Planta de tratamiento de aguas servidas

Sistemas. Tipos. Fisicoquímicas. Biológicas. Electrocatalítica. Agua. Potable. Reglamentación vigente. Aplicación. Proceso. Selección. Consumos. Instalaciones. Mecánicas. Eléctricas. Bacterias. Volumen

  • Enviado por: Mauricio Chiguay
  • Idioma: castellano
  • País: Chile Chile
  • 28 páginas

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Objetivos

Se pretende establecer algunas consideraciones básicas y generales a fin de poder seleccionar la instalación más adecuada de una Planta de Tratamiento de Aguas Servidas, teniendo en cuenta las normas nacionales e internacionales vigentes que hablan sobre la prevención y contaminación de nuestros mares.

Actualmente se acepta que el mar es un recurso natural en lo que a disposición de desechos se refiere y que la clave para la prevención del medio marino está en la aplicación de medidas de manejo ambientales adecuadas.

El hecho de compartir un medio como el oceánico, obliga a los países costeros a realizar un esfuerzo común por protegerlo, y hace que su contaminación ya no sea considerada una amenaza local, sino, más bien un problema mundial.

De aquí nace la importancia de tener en cuenta las normas que actualmente existen en el país para seleccionar una adecuada Planta de Tratamiento de Aguas Servidas, y garantizar mediante una adecuada instalación, operación y mantención, el buen funcionamiento que permita contribuir a disminuir la contaminación de nuestros mares.

Descripción General

Actualmente existen diversos tipos de Sistemas de Tratamientos de Aguas Servidas, a continuación se dará a conocer algunos tipos de plantas de mayor aplicación en la industria naviera, las cuales son:

  • Planta Fisicoquímicas

  • Plantas Biológicas

  • Planta Electrocatalítica

  • Reglamentación Vigente

    Actualmente, existe una directiva técnica de la Dirección General del Territorio Marítimo y Marina Mercante (Directemar), con fecha del 07 de Septiembre de 1993, con respecto a la contaminación acuática. Esta directiva básicamente imparte instrucciones relacionadas con los equipos que se deben exigir a los buques y artefactos navales para cumplir con dichos objetivos. La directiva está basada en MARPOL 78/73, por lo tanto sólo mencionaremos que existe. Es importante destacar el acuerdo a la información obtenida de la autoridad pertinente, que ésta directiva comenzará a ser ley a partir de Abril de 1995. Y cuando MARPOL 73/78 entre en vigor, prevalecerá esta última.

    El convenio MARPOL 73/78, está compuesto de 20 artículos principales, de 10 artículos secundarios, 2 protocolos relativos a informes sobre incidentes relacionados con sustancias dañinas y arbitraje, respectivamente, y 5 anexos que contienen reglas para prevenir las distintas formas de contaminación marina que se originen en los buques. Brevemente los 5 anexos tratan de lo siguiente.

    Anexo 1: Reglas Para Prevenir Contaminación Por Hidrocarburos

    Posee 3 capítulos:

    • Generalidades, en que se definen una serie de términos, ámbito de aplicación, certificados, etc.

    • Normas para controlar la contaminación, se definen como una serie de reglas para controlar las descargas de hidrocarburos, métodos de prevención, excepciones, instalaciones y servicios, etc.

    • Normas para reducir la contaminación, se refieren a averías supuestas, derrame hipotético, disposición de tanques, compartimentado y estabilidad, y certificados.

    Anexo 2: Contaminación Por Sustancias Nocivas Líquidas Transportadas a Granel

    Posee 13 reglas que en líneas generales tratan definiciones, ámbito de aplicación, clasificaciones, descargas, excepciones, instalaciones, medidas de control, certificado, y adjunta listas de sustancias nocivas

    Anexo 3: Contaminación Por Sustancias Perjudiciales Transportadas por Vía Marítima en bultos, Contenedores, Tanques Portátiles y Camiones Cisterna o Vagones Tanque.

    Posee 8 reglas que se refieren al ámbito de aplicación, embalajes, documentación, estiba, limitaciones, excepciones y notificación.

    Anexo 4: Contaminación Por Aguas Sucias de los Buques

    Posee 11 reglas que incluyen definiciones, ámbito de aplicación, certificados, descargas, excepciones y modelos de certificados

    Anexo 5: Contaminación Por Las Basuras de los Buques

    Posee 7 reglas que abarcan definiciones, ámbito de aplicación, prescripciones especiales, excepciones e instalaciones y servicios de recepción

    Los anexos 1 y 2 del MARPOL, son obligatorios, mientras que el anexo 3, 4 y 5, son facultativos. Por lo tanto, los estados que han ratificado o se han adherido al convenio deberán poner en efecto las disposiciones de los anexos 1 y 2, pero pueden optar por no adherirse a todos o algunos de los anexos 3, 4 y 5. Sin embargo, existe un artículo con respecto a la entrada en vigor de los anexos facultativos, el cual señala que entrará en vigor 12 meses después de la fecha en que por lo menos 15 estados cuyas flotas mercantes combinadas constituyan no menos del 50% del tonelaje bruto de la marina mercante mundial que se hayan hecho parte del MARPOL 73/78, incluyendo dicho anexo.

