UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA E INGENIERÍA METALÚRGICA CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA METALÚRGICA
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES - CUSCO
CURSO
: INGENIERIA AMBIENTAL
DOCENTE : Ing. PEDRO CAMERO HERMOSA
PRESENTADO POR
:
ROMARIO CONDE SUNI EDDY SEGURA MOLINA INGRID VASQUEZ NINANCURO ALVARO HUAMAN QUISPE
Cusco ± Perú 2010
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DEL CUSCO INTRODUCCIÓN. Uno de los principales problemas que enfrentamos en la actualidad es la contaminación contaminaci ón de ríos por aguas residuales. Esto a complicado el abastecimiento de de aguas para usos sobre todo el de potable y agrícola. Las aguas residuales tienen que ser tratadas para evitar la contaminación de las corrientes de aguas, así como las molestias y peligros de estas, considerando que el 34% de los residuos sólidos producidos en la sub cuenca del Huatanay son arrojados al Río. La cuestión de cuales contaminantes presentes deben de ser ser removidas para proteger el ambiente y en que medida, debe ser ser respuesta específica para cada caso. Requiere de un análisis de condiciones locales y necesidades, junto con la población de conocimientos científicos consideraciones de tipo legales y otras.
MARCO LEGAL La Ley General de Aguas (Decreto Ley N° 17752) del Ministerio de Salud en su Reglamento de los Títulos I, II y III, en la parte que concierne a las funciones del Ministerio de Salud en los Aspectos de Preservación de las Aguas y Uso de Aguas Servidas con Fines de Irrigación, en el artículo 78, califica el tipo de agua para riego de vegetales de consumo crudo y bebida de animales como agua del TIPO III, con los valores límites a ser cumplidos por los efluentes de las Plantas de Tratamiento.
MARCO TEÓRICO OBJETIVOS 1. La Planta de tratamiento de aguas residuales tiene por objetivo principal el tratamiento y control de las aguas en proceso y el producto final 2. Evaluar la calidad de agua, en en aguas de cada cada proceso y disposición final a través de indicadores de DBO y Coniformes. 3. Evaluar la calidad de la cuenca del río Huatanay y determinar los puntos críticos de contaminación. 4. Evaluar la calidad de agua agua evacuada de los desagües industriales y comparar con la normativa correspondiente a desagües Industriales.
DEFINICIÓN DE AGUA RESIDUAL Se denomina aguas servidas a aquellas que resultan del uso doméstico o industrial del agua. Se les llama también aguas residuales, aguas negras o aguas cloacales. Son residuales pues, habiendo sido usada el agua, constituyen un residuo, algo que no sirve para el usuario directo; son negras por el color que habitualmente tienen.
Algunos autores hacen una diferencia entre aguas servidas y aguas residuales en el sentido que las primeras solo provendrían del uso doméstico y las segundas corresponderían a la mezcla de aguas domésticas e industriales. En todo caso, están constituidas por todas aquellas aguas que son conducidas por el alcantarillado e incluyen, a veces, las aguas de lluvia y las infiltraciones de agua del terreno. Para cuantificar el grado de contaminación y poder establecer el sistema de tratamiento mas adecuado, se utilizan varios parámetros.
DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXIGENO Para medir la concentración de contaminantes orgánicos, en las aguas que resultan de el uso domestico el parámetro más utilizado es la Demanda biológica de oxígeno o (DBO), esta se define como la concentración de oxigeno disuelto consumido por los microorganismos, presentes en el agua o añadidos a ella para efectuar la medida la medición, en la oxidación de toda la materia orgánica presente en la muestra de agua. Su valor debe ser inferior a 8 MG/l para ser considerada como potable. Generalmente en las aguas de origen domestico este valor fluctúa entre los 200 a 300 MG/l.
