Informe Petar

de los “DescripciónJKKJCJJJJC componentes de la PTAR-C y breves alcances del proyecto eficiencia de Lemna Sp y Eichhornia Crassipes en la remoción de nutrientes del afluente de la PTAR en Celendín”

ELABORADO POR:     

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CORTEZ ABANTO, Diana DIAZ COLLANTES Greys MURGA SALDAÑA, Diana PEREYRA CHAVEZ, Talitha RODAS MUÑOZ, Vanesa TIRADO SALAZAR, Isamar

“ANALISIS, TRATAMIENTO Y CONTAMINACION DE LOS SUELOS”

Contenido

I.

.............................................................................................................. 1 INTRODUCCION ...............................................................................................................

II.

................................................................................................................... 2 OBJETIVOS ....................................................................................................................

III.

MARCO TEORICO .......................................................... ....................................................................................................... ............................................. 3

3.1

............................................................................................................. ............................................ 3 BASE LEGAL .................................................................

3.2

.............................................................................................. ................................. 3 AGUAS RESIDUALES .............................................................

3.3

SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES ............................... 4

3.4 REACTOR ANAEROBIO DE FLUJO ASCENDENTE ASCENDENTE (RAFA) ...................................................... 4

3.4.1 IV.

Tipos de rafa ........................................................................................................ 5

.......................................................................................................... ............................................. 7 BASE DE DISEÑO .............................................................

4.1

............................................................................... ...................... 7 Ubicación de PTAR-CELENDIN PTAR-CELENDIN.........................................................

4.2 4.2.1

Componentes de la planta y procesos de tratamiento .......................................... 8 ...................................................................................... 8 PRE-TRATAMIENTO .......................................................................................

........................................................................................................................... ....................................................... 8 A. Rejilla .................................................................... ....................................................................................................................................... ................................................................. .............................................................................. ........ 9

B. Canaleta Parshal ............................................................ ......................................................................................................... ............................................. 9 ................................................................................................................. 10 C. Desarenador ..................................................................................................................

4.2.2 TRATAMIENTO PRIMARIO ............................................................................... 10 A. Reactores anaeróbicos de flujo ascendente ............................................................. 10 4.2.2

TRATAMIENTO SECUNDARIO ......................................................... .................................................................. ......... 13

A. Laguna de maduración ............................................................................................. 13 4.3 TRATAMIENTO TERCIARIO DE AGUAS RESIDUALES ................................ 16 VI.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ........................................................................ 19

VII.

ANEXOS ................................................................... ........................................................................................................................ ..................................................... 20

Universidad Nacional de Cajamarca

I. INTRODUCCION El crecimiento poblacional actual, enfrenta muchos retos uno de los cuales constituye proveer de servicios de tratamiento de aguas residuales para nuevos desarrollos. La construcción residencial, industrial o recreacional en tierras sin servicios de alcantarillado frecuentemente conlleva muchas preguntas acerca de la estrategia más confiable y el costo más efectivo para manejar el efluente de aguas residuales. Celendín no ajeno a estos retos de actualidad , actualmente cuenta con una planta de tratamiento de aguas residuales, la cual tiene como objetivo la remoción de la materia orgánica biodegradable a través de procedimientos de tratamiento primario el cual consta de la implementación de Reactores Anaerobios de Flujo Ascendente (RAFAs) y tratamiento secundario a través de una laguna facultativa; por lo que su tratamiento no puede cumplir con la remoción total de nutrientes, lo cual conlleva a que estos nutrientes sean vertidos sobre el cuerpo receptor natural (río Grande). Por ello, gracias a la vista guiada del representante del proyecto PRO-REGION en Celendín. Br. JUAN GARCIA ORTIZ , en este presente trabajo damos a conocer la descripción de los componentes (infraestructura) de la planta de tratamiento de aguas residuales de la provincia de Celendín (PTAR-CELENDIN), y de la función que cumplen cada uno de ellos , para el tratamiento efectivo de las aguas que ingresan ; además de un adelanto del proyecto en ejecución del joven tesista EISNER CASTILLO ROJAS (egresado de la EAP-Ingeniería Ambiental-Celendin) y el tema : “eficiencia de lemna sp y eichhornia crassipes en la remoción de nutrientes del afluente de la PTAR en Celendín ”.

