LINEAMIENTOS TÉCNICOS: SISTEMA DE TRATAMIENTO DE …

1 LINEAMIENTOS T CNICOS: SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES A NIVEL VIVIENDA EN ZONA RURAL PROGRAMAS DE agua POTABLE, ALCANTARILLADO, SANEAMIENTO, Y TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES. SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES A NIVEL VIVIENDA. Abril de 2016 Versi n P gina 2 de 40 LINEA M IENTOS T CNICOS: SISTEM A DE TRA TA M IENTO DE A GUA S RESIDUA LES A NIV EL V IV IENDA. CONTENIDO 1. Intr oducci n .. 4 2. Objetiv o .. 4 3. Ca m po de a plica ci n .. 5 4. Definiciones .. 5 5. P r ocesos a naer obios.. 6 Descr ipci n del pr oceso .. 6 Ca r a cter iza ci n t pica de un a g ua r esidua l dom stica .. 8 Descr ipci n g ener a l de los tipos de r ea ctor es que utiliza n el pr oceso a naer obio.. 9 Ta nques s pticos .. 9 Ta nques Im hoff .. 11 B iodig estores.. 12 Flujo esta cionar io .. 13 Flujo sem 14 Flujo continuo .. 14 M odelos pa r ticular es de B iodig estor es A na er obios .. 14 Rea ctor es a naer obios de flujo a scendente (RA FA ).

2 17 6. M etodolog a de c 18 Especifica ciones gener a 19 Sepa r a dor de gr a sa s pa r a a g ua s gr ises .. 19 Tr a ta m iento a naer obio m edia nte Ta nque S ptico .. 21 Tr a ta m iento a naer obio m edia nte un RA FA .. 25 7. Especifica ciones .. 30 Sobr e los espa cios disponibles.. 30 Requer im ientos de los elem entos a cepta bles y sus com ponentes.. 30 P gina 3 de 40 M a ter ia les par a la tuber a del influente y el efluente.. 31 M a ter ia les de los elem entos del r ea ctor de tr a tam iento.. 31 Ubica ci n del sistem a a l inter ior del pr edio o la v iv ienda .. 32 8. Oper a ci n y m a ntenim iento .. 34 Oper a ci n.. 34 Dr ena do de lodos .. 35 Lim pieza de tr am pa de gr a sa s.. 36 De la ca pa cita ci n a los usua r ios beneficiados.. 36 A cciones poster ior es a la insta la ci n y v er ifica ci n del sistem a .. 37 9. B ibliogr a f a .. 39 P gina 4 de 40 1. In tr odu cci n De acuerdo a informaci n de la Comisi n Nacional del agua (CONAGUA), la cobertura de alcantarillado y saneamiento en las zonas rurales muestra un d ficit respecto a la cobertura alcanzada en zonas urbanas, con la finalidad de lograr una mayor cobertura en zonas rurales, la CONAGUA ha implementado una serie de acciones que permiten realizar un TRATAMIENTO de las aguas residuales mediante sistemas de TRATAMIENTO que aplican un reactor anaerobio.

3 La CONAGUA, como autoridad responsable de la administraci n en materia de aguas nacionales y sus bienes p blicos inherentes, ve la necesidad de establecer LINEAMIENTOS t cnicos para sistemas de TRATAMIENTO de las aguas residuales a nivel vivienda. Es necesario que los componentes del SISTEMA tengan unas caracter sticas m nimas, de tal manera de que cumplan con el objetivo para el que son dise ados. 2. Objetiv o Estos LINEAMIENTOS establecen la metodolog a de c lculo, especificaciones y caracter sticas generales que debe cumplir un SISTEMA de TRATAMIENTO de Aguas Residuales Dom sticas a nivel vivienda. Estos LINEAMIENTOS deber n ser aplicados a sistemas que vayan a ser instalados, o tambi n para realizar cambios, modificaciones, mantenimiento o reparaciones a sistemas previamente instalados. P gina 5 de 40 3. Ca m po de aplicaci n Estos LINEAMIENTOS son de referencia t cnica para los responsables de la instalaci n, adecuaci n y/o modificaci n de los elementos que integran un SISTEMA de TRATAMIENTO de las aguas residuales a nivel vivienda, as como del proyecto, instalaci n y capacitaci n a los usuarios para la aplicaci n de dichos elementos.

