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TRA TA TRA TAM MIE IEN NTO Y REU EUS SO DE AGUA A GUAS S RES ESIDUA IDUALES LES
MANUAL DE DISEÑO, TRATAMIENTO Y REUSO DE AGUAS RESIDUALES
SERIE Manu Manuales ales SGRNMA Gobierno Regional Junín
Gerencia Regional del Ambiente Sub Gerencia de Recursos Naturales y Medio Ambiente Ambiente Jr. Loreto Nº 363 – Oficina 408 Telefono (51-064) 232230 anexo 143 http://www.regionjunin.gob.pe
Titulo: Año: Añ o: Edición:
Manual de tratamiento y reuso de aguas residuales 2010 Gobierno Regional Junín
Elaboración de Contenido s
Ing. Ever Ingaruca Álvarez Diseño d el Texto Texto
Ing. Jhonny Corilloclla Aviles Revisión d e Contenid Contenid os y Diseño del Texto Texto
Ing. Ever Ingaruca Álvarez
Copyright Gobie Gobierno rno Re Regional gional Junín
Primera Edición: Octubre 2010 Tiraje: 1000 ejemplares Impreso en el Perú 2010
Portada: Infraestruc turas de tratamiento de aguas residuales en la región región J unín
El contenido de este documento tiene carácter educativo, educat ivo, puede ser empleado, difundido y/o reproducido siempre siempr e que se mencione la fuente. Los contenidos en esta publicación pertenecen a los autores y no son necesariamente las del Gobierno Regional y sus representant representantes. es. El contenido de este volumen no refleja necesariamente los puntos de vista del proyecto de Gestión Ambiental en el Gobierno Regional y Municipios Munici pios de la Región Junín .
Impresión financiada financi ada en el marco del proyecto: Fortalecimiento de la Gestión Ambiental en el Gobierno Regional y Municipios de la Región Junín
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MANUAL DE DISEÑO, TRATAMIENTO Y REUSO DE AGUAS RESIDUALES
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Elaboración de Contenido s
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Ing. Jhonny Corilloclla Aviles Revisión d e Contenid Contenid os y Diseño del Texto Texto
Ing. Ever Ingaruca Álvarez
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Primera Edición: Octubre 2010 Tiraje: 1000 ejemplares Impreso en el Perú 2010
Portada: Infraestruc turas de tratamiento de aguas residuales en la región región J unín
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MANUAL DE DISEÑO, TRATAMIENTO Y REUSO DE AGUAS RESIDUALES
Índ ice
Pags.
INTRODUCCIÓN
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I. GestióndeAguasResidualesMunicipales
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1.1 . Agu as Res esiduales iduales M un icipales 1.2. M arco Legal Legal 1.3 . Reuso Reuso de las Agu as Res Residuales iduales 1.3.1 . Reuso Reuso de Ag uas Res Residuales iduales Tratadas Tratadas en Áreas Verdes 1.3.2 . El El At ractivo de Reusar Reusar Ag uas Res Residu idu ales en la Ag ricultura II. DiseñodeSistemasdeTratamientodeAguasResidualesMunicipales
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2.1 . Característica Característicass de las Agu as Res Residuales iduales M un icipales 2.2 . Recolecc Recolección ión de A gu as Res Residuales iduales M un icipales 2.2 .1. Estudio Estudio s de Cobertu ra y Es Estad o d el Sis istem tem a de recolección recolección 2.2 .2. Estu Estu dios de Calidad d e la Fuent Fuent e Rece Recept pt ora 2.3 . Sis Sistem tem a de Tratam Tratam iento de Ag uas Res Residuales iduales M un icipale icipaless 2.3.1 . Tratam Tratam iento Prim Prim ario 2.3.2. Tratamiento Secundario 2.3.3 . Tratam Tratam iento Tercia erciario rio 2.3 .4. Criterios para Seleccionar Seleccionar Sistem Sistem as de Tratam Tratam iento de A gu as Res Residuales iduales 2.3 .5. Alt ernativas de Diseño de Plant Plant as de Tratam Tratam iento 2.4. Tratam iento s de las Ag uas Res Residu idu ales M un icipales 2.4.1. Tratamiento Preliminar 2.4.2. Tratamiento Primario 2.4.3. Tratamiento Secundario 2.4 .4. Tratam iento Tercia erciario rio III. II I. Opera Operación yMantenimiento de Plantasde Tratamiento de AguasResidualesMunicipale icipales s
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3.1. Op era eración ción y M antenim iento d e Plantas Plantas de Tratamiento Tratamiento Aerobias 3.1.1. O perac peración ión y M antenim iento d e Tanques Tanques Sépticos Sépticos 3.1.2. Op era eración ción y M antenim iento de Lagunas de Oxidaci Oxidación ón 3.1.3. Operaci Operación ón y M antenim iento d e Filtros Filtros Perc Percoladores oladores 3.2. Op era eración ción y M antenim ie iento nto de Plantas Plantas de Tratamiento Tratamiento Anaerobias 3.2.1. Operaci Operación ón y M antenimiento de Reactores Reactores RAF AFAA 3.3. Capacitación Capacitación d e Operadores 3.3.1 . Pers Person on al 3.3.2 . Clase Clase 3.3.3. Capacitación
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Bibliografia
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Glosario
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MANUAL DE DISEÑO, TRATAMIENTO Y REUSO DE AGUAS RESIDUALES
INTRODUCCIÓN Uno de los problemas importantes en la dirección del recurso agua, es el reuso de agua residual para el consumo humano, como suministro de agua para uso industrial o para el aprovechamiento en la agricultura. En este contexto, el destino y los efectos de los contaminantes en el agua residual que ingresa al ambiente han ganado más atención debido a la contaminación que genera cuando está en contacto con un cauce receptor. Por ello el tratamiento de las aguas residuales es un proceso que persigue disminuir la mayor cantidad posible de contaminación que lleva consigo, antes de que provoque mayor contaminación sobre un cuerpo receptor, de forma que los niveles de contaminación que quedan en el efluente ya tratado puedan ser asimilados de forma natural. El tratamiento de las aguas residuales requiere una serie de operaciones que incluyen procedimientos mecánicos, químicos, biológicos y fisicoquímicos, el conocimiento de la composición de las aguas residuales es fundamental para la gestión correcta del tratamiento de las aguas residuales en cuanto a su recepción, tratamiento y destino final. Los objetivos fundamentales de las operaciones de tratamiento son reducir la contaminación de los sólidos en suspensión y la materia orgánica biodegradable, previa eliminación de la materia no disuelta de mayor tamaño. Parte de los contaminantes se reducen en mayor o menor medida en las diferentes fases de tratamientos primarios y secundarios, o de forma específica en el tratamiento posterior o terciario, con la finalidad de que el agua residual va a ser reutilizada.
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MANUAL DE DISEÑO, TRATAMIENTO Y REUSO DE AGUAS RESIDUALES
I. GESTIÓN DE AGUAS RESIDUALES MUNICIPALES 1.1 AGUAS RESIDUALES MUNICIPALES Llamamos agua residuales, a las aguas que resultan después de haberse utilizado en nuestros domicilios, en las fábricas, en actividades ganaderas, etc. En nuestras ciudades la recolección de las aguas está mezclada entre las aguas residuales domésticas y pluviales por lo que se les denomina aguas residuales municipales. Las aguas domésticas contienen materia orgánica biodegradable (Proteínas, CHO, G y A), SS, N, P, microorganismos patógenos y fecales, surfactantes, S, H 2S y olores; y en cambio las aguas de arrastre urbano (pluviales) contienen SS, Pb, Zn, Cd y residuos de combustibles. Si en cambio a estas aguas municipales adicionamos aguas residuales industriales que contienen sólidos suspendidos y materia orgánica biodegradable en alta concentración, N, P, metales pesados, sustancias tóxicas, sustancias recalcitrantes, S, pH extremos y color; el sistema de tratamiento de estas aguas se vuelven complejas. Actualmente en muchos distritos y ciudades de nuestro país estas aguas residuales se vienen evacuando sin previo tratamiento a los cuerpos receptores, las cuales provocan contaminación y la proliferación de contaminantes. Ante estos hechos se hace necesaria una gestión adecuada de un sistema de tratamiento integral de las aguas residuales municipales. 1.2 MARCO LEGAL La norma fundamental para la gestión de los recursos hídricos en el Perú fue la Ley General de Aguas D.L. Nº 17752 (24 de Julio de 1969), y la autoridad de las aguas estuvo a cargo de la Intendencia de Recursos Hídricos (IRH) del Instituto Nacional de Recursos Naturales (INRENA), organismo público descentralizado del Ministerio de Agricultura creado mediante Decreto Ley Nº 25902 de 1992. La Autoridad Sanitaria, por su parte, es el Ministerio de Salud a través de la Dirección General de Salud Ambiental (DIGESA), a quien mediante DS Nº 023-2005-SA de 2006 le fuera encargada la responsabilidad de velar por la preservación de la calidad del recurso hídrico.
En este escenario, en mayo de 2008 mediante Decreto Legislativo Nº 1013 se crea el Ministerio del Ambiente (MINAM) como ente rector de la política ambiental nacional. En este mismo año se aprueba el D. S. Nº 002-2008MINAM, sobre los Estándares Nacionales de Calidad Ambiental para Agua. El objetivo es de establecer el nivel de concentración o el grado de elementos, sustancias o parámetros físicos, químicos y biológicos presentes en el agua, en su condición de cuerpo receptor y componente básico de los ecosistemas acuáticos, que no representen riesgo significativo para la salud de las personas ni para el ambiente. Los estándares aprobados son aplicables a los cuerpos de agua del territorio nacional en su estado natural y son obligatorios en el diseño de las normas legales y las políticas públicas siendo un referente obligatorio en el diseño y aplicación de todos los instrumentos de gestión ambiental. Adicionalmente mediante el D. S. Nº 023-2009-MINAM se aprueban las Disposiciones para la implementación de los Estándares Nacionales de Calidad Ambiental (ECA) para Agua. Mediante el D.S. Nº 003-2010-MINAM, se aprueban los Límites Máximos Permisibles (LMP), presentados en la tabla 1.1, para los Efluentes de Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales Domésticas o Municipales (PTAR). Los titulares de las PTAR que se encuentren en operación a la dación del presente Decreto Supremo y que no cuenten con certificación ambiental, tendrán un plazo no mayor de dos (02) años para presentar al Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento su Programa de Adecuación y Manejo Ambienta. Tabla 1.1. Límites Máximos Permisibles para los Efluentes de PTAR PARÁMETRO Aceites y grasas Coliformes Termotolerantes Demanda Bioquímica de Oxígeno Demanda Química de Oxígeno pH Sólidos Totales en Suspensión Temperatura
UNIDAD
LMP DE EFLUENTES PARA VÉRTIDOS A CUERPOS DE AGUAS
mg/L NMP/100 mL mg/L mg/L Unidad mg/L ºC
20 10,000 100 200 6.5 – 8.5 150 < 35
D.S. Nº 003-2010-MINAM
En la actualidad la norma para la gestión del agua es la Ley de Recursos Hídricos, Ley Nº 20338 la cual esta reglamentada por el D.S. Nº 001-2010-AG, y está a cargo de la Autoridad Nacional del Agua en coordinación con el Consejo de Cuenca. La fiscalización y vigilancia se da en el lugar y el estado físico en que se encuentre el agua, sea en sus cauces naturales o artificiales, con la finalidad de controlar, supervisar, fiscalizar el cumplimiento de las normas de calidad ambiental del agua sobre la base de los Estándares de Calidad Ambiental del Agua (ECA-Agua) y las disposiciones y programas para su implementación establecidos por autoridad del ambiente. También establece 6
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medidas para prevenir, controlar y remediar la contaminación del agua y los bienes asociados a esta. Asimismo, implementa actividades de vigilancia y monitoreo, sobre todo en las cuencas donde existan actividades que pongan en riesgo la calidad o cantidad del recurso. La Autoridad Nacional del Agua autoriza el vertimiento del agua residual tratada a un cuerpo natural de agua continental o marina, previa opinión técnica favorable de las Autoridades Ambientales y de Salud sobre el cumplimiento de los Estándares de Calidad Ambiental del Agua (ECA-Agua) y los Límites Máximos Permisibles (LMP). Queda prohibido el vertimiento directo o indirecto de agua residual sin dicha autorización. La Resolución Jefatural Nº 274-2010-ANA del 30 de Abril del 2010, permite regularizar el vertimiento de las aguas residuales sin tratamiento; esto se logra presentando una Declaración Jurada de Vertimiento y Reuso ante el ALA de la Región. El Programa de Adecuación de Vertimientos y Reuso de Agua Residual (PAVER) tiene como finalidad la adecuación a las disposiciones de la Ley de Recursos Hídricos para aquellos operadores que a la fecha de entrada en vigencia del Reglamento de la citada ley no cuenten con las autorizaciones correspondientes. 1.3 REUSO DE LAS AGUAS RESIDUALES Los factores importantes para la descontaminación de las aguas residuales deben soportarse entre las características de las aguas residuales, el tipo de sistema de tratamiento a utilizar y en especial a la elección del tratamiento secundario biológico. También debe darse importancia a los microorganismos que se desarrollan en estos reactores biológicos y el control de los parámetros de operación. El manejo racional de los recursos hídricos en el Perú presenta dificultades, debido a la escasa competencia de funciones de las instituciones responsables del manejo integral de las aguas residuales contaminadas que se descargan a los cuerpos receptores sin previo tratamiento y/o son utilizadas directamente en el riego de los productos agrícolas, incrementando el riesgo de enfermedades infecciosas, especialmente en los grupos más vulnerables. Figura 1.1. Modelo de reuso de las aguas r esiduales
RECURSO HIDRICO
AGUAS RESIDUALES
AGRO
CIUDAD
AGUAS RESIDUALES TRATADAS
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MANUAL DE DISEÑO, TRATAMIENTO Y REUSO DE AGUAS RESIDUALES Figura 1.2. Flujograma de tecnologías de tratamiento de aguas residuales y p otencialidades de reuso
Reuso del agua residual
Sin desinfección
TRATAMIENTO PRELIMINAR Para remover sólidos gruesos y arena
TRATAMIENTO PRIMARIO
Tanque Séptico
No recomendable
Remoción de sólidos orgánicos e inorgánicos sedimentados
Tanque Imhoff
No recomendable
Zanjas de filtración
No recomendable
Medidores y repartidores de caudal
Filtro percolador
Riego de acantilados
No recomendable
Riego de vegetales de tallo alto, cultivos industriales, reforestación
Riego de áreas verdes, viveros, centros recreativos, piscigranjas, lavado de autos, piletas, lagunas artificiales
Filtro percolador con filtro de macrófilas
Cribas Desarenador
Con desinfección
TRATAMIENTO SECUNDARIO Incluye un proceso biológico en las que predominan las reacciones bioquímicas realizadas por microorganismos que logran eficientes resultados en la remoción del DBO.
