las redes de alcantarillado unitarias, las variaciones estacionales dela DBO y de los SS responden, fundamentalmente, a la cantidad de agua pluvral que entra en la red. En presencia de aguas pluviales, las concentraciones medias de estos constituyentes suelen ser menores que las coucentraciones que se presentan en las aguas de origen domestico. Este hecho se ilustra en la Figura 5-3, que muestra la variación estacional de la DBO para el alluente al INTRODUCCION AL PROYECTO DE PLANTAS 179 Calumet Sewage Treatment Works de Chicago [8]_ Los valores dęy 13, DBO registrados se hallan por debajo de la media durante la primavera y el verano, períodos correspondientes al deshielo y a las altas precipitaciones estivales. A pesar de que la presencia de aguas pluviales hace que las conoentraciones medidas de la mayoría de los constituyentes sean menores, puede producirse un aumento significativo de la DBO y de los SS en las primeras fases de una tormenta. Este hecho es consecuencia del fenómeno conocido como efecto de la primera descarga, más acentuado al final de un largo período de sequía, en el que las velocidades de flujo que se alcanzan, erosionan y arrastran el material depositado durante el período seco, junto con algún fango acumulado. Las altas concentraciones iniciales no suelen mantenerse más de 2 horas, momento a partir del cual es apreciable el efecto de dilución. Como ya se comentó en el Capítulo 2, la infiltración y las aportaciones incontroladas constituyen otra fucnte de caudal de agua en la red de alcantari- llado. En la mayorra de los casos, la presencia de estas aguas extrañas tiende a reducír las concentraciones de la DBO y de los SS, aunque ello depende de las caracterrsticas del agua que penetra en la red. En algunos casos, en los que las aguas subterráneas presentan grandes niveles de constituyentes disueltos, pue- den aumentar las concentraciones de determinadas sustancias inorgánicas. Preclpitación media, mm/ rnes ãaaa DBO, media mensual media de 5 eños Caudal media mensual media da 5 años *org ' ' 918 E F M A M J J Â 5 D N D Mes , , v . FIGURA 5-3 Varíacíón de Ia concentración de DBO en las instalaciones del Calumet Sewage Treatment Works, Chicago. variaciones industrlales. Las conoentraciones, tanto de la DBO como de los SS en las aguas residuales de origen industrial, pueden variar ampliamente a lo largo del dra. Por ejemplo, se ha observado que las concentraciones de la
  7. 7. “Én” 180 INGENIERIA DE AGUAS RESIDUALES DBO y de los SS de los vertidos de fábricas de procesado de productos vegetales durante la limpíeza del mediodía pueden exceder, con mucho, las concentraciones correspondientes a las horas de trabajo. Los problemas de las cargas contaminantes con fuertes variaciones a corto plazo suelen presentarse en plantas de tratamiento de pequeño tamaño que no tienen capacidad de almacenamiento suíiciente para hacer frente a las llamadas cargas de cheque. La Figura 5-4 ilustra claramente el impacto estacional de los vertidos indus- triales, proporcionando los datos tanto de caudales como de DBO correspon- dientes a un período de 3 aflos en la ciudad de Modest, California [1]. Las variaciones son consecuencia de las contribuciones de los vertidos de indus- trias conserveras y otras industrias relacionadas con la agricultura. Como se ha señalado en el Capítulo 2, debe prestarse especial atención a la estimación de las caracferísticas del agua residual y de los caudales resultantes cuando se van a acøeptar vertidos industriales en las redes de alcantarillado municipales. Es más, es conveniente determinar el efecto que pueda causar sobre los vertidos que se van a descargar cualquier variación futura de los diferentes procesos utilizados en la industria. 015 0.20 Caudal. mi/ s 9 a DBO, 'lO^3 kg/ dia FIGURA 5-4 Variación estacional de la concentración de DBO y del caudal de Ia planta de tralamiemo de aguas residuales de Modesto, Califomia. Análisis de los datos de cargas del agua residual El análisis de los datos del agua residual implica la determinación de las variaciones de los caudales y de las cargas eontaminantes. El análisis puede irriplicar la determinaeiún de los valores correspondientes a medias simples, iritegradas o proporcionalmente al caudal de las concentraciones de los conta- minantes especíiicos, y de las cargas contaminantes horarias o mantenidas. En la mayoría de los casos es conveniente emplear valores medios integrados, INTRODUCClON AL FROYECTO DE PLANT AS 181 ãuesto que constituyen una metodología de análisis más preeisa La util' a 'ó e medias simples puede conduc' ' ' 12 m n proåarse en e] Ejemplo sa' ir a conelusiones erróneas, como podrá com. cominuación se l` . . cargas contaminantes a: i-. zlardiloã mïodos de cálculo y la Włiortancia de 135 se” 3 PWCÊSDS de tratamienro. El análisis estadístico de los datos r 'b t ' - de caudales en el CaPItulÊlZÉ u" ratamlento análogo al aplmado a los datos Media Sim le. L d' ' < ~ . . duales Víengdada : opie ia simple o aritmética de una serie de medidas indivi- x: Z X: (5.1) l= l zo. .. donde x = media a ' ' - . n- I ritmética dela conoentración del constituyente. n - numem de observacrones. x- = concentra 'ó ' < . . I de tíempoei n media del constituyente durante el i-ésimo período Media inte d . ' ' ~ gra a La med” 'megrada Proporcionalmente al caudal, dada por la Ecuación 5-2, se emplea para obtener una medida más representat' iva de la concentración d l d' - . méstica: e os ifereníes constituyentes del agua residual do. n xiqi i= i 2 q. " i= i xw= (52) donde x 2 conoentra `ó ' ' ~ w ci n media del constituyente proporcional al caudal n = número de observaciones. xi = concentración m d' d l ' < ~ ríodo de tíemprxe la e consmuyente durante e! késlmo pe' q, = caudal medio durante el í-ésimo período de tiempo La aPlícación de las Ecuaciones 5-_1 y 5-2 se ilustra en el Ejemplo 5-2, Elemhlo 5-2. Análisis de los datos de caudales utilizando medias simples y medias proporcional | . . caudal de los datos de ÊÊ: ÊÉÉUÊ: laęrłãłèeulæžrslýzs valores medios praPorcionales al solución l. Cálculo de la media simple:
  8. 8. 182 INGENIERIA DE AGUAS RESIDUALES a) b) Para el análisis de les dates de SS y DBO de la Figura S-2, dividir les registros diaries en 24 intervalos de 1 hora, y registrar les valores de les SS y DBO horarios, tal ceme se indien en las columnas (1), (2) y (3) de la Tabla adjunta. Sumar los 24 valores individuales y dividir el valor total per 24. En el case ' de la DBO, el valor medio es de 163,3 rug/ l, mientras que en el case de les SS, la media es de 168 mg/ l: Cálculo de la media proporcional al caudal: a) b) Para analizar les datos contenidos en la Figura 5-2, dividir los registros diaries en 24 intervalos de l hora, al igual que en el easo anterior, pere incluyende el caudal correspondiente a cada intervalo. Multiplicar las medias herarias de caudal y de concentración. Realizar la suma de les 24 valores individuales y les valores de los 24 caudales, tal ceme se lndica en las tres últimas columnas de la Tabla adjunta. DBO, SS, Caudal, q, DBO >< q, SS >< q, Hei-a mgll mgll m3ls , eolumnas celumnas (1) (1) (3) (4) (1) >< (4) (3) X (4) 12 161 172 6,130 1.094,80 1.169,60 1 AM. 132 '143 5,30 699,60 757,90 2 93 105 3,90 362,70 409,50 3 64 77 31,20 204,110 ' 246,40 4 41 47 2,50 102,50 1l7,50 5 45 40 2,290 103,50 92,00 6 59 42 3,30 135,70 96,60 7 108 85 3,40 367,20 289,00 8 139 196 6,40 88960 1.254,40 9 180 251 8,90 1.602,00 233390 10 202 263 9,60 193930 252430 11 211 274 9,80 2.067,80 2.685,20 12 213 261 9,60 2.044,80 2.505,60 1 PM. 208 249 9,40 1.955,Z0 2.340,60 2 200 225 11,70 1.740,00 195750 3 195 195 i 8,00 1.560,00 1,560,00 4 182 161 7,50 1.365,00 1.207,50 5 156 147 7,30 1.138,80 1.073,10 6 150 145 7,50 1.125,00 1.087,50 7 179 169 11,00 1.432,00 1.352,00 8 230 198 8,90 2.047,00 1.762,20 9 305 206 9,10 2.775,50 1.874,60 10 262 201 8,70 2.279,40 1.748,70 11, 203 180 7,80 158140 1.404,00 Total 3,918 4032 16490 30.615,50 3186760 Media