lodos ptap el diviso
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TRATAMIENTO DE LODOS DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE EL DIV ISO DEL MUNICIPIO DE FLORENCIA – CAQUETÁ
CARLOS HUMBERTO POLO ALMARIO RONNIE ALEXI SÁNCHEZ RAMÍREZ
SANTIAGO LÓPEZ SÁNCHEZ
UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
BOGOTÁ D.C. 2006
TRATAMIENTO DE LODOS DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE EL DIV ISO DEL MUNICIPIO DE FLORENCIA – CAQUETÁ
CARLOS HUMBERTO POLO ALMARIO RONNIE ALEXI SÁNCHEZ RAMÍREZ
SANTIAGO LÓPEZ SÁNCHEZ
Trabajo de grado presentado como requisito parcial para optar el título de Ingeniero Civil
Director temático Ing. Alfredo Vega Crismatt
Asesora metodológica Mag. Rosa Amparo Ruiz Saray
UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
BOGOTÁ D.C. 2006
Nota de aceptación:
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
________________________________ Firma del presidente de jurado
________________________________ Firma del jurado
________________________________ Firma del jurado
Bogotá D.C. 20 de enero de 2006
DEDICATORIA
A Dios por brindarme salud, sabiduría y la familia que tanto me apoya, a mis
padres que con sacrificio y pac ienc ia me lograron traer de su mano hasta este
punto de mi vida, a mi hermana amiga incondic ional que con su apoyo y consejos
me ha acompañado en este largo camino, a mis compañeros de grupo de
investigac ión por su paciencia y colaboración, y en general a todos los que de una
u otra forma me han acompañado a lo largo de mi formac ión profes ional.
RONNIE ALEXI SÁNCHEZ RAMÍREZ
DEDICATORIA
Gracias a mi Dios por acompañarme en todo mo mento y darme sabiduría para
salir adelante, a mi madre por su apoyo y amor que me brinda en todo momento, a
mi hermana, a Angélica Gómez mi nov ia por todo el amor y colaborac ión que me
brindo en los mo mentos difíc iles de mi carrera, A la familia Almario Ra mírez en
cabeza de mi tío Fernando por que sin el esto no ser ía posible y además me trato
como un hijo, a la familia Barr ios Almar io por su apoyo fundamental en este
proceso, a la familia Becerra Polo que s iempre estuvieron prestos a colaborarme,
a mis abuelos y abuelas y en espec ial a mi padre se lo dedico con todo mi amor y
ojala se sienta orgulloso de mi, grac ias a toda mi familia y aquellos amigos que de
una u otra forma aportaron un granito de arena para que esto fuera pos ible.
CARLOS HUMBERTO POLO ALMARIO
DEDICATORIA
Toda mi formac ión personal y profes ional es fruto del esfuerzo y sacrific io de mi
ma má que supo enseñarme los valores de la vida y siempre me brindo apoyo en
todo momento, por eso este trabajo es ta dedicado a ella pr inc ipalmente, también
se lo dedico a Natalia, mi nov ia, que con sus consejos y apoyo me acompaño en
este proceso importante de mi v ida. Por ultimo le agradezco a Dios, porque nos
dio a mi y a mi mamá, Salud para poder siempre salir adelante.
SANTIAGO LÓPEZ SÁNCHEZ
AGRADECIMIENTOS
Los autores expresan el reconocimiento:
A ALFREDO VEGA CRISMATT, por el apoyo y la colaborac ión que presto para
el desarrollo de este proyecto ofreciéndonos amistad y conoc imiento.
A ROSA AMPARO RUIZ SARAY, por su ayuda incondicional en todo momento,
por su gran pacienc ia y amistad que nos br indo.
A el señor decano ingeniero HÉCTOR VEGA GARZÓN, por su espíritu
colaborador durante el desarrollo de nuestros estudios y el aporte que ofrece a
nuestra facultad
A el Ingeniero MARCO MILLÁN; Director (E) de la Planta de Tratamiento de
Agua Potable “El Dorado” de la Empresa de Acueducto de Bogotá, por el
aporte y colaboración prestada a este proyecto, sin ningún interés y con la
mayor dispos ición posible.
A todos los educadores que aportaron enseñanza y siempre estuvieron
dispuestos a fin de colaborarnos y guiarnos durante nuestro desarrollo
profes ional.
A TODAS, aquellas personas que de una u otra forma colaboraron en la
realizac ión del presente trabajo.
CONTENIDO
Pág.
GLOSARIO
16
INTRODUCCIÓN
20
1. EL PROBLEMA
21
1.1 LÍNEA
21
1.2 TÍTULO
21
1.3 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA
21
1.4 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
22
1.5 JUSTIFICACIÓN
22
1.6 OBJETIVOS
23
1.6.1 Objetivo general
23
1.6.2 Objetivos específ icos
23
2. MARCO REFERENCIAL
24
2.1 MARCO TEÓRICO
24
2.1.1 Métodos de tratamiento y disposición
29
2.1.2 Manejo de lodos
43
2.1.3 Consideraciones ambientales
46
2.1.4 Condiciones que deben cumplir los terrenos para el almacenamiento de lodos.
47
2.2 MARCO CONCEPTUAL 49
2.2.1 Lodo
49
2.2.2 Lodo de sales de aluminio
49
2.2.3 Lodo de sales de hiero
49
2.2.4 Lodos de polímeros
49
2.2.5 Lodos de ablandamiento
49
2.2.6 Tanque ecualizador
49
2.2.7 Tanque espesador
50
2.3 MARCO NORMATIVO
50
2.3.1 Normas
50
2.4 MARCO CONTEXTUAL
50
2.5 Antecedentes
52
3 METODOLOGÍA
54
3.1 DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN
54
3.2 OBJETO DE ESTUDIO
55
3.3 INSTRUMENTOS
55
3.4 VARIABLES
55
4 DISEÑO DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO DE LODOS DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE “EL DIVISO” DEL MUNICIPIO DE FLORENCIA – CAQUETÁ
56
4.1 CARACTERÍSTICAS DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE “EL DIVISO”
56
4.2 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO
58
4.2.1 Tanque Ecualizador 58
4.2.2 Tanque Espesador
59
4.2.3 Secado de Lodos
60
4.2.3.1 Secado Hidráulico
60
4.2.3.2 Secado Mecánico
61
4.2.4 Disposición final de lodos
61
4.3 CALCULO DEL CAUDAL DE LODO LÍQUIDO POR CADA APERTURA DE LA VÁLVULA DE LOS SEDIMENTADORES.
62
4.4 PA RÁ METROS PA RA EL DISEÑO
63
4.5 VOLUMEN DIARIO DE LODOS LÍQUIDOS
64
4.6 VOLUMEN DE LODOS SEDIMENTA BLES
66
4.7 VOLUMEN DEL LODO SECO
68
4.8 TANQUE ECUALIZADOR
69
4.8.1 ESPECIFICACIONES DEL TANQUE ECUALIZADOR 69
4.9 ESPESADOR DE LODOS 73
4.10 PISCINAS DE SECADO 77
4.11 SISTEMA DE EXTRACCIÓN Y DISPOSICIÓN DE LOS LODOS SECOS
80
4.11.1 secamiento del lodo 80
4.11.2 Extracción del lodo 81
4.11.3 Disposición de los lodos secos 81
4.12 PRESUPUESTO Y CANTIDADES DE OBRA 82
5 COSTOS TOTALES DE LA INVESTIGACIÓN 87
5.1 Recursos materiales 87
5.2 Recursos institucionales
88
5.3 Recursos tecnológicos
88
5.4 Recursos humanos
88
5.5 Recursos financieros
89
6 CONCLUSIONES
90
7 RECOMENDACIONES
93
BIBLIOGRAFÍA
ANEXOS
LISTA DE ANEXOS
Anexo A. Análisis fisicoquímicos y microbiológicos año 2005.
Anexo B. Picos de turbiedad planta el diviso.
Anexo C. Registro fotográfico.
Anexo D. Plano 1 de 6. Reducido general Topográfico localización planta de tratamiento de lodos.
Anexo E. Plano 2 de 6. Planta tanque ecualizador , detalle válvulas y bombas sumergibles, ubicación tanque ecualizador y pozo tres (3) cortes.
Anexo F. Plano 3 de 6. Planta tanque espesador, cortes – detalles .
Anexo G. Plano 4 de 6. Planta general de tanque espesador y pisc inas de secado de lodos.
Anexo H. Plano 5 de 6. Tanque espesador y piscinas de secado de lodos, cortes – detalles.
Anexo I. Plano 6 de 6. Detalles: cajas de desagüe, porta válvulas , pozo de inspecc ión, despiece de accesor ios
Anexo. J Relaciones hidráulicas para tuber ías parcialmente llenas en función de q/Q, Para n/N variable con la altura de lámina
Anexo. K Diseño de bomba sumergible de impulsión
Anexo. L Determinac ión del volumen y peso seco de los lodos producidos
Anexo. M Reglamento técnico del sec tor agua potable y saneamiento bás ico, RAS – 2000, titulo C.13. manejo de lodos
LISTA DE FIGURAS
Pág.
Figura 1. Tanque ecualizador planta el dorado
30
Figura 2. Tanque espesador de lodos
31
Figura 3. Lechos secadores de arena
33
Figura 4. Laguna de deshidratación
35
Figura 5. filtración al vac ío
38
Figura 6. Filtro prensa cinta
38
Figura 7. Centrifuga
40
LISTA DE TABLAS
Pág.
Tabla 1. Normas 50
Tabla 2. Generalidades 51
Tabla 3. Antecedentes 53
Tabla 4. Análisis de las var iables 55
Tabla 5. caudal de lodo liquido 62
Tabla 6. Presupuesto y cantidades de obra 82
Tabla 7. Recursos materiales 87
Tabla 8. Recursos instituc ionales 88
Tabla 9. Recursos tecnológicos 88
Tabla 10. Recursos humanos 88
Tabla 11. Recursos financ ieros 89
GLOSARIO
Agua cruda: Agua que no ha s ido sometida al proceso de tratamiento.
Agua potable: Es aquella que por reunir los requisitos organolépticos, f ísicos,
químicos y microbiológicos, en las condiciones señaladas en el presente
decreto puede ser consumida por la población humana s in produc ir efec tos
adversos a su salud. (Decreto 475/98)
Clar ificac ión: Proceso de separac ión de los sólidos del agua por acc ión de la
gravedad.
Cloración: Aplicación del c loro al agua, generalmente para des infectar o para
oxidar compuestos indeseables.
Coagulación: Aglutinac ión de las par tículas suspendidas y coloidales presentes
en el agua mediante la adición de coagulantes. (RAS 2000)
Coagulación – Floculación: Proceso por el cual las par tículas se aglutinan en
pequeñas masa con peso específico super ior al del agua llamadas Flor.
Coagulante: Sustancia química que induce el aglutinamiento de las partículas
muy finas , ocasionando la formación de partículas más grandes y pesadas.
Desinfección: Proceso físico ó químico que permite la eliminación ó destrucc ión
de los organismos patógenos presentes en el agua.
Filtración: Separación de sólidos y líquidos usando una sustancia porosa que
solo permite pasar el líquido a través de el.
Floculación: Aglutinación de partículas inducida por una agitac ión lenta de la
suspensión coagulada. (RAS 2000)
Floculo: Masa floculada que es formada por la acumulación de partículas
suspendidas.
Fuente de abastecimiento: Depós ito ó curso de agua superficial ó subterránea,
natural ó artif icial, utilizado en un s istema de suministro de agua.
Mezcla rápida: Agitación v iolenta para produc ir dispers ión instantánea de un
producto químico en la masa de agua.
Mezcla lenta: Agitación suave del agua con los coagulantes con el fin de
favorecer la formación de los floculos.
Válvula de retenc ión: Válvula con un disco sujeto en un extremo que se abre en
la dirección normal del flujo y se c ierra cuando el flujo se invierte.
Niple: Trozo de tuber ía, generalmente de reduc ida longitud y ac túa como un
elemento para evitar la vibrac ión en la tuber ía.
Cámara de inspecc ión: Elementos que se utilizan para la limpieza de las redes,
para cambios de pendiente, facilitando de esta manera, el acceso a los
colectores para la extracción de residuos.
Válvula de corte: Dispositivo que tiene como función abr ir y cerrar el paso
general del agua a través de una tubería.
Lix iviado: Es el líquido proveniente de los lodos, el cual se forma por reacc ión o
percolación y que contiene disueltos o en suspensión contaminantes que se
encuentran presentes en los mismos.
Deshidratación: Es el proceso mediante el cual se modifica el contenido de
humedad en lodos, facilitando los métodos de transporte, aprovechamiento y
disposición final.
Estabilizac ión: Son los procesos mediante los cuales se reduce el poder de
fermentac ión y patogenicidad de un lodo.
Disposición Final: Es la acción de depositar de manera permanente lodos s in
propósito de uso, en sitios adecuados técnicamente para evitar daños al
ambiente, tales como mono-rellenos o rellenos sanitar ios .
Tratamiento de Lodos: Es el conjunto de operaciones fís icas , procesos
químicos y biológicos a que son sometidos los lodos y que es tán orientados a
cambiar su posic ión o modificar sus propiedades, con el propós ito de mejorar la
actitud para el uso y dispos ición final.
INTRODUCCIÓN
La legislación ambiental nacional establece que todas las plantas de tratamiento
de agua potable incluyan un sistema para evacuar los lodos residuales que se
encuentran en los sedimentadores y filtros y que generalmente durante los
procesos de lavado van directamente al los ríos donde se esta generando
contaminación.
Es así como se hace necesario implementar sistemas mecánicos de aplicación
ingenieril para dar un manejo adecuado encaminado a la disposición final de estos
residuos y así evitar la contaminación de los ríos que abastecen a otros municipios
y a las familias que viven en las riveras de los mismos y de los cuales muchas
personas derivan su sustento.
La aplicación de este proyecto es clara y busca definir el proceso para dar el
manejo adecuado a estos residuos en la planta de tratamiento de agua potable de
el municipio de Florencia – Caquetá, y de esta forma dar cumplimiento al marco
legal normativo, utilizando un sistema económico y que brinda un rendimiento
optimo en su proceso de operación y funcionamiento.
1. EL PROBLEMA
1.1 LINEA
El proyecto de investigación a desarrollar corresponde a la línea de anális is de
riesgos según las líneas establecidas por la Facultad de Ingenier ía Civil.
1.2 TÍTULO
Tratamiento de lodos de la planta de tratamiento de agua potable “El Diviso” del
munic ipio de Florencia – Caquetá
1.3 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA
En Colombia, se hace necesar io dar un manejo adecuado de los lodos que se
generan en el proceso de potabilizac ión de agua. Es por esto que el gobierno
nac ional en cabeza de minister io del medio ambiente establec ió las políticas
para dar un uso adecuado a estos res iduos.
Actualmente la planta de tratamiento el Diviso, no cuenta con el sistema de
tratamiento de lodos, y en un futuro de acuerdo al crec imiento demográfico y
por consecuencia una mayor demanda, se puede convertir en un problema de
calidad en el suminis tro que se da a la población.
Los lodos produc idos en el sedimentador y el filtro, hoy en día, después del
proceso de lavado, son depositados en el sis tema de alcantarillado de aguas
lluv ias del munic ipio, el cual va dirigido hacia la parte baja del r ío Hacha, y
22
Todos es tos residuos afec tan la red de alcantarillado del municipio, y también
genera problemas de carácter ambiental sobre el r ío afectando su ecosistema.
1.4 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
¿Có mo mejorar el efluente de las aguas res iduales de las planta de tratamiento
de agua potable?
1.5 JUSTIFICACIÓN
Este proyecto es muy importante teniendo en cuenta que el gran beneficiado es
la comunidad, ya que con esta investigación se pretende plantear diferentes
alternativas de diseño de manejo de lodos, para mitigar el impacto ambiental
que estos pueden generar.
Como consecuencia del manejo inadecuado que se le da actualmente a lo
lodos produc idos durante el proceso de potabilización del agua, se han
presentado problemas en la red de alcantar illado del municipio debido al
taponamiento de algunos tramos de la tuber ía, situac ión que acrec ienta el
problema pues no se cuenta con tecnología para realizar reparaciones
necesarias.
Con es to se busca mejorar la calidad de vida de la poblac ión aledaña al rió, y
de esta forma evitar posibles enfermedades o epidemias causadas por es te
problema.
23
1.6 OBJETIVOS
1.6.1 Objetivo general.
• Diseñar un sistema de tratamiento de lodos para las plantas de
tratamiento de agua potable, que conjugue conceptos técnicos y
económicos con una tecnología adecuada para el medio.
1.6.2 Objetivos específicos.
• Definir las carac ter ísticas de los lodos que se producen en los procesos
de tratamiento de agua potable.
• Selecc ionar la alternativa técnica y económica para el tratamiento de
lodos.
• Diseñar el sistema hidráulico de la alternativa seleccionada.
• Establecer el manual de operac ión y mantenimiento para la planta de
tratamiento de lodos.
2. MARCO REFERENCIAL
2.1 MARCO TEÓRICO
El término or iginal usado para describir todos los residuos de una planta de
tratamiento fue lodos. De hecho, lodos es realmente el componente sólido o
liquido de algunos tipos de corrientes residuales. El término res iduales se usa
ahora para descr ibir todos los residuos de proceso de una planta de
tratamiento, bien sea líquido, sólido o gaseoso.1
Las plantas de tratamiento de agua potable normalmente producen algún tipo
de corr iente res idual. La calidad y caracter ísticas de esta corriente están
relacionadas con el proceso de tratamiento pr inc ipal. Además, las corr ientes
residuales pueden impactar la calidad del agua tratada del proceso mismo.
Esto es especialmente cierto cuando el res iduo se almacena internamente en
el proceso o se recic la.
