Diseño del sistema de distribución del afluente en unidades de tratamiento de aguas residuales domésticas

Palabras clave: Plantas de tratamiento, reactores anaerobios, sedimentador primario, sistemas de distribución, tratamiento de aguas residuales

Resumen

El tratamiento eficiente de las aguas residuales domésticas está asociado a las buenas prácticas operacionales en las plantas de tratamiento de agua residual (PTAR) y al diseño adecuado de cada unidad de tratamiento, con lo cual se asegura el correcto funcionamiento hidráulico de cada PTAR. Por tal motivo, el objetivo de este artículo fue estudiar el diseño de los múltiples sistemas de distribución del afluente de un sedimentador primario de alta tasa, un reactor UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) y un filtro anaerobio de flujo ascendente (FAFA) en las PTAR de los municipios de San Carlos y San Roque, y en el corregimiento de Santiago, respectivamente, ubicados en Antioquia-Colombia. Para ello, se utilizó la metodología propuesta por Hudson en 1981 para evaluar el funcionamiento del diseño actual y, posteriormente, se realizó un predimensionamiento que permitiera distribuir el caudal uniformemente, tener velocidades dentro de los rangos recomendados por la literatura y obtener la pérdida de carga total generada por el múltiple de distribución en cada unidad de tratamiento evaluada. Se evidenció que el diseño existente no es eficiente y que el nuevo predimensionamiento asegura la distribución homogénea del caudal y proporciona velocidades que contribuyen positivamente al proceso de tratamiento. El estudio concluye que a menor número de orificios y mayor diámetro de tubería se presenta una distribución uniforme del caudal, además que la pérdida de carga total depende, tanto de la cabeza de velocidad, como del coeficiente de pérdida de carga. El diámetro del orificio fue el parámetro predominante para controlar la velocidad de entrada a las unidades de tratamiento.

Biografía del autor/a

Astrid L. Macías , Universidad de Antioquia, Colombia

Grupo Diagnóstico y Control de la Contaminación (GDCON), Grupo de Investigación en Gestión y Modelación Ambiental (GAIA), Escuela Ambiental, Facultad de Ingeniería, sede de Investigaciones Universitarias (SIU), Universidad de Antioquia. Calle 70 No. 52-21, Medellín-Colombia, astrid.macias@udea.edu.co

Diana C. Rodríguez* , Universidad de Antioquia, Colombia

Grupo Diagnóstico y Control de la Contaminación (GDCON), Escuela Ambiental, Facultad de Ingeniería, sede de Investigaciones Universitarias (SIU), Universidad de Antioquia. Calle 70 No. 52-21, Medellín-Colombia, diana.rodriguez@udea.edu.co

Francisco J. Molina, Universidad de Antioquia, Colombia

Grupo de Investigación en Gestión y Modelación Ambiental (GAIA), Escuela Ambiental, Facultad de Ingeniería, sede de Investigaciones Universitarias (SIU), Universidad de Antioquia. Calle 70 No. 52-21, Medellín-Colombia, francisco.molina@udea.edu.co

Referencias bibliográficas

J. Tang, C. Zhang, X. Shi, J. Sun, and J. A. Cunningham, “Municipal wastewater treatment plants coupled with electrochemical, biological and bio-electrochemical technologies: Opportunities and challenge toward energy self-sufficiency,” J Environ Manage, vol. 234, pp. 396–403, Mar. 2019, https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2018.12.097

H. Awad, M. Gar Alalm, and H. Kh. El-Etriby, “Environmental and cost life cycle assessment of different alternatives for improvement of wastewater treatment plants in developing countries,” Science of The Total Environment, vol. 660, pp. 57–68, Apr. 2019, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.12.386

F. Molina and R. Mejía, “Presente y futuro del tratamiento de aguas residuales municipales en el departamento de Antioquia: una mirada inicial,” Ingeniería y Sociedad, no. 5, pp. 34–38, Dec. 2012, [Online]. Available: https://revistas.udea.edu.co/index.php/ingeso/article/view/13985

M. Esmaeili Varaki, J. Farhoudi, and D. Walker, “Study of flow structure and sediment entry to a lateral intake,” Proceedings of the Institution of Civil Engineers - Water Management, vol. 164, no. 7, pp. 347–360, Jul. 2011, https://doi.org/10.1680/wama.2011.164.7.347

J. A. Valencia, Teoría y práctica de la purificación del agua, 3rd ed., vol. 1. Bogotá D.C, Colombia: McGraw-Hill Interamericana, 2000. [Online]. Available: https://books.google.com.co/books?id=xljBOwAACAAJ

L. Sun and N. Chang, “Integrated-signal-based leak location method for liquid pipelines,” J Loss Prev Process Ind, vol. 32, pp. 311–318, Nov. 2014, https://doi.org/10.1016/j.jlp.2014.10.001

J. A. Pérez Parra, Manual de Tratamiento de Agua, 1st ed. Universidad Nacional de Colombia, 1981. [Online]. Available: https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/2056

G. Tchobanoglous, F. L. Burton, H. D. Stensel, Inc. Metcalf & Eddy, and F. Burton, Wastewater Engineering: Treatment and Reuse, 1 st. New York, USA: McGraw-Hill Education, 2003. [Online]. Available: https://books.google.com.co/books?id=-eoeAQAAIAAJ

A. C. van Haandel and G. Lettinga, Tratamento anaeróbio de esgotos: um manual para regiões de clima quente, EpGraf, Campina Grande-PB, Brasil, vol. 4, 1994.