penderada 186 193 INTRODUCCION Al. PROYECTO es PLANTAS 183 c) Dividir los 24 valores per el valer de la suma d l d l L ' penderada para la DBO es de 186 mg/ l, y para 165 255,662 džaels93 raiigxrí/ łlždla ceme t ' . « « . este ejernprl1oa1lag difžrdiłicilaïresłoåe conåamšla medla Simple y la med” pondcrada en A _ l nota es. i no se penderan los valores registrades, la vlariación de les caudales puede afectar al cãlcule de las condiciones medias. En este ejemplo, el use de medias simples oendueiría a subestimar de forma irnportante tanto la _DBO come los SS del agua residual. Elle implicaría un infradimensionamiento de las : Éžãšåëžęeåinęeïåãmł 41 1.? På! 100- A pesar de que se siguen utilizando medias p , su signi ica o puede ser escase al ne tener en cuenta las oendicenes de flujo en el instante en que se roman las med'd ' . . S medms símples resum acęptableł i as iel caudal es censtante, el use de : Êlèęïžtięgnåårlnaqłas medias. Las cargas contaminantes de les diferen- e l Y n 58 Süäen expresarse en kilogramos por dta, y pueden calcularse mp eande las Ecuaciones 5-3 y 5-4. Nótese que en el sistema SI de unidades la concentración ex ' ' ~ ~ presada en miligramos por litro es e uivalente a mmos por metro cúbico. q g carga contaminante, g/ dra = (concentración, mg/ l)(caudal, ma/ dfa) (53) Carga contaminante, kg/ día = 103 (g/ kg) (54) “auf-en å: ïåglł: 5-5 se ilusłra un ejemplo de eurvadiaria de la carga contami- carga; y e] eåctoså POIIC rlłarameute de mamíieste la amplia variación de las centraciones ah ÊFJÊZC a. ãspecialmente en los períodos de caudales y con- acusada ml as. d_ . e ecto e estas variaciones se rnaniñesta de forrna rnás d DBO as een iciones de explotación del tratamiento bielógieo. La carga e máxima horaria puede variar hasta alcanmr valores de 3 o 4 veces el valor de la carga mínimo. de DBO en un mismo periode de 24 horas. Esta clase ãliamij/ Êriacionesdebe tenerse en cuenta en' el proyecto de tratamientos bíoló- cafgaå contaminariles punta mantenidas. Para proyectar procesos de tratamiento que funciouen adecuadamente baje condiciones de carga Variable, se 9999 dlsponer de datos sobre las puntas duraderas de las cargas contami- names de les constituyentes cuya presencia este prevista. En el pasado, rara- mente se disponía de esta clase de informacióu En les casos en los que se 0303103 de datos, pueden emplearse eurvas parecidas a las de la Figura 5-6. Las Cllrvas correspondientes a la DBO, SS, NKT (nitrógeno Kjeldhal total), ame~ níaco (NH, ) y fósforo, han sido obtenídas a partir de los registros de alrededer de 50 plantasde tratamíento de les Estados Unidos. Es necesario hacer eenstar que existen variaciones importantes de una planta a otra, en función del 13111300, 91 Porcentaje de agua precedente de redes unitarias, del tamaño
  9. 9. _a _x 184 lNGENlERlA DE AGUAS RESIDUALES carga de DBO Punte/ media = 1.97 m” Mínimalmsdia = 0.14 Puntalmínimu = ILSS g 3 s . å Concentración å ZOO a ę de DBO g T; E E IE “å E u g : e: å 100 E* f; 8 n 6 12 B 72 Medianoche Mediodfa MSÉISHOCW* Hura dal díe FlGURA 5-5 Ilustración de Ia variación del caudal de agua residual, de la DBO y de Ia carga contaminante. y pendiente de los colectores, y de los tipos de constituyentes del agua residual. El prooedimiento que se sigue para la obtención de curvas corno las de la Figura 5-6 es el Siguiente. En primer lugar, se determina la carga media para el período de estudio. En segundo lugar, se busca en los registros históricos la carga diaria mantenida máxima y mínima. Se dividen estos valores por la carga media, y se introducen en una gráñca Se repite el proceso para las cargas mantenidas de períodos de dos días consecutivos, tres días cortsecutwos, ete, hasta que se determina la relación aplicable 'al período de tiempo que interese (norrnalmente, de 10 a 30 días. Las relacíones de carga de las _diferentes plantas se calcularon empleando datos horaríosry la Siguiente expresión: Carga contaminante diaria, kg/ día = 24 = 2 (concentraciún, mg/ I)(caudal, rua/ hora) (55) i= l La obtención de la curva de puntas de cargas eontaminantes se ilustra en el Ejemplo 5-3, mientras que la aplicación de dicha curva se analrza en los Capítulos 8 y 10. INTRODUCCION AL PROYECTO DE PLANTAS 185 Valor típicn Ralacián enne las cargas comaminantes puma v mfníma saslenídas y In carga media D 5 10 15 20 15 30 35 Númaro da dias consacutívos duunte al período de ragistrn en que la curgl comnminunta so mantuvo (a) neiaçión entra las cargns 0 5 10 15 20 25 30 35 Número de días consecutlvas durante el período de regístm an que Ia carga contaminante se mamuvo (bl m m ašž ãšå' Ea; m ÊÊE _EE _ __________ _- wa" """" " “gå XNHyNyP " o . .L_L__. _.. ų._; _.. |_1.. .|. .._. |.. ..1_. _.__. .| o 5 10 15 zo 25 so 35 Númaro de días consacutivos durante el período de rsgístra en que In carga canlsminanle sa mantuvo (a) FIGURA 5-6 Valores típicos de la relación entre las cargas contaminantes punta y mínima sostenidas y la carga media para: (a) DBO, (b) sólidos en suspension. y (c) nitrógeno y fósíoro.
  10. 10. 186 INGENIERIA DE AGUAS RESIDUALES INTRODUCCION AL PROYECTO DE PLANTAS 187 3. Obtei-_ier los factores de punta a partir de la Figura 5-6a, y deterrniiiar las rriagriitudes de las cargas contaminanies duraderas para varios períodos de tiempo (Columnas [1], [2] y [3] de la tabla adjunta). Ejemplo 5-3. Obtención de una curva de carga contaminante punta duradera para la DBO. Obtener una curva de carga contaminante punta duradera para una planta de tratamíento con un caudal de proyecto de 1 ma/ s. Suponer que la conoentra- 'ción media díaría de DBO a largo plazo es de 200 g/ ma. 4. Desarrollar los datos para la curva de carga contaminante puntalduradera (Columna [4]), y preparar un gráfico de los datos resultantes (véase iigura l solución adwmal* I, Calcular el van” de carga diam de DBO: çomentario. La interpretación de la eurva representada para este ejemplo es la i . siguiente. Si elvperiodo de carga contaminante duradera tuviera una duración de carga dima de DBO = (Mam ms/ dyu/ Loøoqçg/ g) = 17280 kg/ d 10 dias, la cantidad total de DBO que se recibirra en una instalación de tratamiento ' _ “ durante el período de 10 días serfa de 241.690 kg. Las cantidades correspondientes a 2. Eslableeer una tabla de cálculo para el desarrollc de la información necesaria períodos de puma dłumdera d? l Y 2 dm Senían: Wïpecmaïïłenïę; 41400 Y 72-451 kg~ i pm, la obyencién de la mwa Mase “bla adjuntay Los cálculos riecesarios para ejemplos de este tipo se pueden simpliücar empleando una * hoja de cálculo de ordenador. i Duración Carga de la punta Factor de puntx de Cnrga . smægłíf* " Pta” “Bęàkš/ d 'míýokš' Efecto de los contaminantes tóxicos f y otros contaminantes Inhibidores n l i 2,4 41.400 41.400 v å Tanto los metales pesados como otros residuos no metálicos, entre los que se f 4 1,8 31,075' 124.300 incluyen compuestos orgáriicos, pueden ser vertidos a la red de alcantaiillado y å 5 1:7 29348 “(3:71” producir efectas tóxicos o inhibidores sobre el sistema de tratamiento, especial- n r 10 1,4 24459 241590 mente en el Caso de tratamientosbiológicos. Por ejemplo, en la Tabla 5-2 se l 15 1,3 22443 3354543 proporciona una lista de contaminantes que tienen efectos inhibidores sobre 5 los procesos de fangos activados [l4]. Los metales pesados corno el cobre, * , - - eine, niquel, plomo, cadmio y cromo, pueden reaccionar con las erizimas 355 19 17150 microbiológicas y retrasar o irihibir completamente el metabolisme. Los meta- I . Mmm dm “gum SM les pesados presentes enlforma de precipitados pueden solubilízarse corno h Columna i x Wium, 3=cuh| m|| x 4_ consecuencia de un carnbio en el pH y reducir la eñcacia de los procesos de trataminento biológícos. La degradación de ciertos compuestos orgánicos, 750 3 como los acidos cianhfdrico y húmico, puede provocar la liberación de metales u tóxicos de complejos solubles y provocar a su vez nuevas alteraciones en la , a , actividad biológica. Si no se consigue una aclimatacióri y unas condiciones n m adecuadas, la presencia de algunos residuos no metálicos en conoentraciones *4 superiores a determinados valores también puede conducir a la pérdida de m é m 2 eñcacia de los procesos de tratamiento hiológico, En estos casos, la elección de i g v i: los procesos debe asegurar que las condiciones y prooesos de tratamiento sean f: g los adeeuados para que se garantice el cumplimiento de las normatívas de Q ê E vertidos de manera consistente. Por lo tanto si el agua residual contiene Iš 250 ` å I cantidades importantes de metales pesados o , demás materiales tóxicos que u å "“ puedan inhibir o tener efectos negativos sobre los procesos de tratamiento, u Damon' deberánllevarse a cabo los procesos de pretratamiento necesarios para su n eliminación. Este retratarniento uede hacerse en sus res ectivas fuentcs de 4 P P P origen o en la planta de tratamiento. o La presencia de compuestos tóxicos en el afluente puede dar lugar a la l 9 i” 20 30 preseneia de dichos compuestos, tanto en el elluerite corno en los fangos Duracrón de Ia puma duraderai d producidos en la planta. Las presencia en el efluente de cliches compuestos en B