    Sin duda que de acuerdo al tema en cuestión, el anexo que más nos interesa por el momento es el anexo 4, este anexo facultativo ha sido ratificado por 24 estados cuyo tonelaje combinado de la flota mercante equivale aproximadamente al 37.46% de la flota mercante mundial y, por lo tanto, falta un 12.54% para que se cumplan las condiciones de su entrada en vigor.

    Aplicación

    Las disposiciones al anexo 4 se aplicarán a:

  • Los buques nuevos cuyo arqueo bruto sea igual o superior a 200 toneladas.

  • Los buques nuevos cuyo arqueo bruto sea menor de 200 toneladas, que estén autorizados para transportar mas de 10 personas.

  • Los buques nuevos que, sin tener arqueo bruto medido, estén autorizados para transportar más de 10 personas.

  • Los buques existentes cuyo arqueo bruto sea superior a 200 toneladas, 10 años después de la fecha de entrada en vigor del anexo 4.

  • Los buques existentes cuyo arqueo bruto sea menor a 200 toneladas, que estén autorizados para transportar más de 10 personas, 10 años después de la entrada en vigor del anexo 4.

  • Los buques existentes que, sin tener arqueo bruto medido, estén autorizados para transportar más de 10 personas, 10 años después de la fecha de entrada en vigor del anexo 4.

  • Conviene destacar que existen reglas que contemplan la posibilidad de que en vez de que se cuente con una planta de tratamientos agua servidas, que se instale un estanque de retención que tenga la capacidad suficiente a juicio de la administración, para retener las aguas sucias, habida cuenta del servicio que presta el buque, el número de personas a bordo del mismo y otros factores pertinentes. El estanque estará dotado de medios para indicar visualmente la cantidad del contenido, y que el buque esté dotado de un conducto que corra hacia el exterior en forma adecuada para descargar las aguas sucias en las instalaciones de recepción y que dicho conducto esté provisto de una conexión universal a tierra conforme a lo prescrito en estas reglas.

    Por otro lado, el reglamento antes mencionado dice que:

    Se prohibe efectuar descargas de aguas sucias a toda nave o artefacto naval en el mar, salvo que:

  • Efectué descarga a una distancia superior a 4 millas marinas de la tierra más próxima, si las aguas sucias han sido previamente desmenuzadas y desinfectadas.

  • Efectué la descarga a una distancia mayor de 12 millas marinas de la tierra más próxima, si las aguas sucias no han sido previamente desmenuzadas y desinfectadas.

  • En cualquier caso, las aguas sucias que hayan sido almacenadas en los tanques de retención no se descargarán instantáneamente, sino a un régimen controlado, hallándose la nave o artefacto naval navegando en ruta a una velocidad no menor de 4 nudos.

    En consecuencia y de acuerdo a lo anteriormente dicho, es sumamente importante tener presente estas disposiciones legales antes de optar por una planta de tratamiento de aguas servidas, sin prejuicio de los beneficios ecológicos que la instalación de ésta traerá.

    Definiciones

    • Aguas negras: Producidas por W.C.

    • Aguas Grises: Producidas por duchas, lavamanos, drenajes de cubierta, lavandería y cocina.

    Funcionamiento de las Plantas de Tratamiento de Aguas Servidas

  • Plantas Físico /Químicas

  • Los dispositivos de saneamiento marino (MSD) del tipo físico químico utilizan una disolución de hipoclorito de sodio diluido al 5%, para efectuar el proceso de desinfección y está diseñado específicamente para aplicaciones marinas.

    Estos sistemas están equipados con un sistema de control y monitoreo a base de un microprocesador de estado sólido, el cual controla automáticamente el tratamiento del efluente de aguas de desecho, advierte la ocurrencia de cualquier paro en la operación así como también señala las causas de cualquier mal funcionamiento. El microprocesador de control activa el sistema solamente cuando es necesario, por lo tanto, el sistema consume energía solamente cuando se requiere la aplicación del tratamiento.

