UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTOBAL DE HUAMANGA FACULTAD DE INGENIERIA, MINAS, GEOLOGIA Y CIVIL ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
AÑO DE LA CONSOLIDACIÓN DEL MAR DE GRAU 2016
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTOBAL DE HUAMANGA FACULTAD DE INGENIERIA MINAS, GEOLOGIA Y CIVIL ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL DE INGENIERA CIVIL
CURSO: INGENIERIA DE RECURSOS HIDRÁULICOS
(IC-545) 45)
INFORME DE LA VISITA A LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES-TOTORA
DOCENTE:
Ing. LEÓN PALACIOS, Edward
AL UMNO UMNOS:
CÓDIGO:
ARIAS CAMPOS, Kevin Alejandro
16110979
BELLIDO ZAGA, Jossimar Junior
16115725 16115725
CARBAJAL SULCA, Wilber
16105591
HUANCA ARQUINIEGO, Ray
16115716
QUICAÑO PRADO, Jenner QUINO QUISPE, William Pablo
16105071 16105048
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTOBAL DE HUAMANGA FACULTAD DE INGENIERIA MINAS, GEOLOGIA Y CIVIL ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL DE INGENIERA CIVIL
CURSO: INGENIERIA DE RECURSOS HIDRÁULICOS
(IC-545) 45)
INFORME DE LA VISITA A LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES-TOTORA
DOCENTE:
Ing. LEÓN PALACIOS, Edward
AL UMNO UMNOS:
CÓDIGO:
ARIAS CAMPOS, Kevin Alejandro
16110979
BELLIDO ZAGA, Jossimar Junior
16115725 16115725
CARBAJAL SULCA, Wilber
16105591
HUANCA ARQUINIEGO, Ray
16115716
QUICAÑO PRADO, Jenner QUINO QUISPE, William Pablo
16105071 16105048
ÍNDICE I.
INTRODUCCIÓN ................................................................................................................... 3
II.
OBJETIVOS: .......................................................................................................................... 4
III.
MARCO TEÓRICO: ............................................................................................................ 4
3.1
AGUAS RESIDUALES .................................................................................................... 4
3.1.1
Definición.............................................................................................................. 4
3.1.2
Clasificación de las aguas residuales. ............................................................... 4
3.1.3
Tipos de Aguas Residuales. ................................................................................. 4
3.2
Tratamiento de Aguas Residuales. ............................................................................. 5
3.3
Usos del agua ................................................................................................................ 6
3.4
Contaminación del agua .............................................................................................. 6
3.4.1 Alteraciones Físicas. ................................................................................................. 6 3.4.2 Alteraciones Químicas .............................................................................................. 7 3.4.3 Alteraciones Biológicas ............................................................................................ 7
3.5
Aspectos medioambientales de las aguas .................................................................. 8 Parámetros físico Parámetros físico – químicos en la evaluación de la calidad del calidad del agua agua .................. 8
3.5.1
3.6
Normas de calidad del agua ...................................................................................... 11
3.6.1
Ley de Ley de recursos hídricos Nº 29338 29338 ............................................................ ............. 11
3.6.2
Estándares nacionales de calidad ambiental calidad ambiental para para aguas .................................... 12
3.7
FISCALIZACIÓN AMBIENTAL EN AGUAS RESIDUALES .......................................... 14
3.7.1
Entidad Prestadora de Servicios de Saneamiento (EPS Saneamiento) ......... 14
3.7.2
Entidad de Fiscalización Ambiental (EFA) ...................................................... 14
3.7.3
Estándar de Calidad Ambiental (ECA) ............................................................. 15
3.7.4
Fiscalización Ambiental .................................................................................... 15
3.7.5
Sistema Nacional de Evaluación y Fiscalización Ambiental (SINEFA) .......... 15
3.8
Situación de las plantas de tratamiento de aguas residuales en el Perú ............... 15
3.9
Planta de tratamiento de aguas residuales “LA TOTORA” – Ayacucho ................. 17
3.10
Problemática del vertido de las aguas de la PTAR “LA TOTORA” .......................... 17
IV.
AFLUENTE Y EFLUENTE DE LA PTAR‐TOTORA ......................................................... 19
V.
REDES DE ALCANTARILLADO .......................................................................................... 20
VI.
ESTACIONES DE BOMBEO ............................................................................................ 20
VII.
PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES TOTORA ............................... 21
7.1
UBICACIÓN ................................................................................................................. 21
7.2
TRATAMIENTOS EN LA PTAR‐TOTORA .................................................................. 22
7.3
CARACTERÍSTICAS DE LOS PRINCIPALES COMPONENTES DE LA PTAR ............ 25
1
7.3.1
Obra de Ingreso y Ingreso y Cámara Cámara de Rejas ....................................................................... 25
7.3.2
Desarenador ........................................................................................................... ........................................................................................................... 28
7.3.3
Tanques Imhoff (Pre Imhoff (Pre‐ sedimentación) ................................................................... 29
7.3.4
Filtros percoladores Filtros percoladores y y Sedimentadores Sedimentadores secundarios ............................................. 31
7.3.5 Sistema de Lagunas ................................................................................................ 34 7.3.6
Lagunas de Maduración (Post ‐ tratamiento)........................................................ 36
7.3.7 Tratamiento de lodos ............................................................................................. 38 7.3.8
Equipo de laboratorio ............................................................................................ 39
VIII.
VOLÚMENES DE PRODUCCIÓN ................................................................................ 41
IX.
CALIDAD DEL EFLUENTE DE LA PTAR TOTORA .................................................. .. 41
X.
ALTERNATIVAS DE MEJORAMIENTO DE LA PTAR TOTORA .................................... 43
XI.
PARÁMETROS DE DISEÑO DE LA PTAR‐TOTORA .................................................. 44
XII.
PROCESO CONSTRUCTIVO DE LA PTAR‐TOTORA AYACUCHO ................................. 46
XIII.
CONCLUSIONES: ............................................................................................................ 55
XIV.
RECOMENDACIONES: ...................................................... ........................................ ...... 55
XV.
BIBLIOGRAFÍA: .............................................................................................................. 55
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I.
INTRODUCCIÓN
Las aguas residuales sin un tratamiento apropiado, eliminadas en su punto de origen o recolectados y transportados, presentan un peligro de infección parasitaria (mediante el contacto directo con la materia fecal), hepatitis y varias enfermedades gastrointestinales, incluyendo el cólera y tifoidea (mediante la contaminación de la fuente de agua y la comida). Cabe mencionar que el agua de lluvia urbana puede contener los mismos contaminantes, a veces en concentraciones sorprendentemente altas. Los proyectos de aguas servidas son ejecutados a fin de evitar o aliviar los efectos de los contaminantes descritos anteriormente en cuanto al ambiente humano y natural. Las aguas residuales son generadas por residencias, instituciones y locales comerciales e industriales. Éstas pueden ser tratadas dentro del sitio en el cual son generadas (por ejemplo, tanques sépticos u otros medios de depuración) o bien pueden ser recogidas y llevadas mediante una red de tuberías –y eventualmente bombas– a una planta de tratamiento municipal. Los esfuerzos para recolectar y tratar las aguas residuales domésticas de la descarga están típicamente sujetas a regulaciones y estándares locales, estatales y nacionales (regulaciones y controles). A menudo ciertos contaminantes de origen industrial presentes en las aguas residuales requieren procesos de tratamiento especializado. A menos que sean correctamente planificados, ubicados, diseñados, construidos, operados y mantenidos, es probable que los proyectos de aguas servidas tengan un impacto total negativo y no produzcan todos los beneficios para los cuales se hizo la inversión, afectando además en forma negativa a otros aspectos del medio ambiente.
3
II.