  11. 11. rłrų. . v. . ll Êí El li. li. 5.1. 31 Lk li SL 'sl H ma. 188 INGENIERIA DE AGUAS RESIDUALES concentraciones exoesivas puede ser causa de trasgresión de los lfmites estable- cídos en las permisos de vertidos que regulan la toxicidad de los efluentes. Los niveles altos de metales pesados pueden inhibir la dígestión anaerobla de los fangos, y pueden hacer inútiles los langos (o las cenízas, si son mcmerados) para su aplicacíón al terreno o almaoenamiento en vertederos controlados. 'Para mayor información acerca de la eliminación de contaminantes tóxicos (incluyendo los compuestos orgánicos volátiles y semivolátíles y los metales pesados) mediante varios procesos de tratamiento y sobre las concentraclones que se consiguen en los fangos, consúltese la bibliografia inclurda al ñnal de este capltulo [4] Debido a que la identiñcación de rnatenales tóxrcos y su inlluencia sobre los procesos de tratarnienlo y el medxo _amblente son temas que evoluclonan constantemente, tamblén puede resultar lnteresante consultar publicaciones recientes, como las preparadas anualmente por la Water Pollu- tion Control Federation. TABLA 5-2 Umbrales de concenlraclón de contaminantes que inhiben el proceso de fangos actlvados' Concentración, mg/ l Elíminación de maten-ia . l Contaminante cnrbonosa Niïfiñcicm" Aluminio 15-25 Amoníaco 430 Arsénico 0.1 Borato (boron) 001-100 Cadmio 10-100 Calcio 2-500 Cromo (VI) 1-10 0:25 Cromo (III) 50 game 1,0 0,005-0,5 Cianuro 0.15 034 I-Iierro 1-000 Manganeso 10 Magnesio 50 Mercurio 0,159 Níquel LMS 015 Plata 5 500 Azufre cm 0,8-10 0,0S-0,5 Fenoles: Fenol 200 440 Cresol 445 2,4-Dinitrofenol 150 . ' Kei. 14. WTRODUCCION AL PROYECTO DE PLANTAS 189 Factores de aportación unitaria a Ia contaminación Cuando resulta imposible llevar a Cabo un estudío de caracterización del agua residual y no se dispone de otros datos, las cargas totales que hay que tratar se estiman empleando factores de contaminación per cápita. Los sólídos totales del agua residual provienen del agua de abastecimiento y de sus usos domésticos, comercial e industrial, asf como de la inñltración de agua subterránea y de fuentes no localizadas, Los sólidos del agua residual doméstíca incluyen los procedentes de lavabos, retretes, baños, lavanderfas, ' trituradores de basuras y ablandadores de aguas. En la Tabla 5-3 se resumen los datos lípicos sobre las cantídades diarias de sólidos secos por habitante que proceden de las citadas fuentes. Suponiendo que el caudal tlpico por habitante de agua residual sea del orden de 370 l/ día, y empleando el valor de sólidos totales de la Tabla 3-16 para aguas residuales de concentración media (720 mg/ l), la contribución total de sólidos estarla alrededer de los 274 g/ halrdfa. En ausencia de vertidos industriales, este valor se corresponde bastante bien con los datos expuestos en la Tabla 5-3. TABLA 5-3 Estimacíón del contenido de sólidos totales (disueltos y suspendidos) del agua residual Peso seen, g/ hab - dia Componente Intervalo Valor típico Agua de abastecímíemo 0,01-0,02 lS Resíduus domésticos: Heces (sólldos, 23 %) 0,03-0,07 40 Residuos de alimentos 0,03-0,09 50 Fregaderos, baños, lavadoras y otras fucntes de agua de lavado doméstica 0,06~0,1l 90 Inodoros (incluido el papel] 0,0l-0,03 20 Orina (sólidos, 3,7 %) 0,04-0,07 50 Ablandadores del agua “ “ Total correspondiente al agua residual doméstica, __ excluyendo los ablandadores del agua 0,20-0,40 250 Resíduos industriales 0,16-0,44 2_20" Total correspondíente a residuos domésticos a in- dustríales 037-034 550 ' Fuentes difusas 0,0l-0,04 30” Aguas pluviales 0,02-0,04 30* Total oorrespondiente a las aguas residuales dornés~ _ licas e industriales, fuentes dilusas y aguas pluviales 0,40-0,93 540 - Vanable. " Varía con al tipe y Larnaño de las instalaciones, f Presenla variaciones eslaoionales.
  12. 12. 190 INGENIEHIA DE AGUAS RESIDUALES A partir de un análisis de los datos de composition' de las aguas residuales proc/ edentes de numerosos municipíos, ha sido posible obtener unos factores de aportación unitaria para los principales contaminantes presentes en las aguas residuales. Estos valores, que figuran eu la TablaASA, deben emplearse con uiueha precaución ya que los componentes del agua residual presentan amplias vanacio- nes. Tal como se ilustra en el Ejemplo 5-4, el empleo de trituradores de basuras domésticos puede tener gram iulluencia sobre las caracterfsucas del agua residual. TABLA 5-4 Faclores de aportación per capita a Ia contaminación Valor, g/ halrrlia consmuywæ Intervalo Valor ilpieo Agua residual domėstiea normlal, sin la contribución d l 'd ' ' d cocina eDoã 6:51 uos ongina os en a 65420 90 SS 65425 100 Nutrientes' Nitrógeno amoniacal 24 lãrs Nitrógeno organise 62543 135 Nitrógeno Kjeldahl total 10-15 fi Fósforo organise 14 3~0 Fósforo inorgánieo 2*3>5 410 Fósíoro total _ _ 3»5'5v5 = Agua residual normal con la cbrxntribución de los residuos originados en la cocina 50,35 90-i3o iio SS 100-165 130 - Valores adnptados dela bibliografia (131. _ _ , l i Los valores de los nutrienles son aproximldalnenle los mlsmcis que para el mso eu el que no interviene a eontribución de los residue: originados en la eocina. Eiemplo 5-4. Determlnaeión del efecto de los trituraduras de basuras sobre las oaracterísticas del' agua residual. Determinar las caracterrsiicas de la DBO y los SS por habitaute, eu una eomunidad en la que se instalan trituradoras de basuras. Suponer que el caudal medio por habitante es de 100 l/ d. Atendiendo a la olasilieación de la Tabla 3-16, gCómo elasiliearía el agua residual? solución l. Determinación de las contribuciones de DBO y SS por habitanïêï a) A partir de la Tabla 5-4, se pueden obtener las_ contribuciones medias por habitante para agua residual con residuos oi-iginados en las cocinasz DBO= 10 g/ hab-d SS=1l8g/ hab-d | NTRODUCCION AL PROYECTO DE PLANTAS 191 b) Cáleulo de la contribueióu a la DBO: 0,1I kg/ l-iabwi-(loó rug/ kg) 380 l/ hab-d = 2895 mg/ l c) Cálculo de la contríbución a la SS: 0,l3 kg/ hab-d »(l05 mg/ kg) ss, = a my' 380 l/ hab-d = 342 mg/ l DBO, mg/ l = 2. Clasificación del agua residual: a) A partir de la clasilicación de la Tabla 3-16, el agua residual se puede clasiñcar entre las aguas residuales medias y las concentradas. Comentarlo. Para los valores tlpicos que se proporcionan en la Tabla 5-4, las trituradoras de basuras inducen a un incremento en la contribución a la DBO del orden del 25 por 100. Asimismo, el incremento en los SS puede cilrarse entorno al 33 por 100. Por lo tanto, si su implantación en una comunidad se lleva a cabo de forms generalize- da, las trituradoras de basuras pueden tener uu efecto importante sobre la fuerza de un agua residual. Ello eonduce a un aumento del tamaño de las unidades de proceso de sólidos