Monografia Tratamiento de aguas residuales

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA FACULTAD DE CIENCIAS

Diseño de Planta de Tratamiento de Agua Potable PROFESOR

:

CURSO Agua ALUMNOS

Ing. Lawrence ui!u"co :

:

Tratamiento Tratamiento # Abastecimiento Abastecimiento de

Coello$ %ir&o %e'(a Salas$ Da)id *amos Pere"+Egaña$ Aracelli

Contenido

1. INTRODUCCION.................... .............................. ..................... ...................... ......................................... .............................. , 2. OBJETIVOS.................... ............................... ..................... ..................... ................................................. ...................................... , 3. REVI REVISI SIÓN ÓN DE LITE LITERA RATU TURA RA.................... ............................... ..................... ................................. .......................3.1. 3.1. DESCRI DESCRIPCI PCIÓN ÓN DE LAS UNIDA UNIDADES DES.................................................3.1.1. 3.1.1. CANALE CANALET TA PARS PARSHAL HALL L..................... ................................ ..................... ..................... ..................... ............. ...3.1. .1.2. DIFU IFUSOR SOR..................... ................................ ..................... ..................... ............................................. ..................................  3.1.3. 3.1.3. FLOCULA FLOCULADOR DOR DE PANT PANTALLA ALLA DE FLUJO FLUJO VERTICA VERTICAL L................... 3.1.4. 3.1.4. DECANT DECANTADO ADOR R LAMINA LAMINAR R..................... ................................ ..................... ..................... .................... ........./ / 3.1.5. 3.1.5. FILTRO FILTRO DE TASA DECLINANTE DECLINANTE.................... ............................... ................................0 .....................0 4. MATE MATERI RIAL ALES ES Y MÉTO MÉTODO DOS S...............................................................12 4.1. .1. MATERI TERIA ALES LES...................... ................................ ..................... ..................... ....................................... ............................. 12 4.2. MÉTODOS.................... ............................... ..................... ..................... ..................... ..................... .........................12 ..............12 5. RESUL RESULT TADOS ADOS Y DISCUS DISCUSIÓN IÓN..................... ............................... ..................... ..................... ...................11 .........11 5.1. 5.1. ETAP ETAPA A PRE PRELI LIMI MINA NAR R......................................................................11 5.2. 5.2. CALC CALCUL ULOS OS UNID UNIDAD ADES ES..................................................................1, 5.2.1. 5.2.1. CANALE CANALET TA PARS PARSHAL HALL L..................... ................................ ..................... ..................... ......................1, ...........1, 5.2. .2.2. DIFU IFUSOR SOR..................... ................................ ..................... ..................... ........................................... ................................ 1 5.2.3. 5.2.3. FLOCULA FLOCULADOR DOR DE PANT PANTALLA ALLA DE FLUJO FLUJO VERTICA VERTICAL L.................13 5.2.4. 5.2.4. DECANT DECANTADO ADOR R LAMINA LAMINAR R..................... ................................ ..................... ..................... .................. .......1/ 1/ 5.2.5. 5.2.5. FILTRO FILTRO DE TASA DECLINANTE DECLINANTE..................................................,1 5.2.. 5.2.. DRENAJE DRENAJE Y CANALET CANALETAS AS DE LAV LAVADO.......................................,3 5.3. RECOPILAC RECOPILACIÓN IÓN DE RESULT RESULTADOS Y DISCUSIONE DISCUSIONES S....................,4 . CONC ONCLUSIO USIONE NES S.................... ............................... ...................... ..................... ..................... ............................ ................. ,/ !. REFE REFERE RENC NCIA IAS S BIBL BIBLIO IOGR GRAF AFIC ICAS AS.................... ............................... ..................... ......................,0 ............,0 ". ANE#OS..................... ................................ ..................... ..................... ..................... ..................... .............................. ................... ,0 ANE#O I: PLANO DE LA CANALETA PARSHALL ...................................,0 ANE#O II: PLANO DE FLOCULADOR.....................................................,0 ANE#O III: PLANO DE DECANTADOR...................................................,0 ANE#O IV: PLANO DE FILTRO..................... ................................ ...................... ..................... .....................,0 ...........,0 ANE#O V: VISTA DE PLANTA DEL DISE$O DE TRATAMIENTO DE AGUAS.................... ............................... ..................... ..................... ...................... ..................... ..................... ..................... .................. ........,0 ,0 ANE#O VI: DETERMINACIÓN DE PAR%METROS EN LABORATORIO..,0

1. INT INTROD RODUCCI UCCION ON E5iste E5iste la necesida necesidad d de !ro!orc !ro!orcionar ionar un adecuado adecuado suministr suministro o de agua a la !obl !oblac aci6 i6n n en t7rm t7rmin inos os de cali calida dad$ d$ cant cantida idad d # acce accesi sibi bili lida dad d esto esto una una 1

!rioridad indiscutible en todos los !a(ses # en !articular en los !a(ses en )(as en desarrollo como el nuestro en donde las en8ermedades ligadas al agua # al saneamiento inadecuado alcan"an !orcenta'es ele)ados en los casos de consulta e5terna # de 9os!itali"aci6n. Por otra !arte$ el desarrollo econ6mico de los !e:ueños n;cleos se )e 8renado !or la carencia de in8raestructuras b8uentes$ r(os$ embalses # !o"os? # los de!6sitos # canali"aciones :ue la distribuir
•

Por esta ra"6n$ el siguiente traba'o muestra las condiciones # !ar
2. OB OBJE JETI TIVO VOS S O&'()*+, -((/0

Desarrollar el diseño de una !lanta de tratamiento de agua !otable$ de ti!o !rimario$ !ara un caudal de ,.3 m -Bs. O&'()*+, ((6, •

•

Diseñar Diseñar las unidad unidades es de tratam tratamien iento@ to@ %e"cla %e"clador dor$$ ocula oculador dor$$ decantador # =ltro. *eali"ar los c
,