4 4. Defin iciones Para los efectos del presente lineamiento se establecen las definiciones siguientes: P r oceso A na er obio: Proceso que permite la simplificaci n de materia org nica por bacterias en ausencia de ox geno Tipos de pr ocesos a n a er obios: Pueden ser tanques s pticos, biodigestores, lagunas anaerobias, filtros anaerobios, reactor anaerobio de flujo ascendente (RAFA), tanques imhoff, entre otros. B iodig estor: Tanque cerrado, herm tico e impermeable, dentro del cual se deposita el material org nico a tratar. Con centr a ci n : Cantidad de contaminantes presentes en el agua residual a tratar. Con centr a ci n t pica del a g u a r esidua l dom stica : Ser n las concentraciones de referencia para el dise o y dimensionamiento del SISTEMA de TRATAMIENTO . Dem a nda qu m ica de ox g en o (DQO): Cantidad de sustancias susceptibles de ser oxidadas o degradadas, y que se encuentran disueltas en un medio l quido.

5 P gina 6 de 40 Eflu en te: Flujo de salida del agua residual tratada. Fosa s ptica (o Ta nqu e S ptico): Tipo de dispositivo que realiza la separaci n y transformaci n f sico-qu mica de la materia org nica contenida en las aguas a tratar. Hidr lisis: Proceso de descomposici n de sustancias org nicas por acci n del agua . In flu en te: Flujo de entrada del agua residual al TRATAMIENTO . Rem oci n de lodos: Procedimiento empleado para descargar el biodigestor de los s lidos asentados en el proceso. Sistem a de tr a tam ien to: Conjunto de elementos que permiten realizar el TRATAMIENTO de las aguas residuales producidas. Tr a m pa de g r a sa s: Dispositivo que permite separar los aceites y las grasas provenientes de las aguas grises que descarga una vivienda. Tiem po de r eten ci n h idr u lica: Tiempo que el agua a tratar permanece en el SISTEMA de TRATAMIENTO . 5. Pr ocesos a n aer obios. Descr ipci n del pr oceso Dentro del SISTEMA de TRATAMIENTO , se realizar mediante un proceso anaerobio, el cual se lleva a cabo en ausencia de aire, ox geno y nitratos, degradando los compuestos complejos como prote nas, carbohidratos o grasas, hasta generar biog s, lodos y un efluente tratado.

6 En esta degradaci n intervienen un amplio grupo de microorganismos, principalmente bacterias. Los procesos involucrados son hidr lisis que trasforman las part culas suspendidas y mol culas disueltas de gran tama o a peque as mol culas P gina 7 de 40 disueltas, las cuales por medio de fermentaci n (bacterias acidog nicas) son transformadas a cido ac tico m s hidrogeno; estos compuestos por medio de la metanog nesis (bacterias metanog nicas) son transformados a metano m s anh drido carb nico. Un punto a favor de este tipo de proceso es que la producci n de lodos, en los procesos anaerobios, es m nima comparada con un proceso aerobio, por lo que no se requiere de una purga constante. La remoci n de lodos se deber realizar cuando estos ocupen un volumen mayor a un tercio de la capacidad del reactor. En la ilustraci n siguiente se muestra un balance de DQO durante el proceso de degradaci n anaerobia. Ilustraci n 1. Balance de DQO durante degradaci n anaerobia (Chernicharo de Lem s,2007) Los par metros que contiene el agua residual pueden modificar las eficiencias del proceso anaerobio, as tambi n se podr a ver modificado por la presencia de compuestos t xicos (en el caso de industrias), concentraci n de materia org nica, variaci n de la temperatura, y variaci n del pH.