y de las unidades de tratamiento biológico. A ruenudo, las planta: de tratamien- to existeute suíren sobrecargas eonforme se van instalando dispositivcs innovadores. En algunas comunidades, se ba prohibido la instalacíón de trituradoras de basuras, debido a su poteucial impacto sobre las plautas de trataruiento existentes, 5.4. ELECCION DE LOS PHOCESOS DEL TRATAMIENTO Como se ha eomentado en el capítulo anterior, el análisis y elección de los procesos de tratamieuto que permitan cumplir con los rendimientos de elimi- nación establecidos en las permisos de vertido es uno de los aspeetos más interesantes y sugestivos del proyecto de una planta de tratamiento. La meto- dologfa del analisis de procesos que couducirá a la elección de los procesos de tratamiento para una planta deterrninada, consta de diferentes pasos y evalua- ciones que variarán en función de la complejidad del proyecto y de la experien- cia del iugeriiero proyectista. El aualisís de procesos deberá tener en cuenta: (1) factores importantes en la elección de los procesos; (2) análisis cirietico; (3) relaciones empfricas; (4) efecto de la variacióu de los caudales y de las cargas de contaminantes sobre los procesos, (5) ñabilídad del proceso en el cumplimieuto de las normativas vigentes. - Factores importantes en la elección de los procesos de tratamiento En los capitulos anteriores y en la sección preoedente, se hau descrito uua serie de situaciones y condiciones del alluente que deben teuerse en cuenta a la hora
  13. 13. I! ! U s ill: få T) El TJ: *IL EU' dul ïIh IJ^ : i P* u eu 'IA' r u, El E , l i). 192 INGENIERIA DE AGUAS RESIDUALES de abordar la seleoción de los procesos de tratamiento. El conocimiento de la -variabilidad de las condiciones del afluente es un factor de gran importancia, puesto que las unidades de proceso deben tener suficiente capacidad como para absorber y amortiguar estas variaciones de manera satisfactoria. Esta capacidad recibe el nombre de <<equilibrio», y se defme como la tolerancia inherente de los procesos de tratamiento frente a las cargas contaminantes que llegan a la planta de tratamiento [17] Por lo tanto, uno de los factores más importantes que hay que tener en cuenta en el proyecto de una planta es la elección de procesos compatibles con las variaciones de caudales y cargas y que sean capaces de producir un efluente de calidad permanente y dentro de los lfmites permitidos. Las diferentes combinaciones de procesos y operaciones unitarias de una planta de tratamiento funcionan como un sistema, por lo que el ingeniero debe abordar el proyecto de la planta desde una perspectiva global, en términos de sistemas. La mayor parte de la selección de procesos se centra en la evaluación y valoración de diferentes combinaciones de procesos y opera- ciones u_nitarias y sus interacciones. Parte de este proceso puede incluir la posible riecesidad de regular los caudales y la reducción de las cargas aplica- das a las unidades de tratamiento. La evaluación del proceso no se limita al estudio de las unidades de tratamiento del agua residual, sino` que tambien debe incluir la interacción entre las diferentes alternativas de tratamiento del agua y de los fangos. Con relación a este punto del estudio, la aparición de un análisis basado eu el balance de masas es un factor crttico de la evalua- ción. Los factores de mayor importancia en la valoración y selección de los procesos y operaciones unitarios se exponen en la Tabla 5-5. Todos ellos son importantes en si rnismos, pero hay algunos que requieren especial atención y uua explicación más detallada. El primer factor, la aplicabilidad del proceso, destaca por encima de todos los demás, y depende directamente de los conoci- mientos y la experiencia del ingeniero proyectista. Este dispone de muclros recursos para determinar la aplicabilidad, entre los que hay que incluir su propia experiencia en proyeetos similares, ast como los datos de rendimientos de plautas existentes, información publicada en revistas técnicas, mauuales publicados por la Water Pollution Control Federation, guías de diseño de procesos de la EPA, y estudios en plantas piloto. Eri la Tabla 5-6 se ilustran ejemplos de datos de los rendimientos de varias operaciones y procesos unita- rios empleados en tratamientos primarios y secundarios. En los casos en los que no se conozca, o no se pueda determinar la aplicabílidad de un proceso en 'unas ciertas condiciones, deben llevarse a cabo estudios en plantas piloto para determinar los rendimientos alcanzables y para obtener datos de proyecto a partir de los cuales se pueda abordar el proyecto a escala real. El rendimiento de una planta de tratamiento es la medida del exito del diseño, tanto si se analiza por la calidad del efluente como si se analiza en base a los porcentajes de eliminación alcanzados para los contaminantes ma's importantes. Existen muchos factores que pueden afectar al rendimiento de los sistemas biológicos empleados en el tratamiento secundario de las aguas residuales. En la Tabla 5-7 se citan algunos ejemplos de los factores que INTRODUCCION AL PROYECTO DE PLANTAS 193 TABLA 5-5 Factores ímportantes que se deben tener en cuenta en la selección y evaluacíón de las operaciones y procesos unitarios' Factor Cornenturio Potencial de aplicación del proceso Intervalo de caudal aplicable Variación de caudal aplicable Caracterfsticas del agua a tratar Constituyentes inhibidores y no afectados Limitaciones elimáticas Cinética de reacción y selección del reactor Eñcacia Residuos del tratamiento Tratamiento del fan go El potencial de aplicaciónde un proceso se evalúa en base a la experiencia anterior, datos de plantas a escala industrial, y datos obteriidos en estudio en planta piloto. . Si se_ presentan condiciones nuevas o no usuales, los estudios en planta piloto son fundamentales. El proceso se debe corresponder con el intervalo de cau- dales esperado. Por ejemplo, los estanques de estabiliza- ción no son adecuados para caudales muy elevados. Lamayorfa de las operaciones y procesos unitarios tra- bajan mejor a caudal constante, a pesar de que pueden tolerar algunas variaciones. Si la variación de caudal es demasiado grande, puede ser necesaria su regulación. Las caracterfsųticas del agua a tratar afectan a los tipos de procesos a utilizar (p. e. qufmicos o biológicos) y las exi- gencias para su adecuada explotación. LQué constituyentes potericialmente inhibidores están presentes? gBayo que condiciones se maniliestau? LQue constituyentes no se ven afectados por el tratamiento? La temperatura afecta a la velocidad de reaoción en la mayorfa de los procesos qutmicos y biológicos, y también puede afectar al funcionamiento de las operaeiones fisi- cas. Las temperaturas ealidas pueden acelerar la apari- ción de olores y limitar la dispersión en la atmósfera. El dimensionamiento de los reactores se basa en la ciriéti- ca de reacción que gohierna el proceso. Los datos de las expresioues cinéticas suelen deducirse a partir de la expe- riencia, de la literatura y de los resultados de estudios en planta piloto, La intluencia de la cinetica de reacción sobre la elección del tipo de reactor se analiza en el Apéndiee G. La eñcacia se suele medir en funcióri de la calidad del efluente, que debe estar de acuerdo con las exigencias formuladas respecto al vertido de elluentes. Es necesario conocer o estimar los tipos y cantídades de residuos súlidos, lfquidos y gaseosos producidos, A uie- nudo se llevau a cabo estudios en planta piloto para la adecuada identificación de los residuos generados. gExiste alguna limitación que convierta el tratamiento de fangos en uri proceso excesivamente caro o iuviable? LComo afecta al rendimiento de las unidades de proceso del lfquido las cargas del caudal de recirculación del trata- miento _de fangos? La elección del sistema de tratamiento de los fangos debe estar estrechamente relacionada con la elección del sistema de tratamiento de la fracción lfquida.