Humedales artificiales Humedales artificiales Laguna de estabilización Lagunas aireadas Lados activados por aireación Anaeróbico de fluido ascendente (RAFA)
Tratamiento terciario
Recarga de acuíferos, recarga industrial
El reuso de las aguas residuales en las nuevas áreas verdes municipales podrían ser implementadas en espacios actualmente ociosos y desperdiciados, para que brinden una oportunidad a la población vecina, y para que participen en el desarrollo de un área verde productiva y recreativa, en lugar de mantener un espacio propenso al vertimiento de basura y al riesgo de asaltos y pandillajes.
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MANUAL DE DISEÑO, TRATAMIENTO Y REUSO DE AGUAS RESIDUALES Estas áreas verdes, según el objetivo que se desea, deben ser regadas con aguas residuales tratadas y desinfectadas, o provenientes de un tratamiento terciario, de tal forma que brinde toda la seguridad del caso. Además deberán ser aprobados por la municipalidad y diseñadas de acuerdo al tamaño, dimensiones y las características específicas de cada terreno y conformado, si fuera posible, por los siguientes componentes: · · · · ·
Área forestal y viveros Estanques de peces y otros ambientes acuáticos Jardines y caminos de paseo Área paisajística Centros recreativos
a) Área forestal y viveros Las áreas forestales pueden ser ubicadas o distribuidas en bermas centrales, parques, áreas bajo redes eléctricas de alta tensión, u otros espacios abandonados. Las especies arbóreas pueden ser implementadas básicamente en perímetros para proteger las actividades internas y evitar impactos en la zona residencial vecina. b) Estanques de peces y otros ambientes acuáticos Pueden construirse estanques para la crianza de peces, a fin de generar una producción orientada al autoabastecimiento y la venta local de pescado. Estos ambientes productivos deben ser diseñados en forma artística para cumplir con un rol paisajístico en forma simultánea. También estos ambientes podrían ser utilizados para la crianza de patos. De ser posible se debe implementar otros ambientes recreativos, como piletas decorativas y viveros acuáticos para la primera etapa de crianza de los peces en la época invernal. c) Jardines y caminos de paseo Los espacios disponibles entre los componentes antes citados permiten desarrollar una ruta de paseo con jardines de gras, flores y arbustos, y caminos rústicos de tierra y grava. También se debe prever la instalación de pequeños puentes de madera en los pases del sistema de canales de riego. Estas áreas deben brindar facilidades para el esparcimiento de la población local. d) Área paisajística Es una zona especialmente orientada a crear un entorno paisajístico de calidad, basado en una combinación de flores y el diseño de un riachuelo artificial artístico. Este objetivo no limita el que las flores se puedan constituir en una producción comercial regular. e) Centros recreativos Espacios libres donde se combinan actividades productivas y recreativas, donde se genera demanda de ambientes para oficinas, baños, auditorios, tiendas y almacenes. También, se puede incluir servicios de comida para consumir los productos generados en el mismo módulo, mediante la construcción de pequeños restaurantes rústicos y con mesas al aire libre. 1.1.1 El atractivo de reusar aguas residuales en la agricultura En estos tiempos la reutilización del agua en todos sus aspectos es de importancia primordial, especialmente para la agricultura, porque: · El agua residual contiene el 99.9% de agua. · Habría suministro permanente, independiente de las aguas para regadío. · Contiene nutrientes y materia orgánica, beneficiosos para las plantas. · La calidad del agua dependerá del tipo de cultivo. · Previene la contaminación de los cursos de agua
Las experiencias de uso de aguas residuales tr atadas desarrolladas en Lima desde hace más de 10 años, permiten recomendar la implementación de actividades productivas como el cultivo de forraje (chala, pasto elefante y alfalfa), árboles frutales (olivos, pecanos, naranjos, chirimoyos, paltos, limoneros e higueras), tara, tuna para producir cochinilla, bambú y viveros de plantas ornamentales y forestales.
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II. DISEÑO DE SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES MUNICIPALES
En el diseño e implementación de los sistemas de tratamiento se requiere de la asistencia y supervisión de un grupo de profesionales en ingeniería. En caso de que el agua tratada sea usada para riego de vegetales de consumo crudo deberán cumplir con los LMP y los ECA. La meta de tratamiento del agua residual es devolver el agua hacia el ambiente y que no sea un peligro hacia la salud pública o una amenaza medioambiental, para ello se conducen a los sistemas de tratamiento, donde se realiza el tratamiento más adecuado para devolver el agua a la naturaleza en las mejores condiciones posibles. Al diseñarse los sistemas de tratamiento de aguas residuales deben integrarse las operaciones y procesos físicos, químicos y biológicos, con la finalidad de depurar las aguas residuales hasta un nivel tal que permita alcanzar la calidad requerida para su disposición final, o su aprovechamiento mediante el reuso. 2.1. CARACTERÍSTICAS DE LAS AGUAS RESIDUALES MUNICIPALES La principal característica física, química y biológica del agua residual es la temperatura, contenido de sólidos, materia orgánica, componentes inorgánicos, metales, gases y componentes volátiles, olor y sabor así como organismos patógenos.
El conocimiento de la naturaleza del agua residual es fundamental para el diseño del sistema de tratamiento. El tratamiento del agua residual depende de la recolección, el tipo de tratamiento y la disposición final del agua tratada. Las características de las aguas residuales provenientes de los distintos sectores estan dadas en la tabla 2.1. Tabla 2.1. Composic iones típicas de las aguas r esiduales PARÁMETRO pH DBO 5 (mg/l) DQO (mg/l) ST (mg/l) SS (mg/l) N (mg/l)
DOMÉSTICO
AGRÍCOLA
INDUSTRIAL
7.8 370 670 1300 150 50
8.5 15000 25000 22000 15000 2000
4.5 8000 17400 3200 600 1
Fuente: Metcalf & Eddy, Inc.. Wastewater Engineering Treatment, Disposal and Reuse . Revisado por Tchobanogl ous, G. y Bur ton F. McGraw Hil l, 3ª Ed. Nueva York . 1991
2.2. RECOLECCIÓN DE AGUAS RESIDUALES MUNICIPALES Los sistemas de recolección combinadas están dados por la combinación de las aguas domésticas, de escurrimiento pluvial e industriales. Es conveniente que las aguas residuales sean separadas para instalar un buen sistema de tratamiento de las aguas residuales, utilizando las tecnologías convencionales; pero, cuando las aguas residuales están combinadas es necesario utilizar tecnologías avanzadas y/o una combinación de tecnologías aerobias y anaerobias. Si la aguas residuales industriales van ha ser descargadas en un sistema de recolección, estas aguas previamente deben ser tratadas en las mismas plantas industriales de acuerdo a la normatividad del Ministerio de la Producción.
Fotog rafía 2.1. Aguas Residu ales sin Tratamiento
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MANUAL DE DISEÑO, TRATAMIENTO Y REUSO DE AGUAS RESIDUALES 2.2.1 Estudios de cobertura y estado del sistema de recolección Se deben evaluar los siguientes parámetros de la red de alcantarillado de tal manera que se asegure la integración entre la planta de tratamiento y el sistema de recolección de aguas residuales: · Cobertura poblacional del sistema de alcantarillado. · Proyección de expansión de cobertura para el periodo de diseño de la planta. · Porcentaje de infiltración y afluentes. · Porcentaje de conexiones erradas. · Porcentaje de recolección real de aguas residuales producidas por la población. · Aporte industrial de caudales y cargas. · Ubicación y cuantificación de reboses de excesos. 2.2.2 Estudios de calidad de la fuente receptora No se debe perder de vista que el objetivo final del tratamiento de las aguas residuales municipales es asegurar que el cuerpo receptor tenga una calidad de agua y se debe diseñar para el caudal máximo semanal con un período de retorno de 10 años.
Deben tenerse en cuenta igualmente las interacciones entre la planta de tratamiento, el sistema de alcantarillado y el cuerpo de agua receptor, reconociendo que todos forman una unidad íntimamente relacionada. Los análisis de calidad de agua del cuerpo receptor debe considerar los vertimientos que se realizan por reboses del alcantarillado, o alcantarillados en caso de que existan sistemas independientes, junto con los vertimientos directos antes y después del tratamiento. Los parámetros a analizar en el cuerpo de agua receptor serán aquellos que afecten las calidades de agua estipuladas en los usos definidos en las normas vigentes, como mínimo, se deben realizar los siguientes estudios de calidad de la fuente receptora: · Oxígeno Disuelto (OD). · Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO 5). · Coliformes Totales y Fecales. · Nutrientes (Nitrógeno y Fósforo). · Sólidos Suspendidos. 2.3 SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES MUNICIPALES El tratamiento de aguas residuales (o agua servida, doméstica, etc.) incorpora procesos físicos, químicos y biológicos, que tratan y remueven contaminantes físicos, químicos y biológicos introducidos por el uso humano cotidiano del agua. El objetivo del tratamiento es producir agua limpia (o efluente tratado) o reutilizable. Los esfuerzos de recolección y el tratamiento de las aguas residuales domésticas o municipales están típicamente sujetos a la normatividad ambiental y cumplimiento de los LMP y el ECA. Para cumplir con estas exigencias el sistema de tratamiento esta típicamente relacionado con: Tratamiento primario, secundario y terciario.
Fotografía 2.2. Tratamiento de aguas residuales por lodos activados y discos rotatorios
2.3.1 Tratamiento primario EI objetivo del tratamiento ó sedimentación primaria es la reducción del contenido de sólidos en suspensión (40 al 75%); de la materia orgánica suspendida (20 al 40%) representada como DBO 5, así como del 30 al 60% de los organismos coliformes fecales y de huevos de helminto de las aguas residuales sujetas a tratamiento. En un tratamiento preliminar o primario se utilizan rejillas gruesas, rejillas finas, desarenadores, tanques sépticos, sedimentadores primarios, sedimendadores primarios de alta tasa y sedimentadores secundarios.`
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MANUAL DE DISEÑO, TRATAMIENTO Y REUSO DE AGUAS RESIDUALES 2.3.2 Tratamiento secundario Los principales objetivos de instalar un tratamiento secundario o tratamiento biológico son: ·
· ·
· · ·
Remover la materia orgánica, representada por la DBO 5, presente en las aguas residuales y que no es posible de remover por tratamientos físicos o fisicoquímicos convencionales, con lo cual es posible alcanzar eficiencias de remoción que varían del 75 al 98%. Remover los sólidos suspendidos totales (SST) en el mismo rango de eficiencia que la DBO 5. Remover microorganismos patógenos y parásitos (>99%) de tal forma que los efluentes producidos sean factibles de reusar en diversos fines. En algunos procesos la remoción de coliformes se complementa con la desinfección. Remover o reducir el contenido de nutrientes como fósforo y nitrógeno del efluente producido. Alcanzar la estabilización (digestión) de los sólidos volátiles de las aguas residuales así como de los producidos en el tratamiento de las aguas residuales, para su seguro reuso o disposición final. Aprovechamiento de los subproductos como biogas para la producción de energía.
2.3.3 Tratamiento terciario Son procesos adicionales para lograr una desinfección completa de los contaminantes. Se realiza con la finalidad de cumplir con las normas ambientales. Estos procesos avanzados incluyen tratamientos específicos para cada un de los contaminantes, en algunos casos pueden ser la eliminación de compuestos nitrogenados y fosforados. Figura 2.1. Sistema de tratamiento d e aguas residuales AGUA RESIDUAL
TRATAMIENTO PRIMARIO
TRATAMIENTO SECUNDARIO
TRATAMIENTO TERCIARIO
2.3.4. Criterios para Seleccionar Sistemas de Tratamiento de Aguas Residuales Cuando se quiere optar por un sistema de tratamiento de aguas residuales se debe tener en cuenta lo siguiente: · · · · · · · ·
Identificar las exigencias de calidad del agua a tratar para su disposición en un cuerpo receptor o con fines de reuso, de manera coherente con la realidad local (actual y proyectada). Buscar las mejores posibilidades del reuso de las aguas tratadas, para obtener el mayor bene?cio social (salud pública), ambiental (gestión ambiental de los recursos hídricos) y económico. Incluir dentro de los costos de inversión, operación y mantenimiento, un presupuesto para la intervención social y los análisis de agua necesarios para la evaluación y monitoreo del sistema de tratamiento. Contar con la información básica para elaborar el estudio definitivo y el expediente técnico, cuyo contenido y especificaciones se encuentran regulados en sus aspectos técnicos y de parámetros de calidad del agua. Planificar la disponibilidad del área, conseguir la aceptación de la población (la cual debe ser capacitada y sensibilizada), y, por último, lograr el compromiso y organización de la sociedad civil y sus autoridades. Conocer la normatividad legal y técnica sobre plantas de tratamiento de aguas residuales. Se deberá considerar también la calidad del efluente, para los fines de aprovechamiento deseado. Ser eficiente en la remoción de patógenos y ajustarse a los parámetros convencionales de los procesos más empleados (véase los LMP y ECA) Contar con personal responsable para la operación y el mantenimiento de la planta, debidamente capacitado y sensibilizado.