A pesar de la fuerte relac ión entre el proceso de tratamiento y sus corr ientes
residuales, s in embargo la gestión del residuo de una planta de tratamiento de
agua históricamente ha sido tratada como una gestión en solitar io. En todo
caso, el proceso de tratamiento realizado fue llevado a cabo de una manera
adecuada técnicamente. Con el aumento del cos te asoc iado con la gestión de
1AMERICAN WATER WORKS ASOCIATION. Calidad y tratamiento del agua, quinta edición. España: 2002. P.997
25
Las corrientes de residuos han llegado a ser prudente cons iderar la calidad y
características de la corriente residual como par te de la evaluac ión y diseño
total de proceso de tratamiento princ ipal. Los procesos de tratamiento producen
corriente de res iduos únicos cada uno de los cuales tiene diferentes costes de
manipulación asociados.
Las corrientes residuales deben verse como parte de un proceso a optimizar
cuando se determina el método más económico de cumplir un conjunto
espec ifico de objetivos de calidad del agua tratada. El almacenamiento de
sólidos en el diseño total del proceso del tratamiento del agua, influirá en la
dec isión del tipo de tanque de sedimentación a instalar. De igual forma,
algunas combinaciones de medios filtrantes producen mas gasto de agua de
retrolavado de filtros que otras . A l determinar los componentes del proceso de
tratamiento princ ipal, las corr ientes residuales deberían cons iderarse en el
conjunto total de desic iones, y no verse como algo que se maneja de forma
separada.2
La mayor ía de las plantas convencionales de coagulac ión producen dos
residuos princ ipales : res iduos tanque de sedimentación (comúnmente llamados
lodos) y residuos del filtro de retrolavado (conoc idos como agua residual del
retrolavado del filtro) . La cantidad de estos residuos sólidos o líquidos
generados del tratamiento de plantas de agua depende de la cantidad del agua
bruta, la dosis de productos químicos, el rendimiento del proceso de
2 AMERICAN WATER WORKS ASOCIATION. Ibit. P 997
26
tratamiento, los métodos de remoción lodos, la efic iencia de la sedimentación y
la frecuencia del retrolavado.
Los pr incipales res iduos que generan una planta de tratamiento de agua
potable son los s iguientes:
1. Res iduos sólidos/líquidos:
• Lodos de alúmina
• Lodos de hierro
• Lodos de polímeros
• Lodos de ablandamiento
• Agua gastada en retrolavado de filtro
• Carbón activo gas tado
• Res iduos de filtración lentes en arena
• Res iduos de plantas de remoción de hierro y manganeso
• Medios filtrantes gastados de filtro de precapa
• <<pellets>> de desendurec imiento
2. Res iduos en fase liquida
• Salmuera regenerarte de intercambio iónico
• Res iduo regenerarte de alúmina activada
• Concentrados de sis temas de me mbranas
• Agua de transporte de carbono granular activado
3. Res iduos en fase gaseosa
• gases desprendidos del <<str ipping>> de aire
• gases desprendidos del ozono
27
Una de las tareas más dif íciles del trabajo ingenier il en la planificac ión de y
diseño del proceso de tratamiento de residuos es determinar la cantidad de
material, esto se refiere al volumen a tratar. La cantidad de sólidos se
determina usualmente con un promedio anual para un diseño determinado y es
función de las proyecc iones de la demanda. A veces una información revisada
por encima, pero muy importante, es la información sobre var iaciones
estaciónales o mensuales. No es inusual que existan diferentes magnitudes en
la producc ión de lodos en los diferentes meses del año.3
La fuente de los diferentes residuos de una planta de pur ificación, así como sus
características y cantidades, es func ión del tipo de tratamiento aplicado, de la
composición del agua cruda y de la calidad del producto. En general los
residuos de una planta de purificación de agua provienen de las operaciones y
procesos que se describen a continuación:
• Sedimentación simple. En algunas plantas se utilizan tanques de
sedimentación de agua cruda, sin coagulac ión previa, para remover arena fina,
limos, arc illa y residuos orgánicos vegetales. El mater ial sedimentado puede
ser remov ido continua, o esporádicamente mediante dragados en estanques o
dársenas de volumen grande.
• Remoc ión de hierro y manganeso. En plantas de remoc ión de hierro y
manganeso, los lodos están constituidos pr inc ipalmente por los precipitados de
3 AMERICAN WATER WORKS ASOCIATION. Ibit P.998
28
hidróxido férrico y de óxidos mangánicos. Generalmente el volumen de es tos
sólidos es menor que el que se obtiene de plantas convenc ionales de
coagulación.
• Coagulación química. Los res iduos de la coagulación química están
constituidos, básicamente, por el lodo de los sedimentadotes . El lodo es ta
compuesto por los prec ipitados de aluminio o de hierro, provenientes del uso
de alumbre o de sales de hierro como coagulantes, as í como por el mater ial
orgánico e inorgánico remov ido, arena, limo, arcilla, poliedros o ayudas de
coagulación usados, y por el agua de arrastre utilizada para su transporte.
Generalmente, los lodos de los sedimentadotes de agua coagulada son
estables, no se descomponen rápido ni causan problemas de septicidad.
• Ablandamiento por precipitac ión. El ablandamiento con cal y soda ash
produce un residuo de carbonato de calcio, hidróxido de magnesio y cal no
reac tiva. Además, como en algunas plantas de ablandamiento también se usa
coagulación, se produce un res iduo de hidróx ido de aluminio o de hierro. El
lodo será proveniente, del reac tor de ablandamiento, pero también de la
sedimentación de los coagulantes. Generalmente estos lodos son estables,
densos e inertes.
• Adsorc ión. Generalmente en las plantas de tratamiento con problemas de
olores y sabores, el carbón activado usado para su tratamiento contr ibuye a la
cantidad de sólidos de que hay que disponer .
29
• Lavado de filtros . Esta operación produce un lodo o agua res idual de
concentración baja de sólidos. La cantidad puede ser del orden del 2% al 6%
del agua filtrada y los sólidos son los retenidos en el filtro durante la carrera de
filtración. En plantas con aplicación de carbón activado en polvo, antes de los
filtros, el agua de lavado de los filtros contiene, además, el carbón ac tivado
aplicado y el material adsorbido.
• Intercambio iónico. En este tipo de proceso el residuo más importante lo
constituye la salmuera de NaCl, calc io y magnesio, proveniente de la operac ión
de regeneración de las resinas de ablandamiento. La salmuera puede
representar entre 3% y 10% del agua tratada.4
2.1. 1 Métodos de tratamiento y disposición.
a. Tanque Ecualizador. Tiene por objeto recibir el agua proveniente de los
desagües de la planta y almacenarla para poder extraer de ahí el caudal
continuo que va a alimentar los espesadores. Hay que recordar que los
desagües se producen por pulsos de pocos minutos, cada vez que se lava un
filtro o se abre una de las válvulas de lavado de los sedimentadotes, de manera
que se requiere un tanque grande para manejar dichos caudales var iables, en
4 ROMERO ROJAS, Jairo Alberto. Purificación del agua, primera edición. Bogotá : escuela colombiana de ingeniería , 2000. P.289
30
que el nivel del agua pueda subir y bajar según las neces idades y de ahí ser
transportado por bombeo continuo a los espesadores.5
Figura 1. Tanque ecualizador planta el Dorado
b. Espesamiento. Unos de los métodos más usados para el tratamiento de
lodos es el espesamiento. El espesamiento por gravedad remueve exceso de
agua mediante decantación y concentra los sólidos por medio de la
sedimentación. El agua decantada se recupera y se recicla, o se dispone. El
lodo espesado se procesa adicionalmente. El espesador se diseña con cargas
hidráulicas superfic iales de 18 a 20 m/d para lodos de alumbre y permite
obtener lodo con un 5% de sólidos. En general, el espesamiento se usa para
disminuir el volumen de residuo que debe procesarse en tratamientos
pos ter iores . Se utilizan para dicho propósito sedimentadores convencionales de
flujo horizontal, sedimentadores de alta tasa, agitadores y centr ifugas, con o
sin ayuda del sedimentador.6
5 ARBOLEDA VALENCIA, Jorge. Teoría y práctica de la purif icación del agua, tercera edición. Bogotá: McGraw-Hill, 2000. P.294, Tomo 1. 6 ROMERO ROJAS, Jairo Alberto. Op Cit. P.295
31
Figura 2. Tanque espesador de lodos
c. Deshidratación (secado) no mecánico de res iduos sólidos/líquidos. La
deshidratación o secado no mecánico, consis te en la retirada del agua de los
residuos de la planta de tratamiento a través de medios que no requieren la
utilización de dispositivos mecánicos tales como centrigufas o filtros prensas.
La deshidratación no mecánica se usa en lugares donde el terreno es
abundante y a la vez puede ser económico y eficiente el tratamiento
deshidratador de los res iduos de la planta de agua. Se usan una gran var iedad
de medios para realizar este proceso. El más bás ico de ellos es la separac ión
de sólidos y agua a través de la sedimentac ión rápida del secado natural al aire
de los res iduos. Un segundo método permite que el agua libre sea precolada a
través de arena y dentro de un sistema de drenaje, mientras adicionalmente se
incrementa la concentración de sólidos, lo que se cons igue por medio de la
evaporizac ión.
• Lechos secadores de arena. Los lechos secadores de arena fueron
desarrollados inicialmente para deshidratar biosolidos de las plantas
munic ipales de aguas residuales, pero ya han sido utilizados para deshidratar
residuos de plantas de tratamiento de agua potable. El drenaje (percolación),
32
decantación y evaporación son los mecanismos princ ipales de deshidratación.
Siguiendo la aplicac ión de los residuos al lecho filtrante, el agua libre se le
permite drenar desde los residuos al fondo o lecho de arena secadora en el
cual se transporta por medio de un sistema de drenaje inferior cons istente en
una serie de tubos de colectores laterales. Este proceso continua hasta que la
arena se ciega con finas partículas o hasta que toda el agua ha sido drenada,
lo que puede requer ir var ios días. El agua libre secundaria puede ser
remoc ionada por decantación hasta que se haya formado una capa de
sobrenadante. La decantac ión también puede usarse para remover el agua de
lluv ia que permanece después del drenaje y la decantac ión inicial se retira por
evaporac ión en un per iodo de tiempo necesario para conseguir la
concentración final de sólidos deseada.7
El diseño y construcción de lechos de secado de arena es muy específico del
lugar debiendo considerarse condiciones tales como la topograf ía, suelo
disponible y res tricc iones de operación. La topografía juega un papel clave en
como se constituyen los lechos en un lugar, y qué restr icciones operativas
deben ser consideradas también cuando se s itúa la localización de los lechos.
Los mater iales usados en la construcc ión son normalmente hecho in s itu o
bloques de hormigón cuando los lechos se constituyen en gradas o laterales
del terreno.
7 AMERICAN WATER WORKS ASOCIATION. Op Cit P.1021
33
Los s istemas de drenaje subterráneos para lechos de secado de arena se
utilizan para recoger el agua que ha per-colado a través de la arena y grava y
transmitir la a un punto de ver tido.
Varios lechos secadores de arena se utilizan en un lugar dado, lo que ofrece
algunas ventajas desde un punto de vista de las operac iones. La pr incipal de
todas ellas es la capac idad de rotar el uso de los lechos, de forma que cuando
un lecho secador este cargado y los res iduos empiecen a secarse, otro lecho
este limpio y listo para una nueva aplicación de res iduos.
La limpieza del lecho de arena secadora puede realizarse con equipo mecánico
si los rodadores con soporte de hormigón están instalados adecuadamente en
el lecho.8
Figura 3. Lechos secadores de arena
8 AMERICAN WATER WORKS ASOCIATION. Ibit P.1021
34
• Lechos de secados solares. Los lechos de secados solares son similares a
los lechos de arena en términos de forma y operación; s in embargo, están
constituidos con fondos sellantes , y se han conocido a veces como lechos
secadores pavimentados. Estos lechos tienen pequeña o nula provis ión para
remoc ión del agua por drenaje; todo los espesadores y secados de res iduos se
realizan a través de la decantac ión del agua libre y de la evaporación. Ningún
corte de reemplazo de arena es ta asoc iado con este tipo de lecho secador , y
como los fondos de es tos lechos es tán sellados, no incurren en ningún cos to
inic ial de drenaje inferior y de reparac ión de este.
También, como el fondo del lecho solar completo esta a menudo pav imentado
de hormigón, la limpieza con palas cargadoras frontales pueden realizarse fácil
y eficientemente. Como los lechos solares estarán ligados princ ipalmente a la
evaporac ión, pueden tener normalmente menores tasas de cargas de sólidos
que los lechos de secado de arena.9
• Lagunas de deshidratación. Son muy s imilares a los lechos secadores de
arena excepto que operan a cargas iniciales muchos mayores, y además,
tienen mayores tiempo de secado entre limpiezas. Los lagunajes
deshidratadores están equipados con una estructura decantadora y de drenaje
infer ior similar a los lechos de arena. En una laguna deshidratante, esta se
llena en un periodo de tiempo de largo de tres a doce meses y después se deja
secar durante un largo per iodo de tiempo mientras que se llena otra vez. Es te 9 AMERICAN WATER WORKS ASOCIATION. Ibit P.1023
35
sistema puede tener una ventaja sobre los lechos de arena de puntas
reducidas, porque la caja esta dis tribuida en varios meses. Por ello, las lagunas
de deshidratación utilizan una tasa de carga mucho mayor, el volumen drenado
es un porcentaje del volumen total aplicado que generalmente ser ia menor que
el lecho secador de arena.
Figura 4. Laguna de deshidratación
La dificultad pr incipal para fijar el tamaño de este s istema es predecir la
concentración de sólidos drenados después de completada la carga. El cegado
de los medios deshidratadores de arena del fondo de la laguna con múltiples
cargas es difícil de predecir y requerirá una prueba cuidadosamente planeada
con columnas deshidratadoras. La parte inferior del lagunaje tendr ía una mayor
concentración de sólidos que la parte super ior y debe es timarse una
concentración neta media de sólidos . Durante la fase de operación, las capas
infer iores a menudo no secan. Algunas inves tigación han descubier to que el
remover el lodo durante el c ic lo evaporador ayuda a exponer todos los residuos
36
al secado. Puede determinarse la dimensión de un lagunaje seleccionando un
ciclo de llenado deseado y es timando una concentración de sólidos drenados.10
d. Deshidratación mecánica de residuos sólidos /líquidos. Hay var ios
dispositivos mecánicos disponibles para deshidratar y sacar el agua de las
plantas de tratamiento de res iduos. Sin embargo solo cinco procesos están en
uso: centr ifugas, filtros prensa de placa, filtros prensa de diafragma, filtros
prensa de banda transportada y filtros de vac ío. Estos últimos se usan
solamente con los lodos de cal, mientras que los otros cuatro se usan con lodo
de coagulante as í como los lodos de cal.
Los procesos de centr ifugas, cinta prensa y filtro de vac ió se cons ideran todos
sistemas de baja pres ión, mientras los dos tipos de filtros prensa pueden
operar a altas pres iones y as í producir una mayor concentrac ión de sólidos.
Sobre lodos coagulantes los procesos de centr ifugas y cinta prensa producirán
una tor ta de lodos dentro del rango de concentración de sólidos del 15% al
25%. Las prensas de diafragma y las prensas de placa pueden producir una
torta del 30% al 45% de concentrac ión de sólidos, aunque hay una limitada
exper ienc ia con los s istemas de prensa de diafragma.
Todos los dispos itivos tienden a produc ir tortas en el rango del 55% al 65% en
lodos de cal, produc idos por ablandamiento del agua. La elección del equipo
puede reduc irse por el requis ito final de la concentrac ión de torta, que para
10 AMERICAN WATER WORKS ASOCIATION. Ibit P.1024
37
lodos de coagulantes separara especialmente los dispos itivos de más baja
pres ión de los dispositivos de alta pres ión. Sin embargo, incluso cuando se
regula una torta de sólidos de alta concentración, algunas instalaciones han
encontrado que es económico usar un dispos itivo de menor pres ión seguido
por secado al aire para produc ir la deseada concentración de sólidos de la tor ta
final.11
• Filtración al vac ío. Exis ten muchos tipos de filtro de vac ío. Cada uno es ta
sujeto a la misma limitación, que es la máxima pres ión diferencial teórica que
puede aplicarse es la teór ica. 14.7 psi por (103 KPa) en la practica se alcanza
una presión diferenc ial de aproximadamente 10 ps i (70 KPa). El equipo consta
de un calder in cilíndr ico hor izontal que gira parcialmente sumergido en una
cuba de lodo, que, para ayudar a deshidratar, esta normalmente acondicionada
con un coagulante o una alimentación de un producto como cenizas volantes.
La superficie del cilindro es ta recubierta de un medio filtrante que es
suficientemente fino como para retener una torta fina de lodos sólidos a medida
que se forma. El medio filtrante usualmente consiste en una malla tejida.
El mejor indicador para expresar el rendimiento de un filtro de vac ío es por la
producción del filtro, la producción del filtro se define como la masa de torta de
sólidos secos descargada del medio filtrante por hora y pie de filtro. La
producción del filtro puede expresarse como el producto de la producc ión.12
11 AMERICAN WATER WORKS ASOCIATION. Ibit P.1027 12 AMERICAN WATER WORKS ASOCIATION. Ibit P.1028
38
Figura 5. Filtración al vacío
• Filtros prensa c inta. Los filtros prensa c inta usan una combinación de
drenaje por gravedad y presión mecánica para deshidratar lodos. Un filtro de
cinta típico cons iste en una etapa de acondicionamiento químico, una etapa de
drenaje por gravedad y una etapa de deshidratación por compresión.
Figura 6. Filtro prensa cinta
El proceso de deshidratación comienza después de que la alimentación de
lodos ha sido adecuadamente acondicionada, normalmente con polímero. El
<<s lurry>> de lodo entra a la etapa de drenaje por gravedad, donde se
dis tribuye uniforme mente sobre una c inta móvil porosa. El agua fácilmente
39
drenable pasa a través de la cinta a medida que el <<s lurry>> de lodo se
desplaza a lo largo de toda la cinta en la etapa de deshidratación.
Normalmente, son necesarios 1 o 2 minutos para permitir la separación del
filtrado en la etapa de drenaje.