OBJETIVOS:
Analizar las características de los principales componentes de la PTAR‐Totora. Investigar el afluente y la red de alcantarillado mediante la cual llega a la PTAR‐ Totora. Conocer la calidad del efluente de la PTAR‐Totora que se vierte al río Alameda. Realizar el reconocimiento del proceso constructivo de la PTAR‐Totora. Aplicar los conocimientos adquiridos en el aula.
III.
MARCO TEÓRICO:
3.1 AGUAS RESIDUALES 3.1.1 Definición. Son aquellas aguas cuyas características originales han sido modificadas por actividades humanas y que por su calidad requieren un tratamiento previo, antes de ser reusadas, vertidas a un cuerpo natural de agua o descargadas al sistema de alcantarillado.
3.1.2 Clasificación de las aguas residuales. Aguas residuales industriales. Son aquellas que resultan del desarrollo de un proceso
productivo, incluyéndose a las provenientes de la actividad minera, agrícola, energética, agroindustrial, entre otras. Aguas residuales domésticas. Son aquellas de origen residencial y comercial que contienen
desechos fisiológicos, entre otros, provenientes de la actividad humana, y deben ser dispuestas adecuadamente. Aguas residuales municipales. Son aquellas aguas residuales domésticas que pueden estar
mezcladas con aguas de drenaje pluvial o con aguas residuales de origen industrial previamente tratadas, para ser admitidas en los sistemas de alcantarillado de tipo combinado.
3.1.3 Tipos de Aguas Residuales. Aguas negras. Se llama aguas negras a aquel tipo de agua que se encuentra contaminada
con sustancia fecal y orina, que justamente proceden de los desechos orgánicos tanto de animales como de los humanos. La denominación de aguas negras tiene sentido porque justamente la coloración que presentan las mismas es negra.
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Aguas grises. Las aguas grises son las aguas generadas por procesos domésticos como el
lavado de ropa, loza y el baño de las personas. Las aguas grises son distintas a las aguas negras.
3.2
Tratamiento de Aguas Residuales.
El tratamiento de aguas residuales consiste en una serie de procesos físicos, químicos y biológicos que tienen como fin eliminar los contaminantes físicos, químicos y biológicos presentes en el agua efluente del uso humano. Las aguas residuales pueden provenir de actividades industriales o agrícolas y del uso doméstico. En el caso de agua urbana, los tratamientos de aguas residuales suelen incluir la siguiente secuencia:
Pretratamiento: Busca acondicionar el agua residual para facilitar los tratamientos propiamente dichos, y preservar la instalación de erosiones y taponamientos. Incluye equipos tales como rejas, tamices, desarenadores y desengrasadores.
Tratamiento Primario o Tratamiento Físico‐Químico: 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.
Tratamiento Secundario o Tratamiento Biológico: Se emplea de forma masiva para eliminar la contaminación orgánica disuelta, la cual es costosa de eliminar por tratamientos físico‐químicos. Suele aplicarse tras los anteriores. Consisten en la oxidación aerobia de la materia orgánica o su eliminación anaerobia en digestores cerrados. Ambos sistemas producen fangos en mayor o menor medida que, a su vez, deben ser tratados para su reducción, acondicionamiento y destino final.
Tratamiento Terciario o Tratamiento Físico‐Químico‐Biológico: Desde el punto de vista conceptual no aplica técnicas diferentes que los tratamientos primarios o secundarios, sino que utiliza técnicas de ambos tipos destinadas a pulir o afinar el vertido final, mejorando alguna de sus características. Si se emplea intensivamente pueden lograr hacer el agua de nuevo apta para el abastecimiento de necesidades agrícolas, industriales, e incluso para potabilización (reciclaje de efluentes).
5
3.3
Usos del agua
El agua es el recurso que ha condicionado principalmente el desarrollo de la civilización. Los núcleos de población se han asentado, a lo largo de la historia, junto a los cursos de los ríos. La presencia de grandes fuentes de agua ha sido decisiva en el desarrollo de la sociedad humana, llegando a influir no sólo en el mero mantenimiento de la vida, sino también en lo que se refiere al crecimiento económico y a la mejora de la calidad de vida. Este hecho permite constatar que el agua tiene importantes aplicaciones, que podrían resumirse en los siguientes puntos:
Abastecimiento de agua potable.
Sostenimiento de la fauna acuática.
Producción agraria e industrial.
Generación de energía.
Navegación y recreo.
Evacuación de residuos
Es evidente que todas estas actividades demandan agua; sin embargo, no todas ellas la consumen. La “demanda” es la cantidad de agua que se requiere para un uso determinado, mientras que el “consumo” es la cantidad de agua que deja de estar disponible después de su utilización, por no ser reaprovechable. Finalmente, la calidad del agua puede verse totalmente alterada según la utilización que se haga de ella. Así, algunos usos del agua generan las llamadas “aguas residuales”, es decir, los efluentes de actividades domésticas, agrarias o industriales.
3.4
Contaminación del agua
La contaminación del agua puede definirse como la alteración de su calidad por la acción natural o humana que hace que no sea adecuada para la aplicación a la que se destina. Las alteraciones que puede sufrir el agua pueden ser físicas, químicas o biológicas.
3.4.1 Alteraciones Físicas. Propiedades organolépticas. Tales como color, olor (color debido a la presencia de materiales disueltos o suspendidos; olor a la presencia de productos químicos o a materia orgánica en descomposición o a organismos como las algas o los hongos).
Temperatura. Esta variable está relacionada con diversos fenómenos que ocurren en el agua, como la solubilidad de gases y sales, así como en los procesos biológicos, La elevación de la temperatura del agua puede acelerar la putrefacción, aumentar la solubilidad de las sales y disminuir la de los gases.
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Materia en suspensión. Generalmente el agua en movimiento transporta sólidos insolubles. Según el tamaño de las partículas, se pueden formar suspensiones, que pueden ser inestables y sedimentar cuando el agua queda en reposo, o pueden ser estables incluso con el agua en reposo. En el primer caso se habla de “sedimento”, mientras que en el segundo caso se habla de “turbidez”.
Espuma. Un agua formará espuma si contiene agentes tensoactivos, que son sustancias que disminuyen la tensión superficial de los líquidos y, por tanto, aumentan la estabilidad de las burbujas gaseosas que puedan formarse en la superficie. El ejemplo más representativo de agentes tensoactivos son los detergentes sintéticos, que son vertidos en las aguas naturales en grandes cantidades por su extendido uso industrial y doméstico.
Radiactividad. Todas las aguas presentan una determinada radiactividad natural, como consecuencia de la presencia de isótopos radiactivos solubles, en especial los de potasio, provenientes de diversos tipos de rocas, y que no suponen peligro para los seres vivos.
3.4.2 Alteraciones Químicas La presencia de compuestos químicos por encima de determinados niveles de concentración suele ser la que más afecta a la calidad del agua. Los compuestos orgánicos (hidrocarburos, pesticidas, detergentes) dan al agua un carácter reductor, ya que son capaces de combinarse con el oxígeno disuelto en ella. Los productos inorgánicos (nitrógeno, fósforo, sales, metales) varían de forma importante las propiedades del agua como su alcalinidad, carácter corrosivo o toxicidad.
3.4.3 Alteraciones Biológicas Las alteraciones biológicas del agua se refieren, principalmente, al desequilibrio provocado por un aumento del número de microorganismos presentes especialmente bacterias, protozoos y algas. Las bacterias son los microorganismos encargados de oxidar la materia orgánica del agua; los protozoos se alimentan de bacterias y, por tanto, equilibran las poblaciones de microorganismos; las algas poseen la capacidad fotosintética que les permite liberar oxígeno, manteniendo la concentración suficiente en el agua. Otro tipo de alteración biológica es la disminución de la flora y fauna acuáticas de un agua, provocada a menudo por la reducción de la concentración de oxígeno libre disuelto por debajo del valor mínimo ( > 4 mg/L) que permite la vida de los organismos superiores.