3. REVISIÓN DE LITERATURA 3.1. DESCRIPCIÓN DE LAS UNIDADES 3.1.1. CANALETA PARSHALL M(708,/(

Los me"cladores tienen como ob'eti)o la dis!ersi6n instant
Mezcladores de resalto hidráulico Estas unidades son es!ecialmente adecuadas !ara aguas :ue la ma#or !arte del tiem!o est
R(0), 9*8/;*,

El resalto o salto 9idrdisi!ada !rinci!almente como calor?$ en un tramo relati)amente corto. curre en el !aso brusco de r7gimen su!ercr(tico >rlento?$ es decir$ en el resalto 9idr
1 Lidia de argas$ %anual I@ Teor(a$ %e"cla *
-

El n;mero de Froude !ara conseguir un resalto estable es de , a - !ara canaletas Pars9all # de $3 a  !ara canales con cambio de !endiente$ )ertederos rectangulares # triangulares. El gradiente de )elocidad 6!timo !ara este ti!o de unidades es de a!ro5imadamente 1.222 s+1.

3.1.2. DIFUSOR Este ti!o de me"clador es es!ecialmente a!ro!iado !ara canales de me"cla !ro8undos # cuando no se tiene muc9a carga dis!onible !ara el me"clador. Cuando la altura de agua en el !unto de me"cla es grande$ la me"cla es mT?. Como el sul8ato de aluminio al contacto con el agua se 9idroli"a # !olimeri"a en 8racciones de segundo$ la e=ciencia del !roceso disminu#e. Cuando el n;mero de !untos de a!licaci6n es ma#or$ menor es la distancia >LB? # el tiem!o de me"cla >TB?$ # la dis!ersi6n del coagulante m


3.1.3. FLOCULADOR DE PANTALLA DE FLUJO VERTICAL F,;0*<

El ob'eti)o del oculador es !ro!orcionar a la masa de agua coagulada una agitaci6n lenta a!licando )elocidades decrecientes$ !ara !romo)er el crecimiento de los 6culos # su conser)aci6n$ 9asta :ue la sus!ensi6n de agua # 6culos salga de la unidad P0/=()/, ,(/0*,0( •

•

•

•

•

El gradiente de )elocidad debe )ariar en 8orma uni8ormemente decreciente$ desde :ue la masa de agua ingresa a la unidad 9asta :ue sale El tiem!o de retenci6n !uede )ariar de 12 a -2 minutos$ de!endiendo del ti!o de unidad # de la tem!eratura del agua. En las "onas tro!icales$ donde las aguas !resentan tem!eraturas !or encima de los ,2 GC$ el tiem!o de oculaci6n necesario suele ser m
F,;08,/(

Los oculadores se clasi=can como mec
Floculadores de contacto de s6lidos oculadores de !otencia o de disi!aci6n de energ(a..

3

Figura 2: Clasi"caci#n de $oculadores

Fuente: Lidia de Vargas, 2008. Trataiento de agua !ara consuo huano.

F,;08,/( 8( ,)(*0

En estos oculadores las !art(culas son arrastradas !or el u'o de agua a tra)7s del tan:ue de oculaci6n sin :ue !r
F,;08,/( 8( 0)00

Los oculadores !ueden ser de u'o 9ori"ontal en donde el agua circula con un mo)imiento de )ai)7n o de u'o )ertical donde la corriente sube # ba'a sucesi)amente$ contorneando las di)ersas !antallas. Las unidades de u'o )ertical el u'o sube # ba'a a tra)7s de canales )erticales 8ormados !or las !antallas. Es una soluci6n ideal !ara !lantas de medianas a grandes$ !or:ue debido a la ma#or !ro8undidad :ue re:uieren estas unidades$ ocu!an
/

2 3 2

) ∗l 4

Donde@ n H coe=ciente de 8racci6n de %anning V H )elocidad del u'o r H radio 9idr

Figura &: Floculador 'ertical ti!o (la)aa


3.1.4. DECANTADOR LAMINAR

%ediante la colocaci6n de !lacas !aralelas o m6dulos de di8erentes ti!os en la "ona de sedimentaci6n$ se obtiene en estas unidades una gran su!er=cie de de!osici6n !ara los lodos logr
/

•

•

•

•

>,0 8( ()/080. Esta "ona tiene como ob'eti)o distribuir el caudal de manera uni8orme a todas las unidades :ue o!eran en !aralelo # a lo largo del m6dulo de !lacas. Esta 8unci6n la desem!eñan dos canales con di8erente ubicaci6n. >,0 8( 8(0)0*<. Esta "ona se !ro#ecta sobre la base de la tasa de decantaci6n seleccionada durante el estudio de laboratorio e8ectuado con el agua cruda. La muestra debe tomarse durante el !eriodo llu)ioso$ !ara :ue los resultados de estas !ruebas$ :ue constitu#en los !ar,0 8( 0*80. La uni8ormidad en la ascensi6n del u'o de!ende tanto de las caracter(sticas de la "ona de entrada como de la de salida. Para conseguir una e5tracci6n uni8orme$ se !uede diseñar #a sea un canal central recolector # canales laterales$ un canal central # tuber(as laterales !er8oradas o un canal central # )ertederos laterales >,0 8( 8(<*), ? (@)/0*< 8( ,8,. Esta "ona est< com!uesta !or las tol)as de almacenamiento # el sistema de e)acuaci6n o de descarga 9idr
0