Siguiendo el drenaje por gravedad, el lodo parcialmente deshidratado entra en
la etapa de deshidratac ión por compres ión. Aquí, el lodo puesto en sándw ich
entre dos cintas o tejidos porosos que atrav iesan un camino de forma de S por
medio de rodillos . Ambas c intas trabajan a la misma tensión espec ifica, lo que
conduce a una pres ión de deshidratado en el lodo. El camino en S produce en
el lodo una fuerza de c izallado, que ayuda al proceso deshidratador. La fuerza
de compresión y cizalladura que actúan sobre el lodo se incrementan a lo largo
de esta etapa deshidratadora. La tor ta de lodo final se retira de las c intas por
medio de cuchillas. Un acondic ionamiento adecuado del lodo se considera
crítico para obtener unos resultados aceptables de deshidratación. Un
acondic ionamiento típico de los lodos consta de almacenaje acondicionador
químico, bombas dosificadoras, equipo de mezcla (de producto químico y
producto químico/lodo), controles y tuber ías de proceso.
El diseño y la selección de un filtro prensa se basa a menudo en la producc ión
de la maquina (es decir, la cantidad de lodo que pueda deshidratar la prensa) la
capac idad de producción puede estar limitada, bien sea por el agua del lodo
(hidráulicamente) o por los sólidos.13
13 AMERICAN WATER WORKS ASOCIATION. Ibit P.1029
40
• Centr ifugas. La centrifugac ión de lodos es básicamente un somero proceso
de sedimentación mejorado por la aplicación de la fuerza centrifuga. El pr incipio
bás ico físico de la fuerza centrifuga es que un cuerpo en mov imiento tiende a
continuar en la misma direcc ión; si a ese cuerpo se le fuerza a cambiar de
direcc ión, se opone al cambio y ejerce una fuerza contra la que esta actuando
o se resiste a ella. En el caso de la fuerza centrífuga, la fuerza aplicada por el
cuerpo es radial y hacia fuera del eje de rotación.
Figura 7. Centriguf a
La centr ifugación mejora la sedimentación de los sólidos. En los tanques
convencionales de sedimentac ión, los sólidos actúan por la fuerza debida a la
aceleración de la gravedad (g). En la centr ifugación, la fuerza aplicada es rw 2,
donde r es la distanc ia de la partícula al eje de rotación y w es la velocidad de
giro. En las modernas centr ifugas, rw 2 puede ser 1500 a 4000 veces el valor de
g.14
• Filtro Prensa: 14 AMERICAN WATER WORKS ASOCIATION. Ibit P.1027
41
Es otra opc ión de proceso disponible para secar lodos, y generalmente da
como resultado la producc ión de la más alta concentración final de tor ta de
todos los dispos itivos mecánicos de deshidratación. Los primeros filtros prensa
fueron utilizados frecuentemente en Europa para deshidratar lodos finos o
<<s lurr ies>>, como los de arc illa de porcelana y lodos de aguas res iduales. Su
utilización práctica para tratamiento de residuos de agua comenzó alrededor de
1965. Los exper imentos comenzaron en Inglaterra en 1956, pero no fueron
satisfactorios hasta el advenimiento del uso de polímeros como
acondic ionadores. La pr imera utilizac ión conocida en los Estados Unidos fue en
las ins talaciones de agua de Atlanta y en la planta de tratamiento de Little Falls
de la Comisión de Agua del Valle Passaic.
Al empezar el cic lo del filtro, el lodo es forzado a entrar en contacto con el tejido
que retine la materia sólida mientras pasa el líquido filtrado. Muy rápidamente,
el tejido se queda recubier to de una torta de sólidos, y toda la filtrac ión futura
ocurre a través de esta torta, que aumenta de espesor a medida que se
acumulan las capas suces ivas. El tipo de tejido no afecta la tasa de filtrado
después de los primeros minutos , y puede ignorarse desde un punto de vis ta
teórico.
Los filtros prensas son muy pesados, con piezas de grandes dimens iones del
equipo de demandas, costosas cimentaciones y edificios relativamente
grandes. Aparte de otros refinamientos menores, durante var ias décadas el
diseño del filtro prensa cambió muy poco hasta el advenimiento del filtro de
diafragma. El diseño or iginal del filtro de placas y bas tidor consistía en una
42
serie de bastidores a través de los cuales pasaba el lodo bajo alta pres ión
hasta 225 ps i, para deshidratar el lodo contra la parte exter ior del bastidor
recubierto de tejido o paño. El espesor de la torta fue consiguientemente fijado,
según la dis tanc ia entre placas de filtro. Se fabricaron diferentes tamaños de
placas para produc ir tortas de, por ejemplo 19.25 o 38mm de espesor o
profundidad. Filtros semejantes han sido utilizados para deshidratar lodo de
modo aceptable durante muchos años.
Un cambio considerable en el diseño se produjo en la introducc ión de los filtros
de diafragma. La ventaja de es te s istema es que el espesor de la torta es
infinitamente var iable dentro de los limites de las dimensiones de la maquina.
El lodo se filtra a través de un paño durante un periodo de tiempo fijo, por
ejemplo 20 minutos, en cuyo momento el suministro de lodo se corta y el agua
o aire compr imido se aplica por detrás de un diafragma expandible que además
fuerza al agua a salir del lodo. La tor ta se disloca por sacudidas o por rotac ión
del paño o tejido, dependiendo del diseño del fabr icante, y cae en una tolva de
vertido. Las tortas colgantes, que no se desprenden del paño, una
característica poco afor tunada de las v iejas prensas de platos y bas tidor, son
consiguientemente eliminadas. Las prensas de diafragma tienen también la
ventaja de acondic ionar el lodo, lo que, aunque deseable en alguna
circunstancia, no siempre es necesar io. Como resultado, aunque la producc ión
es algo reduc ida, se elimina una cons iderable cantidad de invers ión y cos tes de
operación.15
15 AMERICAN WATER WORKS ASOCIATI ON. Op. Cit. P1034
43
2.1.2 Manejo de lodos. Uno de los aspectos mas cr íticos en la operac ión de
plantas de tratamiento es el manejo de los lodos producidos en los procesos de
sedimentación y filtrac ión, según sea provenientes de coagulac ión con sulfato
de aluminio, o de compuestos férr icos, para remoción de color o turbiedad, ya
que tanto sus caracter ísticas físico-químicas como sus volúmenes son distintos
en cada caso.
Los lodos que se producen en los sedimentadotes constituyen entre el 60 y el
70% de los sólidos totales y en los filtros entre el 30 y el 40%. Sin embargo en
las plantas que remueven hierro y manganeso los filtros retienen la mayor ía de
los lodos: 50 a 90%. Los polielectrolitos tienden a reduc ir el volumen de esos
lodos.
Los lodos pueden extraerse en dos formas:
a. En forma per iódica, por llenado y vac iado
b. En forma continua.
Debe además dis tinguirse entre:
a. Los lodos líquidos que involucran el agua de arrastre.
b. Los lodos concentrados a los que se les ha sacado, por sedimentac ión u
otro método s imilar, buena parte del agua de arras tre.
c. Los lodos semisolidificados que son los mismos concentrados pero a los
que se les ha extraído aun mas la humedad, al punto de dejar los
manejables y transportables en estado semisólido en filtros prensa.
44
El volumen de los pr imeros puede estimarse así: los sedimentadotes producen
entre el 2 y el 4% del caudal que se procesa y los filtros entre el 1 y el 2% del
mismo. En total el flujo de lodos de una planta no debe ser mayor, en promedio
del 5% pero hay casos en que es mayor. Esto quiere decir que por cada m3/s
que se procesa se podr ía estimarse en flujo de lodos líquidos de 0.050 m3/s o
sea de 4.320 m3/d lo que es relativamente alto aceptando que 0.05 del caudal
es el valor del lodo líquido.
Este volumen se concentra en el fondo de los decantadores cuando se usa el
sistema de vac iado y llenado periódico; o en concentradores espec iales,
prov istos de lentas paletas, que giran para romper los puentes entre partículas
y permitir as í que el lodo se compacte en la base del tanque, mientras el agua
sobrenadante es ex traída por arr iba. La concentración del lodo líquido permite
reducir su volumen del 3% al 25%. Ósea que para 1m3/s de caudal de entrada,
con 5% de lodos líquidos se podr ía pensar que el lodo concentrado puede
representar entre el 4.320 x 0.03= 130 ton/d y 4.320 x 0.25= 1.080 ton/d,
analizando estas cifras son bastantes significativas .16
• Tratamiento y Dispos ic ión Final del Lodo.
El lodo proveniente de los procesos de las plantas de tratamiento tiene
características especiales, pues es una mezcla de sustanc ias orgánicas e
inorgánicas compuestas de:
16 ARBOLEDA VALENCIA, Op Cit. P291
45
Sólidos presentes en el agua cruda: Bás icamente, arcilla constituidas de
turbiedad y compuestos no minerales introduc idos por hojas, desagües
industr iales o domésticos.
Sólidos agregados durante el tratamiento: generalmente, son hidróxidos
de aluminio o hierro, hidróxidos de calc io, polielectrolitos, carbón activado en
polvo y demás compuestos químicos añadidos durante los procesos de
pur ificación.
Cabe adver tir que toda agua tiene sus propias caracter ísticas y que tanto
unas, con relativamente alto color y turbiedad, tiene porcentajes de sólidos
decantados altos , otras con las mismas condic iones los tienen bajos, de forma
que no existe manera cierta de predecir , a par tir de un determinado anális is de
agua, cual va a ser el volumen y peso de los sedimentos esperados. Por dicha
razón antes de realizar el diseño de tratamiento de lodos, es indispensable
realizar una ser ie de estudios de laborator io en pruebas de jarras y conos de
imhoff o c ilindros graduados.17
• Volumen Total de Lodos Sedimentables que se Espera
Para el proceso de tratamiento de lodos se deben considerar dos volúmenes: el
de los desagües de los procesos o lodos líquidos, Ll, que son como se dijo
antes, de 3 al 5% del caudal producido diar iamente en la planta, y el de los
lodos sedimentables, LS, que se obtienen en las pruebas de jarras y los conos
o c ilindros graduados.18
17 ARBOLEDA VALENCIA, Ibit. P293 18 ARBOLEDA VALENCIA, Jorge. Ibit. P. 293
46
2.1.3 Para realizar el diseño de tratamiento de lodos se deben tener en cuenta
las siguientes consideraciones ambientales:
• La descarga de lodos de planta de purificación de agua sobre ríos y lagos
conduce a la formac ión de depós itos, o bancos de lodos, en las zonas de
baja veloc idad de flujo. Dichos depós itos cubren a los organismos bénticos
y alteran la cadena alimenticia de los peces.
• Los lodos reducen la calidad estética de la fuente receptora al aumentar la
turbiedad del agua. El aumento de turbiedad puede disminuir la actividad
fotosintética. El incremento de sólidos suspendidos y de turbiedad hacen
perder el valor recreacional del agua y su uso para esparcimiento.
• La descarga de aguas del lavado de filtros conlleva el riesgo de
contaminación bacter ial patogénica y de aumento en el crecimiento
microbial del agua.
• La descarga de aguas con carbón activado conduce a la creación de
colores oscuros en el agua y a la perdida de su valor estético.
• Los lodos de alumbre pueden tener efectos tóxicos, por exceso de aluminio,
sobre algunos organismos acuáticos.19
19 ROMERO ROJAS, Jairo Alberto. Op. Cit. P.290
47
2.1. 4 Condic iones que deben cumplir los terrenos para el almacenamiento de
lodos. Los lugares donde se almacenen lodos deberán cumplir los s iguientes
requisitos :
Contar con Iluminación y ventilac ión naturales
Capacidad de almacenamiento sufic iente
Señalizac ión adecuada
Ubicarlos en s itios de fácil acceso y evacuac ión
Dotac ión de elementos de seguridad
Drenaje adecuado
Sistema de control de artrópodos y roedores
Controlar olores y proteger la salud de las personas y estética
• Prohibiciones de uso. No podrá utilizarse lodos para ningún fin en las
siguientes zonas:
Aquellas dec laradas como áreas naturales protegidas , zonas de manejo
espec ial o de importancia ecológica estratégica.
En áreas ubicadas a menos de treinta (30) metros de cuerpos hídricos.
En suelos cuyo nivel freático se encuentre a menos de tres (3) metros
de profundidad.
En zonas de captación de fuentes superficiales abastecedoras de agua
potable, en un radio inferior a trescientos (300) metros.
En pendientes super iores al 20%
Dentro de 100 metros a ejes de v ías primarias y secundar ias .
48
A menos de quinientos (500) metros de urbanizaciones, conjuntos
habitacionales o centros poblados.
A menos de c ien (100) metros de pozos de agua, bocaminas y minas en
operación
A menos de quinientos (500) metros de nac imientos de agua.
En suelos cuyo contenido de arcillas sea menor de 25 y mayor de 60%.
• Disposición final. Los lodos según su clasificac ión podrán disponerse de
acuerdo a las siguientes alternativas:
Los lodos no peligrosos de buena calidad podrán ser dispuestos en un
relleno sanitar io controlado.
Los lodos no peligrosos de mala calidad en todo caso tendrán que
disponerse en un relleno sanitario controlado.
• Los lodos peligrosos en todo caso tendrán que disponerse mediante la
técnica de monorrelleno controlado o en rellenos sanitar ios de segur idad.20
20 ACUERDO CORPORACIÓN AUTÓNOMA REGIONAL DEL CENTRO DE ANTI OQUIA “CORANTI OQUI A”. Capítulo III, articulo 9, 10, 11. http://www. andi.com.co/ dependencias/ambiental/Novedades/Propuesta%20norma%20de%20lodosCA.doc
49
2.2 MARCO CONCEPTUAL
2.2.1 Lodo. Son sólidos con un contenido var iable de humedad, provenientes
de las plantas potabilizadoras y del tratamiento de aguas residuales.
Igualmente se entiende por aquellos la acumulac ión de sólidos
orgánicos sedimentables separados en los distintos procesos de
tratamiento de aguas.21
2.2.2 Lodos de sales de aluminio. El lodo de alumbre es viscoso y coloidal,
dif íc il de manejar y de secar .
2.2.3 Lodos de sales de hierro. Los lodos de cloruro férrico son ricos en agua
de hidratación, difícil de secar y de concentrar. Tienen carac ter ísticas
similares a las de los lodos de sales de aluminio.
2.2.4 Lodos de polímeros. Los lodos de polímeros secan fácilmente y su
volumen es menor que el de los lodos de coagulantes convencionales.
2.2.5 Lodos de ablandamiento. El lodo de ablandamiento con cal puede
contener compuestos de hierro, magnesio y calcio.22
2.2.6 Tanque ecualizador. Es un dispositivo que tiene por objeto rec ibir el
agua proveniente de los desagües de la planta, y almacenarla para
poder extraer de ahí el caudal continuo con que se va a alimentar los
espesadores.
2.2.7 Tanque espesador. Son estructuras circulares con un puente barre
lodos que gira lentamente para agitar los sólidos y conseguir que se
21 ACUERDO CORANTIOQUIA, Ibit. Capítulo I 22 ROMERO ROJAS, Jairo Albert o. Op. Cit. P.291
50
compacten en el fondo, de donde son extraídos por gravedad o por
bombeo hacia el sistema se secado.
2.3 MARCO NORMATIVO
2.3.1 Normas
Tabla 1. Normas NORMA AÑO OBJETO
Decreto 1594 1984
ARTICULO 70. Los sedimentos, lodos y sustancias sólidos prov enientes de sistemas de tratamiento de agua o equipos de control de contaminación ambiental, y otras tales como cenizas, cachaza y bagazo, no podrán disponerse en cuerpos de aguas superf iciales, subterráneas, marinas, estuarinas o sistemas de alcantarillado, y para su disposición deberá cumplirse con las
normas legales en materia de residuos sólidos. Ley 142 1994 Régimen de servicios públicos domiciliarios.
Acuerdo del Consejo Nacional Ambiental
1996 Lineamientos de Política para el manejo integral del agua.
Documento Conpes 3031
1999 Plan para el sector de Agua Potable y Saneamiento Básico.
RAS 2000. Resolución 1096
2000 Requisitos técnicos que deben cumplir los diseños, las obras y procedimientos correspondientes al Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico y sus actividades complementarias.
Decreto No 421 2000 Por el cual se reglamenta el numeral 4 del artículo 15 de la Ley 142 de 1994, en relación con las organizaciones autorizadas para prestar los servicios públicos de agua potable y saneamiento básico en municipios menores, zonas rurales y áreas urbanas específicas.
2.4 MARCO CONTEXTUAL
La planta de tratamiento de agua potable el DIV ISO es ta ubicada en el
munic ipio de Florencia – Caquetá, a los 01°37’03” de latitud norte y 75°37’03”
de longitud oeste y a una altura de 242 metros sobre el nivel del mar. Su
extens ión es de 2200 Km2 equivalente a 229.200 has., y con relac ión al res to
del país ocupa el 0,2% aproximadamente.
51
Tabla 2. Generalidades Región PIEDEMONTE-AMAZONIA COLOMBIANA Altura 242 m.s.n.m.
Temperatura Media 24° centígrados Precipitación media anual 3.840 Mm.
Distancia de la capital de la República 563 Km.
Límites:
Norte: Departamento del Huila Sur: Municipios Milán y Morelia Este: Municipio de La Montañita Oeste: Municipio de Belén de los
Andaquíes y Departamento del Huila. Recurso Hídrico Pluv ial 65 litros/Km2
Principales Ríos San Pedro Orteguaza Hacha Bodoquero
Área total del municipio 2.292 Km2 Población aproximada 150.000 habitantes
Población Indígena 684 personas
Florenc ia fue fundada el 25 de diciembre de 1902 como asiento poblacional y
como munic ipio fue creado el 17 de junio de 1912. En 1950, al crearse la
Intendencia del Caquetá, Florencia fue designada como capital y en 1981
cuando el Caquetá fue elevado a la categoría de depar tamento, Florencia fue
ratificada como su capital.