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES 1 PASOS DE TRATAMIENTO: En el tratamiento de aguas residuales se pueden distinguir hasta cuatro etapas que comprenden procesos químicos, físicos y biológicos: - Tratamiento preliminar, destinado a la eliminación de residuos fácilmente separables y en algunos casos un proceso de pre-aireación. - Tratamiento primario que comprende procesos de sedimentación y tamizado. - Tratamiento secundario que comprende procesos biológicos aerobios y anaerobios y físico-químicos (floculación) para reducir la mayor parte de la DBO. - Tratamiento terciario o avanzado que está dirigido a la reducción final de la DBO, metales pesados y/o contaminantes químicos específicos y la eliminación de patógenos y parásitos.
T RATAMIENTO BIOLÓGICO: 2 SISTEMAS DE TRATAMIENTO Los objetivos del tratamiento biológico son tres: 1º Reducir el contenido en materia orgánica de las aguas. 2º Reducir su contenido en nutrientes, y 3º Eliminar los patógenos y parásitos. Estos objetivos se logran por medio de procesos aeróbicos y anaeróbicos, en los cuales la materia orgánica es metabolizada por diferentes cepas bacterianas. a. Estanques de lodos activos
El tratamiento se proporciona mediante difusión de aire por medios mecánicos en el interior de tanques. Durante el tratamiento los microorganismos forman floculos que, posteriormente, se dejan sedimentar en un tanque, denominado tanque de clarificación. El sistema básico comprende, pues, un tanque de aireación y un tanque de clarificación por los que se hace pasar los lodos varias veces. Los dos objetivos principales del sistema de lodos activados son (1º) la oxidación de la materia biodegradable en el tanque de aireación (2º) la floculación que permite la separación de la biomasa nueva del efluente tratado. Este sistema permite una remoción de hasta un 90% de la carga orgánica pero tiene algunas desventajas: en primer lugar requiere de instalaciones costosas y la instalación de equipos electromecánicos que consumen un alto costo energético. Por otra parte produce un mayor volumen de lodos que requieren de un tratamiento posterior por medio de reactores anaeróbicos y/o su disposición en rellenos sanitarios bien instalados.
b.Tr atamiento anaerobio Consiste en una serie de procesos microbiológicos, dentro de un recipiente hermético, dirigidos a la digestión de la materia orgánica con producción de metano. Es un proceso en el que pueden intervenir diferentes tipos de microorganismos pero que está dirigido principalmente por bacterias. Generalmente requiere de instalaciones menos costosas, no hay necesidad de suministrar oxígeno por lo que el proceso es más barato y el requerimiento energético es menor. Por otra parte se produce una menor cantidad de lodo (el 20% en comparación con un sistema de lodos activos), y además este último se puede disponer como abono y mejorador de suelos. Además es posible producir un gas útil. Para el tratamiento anaerobio a gran escala se utilizan rectores de flujo ascendente o U.S.B. (Por sus siglas en ingles) con un pulimento aerobio en base de filtros percoladores y humedales.
c. Humedales artificiales Este sistema consiste en la reproducción controlada, de las condiciones existentes en los sistemas lagunares someros o de aguas lenticas los cuales, en la naturaleza, efectúan la purificación del agua. Esta purificación involucra una mezcla de procesos bacterianos aerobios-anaerobios que suceden en el entorno de las raíces de las plantas hidrófilas, las cuales a la ves que aportan oxigeno consumen los elementos aportados por el metabolismo bacterial y lo transforman en follaje.