Figura *: +suea de decantador de $u-o ascendente


3.1.5. FILTRO DE TASA DECLINANTE F*)/0*<

En general$ se considera la =ltraci6n como el !aso de un uido a tra)7s de un medio !oroso :ue retiene la materia :ue se encuentra en sus!ensi6n. En las !rinci!ales instalaciones de =ltraci6n$ los =ltros sueles ser abiertos$ mientras los =ltros cerrados suelen utili"arse !ara instalaciones !e:ueñas >menor de 2m-B9?. En las instalaciones de =ltraci6n de las estaciones de tratamiento de agua$ el medio !oroso suele ser generalmente arena$ arena  antracita o bien carb6n acti)o en grano$ # la materia en sus!ensi6n est< constituida !or 6culos o micro6culos !rocedentes de la eta!a anterior de decantaci6n o bien 8ormados e5!resamente cuando se sigue el !roceso conocido como Jmicrooculaci6n sobre =ltroJ o =ltraci6n directaJ. Los =ltros de estas instalaciones$ generalmente son abiertos$ con )elocidades de =ltraci6n entre 4 # 13 mB9$ em!lemenores de 32 m-B9?. El es!esor de la ca!a de arena suele oscilar entre 2$/ # 1 m. # la talla e8ecti)a entre 2.0 # 1mm con un coe=ciente de uni8ormidad entre 1$3 # 1$/. En el caso de lec9os bica!a$ el es!esor de arena es 1B- del total # sobre ella una ca!a de antracita de ,B- del es!esor total # talla e8ecti)a entre 1$, # ,$3mm,

, Kesti6n de Aguas # *esiduos$ 9tt!@BBs,4/-004,0.mialo'amiento.esBwebgedarBTeoriaBFILT*ACIN.!d8 

*ealmente$ el es!esor # granulometr(a de!ende de la )elocidad de =ltraci6n$ del tamaño # naturale"a de las !art(culas :ue )an a ser retenidas # de la !7rdida de carga dis!onible. B0)(/0 8( 6)/, 8( )00 8(*0)(3

Los =ltros son las unidades m
•

•

No re:uieren una carga 9idr
- Ca!itulo 3 ateria de =ltroa de tasa declinante # la)ado mutuo$ [email protected])sde.o!s+ oms.orgBb)satrB8ullte5tBtratamientoBmanualIIBma,Mca!3.!d8 12

Figura : Vistas de un "ltro de tasa declinante


4. MATERIALES Y MÉTODOS 4.1. MATERIALES +Programas utili"ados@ %icroso8t E5cel AutoCAD

4.2. MÉTODOS +Formulas@ Se utili"aron todas las 8ormulas indicadas en las clases de teor(a del curso de tratamiento # abastecimiento de agua. +Ensa#os de laboratorio@ Se utili"aron los datos obtenidos en los ensa#os de laboratorio !ara las eta!as de@ %e"cla r
5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 5.1. ETAPA PRELIMINAR El diseño de la !resente !lanta de tratamiento 8ue reali"ado a !artir de datos de caudal de diseño de la Planta de Tratamiento de agua !otable Agua A"ul ubicada en Caraba#llo. Esta !lanta o!era con un caudal !romedio de ,.3m-Bseg.$ # abastece de agua !otable a la ma#or !arte de la !oblaci6n de Lima Norte$ /32$222 9abitantes de los distritos de Caraba#llo$ Comas$ Anc6n$ Puente Piedra # Santa *osa . El
PA*O%ET*  T(=(/0) ;/0 H T;/&*(808

AL * ,4.0

UNIDADE S C

/.-4 0

+++ UNT


En base a las caracter(sticas de agua cruda antes mencionadas # al caudal de diseño se determin6 las siguientes unidades de tratamiento las cuales se !resentan en el cuadro ,. Cuadro 2. Paráetros de calidad el (gua Cruda.

UNIDAD DE T*ATA%IENT C00()0 P0/90 F,;08,/ 8( P0)00 8( ;', +(/)*0 D(0)08,/ L0=*0/

P*CES UNITA*I

F*)/, 8( )00

Filtraci6n

%e"cla *
CANTIDAD DE UNIDADES 4 4 4$ con oc9o tol)as cada una. 4 bater(as con 4

[email protected]#llo.netBdistritosBcaraba#lloB-40+la+!lanta+de+agua+ !otable+de+agua+a"ul+en+caraba#llo.9tml. 3 Agua CrudaHAgua :ue ingresa a la !lanta de tratamiento a ser tratada. 1,

8(*0)(

=ltros. Fuente: +la)oraci#n !ro!ia

Con las unidades !ro!uestas se !resume una e8ecti)idad de remoci6n de !art(culas sus!endidas # microorganismos !at6genos de alrededor del .Q. La di8erencia deber< ser tratada con un !roceso de desin8ecci6n !or cloraci6n debido a los costos ba'os de esta tecnolog(a en com!araci6n a las dem
5.2. CALCULOS UNIDADES 5.2.1. CANALETA PARSHALL El caudal de diseño !ara la !lanta de tratamiento es  H ,.3 m -Bs. En la !lanta de tratamiento de aguas del Consorcio Agua A"ul se utili"aron  canaletas Pars9all !ara la reali"aci6n de la me"cla r
PA*O%ET*

ECUACIN

AL*

C0;80 

+++++

,.3

UNIDAD ES 3

m s

A);/0 8( 0-;0 ( 0 (*< 8( =(8**< H, A9, 8( 0 (*< 8( =(8**< D

2.3

m

1.-3-

m

1.2,4

m s

C0;80 E(6, 

2.40-

m m∗seg

C0/-0 H*8/;*0 8*,*&( E, 1

2./--

m

,.,4

++++

V(,*808( 0)( 8( /(0), V1

-.10

V(,*808 8( 0 (*< 8( =(8**< V,

Ho= K ∗Q

m

2

D = ∗( D −W )+ W '

3

Vo=

Q '