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3.5 Aspectos medioambientales de las aguas 3.5.1 Parámetros físico – químicos en la evaluación de la calidad del agua La calidad del agua ha de definirse en relación con el uso o actividad a que se le quiere dedicar, y por ello no podemos hablar de “buena” o “mala” calidad en abstracto, sino que cada actividad exige una calidad adecuada. Para evaluar los cambios que las diferentes aplicaciones del agua puedan originar en su calidad, empleamos parámetros físicos, químicos o biológicos. A estos parámetros se les denomina indicadores de calidad del agua. Se pueden considerar los siguientes:
Potencial de Hidrógeno, pH. Es un término usado para expresar el grado de acidez o alcalinidad de una solución y constituye un parámetro de interés en la caracterización de un cuerpo de agua, su variación indica las alteraciones producidas por agentes extraños.
Temperatura. La temperatura del agua es un parámetro muy importante ya que ejerce una notable influencia en la solubilidad del oxígeno (un aumento de 10 ºC disminuye la solubilidad del oxígeno en un 20 %), lo que tiene un gran efecto sobre los seres vivos que puede contener, sobre la velocidad de las reacciones químicas y bioquímicas y en sus posibilidades de utilización. Por tanto, un agua cuya temperatura sea unos 10 – 15 ºC superior a su valor medio normal podría considerarse como “térmicamente contaminada”.
Conductividad. Es la expresión numérica de la habilidad del agua para transportar una corriente eléctrica. Depende de la concentración total de sustancias disueltas ionizadas en el agua y de la temperatura a la cual se haga la determinación.
¿Por qué es importante medir la conductividad en el agua?
Para obtener un estimado rápido del contenido de sólidos totales disueltos; multiplicado por un factor que oscila entre 0,55 – 0,90 se puede obtener el contenido de sólidos disueltos en mg/L.
Demanda Bioquímica de Oxígeno DBO5. Es una prueba usada para la determinación de los requerimientos de oxígeno para la degradación bioquímica de la materia orgánica en las muestras de agua.
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Mide el oxígeno requerido por los organismos en sus procesos metabólicos al consumir materia orgánica presentes en las aguas residuales. Cuanto mayor sea el valor de este parámetro, más contaminada estará el agua.
Aplicación
Es la única prueba que se aplica y da una medida de la cantidad de materia orgánica biológicamente oxidable presente en la muestra.
La determinación es usada en estudios para medir la capacidad de purificación del curso de agua y para chequear la calidad del efluente.
Contenido en sólidos. El contenido en sólidos del agua es el parámetro más inmediato para medir la calidad del agua. Estos sólidos (totales) pueden estar disueltos, suspendidos (provocando turbidez) o ser sedimentables.
Turbiedad. Es una expresión de la propiedad óptica de una muestra de agua, que hace que la luz sea dispersada y no transmitida a través de la suspensión
¿A qué se debe?
A la presencia de materia suspendida (arcilla, limo, sedimento, materia orgánica e inorgánica finamente dividida, plancton y otros organismos microscópicos)
Alcalinidad. Se debe generalmente a la presencia de bicarbonatos, carbonato e hidróxido y con menos frecuencia (ocasionalmente) a boratos, silicatos y fosfatos. Hay tres clases de alcalinidad: tipo hidróxido (OH‐), tipo carbonatos (CO3 =) y tipo bicarbonatos (HCO3 ‐). Con el fin de distinguir las clases de alcalinidad presentes en una muestra y de determinar las cantidades de cada una de ellas se efectúa una titulación con 0,02 N de H2SO4, usando dos indicadores sucesivamente (fenoftaleína y anaranjado de metilo)
Significado Sanitario La alcalinidad del agua tiene poca importancia sanitaria. Aguas con alta alcalinidad, son usualmente de mal sabor, siendo rechazadas por el público.
Dureza. Se define como la característica del agua que representa la concentración total de iones calcio y magnesio, expresada como carbonato de calcio.
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¿Por qué es importante la medición de Dureza en el agua?. (17) Las aguas duras son tan satisfactorias al consumo humano como las aguas blandas. Los problemas son de tipo doméstico e industrial: a mayor dureza mayor consumo de jabón y formación de incrustaciones sobre superficies metálicas.
Cloruros. Las aguas naturales contienen cloruros en concentraciones que varían ampliamente. El contenido de cloruros aumenta normalmente, cuando se incrementa el contenido mineral. Aguas de vertientes y montañas usualmente tienen una concentración baja de Cloruros, mientras que aguas de río o subterráneas usualmente tienen una cantidad considerable.
Significado Sanitario Concentraciones cercanas a los 250 ppm (mg/L) de cloruros, da un sabor salado al agua, en caso de usarse para bebida son rechazada por mucha gente.
Nitrito – NO2 Se encuentran en las aguas como estado intermedio de la descomposición biológica del nitrógeno orgánico. Se forma en condiciones aeróbicas a partir del amonio. Es inestable en presencia de O2 y en las aguas naturales por lo general no se le encuentra. (17)
¿Por qué es importante medir Nitritos en el agua? Su presencia en el agua es algunas veces indicador de contaminación orgánica fecal.
Metales Pesados. Las aguas procedentes de las industrias como la minera, la de recubrimientos metálicos, las fundidoras y otras más contaminan el agua con diversos metales. Por ejemplo, las sales de metales como el plomo, el zinc, el mercurio, la plata, el níquel, el cromo, el cadmio y el arsénico son muy tóxicas para la flora y la fauna terrestres y acuáticas. Las sales solubles en agua de los metales pesados como el plomo, cadmio y mercurio son muy tóxicos y acumulables por los organismos que los absorben, los cuales a su vez son fuente de contaminación de las cadenas alimenticias al ser ingeridos por alguno de sus eslabones. Al ser ingeridos por el hombre en el agua y alimentos contaminados por los compuestos de mercurio, plomo o cadmio le provocan ceguera, amnesia, raquitismo, miastenia o hasta la muerte.
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¿Por qué es importante medir el contenido de metales pesados en el agua?
Debido a las propiedades tóxicas que muchos de estos elementos confieren a los organismos vivos, caso del plomo puede causar varios efectos no deseados, como son perturbación de la biosíntesis de la hemoglobina y anemia, daño a los riñones, distintos tipos de cáncer, entre otros.
Muchos de ellos son acumulativos en el organismo.
Afectan la calidad del agua de consumo humano por ejemplo el plomo puede entrar en el agua potable a través de la corrosión de tuberías, afectan los sistemas de tratamiento de aguas residuales y el sistema biológico de los cuerpos hídricos.
Organismos patógenos. Los organismos patógenos que se pueden encontrar en el agua proceden de residuos humanos y pueden causar enfermedades gastrointestinales como fiebre tifoidea, cólera o disentería. Como la identificación de los organismos patógenos presentes en el agua es extremadamente difícil y lenta, se utiliza como indicador de su posible existencia la presencia de heces. Las heces humanas se caracterizan por contener una elevada cantidad de bacterias en forma de bastoncillo, llamadas “coliformes”, que son fáciles de determinar, por lo que se utilizan como indicadores de la contaminación fecal. Su presencia se interpreta como un indicador de heces y, por tanto, de que puede haber organismos patógenos presentes; su ausencia indica que el agua no contiene heces y, por tanto, se halla exenta de organismos productores de enfermedades.
3.6
Normas de calidad del agua
Las Normas de Calidad de Agua en el país son fijados por el Ministerio del Ambiente MINAM teniendo en cuenta que los límites que se establecen en cada caso, sean factibles de ser alcanzados con los recursos locales disponibles para tal fin.