SOLUCIONES FRENTE A LOS PROBLEMAS DE CONTAMINACIÓN DE AGUAS RESIDUALES 3
1 tr atamiento de aguas a nivel domiciliario El tratamiento a nivel domiciliario obedece a los mismos principios que las grandes plantas depuradoras, sin embargo es posible mejorar la eficiencia en la relación costo x m3 de agua tratada, si se observan algunos principios básicos tales como la separación de las aguas grises y negras, el consumo racional y limitado de detergentes y la exclusión de productos químicos agresivos en la limpieza cotidiana. Es claro que la complejidad de un sistema apropiado de tratamiento a nivel casero esta en relación directa con nuestra cultura de consumo. 2 Sistemas básicos de tr atamiento casero Generalmente al construir se piensa poco en la disposición de las aguas residuales, por este motivo se suele recurrir a referencias de ultima pagina en los manuales de construcción o se enfrenta uno a una variedad de recetas y métodos en los que no existe una verdadera comprensión de los procesos que se promueven y que se presentan como soluciones infalibles. Por otra parte algunos sistemas bien diseñados para condiciones especificas medioambientales no se adaptan a otras condiciones o son interpretados y adaptados de manera poco escrupulosa. Un ejemplo claro de esta situación es el de las fosas sépticas. Es importante comprender que el sistema de tratamiento más adecuado debe ser el que considere las condiciones específicas del medio ambiente e incluso de las culturales. La instalación de los sistemas de tratamiento no solo debe contemplar eficacia en si de la depuración, sino también debe analizar la relación de los elementos circundantes, las necesidades particulares, el costo, el mantenimiento, el rehúso, y la utilización o disposición de los sub productos de la depuración. 3
La fosa séptica
Es común encontrar una gama muy amplia de formas de disponer el agua con el nombre genérico de fosa séptica, sin embargo no todas cumplen con el objetivo de liberar los acuíferos de contaminación, debido que suelen confundirse con pozos negros o de absorción, en los que las aguas son infiltradas al suelo sin un verdadero tratamiento. También suelen llamarse de este modo a tanques de sedimentación y almacenamiento que son vaciados periódicamente, para trasladarlos a un sitio donde se puedan arrojar con impunidad. El modelo de fosa mas funcional es el tanque de tres cámaras con una secuencia de tratamiento que consiste en primer lugar en una cámara de sedimentación que en algunos casos también cumple la función de trampa de grasas, de allí el agua pasa a
una cámara con condiciones anaerobias donde se reduce la carga orgánica disuelta. La tercera cámara cumple las funciones de sedimentador secundario para clarificar el agua antes de ser dispuesta en un campo de oxidación. El problema básico de las fosas sépticas es que suelen acumular lodos hasta el punto de saturación, lo cual se incrementa si la fase anaerobia no funciona correctamente. El efluente debe necesariamente ser tratado en un campo de oxidación antes de infiltrar al suelo y los lodos extraídos necesitan tratamiento adicional. 4
Sistema mixto
Los sistemas mixtos de tratamiento domiciliario son aquello en los que se arman con diferentes sistemas de tratamiento con el fin de lograr la máxima remoción en el menor espacio posible estos pueden combinar digestores para aguas negras, lechos vegetales, sistemas de enramado, aireadotes, etc. Básicamente consisten en la adaptación practica de los diferentes sistemas en un todo integrado que se adapte a las necesidades especificas de cada lugar. Biodigestores anaerobios: El uso de digestores anaerobios es más común cada día, ya sea para el tratamiento de excretas animales, la producción de biogás, la purificación de aguas residuales, y la elaboración de biofertilizantes. Existen varios tipos de biodigestores y se clasifican según el régimen de carga y la dirección del flujo en su interior. Régimen: -flujo continuo: son los que reciben su carga por medio de una bomba que mantiene una corriente continua. -flujo semi-continuo: son los que reciben una carga fija cada día y aportan la misma cantidad -estacionarios: son los que se cargan de una sola ves y pasado el tiempo de retención se vacían completamente.