    Descripción del Proceso

    Las aguas crudas de desecho entran al tanque de tratamiento (el esquema del MSD) que se encuentra en la figura 1, donde son maceradas. Las aguas crudas de desechos son recicladas continuamente y de regreso hacia el tanque de tratamiento hasta que los sólidos que contienen son lo suficientemente pequeños para pasar a través de la pantalla de retención o reducción. Esta pantalla se lava por corriente de agua limpia en forma continua para evitar la acumulación de sólidos. Después de pasar a través de la pantalla de retención o reducción, las aguas de desecho fluyen a través de una serie de tanques de sedimentación donde se restringe el movimiento de los sólidos en suspensión. Dichos sólidos en suspensión se dejan sedimentar y son devueltos al tanque de tratamiento por medio de la bomba de retorno de lodos para ser procesados nuevamente. El efluente pasa a través de los módulos de sedimentación y posteriormente se descarga sobre la borda. La desinfección de las aguas de desechos se logra mediante la hipoclorinación al 5% de sodio (tipo doméstico), la oxidación química dentro del tanque de tratamiento del sistema, la cual se mide por medio de un sistema que permite la inyección de la cantidad adecuada de desinfectante desde el recipiente de almacenamiento hasta el tanque de tratamiento.

    Planta Físico Química

    Figura 1.

    Nomenclatura de la Planta Físico Química (figura 1.)

  • Retrete y baños en general

  • Válvula medidora

  • Estanque de desinfectante

  • Pantalla de retención reducción

  • Panel de control

  • Bomba de lavado con agua limpia

  • Indicador remoto del estado de funcionamiento

  • Módulos de sedimentación

  • Bomba maceradora

  • Bomba de flujo

  • Bomba de retorno de lodos

  • Bomba de descarga

  • Planta Biológicas

  • Este tipo de plantas de aguas servidas tiene una técnica similar a las plantas centrales terrestres, en las cuales todas las aguas de desechos doméstico pasan a través de un sistema biológico, asegurando un afluente purificado al máximo.

    Este sistema ofrece diversas ventajas y puede mantenerse en operación en cualquier parte donde quiera que la nave arribe con fines comerciales.

    Descripción del Proceso

    Son plantas de tratamiento biológico de primera generación. Su característica principal es que las aguas grises pasan simplemente por una unidad de cloración u otro tipo de esterilizante y sólo las aguas negras son tratadas biológicamente. Las aguas servidas contienen materiales flotantes y disueltos con presencia de microorganismos, es muy importante que éstos sean activados, lo que se efectúa agregando oxigeno (aeróbico) o eliminando todo el oxígeno (anaeróbico). Todas las plantas de tratamientos de aguas servidas para buques son aeróbicas.

    Los microorganismos no son animales ni vegetales, sino los llamados "Protoestén", los cuales se dividen en formas superiores, llamadas "Eucayotén" (algas y protozoos) y formas inferiores, llamadas "Procayontes" (bacterias y algas azules). Los procayontes viven a temperaturas hasta 90 ºC y se reproducen en forma extraordinariamente rápida. Un ser humano produce diariamente aproximadamente 1 billón de bacterias.

    Todas las aguas servidas provenientes de los baños, duchas, cocina, etc. Llegan directamente por gravedad o través de un sistema de vacío a la cámara de activación I, a la cual continuamente se introduce aire (oxigeno) para estimular la acción biológica (ver figura 2.). El aire necesario para esto lo produce un soplador y se distribuye en los estanques a través de los bloques de aireación. El proceso aeróbico continúa en la cámara de activación II, en donde también se distribuye oxigeno para estimular la acción biológica.

    Los sólidos inorgánicos (plásticos, por ejemplo) son separados en ésta cámara por medio de un separador mecánico instalado. En la cámara de decantación III, se produce la separación de los sólidos en suspensión. El agua purificada pasa a la cámara de agua tratada IV, y desde éste estanque es expulsada al mar por medio de la bomba de descarga. El lodo activado que se acumula en la cámara de decantación III, se bombea a la cámara de activación I, a través de un eyector accionado neumáticamente. Los depósitos de lodo en las cámaras de activación I y II, deben ser retirados o bombeados después de intervalos en tiempos determinados, esto puede ser a un depósito especial de lodo del barco. Para evitar que se bloquee la bomba de descarga existe instalado un "triturador" delante de la bomba, este triturará los sólidos hasta un tamaño aceptable para el paso por la bomba

    Planta Biológica

    Figura 2.

    Nomenclatura Planta Biológica (figura 2.)

