Diseño de una planta de tratamiento de aguas residuales doméstica portable y compacta para una población no mayor a 50 habitantes

Abstract

En Colombia debido a los extensos periodos de conflictos armados, muchas poblaciones no cuentan con acceso a varios servicios públicos entre ellos el servicio de agua potable, alcantarillado y mucho menos a tratamiento de vertimientos, que son indispensables para mejorar su calidad de vida. Esto afecta en gran medida al ecosistema, ya que la naturaleza por ella misma no puede asimilar los contaminantes presentes por los efectos antropogénicos. (Fair, Geyer, & Okun, 1999)

Por lo anterior, se decide realizar este trabajo de grado, con el fin de reducir los impactos antropogénicos producidos por poblaciones pequeñas (máximo 50 habitantes), debido a que estos vertimientos pueden afectar la calidad del agua superficial y la salubridad de sus habitantes.

La idea con este proyecto de grado es diseñar un prototipo compacto y portable de fácil instalación que funcione con poblaciones que no tengan un número mayor a 50 habitantes; el sistema debe buscar ser: • Económicamente asequible o factible. • Autosostenible. • Compacto y Portable. • Funcional.

El diseño de este prototipo tiene como fin darles a los clientes las soluciones pertinentes que puedan usar fácilmente y que sean económicamente asequible además de energéticamente sostenibles. Se tomó una muestra de agua en la ciudad de Bogotá, en el conjunto residencial Rincón de Techo I, para poder realizar una simulación de una carga orgánica producida por aproximadamente 50 personas. Con ayuda de dos sensores que se utilizan para medir parámetros importantes para la caracterización fisicoquímica del agua como los son pH, Temperatura, Oxígeno disuelto y Conductividad eléctrica.

También se procede a la utilización del ensayo test de jarras en el cual se añaden dos químicos que son floculantes (Hidroxicloruro de aluminio) y un polímero catiónico (ASPRE) y mediante cuatro (4) muestras del agua recolectada se procede a escoger la reacción más favorable determinando los químicos añadidos en las diferentes muestras.

Teniendo en cuenta que la población en este proyecto de grado se estimó de 50 personas y que el prototipo sólo va a tratar agua residual doméstica, se realiza un cálculo para hallar el caudal de diseño teniendo en cuenta la estimación de las horas en las cuales las personas tienen un mayor vertimiento de residuos debido a sus diferentes actividades. Con el caudal de diseño se procede a realizar los cálculos necesarios para el diseño de la PTAR compacta.

Como la finalidad del proyecto es que este prototipo pueda ser utilizado en zonas de difícil acceso y muy probablemente con escasez de servicios públicos, va a contar con un sistema fotovoltaicos con el cual va a tener autonomía energética para su funcionamiento.

Un aspecto importante de resaltar es que este proyecto se desarrolló en un 80 % en el periodo de contingencia de la cuarentena por el COVID-19, obligando al equipo de trabajo a ser innovador y recursivo en el desarrollo del mismo.

In Colombia, due to long periods of armed conflict, many populations do not have access to various services, including drinking water, sewerage and much less to treatment of discharges, which are indispensable for improving their quality of life. This greatly affects the ecosystem, since nature itself cannot assimilate the contaminants present due to anthropogenic effects. (Fair, Geyer, & Okun, 1999)

That is why it was decided to carry out this work to a degree, in order to reduce the anthropogenic impacts produced by small populations (maximum 50 inhabitants), because these discharges can affect both the health of the inhabitants and the populations downstream, with respect to water quality.

The idea with this degree project is to design a compact and portable prototype of easy installation that works with populations that do not have a number greater than 50 inhabitants, the system should seek to be • Affordable or feasible. • Self-sustainable. • Compact and Portable. • Functional. 16 The design of this prototype aims to give customers relevant solutions that can be easily used, that is economically affordable as well as energy sustainable. A water sample was taken in the city of Bogotá, in the residential complex Rincón de techo I, in order to simulate an organic load produced by approximately 50 people. With the help of two sensors that are used to measure important parameters for the physicochemical characterization of the water such as pH, temperature, dissolved oxygen, total solids, electrical conductivity. The jug test is also used, in which two chemicals are added, which are flocculants (Aluminum Hydroxychloride) and a cationic polymer (ASPRE). By means of four (4) samples of the collected water, the most favorable reaction is chosen, determining the chemicals added in the different samples. Taking into account that the population in this degree project was estimated to be 50 people and that the prototype will only treat domestic wastewater, a calculation is made to find the design flow taking into account the estimate of the hours in which people have a greater discharge of waste due to their different activities. With the design flow, the necessary calculations are made for the design of the compact PTAR. As the purpose of the project is that this prototype can be used in areas of difficult access and very probably with a shortage of public services, it will have a photovoltaic system with which it will have energy autonomy for its operation. 17 An important aspect to emphasize is that this project was developed in 80% in the contingency period of the quarantine by the COVID-19, forcing the team to be innovative and resourceful in the development of it.