TRATAMIENTOS DE AGUAS RESIDUALES CUSCO AFLUENTES DEL RIO HUATANAY Rio Racsa Colector de Av. Ejercito Rio Huancaro Rio Huatanay Manante con Unión al río Huatanay Rio Huatanay Puente Salineras Rio Shapi y y y y y y y y
Huancaro Santiago Santiago Wanchac San Sebastian San jeronimo cusco cusco
PLANTA DE TRATAMI T RATAMIENTOS ENTOS SAN JERONIMO - SEDACUSCO La planta de tratamiento de aguas residuales de "San Jerónimo" enfrenta diversos problemas a causa de los cuales ésta no funciona con la eficacia y eficiencia esperadas. En las condiciones actuales de la planta no se cumplen los requerimientos de calidad de efluentes que eviten el impacto negativo en el río Huatanay (receptor de los efluentes), como tampoco los requerimientos para el aprovechamiento de efluentes en actividades agropecuarias con ausencia de riesgos para la salud. Los Directivos de SEDAQOSQO (Empresa Pública Municipal de Servicios de Agua Potable y Alcantarillado del Cusco) han decidido desarrollar un proyecto de rehabilitación y mejoramiento de la planta de tratamiento con el fin de lograr su adecuado funcionamiento.
ESTRUCTURA DE INGRESO Constituido por un sistema de dos buzones ubicados a ambas márgenes de una quebrada afluente al río Huatanay e interconectados por una viga canal. Las compuertas instaladas en los buzones permiten controlar el caudal de ingreso al sistema, así como derivar el exceso de caudal, el mismo que es descargado a la mencionada quebrada, ubicada a pocos metros de su confluencia con el río Huatanay. La regulación del caudal de ingreso se complica porque la red de recolección recibe el aporte parcial de aguas pluviales, lo que ocasiona grandes variaciones horarias de caudal durante el período de lluvias. En el tramo de tubería que va desde el buzón de entrada a la cámara de rejas, se observó la presencia de grava y arena gruesa arrastrada por las aguas de lluvia que ingresan a la red de alcantarillado.
REJAS
El sistema cuenta con dos rejas gruesas ubicadas al ingreso de cada desarenador y una reja mediana situada entre la salida del desarenador y la canaleta Parshall. Se ha estimado que diariamente se extrae de las dos rejas un promedio de 160 a 240 litros de materiales retenidos, los cuales son acumulados por un período de dos o tres días y son posteriormente incinerados en un pequeño horno artesanal.
DESARENADOR:
Se cuenta con dos unidades en paralelo. Sin embargo, debido a que falta la compuerta de ingreso de una de ellas, se está operando sólo con un desarenador. La arena retenida es removida con una frecuencia aproximada de dos días, mediante la apertura de una válvula de desagüe y es descargada al río Huatanay; no se detectaron problemas de acumulación de materia orgánica en el punto de descarga.
SEDIMENTADAROS PRIMARIOS Y SECUNDARIOS:
Los operadores observaron que durante el último vaciado de los tanques, las estructuras de barrido de lodo tenían problemas de corrosión avanzada y por tanto debilitamiento estructural. Asimismo, notaron que las paredes interiores presentaban desprendimientos de la capa superficial de enlucido.
DIGESTORES DE LODO: El régimen de operación de los digestores es discontinuo (por tandas o "baten"), que consiste en bombear el lodo generado en los sedimentadores al digestor primario hasta que este último se llene (operación que toma aproximadamente 2 meses). Una vez lleno, se traspasa el lodo al digestor secundario, mediante la tubería de interconexión de los dos tanques. Para completar el paso de lodo, luego de que el fluido en los dos tanques ha alcanzado el mismo nivel, se agrega agua bombeada desde los sedimentadores al digestor primario, hasta que se alcance el nivel máximo en ambos tanques. Finalmente, se cierra la válvula de la tubería de interconexión, se vacía el digestor primario y se deja el lodo en el digestor secundario para que continúe su estabilización. Cuando nuevamente se ha llenado el digestor primario, se vacía totalmente el digestor secundario y se envía el lodo a los lechos de secado. Posteriormente, se repite el proceso indicado anteriormente.
BIOFILTRO:
Determinándose que no existe formación de la biopelícula en ningún estrato del biofiltro, sino más bien acumulación de barro inorgánico (limo) sobre la superficie del material granular.