    1.- Entrada de Aguas Grises

    1A.- Entrada de Aguas Negras

    2.- Cámara de Activación l

    3.- Cámara de Activación ll

    4.- Cámara de Decantación lll

    5.- Cañería de Descarga

    6.- Cámara de Tratamiento de Agua lV

    7.- Distribuidor

    8.- Recipiente de Desinfectante

    9.- Rebalse a Sentina

    10.- Bomba de descarga

    11.- Válvula para Muestra

    11A.- Válvula para Muestra

    12.- Impulsor o Empujador

    12A.- Impulsor o Empujador

    13.- Tablero de Distribución Principal

    14.- Descarga al Mar

    15.- Retorno de Aguas Servidas

    16.- Alarma para Sala de Maquinas

    17.- Soplador

    18.- Bomba Dosificadora

    19.- Panel de Control

    20.- Switch Principal

    21.- Switch Selector

    22.- Desahogo

    23.- Dispositivo de Aireación

    24.- Switch de Nivel

    25.- Indicador de Funcionamiento

    26.- Válvula Inyectora de Cloro

    27.- Válvula de Control de Aire

    28.- Válvula Antiretorno

  • Plantas Electrocataliticas

  • Estos sistemas de tratamientos de aguas servidas, oxida y desinfecta la corriente de aguas contaminadas mediante el uso de un proceso electroquímico. El proceso utiliza una celda electrolítica, la cual produce hipoclorito de sodio desinfectante a partir de agua salada (agua de mar) y lo introduce directamente en la corriente de aguas negras. Como este proceso tiene lugar mientras la corriente pasa entre los electrodos energizados de la celda, también tiene lugar la descomposición electrocatalitica de las moléculas orgánicas contenidas en la corriente de aguas negras: estos variados grupos de reacciones ocurren en forma simultánea, producen la eliminación rápida y casi total de los compuestos orgánicos y bacterias.

    Descripción del Proceso

    Las aguas negras fluyen al interior del estanque de compensación (ver figura 3.). El estanque de compensación, sirve como cámara de compensación, lo cual permite el almacenamiento temporal del afluente en los periodos de sobrecarga de utilización, y permite la operación de la unidad sobre demanda, por medio de interruptores automáticos de nivel en el tanque. El afluente es bombeado desde el estanque de compensación por el macerador (la bomba trituradora de las aguas negras) a través de la celda electrocatalitica. Para asegurar un flujo regulado a través de la celda, una porción de la descarga del macerador es devuelta al estanque de compensación a través de un orificio de restricción.

    El macerador tritura y reduce todas las partículas presentes en la corriente de aguas residuales a un tamaño máximo de 1,5 mm, con el objeto de asegurar un flujo uniforme entre los electrodos de la celda. Durante la operación normal, se agrega agua de mar a la salida del macerador y antes de la celda. El propósito principal de esta operación es suministrar el electrólito requerido para el funcionamiento apropiado de la celda.

    La descarga de la celda electrolítica es una corriente desgasificada que entra a la “zona de reposo” del estanque de efluente. Como la zona de reposo del estanque de efluente siempre esta llena y el flujo total del sistema esta regulado, el afluente oxidado se elevara para ser descargado sobre la borda. Cuando la planta de tratamiento de aguas servidas negras se instala debajo de la línea de flotación, se requiere una bomba de descarga sobre la borda para elevar y descargar el liquido tratado desde el estanque de efluente.

    Planta Electrocatalitica

    Figura 3.

    Nomenclatura Planta Electrocatalitica (figura 3.)

    1.- Entrada de Aguas Servidas

    2.- Switch de Nivel Alto (alarma)

    3.- Switch de Nivel Alto (partida)

    4.- Cámara de Nivel Bajo (parada)

    5.- Drenaje

    6.- Estanque de Compensación

    7.- Válvula de Incomunicación

    8.- Válvula de Bypass

    9.- Filtro

    10.- Control de Distribución de Flujo

    11.- Panel de Control

    12.- Bomba Maceradora

    13.- Flange Perforado

    14.- Válvula no Retornable

    15.- Estanque de Efluente

    16.- Descarga al Mar

    17.- Válvula de Descarga

    18.- Línea de Emergencia de Descarga al Mar

    19.- Desahogo

    20.- Ventilación Positiva

    21.- Celda Electrocatalitica

    22.- Línea de Suministro de Agua Salada

    23.- Tubería para Desgasificación

    24.- Válvula para Aire Comprimido

    25.- Válvula de Control de Flujo

    26.- Entrada de Baja Presión

    27.- Entrada de Alta Presión

    Criterios de Selección

    La selección de una planta de tratamiento de aguas servidas es una decisión que debe ser estudiada detalladamente, debido a que representa una inversión significativa para los armadores. Los parámetros generales para determinar una planta apropiada para la embarcación estudiada pueden ser agrupados en los siguientes puntos, sin perjuicio de parámetros particulares que podrían surgir en algún caso específico.

  • Exigencias de Reglamentaciones Nacionales e Internacionales vigentes en el país.

  • Volúmenes de aguas servidas que deben ser tratadas y la materia orgánica a tratar en el flujo de las aguas residuales.

  • Nivel de máxima exigencia del sistema.