El munic ipio cuenta con una población estimada para el presente año en
146.987 habitantes de los cuales el 36.23% tienen neces idades básicas
insatisfechas. Presenta continuas migrac iones, desplazamiento de grandes
grupos de personas del campo y de otros municipios a la c iudad por la
agudización del conflicto armado y las fumigaciones de cultivos ilícitos (4.976
familias que suman aprox imadamente 22.064 personas) lo cual genera barr ios
de invas ión, dificultades en la disponibilidad de serv icios básicos como el
abastecimiento regular de agua y la recolecc ión de desechos sólidos,
produciendo deficiente saneamiento básico y la proliferación del mosquito
transmisor del dengue y de otras enfermedades febr iles emergentes o
reemergentes, enfermedades transmisibles, crónicas y problemas
52
psicosociales .
La caracterís tica de la población rural, es el no cubrimiento o la no exis tenc ia
de servicios bás icos, lo cual trae como consecuencia mayor morbilidad por
enfermedades infecciosas (EDA, IRA, TBC, etc.), además el acceso a los
servic ios de salud se dificulta debido a la problemática del conflic to armado.
2.5 ANTECEDENTES
El s istema de tratamiento de lodos en las plantas de tratamiento de agua
potable en Colombia, es una técnica que se v iene implementando última mente
de carácter obligatorio según las normativas establecidas por el gobierno
nac ional, mediante el RAS – 2000; A fin de preservar la fauna, la vegetac ión y
la poblac ión circundantes de los r íos evitando de es ta forma la contaminac ión
que estaba generando el uso de los químicos durante los procesos de
potabilización. Es por es to que viendo lo indispensable de este proceso que en
Colombia se es tán desarrollando pruebas piloto de este tipo en plantas de
tratamiento de agua potable que cuentan con los recursos económicos y
técnicos, además de la infraestructura necesar ia para sacar adelante este tipo
de proyectos.
En la actualidad el único proceso del que se tuvo acceso a la informac ión es el
que desarrolla la Empresa de Acueducto y A lcantar illado de Bogotá S.A . –ESP.
En la planta de tratamiento de agua potable “El Dorado”, donde el sistema fue
construido desde Julio de 2001 y hasta ahora se es tán realizando las pruebas
debido al mínimo conocimiento con que cuenta el personal de la planta sobre
este tema.
53
Tabla 3. Antecedentes
EMPRESA: Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá S.A. - ESP. NOMBRE DEL PROYECTO: Sistema de tratamiento de lodos resultantes del proceso de potabilización del agua cruda. PLANTA DE TRATAMIENTO: EAAB S.A. - ESP - "El Dorado"
DESCRIPCIÓN DEL PROCESO UTILIZADO El proceso que se lleva a cabo en la planta de tratamiento de agua potable "El Dorado", es un sistema básico de tratamiento de lodos residuales, donde se manejan grandes caudales debido al tamaño de los sedimentadores y los filtros, todo el proceso se inicia con las purgas realizadas cada 15 minutos a las estructuras componentes del sistema (f iltros y sedimentadores) a f in de evacuar los lodos generados durante el proceso. Estas aguas pasan posteriormente al tanque ecualizador que se encuentre en serv icio en ese momento, allí mediante la aplicación de las normas básicas de la hidráulica de fluidos el agua realiza una carrera de 28 MT desde el ingreso al tanque hasta el rebose de salida de agua clarificada; Durante esta tray ectoria los lodos que ingresan al tanque realizan un proceso de asentamiento que posteriormente son ev acuados mediante el uso de bombas hidráulicas sumergibles que envían los lodos hacia los espesadores. Estando los lodos en los espesadores, de igual forma dependiendo cual se encuentre en activ idad en el momento, los lodos son asentados por gravedad y el agua clarif icada es ev acuada por la parte superior del tanque; Finalmente los lodos son env iados a las piscinas de secado que realizan el proceso mediante succión del agua generado por otras bombas hidráulicas. De la pasta de lodos generada en el proceso es tomada para análisis de calidad exigidos por el ICONTEC y por la misma empresa para controlar la calidad del proceso, la dispocisión f inal de lodos depende de los requerimientos que tenga la empresa para realizar rellenos en otras obras y en caso negativo de este tipo de ev acuación son utilizados en el relleno sanitario de "Doña Juana" ubicado a pocos kilómetros de la planta.
3 METODOLOGÍA
3.1 DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN
Según Vizer : “Las técnicas y la metodología de la Investigac ión Acción se han
venido aplicando a las actividades de la comunicación, la educación y el
desarrollo soc ial e institucional promovidos en ámbitos y comunidades locales”.
Este autor Igualmente señala que: “La investigación Acc ión aborda los análisis
sobre las prácticas soc iales, y se fundamenta en una metodología inductiva
(inducción analítica, de lo particular hacia lo general).23
FASES DE LA INVESTIGACIÓN
a. Tipo de planta de tratamiento, caudal y calidad del agua cruda
b. Localizac ión de la infraestructura de la planta existente, sis tema de
desagües y disponibilidad de áreas para ampliaciones.
• Evaluación in situ de los procesos de tratamiento exis tentes.
• Productos químicos utilizados para el tratamiento.
• Periodicidad del mantenimiento rutinario.
c. Caracterizac ión de las aguas residuales del proceso de potabilizac ión
d. Estudio de alternativas viables, económicas y técnicamente más
favorables .
3.2 OBJETO DE ESTUDIO
23 VIZER, Eduardo A. Metodologí a de intervención en la práctica comunitaria: investigación-acción, capital y cultivo social. http://www. uf f.br/mestcii/vizer2.htm
55
El proyecto consistió en el diseño hidráulico para el tratamiento de las aguas
residuales que resultan del proceso de potabilizac ión del agua en la planta de
tratamiento de agua potable El Div iso en el municipio de Florenc ia – Caquetá.
3.3 INSTRUMENTOS
Se realizó la vis ita técnica para ver ificar el estado de la planta y el manejo
actual de las aguas residuales del proceso de potabilización, se tomaron los
registros existentes .
• Análisis fisicoquímicos y microbiológicos para el control de calidad del
agua.
• Informe mensual del s istema de captación y tratamiento.
3.4 VARIABLES
Tabla 4. Análisis de las variables
CATEGORÍA DE ANÁLISIS VARIABLE INDICADORES
Almacenamiento del agua de lav ado de sedimentadores Almacenamiento del agua de lav ado de filtros Alimentación de lodos al tanque espesador de lodos Capacidad de las bombas sumergibles de impulsión
Tanque Ecualizador
Potencia de las bombas sumergibles de impulsión Compactación del lodo en el f ondo del tanque Extracción del lodo hacia las piscina de secado Tolv a central de recolección de lodos
Tanque Espesador
de lodos Trasporte del flujo clarif icado mediante la red de desagüe Capa de arena de 0,50 m de espesor - tamaño efectiv o 0,5mm C.U. = 3,0 Capa de grava de 0,40 m de espesor - Tamaño 1" - 1,5"
Sistema de tratamiento de
lodos
Piscinas de secado de
lodos drenaje = conformado por ladrillos tolete colocados de plano (junta abierta) y soportados por otros ladrillos de canto, según presente en planos del sistema de tratamiento de lodos
4 DISEÑO DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO DE LODOS DE LA PLANTA
DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE “EL DIVISO” DEL MUNICIPIO DE
FLORENCIA - CAQUETÁ
4.1 CARACTERÍSTICAS DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA
POTABLE “EL DIV ISO”
La planta de tratamiento es de tipo convencional, esto debido a que es utilizada
para eliminar principalmente la turbiedad, el color y los microorganismos que
componen el agua cruda proveniente de las fuentes de abastecimiento de agua
de la planta como lo son el río Hacha y el r ío Caraño, los cuales permiten
abastecer un promedio anual de 14000 l/s.
En las fuentes de abastec imiento de la planta se cuenta con un sistema de
captac ión de bocatoma lateral, las cuales tienen una capac idad nominal de
700 l/s , estas cuentan con unas compuertas definidas para mantenimiento y
para acceso al desarenador.
En la zona del desarenador se cuenta con dos secciones de tolvas y cada una
con su respectivo By-Pass para eventualidades de mantenimiento y reparación.
A la salida del desarenador se cuenta con un vertedero aforado donde se mide
el caudal que posteriormente va enrutado por gravedad hacia la planta de
tratamiento en tuber ía de 24” y una longitud en su recorr ido de 13.5 kilómetros
has ta la planta de tratamiento “El Diviso”.
57
Para realizar la medic ión del caudal de llegada a la planta de tratamiento se
cuenta con una cámara de aquietamiento con su respectiva canaleta parshall
donde es debidamente aforado el caudal a tratar, de igual forma se cuenta con
un punto de aplicación del coagulante que para el caso de la planta es
mediante el s istema de la mezcla rápida donde luego el agua ingresa de forma
uniforme por medio de unas compuertas a cada uno de los módulos con los
que cuenta.
Los Floculadores de la Planta de Tratamiento El Diviso son hidráulicos, tipo
Alabama y flujo vertical, el flujo de agua de los mismos hac ia los
sedimentadotes es de forma ascendente. Los sedimentadotes son de alta tasa
y cuentan con panales polipropileno tipo colmena que son los que impiden el
paso del floc hacia las canaletas de recolección de agua clarificada las cuales
depositan el agua en una sola canaleta para luego ser distr ibuida a cada uno
de los s iete filtros con que cuenta ésta planta.
El s istema de filtración consta de un falso fondo en ladrillo, sus respectivas
gravas, arenas y antracita. El s istema de lavado de los filtros se efectúa cuando
los mismos hayan alcanzado su máx imo nivel de cargas permis ible. La carrera
de lavado de los filtros depende de las condiciones fis icoquímicas del agua,
varia entre 24 y 36 horas. El agua filtrada pasa a una recamara donde queda el
punto de aplicac ión del cloro, para dicha aplicación se utilizan cilindros de 900
kilogramos y de 68 kilogramos.
58
Como de esta misma cámara se abastece el Barrio Sebastopool y el tanque de
almacenamiento que tiene una capacidad aprox imada de 1.700 m³; de es te
lugar se distr ibuye el agua para los tanques de almacenamiento Malv inas,
Cunduy, Comuna y par te de la ciudad.
4.2 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO
La planta de tratamiento de lodos tiene por objeto no contaminar el r ío a donde
van a llegar todos los desagües. Dentro de es te cr iter io se considera aceptable
arrojar dos tipos de efluentes:
El tratamiento que se propone esta fundamentado en la mínima utilizac ión de
equipos mecánicos y en la simplificación de los procesos de manera que se
facilite su operac ión y sus per iódicos mantenimientos .
La estruc tura básica del sis tema es la siguiente:
• Tanque ecualizador
• Espesador por gravedad de lodos
• Motobombas sumergibles tanque ecualizador – espesador de lodos
• Piscinas o eras de secado
• Red general de conducc ión de lodos y de desagüe
4.2.1 TANQUE ECUALIZADOR.
Este tiene por objeto recibir el agua proveniente de los desagües de la planta, y
almacenar la para poder extraer de ahí el caudal continuo con que va a
alimentar los espesadores.
59
Hay que recordar que los desagües se producen por pulsos de pocos minutos,
cada vez que se lava un filtro ó que se abre una de las válvulas de lavado de
los sedimentadores, de manera que se requiere un tanque grande para
manejar dichos caudales variables, en que el nivel del agua pueda subir y bajar
según las neces idades y ser desde ahí trasegado por bombeo continuo o
per iódico a los espesadores.
Cuando se conoce la secuenc ia probable de lavado de los filtros y apertura de
las válvulas, es fácil calcular el volumen del tanque ecualizador , de acuerdo
con el diagrama de masas. De lo contrar io, puede asumirse la hipótes is de que
su capacidad debe ser, como mínimo, la suficiente para almacenar el produc ido
de dos lavados continuos de los filtros cada uno de 15 minutos , o sea 30
minutos de lavado a la rata máx ima, s imultáneamente con la descarga
programada de las válvulas de los Sedimentadores durante esa media hora, s in
rebosarse, menos el flujo continuo que tras iegan las bombas a los espesadores
en ese mismo tiempo, y que es el promedio del volumen total de desagües en
un día.24
4.2.2 TANQUE ESPESADOR
Su objetivo es conseguir que los sólidos presentes en el medio acuoso se
compacten en el fondo del tanque, de donde se extraen por gravedad o por
bombeo hacia el sistema de secado según es te sea definido entre mecánico ó
hidráulico.
24 ARBOLEDA VALENCIA, Jorge. Op Cit. P. 294
60
Este tanque es tá conformado por una estructura c ircular con flujo vertical
ascendente y tolva de recolección de lodos.
Los espesadores trabajan con tasas similares a los equipos de manto de lodos,
entre 30 y 60 m3/ (m2*día). La evacuación de los lodos decantados se puede
realizar con descargas per iódicas o continuas a través de una línea de desagüe
prov ista de bocas de inspección para el mantenimiento.25
4.2.3 SECADO DE LODOS
Para el presente proyecto se propone la utilizac ión de secado hidráulico
grav itacional compuesto por pisc inas con lecho de arena. Es el s istema más
simple y menos mecanizado y que requiere el menor mantenimiento.
4.2.3.1 SECADO HIDRÁULICO
Es el menos mecanizado pero el que requiere mayor área. Puede ser secado
grav itacional, en grandes lechos de arena drenados por un sistema de tuber ías
perforadas, sobre los que se depositan los lodos espesados con un polímero y
se les deja al sol y al aire para que se deshidraten naturalmente. Ya secos se
remueven las tortas con un cargador y se llevan en volquetas al sitio de
disposición final. Para disminuir su área se pueden utilizar lechos de secado
con placas porosas de mater ial plás tico, debajo de los cuales se coloca una
capa de grava drenada por un s istema de vac ío que succ iona en forma
continua el agua de los fangos hasta convertirlos en mater ial manejable.26
25 ARBOLEDA VALENCIA, Jorge. Ibit P298 26 ARBOLEDA VALENCIA, Jorge. Ibit P295
61
4.2.3.2 SECADO MECÁNICO
Son muchos los equipos mecánicos que se mercadean para el secado de
lodos. Hay s istemas centr íf ugos, filtros prensa de banda sin fin transportadora,
filtros prensa de placas compresoras , filtros de vacío, prensas de tornillo, etc.
Lo más importante en estos casos es conocer la exper ienc ia que tiene el
suministrador involucrado en utilizar un sis tema para lodos de agua potable,
que tienen unas caracter ís ticas muy diferentes de las de los lodos de agua
negras. Indudablemente la ventaja del secado mecánico es la pequeña área
que ocupan, en comparación con la de los lechos de secado, su gran
desventaja es que es menos confiable en su func ionamiento y respectivos
índices de producción.27
4.2.4 DISPOSICIÓN FINAL DE LODOS
El flujo efluente extraído de los tanques espesadores y del proceso de secado,
tiene por lo general caracter ís ticas que permiten disponerlo en la fuente
receptora, sin problemas salvo que la autor idad sanitar ia lo prohíba.
En ese caso, esas aguas pueden rec ircularse de la s iguiente manera: la de los
espesadores se lleva al comienzo de los procesos de tratamiento, a la mezc la
rápida, y los del secado de lodos, al tanque ecualizador o a los espesadores.
Se adv ierte que la rec irculación del flujo de lavado puede tender a concentrar
metales pesados y pes tic idas e inc luso protozoar ios en el agua tratada, y en
ocasiones perjudica el proceso de coagulac ión, de manera que debe estudiarse
27 ARBOLEDA VALENCIA, Jorge. Ibit. P295
62
este problema antes de tomar una decisión al respecto, mediante anális is de
aguas.
Con relac ión a la pasta que se obtiene al final del proceso de secado, és ta se
almacena generalmente en sitios de relleno en donde no ofrezca molestias a la
comunidad.28
4.3 CALCULO DEL CAUDAL DE LODO LÍQUIDO POR CADA APERTURA
DE LA VÁLVULA DE LOS SEDIMENTADORES.
Tabla 5. Caudal del lodo liquido P balde
(Kg.) P balde con agua
(Kg.) P agua (Kg.)
Tiempo (seg.)
δ Lodo (Kg./Lt)
Q (Lt/seg.)
0,47 8,35 7,88 1,1 1,1 6,51 0,47 7,98 7,51 1,15 1,1 5,94 0,47 8,12 7,65 1,09 1,1 6,38 0,47 8,06 7,59 1,18 1,1 5,85 0,47 8,19 7,72 1,07 1,1 6,56
Σ 31,24 Q (Lt/seg.) Promedio 6,25
.88.7470.035.8__
KgPPPP
agua
baldeaguaconbaldeagua
=−=
−=
Aplicando las formulas básicas de los fluidos se tiene que:
tVQ = ;
VM
=δ ; δMV =
En donde:
Q: caudal
V: velocidad
t: tiempo
28 ARBOLEDA VALENCIA, Jorge. Ibit. P295
63
δ: densidad del lodo liquido = 1.1 Kg. / L∗
M: masa - peso del agua
Entonces:
t
M
Q⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
=δ ; De donde se despeja y se obtiene
tMQ*δ
=
segLtQ /51.61.1*1.1
88.7==
4.4 PARÁMETROS PARA EL DISEÑO
Caracterís ticas de la planta de agua potable
• Capacidad de producc ión = 0.5 m3/s = 43200 m3/día
• Sedimentador de alta tasa, número de unidades = 6
• Filtros rápido de tasa declinante y lecho mixto en concreto reforzado,
número de unidades = 7
Caracter ís ticas f ísicas del agua cruda
• Rango de turbiedad = 60 – 400 UNT
Se presentan esporádicamente niveles altos de turbiedad que llegan hasta los
1200 UNT
Caracterís ticas del lodo
• Volumen de los sedimentos después de la coagulación: 5.0 ml/lt = 5.0%
• Compactación máxima = 70%
• Peso del lodo desecado = 1.5 mg/lt
∗ http://aguas.igme.es/igme/publica/pdfart1/leon.pdf. P7
64
• Concentración del peso de los lodos = 1.1 gr/lt
Tipo de coagulante y dosificac ión
• Sulfato de aluminio
• Dos is promedio = 30 mg / litro
4.5 VOLUMEN DIARIO DE LODOS LÍQUIDOS
El volumen de lodos se es tima para las condiciones normales de
funcionamiento de la planta de agua potable.