LECHOS DE SECADO DE LODO:
Material de los lechos consistente en arena cuarzosa con la respectiva capa de soporte
LAS NECESIDADES DE NUESTRA CIUDAD La ciudad del Cusco necesita de manera urgente una planta procesadora de aguas residuales para disminuir la contaminación de los ríos Huatanay y Vilcanota, afirmó el jefe de la Unidad de Cambio Climático del Consejo Nacional del Ambiente (CONAM), Ricardo E. Giesecke. Las aguas usadas, servidas y residuales de todo tipo que vierte la ciudad de Cusco y otras poblaciones adyacentes van directamente a los mencionados ríos. Esa contaminación constituye un peligro de salud pública para las poblaciones que viven en las zonas bajas que piensan que los ríos les traen vida y agua para sus cosechas. Giesecke refirió que se debe construir con urgencia una planta de tratamiento de aguas residuales con la capacidad de procesar toda la contaminación que generan sus desagües.
Esta planta debe tener una dimensión igual y similar al flujo de aguas que abastece y consume la ciudad, unos 3 o 4 metros por segundo. Actualmente, la ciudad del Cusco tiene una planta de tratamiento que tiene algunos años y por lo visto no se da abasto para procesar todas sus aguas residuales. Desde que apareció la Empresa SEDACUSCO, los usuarios de la ciudad, venimos pagando injustamente, en los recibos de agua potable, el rubro de tratamiento de aguas servidas, y que debe ser procesadas en la planta de San Jerónimo, pero que jamás se ha puesto en marcha.
Es un proyecto que beneficia a la ciudad y a los cultivos de pan llevar del valle del Watanay, servicio por el que el pueblo pagaba injustamente. El interceptor del Rio Watanay, evita que las aguas servidas lleguen directamente al Rio Vilcanota, contaminando irremediablemente los ríos del Valle Sagrado de los Incas. Pero lo que nos preocupa, es que no se informa si la planta de tratamiento ha de ser modificada, porque el sistema utilizado funciona bien en Brasil, que tiene una temperatura ambiente de veinticinco grados como mínimo, suficiente para producir bio- gas, que haga funcionar los calderos y así produzca un fenómeno bio-fco para eliminar elementos contaminantes y contar con aguas aptas para el regado del Valle Sur. Este proyecto permitir a tratar las aguas del Watanay, y se dice que tiene un avance del setenta por ciento, se proyecta a futuro que en su etapa final se instalen dos mil quinientos metros en tubería de alcantarillado, con una inversión de tres millones trescientos mil nuevos soles. Asimismo, su funcionamiento se iniciara en abril del próximo año. Dicha obra se realiza desde el dos mil cuatro, como parte del Plan Integral de Recuperación Rio Watanay, con una inversión tal de diez millon millones es de soles, soles, provenientes de recursos propios y gestiones de la Empresa ante organismos nacionales.