  • El primer punto fue tratado anteriormente en el capítulo Reglamento Vigente, donde se realizó un análisis de las reglamentaciones y normativas que regulan la contaminación de las aguas.

    Los volúmenes de aguas servidas a tratar son el resultado de la adicción de los consumos de agua con los agregados de desechos humanos, alimenticios, etc. Esta agua se conocen con los nombres de Aguas Negras (producidas por W.C., inodoros y urinarios) y Aguas Grises (producidas por duchas, lavamanos, drenajes de cubiertas, lavanderías y cocinas). La mayoría de las Sociedades Clasificadoras y Reglamentos, señalan como aguas a tratar las Aguas Negras con la excepción de las aguas árticas, especificando claramente en los certificados la capacidad de tratamiento en kilogramos de BOD5 (Demanda Biológica de Oxigeno) por día. Sin embargo, en ocasiones es tan difícil separar los drenajes de los dos tipos, que se hace necesario el tratamiento en común de ambos.

    Consumos

    Para estimar los consumos o volúmenes normales generados en Aguas Negras y Grises se pueden considerar los siguientes valores como parámetros de referencia: Para las Aguas Negras se puede estimar que una persona al día utiliza el W.C. unas seis (6) veces, el volumen de cada drenada varia con el tipo y sistemas usados. El W.C. estándar por gravedad, utiliza 18 litros por descarga, por lo que se puede estimar el consumo diario por persona en aproximadamente 110 litros. Para las Aguas Grises se puede estimar como promedio aceptable de consumo diario por persona alrededor de 150 - 160 litros.

    La Carga Orgánica es la medida orgánica a tratar en el flujo de las aguas residuales (grises y negras). La medida se da en “kilogramos de BOD5 por litro”, la capacidad de cada planta se ve severamente limitada por la carga orgánica que puede manejar. El concepto de carga orgánica es quizás el menos utilizada de los criterios de selección de una planta, pero es sin duda el mas importante, las sociedades que otorgan certificados especifican la capacidad de una planta de tratamiento en términos de BOD5, esto es de la capacidad de proveer carga orgánica.

    El último criterio de selección mencionado, nivel de máxima exigencia del sistema, se refiere básicamente al punto de flujo de Aguas Negras y Grises mas alto que pueda generarse en un momento determinado, ya que los drenajes rara vez fluyen con un gasto constante, es esencial considerar una planta de tratamiento que sea capaz de manejar estos flujos máximos generados. Un sistema operando por periodos largos de tiempo en condiciones de carga máxima generaría dos problemas a la planta; el primero causaría una baja en la calidad del afluente pudiendo generar falla en las condiciones mínimas de descarga, en segundo lugar, un tratamiento de baja eficiencia trae como consecuencia una sobreproducción de lodo residual que producirá taponamientos en todo el sistema, siendo muy costoso el proceso de limpieza.

    Un método de estimación de flujos máximos recomendado por algunos fabricantes de Plantas de Tratamiento (ENVIROVAC Marine Systems, ELTECH International Corporation), es el que se obtiene de la siguiente formula:

    S = Ve + (Tm - W) x 60

    Donde:

    S = Máximo Flujo generado para una hora, expresado en litros.

    Ve = Gasto tolerado (capacidad efectiva) del Estanque de Compensación, expresado en litros/minuto.

    Tm = Máxima capacidad de tratamiento cuando el estanque esta lleno, expresado en litros/minuto.

    W = Es la capacidad de introducción de agua salada a la unidad, expresado en litros/minuto.

    • = Constante de tiempo, expresado en litros/hora o litros/minuto.

    Instalaciones Mecánicas y Eléctricas de los Sistemas:

    Las plantas de tratamiento de aguas servidas, son unidades modularizadas y por tanto vienen listas para ser instaladas y conectadas. La unidad viene completa y lista para operar, montada en su propia base del tipo SKID, con su tanque de proceso, los módulos de sedimentación, motobomba Maceradora, motobomba de flujo, motobomba de retorno de lodos, motobomba de retrolavado, motobomba para descarga fuera de borda, panel eléctrico completo de control, operación y protección. Además de un estanque de 50 galones con sus conexiones, mangueras, etc. para ser montadas en un lugar conveniente. Junto a este equipo se adjunta un Kit de Transferencia, que empalma el estanque de almacenamiento a la Planta de Tratamiento, compuesta de: Motobomba trituradora lobular, los sensores de nivel y el tablero eléctrico que recibe las ordenes del programa Lógico de la Planta.

