Diseño ambiental determinación de caudales, vertederos

Diseño Ambiental I
CLASE UNIDAD I
Diseño Conceptual de Procesos de
Sistemas de Tratamientos de Agua

Contenido
Aspectos Generales
Atributos de proceso a considerar en el
diseño de procesos de sistemas de
tratamientos de agua residuales.
Parámetros considerados en el diseño de
unidades de Tratamiento de aguas.
Confiabilidad en la elección y
diseño de procesos
Etapas del diseño de procesos de
sistemas de tratamiento de agua

CONSIDERACIONES
DE DISEÑO DE
UNIDADES DE
TRATAMIENTO DE
AGUAS
Material electrónico recopilativo
para fines didáctico

Actividad Industrial
1. Seguridad
e Higiene
Laboral
2. Actividad
Altamente
Riesgosa
3. Salud
Ambiental,
Riesgos
Sanitarios
4. Manejo de
Residuos -
5. Emisiones
atmosféricas
6. Contaminación
Atmosférica
7.
Descargas
Industriales
Municipios
8. Descargas a
cuerpos
receptores
9. Seguridad
sobre Transporte
10. Prevención
y Respuesta
Emergencias
11.
Contaminación
de sitios
12. Contaminación de acuíferos
13. Control
sanitario de
productos

Control de
inventarios o
seguimiento
de materiales,
residuos y
emisiones
Mantenimiento
preventivo
Prevención y
control de
fugas y
derrames
Mejoras en la
producción
Mejoras en la
manipulación
de materiales
Empleo de guías de utilización de
materiales y equipos, orientadas a
disminuir la generación de residuos
y emisiones
Segregación de
la corriente de
residuos y
emisiones

Política
Medioambiental
Planificación
Implantación y
funcionamiento
Control y
acción
correctora
Revisión
por la
dirección
Mejora
continua

Análisis y diseño de procesos de
tratamiento de aguas
Planificación de las instalaciones
Necesarias, se establecen los
criterios de diseño
Etapa creativa, constituye la primera
etapa del diseño, distribución física de
los elementos de la planta.
Se dimensionan y desarrollan los
parámetros de diseño, se evalúan los
riesgos y la confiabilidad
Análisis y
diseño
Planeación
Diseño
conceptual
Diseño
Preliminar

Atributos de proceso a considerar en el
diseño de procesos de sistemas de
tratamientos de agua residuales.

ASPECTOS AMBIENTALES
Contaminación
por Cromo
Curtiembre
EN UN PROCESO…¿QUÉ SE DEBE TOMAR EN CUENTA?

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Programas de reducción de contaminantes (AR)
 Estudios cuantitativos de uso de
agua y reuso de agua residual
tratada
 Identificación fuentes generadoras,
materias primas, tecnologías,
patrones de uso.
 Implantación de técnicas para la
minimización de contaminantes
descargados al agua
 Reducción en la fuente
 Cambio materias primas
 Cambio tecnología
 Modificación patrones uso

Caracterización Aguas Residuales
 Determinación de flujos de agua residual
 Cantidad
 Patrones de generación
 Determinación de parámetros de calidad de las aguas residuales
 Tipo: Biológicos, fisicoquímicos.
 Cantidad: Concentración
 Laboratorios acreditados y aprobados por las autoridades
ambientales // Empresa.

Fuentes de Aguas Residuales
Residenciales, Comerciales, Centros institucionales y
recreativos: son función de la población, varían con
la época del año
Generada en industrias: varían de acuerdo al tipo de
actividad y nivel de producción
Se refiere a caudales que entran al sistemas a través del suelo
(infiltración), proveniente de bajantes (escorrentía) o tuberías
defectuosas o conexiones no controladas (pérdidas)
Agua residual doméstica vertida en sistemas
de recolección
Agua Residual No Doméstica vertida en
sistemas de recolección
Infiltración, escorrentía y pérdidas en la red
de abastecimiento

Composición de Aguas Residuales
 Aguas de Origen natural:
Pueden presentar metales, fenoles y restos de actividades
agrícolas, materiales suspendidos y sólidos arrastrados del
lecho.
En ningún caso se puede hablar de un caudal y composición
típica, pues estos varían de acuerdo al consumo de agua, las
actividades e incluso las costumbres de la población.
Residuales de origen doméstico:
Principalmente presentan altas concentraciones
de detergentes, organismos patógenos, materia
fecal y materia orgánica.
Residuales de origen industrial:
Composición variada de acuerdo a la actividad
productiva desarrollada, pueden presentar bases y
ácidos, metales pesados, cloruros, entre muchos otros.

Planeación
 Factores a tener en cuenta:
• Identificar posibles fuentes
• Determinar los requisitos de calidad para el agua.
• Comparar los requisitos de calidad del agua con los valores
actuales o que podrían obtenerse mediante algún tipo de
tratamiento.
• Estimar los flujos de aguas residuales producidas y requeridas
y volúmenes a ser almacenados.
• Analizar las objeciones de los usuarios en relación con el uso
de agua reciclada.
• Realizar estimaciones de costos actuales del agua y del agua
residual tratada y costos previstos.