7 P gina 8 de 40 Cabe destacar que el proceso ocurre en un rango aceptable entre los 15 y 25 C y en un rango alto de eficiencia cuando las temperaturas del medio oscilan entre los 30 y 40 C, con lo que se puede decir que en sitios con clima tropical presentan una temperatura ambiente ideal para la aplicaci n de estos sistemas, sin embargo el proceso es funcional bajo cualquier clima de los presentes en nuestro pa s. Los sistemas de TRATAMIENTO anaerobios son capaces de remover la materia org nica presente en un agua residual dom stica, sin embargo es necesario que el proceso de dise o, instalaci n y operaci n del SISTEMA sea el adecuado con la finalidad de optimizar la eficiencia de ste en el TRATAMIENTO de las aguas residuales dom sticas. Ca r a cter iza ci n t pica de un a g ua r esidua l dom stica . Para la caracterizaci n del agua residual dom stica que nos permita realizar un dise o espec fico para una vivienda, se requerir a realizar una prueba de calidad del agua en base a la descarga o re so que se le dar a en un dado caso al agua tratada, para fines pr cticos se puede partir de una caracterizaci n tipo como se muestra en la tabla siguiente: Tabla 1.

8 Concentraciones t picas del agua residual dom stica. (Romero, 2001) PAR METRO UNIDAD RANGO MINIMO MAXIMO PROMEDIO DBO5 mg/l 110 400 210 DQO mg/l 250 1000 500 SST mg/l 100 350 210 NTK mg/l 20 85 35 P gina 9 de 40 F sforo Total mg/l 4 15 7 Grasas y aceites mg/l 50 150 90 Coliformes totales NMP/100 ml 106 109 107 Coliformes fecales NMP/100 ml 103 107 106 Descr ipci n gener al de los tipos de r ea ctor es que utiliza n el pr oceso a naer obio. En general, los procesos anaerobios se han utilizado para la remoci n de materia org nica, con eficiencias de entre 40 al 90 por ciento de la DQO, la eficiencia depender del tipo de reactor y del agua residual a tratar, dicha eficiencia impactar en el tiempo de retenci n hidr ulica del agua a tratar, lo que implicar un menor o mayor volumen del SISTEMA de TRATAMIENTO . Dentro de los procesos que caen en esta clasificaci n se tienen los siguientes, de los cuales la selecci n del mismo depender de los espacios disponibles en la vivienda para su instalaci n y del arreglo general de los espacios de la misma.

9 Ta nques s pticos Los tanques s pticos han sido utilizados en viviendas individuales o en peque os grupos de viviendas de entre 10 a 100 habitantes, en zonas donde no existe drenaje o tuber a para desalojo de aguas negras. Estos tanques se constituyen por un tanque de forma rectangular o circular, construido com nmente con ladrillos, mortero y cemento. El interior est aplanado, cuenta en general con una profundidad de entre 1 y 2 metros, en ocasiones de acuerdo a las necesidades, se instala una trampa para grasas y pueden presentar uno o m s compartimentos. P gina 10 de 40 Ilustraci n 2. Fosa o tanque s ptico de un compartimento (Escalante et al 2000) P gina 11 de 40 Ilustraci n 3. Fosa o tanque s ptico de dos compartimentos (Escalante et al 2000) Ta nques Im hoff El tanque Imhoff es un proceso anaerobio en el que se realiza la sedimentaci n de s lidos. Este proceso puede aplicarse para tratar aguas residuales de hasta 5mil habitantes y en su interior se presentan por separado la sedimentaci n y la digesti n de lodos, en compartimentos diferentes.

10 Los tanques se construyen con concreto armado, son de forma cuadrada o rectangular. P gina 12 de 40 Ilustraci n 4. Tanque Imhoff con una c mara de sedimentaci n (Escalante et al 2000) En cuanto a su geometr a la relaci n largo-ancho oscila entre 3:1 a 5:1 y su profundidad var a entre los y 4 metros, aunque pueden llegar a excavarse hasta los 7 metros de profundidad. Est n constituidos de cuatro zonas: entrada, compartimento de sedimentaci n, c mara de digesti n y salida. El agua residual despu s del tubo de entrada es forzada a fluir hacia abajo, es decir hasta la zona de sedimentaci n mediante un deflector o mampara. En el compartimento de sedimentaci n, el agua residual permanece de entre dos a cuatro horas, mientras que los s lidos del agua residual caen hacia el fondo por escurrimiento a trav s de una abertura longitudinal hacia la c mara de digesti n, donde los lodos formados se descomponen o difieren en un per odo de dos a tres meses.