    Como se menciono anteriormente, las plantas de tratamiento de aguas servidas son unidades modularizadas y por lo mismo su instalación mecánica y de circuitos, no representa mayores dificultades ya que trae las salidas y conexiones, claramente señaladas. Por otra parte, si además de la planta se cuenta con un estanque séptico (mencionado anteriormente) al cual todas las descargas de las aguas grises y negras están conectadas, será necesario y/o imprescindible contar con el Kit de Transferencia ya descrito. Importante es destacar las ventajas que representa tener un estanque séptico, es decir, en caso de que la planta presente alguna falla, los usuarios pueden seguir utilizando los sanitarios en forma normal, ya que existe la alternativa de efectuar la descarga desde el estanque directamente al mar.

    Con respecto a la instalación eléctrica, se debe tener en cuenta los consumos totales de cada uno de los componentes de la planta, como por ejemplo: Bomba de Descarga, Soplador, Bomba Dosificadora y Bomba de Descarga, en caso de contar con estanque séptico. La instalación eléctrica, básicamente consiste en conectar la planta al tablero de distribución principal, el cual esta alimentado por los generadores y en caso de contar con un estanque séptico se debe conectar al partidor directo de la bomba de descarga al mismo, paralelamente a esto los controles de la planta se deben conectar al panel de alarma general.

    En las figuras 4 y 5, se muestra la disposición del sistema de tratamiento (Planta del tipo Fisico-Químico), y el diagrama unilineal típico de estas plantas respectivamente.

    Sistema de Tratamiento

    Figura 4.

    Nomenclatura Sistema de Tratamiento (Figura 4.)

  • Retretes, baños en general

  • Descarga al exterior

  • Ducto de desagüe

  • Estanque de Almacenamiento

  • Sensores de nivel del líquido

  • Ducto de ingreso

  • Descarga del estanque

  • Ingreso de aguas servidas

  • Módulos de sedimentación

  • Línea de descarga

  • Bomba de flujo

  • Alimentación sistema de retrolavado (agua de mar)

  • Manejo del panel de control a bomba de flujo

  • Manejo del panel de control a bomba maceradora

  • Panel de control

  • Bomba maceradora

  • Abastecimiento de energía del panel principal

  • Panel de control principal

  • Estanque de tratamiento

  • Diagrama Eléctrico Unilineal

    Figura 5.

    Bacteria presente en las Aguas Servidas:

    Las bacterias que comúnmente se encuentran presentes en las aguas servidas son conocidas como Bacterias Coliformes Fecales, que son aquellos organismos asociados con el intestino de animales de sangre caliente cuya proliferación es utilizada comúnmente para indicar la presencia de materiales fecales y la presencia de organismos capaces de causar enfermedades. La medición de tal proliferación se efectúa en base a la cuenta microscópica de colonias por milímetro cúbico. Las aguas residuales típicas contienen 500 mg/lt de BOD5, población coliforme de 1,5 a 4x10^9 y sólidos en suspensión alrededor de 900 mg/lt. Para propósitos de prueba, las aguas residuales no refinadas deben contener una concentración mínima de 500 mg/lt, de masa sólida. En Europa Oriental el BOD5 del drenaje domestico normal es de aproximadamente 400 mg/lt. La concentración es relativa al volumen porque el agua actúa como diluyente de los desechos humanos. Una obrada normal de una persona diluida con 100 litros de agua de drenaje tendría un BOD5 de 600 mg/lt.

    Aplicación del Sistema

    La embarcación que utilizaremos como modelo para la instalación de una planta de tratamiento de aguas servidas, será un catamarán para el transporte de turistas. Las características principales con las cuales cuenta esta nave son:

    • Eslora total : 26.00 m

    • Manga máxima : 11.10 m

    • Manga casco : 2.50 m

    • Separación de casco (crujía) : 8.60 m

    • Puntal de diseño : 3.20 m

    • Calado aproximado : 1.55 m

    • Potencia : 2 * 365 BHP a 1800 Rpm

    • Velocidad aproximada : 13 Kn

    • Desplazamiento : 165 ton.

    • Capacidad pasajeros : 216

    Ver figura en Anexo 1 y 2.

    Determinación de la planta de tratamiento adecuada

    La determinación de la planta adecuada para nuestro modelo, pasa por conocer una serie de parámetros de información relacionada al sistema, por ejemplo:

  • ¿Cuántas personas están en el barco durante las 24 horas?

  • ¿Cuántos baños tiene la embarcación?

  • ¿Son los baños de gravedad (5 galones por flujo - 19 litros), de bajo flujo (2.5 galones - 9 litros), al vacío?

  • ¿Qué tipo de energía está disponible en la embarcación, indicando voltaje, ciclaje y número de fases?

  • ¿Se desea dar tratamiento a las aguas negras solamente o combinadas con las aguas grises?

  • Si se desea dar tratamiento a las aguas grises por separado se deberán indicar la cantidad de artefactos que existen a bordo, por ejemplo: lavamanos, duchas, lavaplatos, etc. Además de cuánto se gasta al día por persona en la lavandería y en la cocina.