3.6.1 Ley de recursos hídricos Nº 29338 Promulgado el 30 de Marzo de 2009, en El Titulo III USO DE LOS RECURSOS HÍDRICOS, se tiene los siguientes artículos relacionados con el uso de agua:
Artículo 35: Clases de usos de agua y orden de prioridad, reconoce las siguientes clases de uso de agua:
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1. Uso primario 2. Uso poblacional 3. Uso productivo
Artículo 36. Uso primario del agua. Consiste en la utilización directa y efectiva de la misma, en las fuentes naturales y cauces públicos del agua, con el fin de satisfacer necesidades primarias humanas.
Artículo 39. Uso poblacional del agua. Consiste en la captación del agua de una fuente o red pública, debidamente tratada, con el fin de satisfacer las necesidades humanas básicas.
Artículo 42. Uso productivo del agua. Consiste en la utilización de la misma en procesos de producción o previos a los mismos. El Reglamento de la Ley Nº 29338, Ley de Recursos Hídricos (Decreto Supremo Nº 001‐ 2010‐AG) Aprobado el 24 de marzo 2010 en el artículo 106. 2. sobre la Clasificación de los Cuerpos de Aguas, señala que la Autoridad Nacional del Agua clasifica los cuerpos de agua, tomando como base la implementación progresiva de los Estándares Nacionales de Calidad Ambiental para el Agua (ECA‐ Agua), de acuerdo con los usos actuales y potenciales a que se destina el agua.
3.6.2 Estándares nacionales de calidad ambiental para aguas Según Decreto Supremo Nº 002‐2008 – MINAM (30 de julio del 2008), se aprobó los Estándares Nacionales de Calidad Ambiental para Agua, con el objetivo 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 representa riesgo significativo para la salud de las personas ni para el ambiente. Según el ENCA – Agua la clasificación de los cuerpos de agua es el siguiente (3):
Categoría 1: Poblacional y Recreacional Categoría 2: Actividades marino costeras Categoría 3: Riego de vegetales y bebida de animales Categoría 4: Conservación del ambiente acuático
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A continuación, se detalla los niveles de concentración o el grado de elementos, sustancias o parámetros físicos, químicos y biológicos presentes en el agua de categoría 3. (3)
Tabla 2. Estándares nacionales de calidad ambiental del agua. CATEGORÍA 3: RIEGO DE VEGETALES Y BEBIDA DE ANIMALES
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3.7
FISCALIZACIÓN AMBIENTAL EN AGUAS RESIDUALES
3.7.1 Entidad Prestadora de Servicios de Saneamiento (EPS Saneamiento) Es aquella empresa o institución pública, municipal o mixta, constituida con el exclusivo propósito de brindar servicios de saneamiento en el ámbito urbano. Es quien produce, distribuye y comercializa el agua potable, y quien se encarga de la recolección, tratamiento y disposición final de las aguas servidas, la recolección de las aguas provenientes de las lluvias y la disposición sanitaria de excretas.
3.7.2 Entidad de Fiscalización Ambiental (EFA) Entidad pública de ámbito nacional, regional o local que tiene atribuida alguna o todas las acciones de fiscalización ambiental, en sentido amplio. Excepcionalmente, y por disposición legal, puede ser considerada EFA aquel órgano de línea de la entidad que se encuentre facultado para realizar funciones de fiscalización ambiental.
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3.7.3 Estándar de Calidad Ambiental (ECA) Es la medida que establece el nivel de concentración o del grado de elementos, sustancias o parámetros físicos, químicos y biológicos, presentes en el aire, agua o suelo, en su condición de cuerpo receptor, que no representa riesgo significativo para la salud de las personas ni para el ambiente.
3.7.4 Fiscalización Ambiental Acción de control que realiza una entidad pública dirigida a verificar el cumplimiento de las obligaciones ambientales fiscalizables de un administrado, sea una persona natural o jurídica de derecho privado o público. Comprende las acciones de fiscalización ambiental que son ejercidas por el OEFA y las EFA de acuerdo a sus competencias, y puede ser entendida en sentido amplio y en sentido estricto. • Fiscalización ambiental en sentido amplio: Comprende las acciones de vigilancia, control, monitoreo, seguimiento, verificación u otras similares que se enmarcan dentro de las funciones de evaluación, supervisión, fiscalización y sanción con la finalidad de asegurar el cumplimiento de obligaciones ambientales fiscalizables. • Fiscalización ambiental en sentido estricto: Comprende la facultad de investigar la comisión de posibles infracciones administrativas y la de imponer sanciones y medidas correctivas.
3.7.5 Sistema Nacional de Evaluación y Fiscalización Ambiental (SINEFA) Creado mediante Ley N° 29325, modificada por la Ley N° 30011, con la finalidad de articular las funciones de fiscalización ambiental a nivel nacional, regional y local.
3.8
Situación de las plantas de tratamiento de aguas residuales en el Perú
El agua es esencial para toda forma de vida y aspectos de la misma, es un recurso escaso, vulnerable, estratégico e indivisible, sostiene el desarrollo y el ambiente. La mayoría de los desechos industriales producen descargas de desechos líquidos que tienen demanda bioquímica de oxígeno DBO muy altas, pero concentraciones de coliformes fecales (CF) menores que las aguas residuales domésticas, pudiéndose decir que los desechos industriales constituyen un gran problema ecológico y los desechos domésticos un gran problema de salud pública, aunque ambos contribuyan en el deterioro general de la calidad del agua.
15
En el Perú, durante el año 2007, los sistemas de alcantarillado recolectaron aproximadamente 743,7 millones de metros cúbicos de aguas residuales, producto de las descargas de los usuarios conectados al servicio de alcantarillado. De ese volumen, sólo 29,1 % ingresaron a un sistema de tratamiento de aguas residuales, muchos de los cuales con deficiencias operativas y de mantenimiento, y el resto se descargó directamente a un cuerpo de agua (mar, río o lagos), se infiltró en el suelo o se usó clandestinamente para fines agrícolas. (1) En el país, de un total de 143 plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR), pocos son los proyectos que puedan llamarse exitosos. Ello se debe, por un lado, a la visión sesgada de las Empresas Prestadoras de Saneamiento (EPS) que no llega a descubrir el potencial socio económico de las aguas residuales tratadas, lo cual se manifiesta al calificar como castigo para el trabajador la designación de efectuar actividades de operación y mantenimiento de las PTAR y, por otro lado, a la ausencia de una cultura de protección del ambiente como parte de la misión de las EPS. El resultado es la contaminación de los cuerpos de agua que reciben tanto los efluentes de insuficiente calidad de las PTAR como los vertimientos de aguas residuales crudas provenientes de los sistemas de alcantarillado. (1) Otro problema que afecta directamente la eficacia de las PTAR, lo constituye el ingreso de efluentes industriales a los sistemas de alcantarillado, cuya carga orgánica y otros elementos como metales pesados, ácidos y bases generan sobrecarga en las unidades de tratamiento y afectan negativamente los procesos biológicos de depuración. Estudios realizados por la SUNASS, (1) en Empresas Prestadoras de Saneamiento han identificado los principales problemas en la gestión de las aguas residuales que son: (a) El déficit de cobertura de tratamiento y (b) la ineficiencia operativa de las plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR). Así mismo este estudio menciona entre las causas directas e indirectas de este problema, así como las consecuencias que acarrea, lo siguiente:
Principales causas:
Insuficiente investigación y desarrollo tecnológico en el Perú.
Acción parcial y desarticulada de las organizaciones del sector.
Insuficientes recursos destinados a la operación y mantenimiento de las PTAR.
Déficit de financiamiento para el tratamiento de las aguas residuales.