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II. OBJETIVOS 

Describir cada uno de los compontes del sistema de tratamiento de aguas residuales que contamos en la cuidad de Celendín.

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Emitir un punto de vista respecto el nivel de Funcionamiento operativo Planta de Tratamiento de Aguas Residuales.



Bridar alcances generales sobre el proyecto: “eficiencia de lemna sp y eichhornia crassipes en la remoción de nutrientes del afluente de la PTAR

en Celendín”.

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III. MARCO TEORICO 3.1 BASE LEGAL DECRETO SUPREMO Nº 003-2010-MINAM Aprobación de Límites Máximos Permisibles (LMP) para efluentes de Plantas de Tratamiento de Agua Residuales Domésticas o Municipales (PTAR) Aprobar los Límites Máximos Permisibles para efluentes de las Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales Domésticas o Municipales, los que en Anexo forman parte integrante del presente Decreto Supremo y que son aplicables en el ámbito nacional.

3.2 AGUAS RESIDUALES Las aguas residuales pueden definirse como las aguas que provienen del sistema de abastecimiento de agua de una población, después de haber sido modificadas por diversos usos en actividades domésticas, industriales y comunitarias. De acuerdo a su origen resultan de la combinación de líquidos y residuos sólidos transportados por el agua proveniente de residencias, oficinas, establecimientos comerciales e instituciones, industrias, de actividades agrícolas, aguas superficiales, subterráneas y de precipitación. A lo largo del tiempo los gobiernos ni la comunidad han valorado la importancia de las aguas residuales, y por lo tanto desde todas las fuentes posibles se genera indiscriminadamente. Son utilizadas en el riego de cultivos, donde los agricultores generadores de contaminación, pueden ocasionar la proliferación de enfermedades gastrointestinales, por la utilización de agua residual (sin tratar en la mayoría de los casos) o con un tratamiento muy deficiente; al ofrecer a los consumidores alimentos como verduras, frutas y hortalizas (LIZARRAZO, 2013 ).

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3.3 SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES El establecimiento de Sistemas de tratamiento de aguas residuales es importantes para proteger el Salud Pública y el medio ambiente. Si las aguas residuales van a ser vertidas a un cuerpo receptor natural (mar, ríos, lagos), será necesario realizar un tratamiento para evitar enfermedades causadas por bacterias y virus en las personas que entran en contacto con esas aguas, y también para proteger la fauna y flora presentes en el cuerpo receptor natural. El reúso del agua tratada, riego de áreas verdes, riego de cultivos, uso Industrial y de servicios confirma que el tratamiento de las aguas residuales debe garantizar la inexistencia de efectos nocivos a la salud. Este implica la evaluación de tratamientos utilizados en Colombia y el correcto aprovechamiento de los mismos en correlación con la normatividad vigente, (LIZARRAZO, 2013).

3.4 REACTOR ANAEROBIO DE FLUJO ASCENDENTE (RAFA) Los reactores anaerobios de flujo ascendente (RAFA), también conocidos como UASB (del inglés: UpflowAnaerobicSludgeBlanket), constituyen una tecnología de tratamiento en la que el agua pasa a través de un manto de lodos a baja velocidad ascensional. Se caracterizan por realizar en una sola unidad las operaciones de decantación primaria, reactor biológico y digestión anaerobia del lodo.