2.3.4.1 Estudios de análisis de alternativas De acuerdo al nivel de tratamiento deseado existen diferentes alternativas para lograr el objetivo. La tabla 2.2 presenta un resumen de los rendimientos típicos que se logran con las diferentes etapas y procesos de tratamiento, en la tabla 2.4 se presenta una lista de los parámetros que deben ser regulados para prevenir la generación de olores. Todas estas tablas deben ser usadas por el diseñador de forma que sirva de guía en la selección del proceso.
La implementación del tratamiento preliminar y/o primario va a depender de las características del agua residual a tratar; pero, para elegir el tratamiento secundario debemos tener presente la eficiencia de remoción de los contaminantes de cada uno de los procesos de tratamiento.
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MANUAL DE DISEÑO, TRATAMIENTO Y REUSO DE AGUAS RESIDUALES Tabla 2.2. Remoción esperada de materia orgánica, sólidos en suspensió n y m icroo rganismo s patógenos, según el tipo d e procesos de tratamiento de aguas residuales PROCESOS DE TRATAMIENTO Sedimentación primaria Lodos activados (a) Filtros percoladores (a) Lagunas aireadas (b) Zanjas de oxidación (d) Lagunas de estabilización (e) Biofiltros Desinfección
REMOCIÓN (%) SÓLIDOS EN DBO SUSPENSIÓN 25 - 30 40 - 70 70 - 95 70 - 95 50 - 90 70 - 90 80 - 90 (c) 70 - 95 80 - 95 70 - 85 (c) 80 - 95 80 - 95 -
REMOCIÓN (CICLOS Log 10) BACTERIAS
HELMINTOS
QUISTES
0-1 0-2 0-2 1-2 1-2 1-6 1-2 1-2
0-1 0-1 0-1 0-1 0-1 1-4 0-2 1-3
0-1 0-1 1-2 0-1 2-4 0-1 0-1
Fuente: Feachem et-al., 1983; Mara et al ., 1992; Yáñez, 1992; Norma Técnica OS.090. (a) Precedidos de tratamiento primario y seguidos de sedimentación secundaria. (b) Incluye laguna secundaria. (c) Dependiente del tipo de lagunas. (d) Seguidas de sedimentación. (e) Dependiendo del número de lagunas y otros factores como: Temperatura, periodo de retención y forma de las lagunas. 1 ciclo de log10 =90% remoción; 2 ciclos = 99%; 3 ciclos = 99.9%; etc.
Cuando existen limitaciones por la disponibilidad de terreno, las PTAR´s se podrán ubicarse dentro de una zona no muy poblada y que cumplan con los LMP y ECA. En este caso es necesario usar otras tecnologías de alta eficiencia comparable y que muchas veces tienen mayores costos de inversión, operación y mantenimiento. Estas tecnologías incluyen a los filtros percoladores, a los lodos activados y a los Reactores Anaerobios de Flujo Ascendente (RAFA). En algunos casos se deben incluir procesos de tratamiento terciario como la precipitación química y la cloración para remover los quistes de nematodos intestinales y reducir la carga bacteriana, respectivamente. El área necesaria para cada una de estas tecnologías se presenta en la tabla (2.3). Tabla 2.3. Requerim iento s de área por tip o de tecn ología PTAR de 500 l/s TECNOLOGÍA Lagunas facultativas Lagunas aireadas Lagunas anaerobias Lodos activados Filtros percoladores
T (Días)
H (m)
10 - 20 1,5 2-7 3-5 1-5 2.5 - 5 0.6 - 2 <5 3 2 CARGA (m /m /día) 1-3
ÁREA PROMEDIO (Ha) 43.20 4.86 3.46 1.87 ÁREA PROM (Ha) 2,16
Fuente: Norma técnica OS-900 (rangos de periodo de retención T, profun didad – h y c arga hidráulica)
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MANUAL DE DISEÑO, TRATAMIENTO Y REUSO DE AGUAS RESIDUALES Tabla 2.4. Parámetros que deben ser regulados p ara que no cont ribu yan a los pr oblemas de olor es en sistemas de tratamiento de aguas residu ales PARÁMETROS
Limitaciones de pH
Temperatura Descargas tóxicas Aceites y grasas Descargas químicas
PROBLEMA
A pHs por debajo de 8.0, el sulfuro cambia a sulfuro de hidrógeno gaseoso. Altas temperaturas incrementan la acción microbial de bacterias anaerobias. Altas temperaturas incrementan la liberación de componentes orgánicos volátiles del líquido a la fase gaseosa. Inhibe o mata microorganismos involucrados en sistemas de tratamiento biológico. Se pueden degradar anaerobiamente. Gases olorosos.
Fuente: Patt erson , J.W. 1978. Wastewater treatment technol ogy, 3. ed. Ann Arbor : Ann Arbor Science
Para elegir un buen sistema de tratamiento aerobio, además se deben tener en cuenta los siguientes aspectos de operación y mantenimiento para prevenir la generación de sulfuro de hidrógeno: Suministro de la suficiente turbulencia para prevenir la deposición de sólidos y para asegurar una mezcla completa (excesiva turbulencia liberará olores siempre generados en la fase líquida). · Mantener al menos 1 mg/l de oxígeno disuelto. · Mantener los lodos sedimentados frescos a través de unas tasas de retorno adecuadas. · Asegurar unos tiempos de retención hidráulica y de sólidos apropiados en todos los tanques. ·
2.3.5. ALTERNATIVAS DE DISEÑO DE PLA NTAS DE TRATAMIENTO EN PEQUEÑAS POBLA CIONES Para el tratamiento de las aguas residuales de pequeñas poblaciones, el sistema de tratamiento puede elegirse a partir de la tabla 2.5. Tabla 2.5. Alternativa de diseño para el tr atamiento de aguas residuales
CARACTERÍSTICAS
Nº de unidades Caudal Largo An ch o Profundidad Borde libre Mantenimiento Reuso del agua tratada
TRATAMIENTO PRIMARIO
TRATAMIENTO SECUNDARIO
DISPOSICIÓN DE LOS LODOS PROVENIENTE DEL TANQUE IMHOFF
Tanque Imhoff
Humedad Artif icial
Lecho de Secado
1 unidad
3 unidades
1 unidad
22.5 m3/día
7.5 m3/día por cada humedal 10 m 5m 0.5 m 0.5 m Cada tres meses Para riego agrícola
1.4 m3/día
1.3 m 2.9 m 3.5 m 0.9 m Cada tres meses Hacia el humedal artificial
Fuente: Manual de sis tema de tratamiento de aguas residuales para albergues en zonas ru rales
2.4 TRATAMIENTOS DE LAS AGUAS RESIDUALES MUNICIPALES 2.4.1 TRATAMIENTO PRELIMINAR El tratamiento preliminar busca eliminar o separar: · Los sólidos de gran tamaño (canal de rejas) · Sólidos inorgánicos pesados, inertes y arenas (desarenador) 14
4m 3m 1.4 m 0.53 m Una vez al año Para riego agrícola
MANUAL DE DISEÑO, TRATAMIENTO Y REUSO DE AGUAS RESIDUALES
Cantidades excesivas de aceites y grasas (trampas de grasas)
·
Figura 2.2. Clasific ación de só lidos encontrados en aguas residuales urb anas (Metcalfand Eddy, 1987)
SEDIMENTABLE (2.2 %) SUSPENDIDOS (30.5%)
NO SEDIMENTABLE (4%)
SOLIDOS COLOIDAL (9 %) FILTRABLE (69.5 %) DISUELTO (62.5 %)
2.4.1.1 Canales de rejas Remueven material flotante de gran tamaño, así como material de cierto tamaño predeterminado en el diseño. Los canales de rejas debe usarse en toda Planta de Tratamiento de Aguas Residuales (PTAR).
Según su funcionamiento pueden ser manuales o mecánicos La distancia entre barras se debe diseñar según las características del agua residual (material a retener): gruesos 40 a 100 mm medios de 20 a 40 mm finos de 10 a 20 mm los más usados 25 mm · Velocidad de paso: Mínima 0.4 m/s, máxima 0.75 m/s · Las rejas deben incluir iluminación para operación nocturna · Espacio suficiente para almacenar temporalmente el material retenido en condiciones sanitarias adecuadas. Solución técnica para la disposición final del material retenido (relleno sanitario, incinerador, enterramiento). · ·
Ÿ
2.4.1.2 Desarenador Es obligatorio su uso en PTAR municipal se diseñan para retener partículas de 0.20 mm y =2.65 g/cm3 Tienen la finalidad de evitar que se produzcan depósitos en las obras de conducción, proteger las bombas de la abrasión y evitar sobrecargas en los procesos posteriores de tratamiento. Un desarenador están dividida físicamente en: ,
.
a) Zona de entrada. Tiene como función el conseguir una distribución uniforme de las líneas de flujo dentro de la unidad, uniformizando a su vez la velocidad. b) Zona de desarenación. Parte de la estructura en la cual se realiza el proceso de depósito de partículas por acción de la gravedad. c) Zona de salida. Conformada por un vertedero de rebose diseñado para mantener una velocidad que no altere el reposo de la arena sedimentada. d) Zona de depósito y eliminación de la arena sedimentada. Constituida por una tolva con pendiente mínima de 10% que permita el deslizamiento de la arena hacia el canal de limpieza de los sedimentos.
Las características principales de un desarenador son: · Velocidad de flujo 0.24 a 0.36 m/s, el control de la velocidad se hace instalando un vertedero en la salida del desarenador. · Relación entre largo (L) y Altura (H) (lamina de agua) ¡Ý 25.
15
MANUAL DE DISEÑO, TRATAMIENTO Y REUSO DE AGUAS RESIDUALES 2.4.1.3 Trampa de grasas Tanques en los cuales se permite flotar en la superficie las partículas con gravedad específica menor que la del agua. Se deben eliminar las grasas por que incrementan la DQO en un 20 y 30 % de las contenidas en el agua residual y además por que las grasas perturban el proceso de digestión de lodos. · Es obligatorio usarlas para tratar aguas residuales industriales · Debe tenerse un lugar específico para la disposición final del material retenido. · El tiempos de retención se determina dependiendo del flujo - Q <10 l/s 3 min - 10 a 20 l/s 4 min - 20 l/s 5 min · Relación Largo/Ancho de 1.8 a 1 · Si las variaciones de caudal o concentración son muy altas se debe construir un tanque de compensación. 2.4.2 TRATAMIENTO PRIMARIO 2.4.2.1 Sedimentadores primarios Las dimensiones del tanque sedmentador está determinada por el flujo de aguas residuales que se requiera tratar y debe diseñarse para el flujo máximo horario esperado. Para el caso de tanques rectangulares la relación longitud: ancho debe estar entre 1.5:1 y 15:1. Para el caso de tanques circulares se recomienda un diámetro entre 3 y 60 m, una pendiente de fondo entre 6 y 17%. Los tanques cuadrados no se recomiendan y los de forma hexagonal y ortogonal son considerados como si fueran circulares debido a que estos están dotados de un equipo rotatorio para remoción de los sólidos. Debe escogerse el que resulte de mayor área calculada, y de acuerdo a las siguientes tasas de desbordamiento superficial mínimas recomendadas: · Para caudal medio utilizar 33 m³/m²día, · Para caudal pico sostenido por tres horas utilizar 57 m³/m²día, y · Para caudal pico utilizar 65 m³/m²/día.
El tiempo de retención debe basarse en el flujo de aguas residuales y en el volumen del tanque. Se recomienda un período de retención mínimo de 1.0 hora tanto para los sedimentadores circulares como para los rectangulares 2.4.2.2 Tamices Busca reducir la materia suspendida por medio de la precipitación o sedimentación, con o sin reactivos, o por medio de diversos tipos de oxidación química poco utilizada en la práctica, salvo aplicaciones especiales, por su alto costo. No se recomienda su uso para los niveles bajo y medio de complejidad. La capacidad hidráulica para el diseño de estos dispositivos se recomienda los rangos dados en la tabla 2.6. Expresados en m³/ m²/d. Tabla 2.6. Capacid ad hidráuli ca de tamices
ROTATIVOS DE BANDEJA
ROTATIVOS CILÍNDRICOS
DISCO
0.6 - 2.5
0.005 - 0.04
0.004 - 0.04
La eficiencia de remoción de sólidos suspendidos mínima debe estar entre 15 y 30% para los microtamices rotativos de bandeja y rotativos cilíndricos, y entre 40 y 50 % para los de disco. Los microtamices rotativos cilíndricos deben remover 55% de sólidos sedimentables, 37% de remoción de grasas y 95% de sólidos flotantes. 2.4.2.3 Fosa séptica Es un recipiente hermético diseñado y construido para recibir las aguas residuales, separa los sólidos de los líquidos, suministra una digestión limitada a la materia orgánica retenida, almacena los sólidos y permite que el líquido clarificado sea descargado para su posterior tratamiento y disposición. · Se utiliza cuando no existe opción de alcantarillado · Siempre debe tener un tratamiento secundario · Proceso predominante: Físico de sedimentación de lodos, se degradan por el proceso anaeróbico hasta que se asolva y hay que retirarlos.