  14. 14. 194 INGENIEHIA DE AGUAS HESXDUALES TABLA 5-5 (Cent) Factor Comentnrío Limitaciones ambientales Factores ambientales tales como la presencia de vientos, direcciones preferentes del viento, o la proximidad a nú- cleos de población, pueden implicar restriceiones sobre la aplicabilidad de determinados procesos de tratamiento, especialmente en el caso de procesos que puedan generar olores. Tanto el trafico como los ruidos pueden afectar a la ubicación de las instalaciones. Las aguas receptoras cuen- tan con limitaciones especfñcas que pueden precisar la eli- minación de constituyentes cspectficos como los nutrientes. gQue reeursos y en que cantidades van a ser necesarios a largo plazo para el desarrollo satisfactorio de las opera- ciones o procesos unitarios? LQue inlluencia tiene la adi- ción de productos qufmicos sobre las caracterfsticas de los residuos del tratamiento y sobre el coste del mismo? Para proyectar sistemas de tratamiento con una relación coste-efectividad satisfactoria es necesario conooer las neee- sidades energeticas, ast como el ooste futuro de la energta. Necesidades químicas Necesidades energeticas Necesidades de otros LQue reeursos adicionales, si los hubiere, son riecesarios reeursos para el desarrollo satisfactorio del sistema de tratamiento propuesto, que incluye la operación o proceso unitaria en euestióu? gCon cuántos empleados, y con que nivel de preparación, es preciso contar para la explotación del proceso u ope- ración unitaria? LEs posible alcauzar rapidamente dichos niveles de preparación? gQue cursos de preparación se- rân neoesarios? Necesidades de explotación LQue neeesidades de explotación y mantenimiento adi- mantenimiento cionales es necesario cubrxr? łgQué repuestos serán neee- sarios? gCuál es su ooste y disponibilidad? LQue procesos auxiliares son uecesarios? gCómo afectan a la calidad del efluente, especialmente cuando devienen inoperantes? Fiabilidad gCuál es la liabilidad a largo plazo de la operaciou o proceso unitario en cuestión? LPuede desestabilizarse el proceso fácilmente? LPuede l-iacer frente a cargas de cho- que periódicas? Si es ast, LCómo afectan estas circunstan- elas a la calidad del elluente? Necesidades de personal Procesos auxiliares Complejidad gQue grade de complejidad presenta la explotación del proceso, tanto en condiciones rutiuarias como de emer- gencia? gQue nivel de preparaeión de los operarios es necesario? Compatibilidad LPueden emplearse de manera satisfactoria las operaciones y procesos unitarios en conjundón con las instalaciones existentes? LSe puede ampliar la planta de manera sencdla? Disponibilidad de gExiste espacio suficierite, no sólo para la *implantación espacio de las iustalaciones que se están estudiando, sino tambien para instalaciones futuras? gQué superficie de terreno hay disponible para minimizar el impacto Visual de la construmion de las instalaciones? INTRODUCClON AL PROYECTO DE PLANTAS 195 TABLA 5-6 Grado de tratamiento ootenido mediarite diversas operaciones y procesos unitarios empleados en el tratamiento primario y secundaria del agua residual” Rendimiento de eliminaeión del constituyente, porcentaje Unidades de tratamiento DBO DQO SS P" N-Org* NH, -N Rejas de barras nulo nulo nulo nulo nulo nulo Desarenadores 0-5 d O-Sd 0-10" nulo nulo nulo sedimentacion primaria 30-40 30-40 50-65 10-20 10-20 0 Fangos aetivados (proceso convencional) 80-95 80-85 80-90 10-25 15-50 8-15 Filtros percoladores Alta carga, medio pétreo 65-80 60-80 60-85 8-12 lS-50 S-l5 Carga muy alta, medio sintétieo 65-85 65-85 65-85 8-12 15-50 8-15 Biodiscos (RBCs) 80-85 80-85 80-85 10-25 15-50 8-15 Cloración nulo nulo nulo nulo nulo nulo - Adaptado parcialmente de la bibliografia no, l4]. " Fósforo total. * N-Org : Nitrogeno orgánico. t* Los ltmites superiores se eorrespondeu een el caso en que no se lava la arena. pueden afectar al rendimiento de los procesos de fangos activados, filtros percoladores y biodiscos (RBC). Por lo tanto, es conveniente repasar cuida- dosamente los factores que afectan al rendimiento antes de determinar la aplicabilidad de un proceso y su elección para el tratamiento de las aguas residuales, Adernás de la regulación de los caudales, las medidas adoptables en la fase de proyecto para prever y amortiguar las variaciones de caudales incluyen la partición del caudal y el bypasado de unidades de proceso ante ciertas condi- ciones de caudales punta. El tratamiento mínimo que debe llevarse a cabo, si las autoridades reguladoras los permiten, debe incluir siempre el tratamiento primario y desinfección de la totalidad del caudal, y el tratamiento secundario ? le una fracción del mismo. Las ventajas que supone la posibilidad de dividir el caudal y bypasar unidades de proceso son las siguientes: (1) conservación de la biomasa del tratamiento secundario, evitando su arrastre en condiciones de aportaciones pluviales punta; (2) rápida recuperacióri del efluente despues de las tormentas, y (3) no haoen necesario el sobredimensionamiento de las insta- laciones para absorber las puntas. El principal inconveniente que presentan es que el elluente puede violar las limitaciones de calidad durante cortos períodos de tiempo.
  15. 15. T): 'TE ñ' 196 INGENIERIA DE AGUAS RESIDUALES TABLA 5-7 Factores que afectan al rendimiento de los procesos de tratamiento secundaria tipicos' Proceso Factores que afectan al proceso Fangos activadas Tipu de reactor Tiempo de detención hidráulica Carga hidrãulica Carga crgánica Capacidad de aireacíón Tiempo medio de retención celular (TMRC) Relaeión alimento/ micraorganismas (F/ A) Relación derecirculaeión de fango Nutrientes Factores ambientales (pH, temperature) Tipo y profundidad del medio liltrante Carga hidráulica Carga crgánica Ventilación Dispasición por etapas Caudal de recirculación Dístribución del caudal RBCs Número de etapas Carga arganica Carga hidráulica Mecanísmo de transmisión Densídad del medio Tipo de ejes Relación de recirculación Sumergencia Velooidad de rotación Filtro percolador ' Adapradc parcialmente de la bibliografia [l5, 161 El análisis cinético en Ia elección de los procesos de tratamiento. El tratamiento de las aguas residuales se lleva a cabo en tanques a depósitos de diferentes tipos y formas baja condiciones contraladas. Las tranforrnacienes qufmicas c biológicas tienen lugar en reactores, y los productos de las reaccio- nes suele separarse por decantación. Cada planta de tratamiento precísará de, al menos, un tipo de reactor para el tratamiento química o biológico y, en la mayorfa de los casos, al menos un decantador. Debido a que se trata de un factor clave en la elección de los procesos de tratamiento, debe prestarse mucha atención a la cinética de las reaccianes que se producen y a la elección del tipo de reactor. En esta sección se intraduciran brevemente los aspectos INTRODUCOION AL PROYECTO DE PLANTAS 197 que liay que tener en cuenta a la hora de elegir un reactor, rnientras que la elección de los tanques de sedimentación asociadas a los diferentes tipos de reactores se analiza en los Capftulos 9 y 10. Tipos de reactores. Los recipientes, tanques y depositos en los que tienen lugar las reacciones químicas y biológicas suelen recibir el nombre de reacto- res. Los principales tipos de reactores empleados en el tratamiento de las aguas residuales son; (1) reactor de flujo discontinuo; (2) reactor de llujo en pistón; (3) reactor de mezcla completa; (4) reactores de mezcla completa conectados en serie; (5) reactor de flujo arbítrario c aleatorio; (6) reactor de lecho ñjo, y (7) reactor de lecho fluidificado. Las descripciones de lcs diferentes reactores figuran en la Tabla 5-8. La clasiñcación de los cinco primeros se basa en sus caracterfsticas hidráulicas. En esta clase de reactores suelen llevarse a cabo reacciones de tipo hornagėnea, mientras que las reacciones heterogene/ as suelen llevarse a cabo en reactores de las dos últimas clases. TABLA 5-8 Principales tipos de reactores empleadas en el tratamiento del agua residual Tipu de reactor Esquemn de identiñeacion Descripeión y/ n nplicaeión Flujo clisoontinųa El llujo no entra ni sale del reactor. El contenido del lfquido está completa- mente mezclado. Como ejemplo, se puede citar el ensayc de DBO cemen- tadc en el Capítulo 3, que se lleva a cabo en una botella como reactor de flujc discontinuc. Las particular del fluido pasan a tra- ves del tanque y salen con la rnisma secueucia can la que entran. Las par» tfculas ccnservan su identidad y per- manecen en el interior del tanque por un tiempo igual al tiempo teorico de detenciún. Este tipo de flujo puede apraximarse al que se produce en un tanque de gran langitud con una rela~ ción longitud/ anchura elevada, en el cual la dispersión langitudinal es mfni~ ma o nula. Flujo en pistón, tambiėn conocido coma llujo tubular Reactores de mezcla La mezcla completa se produce nuan- . completm a tanque do las partfculas que entran en el tan- agitado de llujo que se dispersan de manera inmediata continua por toda el volumen del mismo. Las partlculas salen del tanque en propor- eión a su pcblación estadfstica. La mezcla completa se puede obtener en tanques circulares o cuadrados si el contenido del tanque se dlstribuye uni- forms y ccnrinuamente.