  • Se deberá comunicar si la embarcación posee algún estanque de almacenamiento para aguas negras y grises, y su capacidad.

  • Se deberá indicar si la nave es nueva o modificada, y que tipo de embarcación es.

  • Si es un transbordador o nave de turismo, que deba realizar varios viajes durante el día, se deberá indicar el número de viajes y su duración.

  • Además de conocer claramente estos parámetros se deberá estar atento a lo que los fabricantes o proveedores necesitan como información anexa, dependiendo, por supuesto, del tipo de equipo a adquirir.

    Cálculo de la Planta

    Para determinar la planta de tratamiento adecuada, cada fabricante tiene una metodología de cálculo distinto pero que en líneas generales son muy parecidas entre si. En la determinación de la planta de tratamiento se utilizará el método empleado por fabricantes norteamericanos de reconocida trayectoria, ENVIROVAC marine systems y ELTECH international corporation, el cual se presenta en 9 pasos o etapas:

  • Cálculo del volumen (Vd.):

  • Paso 1: determinar el número de tripulación y pasajeros (c)

    C= 216 pasajeros + 8 tripulantes

    C= 224 personas

    Paso 2: determinar el agua residual per capita, volúmenes (Vi) de la siguiente tabla

    Procedencia Consumo promedio (Lt/día)

    Aguas negras 110

    Duchas, lavabos 70

    Lavandería 50

    Cocina 35

    ---------------------

    Total aguas negras y grises: Vi = 265 Lt/día

    Paso 3: factores por permanencia a bordo (Fo)

    Total horas / factor Total horas / factor

    1 0.062 8 0.500

    3 0.186 12 0.667

    4 0.248 16 0.833

    5 0.310 24 1.000

    6 0.372

    Para el caso en estudio, las personas permanecen a bordo alrededor de 10 horas al día, por lo que se hace necesario realizar una interpolación lineal simple:

    Fo = 0.5835 (valor equivalente a 10 horas)

    Paso 4: calculo de Vd, usando la siguiente expresión:

    Vd = C * Vi * Fo

    Luego, evaluando los valores correspondientes se tiene como resultado:

    Vd = 224 * 265 * 0.5835

    Vd = 34636.56 (Lt/día)

  • Calculo de BOD (Ld):

  • Paso 5: Determinar las cargas de las corrientes (Li) a tratar, de la siguiente tabla:

    Procedencia Valores promedio (kg/día)

    Aguas negras 0.060 Lavabos 0.028

    Lavandería 0.09

    Cocina 0.133

    ---------------------

    Total Li = 0.230 (kg/día)

    Paso 6: Calcular Ld usando la siguiente expresión:

    Ld = C * Li * Fo

    Luego, evaluando los valores correspondientes se tiene como resultado:

    Ld = 224 * 0.230 * 0.5835

    Ld = 30.062 kg/día

  • Calculo del nivel de máxima exigencia (S):

  • Paso 7: determinar el factor de nivel de máxima exigencia (Fs) por hora de la tabla siguiente:

    Tipo de embarcación Norma promedio(en 1 hora)

    Barco de pasaje(un turno comedor) 4

    Barco de pasaje(dos turnos comedor) 2.5

    Por la características o procedimientos de atención a los pasajeros el factor o norma que mas se ajusta a la nave es 2.5.

    Paso 8: calculo del nivel máximo, usando la siguiente expresión:

    S = ( Vd / Fo * 24 Hrs. ) * Fs

    Luego, evaluando los valores correspondientes se tiene como resultado:

    S = ( 34636.56 / 0.5835 * 24) *2.5

    S = 6183.333 (Lt/horas)

  • Selección del equipo:

  • Paso 9: luego de conocidos todos los parámetros con los cuales se puede definir la planta de tratamiento adecuada para la nave, se ingresa a las tabas y/o catálogos de los fabricantes para definir el equipo. Si el valor de los parámetros se ubica en zonas intermedias en las tablas se seleccionara el equipo inmediatamente superior:

    Modelos Modelos Vd Ld S

    ENVIROVAC ELTECH (Lt/día) (kg/día) (Lt/hora)

    ORCA II - 12 4M/4MS 1500 0.78 350

    ORCA II - 24 6M/6MS 3000 1.62 530

    ORCA II - 36 8M/8MS 7000 3.60 1150

    ----------------- 12M/12MS 14000 7.20 2180

    ORCA II - 165 12MX 28000 15.00 4450

    ORCA II - 330 15MX 56000 30.00 9300

    ORCA II - 500 ---------------- 59000 35.00 9900

    De acuerdo a los valores obtenidos (Vd, Ld, S), el equipo escogido para la nave modelo es el ORCA II - 330. El hecho de haber escogido este fabricante (ENVIROVAC) con respecto al otro (ELTECH), es porque el primero esta mas vinculado al astillero constructor, además de ofrecer un mejor precio de venta con respecto al segundo.