Las ventajas para utilizar una fosa séptica son: · Es un método simple, seguro, conveniente y satisfactorio para la disposición de aguas residuales. · El mantenimiento es sencillo, al igual que su construcción; · El costo es relativamente económico y ofrece la seguridad de un buen tratamiento. 16
MANUAL DE DISEÑO, TRATAMIENTO Y REUSO DE AGUAS RESIDUALES
·
Lo mejor de este sistema, es que los residuos de excretas, agua de lavado, aguas negras y de cocina, se pueden introducir a la fosa séptica. Esta retendrá en su interior estos residuos hasta transformar el agua residual en agua depurada, la cual pasa directamente al manto freático.
2.4.2.4 Campo de oxidación o infiltración Se utiliza después de la fosa séptica y busca oxidar las aguas servidas y eliminarla por infiltración. Para optimizar el funcionamiento del campo de oxidación, se debe evaluar la capacidad de infiltración del terreno, esto se hace realizando una prueba de infiltración. La prueba de infiltración consiste en hacer varias excavaciones en el área determinada, todas estas de 30 x 30 cm. de sección por la profundidad proyectada para las zanjas de absorción (menor de 90 cm). En estas fosas abiertas se deposita grava fina al fondo a una altura de 5 cm, luego se llena agua hasta una altura de 30 cm sobre la grava; después de 24 horas se verifica si el agua ha permanecido o se ha infiltrado totalmente Si se ha retenido el agua con un tirante mayor a 15 cm, entonces el terreno es inapropiado para un campo de infiltración; caso contrario si el agua se ha filtrado, entonces se procederá a llenar la fosa nuevamente con agua hasta 15 cm de altura midiéndose el tiempo que demora en infiltrarse, estos resultados se divide entre 6 para obtener la velocidad de absorción por 2.5 cm de profundidad, con la cual se determina la longitud de las tuberías del campo. ,
.
.
2.4.2.5 Pozo de absorción Pueden sustituir o ser complementarios al campo de oxidación. Consisten en excavaciones de diámetro y profundidad variables, en donde el agua se infiltra por paredes y piso que deberán ser permeables. Se llenan con aproximadamente un metro de grava para lograr una buena distribución de agua al fondo. 2.4.2.6 Tanque Imhoff El tanque Imhoff está constituido por dos zonas. La primera zona se denomina cámara superior y la segunda zona cámara inferior. El agua servida está constituida por parte líquida y sólida, ésta llegará a la cámara superior para su sedimentación, es decir se efectuará la separación de los líquidos y del sólido. En la cámara inferior se produce la digestión de los sólidos, en donde las bacterias descomponen a la materia orgánica y la convierten en lodo. El lodo acumulado se extraerá a través de un tubo, llamado también tubo de purga. El tanque Imhoff está constituido por tres compartimientos o cámaras: sedimentación, espuma y digestión.
Fotografía 2.3. Tratamiento Primario de las aguas residuales
2.4.3 TRATAMIENTO SECUNDARIO 2.4.3.1 Comparación de tecnologías El tratamiento secundario de las aguas residuales con la finalidad de biodegradar la materia orgánica se realiza mediante el tratamiento aerobio que utiliza oxígeno y el tratamiento anaerobio que no requiere de oxígeno para su operación, una comparación de estas tecnologías se presenta en la tabla 2.7. Tabla 2 7 Comparación de la tecnol ogía aerobia y anaerobia .
PARÁMETRO Requerimiento de energía Grado de tratamiento Producción de lodo Proceso de estabi lidad (a componentes tóxicos y cambios de carga) Puesta en marcha Olor Producción de biogás
ANAEROBIA Baja Alta (90 a 95%) Baja
AEROBIA Alta Moderada (70 a 90%) Alta
Moderada a alta
Baja a Moderada
2 a 4 meses Problema de olor Si
2 a 4 semanas Bajo problema de olores No
Fuente: Journal of the sanitary engineering divisio n 17
MANUAL DE DISEÑO, TRATAMIENTO Y REUSO DE AGUAS RESIDUALES El tratamiento específico del agua residual a las condiciones adecuadas promueven las diferentes alternativas de soluciones técnicas. Para acceder a una tecnología simple, económica y de bajo requerimiento de energía debe analizarse la utilización posterior de agua. A continuación se presenta las diferencias generales entre estos sistemas de tratamiento biológico, tomado de las referencias de una serie de estudios aplicados a casos diferentes de tratamiento de aguas residuales (tabla 2.8) .
Tabla 2 8. Tecnologías para el tratamiento d e aguas residu ales .
TIPO DE TECNOLOGÍA
DESCRIPCIÓN
Lagunas de estabilización
Lagunas que permiten la estalibilización de materia orgánica y la reducción de bacterias de las aguas residuales. Lagunas en las que se inyecta aire por acción mecánica o difusión de aire comprimido con sistemas artificiales de aireación. Unidades más compactas que las anteriores que también usan aireación artificial para la degradación aeróbica de la materia orgánica. Las células microbianas forman flóculos que sedimentan en un tanque de clarificación. Superficies de inundación periódica, con medios filtrantes de piedras de grava y arena, sembrados con vegetación nativa (carrizo, juncos, papiros, entre otros). Medio filtrante de piedra gruesa o material sintético, en donde se desarrolla una película de microorganismos que degrada la materia orgánica del agua residual. Proceso anaerobio en donde el agua residual circula en forma ascendente y atraviesa un manto de lodos para la estabilización parcial de la materia orgánica.
Lagunas aireadas Lodos activados Humedales artific iales, biofiltros o Wetlands Filtros percoladores Reactores anaeróbicos d e
Fuente: Sun dst rom , K.W., and H.E. Klei. 1979. Wastewater treatment. Englewood Cliff s, NJ: Prentice-Hall
Otra comparación de estas tecnologías lo podemos realizar mediante sus ventajas y desventajas (tabla 2.9). Tabla 2 9. Ventajas y desventajas del tratamiento aerobio , facultativo y anaerobio .
TIPO DE TRATAMIENTO
VENTAJAS
Aerob io s c om pl eto s
Baja generación de GEI (sólo C o2). Baja extensión de área
Facultativos
Bajo costos de operación Bajo costo de inversión
Anaero bi os co mplet os
Bajo costo de operación y mantenimiento
DESVENTAJAS Altos costos de operación (energía) y mantenimiento. Alto costo de Inversión.
Mediana Generación de GEI Grandes necesidades de área. Alta generación de GEI (Co 2 Y CH4), cuya captura y aprovechamiento controlaría su emisión a la atmósfera. Medianos costos de inversión.
Fuente: SUNASS
2.4.3.2 Tratamiento aerobio La tecnología aerobia es una alternativa de tratamiento de las aguas residuales que ha sido desarrollada para mejorar el tratamiento primario de los sistemas sépticos y los tanques primarios. Sus ventajas y desventajas frente a estos tratamientos se presentan en la tabla 2.10. Tabla 2.10. Tecnol ogía aero bia Ÿ
Ÿ
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18
VENTAJAS Pueden proporcionar un mejor nivel de tratamiento que los sistemas sépticos. Ayudan a proteger valiosos recursos de agua en zonas en donde existen sistemas sépticos en mal estado de funcionamiento. Son una alternativa para sitios en donde los sistemas sépticos no son adecuados. Pueden extender la vida útil del campo de drenaje. Pueden permitir la reducción en el tamaño del campo de drenaje. Reducen la descarga de amoniaco a las aguas receptoras.
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Ÿ Ÿ
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DESVENTAJAS Son más costosos de operar que los sistemas sépticos. Requieren electricidad. Incluyen partes mecánicas que se pueden descomponer. Requieren un mayor mantenimiento rutinario que los tanques sépticos. Pueden liberar más nitratos al agua subterránea que los tanques sépticos.
MANUAL DE DISEÑO, TRATAMIENTO Y REUSO DE AGUAS RESIDUALES A. Tanq ues Imh off a. Consideraciones para el diseño · Compartimento de sedimentación Tasa de desbordamiento superficial de 25 a 40 (m³/m²/d) Tiempo de retención de 2 a 4 (horas) · Cámara de digestió n Capacidad de almacenamiento de lodo = 6 meses de lodo B. Lodos activados a. Consideraciones para el diseño Las consideraciones que deben tenerse en cuenta en el diseño de los procesos de lodos activados y los factores operacionales que están envueltos en la selección del sistema de tratamiento son: · Las reacciones cinéticas que gobiernan el proceso de tratamiento. · Los requerimientos de transferencia de oxígeno. · Naturaleza del agua residual que va a tratarse: Cuando existan problemas de sustancias tóxicas para los microorganismos se recomienda el uso de un reactor completamente mezclado en lugar de uno de flujo pistón. · Condiciones ambientales locales: Las condiciones ambientales más importantes son: la temperatura, el pH y la alcalinidad. Los cambios de temperatura en el agua residual pueden afectar las tasas de reacción biológicas. La alcalinidad y el pH son muy importantes en la operación de procesos de nitrificación. · Costos de construcción, operación y mantenimiento. Tabla 2.11. Parámetros empíricos de diseño para el proc eso de lo dos activados TIPO DE PROCESO Convencional Completamente mezclado Aireaci ón escalonada Alta tasa Aireaci ón modificada Estabilización por contacto Contacto Estabilizado Aireaci ón extendida Oxigeno puro Zanjón de oxidación Reactor SBR
CARGA EDAD CARGA TIEMPO DE ORGÁNICA DE VOLUMÉTRICA DETENCIÓN Kg DBO5/Kg LODO Kg DBO5/m³/d (h) SSVLM/d S (d)
RETORNO SSLM (mg/l)
FRACCIÓN
(f/m) 0.2 - 0.5 0.2 - 0.6
(fq/v) 0.3 - 1.0 0.8 - 2.0
(td) 4-8 4-8
(qq c) 5 - 15 5 - 15
(xt) (r) 1500 - 3000 0.25 - 0.5 3000 - 6000 0.25 - 1.0
0.2 - 0.5
0.6 - 1.0
3-5
5 - 15
2000 - 3500 0.25 - 0.7
0.4 - 1.5 1.5 - 5.0
0.6 - 2.4 1.2 - 2.4
0.25 - 3 1.5 - 3
4000 - 5000 1.0 - 5.0 200 - 1000 0.05 - 0.25
0.2 - 0.5 -
1.0 - 1.2 incluido ya
1-3 0.2 0.5 0.5 - 1.0 3 - 6 5 - 15 -
0.05 - 0.25
<0.4
18 - 36
15 - 30
3000 - 6000 0.75 - 1.5
0.4 - 1.0 0.05 - 0.30
2.4 - 4.0 0.1 - 0.5
1-3 8 - 36
8 - 20 10 -30
6000 - 8000 0.25 - 1.5 3000 - 6000 0.75 - 1.5
0.05 - 0.30
0.1 - 0.2
12 - 50
No aplica 1500 - 5000 No aplica
1000 - 3000 4000 -10000
0.2 - 1.0
Fuente: Patterson, J.W. 1978. Wastewater treatment technol ogy, 3. ed. Ann Arbo r: Ann Arbor Science
Las aguas residuales son estabilizadas biológicamente en un tanque de aireación en condiciones aerobias obtenidas por el uso de equipos mecánicos de aireación o por la difusión de aire. La masa biológica resultante del líquido es un tanque de sedimentación. Una parte de los sólidos biológicos sedimentados es recirculada continuamente. En el proceso de lodos activados las bacterias son específicas e importantes por cuanto son las responsables de la descomposición de la materia orgánica. El oxigeno se suministra por varios medios tales como: agitadores o inyección de aire dentro de la mezcla de lodo, causando mezcla turbulenta con burbujas de aire pequeñas. La aireación es seguida de una separación liquido, solido, y una porción del lodo sedimentado se recircula al agua residual que ingresa. En la etapa de aireación, la fracción de orgánicos sujetos a degradación biológica se convierte en fracción de inorgánicos, y el remanente queda como lodo activado adicional. 19
MANUAL DE DISEÑO, TRATAMIENTO Y REUSO DE AGUAS RESIDUALES C. Lagunas de oxidación o de estabilización a. Tipos Para el tratamiento de aguas residuales domésticas se consideran únicamente los sistemas de lagunas que tengan unidades anaerobias, aireadas, facultativas y de maduración. Estas unidades de remoción de materia orgánica tienen sus ventajas y desventajas de acuerdo a la combinación de ellas (tabla 2.12). Tabla 2.12. Ventajas y d esventajas d e las lagunas d e estabili zación TIPO
AEROBIAS AEREA DAS (H:0,4 A 7,5 M) · La aereación de la
Descripción
laguna se logra a través de difusores mecánicos de oxígeno; se requiere plantas de sedimentación
· -Requiere un área
Ventajas
de tamaño y volumen relativamente pequeño -Libre de olores -Alto grado de tratamiento
· -Costo más elevado
Desventajas
Mano de obra Energía Grado de complejidad
de O&M que cualquier otro sistema
· Usa solo
· El oxígeno es
aereadores superficiales; par te de la descomposición anaerobia ocurre en los sedimentos del fondo de la laguna · - Requiere un área
de tamaño y volumen relativamente pequeño Relativamente libre de olores Alto grado de tratamiento · -Costos sustanciales de O&M
AEROB IAS
A 1,5 M) suministrado en la superficie a través de algas y mezcla del viento; ocurre cierta actividad anaerobia en los sedimentos del fondo · -Bajos costos de O&M -Alto grado de tratamiento
· Lagunas poco
profundas donde el oxígeno llega a través de las algas para mantener las condiciones aerobias en la laguna
· -Bajos costos de
O&M
-
· -Requiere un
área de gran tamaño y volumen Posibles olores
· - Requiere un área
de gran tamaño y volumen -Posibles olores
· Mantenimiento de
· Mínimo
· Mínimo
· Mínimo
aereadores; remoción de lodo · Moderada
· Poca
· Ninguna
· Ninguna
· Moderado; se
· Simple; no
· Simple; no
· Simple; no requiere
requiere poca destreza para mantener el equipo · Lodo
Residuos
FACULTATIVAS AEROB IAS (H: 0,6
FACULTATIVAS AEREADAS
(para los aeredores) requiere personal calificado
· Remoción de lodo
cada 10 a 20 años
requiere personal calificado · Remoción de
personal calificado
· Células de algas
lodo cada 10 a 20 años
h: profundidad promedio Fuente: Adaptado de la National Associatio n of Towns and Townshi ps (1989)
El tratamiento por lagunas de estabilización puede ser aplicable en los casos en donde la biomasa de algas y los nutrientes que se descargan al efluente puedan ser asimilados sin problema por el cuerpo receptor. b. Localización de lagunas La ubicación del sistema de lagunas debe ser aguas abajo de la cuenca hidrográfica, en un área extensa y fuera de la influencia de cauces sujetos a inundaciones y avenidas. En el caso de no ser posible, deben proyectarse obras de protección. El área debe estar lo más alejada posible de urbanizaciones con viviendas ya existente; se recomiendan las siguientes distancias: · 1000 m como mínimo para lagunas anaerobias y reactores descubiertos · 500 m como mínimo para lagunas facultativas y reactores cubiertos · 100 m como mínimo para sistemas con lagunas aireadas c. Diagramas de Flujo · Serie Facultativa y de maduració n Este es el caso más usual de lagunas en serie, en el cual las unidades de maduración pueden tener una o más unidades. Para un adecuado diseño primero debe comprobarse que la carga superficial en la primera unidad sea adecuada. 20
MANUAL DE DISEÑO, TRATAMIENTO Y REUSO DE AGUAS RESIDUALES
·
Serie anaerobia, facultativa y de m aduración Esta debe usarse cuando hay necesidad de una reducción apreciable de bacterias y reducción en área. Adicionalmente debe considerarse la alternativa de reactores anaerobios de alta tasa como sustitutos de las lagunas anaerobias.