  16. 16. 198 INGENIERIA DE AGUAS RESIDUALES TABLA 5-8 (ConL) “pm de reactor Esquema de identifrcacion Descripcíón ylo aplicación Fluja arbitrario es cualquier grade de mezcla parcial comprendido entre el llujo en pistón y la mezcla completa. Los reactores de mezcla completa co< nectados en serie se emplean para mo- delar el regimen de llujo que corres- ponde al paso intermedío entre el regimen correspondiente al reactor de llujo en pistón y el correspondiente a un reactor de mezcla completa Si la serie está Kannada por un solo reactor. prevaleoe el régimen de mezcla com~ pleta, míentras que si la serie consta de inlïnilus reacmres, prevalece el régi- men de llujo en pistón. Flujo arbitrario Reactores de mezcla completa en serie Leeho fxjo Los reactores de lecho ñjo se llenan . . con algún tipo de medio tal como pie- Mędm g dra, escorias, ceramica o plástíoo. Con 5090” ' respecto al flujo, los reactores pueden estar completamente llenus (ñltro anaerobiol a dosíñcados intermitente- mente (ñltrø percolador). El reactor de lecho lluidiñcado es simi- lar al reactor de lecho lijo en muchas aspectos, pero el medio se expand: por Lecho fluidiñcado Med' sopoïe el rnovimiento ascendente del lluido expmdido (aire o agua) a traves del lecho. La porosídad del medio se puede variar controlando el caudal del ñltro. A la hora de elegir los reactores que hay que emplear en el proceso de tratamiento, deben tenerse en cuenta algunos factores relacionados con su funcionamiento y explotación: (1) naturaleza de las aguas a tratar; (2) princi- pios cinéticos que rígen los procesos de tratamiento; (3) necesidades del proce- so de tratamiento, y (4) condiciones medioambientales locales. En la práctica, también iníluyen en la elección de los reactores tanto los costes constructívos como los de explotación y mantenimiento'. Debido a que la importancia relati- va de cada uno de estos factores es Variable en función de la aplicación prevista, a la hora de elegir un tipo de reactor es conveniente analizar por separado la inlluencía de cada uno de ellos. Regímenes de flujo de los reactores y combinacíones de reactores. Algunos de los regímenes de flujo y combinaciones de reactores más frecueutes se esquemarizan en la Figura 5-7. El régimen de flujo de la Figüra 5-7a se utiliza para alcanzar niveles inlermedios de tratamiento mezclando diferentes cantídades de agua residual tratada y no tratada. El régimen de llujo ilustrado en la Figura 5-7b suele adoptarse para aumentar el control del proceso, y se INTRODUCCION AL FROYECTO DE PLANTAS 199 anallizarlšr de forma especfñca en los Capftulos 8 y IQ. Los regímenes ilustrados erlb as rguras 5-7c y 5-7d se emplean para reduclr la carga aplícada en la ca ecerade un reactor de llujo en plstón. Tpdos estos regrmenes hidráulicos serán objeto de un estudm más detallado en capftulos posteríores. A? ” AE! " La recíreulaeión puede tener "m" 9 lugar anles n despuės lrmr de los veslantss procesos de tratamiento Reclrculaclon la* rw Agua a vala! La reclrculación puede tener lugar : mas n daspuás m. de los rsstanles prouasus de tretamiemo Recirculaciàn La recírculación pueda tener lugar : mes o despuús de las resranres procesos de rmsmlemn Recireu Iacton (d) FIGURA 5-7 Flegírnenes de flujo comúnmente empleados en el tratamiento del agua residual: (a) allmenxación directa con bypass (reactor de mezcla completa o de flujo en pistón), (b) alimentación direcia con recireulación (reactor de mezcla completa o de flujo en pisíón), (c) alimentación escalonada con o sin recirculación (reactor de flujo en pistón, esquema de recirculación Tipo 1). y (d) alimentación escalonada con recircu- Iaclon (reaclor de flujo en pislón, esquema de recirculación Tipo 2). En_la Figura 5-8 se ilustran dos de las múltiples cumbinaciones posibles entre trpos de reactores, en las que imervienen un reactor de flujo en pistón y uno de mezcla completa. En el dispositivo de la Figura 5-8a, la mayor parte del rnezclado se realíza en la segunda fase del proceso, mientras que en el esquema : de la Flgura S-Xyb tiene lugar al príncipio del proceso. Por ejemplo, si no tiene lugar mnguna reacción, y los dispositivos se emplean para homogeneízar la temperatura, el resultado serfa identico, No obstante, si tiene lugar alguna reaccrón, los productos generados en el proceso de reaccíón pueden ser diferen- tes según el reactor empleado. La adopción de estos sistemas de reactores rrnxtos depende en gran medida de las necesidades especfñcas de producción. Para un análísis más detallado de este tipo de procesos, consúltese la bibliogra- ffa incluida al final de este capítulo [2, 5 y 6).
  17. 17. rm n n Éi; Lill! *Iš U. i). V) FL íLIl. h. il litl LL BL H. EL 'Use 200 INGENIERIA DE AGUAS RESIDUALES e: '-@~ “a” FIGURA 5-a Sistemas de reactores híbridos: (a) flujo en pis- tón seguido de mezcla completa, (b) mezcla (b) completa seguida de flujo en pistón. Elección de las expresiones de Ia velocidad de reacción. En el proyec- to de plantas de tratamiento, las unidades de proceso pueden ser diseñadas en función de la velocidad de las reaeciones en lugar del estado de equilibrio de la reacción, debido a que el tiempo que se tarda en completar esta suele ser muy largo. Por ello, para alcanzar el nivel de tratamiento requerido en un período razonable de tiempo, lo que se suele hacer es introducir los reactivos en cantídades superiores a las obtenidas mediante un análisis estequíometrico exacto. Por ello, la elección de las expresiones de la veloeidad de reacción en los diferentes procesos se basa en: (1) iníormaeión contenída en la literatura técnica; (2) experieneia en el proyecto de iustalaciones similares, y (3) datos obtenidos de estudios en planta piloto. Esta tercera opción es especialrnente recomendable en los casos en los que varíen las características del agua resi- dual o se esten ensayando nuevas aplicaciones de tecnologías existentes o investigando nueyos procesos. Las diferentes expresiones ernpleadas para Ia velocidad de reacción en los procesos biológieos se tratan en el Capítulo S, mientras que su aplicación se ilustra en el Capítulo 10. Aplicación del análisis del balance de masas. El balance de masas permite expresar, de manera conveniente, lo que ocurre en el interior de las instalaciones de tratamiento en función del tiempo. Para ilustrar los conceptos básicos en los que se basa el balanee de masas, veamos un ejemplo de aplica- eión a los contenidos del tanque euyo esquema se muestra en la Figura 5-9. En primer lugar, es necesario establecer los límites del sistema, de manera que sea posible identiñcar los ílujos de masa que entran y salen del mismo. En la Figura 5-9, los límites están marcados con lineas discontinuas. La elección correeta de los límites del sistema es de extrema importancia puesto que, en muchos casos, permite simpliñcar los cálculos del balanse de masas. Frnntera del sistema - o - - - ~ ~ ` FIGURA 5-9 x Reeipiente V, 6/ Esquema de definición para el x` _ x análisis del balance de masa en r ~ - - - ' ' un reactor de mezcla completa. INTRODUCCION AL FHDYECTO DE PLANTAS 201 Las hipótesis que se van a adoptar para llevar a cabo el análisis del balance de masas del contenido líquido del reactor de mezcla completa de la Figura 5-9 son: (1) el caudal que entra y sale del deposito es constante; (2) el líquido contenido en el reactor no se evapora (condiciones isotérmicasj; (3) el líquido contenido en el tanque está eompletamente mezclado; (4) en el reactor se está produciendo una reacción química, en la que C es un reactivo, y (5) la tasa de variación de la concentración de Cdentro del reactor está gobernada por una reacción de primer orden (r, = ~ K ~ C). Hechas estas hipótesis, el balanse de masas se puede íormular de la siguiente manera: l. Planteamiento general: Veloeidad . Velocidad de acumulaciún šemåï Veloeidad de generación die reaetivo : de macmo _V de salida + (utilrzacion) (56) entro del en el de reactivo de reaetivo lírnite sistema del sistema dentro del del sistema sistema 2. Planteamiento simpliiicado: Acumulación = Entrada - Salida + Generacióny (5.7) 3. Expresión simbólica (vease la Fig, 5-9): Væ = QCO - QC + V(velocidad de reaeción, r, ) dC E = QCO ~ QC + V(*kC) (v5.8) donde V= volumen del reactor, La. fI-f = veloeidad de variación de la conoentración del reactivo dentro del reactor, ML'3T'*. Q = caudal que entra y sale del reactor, L3T^ 1. CD = concentración de reactivo en la entrada del reactor, ML”. C = conoentracíón de reactivo a la Salida del reactor, ML' 3. k = constante de primer orden de la reacción, T”. I En la Eeuación 5.6, se usa el signo positivo para el térrnino de la velocidad de utilización puesto que el signo negative es parte de la expresión de la velocidad. Antes de sustituir los parámetros por sus valores númericos, es conveniente comprobar la oolierencia de las unidades empleadas para cada cantidad. Los proeedimientos analíticos que se emplean para la resolución de las ecuaciones del balance de masas suelen basarse en la fonnulaciún mate mática de la expresión final. La solución general de la Ecuación 5.8 para el estado no estaeionario se presenta en el Apéndice G.