D ∗ Ho

3

1-

A);/0 8( 0-;0 0)( 8( /(0), H1

2.,1

m

N;=(/, 8( F/,;8( F1

,.,21

++++

A);/0 8( /(0), H2 V(,*808 8( /(0), V2 A);/0 ( 0 (*< 8( 0*80 8( 0 00()0 H3 V(,*808 ( 0 (*< 8( 0*80 V3

2.340 1.,2,

m

2.13

m

P/8*80 8( 0/-0 ( ( /(0), 9 T*(=, 8( =(70 ( ( /(0), T G/08*()( 8( +(,*808

2.111

m

2.4-

seg

1,1., 2

Seg+1

1.43

Fuente: +la)oraci#n !ro!ia Cuadro &: /atos deri'ados del caudal !ara ezclador Parshall

DATS   = G/0+(80 8 K?;

2.13 2.420 2.4- .0 ,,2.2 1

Fuente: +la)oraci#n !ro!ia

Para anc9o de garganta RH1.3cm o RH2.13m se tienen los datos del cuadro 3. Cuadro *: /iensiones estandarizadas del ezclador Parshall

DI%ENSINES ESTANDA*IADAS A 1.4// B 1.43 C 1.,, D 1.3/, E 2.13 F 2.41 1

G  N

2.13 2.2/4 2.,


Cuadro : Valores de

TE%PE*ATU*A  4 1 15 2 25

√ Y / μ

√

ϒ

μ

,--4. ,321.34 ,/-4.3,,2.21 -11.4 -,44.4 Fuente: +la)oraci#n !ro!ia

El diseño a escala de la canaleta !ars9all !uede )isuali"arse en el ane5o I.

5.2.2. DIFUSOR Se )a a em!lear un di8usor con el =n de agregar una soluci6n coagulante >generalmente sul8ato de aluminio? # !ara conseguir la ma#or dis!ersi6n # me"cla de este se 9ace uso de m;lti!les !untos de descarga distribuidos en toda la secci6n de la unidad. NOTA: La dosis o!tima # la concentraci6n utili"ada$ es la misma :ue se utili"6 !ara la !ruebas de laboratorio >)er Ane5o ,@ Determinaci6n de laboratorio?. Cuadro : Paráetros !ara el diusor

PA*O%ET* N;=(/, 8( ,/*6*, N S(*< 8( , ,/*6*, A, C0;80 /,=(8*, 8( ,;*< ,/ 0*0/ , V(,*808 ( , ,/*6*, V, V(,*808 ( 0 );&(/0 V) S(*< 8( 8*;,/ A)

ECUACIN

AL* ,,

UNIDAD +++++

2.22221,3/

m,

2.2224 ,.,/ 2.0,, 3.23-

m,

13

D*=()/, 8( 8*;,/ D)

2.21,3

m


Cuadro 8: /atos !ara el diseo del diusor

DATS A9, 8( 00 E0*0=*(), ()/( ,/*6*, = D*=()/, 8( , ,/*6*, = D,* <)*=0 =-L C,()/0*< <)*=0 =-L R(8*=*(), ()80/

 e

2.13 2.2

do

2.13/ 0

D

,2

C

,2222

*

2.3


5.2.3. FLOCULADOR DE PANTALLA DE FLUJO VERTICAL Para el !roceso de me"cla lenta se )a a utili"ar una unidad de oculaci6n de !antallas de u'o )ertical$ !or lo :ue el caudal de diseño de cada una de estas tambi7n ser< 2.4,3 m-Bseg # un tiem!o de retenci6n de -2 minutos. Cuadro 3: Paráetros !ara el $oculador

PA*O%ET*

ECUACIN

AL*

C0;80 

+++++++

2.4,3

T*(=, ),)0 8( ,;08,/ T V,;=( ),)0 8( 0 ;*808 V P/,;8*808 8( ,;08,/ H Anc9o total de la unidad >?

+++++

-2

A9, 8( 00 1 &1 A9, 8( 00 2 &2 A9, 8( 00 3 &3 Tiem!o de

UNID AD min.

11,3 ++++



m

,.3

m

++++

,.3

m

++++

,.3

m

++++

,.3

m

14

retenci6n del canal >t? T*(=, 8( /()(*< 8( 00 1 )1 T*(=, 8( /()(*< 8( 00 2 )2 T*(=, 8( /()(*< 8( 00 )3 Kradiente de )elocidad >K? G/08*()( 8( +(,*808 ( ( )/0=, 1 G1 G/08*()( 8( +(,*808 ( ( )/0=, 2 G2 G/08*()( 8( +(,*808 ( ( )/0=, 3 G3 Numero de com!artimientos entre !antallas >%? usando el criterio de *ic9ter C,=0/)*=*(), ()/( 0)00 0/0 ( )/0=, 1 M1 C,=0/)*=*(), ()/( 0)00 0/0 ( )/0=, 2 M2 C,=0/)*=*(), ()/( 0)00 0/0 ( )/0=, 3 M3 N;(+, 09, ),)0 B T*(=, 8( /()(*< T S(0/0*< , (0*0=*(), ()/( 0)00 0 elocidad en los tramos o canales

.0/

min.

12

min.

12.1-

min.

+++++

4-.22

s+1

+++++

3.22

s+1

+++++

,2.22

s+1

,./4 H ,

++++

-.-, H -

+++++

,2.2/H ,2

+++++

 H b1b,b-

/.3

m

T H t1t,t-

-2

min.

2.0-

m

2

 b × L × G   M = 0.45 ×   × t Q   3

mBs

1/

erticales V1

2.-2

V2

2.,

V3

2.1

elocidad en los !asos o !asa'es de un com!artimiento a otro V1

+++++

2.,2

V2

2.14

V3

2.2

Altura de !aso >9!?

+++++

91 92 93 E5tensi6n total de los canales >l? 1 2 3 *adio 9idr*9? R91 R92 R93 P7rdida de carga continua en los canales >9?