16
3.9
Planta de tratamiento de aguas residuales “LA TOTORA” – Ayacucho
La Planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR) “La Totora” se ubica en la ciudad de Ayacucho capital de la provincia de Huamanga, a 3,50 Km del óvalo de la Magdalena, carretera Ayacucho – Huanta. Las aguas servidas de la Ciudad de Ayacucho son conducidas mediante redes colectoras e ingresan por un emisor principal a la Planta de Tratamiento de Aguas Servidas de Totora por gravedad y en el sector de Santa Elena ingresa por bombeo. La Empresa Prestadora de Saneamiento de Ayacucho S.A. (EPSASA) está a cargo de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales PTAR “La Totora”.
Imagen Satelital fuente Google Earth
3.10 Problemática del vertido de las aguas de la PTAR “LA TOTORA” La Ciudad de Ayacucho, al igual que otras ciudades del Perú presenta un crecimiento demográfico alto, no existe una política de ordenamiento territorial, y es uno de los problemas ambientales principales. La capacidad de remoción de bacterias Coliformes fecales (BCF) y disminución de la demanda bioquímica de oxígeno (DBO5) por la PTAR “La Totora” se ve afectada por el crecimiento demográfico en la ciudad de Ayacucho haciendo que el volumen de agua a tratar sea cada vez mayor. Contribuye a este problema el mal uso del sistema de alcantarillado por los ciudadanos como botaderos de basura, ya sea en los
17
domicilios o los buzones recolectores, esto debido a la falta de una educación ambiental y sobre todo la conservación del recurso agua. Esto trae como consecuencia que las aguas tratadas de la PTAR “La Totora” son vertidas a las aguas del río Alameda aún con carga contaminante, originando un riesgo de salud ya que estas aguas son utilizadas río abajo para riego de cultivos como legumbres, hortalizas y maíz entre otros y también para uso recreacional. Como se ha señalado en el ítem 1.1. los usos de los efluentes de las PTAR están destinados en gran porcentaje para el riego agrícola y para riego de áreas verdes recreativas por lo que se debe considerar el cumplimiento de ciertos parámetros de calidad de agua. Los Estándares de Calidad Ambiental (ECA) vigentes para los cuerpos de agua son los comprendidos en los Estándares Nacionales de Calidad Ambiental para el Agua, (3) según tipo de uso: Categoría 1: Poblacional y Recreacional. Categoría 2: Actividades Marino Costera. Categoría 3: Riego de Vegetales y Bebida de animales. Categoría 4: Conservación del Ambiente Acuático. A continuación, se muestran los límites máximos permisibles (LMP) de los principales parámetros sobre las cuales las plantas de tratamiento de aguas residuales municipales tienen influencia. Tabla 1. Límites máximos permisibles de coliformes fecales (CF) y demanda bioquímica de oxígeno (DBO5) en cuerpos de agua por tipo de uso
18
Como se señaló anteriormente la capacidad de remoción de bacterias Coliformes fecales (BCF) y disminución de la demanda bioquímica de oxígeno (DBO5) por la PTAR “La Totora” se ve afectada por muchos factores, de tal manera que la concentración de DBO5 para el efluente de la PTAR tuvo un valor promedio de 39,7 mg/L (2009) y de coliformes fecales un valor promedio de 2,90 x 105 NMP/100 mL (2009), siendo todavía deficientes para alcanzar los valores señalados para las aguas de la Categoría III. El riego con aguas residuales se viene incrementando notablemente en los últimos años, debido a que otorga a la agricultura las siguientes ventajas (4):
Disponibilidad permanente de agua
Aporte de gran cantidad de nutrientes
Incremento del rendimiento de los cultivos
Mejora de la calidad de los suelos (textura)
Ampliación de la frontera agrícola
Sin embargo, los riesgos potenciales que se deben tomar en cuenta para un tratamiento de aguas de manera sostenible son (4):
La contaminación microbiológica de los productos
La bioacumulación de elementos tóxicos
La salinización e impermeabilización del suelo
El desbalance de nutrientes en el suelo.
En consecuencia, se deben dar diversas estrategias de manejo agrícola que pueden contribuir a reducir significativamente estos riesgos potenciales. El problema aumenta si se usan las aguas residuales con tratamiento inadecuado en la agricultura, ya que implica riesgo de salud para los trabajadores agrícolas y sus familiares, lo mismo que para la población en general que consume los productos así obtenidos.
IV. AFLUENTE Y EFLUENTE DE LA PTAR‐TOTORA Acometida del afluente hacia la PTAR. Se trata de una línea de Ø 24" de material Concreto Simple Normalizado, que tiene una longitud de 2,823 mts, que conduce los efluentes desde el Puente de Vía de Evitamiento hasta la PTAR Totora. La conducción en la actualidad del emisario es de 327 L/seg; sin embargo, la línea tiene una capacidad de 950 L/seg. El estado de conservación es ‘regular’, y tiene 13 años de construido.
19
Conducción del efluente hacia Río Alameda. Se trata de una canal de aproximadamente 70 m de longitud de mampostería, en cuyo inicio de ejecuta la desinfección, antes del vertimiento en el río Alameda.
V.
REDES DE ALCANTARILLADO
El sistema de redes de alcantarillado sanitario de la ciudad de Ayacucho está compuesto por redes secundarias, redes primarias, interceptor y emisor, de material CSN, PVC, FFD, que recolectan las aguas servidas provenientes de conexiones de uso doméstico, comercial e industrial, y luego transporta a través de redes indicadas hasta el afluente de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Totora; el conjunto del sistema de alcantarillado sanitario consta de un total de 304,527 ml., de diferentes diámetros que van de 6”, 8”, 10”, 12”, 14” entre colectores secundarios y primarios y de mayor diámetro corresponden al interceptor y emisor.
VI.
ESTACIONES DE BOMBEO
El sistema de alcantarillado sanitario de la ciudad de Ayacucho cuenta con dos (2) estaciones de bombeo de aguas residuales:
a)
Estación de Bombeo Santa Elena
Consta del siguiente: Número de equipos de bombeo, 2 bombas Tipo de bomba, sumergible Capacidad de bomba, 20 lps Capacidad del motor, 20 HP Línea de impulsión, 160 mm. PVC
Estado, operativo
b)
Estación de Bombeo Totora
Consta del siguiente: Número de equipos de bombeo, 2 bombas Tipo de bomba, sumergible Capacidad de bomba, 8 lps Capacidad del motor, 5 HP Línea de impulsión, 110 mm. PVC
Estado, inoperativo
20
VII.
PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES TOTORA
Según los estudios del proyecto de la PTAR Totora, el diseño fijó el horizonte final en el 2020, distinguiendo 2 fases de implementación: La primera fase, con diseño final y construcción de obras que cubrirá los requerimientos a un horizonte fijado en el año 2010. La segunda fase, que cubrirá (con una ampliación de obras) los requerimientos de tratamiento hasta el año 2020. Los objetivos del diseño son: La planta reduce la carga de DBO5, en por lo menos el 90% en el promedio anual. El efluente de la PTAR llega a 30 mg DBO5 /l en el 80% de las muestras El diseño definitivo excluye el tratamiento de desechos líquidos industriales, así como los provenientes de mataderos/camales, estaciones de lubricación, etc. previéndose que la EPS debe controlar el cumplimiento de los VMA por parte de sus usuarios.