Ilustración Nº 1: “Reactor anaeróbico del flujo ascendente RAFA” 4


3.4.1 Tipos de rafa Los RAFA se pueden clasificar en función de su geometría, tipo de manto de lodos (disperso, floculento y granular) y las condiciones de flujo y mezcla de la biomasa. Además, dentro de cada tipo puede haber diferencias significativas en los sistemas de distribución del agua, recolección del gas o en la zona de decantación. La forma de los reactores puede ser circular o rectangular, con áreas superficiales uniformes a lo largo de toda la altura del reactor, o variables. Para poblaciones mayores, donde es necesario tener varios reactores, son más efectivos los rectangulares.

Ilustración Nº 2 “Reactor RAFA. (Fuente: Veoliawaters-Biothane)”

En función del tamaño de los flóculos y de la forma en la que estén éstos distribuidos dentro del reactor, se puede clasificar el sistema en:disperso (no hay una separación clara del manto y la capa de lodos y los flóculos son pequeños); floculento(se distinguen los flóculos, pero no existe una diferencia entre manto y capa de lodos); y

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granular(los flóculos son de gran tamaño y se forman con claridad un manto y una capa de lodos).

Ilustración Nº 3: “Tipo de RAFA más común en el tratamiento de aguas urbanas (Fuente: Prosab) ”

Hay que tener en cuenta que las condiciones anaerobias desarrollan ambientes corrosivos, por lo que los materiales para este tipo de reactores tienen que ser de alta calidad (ANONIMO, SF).

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IV.

BASE DE DISEÑO

4.1 Ubicación de PTAR-CELENDIN A. UBICACIÓN DE SATELITE Se encuentra ubicado al norte de la provincia de Celendín a 500 m. de la cuidad. DEPARTAMENTO: Cajamarca PROVINCIA: Celendín DISTRITO: Celendín ALTITUD: 2670 MSNM.

Ilustración Nº 4 “ubicación PTAR -Celendín”

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B. UBICACIÓN CON RESPECTO AL RIO GRANDE Se ubica al oeste del rio Grande y el desnivel dos metros entre el rio y la laguna de oxidación, lo cual constituye un medio directo de recepción de descarga.

Río Grande

Ilustración Nº 5: Esquema de ubicación de la PTAR respecto del río Grande.

4.2 Componentes de la planta y procesos de tratamiento 4.2.1 PRE-TRATAMIENTO A. Rejilla El tratamiento preliminar está conformado por las rejillas de control y el medidor de caudal. El caudal que ingresa en esta área es 30 l/s, consta de rejillas de 1” y 2”, la función principal de estas rejillas es para separar y retener objetos de gran

tamaño y de material no degradable.

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REJILLAS –TRATAMIENTO PRELIMINAR

FOTO º 1 “Área de rejilla” B. Canaleta Parshal También constituye Es un elemento primario para medir y cuantificar el caudal en canales abiertos que conducen el agua residual que ha logrado su paso por las rejillas.

Canaleta Parshal

FOTO Nº 2 “Canaleta parshall” 9


C. Desarenador Desarenador es una estructura diseñada para retener la arena que traen las aguas servidas o las aguas superficiales a fin de evitar que ingresen, al canal de aducción, a la central hidroeléctrica o al proceso de tratamiento y lo obstaculicen creando serios problemas.

DESARENADOR

FOTO Nº 3: “Desarenador”

4.2.2 TRATAMIENTO PRIMARIO A. Reactores anaeróbicos de flujo ascendente Los reactores anaerobios de flujo ascendente (RAFA), constituyen una tecnología de tratamiento en la que el agua pasa a través de un manto de lodos a baja velocidad ascensional. Se caracterizan por realizar en una sola unidad las operaciones de decantación primaria, reactor biológico y digestión anaerobia del lodo.