P7rdida de carga de las )ueltas >9)? 9+1 9+2 9+3 P/8*80 8( 0/-0 ),)0 9F 9F1 9F2

,

1., 1.4 ,.0

m m m +++++

1/0.1 1,. 0,.1

m m m ++++

2.-1 2.-/ 2.3-

m m m +++++

2.21,04  2.22320 0 2.22230 43-

m m m +++++

2., 2.13 2.2-

m m m ++++

2.2.13

m m

9F H 99)

10

9F3 olumen del tramo >t? V)1 V)2 V)3 Com!ortamiento del gradiente de )elocidad total en el caudal >K? G1 G2 G3

2.2-

m +++++

-33. -4./4 -//.2

m, m, m,

4/.- 4.0/ ,2.24

Seg+1 Seg+1 Seg+1


Cuadro 10: 4esuen de los !aráetros del $oculador T*A% S

ANC  DEL T*A%  >%?

SEPA*ACI N DE PANTALLA S >%?

NG C%PA*TI%IEN TS

ALTU*A DE PAS >%?

GRADIENTE DE VELOCIDAD S1

TIE%P DE *ETENCI N >%IN.?

P*DIDA DE CA*KA F >%?

1

,.3

2.0-

,

1.,

4/.-

.0/

2.-

- ,2

1.4 ,.0

4.0/ ,2.24

12 12.1-

2.13 2.2-

2 3

,.3 2.0,.3 2.0 TTA 3. L

.4" Fuente: +la)oraci#n !ro!ia

El diseño oculador de !antallas )erticales diseñado en el !resente traba'o se )isuali"a en el Ane5o II.

5.2.4. DECANTADOR LAMINAR El decantador diseñado es del ti!o laminar con !lacas !aralelas de lonas de )inilo de 2.24cm de es!esor. Para el !resente traba'o se !ro!uso  decantadores con 0 tol)as cada 1$ dis!uestos de manera consecuti)a a los oculadores. Las consideraciones !reliminares del caudal !or decantador se )isuali"an en el cuadro 11. Cuadro 11: Caudal de diseo

PAR%METRO  ()/080 =3(- N=(/, 8( 8(0)08,/( ()*=08, C0;808(0) 08,/ =3(-

N%ENCLATU *A 

AL*

n



:

2$4,3

,$3

1


Los !ar
PAR%METRO

N%ENCLATU *A d

AL*

lu

1$1

L,-*);8 /(0)*+0 8( =<8;, 8( 00 C,(6*()( 8( =<8;, 8( 00

L

11$2-

8

3$3-

%/(0 ;(/6*0 8( 0 U*808 =2 N=(/, 8( 00( ,/=08, ,/ 0 00

As

1.3

Nc

,0

Lt

-.40

E0*0=*(), ()/( 00 = L,-*);8 )* 8( 0 00 =

L,-*);8 8( 8(0)08,/ =

12$--


Para la determinaci6n de dic9os !ar
NOMENCLATU RA (Q =

PA*O%ET*

AL* 2.1,

(=

Se!araci6n de la !laca en el !lano 9ori"ontal Es!esor de las lonas de )inilo

2$2224



1$2/,

,2

=

Longitud del anc9o de !lacas

1$,

S

%6dulo de e=ciencia de !lacas

1

V=

elocidad de Sedimentaci6n

2$2224

B=

Anc9o total de la "ona de decantaci6n

3./3

C/*)(/*, 8( D*(, M(8*80 E)80/  D0), ,&)(*8, ( 0&,/0),/*, Fuente: +la)oraci#n !ro!ia

Los !ar
PAR%METRO L,-*);8 8( 0 );&(/0 8( /(,(*< = N=(/, 8( T;&, 8( /(,(*< ,/ =<8;, N=(/, 8( O/*6*, %/(0 8( , ,/*6*, =2 %/(0 8( );&, 8( /(,(*< =2 D*=()/, 8( );&, =

N%EN CLATU* A L

AL*

Nt

1-2

n

,

Ao

1$,/E+2

Ac

2.2,2-

D

2$141

-1,.3


Los criterios de diseño usados !ara el diseño del sistema de recolecci6n del agua se )isuali"an en el cuadro 13. Cuadro 1*. Criterios de diseo !ara el diensionaiento del sistea de recolecci#n del agua

NOMENCLAT URA

PA*O%ET*

AL*

,1

/ =3= (1 8, = /

Tasa de recolecci6n Es!aciamiento de ori=cios >m? Di
2.22, 2$1 2$21,/ 2$13


Los !ar
PAR%METRO

N%ENCLATU *A V

AL*

L,-*);8 8( 0 &0( .--31 =0?,/ 8( 080 ),+0 = S(*< =@*=0 8( 0 A ,.,4/ ),+0 =2 V,;=( 8( 0 0/)( t1 ./2/2 /()0 8( 0 ),+0 =3 V,;=( 8( )/,, 8( t, 44./10 */=*8( =3 V,;=( ),)0 8( 0  Tt Ht1 t, 144.1/0),+0=3 C0;80 8( ,8, L 2.223 /,8;*8, ,/ 0 ;*808 F/(;(*0 8( F 2.-0/ 8(0/-0 80 d(a 8*=()/, 8( ,/*6*, d 2$,4-0 8( 8(0/-0 = 8*=()/, ,(),/ D 1.131=)*( Fuente: +la)oraci#n !ro!ia

Los criterios de diseño usados !ara el diseño del colector m;lti!le con tol)as se!aradas se )isuali"an en el cuadro 1/.

,,

Cuadro 1. Criterios de diseo !ara el diensionaiento del colector 6lti!le con tol'as se!aradas.

NOMENCLATU RA / N

PA*O%ET*

AL*

*elaci6n de recolecci6n uni8orme con d) menor a 12Q N;mero de Tol)as

2$, 0

91 = 92 =

altura de la !arte recta de la tol)a

2$3

altura del tronco de la !ir
1

L

Tasa de !roducci6n de lodos

2$220

H = V0 =

Carga idr


elocidad de Arrastre

2$21

C/*)(/*, 8( D*(, D(6*8, ,/ ,(, -/;0. Fuente: +la)oraci#n !ro!ia

El diseño a escala del decantador diseñado !uede ser )isuali"ado en el Ane5o III.