7.1
UBICACIÓN
La Planta de Tratamiento de Aguas Residuales de la ciudad de Huamanga se llama PTAR Totora, y se ubica al norte de la ciudad de Ayacucho, a unos 3.50 km. del centro de la ciudad. Planimétricamente se encuentra ubicada en las siguientes coordenadas:
NORTE:
585.654 E – 8 547.489 N
SUR:
585.762 E – 8 546.611 N
ESTE:
585.996 E – 8 547.037 N
OESTE:
585.442 E – 8 547.220 N
Topográficamente la PTAR Totora se ubica entre las cotas que van desde 2606 msnm a 2617 msnm. Primigeniamente la PTAR Totora fue construida en el año 1974 para una población de 60,000 habitantes aproximadamente; pero la planta ha sido ampliada y mejorada, y desde diciembre del 2004 puesta en operación con una capacidad de tratamiento que va de 274 L/seg hasta los 435 L/seg. La PTAR Totora al ser mejorada en su capacidad y tratamiento de los desagües, tiene un efluente que cumple con la normatividad establecida primero en los Límites Máximos Permisibles (LMP) para plantas de tratamiento de aguas residuales domésticas, y a su vez cumple con los Estándares de Calidad de Agua, medidos en el cuerpo receptor, el río Alameda.
21
Tabla 01 Características básicas de la PTAR Totora. Caudal
Caudales futuros Fase 1; 2010 Fase 2; 2020 208.282 278.215 156.212 222.572
UND.
Población Total Población servida Cobertura
Hab. Hab. de
alcantarillado estimada Caudal medio diario (Q) Caudal medio horario (Qh) Caudal pico (Q p) Caudal mínimo (Qmin) BDO5 Carga de DBO Carga de DQO Coliformes fecales,
agua
%
75
80
L/seg L/seg L/seg L/seg
443 538 770 274
618 697 989 435
204 mg/l 7.811 15.622
208 mg/l 11.129 22.258
1 x 108
4 x 108
Kg de DBO/día Kg de DQO/día NMP/100 ml
residual cruda Fuente. Estudio Definitivo PTAR Totora. InformeFinal.
Tabla 02 Características del agua residual cruda. Parámetros
Und.
Horizonte2010
Horizonte2020
( C)
15
15
(NMP/100 ml.)
1x10
4x 10
Demanda Bioquímica de Oxigeno DBO
(mg/l)
204
208
Demanda Q uímica de Oxigeno DQ O
(mg/l)
408
417
(NMP/100 ml.)
1,1 x 10
5,6 x 10
(%)
98,8
98,6
o
Temperatura media
Condiciones Iniciales Coliformes fecales
8
8
Condiciones finales Coliformes fecales Remoción de CF Demanda Bioquímica de Oxígeno DBO
6
6
(mg/l)
18
(%)
91
Remoción de DBO
Fuente. Estudio Definitivo PTAR Totora. Informe Final.
7.2
TRATAMIENTOS EN LA PTAR‐TOTORA
La tecnología de tratamiento de la planta depuradora contempla las siguientes fases y correspondientes procesos unitarios:
a) Tratamiento mecánico (pre tratamiento): Desbaste:
Rejillas de limpieza automática con
tornillo transportador del
material de desbaste
Desarenación: Desarenador de flujo horizontal Sedimentación primaria: Presedimentadores tipo Imhoff
22
b) Tratamiento biológico: Línea Principal:
Filtros
percoladores
con
unidades
respectivas
de
sedimentación secundaria.
Línea Secundaria:
Lagunas facultativas.
c) Post tratamiento: Pulimento del efluente y reducción bacteriana: Lagunas de maduración y pulimento.
d) Tratamiento de lodos: Lodos primarios:
Digestión en frío en tanques Imhoff
y deshidratación
en lechos de secado.
Lodos secundarios: Digestión en frío y deshidratación en sedimentadores lagunares.
Figura 01: Esquema geográfico de los procesos unitarios en la PTAR Totora Fuente: EPSASA
23
Figura 02: Acceso de entrada a la PTAR Totora
Figura 03: Plano de Planta General
24
Figura 04: Esquema de Operación de la PTAR
7.3
CARACTERÍSTICAS DE LOS PRINCIPALES COMPONENTES DE LA PTAR 7.3.1 Obra de Ingreso y Cámara de Rejas
La obra de ingreso tiene una longitud de 5 m con dimensiones de 1.6 x 2.1 m. Se compone de 3 canaletas de aproximación hacia las rejillas. En lo referente a los equipos de rejillas se han instalado 2 unidades de rejillas escalonadas de limpieza automática (Fa. HUBER). El tornillo se encuentra encapsulado en toda su longitud de manera que su transporte es higiénico y la generación de malos olores mínima.
25
El ciclo de trabajo se regula automáticamente según el nivel de agua frente a la rejilla. La cantidad de material de desbaste estimado en Estudio de Diseño Definitivo al alcanzarse el horizonte en el 2,010 es de 7.30 m³/d con un contenido de humedad menor al 92% requiriéndose 4 vagones o container de 2 m³ de volumen neto cada uno. Según el jefe de la planta de tratamiento, el volumen de residuos sólidos diarios que se extrae de estas rejas es de 2 m³ y se lleva al relleno sanitario.
Figura 05: Obra de Ingreso y Rejillas de la PTAR
26
Figura 06: Rejilla Gruesa de 60 mmm y Rejilla Automática HUBER de 6 mm
27
7.3.2 Desarenador Es de flujo horizontal, sin aeración, con 3 cámaras y con sistema de limpieza hidráulico. La tasa de aplicación Bo (caudal horario) del desarenador considerado en el Diseño Definitivo fue de 82 m³/m² h para un diámetro de grano de arena a sedimentarse mayor o igual a 0,2 m. La eficiencia de retención es de 95% para el caudal medio horario en cada uno de los dos horizontes del proyecto. La parte inferior del desarenador está prevista como depósito de las arenas sedimentadas. Tiene forma trapezoidal con una canaleta en el medio de 60 cm de ancho para permitir la posibilidad de estar parado un operador para mantenimiento. El volumen purgado es conducido a través de un conducto b/h: 500/400 mm hacia una tubería de PVC DN 400 mm y por medio de ésta hacia una cámara denominada de secado de arenas ubicada junto al actual tanque Imhoff de forma rectangular de 15 x 8,90 m de dimensiones en planta y altura variable entre 80 cm a 1 m.
Figura 07: Desarenador
28
Figura 08: Medidor Kafaghi y Cámara de Distribución
7.3.3 Tanques Imhoff (Pre‐ sedimentación) Se produce en esta unidad la sedimentación y una reducción de la carga orgánica. La zona de sedimentación se diseñó para una tasa de aplicación superficial de 1 m²/m/h. El período de retención nominal recomendado se encuentra en el rango de 1 a 2,5 h. Los presedimentadores están compuestos de 4 nuevos tanques con un área en planta de 30,50 x 17,80 m de dimensiones internas a los que se adicionan el área de 30,10 x 12 m de dimensiones internas de los 2 tanques existentes. Los caudales de diseño para el 2010 hacia cada una de las unidades son los siguientes: Caudal hacia un Imhoff existente:
66 L/seg
Caudal hacia un nuevo Imhoff:
101 L/seg
Área de sedimentación:
2 x 8 x 29,6 =
474
4 x 12 x 30,50´=
1.464 m² (4 Imhoff nuevos)
Área total =
m² (2
Imhoff existentes)
1.938 m²
29
Volumen total disponible para acumulación de lodos: 2 Imhoffs existentes = 1.574 m³ 4 Imhoffs nuevos =
6.192 m³
Volumen total disponible = 7.766 m³ Se ha estimado para el 2010 una producción de lodos de 122 m³/d con un contenido de sólidos de 4,5% teniendo para ello volumen total disponible para acumulación de lodos de 7.766 m³ frente a un volumen requerido estimado en el Estudio Definitivo de 6.683 m³. El efluente de los Imhoffs existentes (1 y 2) y de los Imhoffs nuevos 3 a 5 es conducido conjuntamente hacia los filtros percoladores mientras que el efluente del Imhoff 6 alimentará las lagunas facultativas 1 y 2. Para la remoción de los lodos digeridos se han previsto por cada tanque 2 tuberías de purga de PVC DN 250 que desembocan en cajas de revisión comunes a cada dos tanques. A partir de aquí y por operación de las compuertas planas deslizantes DN 250 (GEIGER) ubicadas en las cajas mencionadas se transportan los lodos a través de una tubería de PVC DN 300 hacia los lechos de secado nuevos. La disposición final de los lodos fue definida en el Diseño Final mencionándose la posible venta como fertilizante orgánico para terrenos agrícolas, su empleo en programas de reforestación y/o su disposición final en el relleno sanitario.