·
Serie aireada, facultativa y de maduración Debe escogerse este sistema de lagunas en serie en situaciones en las que haya una limitada disponibilidad de terreno o cuando el costo del mismo sea elevado o cuando no se puedan considerar lagunas anaerobias por razones de cercanías de viviendas. El diseño de la laguna facultativa debe realizarse comprobando que la carga (incluidos los sólidos de la laguna aireada) sea adecuada, o por el método del balance de oxígeno. La determinación de la DBO en las lagunas secundaria y terciaria debe efectuarse con el uso de correlaciones de carga; el nivel de coliformes fecales se determina con un modelo de flujo disperso.
Fotografía 2.4. Laguna de ox idación
D. Lagunas aireadas Similares a los tanques de estabilización, excepto en el suministro de oxigeno, que se realiza mediante aireadores mecánicos superficiales con lo que se logra un aumento de rendimiento y reducción de la superficie necesaria. E. Lagunas facultativas Las características principales de este tipo de lagunas son el comensalismo entre las algas y bacterias en el estrato superior y la descomposición anaerobia de los sólidos sedimentados en el fondo. Su utilización como unidad de tratamiento en un sistema de lagunas puede ser: · Como laguna primaria única (caso de climas fríos en los cuales la carga de diseño es tan baja que permite una adecuada remoción de bacterias) o seguida de una laguna secundaria y/o terciaria (normalmente referida como laguna de maduración). · Como una unidad secundaria después de lagunas anaerobias o aireadas, para cumplir el propósito de procesar sus efluentes a un grado mayor. a. Tiempo de retención hidráulica El tiempo de retención hidráulica para lagunas facultativas debe estar dentro de un rango de 5 a 30 días. b. Profundidad Para evitar el crecimiento de plantas acuáticas con raíces en el fondo, la profundidad de las lagunas debe estar por encima de 1.0 m. La profundidad varia entre1.0 y 2.5 m. Se debe proveer una altura adicional para acumulación de lodos entre períodos de limpieza de alrededor de 10 años. Esta altura adicional es generalmente del orden de 0.3 m y debe ser determinada calculando la disminución del volumen por concepto de digestión anaerobia en el fondo. c. Consideraciones para el diseño Los criterios de diseño referentes a temperaturas y mortalidad de bacterias deben determinarse en forma experimental. Como alternativa, y en caso de no ser posible la experimentación, se pueden usar los siguientes criterios: · La temperatura de diseño es la promedio del mes más frío (temperatura del agua), a través de correlaciones de las temperaturas del aire - agua. · En donde no exista ningún dato se usará para diseño la temperatura del aire del mes más frío. -1 · El coeficiente de mortalidad bacteriana (neto) será adoptado entre el intervalo de 0.8 a 1.6 (dia ) para 20°C. Se recomienda un valor alrededor de 1.0 dia -1. 21
MANUAL DE DISEÑO, TRATAMIENTO Y REUSO DE AGUAS RESIDUALES Para lagunas facultativas primarias deben determinarse los volúmenes de lodo acumulado teniendo en cuenta un 80% de remoción de sólidos en suspensión en el efluente, con una reducción del 50% de sólidos volátiles por digestión anaerobia, una densidad del lodo de 1.05 Kg/l y un contenido de sólidos del 10% en peso. Con estos datos debe determinarse la frecuencia de remoción de lodo en una instalación. Para el diseño de lagunas facultativas que reciben el efluente de lagunas aireadas debe tenerse en cuenta las siguientes recomendaciones: El balance de oxígeno en la laguna debe ser positivo, teniendo en cuenta: la producción de oxígeno por fotosíntesis, la reaireación superficial, la asimilación de los sólidos volátiles del afluente, la asimilación de la DBO soluble, el consumo por solubilización de sólidos en la digestión de lodos de fondo y el consumo neto de oxígeno de los sólidos anaerobios. · Deben determinarse los volúmenes de lodo acumulado a partir de la concentración de sólidos en suspensión en el efluente de la laguna aireada, con una reducción del 50% de sólidos volátiles por digestión anaerobia, una densidad del lodo de 1.03 Kg/l y un contenido de sólidos del 2% al peso. Con estos datos debe determinarse la frecuencia de remoción de lodo en la instalación. ·
El uso de una de las metodologías debe estar debidamente sustentado, con indicación de la forma en que se determina la concentración de DBO (total o soluble). En el uso de correlaciones de carga de DBO aplicada a DBO removida, debe tenerse en cuenta que la carga de DBO removida es la diferencia entre la DBO total del afluente y la DBO soluble del efluente. Para lagunas en serie debe tomarse en consideración que la laguna primaria no se torne anaerobia por exceso de carga orgánica. F. Filtro biológico percolador Consiste de tanques poco profundos, usualmente circulares, con un lecho de piedra o de material plástico. El líquido se aplica por medio de un distribuidor, continua o intermitentemente, sobre la parte superior del tanque. El líquido escurre por entre el filtro o lecho, pasa a través de él, y se recoge por el fondo. El tamaño de los vacios o agujeros permite que el líquido fluya sobre el medio y circule el aire. El nombre de estas unidades como filtros es incorrecto porque la remoción principal ocurre por un proceso de absorción que se presenta sobre las superficies por la población biológica que cubre el medio filtrante. a. Consideraciones para el diseño Se debe utilizar una metodología racional de diseño que garantice los objetivos de calidad del tratamiento, minimice los impactos ambientales y provea robustez al proceso bajo las condiciones de operación En la tabla 2.13 se presentan las metodologías más utilizadas: .
Tabla 2.13. Características de los diferentes tip os d e filtro s perco ladores TASA BAJA
TASA INTERMEDIA
TASA ALTA
SUPER ALTA TASA
RUGOSO
DOS ETAPAS
ROCA, ESCORIA
ROCA, ESCORIA
ROCA
PLÁSTICO
PLÁSTICO, MADERA ROJA
ROCA, PLÁSTICO
Carga hidráulica, m³/(m²·d)
0.9 - 3.7
3.7 - 9.4
9.4 - 37.4
14.0 - 84.2
46.8 - 187.1 (no incluye recirculación)
9.4 - 37.4 (no incluye recirculación)
Carga orgánica, kgDBO5/(m³·d)
0.1 - 0.4
0.2 - 0.5
0.5 - 1.0
0.5 - 1.6
1.6 - 8.0
1.0 - 1.9
Profundidad, m
1.8 - 2.4
1.8 - 2.4
0.9 - 1.8
3.0 - 12.2
4.6 - 12.2
1.8 - 2.4
Tasa de recirculación
0
0 – 1
1-2
1-2
1-4
0.5 -2
Eficiencia de remoción de DBO5, %
80 - 90
50 – 70
65 - 85
65 - 80
40 - 65
85 - 95
Efluente
Bien nitrificado
Parcialmente nitrificado
Poca nitrificación
Poca nitrificación
No nitrificación
Bien nitrificado
Desprendimiento
Intermitente
Intermitente
Continuo
Continuo
Continuo
Continuo
MEDIO FILTRANTE
Fuente: Patterson, J.W. 1978. Wastewater treatment technol ogy, 3. ed. Ann Arbor: Ann Ar bor Science
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MANUAL DE DISEÑO, TRATAMIENTO Y REUSO DE AGUAS RESIDUALES
Fotog rafía 2.5. Filtr o Perco lador
G. Humedales artificiales de flujo sumergido a. Consideraciones para el diseño Se debe seleccionar una metodología de diseño que garantice el correcto funcionamiento del sistema teniendo en cuenta los siguientes criterios: · Conductividad hidráulica. · Granulometría. · Flujo sumergido para todas las condiciones de caudales. Además, se recomiendan los siguientes parámetros, para el caso de humedales de flujo subsuperficial b. Área superficial Para la determinación del área superficial del humedal se recomiendan dos alternativas: · Usar los siguientes valores de carga hidráulica: 0.032 m²/l/día (para zonas frías o donde haya restricciones de espacio), y 0.021 m²/l/día (para zonas donde haya restricciones de espacio) · Método incluyendo la cinética del proceso
c. Sección transversal Para determinar el área de la sección transversal se recomienda el uso de la ley de Darcy.
La conductividad utilizada para el diseño nunca puede ser mayor que la del medio de soporte. Se debe reducir dicha conductividad en un orden de magnitud para tener en cuenta los efectos de atascamiento asociados a la retención de sólidos en los humedales. 2.4.3.3 Tratamiento anaerobio Descompone la materia orgánica en ausencia de oxigeno molecular. Las bacterias que provocan la descomposición de la materia orgánica son de dos clases: ·
Formadoras de ácidos Las cuales hidrolizan y fermentan los compuestos orgánicos pasándolos a ácidos orgánicos, principalmente acético y propiónico .
·
Formadoras de metano Las cuales convierten a estos ácidos en metano y dióxido de carbono. Así los productos finales de la acción de bacterias anaeróbicas son: CO 2, CH4, NH3, H2S y ácidos grasos. El NH3 se combina con el CO2 para formar bicarbonato de amonio. Un diseño y control inadecuados ocasionan la producción incontrolada de H2S y de ácidos aminos causantes de olores molestos.
El tratamiento anaeróbico se utiliza para aguas residuales que tienen una alta concentración de materia orgánica; es decir, mayores a 1200 mg DQO/L. las plantas de tratamiento anaerobias bien diseñadas pueden remover en forma efectiva y con bajos costos de operación, la remoción de materia orgánica llegan hasta un 90%. El tratamiento anaeróbico es efectivo para el tratamiento de aguas residuales complejas o combinadas (aguas residuales domésticas, aguas residuales industriales y aguas pluviales), para aguas residuales de camales y para aguas residuales de todo tipo de industrias Una de las desventajas de los procesos anaeróbicos es la necesidad de emplear temperaturas elevadas (35°C) para alcanzar rendimientos adecuados. .
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MANUAL DE DISEÑO, TRATAMIENTO Y REUSO DE AGUAS RESIDUALES A. Reactor Anaeró bico de Fluj o Ascenden te (RAFA) El Reactor Anaerobio de Flujo Ascendente, o también conocido como RAFA, es una unidad de tratamiento biológico del tipo anaerobio, cuyo diseño permite mantener en suspensión el agua residual a tratar, haciendo ingresar el a?uente por la parte inferior a través de un sistema de distribución localizado en el fondo de la unidad. El agua residual que ingresa asciende, atravesando por un manto de lodos conformado por microorganismos de tipo anaerobio. En la parte superior existe una campana que facilita la separación de la fase líquida y gaseosa, de modo que el e?uente clari?cado se evacua a los cuerpos receptores. Los tiempos de permanencia son relativamente cortos. Los parámetros de diseño usualmente empleados para el cálculo de las dimensiones de la unidad se dan en la siguiente tabla. Tabla 2.14. Parámetros de dis eño para un RAFA CRITERIOS
PARA FLUJO PROMEDIO 3
Carga volumétrica hidráulica
2
<4.0 m /m .d
Tiempo de detención hidráulica Velocidad ascendente
6.0 - 9.0 h 0.5 - 0.7 m/h 3
Tasa de sobre flujo en la zona del clarific ador.
2
14.4 - 19.2 m /m .d
Tiempo de detención hidráuli ca en la zona del clarificador Producción de sólidos.
1.5 - 2.0 h 0.1 - 0.2 kg. TSS/kg. Infl. COD
Concentración en exceso de lodo.
2.0 - 5.0 por ciento 3 1020 - 1040 kg. SST/m
Peso especific o del lodo.