5.2.5. FILTRO DE TASA DECLINANTE F*)/0*<

Para la =ltraci6n se 9an diseñado 3 bater(as con 4 =ltros de arena # antracita$ de 2.3 m -Bs cada uno. Cuadro 18. /atos !ara el diseo del Filtro

N;=(/, 8( &0)(/0 C0;80 =3

4 .3

V(,*808 0(*,0 ==* %/(0 8( 080 6)/, =2 %/(0 ),)0 8( 6)/, =2 N;=(/, 8( F*)/,

1 3!.5 225 


,-

Cuadro 13. Paráetros !ara el diensionaiento de )ater7as de "ltros

PA*O%ET*

ECUACIN

AL*

%/(0 8( 080 6)/, AF %/(0 ),)0 8( 6)/, AT

A T H Ba

132

UNIDA D m,

22

m,

4

+

N;=(/, 8( 6)/, N

At =

N =

Q Vf At Af


C0/0)(/)*0 8( (9, 6)/0)( ((*,08,

El cuadro :ue se muestra a continuaci6n se logr6 con la a#uda de las tablas :ue !ermiten determinar las caracter(sticas de las !art(culas de cada lec9o$ #a sea arena o antracita !ara nuestro caso es!ec(=co. Cuadro 20. Caracter7sticas del lecho "ltrante seleccionado

Caracter(stica E(,/ 8( 0 00 = T0=0, (()*+, == C,(6*()( 8( U*,/=*808 T0=0, M@*=, == T0=0, M*=, == T0=0, ,//(,8*()( 0  ;( 00 0 =00

Arena 2$2$33 1$3

Antracita 2$4 2$0,3 1$3

1$1 2$,

,$-0 2$40 1.43


Cuadro 21. /atos necesarios !ara el desarrollo de las ecuaciones !ara el cálculo de la e!ansi#n del lecho "ltrante

Par
alor 25 Arena 15 Antracita 1 .11 ."1 1

,

0(*,0 ==*. P,/,*808 8( 0 0/(0 ? 0)/0*)0 *=*0

.42 .45


C;, 8( 0 (@0*< 8( (9, 6)/0)( /iáetro +ui'alente 9/e De =

dMax × dMin

D6nde@ d%inHDi
;uero de 4e5nolds Modi"cado 94e Re = De × (15,1515 )

,3

C;, 8( 0 (@0*< 8( 0 0/(0 CEX." 81 =*

82 =@.

@*

D(

G0

1.1

1.1

2.2

1.,3-13

1

1.1

2.2

1.2002003 13--.,11

2.03

1

2.,1

2.,133 120-.,03

2./,

2.03

2.,4

2./0,-2, 42.4-034

2.3

2./,

2.,

2.431/440- -/2-.//,2

2.33

2.3

2.1

2.34421 ,/,.02-13

2.,

2.33

2.24 1

2.024,3 103.,21/

R(

10.043  13.012,/ 1-.40, 0 11.03-20 .0/3,31 , 0.4-12-/2 3 /.,0,10-3 -

,30-.343

E*

@*1E*

2.4

2.2/2/2 /

2.3

2.43

2.10 2.444444 / 2./,03/1 

2./

2.0

2./3

2.

2.0

2.,.4

2.33

Cuadro 22. Calculo de la e!ansi#n de la arena Fuente: +la)oraci#n !ro!ia

Cuadro 2%. Calculo de la e!ansi#n de la antracita

81 , 1.4 1.1.23 2. 2./

C;, 8( 0 (@0*< 8( 0 0)/0*)0 CEX.! 82 #* DW G0 R( * ,.-0 2.23 ,.10 ,20.,4--.24 2.3 , 2.13 1./ ,-,2.0/- ,/.12 2.33 1.4 2., 1. 1,142., ,1.03 2.43 1.2.,0 1.1/ 44./4/ 1/./2 2.43 1.23 2.14 2./ -/,-.,3 1./2./ 2. 2.2/ 2./ ,2,/.2323, 1,.22./3 1

@*1E* 2.12 2.-2.02.02 2.32.,0 ,.00


Cuadro 2&. Paráetros de !orosidad 5 altura del lecho "ltrante

PA*O%ET* P,/,*808 (@08*80 /,=(8*, 8( 0 00 0( P,/()0'( 8( (@0*< /,=(8*, E A);/0 8( 0 00 (@08*80 L, A);/0 8( (9,

ECUACIN ae = 1 −

Arena

1

2.44

Antraci ta 2.43

2./,

2.30

2.3,

2.3

x

∑ 1 − iε

i

E =

− ε o 1 − ae

ae

La H LX>1 E? LE H Lo arena  Lo antracita

1.3,4

6)/0)( (@08*8, LE Fuente: +la)oraci#n !ro!ia

Estos datos son es!ecialmente im!ortantes al momento de diseñar el =ltro$ #a :ue las canaletas de colecci6n de agua de la)ado no !ueden estar !or deba'o de la altura de e5!ansi6n del medio =ltrante$ si este 8uera el caso !erder(amos =ltro.

5.2.. DRENAJE Y CANALETAS DE LAVADO Las dimensiones de las )iguetas de drena'e )an de la mano con el
PA*O%ET* A);/0 8( 0, ,8, H1 A);/0 8( 8/(0'( = 0 -/0+0 H2 A);/0 (@08*80 8( 6)/,LE A);/0 )* 8( 0 00()0 8( 0+08, 9, L,0 8( ,8, A);/0 ),)0 8( 0 00()0 8( 0+08, = ,0 8( ,8, H N=(/, 8( 00()0 C0;80 ;( /(,()0 080 00()0   A9, 8( 0 00()0 8( 0+08,

%EDIDA 2.