El interceptor Huatanay comprende trabajos para conducir todas las aguas residuales descargadas en el referido afluente, hacia la planta de tratamiento de aguas servidas, en el distrito de San Jerónimo, de modo que permita la rehabilitación ambiental del Valle Sur, asimismo en todo el área de influencia de la obra y de hecho reducir una serie de enfermedades, especialmente las estomacales y cutáneas. Es tiempo que la población cuente con un descontaminado, que sea sea fuente de vida; vida; y que riegue extensiones de sus sembríos asimismo su ejecución supone un tratamiento similar en los ríos Huancaro y Chocco, igual labor, se desarrollara en la cuenca del Río Vilcanota. Fecha de Muestr eo 1 2 / 1 2 / 2 0 0 9
Estacion
Procedencia de la Muestr a Punto de Muestr eo Distrito
Provi ncia
pH
E-1 E-2 E-3 E-4
Rio Racsa Colector de Av. Ejercito Rio Huancaro Rio Huatanay
Huancaro Santiago Santiago Wanchac
Cusco Cusco Cusco Cusco
7.7 6.9 7.2 7.1
E-5 E-6
Manante con Unión al río Huatanay Puente Santa Rosa
San Sebastian San Sebastian
Cusco Cusco
7.2 6.8
Fecha de Muestr eo 1 2 / 1 2 / 2 0 0 9
Fecha de Muestr eo 1 2 / 1 2 / 2 0 0 9
Estacion E-1 E-2 E-3 E-4 E-5 E-6
Estacion E-1 E-2 E-3 E-4 E-5 E-6
Procedencia de la Muestr a Punto de Muestr eo Distrito Manate cerca de P.T Rio Huatanay Paradero la Encantada Canal de Angostura Urb. Villa Ferroviaria Saylla
San Jeronimo San jeronimo San Jeronimo Saylla Saylla Saylla
Procedencia de la Muestr a Punto de Muestr eo Distrito Puente - Altura 1º paradero Los Manatiales Puente Salineras Rio Shapi 7º paradero
San Sebastian Cusco Cusco Cusco San Sebastian
Provi ncia Cusco Cusco Cusco Cusco Cusco Cusco
Provi ncia Cusco Cusco Cusco Cusco Cusco Cusco
pH 7 7.4 7.2 7.2 7.1 7.2
pH 8.4 8.6 8.7 8.4 8.2 8.3
CONCLUSIONES
1. Respecto al control de calidad de las unidades de la Planta Planta San Jerónimo los registros bacteriológicos y de materia orgánica como Coliformes y DBO superan el LMP establecido por la Norma Vigente Ley general de aguas según sus usos en efluente. 2. Para cumplir con la Normativa que exige la Ley General de Aguas, es necesario implementar tratamiento terciario. 3. De otro lado se ha monitoreado los residuos sólidos cada hora por una semana, registrando los de mayor afluencia de sólidos los días Jueves a sábado, luego de caracterizar el tipo de residuos generados, estos demuestran que provienen del camal de San Jerónimo, donde se registra que en horas punta entre 13 y 14 hrs. residuo atípico atípico de desagües domésticos, los que incrementan los sólidos sedimentables y en suspensión, además estos pasan la segunda reja de la cámara de rejas y desarenador, y sobre todo saturan la primera cámara de rejas, lo que amerita la limpieza continua de los residuos acumulados y se requiere un operador en forma permanente para extraer
estos agentes, a fin de que pase la carga hidráulica y permita el normal funcionamiento funcionamiento del biofiltro. 4. Otro de los problemas de tipo ambiental registrados, es la evacuación de residuos sólidos al sistema de alcantarillado, a lo largo de su recorrido hacia la planta de tratamiento, por lo que es necesario implementar programas de educación sanitaria en mercados, centros de abasto, camales, municipios, de manera integral, sin embargo como parte del programa de educación sanitaria se les invoca a todos los visitantes sobre las consecuencias que significa el botar los residuos en el alcantarillado. 5. Se ha registrado el contenido de población microbiana en la zooglea del biofiltro, por métodos microscópicos y directos, determinando presencia de larvas del genero Sichoda sp. Y población de parásitos. 6. Los sólidos en sedimentacion registrados en el Influente y efluente se da una remoción mas del 90%, sin embargo en el biofilt biofiltro ro existe el fenómeno de arrastre de película, lo que confirma los sólidos al efluente de esta unidad, por lo que se debe realizar mantenimiento en biofiltro. 7. Referente a capacitacion, se ha logrado la meta, sin embargo es un tema en el que se va incidir en el 2008, con la finalidad de lograr concienciar a la población en los temas de medio ambiente y tratamiento de aguas residuales y su importancia y el cuidado del alcantarillado. 8. Se ha implementado en Diciembre el programa de vermicosteo, vermicost eo, con la especie eisenia foetida y sustrato utilizado el biosolido, con la finalidad de mejorador de suelos, luego de los análisis respectivos delproducto que se obtenga como humus, actividad que se repotenciara en el2008.
ANEXOS