Fuente: Manual de sis tema de tratamiento d e aguas residuales para albergues en zonas r urales
El proceso de depuración se produce cuando el agua que ingresa es conducida hacia la cámara de rejas, donde se retienen los sólidos más grandes. Luego pasa por un desarenador, donde ocurre una sedimentación ligera de sólidos básicamente grandes y, medianos. El paso siguiente es el medidor de caudal, luego del cual se hace llegar al RAFA. Estas aguas residuales ingresan al RAFA por ductos que van hacia el fondo de la estructura. En la parte superior del sistema debe existir un dispositivo para captar el gas metano CH4 producido. Se debe evitar la emisión de los gases que producen olores desagradables. Existen dos tipos de reactores RAFA, según el tipo de biomasa. El primer tipo de reactor se denomina de lodo granular. Como su nombre lo indica, se genera el lodo granular, que por sus buenas características de sedimentación y actividad metanogénica permite altas cargas orgánicas específicas; el segundo se denomina de lodo floculento, que soporta cargas menores tanto orgánicas como hidráulicas. Tabla 2.15. Cargas aplicables para los tipos de lodo gr anular y lodo flo culento CARGAS APLICABLES A 30ªC (Kg DQO/m 3.d) LODO LODO FLOCULENTO GRANULAR EN UASB EN UASB Remoción Remoción de de SST SST pobre significativa
CONCENTRACIÓN DEL AGUA RESIDUAL
FRACCIÓN INSOLUBLE DE DQO
(mg DQO/L)
(%)
> 2000
10 - 30% 30 - 60% 60 - 100%
2-4 2-4 *
8 - 12 8 - 14 *
2-4 2-4 *
2000 – 6000
10 - 30% 30 - 60% 60 - 100%
3-5 4-6 4-8
12 - 18 12 - 24 *
3-5 2-6 2-6
10 - 30% 30 - 60% 60 - 100% 10 - 30% 30 - 60% 60 - 100%
4-6 5-7 6-8
15 - 20 15 - 24 *
433433-
6000 – 9000
9000 – 18000
5-8 dudoso a SST>6 -8g/L *
* Aplicación para reactores RAFA no compr endida en estas condiciones
24
15 - 24 dudoso a SST>6 -8g/L *
6 7 8 6 7 7
MANUAL DE DISEÑO, TRATAMIENTO Y REUSO DE AGUAS RESIDUALES a. Tiempo de retención hidráulica Para el tratamiento de aguas residuales municipales deben utilizarse tiempos mínimos de retención de seis horas, que pueden llevar a una remoción hasta del 80% de la DBO 5. El tiempo de retención aplicable para las aguas residuales municipales depende de la temperatura. En la tabla 2.16 se presentan algunos valores aplicables para un reactor RAFA de 4 m de altura. Tabla 2.16. Tiempos de retención hidráuli cos para diferentes temperaturas VALORES DE TRH (h) MÁXIMO PICO ACEPTABLE DURANTE 4 - 6 DURANTE 2 - 6 HORAS HORAS
RANGO DE TEMPERATURA °C
PROMEDIO DIARIO
16 - 19
> 10 - 14
> 7 -9
>3-5
22 - 26
>7-9
>5-7
> -3
> 26
>6
>4
> 2.5
Fuente: Patterson, J.W. 1978. Wastewater treatment techno logy, 3. ed. Ann Arbor : Ann A rbor Science
b. Altura del reactor El reactor puede considerarse dividido en dos espacios, uno inferior en donde ocurren las reacciones de descomposición y uno superior en donde ocurre la floculación o sedimentación de los lodos. El espacio inferior debe tener una altura entre 4.0 y 5.0 m y superior entre 1.5 y 2.0 m. Adicionalmente debe proveerse un borde libre de 40 cm. c. Separador gas-sólido-líquido Esta estructura debe dividir al reactor en dos espacios: el inferior, que presenta alta turbulencia debido al gas, y el superior o de sedimentación, con baja turbulencia. El separador provee de una superficie de contacto entre el líquido y el gas, de modo que los flocs que llegan a dicha superficie puedan transferir el gas a la atmósfera y les ayudan a flotar y luego a sedimentar hacia la cámara principal. d. Control de olores Para el control de los olores, los gases deben captarse y luego tratarse adecuadamente mediante los procesos de separación química. Si el contenido de los gases es de poco volumen puede optarse por la inoculación de estos gases. e. Arranque El control del proceso, especialmente durante la fase de arranque del reactor debe ser de gran importancia para garantizar altas eficiencias en la remoción de la materia orgánica. La operación es muy simple pero conceptualmente es bastante compleja.
El proceso de arranque debe realizarse por personal especializado. Las reacciones bioquímicas entre los diferentes organismos que llevan a cabo el tratamiento anaerobio se establecen lentamente con el paso del tiempo. Igualmente, los bajos tiempos de replicación de las bacterias acetogénicas y metanogénicas demoran considerablemente la aclimatación del reactor. El reactor debe arrancarse a plena capacidad por un mes, posteriormente se suspende la alimentación por una semana para permitir la digestión del material acumulado, y luego continuar el arranque con un caudal al 60% de la capacidad total. Posteriormente se hacen incrementos mensuales del 20% hasta llegar a plena capacidad. No es necesario contar con semilla pues las aguas residuales municipales contienen los microorganismos necesarios. Sin embargo, en caso de contarse con semilla de un reactor que trate aguas residuales municipales esta puede usarse y se acortará el periodo de arranque.
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MANUAL DE DISEÑO, TRATAMIENTO Y REUSO DE AGUAS RESIDUALES
Fotog rafía 2.6. Tratamien to de Aguas Resid uales por Tecnol ogía RAFA
2.4.4 TRATAMIENTO TERCIARIO El tratamiento terciario proporciona una etapa final de tratamiento para asegurar la calidad del efluente al estándar requerido, antes de que el agua tratada sea descargado al ambiente (ríos, lagos, etc.). Existe más de un proceso terciario de tratamiento que puede ser usado en una planta de tratamiento. 2.4.4.1 Filtración La filtración de arena remueve gran parte de los residuos de materia suspendida. El carbón activado sobrante de la filtración remueve las toxinas residuales. También se puede realizar el proceso de osmosis inversa, nanofiltración, ultrafiltración y microfiltración dependiendo del tamaño de las partículas o contaminantes que se encuentran presentes en el agua residual. 2.4.4.2 Remoción de nutrientes Las aguas residuales pueden contener altos niveles de nutrientes (nitrógeno y fosforo) que en ciertas formas pueden ser tóxicos para peces e invertebrados, aun en concentraciones muy bajas (por ejemplo amoniaco) o crear condiciones insanas en el ambiente de recepción (por ejemplo: mala hierba o crecimiento de algas). Las malas hierbas y las algas pueden parecer ser una adición estética, pero las algas pueden producir toxinas, y su muerte y consumo por las bacterias (decaimiento) pueden agotar el oxigeno en el agua y sofocar a los peces y otra vida acuática. Cuando se recibe una descarga de los ríos a los lagos o mares, los nutrientes agregados pueden causar pérdidas severas de peces sensibles a la limpieza del agua. El retiro del nitrógeno o del fosforo de las aguas residuales se puede alcanzar mediante la precipitación química o biológica. Estas conversiones requieren condiciones muy controladas para permitir la formación adecuada de comunidades biológicas. Los filtros de arena, las lagunas y las camas se pueden utilizar para reducir el nitrógeno. Algunas veces, la conversión del amoniaco toxico al nitrato se refiere como tratamiento terciario de nitrificación y desnitrificación .
2.4.4.3 Desinfección La desinfección tiene como objetivo reducir el número de organismos vivos en el agua que se descargara nuevamente al ambiente. Se utiliza el ozono, la cloramina o la luz UV. La efectividad de la desinfección depende de la calidad del agua que es tratada (turbiedad, pH, etc.), del tipo de desinfección que es utilizada, de la dosis de desinfectante (concentración y tiempo) y otras variables ambientales.
La desinfección con cloro sigue siendo la forma más común de desinfección de las aguas residuales debido a su bajo costo y efecto residual. Una desventaja es que esta desinfección del material orgánico residual puede generar compuestos orgánicamente clorados carcinógenos o dañinos al ambiente. La clorina o cloramina residual puede también ser capaz de tratar el material con cloro orgánico en el ambiente acuático natural, pero es tóxica para especies acuáticas; por lo tanto el efluente tratado debe ser químicamente desclorinado, la cual implica complejidad y el costo en el tratamiento. La luz ultravioleta (UV) se está convirtiendo en el medio más común de la desinfección en los países desarrollados, para evitar los impactos de la clorina en el tratamiento de aguas residuales y en la clorinacion orgánica en aguas receptoras. La radiación UV se utiliza para dañar la estructura genética de las bacterias, virus, y otros patógenos, haciéndolos incapaces de la reproducción. Las desventajas de la desinfección UV son la necesidad de mantenimiento y reemplazo frecuente de la lámpara y la necesidad de un efluente altamente tratado para asegurarse de que los microorganismos objetivo no estén blindados de la radiación UV, ya que cualquier sólido presente en el efluente tratado puede proteger a los microorganismos contra la luz UV. El agua turbia es tratada con menor éxito puesto que la materia solida impide que llegue la luz ultravioleta a los microorganismos. Generalmente, tiempos de contacto cortos a la luz, dosis bajas y altos flujos influyen en contra de una desinfección eficaz.
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MANUAL DE DISEÑO, TRATAMIENTO Y REUSO DE AGUAS RESIDUALES
III. OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES MUNICIPALES 3.1 OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE PLANTAS DE TRATAMIENTO AEROBIAS 3.1.1 OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE TANQUES SÉPTICOS Los lodos y las espumas acumuladas deben ser removidos en intervalos equivalentes al periodo de limpieza del proyecto ( tabla 3.1). Tabla 3.1 Valores de tasa de acum ulación de lodo s di geridos
INTERVALO DE LIMPIEZA (Años )
VALORES DE K POR INTERVALO TEMPERATURA AMB IENTE (T) EN ºC
1
t ¡Ü10 94
10 ¡Üt¡Ü< 20 65
t ¡Ý20 57
2
134
105
97
3
174
145
137
4
214
185
177
5
254
225
217
Fuente: WEF Manual of Practic e No. 8. Design of Municipal Wastewater Treatment Plants . Estados Unido s. 1992
Estos intervalos de limpieza presentados en la tabla 3.1, se pueden ampliar o disminuir, siempre que estas alteraciones sean justificadas y no afecten los rendimientos de operación ni se presenten olores indeseables. Debe realizarse una remoción periódica de lodos por personal capacitado que disponga del equipo adecuado para garantizar que no haya contacto entre el lodo y las personas. Antes de cualquier operación en el interior del tanque, la cubierta debe mantenerse abierta durante un tiempo suficiente (>15 min.) para la remoción de gases tóxicos o explosivos. En ningún caso los lodos removidos, pueden arrojarse a cuerpos de agua. En zonas aisladas, los lodos pueden disponerse en lechos de secado. Los lodos secos pueden disponerse en rellenos sanitarios o en campos agrícolas; cuando estos últimos no estén dedicados al cultivo de hortalizas, frutas o legumbres que se consumen crudas. Durante la operación y mantenimiento de los tanques sépticos se deben tener en cuenta las siguientes consideraciones: Para una adecuada operación del sistema, se recomienda evitar el uso de químicos en la limpieza del tanque séptico. · Debe ser inspeccionado al menos una vez por año, para determinar cuándo se requiere mantenimiento y limpieza. Dicha inspección deberá limitarse a medir la profundidad de los lodos y de la nata. Los lodos se extraerán cuando los sólidos llegan a la mitad o a las dos terceras partes de la distancia total entre el nivel del líquido y el fondo. Se retira los lodos asentados en el fondo, y no los que se encuentran en contacto con el líquido. · La limpieza se debe efectuar de forma manual, de tal forma que se pueda sacar el lodo con baldes. Cuando se extraen los lodos de un tanque séptico, éste no debe lavarse ni desinfectarse completamente, ya que se requiere una pequeña cantidad de lodo para asegurar que le proceso de digestión continúe. · Se debe disponer los lodos en trincheras o montículos al sol, donde se procede al secado. Una vez secos se procede a enterrarlos o usarlos como fertilizante de suelo. Las zonas de enterramiento deben estar alejadas de las viviendas (por lo menos 500 m. de la vivienda más cercana). ·
3.1.2 OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE LAGUNAS DE OXIDACIÓN La operación y mantenimiento de las lagunas de oxidación se centra en dos aspectos fundamentales: Cuidado de la obra civil, en cuanto a la limpieza de la unidad de pretratamiento, medidores de caudal, verjas, caminos, jardinería, retirada de lodos acumulados en las lagunas y otros, y por otra parte la detección de problemas de funcionamiento y adopción de medidas correctoras.
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MANUAL DE DISEÑO, TRATAMIENTO Y REUSO DE AGUAS RESIDUALES Fotografía 3.1 Diseño inadecuado y m ala operación de un a planta de tratamiento de aguas residuales
3.1.3 OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE FILTROS PERCOLADORES Los requisitos para un buen rendimiento del filtro percolador son la distribución uniforme de las aguas residuales sobre la superficie y la buena ventilación. La fuerza de empuje de la regadera giratoria requerida para ello debe mantenerse. También es posible reducir la velocidad de la regadera haciendo girar en 180° uno de sus brazos, de modo que el chorro de aguas residuales salga contra la dirección en que gira.