El volumen de líquidos para el tratamiento se calcula con el apor te de los
sedimentadores y filtros.
• Por lavado de sedimentadores en un día:
• Aperturas diar ia de las válvulas de 8” (0.2034) = 4 aper turas
• Flujo de agua por cada apertura = 0.03125 mt3/seg. Durante 5 min
• Número de sedimentadores = 6 unidades
60**** TQUApQLl =
Donde:
QLl = caudal por lavado de sedimentador
Ap = aper turas de la compuerta
U = unidades de sedimentadores
Q = caudal por cada apertura de válvula de purga del sedimentador
T = tiempo
65
diamQLl
322560*5*03125.0*6*4 ==
Concentración de lodos en el sedimentador :
69% ; agua
31% ; lodo
Este volumen de lodos líquidos (225*100 / 43200) equivale a 0.52% del caudal
de agua cruda. Este rango var ia normalmente entre el 0.1 y 3.0%
• Por Lavado de filtros en un día:
• Número de filtros = 7
• Lavados diarios de cada unidad = 1
• Área filtrante por cada unidad = 20 mt2
• Velocidad de lavado = 0.55 mt/min.
• Tiempo de lavado 12 min.
dllflj LTVAQ ***=
Donde:
QLl: caudal de lavado de filtro
Af: área filtrante
Vl: velocidad de lavado
Tl: tiempo de lavado de la unidad
Ld: lavados por día
diamQLl
39247*12*55.0*20 ==
Concentración de lodos en los filtros :
66
86% ; agua
14% ; lodo
Este volumen de lodos líquidos (924*100 / 43200) equivale a 2.14% del caudal
de agua cruda. Este rango var ia normalmente entre el 0.1 y 3.0%
• Caudal total diar io de lodos líquidos
FST QLQLQLl +=
Donde:
QLt: caudal total de lodos diar io de los desagües
QLs: caudal de lodos del sedimentador
QLf: caudal de lodos del filtro
diam
TQLl 31149924225 =+=
• Porcentaje de agua utilizada en limpieza de unidades (P)
100*43200QLltP =
%6.2100*432001149 ==P
4.6 VOLUMEN DE LODOS SEDIMENTABLES
Partiendo de una producción de 5.0 ml/lt de lodos hidratados, se obtiene.
• Volumen diario de lodos sedimentables
plhs PPL *=
Donde:
Ls: volumen de lodos sedimentables
67
Plh: % de producc ión de lodos hidratados
Pp: Producción de la planta
díamLs /21643200*0050.0 3==
• Concentración de lodos en los desagües (este valor sirve para
determinar el valor de la viscos idad del flujo en el diseño de la bomba)
19.01149216 ==lC
El volumen de agua de lavado de filtros es mayor que el de los desagües de los
decantadores, pero su contenido de sólidos es considerablemente menor, pues
si bien durante los primeros tres a cinco minutos es muy alto, luego decrece en
los 10 a 12 minutos siguientes hasta acercarse al del agua sedimentada. En
estas condic iones, en promedio, el porcentaje de sólidos se encuentra entre el
1% y 3% del volumen líquido.29
Suponiendo por lo tanto un 1.5% de concentración de lodos, el agua de lavado
de filtros produce:
fllf LCP *=
Donde:
Plf: producción de lavado de filtro
Cl : concentración de lodo
29 ARBOLEDA VALENCIA, Jorge. Ibit. P296
68
Lf: volumen de lavado de filtro
díamPlf /86.13924*015.0 3==
Teniendo en cuenta esto, el volumen diar io de lodos de la planta es:
lfstl PLV +=
Donde:
Vtl: volumen total de lodos diar ios de la planta
Ls: volumen de lodos sedimentables
Plf: producción de lavado de filtro
díam /86.22986.13216 3=+
Suponiendo un 60% de disminuc ión de este volumen en el espesador, el flujo
de lodos con que hay que alimentar a los lechos de secado es:
segltdíamdíam /06.1/83.3/94.9140.0*86.229 33 ===
4.7 VOLUMEN DE LODO SECO
Si por evaporac ión se ha obtenido 1.5 mg/lt de lodo seco, o sea 1.5 Kg/m3, el
peso del mismo totalmente deshidratado que se puede esperar de los 229.86
m3/día es de:
díaKg /79.3445.1*86.229 =
69
Por tanto el mater ial que se debe extraer y transpor tar (suponiendo una
hidratación del 75%) es del orden de:
díaKg /16.137925.079.344
=
De es ta forma se tiene que la planta tendr ía que manejar cerca de 1.4
toneladas diar ias de pasta de lodos.
4.8 TANQUE ECUALIZADOR
4.8.1 ESPECIFICACIONES DEL TANQUE ECUALIZADOR
Se evalúan las condic iones hidráulicas de la línea proyectada para el caudal
de operación, 1149 m3/día, con una pendiente del 1.0% para facilitar el arras tre
de los sedimentos que se puedan presentar .
• Caudal a tubo lleno:
5.0***1 32 SRAn
QLL ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛=
Donde:
QLL: caudal a tubo lleno
d = diámetro tubería = 10”
A: área de la tubería = 0.0506 m2
n: rugosidad de la tuber ía (gres) = 0.013
R: radio hidráulico = d/4 = 0.0635 m
S: pendiente = 1%
sLsmQLL /62/062.001.0*0635.0*0506.0*)013.0/1( 35.03/2 ===
70
• Velocidad a tubo lleno:
AQV LL
LL =
Donde:
VLL: velocidad a tubo lleno
QLL: caudal a tubo lleno
A: área de la tubería
smVLL /22.10506.0062.0
==
• Fuerza tractiva a tubo lleno
DSTLL **250=
Donde:
TLL: fuerza tractiva a tubo lleno
S: pendiente
D: diámetro
2635.0254.0*01.0*250 mkg
LLT ==
• Relación 21.0062.0
0133.0==
LL
real
• Para es te valor se obtienen las siguientes relac iones hidráulicas:
2494.0635.0*779.0779.0
0896.0254.0*353.0353.0
/8113.022.1*665.0665.
mkg
LL
LL
TrealT
Treal
mdDd
smVrealV
Vreal
==∴
==∴=
==∴0=
71
Los anter iores resultados garantizan el buen funcionamiento del nuevo tramo
• El tanque ecualizador deberá tener como mínimo el s iguiente volumen:
Por espec ificaciones del diseño de la planta de tratamiento de agua potable
“El Dorado” de la ciudad de Bogotá, la cual es una de las pioneras en la
utilización de este tipo de s istemas de tratamiento de lodos en Colombia y
por sugerenc ia del Ingeniero Marco Millán, director de esta planta, el
volumen de los tanques ecualizadores, para la planta de tratamiento de
agua potable “El Div iso” de Florencia – Caquetá, debe ser diseñado
teniendo en cuenta las experiencias presentadas en la planta de “El
Dorado”, lo cual sugiere que el volumen máx imo del tanque ecualizador
deberá ser 31 del volumen de lodos líquidos generados por la planta en el
proceso de desagües de los sedimentadores y lavado de filtros. De es ta
forma y teniendo en cuenta la sugerencia realizada por el Ing. Millán, el
volumen de cada uno de los dos tanques ecualizadores, uno de servic io
continuo y uno de suplencia, que se dispondrán para la planta “El Diviso”
será:
)(31
LLEc VV =
En donde:
VEc: volumen del tanque ecualizador
VLL: volumen de lodos líquidos
Entonces;
72
3383)1149(*31 m=
Este volumen será apropiado ya que el tanque rec ibirá una descarga de los
sistemas de la planta y dos evacuac iones que son el transporte del lodo
sedimentado en el tanque hacia el espesador y el rebose del agua c lar ificada.
De acuerdo al volumen su geometría bás ica se observa en el anexo E.
El flujo promedio de los lodos es de:
sL
sm
BombeoQ 3.130133.0864001149 3 ===
Este ser ia el caudal bombeado en forma continua o periódica a los
espesadores de lodos, y cuyo gasto en 60 minutos , seria:
34888.4760*60*0133.0 m≅=
Hay que tener en cuenta que este seria el volumen que se bombeara si
estuvieran en funcionamiento las dos bombas, lo cual en la realidad casi nunca
sucedería ya que ser ian situac iones en donde el proceso este manejando
volúmenes máximos de producción.
73
4.9 ESPESADOR DE LODOS
Los espesadores trabajan con tasas similares a los tanques de manto de lodos
entre 30 y 60 m3/m2/día30 , se adopta una tasa de 30 m3/m2/día, teniendo en
cuenta que no se proyectan mecanismos rotatorios
• Área del espesador :
M
LtE T
QA =
Donde:
AE: área del espesador
QLt: caudal total de lodos diar ios
TM: tasa de manto de lodos
23.3830
1149 mAE ==
Con la finalidad de tener un sistema de tratamiento de lodos eficiente y que
ofrezca la prestación de un servicio continuo, se hace necesar io implementar
dentro del diseño, el uso de dos tanques espesadores de lodos a fin de contar
con uno de suplenc ia para as í poder realizar labores de mantenimiento y el
proceso no se vea entorpec ido ni alterado para as í lograr un rango de efic ienc ia
más alto en el func ionamiento de la planta y prestac ión de serv icio. A l igual se
podrán utilizar los dos tanques a la vez en caso de que sea necesario de igual
forma sin alterar procesos y teniendo un rendimiento mayor. De forma que el
área de cada uno de los tanques espesadores será de:
30 ARBOLEDA VALENCIA, Jorge. Ibit. P298
74
215.192
3.38 m=
Teniendo el área del tanque se puede definir el diámetro mínimo para el
diseño, de la s iguiente manera:
m0.594.415.19*4≈=
π
De acuerdo al área su geometr ía bás ica se observa en el anexo F.
Sus princ ipales caracter ísticas son las siguientes:
• Fondo con forma cónica
• Tolva central de recolección de lodos
• Profundidad en la perifer ia = 2.0 m
• Profundidad en el centro = 4.5 m
• Volumen útil en la secc ión cilíndrica
PU PDV *)(4
2 ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛=π
Donde:
VU: volumen útil
D: diámetro de la sección
PP: profundidad en la periferia
32 27.392*)5(4
mmVU =⎟⎠⎞
⎜⎝⎛=π
• Tiempo promedio de detenc ión para el volumen útil
Lt
UV Q
VT =
Donde:
75
TV: Tiempo de detención del volumen útil
QLt: caudal total de lodos diar io (Lt/seg.)
segLs
L2953
3.1339270
= , es decir 50 minutos.
• La recolección del agua decantada se realizará con un canal de
concreto ubicado en la per ifer ia del tanque espesador de lodos tal como
se muestra en los planos de diseño del s istema. (anexo F)
Caudal de recolección:
sL /24.1206.13.13 =−
(se prevé un caudal de salida del espesador hac ia las
pisc inas de secado de 1.06 L/s)
El volumen de lodo líquido que saldrá del espesador hacia las piscinas de
secado se estima en 91.94 m3/día (1.06L/s).
Se evalúan las condiciones hidráulicas de la línea proyectada para la
recirculac ión de el caudal de recolecc ión de espesador hacia el sitio de la
mezcla rápida en la planta, 12.24 L/s , con una pendiente del 1.0% con llegada
para facilitar el arrastre de los sedimentos que se puedan presentar.
• Caudal a tubo lleno:
5.0***1 32 SRAn
QLL ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛=
Donde:
QLL: caudal a tubo lleno
76
d = diámetro tubería = 8” = 0.2032 m
A: área de la tubería = 0.0324 m2
n: rugosidad de la tuber ía (PVC) = 0.009
R: radio hidráulico = d/4 = 0.0508 m
S: pendiente = 1%
sLsmQLL /49/049.001.0*0508.0*0324.0*)009.0/1( 35.03/2 ===
• Velocidad a tubo lleno:
AQV LL
LL =
Donde:
VLL: velocidad a tubo lleno
QLL: caudal a tubo lleno
A: área de la tubería
smVLL /51.10324.0049.0
==
• Fuerza tractiva a tubo lleno
DSTLL **250=
Donde:
TLL: fuerza tractiva a tubo lleno
S: pendiente
D: diámetro
2508.02032.0*01.0*250 mkg
LLT ==
• Relación 25.0049.0
01224.0 ==LL
real
• Para es te valor se obtienen las siguientes relac iones hidráulicas:
77
2424.0508.0*836.0836.0
0786.02032.0*387.0387.0
/057.151.1*700.0700.
mkg
LL
LL
TrealT
Treal
mdDd
smVrealV
Vreal
==∴
==∴=
==∴0=
Los anteriores resultados garantizan el buen funcionamiento del nuevo
tramo
4.10 PISCINAS DE SECADO
• Diseño de las piscinas:
Para el diseño de las piscinas el Water Treatment Plan Desing manual de la
AWWA tiene la s iguiente expresión el sistema métr ico:31
Suponiendo un 60% de disminución de es te volumen en el espesador, el flujo
de lodos con que hay que alimentar a los lechos de secado es:
segltdíamdíam /06.1/83.3/94.9140.0*86.229 33 ===
)*()365**65.1(
DNVA=
Donde:
A = área de secado (m2)
V = volumen de lodos compactados (m3/día) = 91.94
31 AMERICAN WATER WORKS ASSOCIATI ON. Op Cit. P.1021.
78
N = numero de secados por año = 122 (aproximadamente 1 cada 3 días)
D = altura de los lodos en el lecho (m) = 0.50
Entonces: ( ) 2853)50.0*122(365*94.91*65.1 mA ==
Se adoptan 15 piscinas de 56.25 m2 cada una, para un área total de 844 m2
La geometría bás ica de las piscinas se encuentra en el anexo G y H
Las especificaciones del lecho de drenaje son:
- Arena = 0.50 m de espesor – Tamaño efec tivo= 0.5 mm – C.U = 3.0
- Grava = 0.40 m de espesor – Tamaño 1” – ½ “
- Drenaje = Conformado por ladr illos tolete colocados de plano (junta
abierta) y sopor tados por otros ladr illos de canto, según se presente en
planos del sistema de tratamiento de lodos.
Se evalúan las condiciones hidráulicas de la línea proyectada para la
evacuación de lodos hidratados del espesador hacia las pisc inas de secado,
1.06 L/s, con una pendiente del 1.0% con llegada para facilitar el arras tre de
los sedimentos que se puedan presentar.
• Caudal a tubo lleno:
5.0***1 32 SRAn
QLL ⎟⎠⎞⎜
⎝⎛=
Donde:
QLL: caudal a tubo lleno
d = diámetro tubería = 3” = 0.0762 m
79
A: área de la tubería = 0.00456 m2
n: rugosidad de la tuber ía (Hierro Dúctil) = 0.010
R: radio hidráulico = d/4 = 0.01905 m
S: pendiente = 1%
sLsmQLL /4.30/0304.001.0*01905.0*00456.0*)010.0/1( 35.03/2 ===
• Velocidad a tubo lleno:
AQV LL
LL =
Donde:
VLL: velocidad a tubo lleno
QLL: caudal a tubo lleno
A: área de la tubería
smVLL /66.600456.00304.0 ==
• Fuerza tractiva a tubo lleno
DSTLL **250=
Donde:
TLL: fuerza tractiva a tubo lleno
S: pendiente
D: diámetro
21905.00762.0*01.0*250 mkg
LLT ==
• Relación 03.00304.000106.0 ==
LL
real
• Para es te valor se obtienen las siguientes relac iones hidráulicas:
80
2062.01905.0*328.0328.0
01.00762.0*131.0131.0
/57.266.6*386.0386.
mkg
LL
LL
TrealT
Treal
mdDd
smVrealV
Vreal
==∴
==∴=
==∴0=
Los anter iores resultados garantizan el buen funcionamiento del nuevo tramo
4.11 SISTEMA DE EXTRACCIÓN Y DISPOSICIÓN DE LOS LODOS SECOS
4.11.1 Secamiento del lodo
El secamiento de los lodos se puede ver con facilidad cuando se empieza a
rajar y a convertir en una pasta con superfic ie medianamente sólida que
contiene el 20% de sólidos secos, al punto de que los lodos se vuelvan
recogibles con una pala y transpor tables .
Para medir la transportabilidad de los lodos se puede realizar el siguiente
ensayo: se consigue un embudo de Buchner de 180 ml de capacidad equipado
con una placa perforada Standard. Se coloca el embudo sobre un cilindro
graduado y se lo deja ahí durante 30 minutos. Para una muestra de 180 ml, el
volumen de agua que debe drenar debe ser alrededor de 15 ml. Si es mas, el
lodo no se considerará como transpor table. Es conveniente repetir esta prueba
sacando unas 5 muestras de diferentes puntos del lecho para tener la certeza
de que toda la masa de sedimentos se ha secado adecuadamente.
81
4.11.2 Extracc ión del lodo
El lodo seco se de extraer manualmente por medio de pala, cuando ya sea
visible el secado del lodo aproximadamente cada 3 días.
4.11.3 Disposición de los lodos secos
Los lodos secos pueden disponerse fuera de la planta de tratamiento en las
siguientes dos formas:
• Depositándolos en escombreras cercanas.