30
Figura 09: Tanques Imhoff
7.3.4 Filtros percoladores y Sedimentadores secundarios Se han construido 4 filtros percoladores (FP) diseñados para absorber las cargas y caudales correspondientes al año 2010, estando en plena capacidad de recibir el efluente total proveniente del tratamiento primario. La sedimentación secundaria ocurre en lagunas proyectadas para el efecto y que se las ha denominado lagunas de sedimentación integradas (AT). Un filtro percolador es un reactor con lecho de contacto fijo, en el cual en dependencia de substrato provisto se genera una biopelícula (biomasa) sobre la superficie del medio de contacto (material portante). A lo largo de la altura del filtro percolador se produce la degradación de la materia orgánica afluente, la misma que en dependencia de los diferentes organismos que habitan en las distintas zonas del filtro produce una pendiente de degradación. Como consecuencia de esto son diferentes las eficiencias de remoción a lo largo del filtro. En la zona superior se produce una rápida degradación de los enlaces de carbono, la misma que decrece a medida que avanza hacia el fondo del filtro. Los filtros percoladores construidos presentan las siguientes características y/o parámetros de diseño: Diámetro interno de un FP:
32,00 m
Altura efectiva del material de relleno:
4,50 m
Volumen disponible por FP:
3.585 m³
Carga orgánica de diseño:
0,40 kg/m³/d
Área de filtración disponible por FP:
798 m²
Tasa hidráulica diseño:
0,61 m/h
Número de brazos del rociador rotativo instalado:
4
31
Revoluciones por hora recomendadas para 4 brazos (n): Capacidad de arrastre de diseño:
> 50
3 mm
El flujo de aire a través del cuerpo del filtro está garantizado a través de orificios de ventilación de 400/400 mm ubicados en la periferia de la pared confinante del filtro y orificios de 300/300 mm ubicados sobre la losa inferior de la caja central. En total en la periferia se dispone de un área de ventilación de 10,20 m², que implicaría una superficie abierta de 1 m² por cada 78 m² de superficie del lecho. El afluente es transportado hacía los sedimentadores, cuyo propósito es separar la biomasa en exceso producida en el filtro del agua servida tratada. El proceso de sedimentación secundaria tiene lugar en 4 lagunas diseñadas como sedimentadores integrados, por estar físicamente adosados a las lagunas de maduración. Con estas consideraciones el volumen total disponible promedio asciende a 9.600 m³ de los cuales 3.980 m³ corresponden al volumen muerto. Área de agua disponible:
5.300 m²
Tasa de aplicación mínima de diseño: 0,60 m³/m² h Tiempo de retención promedio:
2,30 h
Longitud efectiva del vertedero de salida:
18 m
Carga hidráulica sobre vertedero de salida: 34 m³/m h Contenido de sólidos:
4%
Volumen diario de lodos:
94,50 m³/d
32
Figura 10: Filtros Percoladores
33
Figura 11: Lagunas de Sedimentación Integrada (AT)
7.3.5 Sistema de Lagunas El sistema lagunar está compuesto por lagunas de tipo facultativo (existentes) y lagunas de maduración o pulimento. Las lagunas son en esencia estanques diseñados para el tratamiento de aguas servidas mediante procesos biológicos naturales de interacción de la biomasa y la materia orgánica contenida en las aguas servidas, tienen como objetivo acumular lodos biológicos y digerirlos anaeróbicamente en el fondo, así como de presentar las condiciones adecuadas para el mantenimiento del proceso de fotosíntesis
34
con algas unicelulares por medio de un adecuado balance de oxígeno en los estratos superiores de la laguna. Las dimensiones del sistema de lagunar se indican a continuación ESPEJO LAGUNA
FONDO
COTA
AREA
men
COTA
m²
LONGITUD
ANCHO
VOL
L
W
V
AREA
men
m²
m
m
m³
LF 1
2.627,70
19.220
2.625,70
15.930
344
56
35.100
LF 2
2.624,50
16.411
2.622,50
13.330
341
49
29.700
Fuente. Registro de la Gerencia Operacional de EPSASA, al 31.dic.2013.
Las lagunas tienen en común un tirante de agua de 2 m de profundidad y 50 cm de borde libre, así como taludes 1:2 (V:H), a excepción del talud comprendido entre la laguna facultativa 2 y laguna de maduración 1 que por la diferencia de altura considerable entre estas dos lagunas se ha considerado un talud de 1:3 (V:H). Al tener las dos lagunas facultativas diferentes volúmenes de agua retenida, son entonces las eficiencias de remoción a esperarse también ligeramente diferentes. Acorde al diseño los principales parámetros son los siguientes: Caudal hacia las lagunas LF 1 y 2:
55,40 L/seg
, 4.787 m³/d
Carga superficial recomendada: = 250 x 1.05 (T‐20°) 196 kg/ha d Carga afluente hacia una laguna:
366 kg/d
Carga existente en LF 1:
191 kg/ha d
Carga existente en LF 2:
223 kg/ha d
Tiempo de retención LF 1:
12,4 d
Tiempo de retención LF 2:
14,6 d
35
Figura 12: Lagunas Facultativas
7.3.6 Lagunas de Maduración (Post ‐ tratamiento) El objetivo fundamental de las lagunas de maduración es mejorar la calidad bacteriológica de las aguas servidas previamente tratadas. Evidentemente, en este tipo de lagunas se conseguirá también una remoción de la carga orgánica. Según el Diseño Final se ha aplicado el modelo de flujo disperso para la determinación de remociones
en términos
de
DBO y CF. Como constante de
decaimiento bacteria se ha asumido 0,63 d‐1 y como tasa de decaimiento de la DBO 0,08 d‐
36
1, valores usuales de la literatura técnica, corregidos por el efecto de la temperatura (15 °C) Las dimensiones del sistema de lagunar se indican a continuación
MAD 1
ESPEJO COTA AREA msnm m² 2.619,50 13.430
FONDO COTA AREA msnm m² 2.617,50 10.280
MAD 2
2.618,00
17.150
2.616,00
MAD 3
2.616,50
17.510
2.614,50
LAGUNA
LONGITU L m
ANCHO W m
VOL V m³
269
50
24.000
14.583
262
66
32.000
15.081
253
70
32.600
Fuente. Registro de la Gerencia Operacional de EPSASA, al 31.dic.2013.