Por esa razón, periódicamente debe controlarse si los tubos de la regadera y sus aberturas están bloqueados y, en caso necesario, deben limpiarse. Esto rige también para todos los otros dispositivos de alimentación (sifones). En el caso de que existan varios filtros percoladores, la entrada de las aguas residuales debe distribuirse de acuerdo con la capacidad de cada uno de ellos. Las acumulaciones de agua sobre la superficie de los filtros deben eliminarse. Los canales recolectores del fondo de los filtros deben mantenerse sin depósitos y en caso necesario se enjuagarán. Los desarenadores existentes deben vaciarse ocasionalmente y las aberturas para ventilación deben mantenerse libres. Al entrar a un filtro percolador cerrado es conveniente observar si el ventilador funciona y si hay entrada de sustancias explosivas o cambios de color en la superficie del material de relleno. Si se diera alguna de estas situaciones, deben notificarse a la jefatura de la planta. A un filtro percolador solo puede entrarse cuando la regadera giratoria esté detenida y haya seguridad de que no se pondrá en marcha de modo involuntario. En un filtro percolador cerrado el ventilador no debe desconectarse, ni siquiera en el caso de que la regadera giratoria esté detenida. El material plástico de relleno de los filtros sólo se pisará sobre parrillas protectoras. Si hay trastornos dentro de la planta de tratamiento no sólo deben eliminarse sus efectos, sino también sus causas. a. Obstrucciones y acumulaciones de agua En el caso de obstrucciones y acumulaciones de agua deben tomarse las siguientes medidas: · Reforzar la fuerza de empuje, aumentando la carga del filtro. · Efectuar una recirculación intensa o disminuir la velocidad de la regadera giratoria, haciendo girar uno de sus brazos hasta que el chorro de agua salga contra la dirección en que gira. · Enjuagar la superficie del filtro con un chorro de agua de alta presión o con una regadera giratoria en reposo que se accione sobre las áreas obstruidas. · Aflojar el material de relleno en la superficie con un rastrillo o una herramienta similar (que no sea pesada). 28
MANUAL DE DISEÑO, TRATAMIENTO Y REUSO DE AGUAS RESIDUALES
Cargar el filtro percolador, bajo dirección técnica, con productos químicos adecuados. Al final, enjuagar fuertemente. · Si ninguna de estas medidas tiene efecto, primero es necesario sacar una parte del material de relleno, lavarlo y volverlo a colocar. Antes de volver a colocarlo hay que repetir varias veces el enjuague del filtro. Si es necesario, se saca todo el material de relleno, se lava y se vuelve a colocar. En este caso deben revisarse el tamaño y la forma de los granos. El material inservible debe ser reemplazado. ·
b. Moscas en los filtros Una cantidad excesiva de moscas en los filtros puede producir molestias. Para evitarlas, se pueden tomar las siguientes medidas: · Cargar en forma continua y, en caso necesario, aumentar la carga. · Lavar la superficie con chorros de agua para disminuir la acumulación de biomasa. · Lavar fuertemente las partes internas de las paredes del filtro que estén libres en su parte superior. · Aplicar productos químicos adecuados, bajo dirección técnica. Eventualmente, repetir la aplicación para matar las larvas. · Aplicar insecticidas en la superficie del filtro y en las paredes, bajo dirección técnica (por la toxicidad sólo en casos excepcionales). · El uso de sustancias químicas puede producir efectos secundarios perjudiciales sobre la biomasa del filtro y del cuerpo receptor. Por tal razón, deben preferirse las primeras medidas mencionadas. · Al sembrar plantas en el área del filtro pueden reducirse las molestias causadas por las moscas. Es conveniente no plantar árboles con copas anchas, sino árboles bajos por la caída de las hojas y el peligro subsecuente de formación de acumulaciones de agua u obstrucciones en la superficie del filtro. 3.2 OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE PLANTAS DE TRATAMIENTO ANAEROBIAS 3.2.1 OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE REACTORES RAFA En un reactor RAFA, se recomienda evacuar los lodos cuando el lecho se haya expandido hasta un punto tal que se haya deteriorado la eficiencia en la remoción de los sólidos suspendidos porque los lodos son arrastrados con el efluente.
El muestreo de los lodos floculentos del reactor debe hacerse a tres diferentes alturas y debe purgarse para mantener constante la cantidad de lodo en el reactor. Si la diferencia de nivel del terreno lo permite o cuando el bombeo de lodo está previsto, se puede considerar colocar un pozo en el fondo del reactor, al lado de este, se colocan las válvulas de muestreo. En el caso de menores diferencias de nivel puede implementarse el llamado sistema de “flautas”. Para la facilidad de operación este debe diseñarse con una cabeza estática suficiente y debe tener la posibilidad de destaponamiento. Con este sistema de muestreo de lodos la vaciada del reactor puede ser más complicada, ya que debe trabajarse desde el interior del reactor. Durante la operación del reactor deben monitorearse los siguientes parámetros a. pH y alcalinidad En el caso de que la alcalinidad comience a descender (antes de que lo haga el pH), es necesario agregar especies alcalinas para evitar el colapso por acidificación. El valor mínimo recomendable del pH es 6.5. b. Producción de gas Debe hacerse un mantenimiento periódico a todas las estructuras y equipos de recolección y manejo de los gases generados para asegurar que se minimicen los potenciales impactos a la comunidad por olores indeseables. Debe verificarse que no existan fugas. Deben colocarse avisos de advertencia sobre el riesgo de explosiones generadas por chispas, fuegos, etc. No se permite fumar en las inmediaciones de la planta. c. Cantidad de lodo efluente Se debe modificar el contenido de sólidos volátiles en el efluente como una forma de controlar la cantidad de biomasa en el reactor. Cuando el contenido de sólidos sea superior a 60 mg/L es necesario revisar el funcionamiento hidráulico del sedimentador o drenar los lodos para disminuir la altura del manto interno.
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MANUAL DE DISEÑO, TRATAMIENTO Y REUSO DE AGUAS RESIDUALES 3.3 CAPACITACIÓN DE OPERADORES Una planta de tratamiento de aguas residuales solo puede cumplir su objetivo, si se opera en forma apropiada y se efectúa un mantenimiento periódico, por medio de personal calificado. La frecuencia y la magnitud de este mantenimiento se rigen por el tipo y el tamaño de la planta. La operación y el mantenimiento, incluida la disposición de los lodos, deben seguir las instrucciones entregadas por parte del diseñador o del fabricante. Estas deben ser detalladas, de fácil proceso y corresponder al sitio específico. Deben describirse la frecuencia y el alcance de los trabajos de rutina, así como las medidas necesarias para el mantenimiento de todos los componentes de la planta, incluido el control de su grado de rendimiento. El operador de la planta debe llevar un diario de la operación, en el cual deben anotarse por separado los trabajos rutinarios efectuados, las medidas de mantenimiento, los resultados obtenidos del tratamiento, y los sucesos específicos. Deben existir los equipos necesarios para efectuar el mantenimiento.
El objetivo del mantenimiento es garantizar la operación y la seguridad. Deben eliminarse de inmediato las obstrucciones, la formación de nudos, sedimentaciones, fugas, y repararse los daños en las construcciones o la maquinaria. La operación y el mantenimiento deben efectuarse de modo tal, que no presenten ningún peligro o molestias para los seres humanos, ni el ambiente. Esto se aplica en especial a la extracción y la disposición final del lodo, de las natas y del material acumulado en las rejillas. Deben mantenerse repuestos para piezas de desgaste. Es preferible contratar el mantenimiento de varias plantas pequeñas de tratamiento de aguas residuales a través de una empresa calificada, que el mantenimiento individual de cada una de ellas. Si el operador no cuenta con personal calificado en trabajos de limpieza, debe establecer un contrato de mantenimiento con el constructor de la planta o con una entidad apropiada. Únicamente los trabajos de rutina que se efectúan diaria y semanalmente pueden ser ejecutados por el personal entrenado. Por ende, un contrato de mantenimiento debe abarcar todos los trabajos necesarios. 3.3.1 PERSONAL Solo debe emplearse personal cuyo estado de salud previo al establecimiento de la relación laboral haya sido dictaminado por un médico autorizado. En caso necesario, se le prescribirán exámenes preventivos periódicos. 3.3.2 CLASE Los requerimientos de personal variarán dependiendo del nivel en que se encuentre la planta. El empleado responsable de la planta de tratamiento (quién, según el nivel en que se encuentre la planta, será un ingeniero, técnico especialista o trabajador; ver tabla 3.2), que en lo sucesivo será denominado “responsable”, ejecutará sus tareas según las instrucciones de una jefatura de mayor jerarquía en la planta. Tabla 3.2. Empleado responsable según niveles
NIVELES
INGENIERO
TÉCNICO ESPECIALISTA
TRABAJADOR
Bajo
X
Medio
X
Medio alto Alto
X X
El responsable tendrá a su cargo la distribución de labores en la planta. En la designación de este responsable y el personal, deben tomarse en cuenta sus conocimientos técnicos y destrezas, de modo que se garantice un manejo adecuado, lo más rentable posible y que brinde seguridad laboral. Además del responsable, según el nivel en que se encuentre la planta, se recomienda el personal especificado en la tabla 3.3
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MANUAL DE DISEÑO, TRATAMIENTO Y REUSO DE AGUAS RESIDUALES Tabla 3.3. Personal recomendado según niveles NIVELES
GERENTE ADMINISTRATIVO
TÉCNICO ASISTENTE AYUDANTE DE ESPECIALISTA ADMIN. LABORATORIO
PERSONAL DE LIMPIEZA
Bajo
X
Medio Medio alto Alto
TRABAJADOR
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Fuente: WEF Manual o f Practi ce No. 8. Design of Munic ipal Wastewater Treatment Plants . Estados Unidos . 1992
3.3.3 CAPACITACIÓN Independientemente de la capacitación, al aplicar los procedimientos operativos debe procederse tal y como se especifica a continuación. 3.3.3.1 Capacitación básica Debe ofrecerse una capacitación básica intensa, según los criterios que se detallan: · Visión general de los parámetros que se analizarán. · Capacitación para la toma de muestras específicas según parámetro. · Ensayo en la matriz correspondiente, siguiendo las instrucciones de manejo para cada parámetro del procedimiento (ejecución y manejo propio). · Indicación de los peligros que encierra el uso de productos químicos, haciendo referencia al empleo del equipo de protección personal (por ejemplo anteojos y guantes de protección) y a los primeros auxilios. · Evacuación de los residuos sólidos y las aguas residuales. 3.1.1.2 Seguimiento de la capacitación Los especialistas en química deben comprobar y actualizar periódicamente las habilidades y los conocimientos transmitidos en la instrucción básica. Debe dársele un valor especial al registro y a la interpretación de los valores obtenidos. 3.1.1.3 Funciones · Operación y m antenimiento de equipo Debe darse un mantenimiento adecuado para prevenir las emergencias o daños imprevisibles. Tres factores deben tenerse en cuenta para el debido mantenimiento: diseño, construcción y operación. Si el diseño básico es adecuado y se construye el aparato con mejor material y según las reglas del arte, la operación debe lograrse con un mínimo de mantenimiento. Los planos o copias de los diseños de la planta, en que aparecen las dimensiones de cada unidad, así como de las tuberías, válvulas, compuertas, etc., deben tenerse a la mano. Para un mantenimiento adecuado deben seguirse las siguientes reglas sencillas: a. Conservar la planta perfectamente aseada y ordenada. b. Establecer un plan sistemático (tanto interior como exterior) para la ejecución de las operaciones cotidianas. c. Establecer un programa rutinario de inspección y lubricación. d. Llevar los datos y registros de cada pieza de equipo, enfatizando en lo relativo a incidentes poco usuales y condiciones operatorias deficientes. e. Observar las medidas de seguridad.
Para el mantenimiento de los equipos de la planta, deben seguirse las siguientes acciones: a. Sistemas de rejillas: el funcionamiento del sistema de rejillas, junto con el de la prensa de sus desechos, en caso de que haya una, debe controlarse al comenzar y al terminar la jornada de trabajo. En el caso de rejillas mecánicas los controles deben limpiarse y mantenerse funcionando de manera adecuada. b. Equipos de medición: el funcionamiento adecuado de los aparatos de medición, tales como medidores de caudal, de pH, oxígeno, etc., depende de un mantenimiento cuidadoso. En los canales, recipientes y líneas de medición deben eliminarse depósitos y costras. Las partes mecánicas se mantendrán utilizables y los electrodos deben limpiarse con regularidad, de ser posible a diario. La calibración de los aparatos se realizará según las instrucciones del fabricante.
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MANUAL DE DISEÑO, TRATAMIENTO Y REUSO DE AGUAS RESIDUALES c. Instalaciones mecánicas y eléctricas: estas instalaciones deben recibir un mantenimiento y un control cuidadoso. Los acontecimientos y deficiencias importantes deben comunicarse de inmediato a la jefatura. Las normas de manejo y mantenimiento del fabricante de la máquina deben cumplirse rigurosamente. Estas normas contienen las indicaciones necesarias para un funcionamiento adecuado. Deben aplicarse solo los engrases indicados por la jefatura de la planta, cumpliendo con el calendario fijado para cambio de engrases y aceites y anotando los trabajos efectuados en las hojas de informe previstas para ello. Debe asegurarse la evacuación apropiada de los aceites viejos. Los aceites recogidos para ser reutilizados no deben mezclarse con otros desechos u otros líquidos. Todas las máquinas y equipos de control deben recibir mantenimiento en forma regular y permanecer limpios, además, debe garantizarse su seguridad y capacidad de funcionamiento. Además, debe examinarse periódicamente el equipo eléctrico de control, para ver se está bien aislado, si sus partes móviles están libres, si las presiones en los contactos son firmes y si las derivaciones no están dañadas. También debe verificarse que los controles que operan al voltaje prescrito. Lo más importante de todo es cerciorarse de que todos los controles eléctricos estén limpios y secos. Cada seis meses deben comprobarse todos los dispositivos de arranque para tener la seguridad de que el elemento interruptor funciona libremente y ofrece protección al motor. Si las clavijas de un contacto están quemadas o corroídas, deben reemplazarse o pulir las puntas. Cuando un arrancador se retira, debe localizarse la causa antes de hacerlo funcionar. Deben limpiarse los contactos sucios y para el gabinete se usará un limpiador de aire o de vacío, cuando sea necesario. a. Estructuras de la planta: la tubería y las líneas de aire deben mantenerse abiertas y sin obstrucciones o acumulaciones de cualquier naturaleza. Donde haya dos unidades o sea posible suspender el trabajo de una unidad sin interferir seriamente con el tratamiento subsecuente, debe llevarse a cabo una limpieza completa de las unidades a intervalos regularmente prescritos. b. Las estructuras de la planta de aguas negras, como canales, tanques y pozos de aspiración, tienen que desaguarse cuando menos una vez al año, para revisarlos y aplicar alguna capa protectora si fuese necesario. En las plantas donde existe la posibilidad de que se produzca ácido sulfhídrico, no deben usarse las pinturas a base de plomo. En especial debe controlarse y cumplirse: · El nivel de aceite prescrito para las cajas de almacenamiento y cambio. · Que haya suficiente provisión de grasas, por ejemplo en los depósitos de reserva para engrases obligatorios · El hermetismo de los pasos de eje · La falta de hermetismo y fugas (por ejemplo, aguas refrigerantes, aceite). · El desagüe de las aguas para sello hidráulico. · Las temperaturas, sobre todo en los almacenes. · Los cambios en el ruido típico de los aparatos, o en las oscilaciones. · La revisión de piezas desgastadas (por ejemplo cadenas, dispositivos descargadores y similares). · Los tomacorrientes de equipos eléctricos · Los cambios registrados en los valores de medición · Los equipos auxiliares y las máquinas que no estén en uso permanente deben ponerse a funcionar en intervalos adecuados (por ejemplo cada 2 a 4 semanas); esto debe llevarse a cabo en periodos escalonados. Los equipos auxiliares deben operarse en intervalos más cortos, para evitar en lo posible congestionamientos de máquinas que se encuentren en operación. La capacidad de funcionamiento de los equipos de control, alarma y seguridad deben ser revisadas en intervalos regulares (por ejemplo accionando señales de alarma en caso de avería de máquinas o peligro de inundación).