UNIDAD m

2.3,

m

1.3

m m

2.-3 2.1

m m

1.3 Lo  Losa de 8ondo H

2.4,3

N

1-

c H 1.-XBN H

-./3

m-Bmin

R H cB >0,.3XLo1.3 ? H

2.,,

m


Cuadro 2. /iseo del drena-e

PA*O%ET*

ECUACIN

%EDICI UNIDAD ,/

N;=(/, 8( +*-;()0 8( 8/(0'( N N;=(/, 8( ,/*6*, ( 080 +*-;()0  N=(/, ),)0 8( ,/*6*, ( ( 8/(0'( NT

N H Bb

N 1/

ES +

n H ,XCBe

1,2

+

,22

+

N T H NXn Fuente: +la)oraci#n !ro!ia

D6nde@ @ anc9o de cB=ltro >3 m? b@ anc9o de cB)igueta >2.- m? C@ es!aciamiento entre ori=cios >4? e@ longitud de cB)igueta >2.1? do@ di2.21 m? D*(, 8( 0, ,8, Cuadro 2. /iseo del also ondo

PA*O%ET*

ECUACIN AFF H 1 X C

%EDICI N ,

UNIDAD ES m,

S(*< )/0+(/0 8( 0, ,8, AFF V(,*808 ( ( 0, ,8, 8;/0)( ( /()/,0+08, VFF

FF H BAFF

2.,3

mBs


El diseño a escala de la bater(a de =ltro se !uede )isuali"ar en el ane5o I.

5.3. RECOPILACIÓN DE RESULTADOS Y DISCUSIONES M(70 /*80 •

•

La canaleta Pars9all es adecuada !ara !lantas de tratamiento :ue !erciban caudales ma#or iguales a 2.3 m -Bs$ 9aci7ndolo ideal !ara el caso estudiado. Los )alores m
El N;mero de Froude antes del resalto es ,.,21 ,0



El tiem!o de me"cla del resalto es de 2.4- segundos.



La gradiente de )elocidad es de 1,1.,2 s +1.

M(70 ()0 •

•

•

•

•

Los oculadores de !antallas de u'o )ertical tambi7n son ideales !ara caudales ma#ores a 2.23 m -Bs # !or:ue demandan menor
D(0)0*< •

El
•

La longitud del decantador es -.40m.

•

El n;mero de tubos de recolecci6n !or m6dulo es 1-2

•

El )olumen total de las tol)as es de 144.10m-.

•

La 8recuencia de descarga del decantador es 2.-0/dias.

•

El material de los m6dulos ser(a lonas de )inilo re8or"adas con 9ilos de !oli7ster de alta tenacidad$ !uesto :ue son m
F*)/0*< •

•

•

Cuando se reali"a el retrola)ado$ se eliminan los 6culos atra!ados en los !oros$ 9aciendo :ue la arena # la antracita se e5!andan. Esta altura de e5!ansi6n >1.3 m? nos a#uda a colocar adecuadamente la canaleta !ara :ue no 9a#a !7rdida del material del lec9o =ltrante. El es!esor de la ca!a de arena # antracita es de 2.- # 2.4 m$ # la altura de la ca!a e5!andida es de 2.4 # 2.0m res!ecti)amente. La altura e5!andida del lec9o =ltrante es de 1.3 m.

,

. CONCLUSIONES •

•

•

•

•

El caudal de diseño de la !resente !lanta de tratamiento diseñada es de ,.3 m-Bseg.$ determinada en base al caudal !romedio de o!eraci6n de la !lanta de tratamiento de Agua !otable Agua A"ul de Caraba#llo. El
!. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS argas$ I. L. >,220?. Trataiento de agua !ara consuo huano. Plantas de "ltraci#n rá!ida Manual =: Teor7a. Too ==. CEPIS$ Lima. argas$ I. L. >,220?. Trataiento de agua !ara consuo huano. Plantas de "ltraci#n rá!ida. Manual =: Teor7a. Too =. CEPIS$ Lima. argas$ I. L. >,220?. Trataiento de agua !ara consuo huano. Plantas de "ltraci#n rá!ida: /iseo. CEPIS$ Lima.

-2

". ANE#OS ANE#O I: PLANO DE LA CANALETA PARSHALL ANE#O II: PLANO DE FLOCULADOR ANE#O III: PLANO DE DECANTADOR ANE#O IV: PLANO DE FILTRO ANE#O V: VISTA DE PLANTA DEL DISE$O DE TRATAMIENTO DE AGUAS ANE#O VI: DETERMINACIÓN DE PAR%METROS EN LABORATORIO

LABORATORIO 1. DETERMINACIÓN DE LA DOSIS ÓPTIMA YETI@ •

Determinaci6n de la dosis 6!tima de coagulante !ara 8ormar 6culos de buen tamaño # resistentes.

P*CEDI%IENT@ La dosis 6!tima se determin6 mediante la !rueba de 'arras$ usando como coagulante el sul8ato 87rrico. Fue necesaria la !re!araci6n de una soluci6n !atr6n al 12Q$ # luego otra al 1Q mediante la siguiente diluci6n@ + +

122gr coagulante  Agua destiladaH 1222ml soluci6n !atr6n al 12Q 12ml de soluci6n !atr6n  agua destiladaH 122ml de soluci6n al 1Q

El )olumen de la soluci6n a a!licar se determin6 mediante la siguiente 86rmula@

-1

D∗Q q= C

Donde@    

:H olumen de la soluci6n a a!licar en 'eringa >mL? DH Dosis del coagulante >mgBL? H Ca!acidad de la 'arra >L? CH Concentraci6n de la soluci6n >mgBL?

