PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE CUSCO
La planta cuenta con un sistema de control a distancia, con un centro de comandos donde se tienen los tableros eléctricos que permiten controlar cada uno de los procedimientos del tratamiento preliminar y estos a su vez son controlados por un sistema que permite programar el tiempo de actuación y las condiciones que se desee. Se puede realizar localmente o mediante el centro de control o mediante el centro de comando general que se encuentra al ingreso de la planta. Cada zona de tratamiento tiene una estación remota HMI. Cuenta con varios modos:
El modo manual por el cual el operador es el encargado de su operación sin uso del sistema.
El modo automático programado por el cual se programa en la central de comandos.
El modo remoto programado por el cual la central principal es la que se encarga de la operación.
Asimismo cuenta con diferentes niveles como los niveles de consulta y supervisión por el cual solo personal autorizado puede cambiar la configuración de la operación y funcionamiento de los procesos de tratamiento. También mediante este sistema se puede medir datos como caudal, pérdida de carga, pH, etc. en tiempo real y se envía al SCADA (Sistema de Adquisición de Datos a Distancia)
PLANO DE LA PTAR DE LA CIUDAD DEL CUSCO
PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE LA CIUDAD DE CUSCO
1. INGRESO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO El caudal de ingreso en promedio es de 560 l/s de agua residual, mediante dos grandes colectores, el emisor general antigua que recorría la Avenida de la Cultura que cuenta con un diámetro de un metro y el interceptor Huatanay que es una obra construida a partir del año 2006, cuya función es captar la mayor parte de las descargas que antiguamente terminaban en el río Huatanay. Se estima que la planta capta el 80% del agua residual que se produce en la ciudad del Cusco. El tratamiento de aguas residuales es netamente biológico, para ello antes de su tratamiento se requiere su acondicionamiento, por lo tanto antes de su ingreso a las unidades de tratamiento biológico, se debe retirar basura, arena, grava entre otros agentes para que no interfieran en el proceso. Por eso se requiere un tratamiento preliminar o zona de pre tratamiento en donde se remueve la basura y arena del agua residual.
INGRESO A LA PTAR
2. TRATAMIENTO PRELIMINAR O PRE-TRATAMIENTO Para la remoción de basura se tiene dos cámaras de rejas gruesas, las cuales están espaciadas a 1 pulgada (2.5 cm), las cuales tienen como función retener toda la basura grande que llega a la planta. Una vez queda atrapada la basura se genera una pérdida de carga, entonces el agua que esta antes de la reja sube de nivel, y el agua que se encuentra después de la reja baja de nivel. El sistema al detectar una diferencia de nivel mayor a 30 centímetros, activa un barredor de la parte superior, se engancha a la reja y recoge la basura mecánicamente y lo deposita en la parte alta en un tornillo transportador, el cual lleva la basura y se somete a un proceso de compactado. Puede suceder que restos orgánicos como heces fecales queden atrapadas en la reja y sean subidas junto con la basura, para evitar el contenido orgánico la planta cuenta con un lavador, el cual funciona con agua a presión, lavando la basura antes de su compactación, y se dispone en un tacho para que SELIP la recoja. Para garantizar que este procedimiento no sea un punto de contaminación es garantizar que el sistema de lavado funcione adecuadamente. Luego se pasa a otras dos cámaras de rejas finas que cuenta con 6 mm de abertura, en ellas se recoge la basura que ha podido pasar por la cámara de rejas gruesa con el mismo principio de las cámaras de rejas gruesas. Luego de este procedimiento el agua residual se encuentra exenta de basura pero con componentes inorgánicos con diámetros menores a 6 mm (arenas). Las arenas se deben remover debido a que es un material inerte y no se puede reducir biológicamente, va a ocupar espacio y la planta se puede acolmatar en un tiempo corto y no habría espacio para el tratamiento biológico, por lo que en la siguiente unidad de tratamiento se retiran las arenas, se cuenta con 5 desarenadores aireados, el aire que se le inyecta garantiza que la materia orgánica que tiene un peso específico similar al de la arena (2.1 – 2.2) y está sedimentado en el agua residual se suspenda por diferencia de pesos específicos (Peso específico de la materia orgánica: 0.8-1.2) y solo se sedimenta la arena. Si bien existen otros componentes orgánicos como el maíz entero que no van a llegar a
suspenderse y se saca en el proceso de extracción, son partículas puntuales y su cantidad es mínima en comparación con el resto. Una vez se suspende la materia orgánica y la arena se ha sedimentado con la ayuda de 5 tornillos sin fin, arrastran la arena desde el fondo de los desarenadores y los depositan en unos tachos acondicionados con cal y son llevados a un relleno sanitario. Luego de que al agua residual no contengan materia inerte ni residuos sólidos, son llevados a un buzón de distribución, y empieza el tratamiento primario.