  18. 18. 202 INGENIERIA DE AGUAS RESIDUALES Balance de masas en un reactor de flujo intermitente. Antes de seguir adelante, puede resultar instructivo el análisis de la diferencia que existe entre el término de velocidad de variacion que aparece como parte del termino de acumulación y los términos de velocidad de generación o de disminución de la concentración. En general, estos términos no son iguales, excepto en el caso especial de que no exista entrada ni salida de caudal del reactor donde se produce la reacción. Este tipo de reactores se conocen con el nombre de reactores de llujo intermitente o discontinuo (vease Tabla .5-8). En estas condi- ciones Q = 0, y la Ecuación 5.8 puede escribirse: å = (velocidad de utílización, ru, o de generación, ry) (53) El punto clave que hay que tener en cuenta es que, en ausencia de flujo, la concentración por unidad de volumen varía siguiendo la expresión de la velocidad de reacción aplicable al caso de estudio. En cambio, en presencia de llujo, la concentración en el interior del reactor también se ve afectada por el caudal entrante y saliente. Comparación de rendimientos. La comparación de los rendimientos de las instalaciones es de gran importancia en la elección y proyecto de los reactores, que es donde el ingeniero puede actuar sobre los resultados del tratamiento. Por ejemplo, a la mayoría de las plantas de tratamiento de aguas residuales se les suele pedir un rendimiento de eliminación de la DBO del 85 por 100. En la mayoría de los sistemas, la eliminación se lleva a cabo en dos etapas: una primera etapa en la que se elimina del orden del 30 por 100 de la DBO, y una segunda en la que se elimina más del 55 por 100. Para conseguir un rendimiento de eliminación global de la DBO del 85 por 100, puede emplearse un reactor de mezcla completa o un reactor de flujo en pistón. No obstante, los volúmenes neeesarios serán diferentes para los dos tipos de reactores, en función de las caracteristicas cineticas de los procesos de elimina- ción. En la Tabla 5-9 se compara el volumen necesario para obtener diferentes rendimientos de eliminación, a partir de expresiones einéticas de primer orden, empleando un reactor de flujo en pistón y empleando 1, 2, 4, 6, 8 o 10 reactores de mezcla completa conectados en serie. Como rnuestran los valores de la tabla, si se emplean reactores de mezcla completa, es necesario un volumen mayor. Además, conforme aurnenta el número de reactores de mezcla completa que integran la serie, menos diferencia existe entre los volúmenes necesarios. Elección de los procesos en base a relaciones empírieas En el caso de no poder deducir expresiones de la velocidad de reacción adecuadas, existen criterios de carga generalizados cuya aplicación es írecuen- te. Los primeros criterios de carga en el proyecto de las unidades de proceso de íangos activados se basaban en los kg de DBO/ ma de capacidad de los tanques ruraoouccrou AL PHOYECTO DE PLANTAS 203 de aireacåión. Por ejemplo, si un proceso con una carga contaminante de 0,5 kg/ m produaee un eiluente aceptable y en cambio un proceso con una carga de 1 kg/ m no, tenderá a repetirse la experiencia exitosa. Desgraciada- mente, los registros de datos no suelen estar bien mantenidas, y raras veces se deiinen con precisión los límites de estos criterios de carga. En los capitulos dcdicadosal proyecto de operaciones y procesos unitarios se presentan ejem- plos de critenos basados en cargas de trabajo. TABLA 5-9 Volúmenes de reactor necesarios para series de reactores de mezcla completa y reactor de tlujo en pistón para diferentes rendimientos de eliminación y cinética de primer orden (en íunción de O/ k)' Volumen del reactor V = K (Q/ k) Número de reactores Rendimiento Rendimiento Rendimiento Rendimiento conectadns de eliminación de eliminación de eliminación de eliminación en serie 85 por 100 90 por 100 95 por 100 98 por 100 1 5,67 9,00 19,00 49,00 2 3,1% 11,32 61,96 1214 4 2,4% 3,1o 4,423 6.64 6 2.22 2,212 3,9o 5,so 8 2,1s 2,64 33:0 so: 10 2.10 2,150 3,5o 4.80 Flujo en pistón 1,90 2,30 31,00 391 ' 'El volumen de los reactores individualcs corresponde al valor especiñeado en la Tabla dividido entre el numero de reaetores que eoníonnan la serie. lnfluencia de las variaciones de los caudales y de las cargas' de los diferentes constituyentes sobre la eleccion de los procesos de tratamiento Casi todos los factores empíricos y cinéticos se basan en condiciones de caudales y cargas eonstantes. Sin embargo, en la práetica, tanto los caudales como las cargas son variables y, en algunos casos, las variaciones son muy eamplias. Por ello es preciso establecer a priori los márgenes de variación de los caudales y las cargas, y en qué medida pueden afectar los diferentes pro- cesos y operaciones unitarias consideradas. En la Tabla 5-10 se identifican los factores críticos de dimensionamiento y proyecto para las instalaciones de tratamiento secundario, y se describe el posible efecto de las variaciones de caudal y de carga sobre el rendimiento y funcionamiento de las mismas. Por ejemplo, la capacidad de eliminación de sólidos de un decantador primario está en función de la carga de superiicie, que es a su vez íunción del caudal y de t IIIIIEEEEEI! HIIIIIEUUUUUU
  19. 19. u-'lywnavhxlilnłmI-UILILILDIIEIIJVIWJUIEIÃÉIN 1 204 INGENIERIA DE AGUAS RESIDUALES TABLA 5-10 Efecto de los caudales y las cargas contaminantes sobre la seleccíón y dimensionamiento de las instalaciones de plantas de tratamiento seeuridano Proceso Factores Criterios Efeclo de los criterios de díseño Il operlción de diseïio de dimensio- sobre el íllnciüllllllïłllw unitaria critieos namientn de la Plm" Bombeo de Caudal máximo Caudal Posibilidad de inundación del pozo agua , esi-ring norme de bombeo, snbrccarga de la red de alcantanllado, a desbordamiento de las unidades de tratamiento si se su- pera el caudal puma Desbaste Caudal máximo Caudal Las pérdidas de carga en la circula- homño ción a través de rejas y temiccs aumentan para caudales elevados. A caudales bajos, puede producirse la y conduceiones Caudal mínimo Veloeidad de aproximación deposición de sólidos en el canal. en el caudal Desarenado Caudal máximo Carga de A caudales elevados, el rendimiento de los desarenadores disminuye, pro- vocando problemas en el reslo de las inszalaeiories. La eñcacia de la eliminación de soli- dos se reduce para cargas de supern- cie altas; se incrementa la carga enlus procesos de tratamiento secundario. A caudales bajos, el aumento del horario supcrñcie sedimentacion Caudal máximo Carga de primaria horario superficie Caudal mínimo Tiempo de horario detencíón liempo de detención puede hacer que el agua devenga séptica. Fangos Caudal maximu Tiempo de Arrastre de sólidos a caudales eleva» activados horario residencia dos; puede hacer neoesaria la recircu- hidraulica lación del íango eíluente a caudales bajos. Carga orgánica Relación Una demanda de' oxrgeno alta puede máxirna diaria alimento/ exceder la capacidad de aireación y microorgai-iismos provocar bajos rendimientos del pro< (F/ A) oeso de tratamiento. Filtros Caudal máximo carga hidraulica El arrastre de súlidos a caudales ele» percoladores horario valdos puede provocar bajos _rendi- mientos del proceso de tratamiento. Caudal mínimo Carga hidraulica A caudales batjos, puede ser necesario horario y carga urgánica aumentar la recirculación para man- tener el proceso. carga orgánica Carga La presencia dc cantídades inadecua- máxiiria diaria contamínanie/ das de oxigeno en las fases deparga volumen punta puede reducir la eñcaeia del del medio proceso y generar olores. sedimentacion Caudal máximo Carga de Menor eñcacia en la eliminación de secundaria horario superficie sólidos para caudales elevados o o (ięmpo iiempos de detention cortos, de detención INTRODUCCION AL PROYECTO DE PLANTAS 205 TABLA s-1 o (Cant) Procesn Fnctores Criterins Efecto de los criteríos de díseño u aperaciãii de díseño de dimensio- subie el fiincíonamienlu unitaria crítícos namiento de Ia planta Caudal mrnimo Tiempo de Posibilidad de lange aseendente para norario delerieíón tiempo de detención dilalados. Carga organica carga de La carga de sólidns aplicada a un máxima diaria sólidos tanque de sedimentacion puede ser un factor limitante. Tanques de Caudal mâximo Tiempo de Para iiempos de detención cortos, la eloración horario detención eliminación de bacterias puede ser in- sulicientc. la superíicie del decantador. Cuando aumenta el caudal disminuye la eíicacia del decantador, y una mayor cantídad de sólidos pasa a los procesos de tratamiento secundario. Por lo tanto, el aumento del caudal no sólo afecta al rendimiento del decantador, sino que también a los procesos posteriores. Con objeto de determinar correctamente los efectos sobre el rendimiento de todas las unidades de proceso, es necesario repetir este análisis para todas y cada una de ellas. La fiabílidad como factor en Ia elección de los procesos de tratamiento El rendimiento de una planta y la fiabílidad y consistencia en el cumplimiento de las limitaciones normativas sori aspectos importantes en la elección de los procesos que deben constituir un sistema de tratamiento. La mayoria de las liceneias y permisos de vertido basan las limitaciones en valores de las conoen- traciones medias de períodos de 7 y 30 días. Como quiera que la calidad de los eíluerites de las plantas de tratamiento de aguas residuales es Variable, debido a diferentes causas (variabilidad de las cargas, carnbios en las condiciones am- bíentales, etc), es necesario asegurar que el diseño de la planta produzca concentraciones del efluente menores o iguales a los límites establecidos en los permisos. Este estudio puede abordarse de dos maneras diferentes; (1) adoptan- do factores de seguridad arbitrarios, y (2) liaciendo un análisis estadístico de los datos de rendimiento de las plantas para buscar una relación funcional Entre la calidad del eíluente y la probable frecuencia de ocurrencia. El segundo de los enfoques, que se conoce corno *concepto de fiabílidad”, es el que goza de mayores defensores, puesto que proporciona una base consistente para el análisis de iricertidumbre y una base racional para el análisis del rendimiento y de la ñabilidad. En este apartado se comenta la aplicación del concepto de fiabílidad al proyecto y a la selección de procesos, y se basa. en material extraído de la bibliografia que se incluye al final de este capítulo [9]