• Regándolos en zonas boscosas o de vegetación nativa en donde
mejoran el comportamiento del suelo
82
4.12 PRESUPUESTO Y CANTIDADES DE OBRA Tabla 6. Presupuesto y cantidades de obra
ÍTEM DESCRIPCIÓN UNID CANT. PRECIO UNITARIO
VALOR TOTAL
1 TANQUE ECUALIZADOR 1,1 EXCAV ACIONES 1,1,1 Excavaciones a cielo abierto para construcción de tanque de ecualizador. m3 798,00 12.160 9.703.680 1,1,2 Sobrexcavación modif icación del perfil. m3 298,20 12.160 3.626.112 1,1,3 Cuneta perimetral para encausar escorrentías. m3 1,89 12.160 22.982 1,2 CONCRETO de 21 Mpa. 1,2,1 Muros. m3 71,95 380.000 27.341.000 1,2,2 Placa f ondo. m3 49,50 380.000 18.810.000 1,2,3 Pasarela y v iga en voladizo. m3 0,50 380.000 190.000 BOMBAS SUMERGIBLES DE IMPULSIÓN BSH Ecosum T240 un 2,00 9.350.000 18.700.000 1,3 BAR ANDAS 1,3,1 Barandas en tubo ø 1-1/2" H=0,90 m, L=4,0 m ml 5,00 46.000 230.000 1,4 TUBERÍA Y ACCESORIOS ESPECIALES 1,4,1 Tubería de Gres ø 10" para sistema de desagüe de la planta de tratamiento de agua al
sistema de tratamiento de lodos. Un 1,50 29.255 43.883
1,4,2 Tubería P.V.C. Sanitaria RDE 41 ø 8" para el desagüe del tanque ecualizador. ml 111,00 78.302 8.691.522 1,4,3 Ampliación de 4" x 6" HD B x B Un 1,00 220.000 220.000 1,4,4 Válv ula de retención ø 6", B x B, extremos roscados HD Un 2,00 420.000 840.000
83
1,4,5 Válv ula de compuerta elástica ø 6", B x B, extremos roscados HD Un 2,00 650.000 1.300.000 1,4,6 Codo ø 6" x 90, B x B HD Un 1,00 76.359 76.359 1,4,7 Codo ø 6" x 45, B x B HD Un 4,00 41.307 165.228 1,4,8 Te ø 6" x 6" , extremos roscados HD Un 1,00 58.165 58.165 1,4,10 Niple ø 6" , B x B HD ml 20,16 82.700 1.667.232 1,4,11 Niple ø 6" , B x E HD ml 0,32 82.700 26.464 1,4,12 Pasamuro ø 6" B x E ml 0,65 92.300 59.995 1,4,13 Pasamuro ø 6" B x B ml 2,30 92.300 212.290 1,4,7 Unión Dresser Un 1,00 48.210 48.210 1,5 COMPUERTAS 1,5,1 Compuerta lateral ø 6" B x B, con v ástago de extensión de L = 3,6 m, columna de maniobra
y rueda de manejo. Un 2,00 1.787.000 3.574.000
SUB-TOTAL 95.607.122 2 ESPES ADOR DE LODOS 2,1 EXCAV ACIONES 2,1,1 Excavaciones a cielo abierto para construcción de espesador de lodos m3 221,67 12.157 2.694.842 2,1,2 Sobrexcavación modif icación del perfil. m3 105,00 12.157 1.276.485 2,2 CONCRETO 2,2,1 Muros. m3 22,00 380.000 8.360.000 2,2,2 Placa f ondo y carcamo. m3 28,00 380.000 10.640.000 2,3 REJILLAS 2,3,1 Rejilla de retención de sólidos, 0,1*0,1, v arillas de ø5/8" separadas 0,05 m entre centros. ml 9,00 4.200 37.800 2,3,2 Vertedero de cresta para agua clarif icada en lamina de Aluminio ml 32,00 2.800 89.600 2,4 TUBERÍA Y ACCESORIOS ESPECIALES
84
2,4,1 Tubería Hierro Dúctil ø 6" para la línea de impulsión del tanque ecualizador hasta el espesador de lodos, incluy e uniones, codos y demás elementos para su colocación.
ml 124,00 82.700 10.254.800
2,4,3 Niple ø 6" , B x B ml 19,73 82.700 1.631.671 2,4,4 Pasamuro ø 6" B x E ml 11,70 92.300 1.079.910 2,4,5 Pasamuro ø 3" B x E ml 5,20 61.150 317.980 2,4,6 Codo ø 6" x 45, B x B Un 1,00 41.307 41.307 2,4,7 Codo ø 6" x 90, B x B Un 3,00 76.359 229.077 2,4,8 Te ø 6" x 6" , extremos roscados HD Un 1,00 58.165 58.165 2,4,9 Ampliación de 6" * 8" Un 2,00 280.000 560.000 2,4,10 Válv ula de cortina elástica ø 3" B x B Un 2,00 360.000 720.000 SUB-TOTAL 37.991.637
3 PISCINAS DE SECADO DE LODOS 3,1 CONCRETO 3,1,2 Muros. m3 166,00 380.000 63.080.000 3,1,3 Placa f ondo. m3 234,00 380.000 88.920.000 3,2 PREFABRICADOS 3,2,1 Placas prefabricadas disipadoras de energía de dimensiones 0,50 m * 0,50 m * 0,10 m. m2 3,75 21.500 80.625 3,3 SUMINISTRO E INSTAL ACIÓN DE LECHOS FILTRANTES 3,3,1 Grav a como lecho de sostén del medio filtrante. Tamaño de ø 1" - 1 1/2" m3 338,00 400.000 135.200.000 3,3,2 Arena como lecho filtrante, Tamaño ef ectivo (T.E) = 0.50 mm, Coef iciente de uniformidad m3 422,00 260.000 109.720.000 3,4 SUMINISTRO E INSTAL ACIÓN DE LADRILLO TOLETE 3,4,1 Ladrillo tolete de 0.12 m x 0.06 m x 0.25 m colocados en plano (junta abierta) y soportados
por ladrillos de canto para drenaje de las piscinas de secado, según planos. m2 845,00 12.190 10.300.550
85
3,5 TUBERÍA Y ACCESORIOS ESPECIALES 3,5,1 Tubería de Gres ø 4" para sistema de desagüe de las piscinas del sistema de tratamiento
de lodos de L = 1,50 m. Un 15,00 4.800 72.000
3,5,2 Tubería P.V.C. Sanitaria RDE 41 ø 4" para sistema de desagüe de las piscinas del sistema de tratamiento de lodos con destino a la dispocisión f inal de los mismos.
ml 124,00 15.260 1.892.240
3,5,3 Tubería P.V.C. Sanitaria RDE 41 ø 8" principal de agua clarif icada entre el espesador de lodos y el sitio de mezcla rápida, (recirculación)
ml 60,00 30.550 1.833.000
3,5,4 Cajas de desagüe de 0,50 m * 0,50 m, prof undidad media de 0,80 m Un 29,00 85.000 2.465.000 3,5,5 Codo ø 3" x 45, B x B HD Un 2,00 20.650 41.300 3,5,6 cruceta 3" x 3" B x B HD Un 3,00 61.260 183.780 3,5,7 Válv ula de cortina elástica ø 3" B x B Un 12,00 360.000 4.320.000 3,5,8 Niple ø 3" , B x B HD ml 168,70 41.350 6.975.745 3,5,9 Te ø 3" x 2" , B x B HD Un 15,00 23.266 348.990 3,5,10 Válv ula de cortina elástica ø 2" B x B Un 15,00 240.000 3.600.000 3,5,11 Niple ø 2" , B x B HD ml 6,30 27.567 173.672 3,6 SUMINISTRO E INSTAL ACIÓN DE CUBIERTA 3,6,1 Teja transparente tipo ajov er N° 6 ( 1.83 x 0.92 ) o similar para cubierta de los lechos de m2 960,00 20.635 19.809.600 3,6,2 Canales de aguas lluv ias de A.C tipo ETERNIT o similar ml 120,00 26.840 3.220.800 3,6,3 Bajantes de aguas lluv ias de A.C tipo ETERNIT o similar ml 54,00 29.825 1.610.550 3,6,4 Cerchas metálicas principales y secundarias de sección triangular de 0.30 m x 0.30 m en ml 480,00 29.575 14.196.000 3,7 RELLENOS 3,7,1 Relleno en recebo compactado para acondicionar las zonas de piscinas. m3 500,00 42.270 21.135.000
SUB-TOTAL 489.178.852 4 OTROS
86
4,1 Caja Portavalvulas, según detalle plano No. 6. Un 12,00 120.000 1.440.000 4,2 Compuerta lateral ø 10" B x B, con v ástago de extensión de L = 3,0 m, columna de
maniobra y rueda de manejo. Para el pozo # 3 existente para desvío de aguas residuales de tratamiento.
Un 2,00 1.787.000 3.574.000
4,3 Pozo de inspección con profundidad media de 3,0 m de 1,2 m de ancho, muros de 0,25 m, en concreto simple 1:3:5, incluye cañuela y pasos en 3/4" cada 0,40 m con tapa y aro base H.F. de 0,60 m de diámetro. Ver detalle en plano # 6.
Un 3,00 200.000 600.000
4,4 Demolición parcial de bodega existente m2 82,00 15.000 1.230.000 4,5 Acero A37 y PDR 60 (incluye corte, figurado y colocación) kg 22.000,00 3.000 66.000.000 4,6 Pasarela metálica para los espesadores, con dimensiones: alto=0,80 m ; largo=5,15 m ;
ancho=1,05 m Un 2,00 515.000 1.030.000
SUB-TOTAL 73.874.000 A.I.U 174.162.903 IVA 16% 111.464.258 TOTAL 982.278.772
5 COSTOS TOTALES DE LA INVESTIGACIÓN
5.1 RECURSOS MATERIALES
Tabla 7. Recursos Materiales.
MATERIAL Unidad de medida Valor / unitario Cantidad Total
Resmas Unidad $ 12.000 2 $ 24.000
Disquetes Unidad $ 1.000 5 $ 5.000
CD. Unidad $ 1.200 5 $ 6.000
Toner tinta Unidad $ 70.000 2 $ 140.000
Casco Unidad $ 16.000 3 $ 48.000
Botas Pares $ 22.000 3 $ 66.000
Esf eros Unidad $ 750 6 $ 4.500
Lápices Unidad $ 500 5 $ 2.500
Pilas Unidad $ 500 6 $ 3.000
Transporte Unidad $ 1.200 30 $ 36.000
Internet Día $ 15.000 15 $ 225.000
Fotografías Unidad $ 1.000 20 $ 20.000
Almuerzo Unidad $ 4.000 60 $ 240.000
Transporte a Florencia Unidad $ 40.000 6 $ 240.000
Laboratorios Pruebas $ 450.000 2 $ 900.000
Total $ 1.960.000
88
5.2 RECURSOS INSTITUCIONALES
Tabla 8. Recursos Institucionales.
INSTITUCIÓN
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
EMPRESA DE SERVICIOS PÚBLICOS DE FLORENCIA – CAQUETÁ
CARRERA 12 # 14 - 38
5.3 RECURSOS TECNOLÓGICOS
Tabla 9. Recursos Tecnológicos.
5.4 RECURSOS HUMANOS
Tabla 10. Recursos Humanos.
Ítem Cantidad de Horas Valor Hora Total
Director Temático∗ ----- ----- $ 109.600
Asesora metodológica∗∗ ----- ----- $ 580.000
Total $ 689.600
* Valor asumido por la Universidad de La Salle, según resolución 360 de noviembre 11 de 2004 ∗ ∗ Valor asumido por la Univ ersidad de La Salle, según contrato laboral.
Ítem Cantidad Valor Unitario Total
Computador 150 horas $ 15.000 $ 2.250.000
Cámara Digital 20 horas $ 2.000 $ 40.000
Pruebas de laboratorio ILAM Ltda. 2 $ 450.000 $ 900.000
Total $ 3.190.000
89
5.5 RECURSOS FINANCIEROS
Tabla 11. Recursos Financieros.
RUBROS UNIVERSIDAD DE LA SALLE EQUIPO INVESTIGADOR TOTAL
Recursos Materiales ----- $ 1.960.000 $ 1.960.000
Recursos Tecnológicos ---- $ 3.190.000 $ 3.190.000
Recursos Humanos $ 689.600 ----- $ 689.600
Imprev istos (5%) $ $ 291.980
Total $ 6.131.580
6. CONCLUSIONES
1. La producc ión de la planta de tratamiento de agua potable “El Diviso”, en
este momento es de 500 L/s la cual según los es timativos del SERVAF
S.A . – ESP es la cantidad apropiada para abastecer la población dentro
de 30 años según la cantidad de habitantes de Florencia, es to s in contar
que ac tualmente funciona otra planta de menor envergadura que
también abastece a la población actual.
2. En este momento debido al alto índice de producción de agua tratada,
las perdidas generadas durante este proceso y la dis tribución ascienden
al 67% aproximada mente, lo cual influye en la producción total de lodos,
cantidad que asciende aproximadamente a 1400 Kg/día.
3. La producción de lodos provenientes de la clar ificación del agua cruda,
se ve favorecida por la adición de coagulantes, por lo tanto sus
componentes pr incipales son el sulfato de aluminio.
4. La caracterizac ión del lodo permitió observar que no es un residuo
peligroso y en conclus ión es te es ta formado por las carac ter ísticas
propias del agua cruda y por el tipo de coagulante, en este caso el
sulfato de aluminio como coagulante.
91
5. Los beneficios ambientales por la puesta en marcha de este proyecto se
verán reflejados en la conservación de la flora y fauna, además del
beneficio adic ional para los habitantes de la zona aguas abajo del r ío
donde hoy en día se descargan estos lodos y además en el manejo de
los res iduos.
6. Los resultados obtenidos en las pruebas de laborator io de
caracterización de las muestras de lodos obtenidas en la v isita a la
planta de tratamiento presentaron algunos errores, estos debido a la
dificultad para la toma de las muestras teniendo en cuenta la velocidad
de vac iado de los filtros .
7. Para garantizar el óptimo func ionamiento del s istema de tratamiento de
lodos durante todo el año, se hace necesario contar con tanques de
suplenc ia a fin de evacuar los lodos y el agua c larificada, y garantizar la
continuidad del proceso.
8. Para determinar el volumen de los tanques ecualizadores, se tuvo en
cuenta las experiencias que han tenido en la planta de tratamiento de
agua potable “El Dorado”, donde basados en la exper imentación en
varios de los puntos que conforman el sistema, se logro definir que para
lograr un diseño y serv ic io óptimo se deben tener en cuenta los
indicadores de volúmenes y caudales de flujos que van generar las
92
descargas de los filtros y los sedimentadores hac ia los tanques
ecualizadores; Teniendo en cuenta esta recomendación hecha, se
definió que es óptimo para este diseño la construcción de un tanque
ecualizador con un volumen no superior a 31 del caudal proveniente de
las descargas generadas por el lavado de filtros y purgas de
sedimentadores , el cual será el flujo máx imo de lodo líquido que será
env iado al ecualizador , pues el res to de agua se evacuará como agua
clar ificada.
7. RECOMENDACIONES
1. Se debe gestionar con la alcaldía del municipio de Florencia - Caquetá la
aprobación del proyecto a fin de dar cumplimiento en forma pronta con las
exigencias de los entes gubernamentales sobre la disposición final de los
lodos residuales del proceso de potabilización de agua en la planta de
tratamiento “El Diviso”.
2. Es conveniente estudiar la compra de terrenos cercanos a la planta de
tratamiento de agua potable “El Diviso” a fin de dar un espacio óptimo y
considerable a las estructuras que componen el sistema complementario de
disposición de los lodos que se obtengan de las piscinas de secado.
3. La construcción de toda la estructura se debe realizar siguiendo el diseño
realizado en este trabajo de grado pues cuenta con las especificaciones
técnicas necesarias para garantizar el correcto funcionamiento del sistema.
4. Finalizadas las obras capacitar al personal de la planta que serán
responsables de la operación y mantenimiento rutinario de todo el sistema
de tratamiento y disposición final de los lodos residuales.
94
5. Tratar de reducir las perdidas de agua que son hoy en aproximadamente
del 67%, y así disminuir el agua a tratar en la planta y por ende el volumen
de lodos producido seria mucho menor.
6. Para garantizar la reutilización optima de la pasta de lodos y a fin de
generar beneficios económicos adicionales para el municipio ó brindar
apoyo a la comunidad, la pasta resultante del proceso se puede procesar y
elaborar ladrillos para construcción previamente tecnificados, al igual que
se puede llevar esa pasta a un proceso agronómico para utilizarlo como
abono dependiendo de las características químicas de sus componentes.
BIBLIOGRAFÍA
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quinta edic ión. España: 2002. P.1231.
ARBOLEDA VALENCIA, Jorge. Teoría y práctica de la pur ificación del agua,
tercera edición. Bogotá: McGraw -Hill, 2000. P.362, Tomo 1.
DEGRÉMONT. Manual Técnico del Agua. España: S.A.E. de Depurac ión de
aguas DEGRÉMONT. Cuarta edic ión, 1979.
ESCOBAR RIVERA, Juan Carlos. Gestión Integral de Manejo de Lodos de
Plantas de Tratamiento de Agua Potable. Curso de Operac ión de Plantas de
Potabilizac ión de Agua. ACODAL. Santa fé de Bogotá, Agosto 9 al 13 de 2004.
GARCÉS ARANCIBIA Fernando, DÍAZ AGUIRRE Juan Car los, DELLEPIANE
NAVARRO Oscar Manuel. Acondicionamiento de Lodos Produc idos en el
Tratamiento de Agua Potable. Santiago. Chile.
MINISTERIO DE SALUD DE COLOMBIA. Decreto 475 de Marzo 10 de 1998.
Bogotá. 1998.
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2000. Sección II Título C. Sistemas de Potabilizac ión. República de Colombia.
Ministerio de Desarrollo Económico. Direcc ión de Agua Potable y Saneamiento
Básico. Bogotá D.C. Noviembre de 2000.
Reuniones de trabajo con Ingeniero Marco Millán, Director de la planta de
tratamiento de Agua Potable “El Dorado”, e Ingeniero Hernando Martínez,
Auxiliar y operador encargado del Sis tema de Tratamiento de Lodos de la
planta de tratamiento de Agua Potable “El Dorado”.
RODRÍGUEZ PEÑA, Carlos. Operac ión y mantenimiento de plantas de
tratamiento de agua potable, pr imera edic ión. Bogotá: Univers idad Distr ital
Francisco José de Caldas, 1995. P.115.
ROMERO ROJAS, Jairo Alberto. Purificación del agua, pr imera edición.
Bogotá: escuela colombiana de ingenier ía, 2000. P.400.