CÁMARA DE REJAS
COMPACTADOR
DESARENADOR AIREADO
3. TRATAMIENTO PRIMARIO Las aguas pasan al tratamiento primario, para ello se cuenta fundamentalmente con dos sedimentadores, que son unas estructuras de concreto en forma cónico. El agua ingresa luego del pretratamiento a una cámara de reunión y luego se distribuye proporcionalmente a los dos sedimentadores primarios, los cuales sirven para remover la materia que arrastran las aguas residuales, especialmente la materia orgánica
(heces
fecales
y
restos
de
alimentos),
el
agua
permanece
aproximadamente entre 1 hora y media a 2 horas y media dependiendo del caudal (tiempo de retención). Se capta la parte sólida que arrastran las aguas residuales, está provisto de un puente movible accionado por un motor de 1 HP que da aproximadamente 1 revolución por hora, un barredor de natas y espumas y también cuenta con una barredor de lodos en la base. En la superficie del sedimentador se capta todo el material que ha pasado por la cámara de rejas y el desarenador, mayormente son aceites y grasas y separados, a través de un dispositivo ubicado en la parte superior, donde se captan para ser removidos. El barredor de lodos acumula la parte sólida que se ha sedimentado durante el tiempo de retención, es captada por un sistema de bombeo que está configurado para que extraiga los lodos cada cierto tiempo de manera que no se generen olores en planta. La parte sólida es bombeada hacia los espesadores que se encuentran en la parte posterior de la planta. También cuenta con un bufle que evita el cortocircuito o que el agua se venga directamente al canal perimetral, el agua ingresa por el fondo y sale y el bufle obliga a que el agua vaya hacia el fondo. A partir de este punto se pueden distinguir tres líneas de trabajo, la línea líquidos, proceso que mayormente se realiza en presencia de oxígeno, al aire libre. La línea de lodos, que sigue un tratamiento anaeróbico, o sin presencia de oxígeno y la línea de gases que se van a generar producto del tratamiento. El agua libre de material sólido sale por rebose a través de un canal periférico, aproximadamente la remoción es de un 90%, el resto se capa en el proceso de sedimentación secundaria. El gran volumen de agua por gravedad pasa al tratamiento secundario.
SEDIMENTADOR PRIMARIO
SEDIMENTADOR PRIMARIO
La estación de bombeo cuenta con cuatro bombas, debido a que el caudal varía a lo largo del día, las bombas funcionan de acuerdo a la necesidad y al nivel del tanque cisterna, por lo que las 4 bombas no funcionan juntas durante todo el día. Cuando el tanque tiende a subir mediante unas boyas se configura para que se encienda una bomba o más si fueran necesarias. Asimismo cuando el nivel baja las bombas que no son necesarias se apagan. Esta estación funciona las 24 horas del día.
ESTACIÓN DE BOMBEO
4. LÍNEA DE LODOS Los lodos que se retienen en los sedimentadores primarios, es decir, la materia orgánica sólida se juntan en dos espesadores, donde la finalidad es extraer la mayor cantidad de agua que puedan tener. El lodo se sedimenta, se recolecta la parte liquida y se envía al inicio del proceso de tratamiento de la fase líquida, en ese tiempo de retención, se dosifica cloruro férrico dentro de los lodos para inhibir el proceso que se genera por el proceso de retención que tienen los espesadores ya que se empieza a generar ácido sulfúrico y amoniaco el cual produce el olor desagradable, tratando así los olores. Luego el lodo será depurado por bacterias
anaerobias en un digestor, el cual es como un estómago que requiere una determinada temperatura. Los procesos que se dan son en primer lugar, la hidrólisis, donde la materia sólida se va a fluidizar, luego el proceso ácido, donde parte de la materia orgánica se va a acidificar y luego la fase metanogénica, que a través de bacterias, consumen la materia orgánica, reduciéndola y estabilizándola. Las bacterias que generan metano requieren una temperatura no menor de 30°C, un pH que varía de 6.8 a 7.5. Si se alteran estas condiciones entonces las bacterias se van a inhibir. Se puede reducir hasta la mitad la cantidad de lodos en un periodo de retención de aproximadamente 14 días, además los volátiles sólidos se van a transformar en metano y para que este gas sea de buena calidad, las bacterias tienen que estar en condiciones óptimas. Las condiciones de temperatura son logradas a través de un caldero, en donde se calienta agua y por inducción, calienta a los lodos para llegar a la temperatura adecuada, para que luego puedo ingresar al digestor. Luego de la reducción de volumen y la generación de metano, el lodo pasa a un tanque de almacenamiento y se almacena el biogas en una cúpula superior (membrana), este biogas puede ser extraído y llevado al calentador para ser utilizado como combustible o se puede quemar en una antorcha. El lodo almacenado se ha estabilizado, no cuenta con patógenos, como huevos del helminto. Un lodo es considerado tóxico o peligroso cuando presenta corrosividad, es auto inflamable, tiene patógenos o es radiactivo. Como el lodo continuo con un gran porcentaje de humedad es llevado hacia dos centrífugas, las cuales eliminan el agua del lodo para luego se extraigan con un porcentaje de humedad promedio del 20%. El agua obtenida del proceso de centrífuga es mandada nuevamente a la línea de líquidos para su respectivo tratamiento. El lodo digerido y centrifugado puede ser utilizado para la generación de bioabono ya que contiene nutrientes como nitrógeno, fósforo entro otros, los cuales permiten su utilización en la agricultura.