37
Figura 13: Lagunas de Maduración
7.3.7 Tratamiento de lodos El tratamiento de lodos tiene lugar en los tanques Imhoff para el caso de los lodos primarios y en los sedimentadores integrados para los lodos secundarios, provenientes de los filtros percoladores. En ambos casos la digestión es anaeróbica abierta, es decir, sin recuperación de gas. Lechos techados (antiguos) y con cubierta (nuevos), estos últimos con mayores facilidades para el manipuleo de los lodos. Producción anual de lodos de 14.016 m³ que serán deshidratados en los lechos de secado hasta alcanzar un contenido de sólidos de aprox. 50% con lo que la cantidad de lodos a ser desalojados/dispuestos asciende a 2.250 m³/a. Se consideran 7 purgas anuales, entonces en un período de cada 1,5 a 2 meses se deberá desalojar un volumen de 320 m³. La producción de lodos en los sedimentadores integrados con el 30% de remoción y 10% de contenido de sólidos será de 27 m³/d. Asumiendo un porcentaje de deshidratación conservador del 40% la cantidad anual de lodos a transportarse desde los sedimentadores ascendería a 1.970 m³/a. La frecuencia de vaciado de las lagunas sedimentadores según el Diseño Final fue estimada entre 80 a 120 días. El Diseño Final ha previsto adicionalmente 3 sitios de almacenamiento provisional de los lodos deshidratados. Uno, de 40 m² ubicado junto a los lechos actuales y los dos restantes, de 100 m², c/u en la plataforma ubicada entre los filtros percoladores y los sedimentadores integrados. Estas plataformas de almacenamiento se profundizarán en 40 cm y estarán en capacidad de recibir la producción promedia mensual de lodos (2.010)
38
con una carga comprendida entre 1,20 a 1,40 m, es decir, sobresaldrán entre 80 cm a 1,00 m sobre sobre el nivel de terreno terminado. Estas plataformas de almacenamiento no serán techadas. En la época lluviosa serán cubiertas empleando para ello plástico y piedras para mantener el mismo en su lugar. Se da como posible la venta de los lodos como fertilizante orgánico para terrenos agrícolas, su empleo en programas de reforestación y/o su disposición final en el relleno sanitario.
Lechos (30x10m) y un total de 2.400 m² de área.
Área de forestación de la planta
Laguna sedimentadora.
Área de forestación de la planta
Figura 14: Tratamiento de Lodos Fuente. Registro EPSASA
7.3.8 Equipo de laboratorio Desinfección con cloro: El objetivo de la desinfección es la eliminación de bacterias patógenas presentes en el agua residual tratada y que producen enfermedades al ser humano. Se usa gas cloro en solución
Medición: El caudal de ingreso a la PTAR es medido mediante un dispositivo ultrasónico Endress & Hauser compuesto de sensor ultrasónico PROSONIC FDU 80, Transmisor PROSONIC FMU 861 y registrador digital EcoGRAPH A RSG 22. El sensor cuenta con cobertura de protección y está sujetado mediante un soporte cantiliver. El período de registro puede calibrarse a voluntad. El equipo instalado cuenta con el Software ReadWin que permite además graficar los hidrogramas y pasarlo a EXCEL. El dispositivo ultrasónico registra las variaciones de nivel provocadas por el venturi Khafagi construido nacionalmente en acero inoxidable con información de Endress & Hauser.
39
Junto al medidor de caudales se ha instalado un tomamuestras automático para obtener muestras compuestas de 24 horas proporcionales al caudal. El equipo proviene también de la empresa Endress & Hauser y tiene la designación LIQUIPORT 2000. El siguiente equipo está disponible en el laboratorio, cuya operatividad (Julio 2004) no ha podido ser comprobada por no encontrarse el laboratorio habilitado 100% para su operación.
Equipos de laboratorio Análisis Físico‐Químicos
Cant
Estufa Marca Binder Capacidad 115 litros
1
Mufla Marca Thermolyne Capacidad 5 Balanza 4/5 decimales Marca BOECO Generador de agua Ultra Pura, Cap. 115 Incubadora Refrigerada DBO, VELP Cap. Turbidímetro Portátil, Marca Hanna Sistema Medidor de DBO para 10 Plancha Calentador (Hot Plate) Marca Agitador magnético C/calentamiento, IKA Conductímetro, Marca Hach Oximétro port átil, compensación hasta Potenciómetro y Iones Específicos Marca Electrodos Ion (Amonio, nitratos y Material de vidrio y polipropileno Reactivos
1 1 1 2 1 2
Análisis de microbiología Baño Maria, GFL, Cap. 14 Incubadora Binder, Cap. Autoclave Vertical Gemmy Microscopio Binocular
Centrifuga c/rotor 4x50ml, de
vidrio
1 1 1 1
Microscopio Estereoscopio,
Material
Cant
y
1 1 Eq.
1
Material pre‐esterilizado
Eq.
1 1
Reactivos
Eq.
1 1 1 Eq. Eq.
40
VIII.
VOLÚMENES DE PRODUCCIÓN
La tabla siguiente se muestra los volúmenes producidos en el sistema de alcantarillado de la ciudad de Huamanga, y los correspondientes volúmenes tratados en la PTAR Totora; los cuales corresponden al 100% de lo producido en la ciudad de Huamanga.
Tabla 03 Volúmenes de aguas residuales tratados del 2011 al 2013 VOLUMEN(m3)
Volumen Afluente Volumen Efluente Promedio Volumen Perdida Promedio Volumen Afluente Volumen Efluente
Mensual Mensual Mensual Anual Anual
2011
2012
735,099 676,291 58,808 8,821,62 8,115,48
756,521. 696,000. 62,521.6 9,078,26 8,352,00
2013
802,978 738,739 64,238 9,635,730 8,864,873
Fuente. Registros de la Gerencia de Operaciones deEPSASA.
Figura 15: Vista panorámica de la PTAR Totora Fuente. Registros EPSASA.
IX.
CALIDAD DEL EFLUENTE DE LA PTAR TOTORA
La tabla siguiente muestra los resultados de los análisis físico, químico y bacteriológicos de rutina hechos a los afluentes a la PTAR Totora, sus efluentes, en el río Alameda y en el cuerpo receptor, lo cual demuestra que no sólo se cumple con los Límites Máximos Permisibles fijados para los efluentes de las PTAR domésticos establecidos en el D.S. 003‐ 2010‐MINAM, sino que se cumplen inclusive en varios de los parámetros controlados en el cuerpo receptor y que se fijan en los Estándares Nacionales de Calidad de Agua, aprobados mediante D.S. 002‐2008‐MINAM.
41
Tabla 04 Calidad del efluente PTAR Totora Colif ormes Fecales
DQO
DBO5
Aceite y grasas
Solidos Totales en Suspensión
pH
mg/L
mg/L
NMP/100ml
mg/L
36
73
1,13E+04
17
ENE‐12
61
122
1,0E+04
FEB‐12
41
82
MAR‐12
42
ABR‐12
Temp.
mg/L
ºC
7,70
82
21
6,5
7,74
60,0
21,0
1,0E+04
9.1
7,80
56,0
20,0
84
9,98E+03
15,0
8,01
60,0
20,0
40
80
9,26E+03
6,5
7,95
42,0
21,0
MAY‐12
40
80
5,64E+03
7,3
7,88
21,52
19,3
JUN‐12
40
80
8,65E+03
6,6
7,83
8,9
18,9
JUL‐12
41
82
1,0E+04
2,0
8,33
7,9
20,8
AGO‐12
40
80
9,5E+03
8,3
7,25
8,3
19,9
SET‐12
36
72
7,0E+03
‐
8,32
23
21,1
OCT‐12
34
68
4,1E+03
‐
8,20
51,4
19,8
100
200
10,000
6.5 – 8.5
150
< 35
2011
NOV‐12 DIC‐12 VMP
20
Nota. ‐ VMA corresponden a los Valores Máximos Permitidos, según el D.S. 003‐2010‐MINAM Fuente. Registros del Laboratorio de la PTAR, EPSASA.
Figura 16: Evolución de la eficiencia operativa en la PTAR Totora Fuente. Registros del Laboratorio de la PTAR,EPSASA.
42
X. ALTERNATIVAS DE MEJORAMIENTO DE LA PTAR TOTORA
Figura 17: Alternativas de Mejoramiento de la PTAR Totora Fuente: Conferencia de Helmut Hampe
43
XI.
PARÁMETROS DE DISEÑO DE LA PTAR‐TOTORA
44
45
XII.
PROCESO CONSTRUCTIVO DE LA PTAR‐TOTORA AYACUCHO
46
47
48
49
D
50
51
52
53
54