Para reali"ar la !rueba de 'arras 8ue necesario determinar la calidad del agua cruda >agua :ue ingresa?$ la cual !resenta las mismas caracter(sticas del agua :ue ser< tratada en la !lanta de tratamiento. Estas !ueden ser obser)adas en el cuadro 1@ Cuadro 1. Pro!iedades del agua cruda

P/,*(808 T;/&*8(7 UNT T(=(/0);/0 ZC H

V0, / 0 ,4.0

/.-4

Los )alores de !rogramaci6n del e:ui!o de !rueba de 'arras se )isuali"an en el siguiente cuadro@ Cuadro 2. Prograaci#n !ara la siulaci#n del !roceso de ezcla rá!ida 5 $oculaci#n

M(70 R*80 KH-22s+1H-22*P% Tiem!oH 3segundos

F,;0*< KH,2s+1H2*P% Tiem!oH ,2 minutos

*ESULTADS DE LA P*UEA DE YA**AS@ Cuadro %. 4esultados !ara la deterinaci#n de la dosis #!tia

J0// 0 1 2 3 4 5 

D,* =-L

3 12 13 ,2 ,3 -2

V,;=( 8( T;/&*8(7 ,;*< 0 K*UP 1 0*0/ =L 1 3. , 1.0 2.04  2.3 3 2.4 4 2.41

K*UP , 3.,, 1.- 2.4, 2.- 2.43 2.4

Figura 1. !tia Vs Tur)idez ? Prue)a de @arras.

-,

a!licaci6n de dosis o!tima

gru!o1 gru!o ,

DISCUSINES@ Los resultados de laboratorio en las , re!eticiones reali"adas no !resentaron la tendencia es!erada en este ti!o de ansu tiem!o de almacenamiento es de m<5imo  meses en buenas condiciones de conser)aci6n?$ Debido a lo anteriormente e5!uesto 8ue necesario re!etir el an
LABORATORIO 2. DETERMINACIÓN DE LA CONCENTRACIÓN ÓPTIMA YETI@ Determinar la concentraci6n de coagulante :ue o!timice el !roceso P*CEDI%IENT@ --

En el caso de esta !rueba$ no s6lo se determinar< la concentraci6n 6!tima sino :ue adem
P/,*(808 T;/&*8(7 UNT T(=(/0);/0 ZC H

V0, / 00.3 ,

/.-

Cuadro *.Prograaci#n !ara la siulaci#n del !roceso de ezcla rá!ida 5 $oculaci#n

M(70 R*80 KH-22s+1H-22*P% Tiem!oH 3segundos

F,;0*< KH,2s+1H2*P% Tiem!oH ,2 minutos

*ESULTADS@ Cuadro . 4esultados !ara la deterinaci#n de la concentraci#n #!tia

J0// 0 1 2 3 4 5 

C,()/0 *< 

2.3 1 1.3 , ,.3 3

V,;=( 8( T;/&*8(7 ,;*< 0 K1 0*0/ =L 0 2.34  2.4 ,.4/ 2./0 , 2.0 ,1.4 2.32 2.0 2.4-

K, 2.31 2.0/ 2.3 2.1 2.34 2.3-

Figura 2. Concentraci#n Vs Tur)idez ? Prue)a de @arra.

K1 K,

DISCUSINES@ En este caso se o!t6 !or :ue la dosis 6!tima de ,2mgBL$ !ara alcan"ar una turbiedad de 2.-UNT.

-

En el caso de la concentraci6n 6!tima$ se distingue :ue el )alor de la concentraci6n es de ,Q.

LABORATORIO 3. DETERMINACIÓN DE LOS PAR%METROS DE FLOCULACIÓN YETI •

Determinaci6n del gradiente de )elocidad >K? # tiem!o de retenci6n >T?

P*CEDI%IENT En este caso$ luego de la me"cla r
P/,*(808 T;/&*8(7 UNT T(=(/0);/0 ZC H

V0, / /, ,.-

/./1

Cuadro 3.Prograaci#n !ara la siulaci#n del !roceso de ezcla rá!ida 5 $oculaci#n

M(70 R*80 KH-22s+1H-22*P%

Tiem!oH 3segundos

F,;0*< K1H,2s+1H2*P% K,H2s+1H/2*P% K-H42s+1H2*P% KH02s+1H112*P% Tiem!oH 3$ 12$ 13$ ,2$ ,3 # -2 minutos

*ESULTADS Cuadro 10. 4esultados !ara la deterinaci#n del gradiente de 'elocidad 5 tie!o de retenci#n

G1

VRPM

"  4 2

110 2 44 -

5 =* ,. .4 11., ,4.1

1 =* ,.11 ,.10 -.-2 3.-4

15 =* 1.4 1.42 1.1,.-

2 =*

1.24 2.34 1.21 1.,

25 =* ,.1 1.30 2.32.0/

3 =*

.02 1.11 2./ 2.3/

Figura %: Tie!o total de $oculaci#n

-3

Tiempo total de floculacion

G = 80 s-1

G = 60 s-1

G = 40 s-1

G = 20 s-1

Figura &:
Gradientes optimos

T = 5 min

T = 10 min

T = 25 min

T = 30 min

T = 15 min

T = 20 min

Cuadro 11.
T =* 5 1 15

G1 80 70 40

-4

2 25 3

36 36 30

Figura *: Correlaci#n de < 5 T

Correlacion de G y T

f(x) = -30.12 ln(x) + 130.17 R² = 0.91

LABORATORIO 4. DETERMINACIÓN DE LOS PAR%METROS DE DECANTACIÓN YETI •

Determinar la tasa de diseño # la e=ciencia remocional de un decantador laminar de !lacas en condiciones ideales

P*CEDI%IENT %ediante la determinaci6n de los )alores de la )elocidad de sedimentaci6n$ !ara obtener la cur)a de sedimentaci6n !ara el agua en estudio # =nalmente la tasa de decantaci6n. *ESULTADS -/

Monografia Tratamiento de aguas residuales

Recommend Documents