SERVAF S.A. – E.S.P. Informe de gestión 2000. Florenc ia, 2001 P.103.
SERVAF S.A. – E.S.P. Informe de gestión 2001. Florenc ia, 2002 P.91.
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SERVAF S.A. – E.S.P. Informe de gestión 2004. Florenc ia, 2005 P.115.
PÁGINAS WEB:
http://www .cepis .ops-oms.com
http://www .acsmedioambiente.com/equipos /deshidratador_de_lodos.htm
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http://www .fortunecity.es/expertos/profesor /171/agua.html
http://www .corpochivor .gov.co/docpdf/LEY% 2099-93.pdf
http://www .usb.edu.co/facultades/administracion/publicac iones/Guia_presentaci
on_proyectos_Adminis trac ion.pdf
ANEXOS
EMPRESA DE SERVICIOS DE FLORENCIA S.A E.S.PSERVAF S.A E.S.P
REQUERIMIENTO DE CONTROL DE CALIDAD ANTE LASUPERINTENDENCIA DE SERVICIOS PUBLICOS DOMICILIARIOS AÑO 2004
NOMBRE DE LA EMPRESA:MUNICIPIO ATENDIDO:
Numero de usuarios atendidos:
ANALISIS
PARAMETRO
No.
mue
stra
s
pH Col
or
Olo
r y s
abor
Turb
ieda
d
Sust
anci
as
flota
ntes
Nitr
itos
Clo
ruro
s
Dur
eza
Tota
l (C
aCO
3)
Hie
rro
Tota
l
Sulfa
tos
Fosf
atos
Clo
ro
resi
dual
libr
e
No.
M
UES
TRA
S TO
TALE
S
MU
ESTR
AS
AC
EPTA
BLE
S
E- C
OLI
CO
LIFO
RM
ES
TOTA
LES
PERIODO U UPC
ACEPTABLE, NO
ACEPTABLE UNTPRESENTE O
AUSENTE mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l U U
U.F.C/100 cm3
ö NMP/100 cm3
U.F.C/100 cm3
ö NMP/100 cm3
ENERO 74 7,3 2 ACEPTABLE 0,7 AUSENTE 0,001 8,9 11,2 0,014 3,4 0,038 0,63 134 134 0 0FEBRERO 70 7,3 1 ACEPTABLE 0,8 AUSENTE 0,002 8,3 12,4 0,014 3,4 0,024 0,74 138 138 0 0MARZO 76 6,9 1 ACEPTABLE 0,8 AUSENTE 0,001 8,1 12,2 0,014 3,1 0,04 0,73 134 134 0 0ABRIL 82 7,2 5 ACEPTABLE 1,6 AUSENTE 0,002 8,0 13,1 0,014 3,1 0,042 0,72 136 136 0 0MAYO 90 7,4 6 ACEPTABLE 1,9 AUSENTE 0,002 8,6 12,7 0,015 3,0 0,04 0,65 138 138 0 0JUNIO 83 7,4 6 ACEPTABLE 1,8 AUSENTE 0,001 8,4 13,9 0,014 3,1 0,034 0,65 135 134 0,007 0,015JULIO 83 7,2 6 ACEPTABLE 2,0 AUSENTE 0,001 8,7 12,5 0,014 3,1 0,008 0,60 137 135 0 0,026AGOSTO 83 7,2 6 ACEPTABLE 2,0 AUSENTE 0,001 8,5 12,1 0,011 3,3 0,007 0,60 142 142 0 0SEPTIEMBRE 87 6,7 6 ACEPTABLE 1,8 AUSENTE 0,001 8,2 11,8 0,013 3,1 0,008 0,59 140 140 0 0OCTUBRENOVIEMBREDICIEMBRE
EDSON JOHANN ORTIZ L.POBLACIÒN SERVIDA: 118193
CONTROL CALIDAD DEL AGUA
26265
FISICOQUIMICOS MICROBILOGICOS
SERVAF S.A E.S.PFLORENCIA
NOMBRE DEL REPRESENTANTE LEGAL: SANDRA MILENA ROJAS SANCHEZNOMBRE DEL RESPONSABLE DEL LABORATORIO:
ANEXO A.
EMPRESA DE SERVICIOS DE FLORENCIA S.A E.S.PSERVAF S.A E.S.P
REQUERIMIENTO DE CONTROL DE CALIDAD ANTE LASUPERINTENDENCIA DE SERVICIOS PUBLICOS DOMICILIARIOS
AÑO 2005
NOMBRE DE LA EMPRESA:MUNICIPIO ATENDIDO:
Numero de usuarios atendidos:
ANALISIS
PARAMETRO
No.
mue
stra
s
pH Col
or
Olo
r y s
abor
Turb
ieda
d
Sust
anci
as
flota
ntes
Nitr
itos
Clo
ruro
s
Dur
eza
Tota
l (C
aCO
3)
Dur
eza
Cál
cica
(C
aCO
3)
Alc
alin
idad
Tot
al
(CaC
O3)
Aci
dez
Tota
l (C
aCO
3)
Con
duct
ivid
ad
Hie
rro
Tota
l
Sulfa
tos
Fosf
atos
Clo
ro re
sidu
al
libre
No.
MU
ESTR
AS
TOTA
LES
MU
ESTR
AS
AC
EPTA
BLE
S
POR
CEM
TAJE
A
CEP
TAB
ILID
AD
E- C
OLI
CO
LIFO
RM
ES
TOTA
LES
No.
MU
ESTR
AS
MES
OFI
LOS
PERIODO U Unid UPC
ACEPTABLE, NO
ACEPTABLE UNTPRESENTE O AUSENTE mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l um
hos/
cm
mg/l mg/l mg/l mg/l U U %UFC/100
cm3UFC/100
cm3 uUFC/100
cm3
ENERO 91 7,3 0 ACEPTABLE 1,0 AUSENTE 0,001 8,1 12,8 7,4 13,3 8,6 103 0,013 5,7 0,007 0,58 138 138 100,0 0 0 51 13FEBRERO 84 7,1 1 ACEPTABLE 1,1 AUSENTE 0,001 8,2 12,2 6,9 12,8 8,5 131 0,014 5,3 0,010 0,62 124 124 100,0 0 0 0 -------MARZO 103 7,0 1 ACEPTABLE 1,1 AUSENTE 0,001 7,9 12,8 7,3 13,1 8,5 172 0,014 5,5 0,009 0,60 139 139 100,0 0 0 103 9ABRIL 102 7,0 3 ACEPTABLE 1,4 AUSENTE 0,001 8,3 12,9 7,6 14,4 9,4 133 0,013 5,5 0,009 0,62 134 134 100,0 0 0 102 12MAYO 95 7,1 2 ACEPTABLE 1,3 AUSENTE 0,001 8,8 12,6 7,1 12,5 8,4 124 0,013 5,7 0,011 0,69 133 133 100,0 0 0 95 10JUNIO 92 7,0 0 ACEPTABLE 0,8 AUSENTE 0,001 8,6 12,4 6,9 13,0 8,5 161 0,012 6,0 0,011 0,60 125 125 100,0 0 0 92 12JULIO 91 7,0 0 ACEPTABLE 0,8 AUSENTE 0,001 8,4 12,9 6,9 12,9 8,3 184 0,011 5,3 0,011 0,61 136 136 100,0 0 0 91 11AGOSTO 99 7,0 1 ACEPTABLE 0,8 AUSENTE 0,001 8,5 12,6 7,1 13,5 8,3 185 0,012 5,4 0,010 0,60 140 140 100,0 0 0 99 13SEPTIEMBRE 95 7,1 0 ACEPTABLE 0,8 AUSENTE 0,001 8,5 12,9 7,1 12,8 8,4 158 0,011 5,6 0,010 0,61 138 138 100,0 0 0 95 12OCTUBRENOVIEMBREDICIEMBRE
SANDRA MILENA ROJAS SANCHEZ
SERVAF S.A E.S.PFLORENCIA
138105NOMBRE DEL RESPONSABLE DEL LABORATORIO:NOMBRE DEL REPRESENTANTE LEGAL:
EDSON JOHANN ORTIZ LOZADA
FISICOQUIMICOS MICROBILOGICOS
27621POBLACIÒN SERVIDA:
ANEXO B.
PICOS DE TURBIEDAD PLANTA EL DIVISO
TURBIEDAD FECHA HORA DURACIÓN CAUDAL DOSIS COAGULANTES (mg/l) (UNT) (Horas) (l/s) Sulf ato Hidroxicloruro
366 16/02/2005 19:00 1 480 8,3 6,4 584 16/02/2005 20:00 1 444 11,2 6,9 525 16/02/2005 21:00 1 409 20,7 7,5 500 16/02/2005 22:00 1 409 20,7 7,5 383 16/02/2005 23:00 1 409 20,7 7,5 270 02/03/2005 18:00 1 505 9,2 9,6 864 04/03/2005 02:00 1 352 12,1 6,6
1142 04/03/2005 03:00 1 352 12,4 6,6 920 04/03/2005 04:00 1 352 12,4 6,6 800 04/03/2005 05:00 1 409 12,4 6,6 366 04/03/2005 06:00 1 493 13,5 8,9 246 04/03/2005 07:00 1 493 13,5 8,9 210 04/03/2005 08:00 1 493 11,5 8,9 280 06/03/2005 01:00 1 505 4,6 7,4 205 06/03/2005 14:00 1 505 5,9 5,2 280 08/03/2005 19:00 1 480 7,6 9,1 568 16/03/2005 18:00 1 352 15,9 9,3 249 16/03/2005 19:00 1 456 12,0 9,3 467 18/03/2005 02:00 1 409 9,1 8,8 284 18/03/2005 03:00 1 409 12,5 8,8 261 18/03/2005 04:00 1 409 12,5 8,8 468 18/03/2005 18:00 1 409 15,9 10,0 389 18/03/2005 19:00 1 409 15,9 10,0 318 25/03/2005 17:00 1 444 6,0 8,4 243 25/03/2005 18:00 1 456 9,1 8,4
1152 28/03/2005 18:00 1 280 16,6 12,5 1036 28/03/2005 19:00 1 280 14,2 12,5
692 28/03/2005 20:00 1 350 11,4 10,0 320 28/03/2005 21:00 1 456 11,4 10,0 374 02/04/2005 14:00 1 409 6,2 7,5 302 02/04/2005 15:00 1 456 6,2 7,5 348 06/04/2005 10:00 1 409 7,3 8,2 884 09/04/2005 02:00 1 363 6,4 8,5 450 09/04/2005 03:00 1 409 7,0 8,5 326 09/04/2005 04:00 1 456 7,0 8,5 300 10/04/2005 13:00 1 456 7,0 9,3 205 10/04/2005 14:00 1 456 6,0 9,3 680 17/04/2005 13:00 2 420 10,4 6,2 620 17/04/2005 15:00 1 420 9,5 6,2 319 21/04/2005 06:00 1 505 10,4 6,9 989 21/04/2005 07:00 1 363 10,4 6,9 210 21/04/2005 08:00 1 505 13,8 6,9
489 21/04/2005 09:00 1 414 17,0 6,9 320 21/04/2005 10:00 1 444 17,0 6,9 275 21/04/2005 11:00 1 493 17,0 6,9 240 21/04/2005 12:00 1 468 17,0 10,3 315 25/04/2005 21:00 1 505 8,2 9,5 970 25/04/2005 22:00 1 350 11,9 7,5 717 25/04/2005 23:00 1 363 11,9 5,8 307 15/05/2005 18:00 1 480 12,5 6,9 268 26/05/2005 15:00 1 505 8,5 9,1 780 31/05/2005 04:00 1 400 10,6 9,9 420 31/05/2005 05:00 1 420 11,3 10,4 653 14/06/2005 22:00 1 400 11,6 12,1 535 14/06/2005 23:00 1 400 11,6 12,1 270 14/06/2005 00:00 1 456 10,2 10,6 830 17/06/2005 20:00 1 363 7,2 8,7 320 17/06/2005 21:00 1 456 9,5 11,0 436 24/06/2005 01:00 1 450 7,4 7,3 280 24/06/2005 02:00 1 420 9,8 7,8 365 24/06/2005 03:00 1 420 9,8 7,8 520 24/06/2005 04:00 1 420 9,8 7,8 268 29/06/2005 02:00 1 456 9,8 10,6 750 27/07/2005 23:00 1 400 12,5 11,0 226 27/07/2005 00:00 1 450 11,1 10,7 840 27/08/2005 02:00 1 363 5,2 7,7
1090 27/08/2005 03:00 1 350 18,7 10,2 330 27/08/2005 04:00 1 444 13,5 9,4 256 31/08/2005 18:00 1 400 10,8 8,8 470 02/09/2005 09:00 1 456 13,0 9,6 252 02/09/2005 10:00 1 456 13,0 9,6 220 02/09/2005 18:00 1 456 9,4 12,5 380 02/09/2005 19:00 1 456 9,4 12,5 520 02/09/2005 20:00 1 456 10,9 12,5 946 02/09/2005 21:00 1 350 12,3 16,3 220 02/09/2005 22:00 1 456 7,6 12,5 376 13/09/2005 17:00 1 456 8,7 7,7
Anexo C.
Registro fotográfico.
Fotografía 1. Canal de llegada del agua proveniente de la bocatoma a la planta de tratamiento de agua potable “El Diviso”. Rejilla para retención de sólidos.
Fotografía 2. Aireador para el proceso de coagulación.
Fotografía 3. Punto de dosificación de Sulfato de Aluminio.
Fotografía 4. Sedimentador con lecho en forma de colmena.
Fotografía 5. Vista panorámica de los 7 fil tros de la planta.
Fotografía 6. Toma de muestras de lodos en los fi ltros para el anál isis correspondiente.
Fotografía 7. Vaciado de fil tros para lavado y toma de muestras.
Fotografía 8. Zona proyectada para ubicar el tanque espesador.
Fotografía 9. En esta zona se proyectaron las piscinas previa demolición de la bodega existente en la parte izquierda de la imagen.
Fotografía 10. Vista panorámica de los 6 sedimentadores.
Fotografía 11. Zona proyectada para la ubicación del tanque ecual izador.
Fotografía 12. Por esta zona cruzaran las tuberías pertenecientes a la línea de impulsión desde el tanque ecual izador hasta el tanque espesador, de igual forma cruzara la l ínea de desagüe del tanque espesador.
Anexo D.
Plano 1 de 6. Reducido general
Topográfico localización planta de tratamiento de lodos.
Anexo E.
Plano 2 de 6. Planta tanque ecualizador, detalle válvulas y bombas sumergibles,
ubicación tanque ecualizador y pozo tres (3) cortes.
Anexo F.
Plano 3 de 6. Planta tanque espesador, cortes – detalles.
Anexo G.
Plano 4 de 6. Planta general de tanque espesador y piscinas de secado de lodos.
Anexo H.
Plano 5 de 6. Tanque espesador y piscinas de secado de lodos, cortes – detalles.
Anexo I.
Plano 6 de 6. Detalles: cajas de desagüe, porta válvulas, pozo de inspección,
despiece de accesorios
Anexo J .
Relaciones hidráulicas para tuberías parcialmente llenas en función de q/Q Para n/N variable con la altura de lámina
ANEXO. K DISEÑO DE BOMBA SUMERGIBLE DE IMPULSIÓN
Caudal de bombeo: 6,65 L/s = 23.94 m3/hora ≅25 m3/s
Ecuación de energía
21
*51.2
*7.3
1log21
022.0
cos10*5.1
47.6109510*5.1
1016.0*82.0*1100**
7.220810*60.4
1016.010*60.4
82.01016.0*
4
00665.01016.0"4
1:2
00000
22
3
3
5
5
2
2
2
2
2
222
1
211
=
⎥⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢⎢
⎣
⎡
+−=
=
=
===
===
==
=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
==
==
=
++=
++−++=++
++−++=++
−
−
−
−
fRDf
adeMoodydeldiagramf
asidaddepulpadevisdeldiagram
DVN
Delativarugosidadr
eriasraulicatubapunteshidilhierroduct
AQV
milhierroductmaterial
tramog
VDLfH
HHZH
HHHZ
HHHZg
VPZg
VP
R
sm
PM
PmPMB
PmPMB
pmPMB
ε
µµ
δ
ε
ε
π
φ
γγ
f 1 2
0,022 6,7 6,8 0,021 6,9 6,8
0,0215 6,8 6,8 Tramo 1.
MHH PMPM3
2
10*6.162.19
82.0*1016.022.0*0215.0 −=∴⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⎟⎠⎞
⎜⎝⎛=
Tramo 2.
21
*51.2
*7.3
1log2
1
024.0
6.4023310*5.1
1524.0*36.0*1100
04.331310*5.4
1524.0
10*60.4
36.01524.0*
4
00665.0
1524.0"6
3
5
5
2
=
⎥⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢⎢
⎣
⎡
+−=
=
==
==
==
=
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
==
===
−
−
−
fRDf
Moodydiagramadef
NR
ED
eriaraulicatubapunteshidilhierroduct
AQV
HDmaterialm
sm
ε
ε
π
φ
f 1 2 0,024 6.5 6,6 0,023 6,6 6,6
mH
esyorestotalperdidasma
mHH
PM
PMPM
1206.00016.0119.0
119.062.19
36.0*1524.0
28.119*023.02
=+=
=∴⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⎟⎠⎞
⎜⎝⎛=
Perdidas menores
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛∑=
gVkH Pm 2
2
Accesorios del bombeo
- reducción 6” x 4” HD BxB (1)
( ) ( )
57.1
57.1666.0666.011
666.0"6"4
4
22
4
22
=
=−
=−
=
==
k
kββ
φφβ
- válvula de retención 6” HD BxB (1)
6015.0*400015.0
400
====
kft
ftk
- vál vula de compuerta 6” HD BxB (2)
24.0015.0*8*2015.0
8
====
kft
ftk
- codo de 90º 6” HD BxB (1)
45.0015.0*30
015.030
====
kft
ftk
- Te 6” HD BxB (1)
3.0015.0*20
015.020
====
kft
ftk
- codo 45º 6” HD BxB (4)
96.0015.0*16*4
015.016
====
kft
ftk
Entonces:
mHH
k
PmPm 063.062.19
36.052.9
52.996.03.045.024.0657.1
2
=∴⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=
=+++++=∑
Por lo tanto
mHH
HHZH
BB
PmPMB
6836.16063.01206.05.16
2
=∴++=
++=
Figura. Viscosidad de pulpa
Fuente: el hidrociclón, publicación técnica, Juan Louis Bousso
Figura. Factor de fricción para tubería Hierro dúctil
Figura. Diagrama de Moody
SELECCIÓN DE LA BOMBA CAUDAL = 25 m 3/hora HB = 16.68 m
De bido al caudal y al valor de HB ubicados en las cur vas características la
bomba seleccionada es la T240, sus dim ensiones y especificaciones
técnicas se encuentran en el parte superior.