    Características de la Planta Escogida:

    La planta seleccionada (Orca II - 330), es una planta del tipo Físico - Químico que utiliza una disolución de hipoclorito de sodio al 5% para efectuar el proceso de desinfección. En el capítulo que concierne a esta planta se describe ampliamente las características y funcionamiento del equipo. Como complemento de ésta información, se agregará algunos detalles técnicos de esta planta:

  • Conexiones:

  • las tuberías y conexiones del equipo poseen las siguientes dimensiones:

    Tubería de Entrada : 4 " Brida ANSI # 150

    Respiradero : 2 " Hembra NPT

    Entrada de agua limpia para lavado : 2 " Hembra NPT

    Descarga del efluente tratado : 2 " Hembra NPT

    Conexión tanque con hipoclorito : 1/4 " diam.ext. con tubería polietileno

  • Capacidad de Descarga:

  • La capacidad de descarga de la planta se puede dar en 2 condiciones:

    • Con corriente a 60 hertz: 90 GPM (5.7 l / s) a 27 pies (8.2 m) de altura de descarga

    • Con corriente a 50 hertz 90 GPM (5.7 l / s) a 21 pies (6.5 m) de altura de descarga

  • Demanda de agua limpia:

  • La demanda de agua limpia para el lavado del sistema es de 35 GPM (2.2 l/s)

    a 0 - 5 pies ( 0 - 1.5 m).

  • Requerimiento de hipoclorito:

  • Los requerimientos de hipoclorito del equipo es de 1 galón por cada 480 galones de agua de desecho de entrada, o sea, 1litro por cada 487 litros

  • Requerimientos eléctricos:

  • Los requerimientos eléctricos del equipo vienen en 3 condiciones:

    • Con 440 / 460 voltios CA trifásica, 60 hertz: 15 A

    • Con 220 / 330 voltios CA trifásica, 60 hertz: 30 A

    • Con 380 voltios CA trifásica, 50 hertz: 20 A

  • Capacidad de aguas de desecho:

  • Se pueden clasificar de la siguiente manera:

    • Capacidad diaria : 5000 - 15000 G(19 - 57 m3)

    • Capacidad máxima instantánea : 900 GPM (57 l / s) durante 8 seg.

    • Clasificación aguas de desecho intermitente:

    • Retretes standard : 60 GPM (3.8 l / s)

    • Retretes de vacío : 30 GPM (1.9 l / s)

  • Normas para el efluente de la planta:

  • Pruebas realizadas por la National Sanitation of Ann Arbor, MI, durante el periodo comprendido entre el 27/02/1981 y 08/04/1981, con calidades de efluentes que no excedieron los siguientes valores:

    • Sólidios en suspensión : 50 (mg / l)

    • Coliformes fecales : 250 (MPN) 100 ml

    • BDO5 : 50 (mg / l)

    • Cloro residual : 50 (mg / l)

    • Certificación del sistema : Servicio de Guardacostas de los

    EE.UU / IMO

  • Dimensiones generales:

  • El modelo seleccionado de planta para la embarcación modelo, posee como características principales los siguientes parámetros:

    • Peso seco = 1338 kg

    • Peso húmedo = 2563 kg

    • Largo = 2235 mm

    • Ancho = 1080 mm

    • Alto = 2000 mm

    Conclusión:

    Al término de este trabajo cabe señalar que las consideraciones o sugerencias para seleccionar una planta de tratamiento de aguas servidas son: la reglamentación vigente, volumen, carga orgánica y la demanda pico a la cual estará sometida.

    Si bien es cierto que la operación y mantención de una planta de tratamiento de aguas servidas, no representa mayores dificultades para el operario, se deben seguir cuidadosamente las instrucciones del fabricante, con el objeto de garantizar el buen funcionamiento, y así cumplir con el objetivo para la cual fue instalada.

    Se puede concluir que se han conocido los parámetros básicos de una planta de tratamiento de aguas servidas, su utilización, su servicio y las formas de determinar la planta óptima para un buque determinado.

    Bibliografía:

    • Marpol 73/78 anexo IV "Reglas para prevenir la contaminación por las aguas sucias de los buques" (páginas: 209 - 214).

    • Ley de Navegación (Aprobada por decreto ley (M) Nro. 2222, del 21 de Mayo de 1978.

    • Tesis: Plantas de tratamiento de aguas servidas en un buque pesquero. De Ivan F. Tobar - 1995.

    • Tesis: Planta de tratamiento de aguas servidas de un buque de Turismo - 1995.