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El influente del RAFA tiene que tener una concentración mínima de DBO5 de 200 mg/l, una concentración máxima de 500 mg/l en SS, un pH menor a 9 y estar desprovisto, en lo posible, de fibras y arenas. Para asegurar una operación óptima del RAFA se debe incluir un desbaste riguroso de finos, con un paso máximo de 10 mm, precedido de un desbaste de gruesos. En plantas grandes, donde existe capacidad económica y de mantenimiento, podría instalarse un desbaste de finos de 6 mm, mediante reja automática o tamiz. Asimismo, se debe incluir un sistema de desarenado. Aquí el agua es retenida de 18 a 24 horas, aquí se da la culminación del tratamiento primario del agua. El residuo que genera es lodos y metano. A continuación describimos cada uno de estos componentes.

FOTO Nº 4: “reactor anaeróbico de flujo ascendente –RAFA” 

ELECTROBOMBA

Una bomba centrífuga sumergible para lodo es una bomba de flujo continuo que funciona sumergida y es capaz de manejar lodos abrasivos. Tiene una entrada en la succión de la bomba que aumenta la velocidad de la suspensión a través de las paletas de un impulsor rotatorio, produciendo una fuerza centrífuga que envía el lodo a través de la carcasa hacia

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la descarga. La carcasa o voluta es un elemento en forma de cuerno que convierte velocidad en presión. El rendimiento de la bomba se define por el diseño de la carcasa y el impulsor. La eficiencia está relacionada con la cantidad y el diseño de las paletas del impulsor. Al manejar lodos, la eficiencia está comprometida por los espacios libres y la necesidad de construir componentes resistentes a la abrasión, tomando en consideración los materiales, el grosor, etc. Una bomba con la que disponemos se para lodo funciona eléctricamente y es de vital importancia en la planta de tratamiento.

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LECHO DE SECADO DE LODOS

Mediante el secado de los lodos se consigue reducir el peso de los lodos. El secado se crea mediante la evaporación del agua que existe en los lodos. El secado de los lodos es producido generalmente mediante procedimientos basados en contacto, convención o radiación. No es necesario el suministro de grandes cantidades de aire porque el calor suministrado por contacto entre el producto que se descarga y las paredes calientes es suficiente. Solo se requiere una cantidad de flujo de gas mínima para la evacuación del vapor. Esto tiene como ventaja que el gasto de aire de salida es bajo. Se incluyen las siguientes actividades:      

Preparación del lecho de secado Reemplazo de la capa de arena Calidad del lodo digerido Descarga del lodo digerido Profundidad del lodo Remoción del lodo de los lechos de secado

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FOTO Nº 5: “lecho de secado de lodos” 

QUEMADOR DE GAS

Aquí se quema el gas producto del tratamiento con el sistema RAFA. Aun no se encuentra en funcionamiento actualmente. Es posible que más adelante este metano se de un uso aprovechable.

FOTO Nº 6: “Quemador de gas”

4.2.2 TRATAMIENTO SECUNDARIO A. Laguna de maduración La laguna consta de un área de 2.4 Ha. En lo que respecta a la laguna de maduración, la operación a que están sujetas es mínima. Cuenta con bacteria anaeróbicas que ayudan en el tratamiento secundario del agua residual. Es justamente el llamado tratamiento secundario. 13


Los microorganismos en su proceso de degradación, actúan como bio-polímeros, formando flock que al precipitar, forma un lecho bacteriano. Este lecho puede trabajar en forma anaeróbica, generando gas metano; cuando esto ocurre y la cantidad de gas supera a través de su presión el peso de los barros, éstos se liberan hacia la superficie, generando olor a pantano.

FOTO Nº 7: “Laguna de oxidación”

CUADRO Nº 1: “LAGUNAS FACULTATIVAS DE MADURACIÓN” Problema

Causa

Solución 

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Presencia de natas y material flotante

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Presencia de malos olores ocasionados por sobrecarga

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Afloración excesiva de algas (formación de nata verde) Presencia de material extraño (ej. basura) Afloración de lodo de fondo Poca circulación de la masa de agua y actuación del viento Sobrecarga orgánica que conduce a la disminución del pH y de la concentración de oxígeno disuelto. (Se 14

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Romper la nata vegetal con un chorro de agua o rastrillo Remover el material flotante con el desnatador Romper o remover las placas de lodo Eliminar los obstáculos que impiden la acción del viento (ej. Cortinas de árboles) Retirar temporalmente la laguna de servicio


manifiesta por el cambio de color del efluente de la laguna de color verde a verdeamarillento, rosado, marrón o negro con predominancia de rotíferos y crustáceos que se alimentan de las algas).