Estudios tratabilidad aguas residuales
 Estudios de tratabilidad biológicos
 Medio Suspendido
 Medio Fijo
 Obtención de constantes cinéticas de degradación de contaminantes
 Obtención constantes de transferencia de oxígeno
 Estudios de tratabilidad fisicoquímicos
 Pruebas de coagulación - floculación
 Oxidación química
 Pruebas de precipitación química
 Pruebas de ajuste de pH
Planeación

Planeación
 Definir las metas de reducción de agua
de suministro y agua residual.
 Metas: específicas, cuantificables,
asignables, realistas y tiempo necesario para
alcanzarlas.
• Ejm: reducir el consumo de agua en (área) en (%)
para (fecha)
Ejecución o inicio de marcha del
programa.

Etapa de Diseño
Ingeniería del Diseño
(Taller)

Parámetros considerados
en el diseño de unidades
de Tratamiento de aguas.

Caudales y Cargas de diseño
Para el análisis y diseño del proceso se determinan los
CAUDALES Y CARGAS DE DISEÑO
 Caudal (Q): Volumen de agua
por unidad de tiempo, es uno de
los parámetro de diseño mas
importantes.
 Carga: Concentración de los
constituyentes por unidad de
tiempo en las aguas residuales,
se mide en libras por día (lb/día)
o kilogramos por día (Kg/día)

Caudal Máximo, Mínimo y Permanente

Los caudales se basa en consideraciones tipo hidráulicas y del proceso
caudales promedio Relación promedia por periodos
caudales máximo mínimo y mantenido,. Relación máxima, mínima por
periodos
Factor Pico (FP)= caudal máximo promedio
caudal promedio
FP es un valor normado para caudales
Caudal Máximo, Mínimo y Permanente

Carga Másica de Contaminantes

Concentraciones de Diseño
Se usa normalmente la Concentración media
Integrada, aumentándola en un 10%.
También pueden usarse valores históricos de
concentración en el caso de no disponer de datos
actualizados, siempre aumentándolo entre un 10 y
15% para estimar con mayor exactitud las
variaciones.

Concentración media integrada

Carga Másica de Diseño
Es muy importante manejar este dato,
es determinante para el
dimensionamiento de las unidades de
tratamiento.
Las unidades de tratamiento se deben
dimensionar de modo que la carga
mínima se distribuya por periodo de
tiempo.
La elección de la carga de diseño se
realizan Curvas de Carga Másica.

Confiabilidad en la elección y
diseño de procesos

Confiabilidad en la elección y diseño de
procesos: definición y métodos.
Confiabilidad: probabilidad de conseguir un desempeño
adecuado por lo menos durante un periodo de tiempo específico
bajo condiciones determinadas
1) Método CDC (uso de coeficiente de confiabilidad)
mx= (CDC).Xs
mx= concentración media del constituyente
Xs= valor establecido pro la norma
CDC= coeficiente de confiabilidad
2) Confiabilidad mecánica de los procesos:
a) Árbol para el análisis de fallas.
b) Árbol para el análisis de eventos.
c) Análisis tipo fallas y consecuencias.
d) análisis de componentes críticos
.

Factores a considerar para la elección
Aplicabilidad del Proceso
Caudal de Operación
Variaciones de Caudal
Características del Agua Cruda
Constituyentes inertes e
inhibidores
Condiciones Climáticas
Cinética de la reacción (elección del reactor)
Desempeño
Residuos de Tratamiento

Factores a considerar para la elección
Procesamiento de Lodos
Restricciones Ambientales
Condiciones Químicas
Condiciones Energéticas
Recursos Adicionales
Personal disponible
Condiciones de operación y mantenimiento
Procesos Auxiliares
Disponibilidad de Terreno

Elección y Diseño de Procesos
Se debe seleccionar la combinación más
apropiada de procesos a fin de transformar
las características iniciales a niveles
aceptables de acuerdo al uso que se dará a
los afluentes del proceso.
La elección de los métodos depende de:
 Constituyentes
 Grado de remoción de los mismos

Operaciones Fisicas
Operaciones Químicas
Operaciones Biológicas
METODOS
1) Aplicación de fuerzas
físicas (floculación,
sedimentación, filtración,
tamizado, mezcla…
2) Remoción o transformación
de contaminates por
adición de insumos
químicos o reacciones
químicas: precipitación,
absorción, desinfección…
3) Remoción de contaminates
por actividad biológica:
- Elección y diseño de los métodos de
tratamiento:

Niveles de Tratamiento de Agua Residual
Nivel de Tratamiento Descripción
Preliminar Remoción de constituyentes que pueden causar
problemas operacionales
Primario Remoción de algunos sólidos suspendidos y materia
orgánica
Primario Avanzado Remoción intensiva de sólidos y MO, generalmente
por medio de adición de insumos químicos o filtración
Secundario Remoción de compuestos orgánicos biodegradables y
SS, desinfección.
Secundario con
remoción
Remoción de compuestos biodegradables, SS y
nutrientes (N, P)
Terciario Remoción de SS residuales por filtración en medio
granular, siempre se usa la desinfección
Avanzado Remoción de residuales, se usa cuando se quiere
reusar el agua tratada o en el control de eutrofización.

-
Ej. Planta de Tratamiento de Agua Residual

ESTAMOS TAN CERCA DEL
LÍMITE, QUE PUEDE QUE
DESPERTEMOS UN DÍA PARA
DARNNOS CUENTA DE QUE YA
NO QUEDA NADA POR SALVAR

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