  20. 20. 206 INGENIERIA DE AGUAS HESIDUALES Concepto de fiabílidad. La fiabílidad de un sistema puede definírse como la probabilidad de conseguir rendimientos adecuados durante un periode de tiem- po especffico bajo unas determinadas condiciones. También puede definirse en función del poreentaje de tiempo durante el que se consiguen los rendimientos especificados en los permisos de vertido. Por ejemplo, se supone que una planta con una fiabílidad del 99 por 100 está por debajo de los límites establecidos el 99 por 100 del tiempo, y se supone que sólo se superan estos límites el l por 100 del tiempo o, lo que es equivalente, tres o cualro veces al año. Es conveniente evaluar los niveles de fiabílidad para cada caso especíñco, incluyendo los costes de los elementos necesarios para adquirir ciertos niveles de fiabílidad, los costes de explotación y mantenimíento asociados, y el coste de los impactos ambienta« les negativos producidos por vertidos superiores a los permitidos. Para establecer una base de correlación estadfstica, se ha aplicado el con- cepto de fiabílidad al análisis de funcionamiento de 37 plantas de tratamiento con procesos de fangos activados. El análisis de los datos ha permitido con- cluir que se puede emplear la distribución log-normal para las coricentraciones de DBO y SS eu ei efluente y ast' predecír la calidad del efluente y la fiabílidad de rendimiento de las plantas de tratamiento de aguas residuales [9] Aplicación. Debido a las variaciones que prescnta la calidad del etluente producido, las plantas de tratamiento deberfan proycctarse de modo que pro- duman concentraciones medias del efluente inferiores a los límites permitidos. Ello lleva a plantearse la Siguiente cuestión: Lqué concentración media garantiza que la concentraeión de un efluente se halle por debajo de cierto valor con un determinado nivel de confianza o fiabílidad? La respuesta a esta cuestión com- porta el uso del Coeficiente de Fiabilidad (CDF), que relaciona los valores medios de las conoentraciones de los constituyentes (valores de proyecto) con las limitaciones que hay que cumplir basándose en análisis de probabilidad. El valor medio, m, puede obtenerse empleando la Siguiente expresión: m, = XS(CDF) (5.l0) donde m, = concentración media del constituyente. X 5 = limite establecido por la normativa. CDF = coelicíente de fiabílidad. El coeficiente de fiabílidad se determina con la Siguiente expresión: ,CDF = (Vf, + 1)” >< e{-Z, ,,, ln (Vi + Um) 5.11) en la que V, = ooeficiente de variación, cuyo valor es el cocíente entre la desvia- ción típica (GJ) y la media (mx) de la distribucióri existente, Z , _, , = diferencia entre el valor determinado y la media de la distribu- ción, supuesta normal, tomando como unidad de referencia la desviación tfpica de la distribución. 1 ~ o: = probabilidad acumulada de ocurrencia (nivel de confianza o iiabilidad). INTHODUCCION AL PFIOYECTO DE PLANTAS 207 En la Tabla 5-11 se facilitan los valores de diversos valores de la probabili- dad de ocurrencia acumulada. En la Tabla 5~12 se proporcionan los valores del CDF que se emplean para determinar las concentraciones de los eiluentes para diferentes coeñcientes de variación asociados a diferentes niveles de fiabí- lidad, La adnpciún de un valorde proyecto adecuado de VX debe basarse en la experiencia de instalaciones existentes, a partir de datos actuales o publicados. En el Ejeniplo 5-5 se ilustra la aplicación del concepto de fiabílidad. TABLA 5-11 Valores de Ia distribucíón normal estandarizada” Probabílidarl acumulada Percentil 1 ^ a: Z, , u 99,9 3,090 99 2,326 98 2,054 95 1,645 92 1,405 90 1,282 80 0,842 70 0,525 60 0,253 50 0 “ Referencia [9]. Eíemplo 5-5. Determinación de la coneentración del efluente de proyecto a partlr del Coeficiente de Fiabilidad. Una planta de tratamiento de fangos activa- dos se debe ampliar, y mejorar el nivel de tratamiento, para cumplir con nuevas normativas reguladoras. Las nuevas limitaciones del eiluente son: Valor medio Valor medio (30 días) (7 días) 090,, mg/ l 25 45 Sóljdos en suspension (SS), mg/ l / 30 45 Deterrninar las concentraciones medias de proyecto de DBO y SS neeesarias _Para alcanzar un nivel de confianza del 95 por 100 para el cumplimiento de las limitaciones en períodos de 30 dias, y un nivel de confianza del 99 por 100 para las limitaciones sobre períodos de 7 días. Se estima que el coeficiente de variación es 0,70.
  21. 21. H-LlILEHHHEWI-. EEHDEQEQ lł-LH. u. 4x7. 208 INGENIERIA DE AGUAS RESIDUALES solución 1. Determinación de la eoncentración de proyecto del elluente para aleanzar el nivel de eonñanza del 95 por 100 para las limitaciones sobre períodos de 30 días. a) Para V, = 0,70 y el 95 por 100 de eonüanza, COR å 0,413 (Tabla 5-12). b) DBO, media de proyecto = COR >< X, = 0,43 >< 25 = .10,8 mg/ l. c) SS medios de proyecto = 0,43 X 30 = 12,9 mg/ l. 2. Determinaeión de las concentraciones de proyecto del elluente para el nivel de confianza del 99 por 100 en el cumplimiento de las limitaciones relativas a periodes de 7 días: a) Para V, = 0,70 y el n. c. del 99 por 100, COR = 0,2% (Tabla S~12). b) DBOS media de proyecto = 0,28 X 45 = 12,6 mg/ l. c) SS medios de proyecto = 0,28 X 45 = 12,6 mg/ l 3. Determinación de las concentraciones de proyecto del efluente (se tema el menor valor). DBO, = 10,8 mg/ l SS = 12,6 mg/ l Comentario. Cuando se emplea el coeñciente de liabilidad, los valores medios del efluente de proyecto pueden ser notablemente inleriores a los requeridos en los permi~ sos. En algunos casos, en los que tanto el coelieiente de variabilidad come el nivel de conñanza son altes, pueden ser necesarias operaciones unitarias adicionales, como la ñltración, para cumplir las normas regularivas continuamente. Otro metode para determinar las condiciones de proyecto que garanticen el cumplimiento de las limitaciones establecidas en los permisos es el método gráñco de probabilidad, parecido al metode empleado en el Ejeinplo 2-3. Los datos de explotación de las plantas pueden representarse en papel de probabi- lidad logarrtmico o aritmético para, determinar las caracterísüoas de su distri- bución. Por ejemplo, puede determinarse el máximo diario basándose en un suceso cada 365 empleando el percentil 99 +. Los valores iguales o inferiores al valor indicado pueden determinarse con los percentiles adecuados. Para deter- minar la concentracíón media del eñuente adecuada, se pueden comparar los resultados conseguidos con este método con los obtenidos empleando del Coeliciente de Fiabilidad (CDF) 5.5. ELEMENTOS DEL DISENO CONCEPTUAL DE PROCESOS El objetivo de este apartado es identiñcar y comentar los principales elementos que intervienen en el diseño conoeptual de los procesos de tratamiento: (1) pe- ríodo de Vida útil de las instalaciones; (2) desarrollo del diagrama de llujo de los procesos; (3) estableeimiento de los eriterios de proyecto de los procesos; a, ,. ..| INTRODUCCION AL PROYECTO DE PLANTAS 209 TABLA 5-12 Coeficienle de fiabílidad en función de V, y de la fiabilidada Fiabilidad, % V, 50 80 90 92 95 98 99 99,9 0,3 1,04 0,81 0,71 0,69 0,641 0,57 0,53 0,42 0,4 1,08 0,78 0,66 0,63 0,57 0,49 0,44 11,33 0,5 1,l2 0,75 0,61 O,58 0,51 0,42 0,37 0,26 0,6 1,l7 0,73 0,57 0,54 0,47 0,37 0,32 0,21 0,7 1,22 0,72 0,511 0,50 ' 0,439 0,33 0,Z8 0,17 0,8 1,28 0,71 0,52 0,48 0,40 0,30 0,25 0,1 S 0,9 1,3S 0,70 0,50 0,46 0,38 0,212 0,22 0,12 1,0 1,441 0,70 0,49 0,441 0,36 0,26 0,20 0,1I 1,2 1,S6 0,70 0,46 0,41 0,33 0,22 0,17 0,08 1,5 1,80 0,70 0,45 0,39 0,210 0,19 0,14 0,06 - Relercncia m. (4) predimensionamiento de _las unidades de tratamiento; (5) preparación de los balances de sólidos; (6) consideraciones en torno a la distribución flsica de los elementos, y (7) cálculo hidráulrco de la planta (lfnea piezométrica). Vida útil de las instalaciones La Vida i'm! de una instalación establece la fecha lírnite en la que se alcanzará la capacidad de proyecto de la misma. El periode de Vida útil puede ser diferente para cada uno de los elementos indivíduales, dependiendo de la facrlidad o dilicultad de su ampliación. En la Tabla 5-13 se muestran los periodes de vida útil de diferentes tipos de instalaciones. Es conveniente que las estructuras y las eonducciones hidráulicas tengan períodos de Vida útil más dilatados, _dada . la dúicultad que presenta su ampliación. La elección del pe- ríodo de _Vida útil de proyecto depende de las características de crecimiento, de las condiciones ambientales, y de la disponibilidad y origen de los reeursos económicos para la construoción de las instalaciones. Diagramas de flujo de los procesos de tratamiento Los diagrarnas de flujo de procesos son representaciones gráficas de las dife- rentes cornbinacrones de operaciones y procesos de tratamiento. En lunción de los constituyentes que se desee eliminar, se pueden generar innumerables dia- gramas de flujo diferentes a partir de los procesos y operacíones unitarias que 59 5XP9nen_ en las_Tablas 4-2 y 4-3. Aparte de las condiciones relativas a la eonvenrencra y aplicabilidad de los diferentes tipos de unidades de tratamiento mdividuales, la conlïguración exacta de las unidades de proceso elegidas tam-

×