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Malos olores ocasionados por condiciones atmosféricas Malos olores ocasionados por corto-circuitos hidráulicos.

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Largos períodos de cielo nublado y bajas temperaturas

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Presencia de vegetales acuáticos al interior de la laguna

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Malos olores causados por sustancias tóxicas

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Descargas significativas de aguas residuales industriales al sistema de alcantarillado (sobre carga orgánica y/o presencia de sustancias tóxicas)

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Presencia de algas verde – azules

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Sobrecarga Desbalance de nutrientes

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Presencia de algas filamentosas y musgo, que limitan la penetración de energía luminosa Tendencia progresiva a 

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Baja carga orgánica Baja penetración de luz solar Tiempos de retención reducidos 15

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Disminuir la carga de aplicación o el caudal afluente Recircular el efluente a razón de 1/6 (efluente/afluente) Revisar las pantallas de los distribuidores de caudal para determinar su correcta ubicación Retirar temporalmente la laguna de servicio Disminuir la carga de aplicación o el caudal afluente Cortar y remover las plantas acuáticas.

Efectuar un análisis físico-químico completo del afluente, de modo de identificar el compuesto tóxico Identificar la industria causante del problema y tomar medidas correctivas Retirar la laguna temporalmente de servicio Disminuir la carga de aplicación o el caudal afluente Destruir las afloraciones de algas Disminuir la carga de aplicación o el caudal afluente Adicionar fertilizantes agrícolas (nitrógeno y fósforo) Adicionar sulfato de cobre en forma mesurada Aumentar la carga de aplicación o el caudal de tratamiento Remover natas flotantes


disminuir el O.D. (menor a 3 mg/l en meses calientes)

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

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Tendencia progresiva a la disminución del pH (menor a 8.0) con muerte de las algas

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Sobrecarga orgánica Presencia de desechos industriales tóxicos Sobrecarga orgánica Largos períodos de tiempo con condiciones meteorológicas adversas Organismos que se alimentan de algas

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Proliferación de insectos

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Presencia de vegetación en las márgenes de los taludes internos de las lagunas Existencia de depósitos de agua estancada Presencia de natas y lodos flotantes

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Vegetación

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Bajo nivel del espejo de agua (menor a 60 cm) Excesiva infiltración (no permite llenar la laguna) Bajo caudal afluente de aguas residuales

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Disminuir la carga de aplicación o el caudal afluente Remover natas flotantes Disminuir la carga de aplicación o el caudal afluente Retirar la vegetación presente en los taludes de las lagunas Variar el nivel de las aguas de la laguna Colocar peces en las lagunas, (gambusias o carpas Destruir las natas Retirar los lodos flotantes Aplicar larvicidas Drenar los depósitos de agua estancada Operar las lagunas con un nivel superior a 90 cm Reducir la permeabilidad de las lagunas por la aplicación de una capa de arcilla Incrementar el caudal afluente Retirar los vegetales de raíz de las márgenes internas de las lagunas

4.3 TRATAMIENTO TERCIARIO DE AGUAS RESIDUALES

PROYECTO: “eficiencia de Lemna Sp y Eichhornia Crassipes

en la remoción de nutrientes del afluente de la PTAR en Celendín” TESISTA: EISNER WILL CASTILLO ROJAS

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4.3.1 Descripción del sistema de tratamiento 

El sistema consta de 04 reactores de plastico, 2 reactores en serie para cada sistema de tratamiento con Lemna sp y Eichhornia crassipes con las siguientes dimensiones: largo 0.90 m, ancho 0.40 m y alto 0.40 m (para operar con un nivel de agua de 0.30 m), con el 1% de pendiente al interior de cada reactor, la conducción de las aguas se realizará con tubería PVC de 1/2”.