R. L. Droste and R. L. Gehr, Theory and Practice of Water and Wastewater Treatment, John Wiley & Sons. New York, USA: Wiley, 2018. [Online]. Available: https://books.google.com.co/books?id=gmV-DwAAQBAJ

J. A. Cabrera and F. J. F.J. Otaya, “Determinación y evaluación de la distribución de flujo y su eficiencia, en la estructura de entrada sumergida para el conducto principal y laterales de sección constante y variable, en un tanque decantador de placas inclinadas,” Universidad de Nariño, Pasto, 2014. Accessed: Apr. 11, 2022. [Online]. Available: http://sired.udenar.edu.co/id/eprint/1677

S. D. Graber, “Manifold Flow in Pressure-Distribution Systems,” J Pipeline Syst Eng Pract, vol. 1, no. 3, pp. 120–126, Aug. 2010, https://doi.org/10.1061/(ASCE)PS.1949-1204.0000059

M. Rahmani Firozjaei, S. A. A. Salehi Neyshabouri, S. Amini Sola, and S. H. Mohajeri, “Numerical Simulation on the Performance Improvement of a Lateral Intake Using Submerged Vanes,” Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Civil Engineering, vol. 43, no. 2, pp. 167–177, Jun. 2019, https://doi.org/10.1007/s40996-018-0126-z

H. E. Hudson, “Water clarification processes: Practical Design and Evaluation,” First Edition, Van Nostrand Reinhold Co, 1981.

H. Haddad, E. Ahmad, and K. Azizi, “Numerical simulation of the inlet sedimentation rate to lateral intakes and comparison with experimental results,” Journal of Research in Ecology, vol. 5, no. 1, pp. 464–472, Feb. 2017, [Online]. Available: https://www.academia.edu/33966292/Numerical_simulation_of_the_inlet_sedimentation_rate_to_lateral_intakes_and_comparison_with_experimental_results

Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente (CEPIS), Tratamiento de agua para consumo humano: Plantas de filtración rápida. Lima, Perú, 2004.

Alcaldía Municipal San Carlos Antioquia, “Plan de desarrollo del municipio de San Carlos (2016-2019),” San Carlos, Antioquia, 2016. [Online]. Available: https://www.sancarlos-antioquia.gov.co/Transparencia/PLANDEDESARROLLOSANCARLOSSOMOSTODOS/SitePages/Inicio.aspx

F. A. Úsuga, A. F. Patiño, D. C. Rodríguez, and G. A. Peñuela, “Kinetic study and removal of contaminants in the leachate treatment using subsurface wetlands at pilot scale,” Revista ION, vol. 30, no. 2, pp. 55–63, May 2017, https://doi.org/10.18273/revion.v30n2-2017005

S. R. Qasim, Wastewater Treatment and Reuse, Theory and Design Examples, Volume 1: Principles and Basic Treatment. CRC Press, 2017. https://doi.org/10.1201/b22368

J. Arboleda Valencia, Teoría, diseño y control de los procesos de clarificación del agua. Lima, Perú: McGraw-Hill Interamericana, 1972.

M. von Sperling and C. de Lemos Chernicharo, Biological Wastewater Treatment in Warm Climate Regions Volume I, Londres: IWA Publishing, 2005. [Online]. Available: https://es.b-ok.lat/book/3600509/1bbab6

K. Hirom and T. T. Devi, “Application of Computational Fluid Dynamics in Sedimentation Tank Design and Its Recent Developments: a Review,” Water Air Soil Pollut, vol. 233, no. 1, p. 22, Jan. 2022, https://doi.org/10.1007/s11270-021-05458-9

C. Reyes, F. Apaz, Y. Niño, B. Barraza, C. Arratia, and C. F. Ihle, “A review on steeply inclined settlers for water clarification,” Miner Eng, vol. 184, p. 107639, Jun. 2022, https://doi.org/10.1016/j.mineng.2022.107639

F. Bouisfi, A. Bouisfi, H. Ouarriche, M. el Bouhali, and M. Chaoui, “The effect of inlet and outlet position and sediments concentration on sedimentation tank efficiency,” in 2018 4th International Conference on Optimization and Applications (ICOA), Apr. 2018, pp. 1–4. https://doi.org/10.1109/ICOA.2018.8370535

C. He, J. Wood, J. Marsalek, and Q. Rochfort, “Using CFD Modeling to Improve the Inlet Hydraulics and Performance of a Storm-Water Clarifier,” Journal of Environmental Engineering, vol. 134, no. 9, pp. 722–730, Sep. 2008, https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9372(2008)134:9(722)

P. Rodríguez López, A. Gutiérrez Lavín, M. M. Mahamud López, and J. L. Bueno de las Heras, “Flow models for rectangular sedimentation tanks,” Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, vol. 47, no. 9–10, pp. 1705–1716, Sep. 2008, https://doi.org/10.1016/j.cep.2007.09.020

A. G. Griborio, J. A. Rodríguez, L. Enriquez, and J. A. McCorquodale, “Use of three-dimensional computational fluid dynamics model for a new configuration of circular primary settling tank,” Water Science and Technology, vol. 84, no. 2, pp. 333–348, Jul. 2021, https://doi.org/10.2166/wst.2021.110

Cómo citar
[1]
A. L. Macías, D. C. Rodríguez, y F. J. Molina, «Diseño del sistema de distribución del afluente en unidades de tratamiento de aguas residuales domésticas», TecnoL., vol. 25, n.º 55, p. e2428, nov. 2022.

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Publicado
2022-11-18
Sección
Artículos de investigación

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