ANEXO. L
DETERMIN ACIÓN DEL VOLUMEN Y PESO SECO DE LOS LODOS
PRODUCIDOS
Para el diseño de los s istemas de tratamiento de lodos es necesario conocer
no solo la dosis , sino el volumen y peso del lodo que se produce tanto en el
proceso de coagulación como en el proceso de infiltración. Es ta determinación
se hace en tres pasos, de la s iguiente manera:
Paso Primero.
a. Realizar las pruebas de jarras con el agua por tratar hasta obtener los
resultados óptimos de coagulación.
b. Hacer una prueba de coagulación con cuatro jarras de un litro
agregando las mismas dosis óptimas a cada una de ellas, agitando
durante 20 – 25 minutos y vaciando lentamente (s in romper el flor) el
contenido de la jarra en su respectivo cilindro graduado.
c. Dejar decantar durante dos horas el agua y medir el volumen de
sedimentos en ml/lt que quedo en el fondo. Cuando es te volumen es
pequeño, es mejor usar el cono Imhoff. En ocasiones, para obtener
mejor precis ión cuando el sedimento es escaso, los sobrenadantes de
los lodos se pueden s ifonar transfiriendo los lodos concentrados a un
solo cono. El resultado debe dividirse por cuatro litros para obtener los
ml/lt decantados.
Paso Segundo.
a. Conocido el volumen decantado, se le aplica polímero al mismo lodo
(de 20 a 40 mg/lt, según sea el caso) muy diluido y se agita el cono o
cilindro muy lentamente. Se deja decantar por otras dos horas,
golpeando de cuando en cuando el cilindro o el cono para tratar los
puentes interparticulares que se forman, y conseguir así la mayor
compactación posible.
b. Se m ide el volumen resultante y el valor se expresa en porcentaje de
reducción, con referencia al que había en el paso anterior.
Paso Tercero.
a. Se extrae la mayor parte del sobrenadante, tratando de no botar las
partículas suspendidas en es te, si las hay, y lo que queda se filtra en
fibra de vidrio con poros de 0.3 micrones, previamente desecada y
pesada, o en papel de filtro de características sim ilares al Watman No.
40.
b. Es te filtro se mete al horno a 45-50º C durante 24 horas hasta
deshidratar por completo el material y luego se pesa de inmediato. La
diferencia de peso entre el filtro solo y el filtro con lodos son los sólidos
secos presentes en el agua, que se expresa en gramos por litro.
Cabe advertir que no es conveniente desecar a altas temperaturas por que se
pueden parte ó todos los sólidos volátiles .
Figura 1. Se introduce la capsula al horno a una temperatura de 105º c.
Figura 2. Se coloca la cápsula de porcelana en el desecador.
Figura 3. Se pesa la cápsula en la balanza.
Figura 4. Se coloca la muestra has ta que se evapore el agua.
Figura 5. Se pesa el material y se le resta el peso de la cápsula y se divide por la cantidad de muestra en
litros para obtener la concentración de lodos.
Figura 6. sólidos en suspensión de filtros y sedimentador
ANEXO. M
C.13. MANEJO DE LODOS
C.13.1 ALCANCE
En este literal se establecen los requisitos mínimos para uno de los aspectos más
críticos en la operación de plantas de tratamiento como es el manejo de los lodos
producidos en los procesos de sedimentación y filtración. Se establecen los
estudios previos, características requeridas en cada proceso junto con sus
parámetros de diseño y el control que se debe realizar. Todas las normas son
aplicables a los cuatro niveles de complejidad del sistema, a no ser que se
especifique lo contrario.
C.13.2 CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS
Los lodos que se producen en los sedimentadores constituyen entre el 60 y el 70%
de los sólidos totales y en los filtros entre el 30 y el 40%. Sin embargo en las
plantas que remueven hierro y manganeso los filtros retienen la mayoría de los
lodos: 50% a 90%. Los poli electrólitos tienden a reducir el volumen de esos lodos.
En el literal C.6.6.2.3 se exponen algunas observaciones acerca del
comportamiento de los lodos en los sedimentadores. Los procesos que deben
seguirse para un adecuado manejo de estos residuos se dividen en la evacuación
de los lodos, ya sea en forma periódica o continua, y la disposición final de los
lodos. En caso de emplear algún sistema para el manejo y disposición final de los
lodos distintos a los mencionados en este título, el diseñador debe pedir
autorización a la Comisión Reguladora de Agua Potable y Saneamiento Básico
(CRA) para su aplicación, para lo cual debe comprobar la eficiencia de dicho
proceso, ya sea por resultados obtenidos a nivel internacional o nacional, por
investigaciones, trabajos a nivel de laboratorio y/o planta piloto donde se
demuestre su efectividad.
C.13.3 ESTUDIOS PREVIOS
C.13.3.1 Caracterización de los lodos
C.13.3.1.1 Determinación de la concentración al peso de los lodos
La concentración al peso debe determinarse obteniendo el residuo total de la
porción de lodos decantados. Un procedimiento conveniente a seguir puede ser el
siguiente:
1. Dejar decantar de 4 a 6 horas la muestra de lodos.
2. Extraer el sobrenadante sin disturbar los lodos sedimentados.
3. Desecar una cápsula durante media hora a 105oC, enfriarla y pesarla en la
balanza analítica.
4. Colocar dicha cápsula en un baño de María hirviendo, e ir vertiendo en ella la
muestra de lodos hasta evaporar el agua que contenga.
5. Desecar la cápsula durante 2 horas a 105oC en una estufa apropiada.
6. Sacar la cápsula, enfriarla en el desecador y pesarla.
La concentración es igual a:
)()(
litrosinaluestraorigvolumendemgrcapsuladepesodeladiferenciaionconcentrac =
Esta operación debe repetirse varias veces hasta obtener un peso constante.
C.13.3.2 Evacuación de los lodos
Debe estudiarse la necesidad de los métodos mecánicos o sifones de flujo
intermitente, ya que no se justifican cuando la turbiedad es baja la mayoría del
tiempo. El consumo de agua de un sistema de sifones se debe tanto al flujo de
lodos que tiene que extraer como al consumo propio. Esto puede considerarse
como el costo de operación que reemplaza el de la energía eléctrica y el del
desgaste mecánico que existe en el drenaje convencional automático de
sedimentadores. Sin embargo, si este costo del agua se considera muy grande y
se quiere evitar perder dicho volumen de líquido, puede colocarse una válvula de
flotador en el eyector, que solo permite que éste trabaje durante los 60 s que
necesita para cebar el sifón o podría conectarse los eyectores a un tanque de
alimentación que por medio de válvulas solenoides programables permitiese el
paso del agua a cada uno de los eyectores en el momento que se requiera y por el
tiempo necesario para imprimarlos. Esto induce una cierta sofisticación mecánica
en el sistema, que podría hacer más recomendables las válvulas de diafragma.
C.13.3.2.1 Evacuación periódica
Debe estudiarse la necesidad de adquirir este sistema para eliminar los sólidos
provenientes de la decantación de partículas discretas (presedimentadores o
desarenadores), por ser estas partículas demasiado pesadas para ser arrastradas
fácilmente por el flujo en múltiples perforados, en la cual la velocidad no se puede
mantener alta en todo el trayecto.
C.13.3.2.2 Evacuación continúa
Este sistema debe ser evaluado y utilizado, teniendo en cuenta los equipos
requeridos para su mejor funcionamiento.
C.13.3.3 Disposición final de lodos
El tipo de tratamiento que se va a utilizar para tratar el lodo debe encontrarse
acorde al volumen y calidad de éste para lo cual debe realizarse un estudio
detallado de los costos que conlleva el proceso de tratamiento seleccionado,
según lo establecido en el capítulo A.7. La tabla C.13.1 es una guía para la
selección del tratamiento de los lodos de acuerdo a los datos promedio del
porcentaje de concentración de sólidos en diferentes tipos de lodos.
C.13.3.4 Minimización de la producción de lodos
Para reducir los costos de inversión inicial, operación y mantenimiento en los
sistemas de tratamiento de lodos deben tomarse en cuenta los siguientes criterios
para realizar es estudio:
• Cambiar el tratamiento convencional por una filtración directa, si las
condiciones fisicoquímicas del afluente lo permiten.
• Sustituir coagulantes por uso de polímeros, los cuales son más eficientes a
bajas dosis.
• Ahorrar el consumo de productos químicos por determinación de la
dosificación óptima sobre intervalos frecuentes cuando cambian las
características del agua cruda.
C.13.4 DESCRIPCIÓN DE LOS PROCESOS
Para una correcta operación en el manejo de lodos debe distinguirse entre:
1. Los lodos líquidos que involucran el agua de arrastre.
2. Los lodos concentrados a los que se les ha sacado, por sedimentación u otro
método similar buena parte del agua de arrastre.
3. Los lodos semisolidificados que son los mismos concentrados pero a los que se
les ha extraído aún más la humedad, al punto de dejarlos manejables y
transportables en estado semisólido en filtros prensa. En total el flujo de lodos de
una planta no debe ser mayor, en promedio del 5% del caudal total tratado,
teniendo en cuenta la siguiente estimación: los sedimentadores producen entre el
2 y el 4% del caudal que se procesa y los filtros entre el 1 y el 2% del mismo. La
concentración del lodo líquido debe permitir reducir su volumen del 3 al 25%,
como se observa en la tabla C.13.2.
C.13.4.1 Evacuación de los lodos
C.13.4.1.1 Sistema de evacuación
El tratamiento de los lodos puede realizarse por medio de dos métodos de
descarga intermitente:
1. El mecánico por medio de válvulas automáticas, que deben ser accionadas por
aire comprimido o por agua mediante un programador electrónico o electroválvula
que abre o cierra los circuitos para comandar las aperturas según sea la
periodicidad que se requiera.
2. El hidráulico por medio de sifones de flujo intermitente, en los cuales se hace
uso de las características del sifón hidráulico para cebarlo y pararlo sin necesidad
de recurrir a ningún elemento mecánico.
C.13.4.1.2 Tipo de evacuación
1. Evacuación periódica
Deben dejarse trabajar los sedimentadores durante un período de tiempo que
puede variar entre 15 días o uno o varios meses, según sea la turbiedad del agua
cruda durante ese período, la dosis y tipo de coagulantes y el volumen muerto
(Ver literal C.13.5.1) dejado en el tanque para almacenamiento de fangos.
2. Evacuación continúa
La evacuación continua puede hacerse en dos formas distintas, por métodos
mecánicos o sifones de flujo intermitente y por métodos hidráulicos.
a) Remoción mecánica
Este método puede llevarse a cabo de dos formas:
Con equipos que empujan por el fondo, lentamente, el lodo hacia la boca de
salida, desde donde es extraído; en este caso el lodo es arrastrado por el equipo y
la boca está quieta. Con equipos que transportan por el fondo las bocas de salida
para ir succionando el lodo en su sitio a medida que cae; en este caso el lodo está
quieto y son las bocas de salida las que se mueven.
El uso de métodos mecánicos se recomienda en los decantadores de flujo
horizontal tradicionales debido a la extensa área que estos tanques ocupan.
Pueden utilizarse los sifones aspiradores flotantes.
b) Remoción hidráulica
Los métodos hidráulicos deben dejar escurrir gravitacionalmente el lodo hasta las
bocas de salida y de ahí extraerlo, en este caso el lodo se mueve por su propio
peso y las bocas de salida están quietas. Es especialmente apropiada para
decantadores de alta tasa debido a su menor área construida que permite atolvar
los fondos sin que el costo sea excesivo y para algunos decantadores de manto
de lodos por su configuración especial.
C.13.4.2 Manejo y transporte
Los lodos líquidos pueden ser bombeados a través de tubería o transportados en
camión. Los lodos en forma de torta pueden ser transportados en camión o barco.
Los lodos de concentración diluidas de coagulantes pueden ser transportados por
gravedad o por bombeo empleando bombas centrífugas. Los lodos de cal o lodos
espesos de aluminio (8 a 15%) pueden ser transportados por bombas de
desplazamiento positivo. Los lodos de cal espesos con porcentajes iguales o
mayores a 30% o lodos de coagulación mayores al 15% pueden ser transportados
por bandas o tornillos transportadores. Los alcantarillados por gravedad deben ser
diseñados para mantener una velocidad de flujo mínima sin sedimentación. Deben
tomarse todas las precauciones necesarias para proteger la tubería y las bombas
de la corrosión y la abrasión.
C.13.4.3 Acondicionamiento de lodos
Se recomienda acondicionar los lodos mediante operaciones físicas o químicas
para mejorar el proceso de deshidratación. Para el acondicionamiento con
químicos inorgánicos puede utilizarse cal, cloruro férrico o sulfato ferroso, con el
fin de promover la floculación. La cal debe emplearse para controlar el pH, el olor y
para desinfectar. El acondicionamiento de lodos con compuestos inorgánicos debe
incrementar la masa de sólidos secos de 15 a 35%. También pueden
acondicionarse los lodos con compuestos orgánicos como los polímeros, los
cuales mejorarán la floculación.
C.13.4.4 Disposición final de los lodos
C.13.4.4.1 Almacenamiento
Los lodos generados por los procesos de tratamiento del agua deben clasificarse
principalmente en los siguientes grupos:
• Residuos por el retrolavado de los filtros.
• Lodos del proceso de coagulación con aluminio o hierro.
• Precipitados de hierro y manganeso.
• Lodos del proceso de ablandamiento.
El almacenamiento depende de la cantidad de lodos producidos por la planta de
tratamiento.
C.13.4.4.2 Tratamiento
El objetivo general de las técnicas de secado de lodos es reducir el tamaño del
lodo y producir un material que debe ser satisfactorio para los procesos de
recuperación o disposición convenientes. Se dan a continuación las diferentes
alternativas para el secado de los lodos:
1. Espesado gravitacional
Debe practicarse para reducir el tamaño de material a ser dispuesto con el objetivo
de suministrarle Mayor consistencia y reducir la forma de las unidades de secado
subsecuentes. El espesamiento de los lodos de cal debe realizarse con el fin de
aumentar el grado de sólidos concentrados y dar una mayor consistencia al
material alimentado a las unidades de secado.
2. Filtración al vacío
Después de la adición de polímeros y cuando se presenta una gran concentración
de sólidos inertes debe implementarse la filtración al vacío que puede secar los
lodos del coagulante hasta el 20 % de sólidos. La filtración al vacío es efectiva
para el secado de lodos provenientes del ablandamiento del agua.
3. Filtración a presión
Debe aplicarse para secar lodos provenientes de los procesos de coagulación-
floculación y del Ablandamiento del agua. Debe usarse cuando las características
del lodo son difíciles de manejar ya que puede mantener los sólidos bajo presión
por extensos períodos de tiempo hasta que la consistencia deseada sea
alcanzada.
4. Centrífugas
La canasta centrífuga opera semicontinuamente. Los grupos de lodos deben ser
alimentados a la unidad para concentración de sólidos. Las centrífugas tienen las
siguientes características:
Las recuperaciones alcanzadas deben acercarse al 90 % sin polímeros y al 99 %
con 0.5 a 1.0 Kg. de polímeros por tonelada de residuos sólidos.
Las mezclas de lodos de cal y aluminio pueden llegar a una concentración de
sólidos del 15 a 40%. El espesamiento de lodos de aluminio produce una
concentración de sólidos del 11 % después de un ciclo de 40 minutos. Pueden
concentrarse los residuos del retrolavado del filtro produciendo un 6 % de sólidos
en 20 min sin polímero y un 10 % de sólidos en 80 min con polímero. La
centrifugación es un proceso continuo en el cual el lodo debe alimentarse al
recipiente y el pastel de lodo es exprimido y descargado mientras el flujo
concentrado es retenido.
5. Camas de secado
El uso de las camas de secado esta limitada por el clima pero los rangos pueden
variar de 1 a 20 por año, ésta tasa de utilización puede incrementarse con el uso
de polímeros.
C.13.4.4.3 Descarga
La descarga de los lodos debe sujetarse a las siguientes especificaciones:
1. Para devolverlos directamente a la corriente de agua debe adquirirse un
permiso de las autoridades competentes y deben realizarse estudios de impacto
ambiental en el que se demuestre que no presentan indicios de perjuicios al
ecosistema circundante.
2. Para descargarlos en alcantarillados (con o sin tratamiento) debe verificarse que
los posibles daños a éste no resultan significativos.
3. Llevarlos a lagunas de almacenamiento en donde se decantan y por
extrafiltración y evaporación se elimina el agua de arrastre hasta dejar el lodo
semisolidificado. De allí debe extraerse por sistema mecánico y transportarlo al
punto de disposición final.
4. Concentrar el lodo en concentradores, extraer dicho lodo y llevarlo a lagunas de
secado en donde debe ser solidificado para luego transportarlo y depositarlo en el
sitio que se acuerde.
5. Secar el lodo por sistemas mecánicos: filtros prensa, centrifugado, filtros al
vacío, o camas de secado extraer la pasta desecada que se produce en ellos y
transportarla hasta el lugar de almacenamiento.
6. La descarga final del agua lixiviada, si se hace a un cuerpo de agua, debe
cumplir con las normas de vertimiento que trata el artículo 72 del Decreto 1594 del
26 de junio de 1984 del Ministerio de Salud.