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



El distanciamiento entre cada sistema será de 0.30 m y entre cada reactor será de 0.20 m, distancia considerada recomendable que permite trabajar con seguridad durante la toma de muestra y al manipular herramientas como baldes para la recolección del efluente como se muestra en la figura 7. El caudal en cada sistema de reactores en serie utilizando Lemna sp y Eichhornia crassipes será de 0.030 l/min. El tiempo de retención hidráulica (TRH) para cada reactor será de 2.5 días llegando a los 5 días por cada sistema de tratamiento con Lemna sp y Eichhornia

DIAGRAMA Nº 1 “del sistema de tratamiento” 17


Donde: 

PM1: Punto de monitoreo 1 PM2: Punto de monitoreo 2

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PM3: Punto de monitoreo 3

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4.3.2. Frecuencia de monitoreo Se realizará en un período de 7 meses; los parámetros: nitrógeno total (N), nitratos (NO₃⁻), fósforo total (P), fosfatos (PO ₄³¯ ) y oxígeno disuelto serán evaluados con una frecuencia de una vez por mes en el afluente y efluente de cada uno de los sistemas de reactores en serie utilizando Lemna sp y Eichhornia crassipes y para los parámetros de temperatura, pH, caudal y tiempo de retención hidráulica se realizarán en cada reactor al menos una vez a la semana y a diferentes horas del día, se realizarán según el cronograma de actividades y en los puntos de monitoreo establecidos; lo que permitirá observar los cambios sustanciales que ocurren en este período de tiempo.

4.3.3. Diseño del experimento El efluente de la laguna facultativa pasará previamente por un filtro para evitar el ingreso de algas y microorganismos que interfieran en el sistema de tratamiento, además de evitar la obstrucción de la bomba de impulsión que se utilizará para llevar el agua hasta el tanque de distribución de donde se hará la repartición a los sistemas de tratamiento con Lemna sp y Eichhornia crassipes.

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V.

CONCLUSIÓNES

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De acuerdo a los objetivos previstos en este trabajo se realizó a descricpcion de los componentes La planta de tratamiento de aguas residuales con la que contamos en nuestra ciudad, así tenemos: área de rejillas, canaleta parshall, desarenador, reactor anaeróbico de flujo facultativo (sistema RAFA), quemador de gas metano, área de secado de lodos, electrobomba de lodos y la laguna oxidativa. .

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El actual sistema de Funcionamiento operativo Planta de Tratamiento de Aguas Residuales aun cuenta con deficiencias, por ejemplo en cuanto al tratamiento de metano generado producto del tratamiento primario y el tratamiento de lodos y su posible utilización en la agricultura.



Se describió de manera general los alcances del proyecto en actual ejecución de nuestro compañero Eisner Castillo, al mismo tiempo expresamos nuestro cordial agradecimiento y admiración por los trabajos que actualmente elabora.

VI.

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REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

LIZARRAZO .2013 .Bogotá. (En línea) .consultado el 10 de junio del 2017. Disponible en: http://agua.marn.gob.sv/Documentos/TallerAguas2015/RAFA_final_cur vas.pdf Agua Sistec: Solución en tratamiento de agua. 2017. PTAR Estructuras Y Sistemas de Ingeniería en las que se trata el agua de manera que pueda usarse para fines específicos. (en Línea). Consultado 10 Jun. 2017. Disponible en http://www.aguasistec.com/planta-de-tratamiento-deaguas-residuales.php Progresión. Unidad Ejecutora de programas Regionales. 2016. planta de tratamiento de aguas residuales de Celendín, es evaluada para su próxima puesta en operación.

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VII.

ANEXOS

ANEXO Nº 1: “ nota de prensa planta de aguas residuales se evaluara para su próxima puesta en operación”

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Informe Petar

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