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Limpi eza y mantenimiento de instalaciones El personal encargado de la limpieza de las instalaciones debe realizarla a diario, dependiendo del nivel en que se encuentre la planta. Se recomienda prestar atención a los techos, canaletas, tragaluces, ventanas y marcos de las puertas, pantallas, cubiertas metálicas para motores y bombas, barandales metálicos enrejados y diversas cubiertas de metal. La inspección de los techos debe hacerse cada año. Las canaletas, donde se hayan puesto, deben limpiarse y pintarse. Para pintar cualquier estructura, debe limpiarse completamente, eliminando la pintura vieja y desprendida, procurando llegar hasta el metal.
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Control de calidad de proceso Una vigilancia sistemática de la planta es indispensable para que funcione en forma adecuada y todas sus secciones estén permanentemente preparadas para entrar en labores. Las deficiencias y los trastornos que se observen deben eliminarse de acuerdo con la prioridad y cumplimiento con las respectivas instrucciones de manejo. Los acontecimientos especiales deben comunicarse a la jefatura y registrarse en el informe o explicarse en el diario de la planta. Deben practicarse los análisis, mediciones y lecturas prescritos por la legislación correspondiente. Esto rige también para el resto de las mediciones y análisis oficialmente prescritos. De igual forma debe procederse con los parámetros utilizados para vigilar la planta. Al comenzar las labores debe efectuarse primero un recorrido de control por toda la planta, para constatar el estado de las instalaciones de tratamiento y de los equipos mecánicos, eléctricos, de medición y de regulación. Esto debe llevarse a cabo incluso cuando las informaciones básicas están siendo reunidas y registradas en un centro de observación. En caso de que se trabaje por turnos, cada cambio de turno en el respectivo lugar de trabajo, debe realizarse ordenadamente. Parte de ese cambio ordenado será informar sobre todas las irregularidades que se hayan presentado.
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Prevención d e accidentes, protecció n laboral e higiene La persona que conoce y se guía por los reglamentos de prevención de accidentes ayuda a prevenirlos. Por medio de medidas preventivas contra peligros de accidentes fáciles de reconocer pueden evitarse daños graves. El conocimiento de las señales marcadas en los equipos, de las instrucciones especiales de manejo y de los planos de tuberías, alcantarillados y conexiones también es útil para reconocer los peligros de accidente y prevenirlos. Todo empleado de la planta está en la obligación de hacer cuanto esté a su alcance por evitar accidentes enfermedades laborales. Los peligros de accidente que sean detectados deben eliminarse de inmediato, en tanto que los lugares que generen peligro deben resguardarse y ponerse en conocimiento del responsable por medio de señales y capacitación sobre los riesgos y su control. El responsable tendrá los siguientes deberes relativos a la protección laboral: a) Prestar atención a que el personal cumpla con las normas relativas a la protección laboral, así como prevenir posibles accidentes, instruyendo al personal y poniéndolo al corriente de sus deberes en forma sistemática. Asignar adecuadamente al personal, de acuerdo con sus aptitudes, en atención a la prevención de accidentes. b) Controlar en intervalos adecuados la eficacia de los equipos, aparatos y similares, que tengan la función de prevenir accidentes, así como controlar el funcionamiento seguro de las diferentes instalaciones. c) Retirar del uso las partes de instalaciones que generen peligros, o tomar medidas de protección provisionales, pero suficientes. d) Comunicar de inmediato a la jefatura las deficiencias observadas en los equipos o partes de instalaciones. Además el responsable tendrá él deber de asegurar la protección laboral, por ejemplo mediante: La colocación visible de las especificaciones de prevención de accidentes y demás instrucciones de servicio. - La ubicación de botiquines, extintores, equipo de socorro y de protección laboral en lugares de fácil acceso. Estos materiales deben ser objeto de un trato cuidadoso y su funcionamiento debe ser controlado periódicamente. Los materiales que hayan sido consumidos o que se hayan vuelto inservibles deben reemplazarse. - El cumplimiento de las normas de protección contra explosiones, tales como la prohibición de fumar y manejar fuego, de manera directa, en áreas con potencial explosivo. 33
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BIBLIOGRAFÍA CNA-IMTA. Alternat ivas de tr atam iento de aguas residuales . México. 1993. Departamento de Regulación de los Programas de la Salud y Ambiente. Cartill a Ambiental tu salud y el ambiente Guatemala, junio de 2006. CEPIS. Curso intensivo sobre diseño de plantas de tratamiento de aguas residuales para países en desarrollo Lima, Perú, OPS, OMS, dic. 1976. CEPIS. “Reuso en acuicultura de las aguas residuales tratadas en las lagunas de estabilización de San Juan” CEPIS. Oct. 1991. Lima-Perú. Hammer, M.J. Water and Wastewater Techn olo gy , Wiley, 1977. Metcalf y Eddy, Inc. Wastewater Engin eering: Treatment, Disp osal Reuse, 2ª ed. Mc- Graw Hill, 1979. Organización Mundial de la Salud (OMS). Guía para el Desarroll o de Saneamiento in s itu , (Ginebra 1994) Plan Nacional de Calidad Turística del Perú – CALTUR, Ministerio de Comercio Exterior y Turismo, “Sistema de Tratamiento de Agu as Residuales para Albergues en Zonas Rurales” , (Lima, 2008) Metcalf & Eddy, Inc.. Wastewater Engi neering Treatment, Dispos al and Reuse. Revisado por Tchobanoglous, G. y Burton F. McGraw Hill, 3ª Ed. Nueva York. 1991 Sundstrom, K.W., and H.E. Klei. 1979. Wastewater tr eatment . Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall Norma técnica OS-900 (rangos de periodo de retención T, profund idad – h y carga hidráulica) Modelo conceptual SELTAR, esquema conceptual Adaptado de la National Association of Towns and Townships (1989) Journal of the sanitary engineering division (2004) Patterson, J.W. 1978. Wastewater t reatment technol ogy , 3. ed. Ann Arbor: Ann Arbor Science
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GLOSARIO Aerób ic as: Condición con oxígeno. Afluent e: Aguas negras o parcialmente tratado, que entra a un tratamiento. Aguas n egras do mésti cas : Aguas negras derivadas principalmente de las casas, edificios comerciales instituciones y similares, que no están mezcladas con aguas de lluvia o aguas superficiales. Anaeróbicas : Condición sin oxígeno. Biofiltro: El biofiltro consiste en un filtro con capas de distintos materiales, microorganismos por las cuales se hace pasar el agua a tratar. Los microorganismos especialmente acondicionados, oxidan y degradan las aguas residuales que son retenidos en las capas físicas. Coliformes f ecales: Los coliformes fecales son microorganismos con una estructura parecida a la de una bacteria común que se llama Escherichia coli y se transmiten por medio de los excrementos. Coliformes totales: Conjunto de especies bacterianas que tienen ciertas características bioquímicas en común e importancia relevante como indicadores de contaminación del agua y los alimentos. Confitillo: Es la piedra de construcción que se utiliza para mezclar con el cemento. Demanda Bioqu ímica de Oxig eno: Es una prueba usada para la determinación de los requerimientos de oxígeno para la degradación bioquímica de la materia orgánica en las aguas municipales, industriales y en general residual; su aplicación permite calcular los efectos de las descargas de los efluentes domésticos e industriales sobre la calidad de las aguas de los cuerpos receptores. Los datos de la prueba de la DBO se utilizan en ingeniería para diseñar las plantas de tratamiento de aguas residuales. Descomposi ción del agua negra: La destrucción de la materia orgánica de las aguas negras, por medio de procesos aeróbicos y anaeróbicos. Digestión: Acción y efecto de degradar materia orgánica mediante el calor, los reactivos químicos o los microorganismos. Drenaje: Medio o utensilio que se emplea para drenar. Efluente: Agua que sale de un depósito o termina una etapa o el total de un proceso de tratamiento. Espacio libre: La distancia vertical entre el máximo nivel de la superficie del líquido, en un tanque. Estabilidad: La propiedad de cualquier sustancia, contenida en las aguas negras, o en el efluente o en los lodos digeridos, que impide la putrefacción. Es el antónimo de putrescibilidad. Geomembrana: Es la lámina impermeable hecha a partir de diferentes resinas plásticas, su presentación es en rollos y viene en diferentes espesores, cada material sintético tiene cualidades físicas y químicas distintas que hacen la diferencia para cada geomembrana. Grasa: En aguas negras, el término grasa incluye a las grasas propiamente dichas, ceras ácidos grasos libres, jabones de calcio y de magnesio, aceites minerales y otros materiales no grasosos. Humedal Arti ficial: Denominado también biofiltro o pantano seco artificial, puede ser usado como el tratamiento secundario de las aguas residuales, instalándose de forma complementaria al Tanque séptico o Imhoff. Lecho de Secado: El lecho de secado es parte del Tanque séptico e Imhoff. El lecho de secado consiste en colocar capas de arena y grava, en cuya superficie se almacenan los lodos y los líquidos que se van al fondo a través de una canaleta. Lecho de secado de lodos: Una superficie natural confinada o lechos artificiales de material poroso, en los cuales son secados los lodos digeridos de las aguas negras por escurrimiento y evaporación. Un lecho de secado de lodos puede quedar a la intemperie o cubierto, usualmente, con una armazón del tipo invernadero. Lodo: Producto final del proceso de tratamiento de aguas residuales. Mezcla de materia orgánica, suelo y agua. Lodos: Los sólidos depositados por las aguas negras, o desechos industriales, crudos o tratados, acumulados por sedimentación en tanques y que contienen más o menos agua para formar una masa semilíquida. Napa freática: Es el acuífero más cercano a la superficie del suelo. Oxígeno Disuelto: Es la cantidad de oxígeno que está disuelta en el agua y que es esencial para los riachuelos y lagos saludables. El nivel de oxígeno disuelto puede ser un indicador de cuán contaminada está el agua y cuán bien puede dar soporte esta agua a la vida vegetal y animal. Patógeno: Que origina y desarrolla una enfermedad. Pendiente: La inclinación o declive de una tubería o de la superficie natural del terreno, usualmente expresada por la relación o porcentaje del número de unidades de elevación o caída vertical, por unidad de distancia horizontal. Percolación: El flujo o goteo del líquido que desciende a través del medio filtrante. El líquido puede o no llenar los poros del medio filtrante. Periodo de Retención: El tiempo teórico requerido para desalojar el contenido de un tanque o una unidad, a una velocidad o régimen de descarga determinado (volumen dividido por el gasto). Rizoma: Tallo horizontal y subterráneo, como el del lirio común. Sedimentación: El proceso de asentar y depositar la materia suspendida que arrastra el agua, las aguas negras u otros líquidos, por gravedad. Esto se logra usualmente disminuyendo la velocidad del líquido por debajo del límite necesario para el transporte del material suspendido. También se llama asentamiento. Sifón: Conducto cerrado, una porción del cual yace por debajo de la línea de nivel hidráulico. Sólidos Sedimentables: Sólidos suspendidos que se asientan en el agua, aguas negras, u otro líquido en reposo, en el periodo razonable. Tal periodo se considera, aunque arbitrariamente, igual a una hora. Tanque Imhoff: Denominado en honor de Karl Imhoff (1876 – 1965), ingeniero alemán especializado en aguas, que concibió un tipo de tanque de doble función -recepción y procesamiento- para aguas residuales. Tanque Séptico : Es una tanque de sedimentación de acción simple, en el que los lodos sedimentados están en contacto inmediato con las aguas negras que entran al tanque, mientras los sólidos orgánicos se descomponen por acción bacteriana anaerobia. Trampas d e Grasa: El proceso de separa la grasa flotante o espuma, de la superficie de un tanque séptico. Tratamiento Primario: Proceso anaeróbico de la eliminación de sólidos. Tratamiento Secundario: Tratamiento donde la descomposición de los sólidos restantes es hecha por organismos aeróbicos, este tratamiento se realiza mediante campos de percolación o pozos. 35