ESPESADOR DE LODOS
LÍNEA DE LODOS
CALENTADOR
ANTORCHA
DIGESTOR DE LODOS
5. TRATAMIENTO SECUNDARIO Empieza con el reactor biológico, la planta está compuesta por un filtro de dos fases, una primera etapa (3) y una segunda etapa (2). A diferencia del filtro de una sola fase, la recirculación de agua es facultativa, solamente si los secundarios no cumplen con el efluente. Existe un sistema de recirculación en la cámara de contacto que raramente se utiliza. El agua ingresa por una torre y distribuye a los tres biofiltros de la primera etapa que funcionan en paralelo. En la parte superior cuenta con un aspersor que reparte las aguas por la media filtrante que es plástica. Las bacterias que existen en la media filtrante son aerobias y anaerobias y se encargar de consumir los nutrientes que tiene el agua (Nitrógeno, fósforo, potasio, etc.). Tiene ventanas en la parte baja para facilitar la aireación y que existe un efecto chimenea, es decir para que ingrese oxígeno y haya una corriente ascensional para que no existan condiciones anóxicas. En este proceso toda la materia orgánica que
se encuentra en estado coloidal o disuelta en el agua residual ya clarificada es consumida y depurada por las bacterias. El agua ingresa por el medio a través de un motor que hace que gire, en instalaciones antiguas me movía por medio de la fuerza hidráulica del agua residual. En este caso cuenta con un motor para que la distribución sea uniforme ya que cuando baja el caudal baja la velocidad de rotación si es que se usara solo la fuerza hidráulica, el motor gira las 24 horas del día. Se tiene un sistema metereológico para medir el viento y la temperatura para comprobar que se tiene una diferencia de 2 grados centígrados para generar el gradiente de temperatura para el efecto chimenea. Automáticamente se mide la temperatura en la superficie y dentro del biofiltro y se envía al SCADA. Cuando la temperatura no es suficiente, el sistema ordena a los ventiladores que se enciendan para generar el efecto chimenea. Se está realizando un ensayo de mantener las ventanas de aireación de los biofiltros cerradas ya que en la noche la temperatura baja y no es posible obtener el gradiente de temperatura, por eso al cerrar estas ventanas la temperatura dentro de los biofiltros es mayor que en el exterior. Las aguas son recolectadas por un buzón a través del fondo de los biofiltros. Como no se tiene una pendiente las aguas ingresan a una estación de bombeo, las cuales elevan las aguas a un tanque elevado y son repartidas a los dos biofiltros secundarios, donde se terminan de tratar las aguas.
BIOFILTROS
MEDIA FILTRANTE
VENTANAS DE AIREACIÓN
Cuando las bacterias crecen debido a su peso específico ya no pueden adherirse y se desprenden de la media filtrante, la ventaja es que ya no es materia coloidal o disuelta sino es sedimentable, la cual sale por las biofiltros, es arrastrada por el agua residual e ingresa a los dos sedimentadores secundarios, cuyo diseño es igual al de los sedimentadores primarios, cuenta con un barredor de lodos, una estación de bombeo de lodos. Cuando se acumula una determinada cantidad de lodos mediante una estación HMI se configura para que se encienda la estación y los lodos son bombeados al espesador de lodos y se unen con los lodos de los sedimentadores primarios y así continúa el proceso.
SEDIMENTADOR SECUNDARIO
6. DESINFECCION O CÁMARA DE CONTACTO Las aguas ya más clarificadas y con un DBO baja (aproximadamente 30 mg/lt), son captadas en forma similar a los sedimentadores primarios por un canal perimetral, son reunidos en un buzón y son derivadas a la parte final de la planta donde se realiza el proceso de desinfección mediante cloro.
VISITA A LA PTAR DE LA CIUDAD DEL CUSCO
