alternativa de tratamiento de los efluentes liquidos de …
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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMÓN
FACULTAD DE CIENCIAS SOCIALES
DIRECCIÓN DE POSGRADO FACSO
DIPLOMADO EN DESARROLLO COMUNITARIO Y GESTIÓN DE PROYECTOS DE
AGUA Y SANEAMIENTO (PRIMERA VERSIÓN)
GESTIÓN 2020
ALTERNATIVA DE TRATAMIENTO DE LOS
EFLUENTES LIQUIDOS DE LA ZONA VALVERDE
PARA PREVENIR LA CONTAMINACION EN LA
COMUNIDAD
Estudiante: Judith Romero Calderón
Tutor: Msc. Víctor Perales Miranda
COCHABAMBA – BOLIVIA
2020
Tabla de contenido
INTRODUCCION ..................................................................................................................... 1
CAPITULO I ............................................................................................................................. 3
PROBLEMÁTICA, ANTECEDENTES Y OBJETIVOS ...................................................... 3
1.1 PROBLEMÁTICA ............................................................................................................ 3
1.2 ANTECEDENTES ............................................................................................................ 4
1.3 OBJETIVOS ...................................................................................................................... 5
Objetivo General ....................................................................................................................... 5
Objetivos Específicos ................................................................................................................. 5
1.4 JUSTIFICACION DEL TEMA ....................................................................................... 5
CAPITULO II ............................................................................................................................ 6
MARCO TEORICO .................................................................................................................. 6
1. AGUAS RESIDUALES ..................................................................................................... 6
1.4.1 Definición: ................................................................................................................... 6
1.4.2 Tipos y composición general de las aguas residuales: ................................................ 6
1.5 CARACTERIZACIÓN DEL AGUA RESIDUAL ......................................................... 7
1.5.1 Características físicas: ................................................................................................. 7
1.5.2 Características químicas: ............................................................................................. 9
1.5.3 Características biológicas: ......................................................................................... 11
1.6 PARÁMETROS BÁSICOS DE MEDICIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA ........ 12
1.6.1 Parámetros físicos: ..................................................................................................... 12
1.6.2 Parámetros químicos: ................................................................................................ 12
1.6.3 Parámetros microbiológicos: ..................................................................................... 12
1.7 ELEMENTOS DEL SISTEMAS DE TRATAMIENTO A.R. .................................... 12
1.8 TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES .................................................... 13
1.8.1 Planta de tratamiento de aguas residuales ................................................................. 13
1.8.2 Procesos unitarios del tratamiento de aguas residuales ............................................. 14
1.8.3 Etapas de tratamiento de las aguas residuales ........................................................... 15
1.8.4 Trenes de tratamiento ................................................................................................ 16
1.9 ALTERNATIVAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES ..................... 18
1.9.1 Criterios de selección del tratamiento de las aguas residuales .................................. 18
1.10 VERTIDO DE AGUAS RESIDUALES .................................................................... 30
1.10.1 Normativa sobre el vertido a cuerpos de agua ....................................................... 30
1.11 LINEAMIENTOS PARA LA IMPLEMENTACION DEL PROYECTO ............. 31
1.11.1 Determinación de la población del área de estudio ............................................... 31
1.11.2 Calculo de dotación y caudales de diseño ............................................................. 33
1.11.3 Calculo de caudales para alcantarillado y PTAR .................................................. 34
1.11.4 Cuantificación de caudales de aporte .................................................................... 35
1.12 SELECCIÓN DE ALTERNATIVA DE TRATAMIENTO DE AGUAS ............... 36
1.12.1 Selección cualitativa .............................................................................................. 36
1.12.2 Selección cuantitativa ............................................................................................ 36
CAPITULO III ........................................................................................................................ 38
ESTRATEGIA METODOLOGICA ..................................................................................... 38
CAPITULO IV ......................................................................................................................... 39
RESULTADOS Y ANALISIS ................................................................................................ 39
1.13 IDENTIFICACION DE LA SITUACION ACTUAL .............................................. 39
1.13.1 Situación actual de la estación elevadora en Valverde .......................................... 39
1.13.2 Descripción del área de estudio ............................................................................. 40
1.13.3 Ubicación áreas de aporte estación Valverde: ....................................................... 43
1.13.4 Características de la zona de estudio ..................................................................... 44
1.14 ANALISIS DE LA CARACTERIZACION DEL AGUA RESIDUAL .................. 45
1.14.1 Análisis de los parámetros de laboratorio.............................................................. 45
1.14.2 Requerimiento de la descarga ................................................................................ 48
1.15 PLANTEAMIENTO DE ALTERNATIVAS ............................................................ 49
1.15.1 Pre-Tratamiento ..................................................................................................... 50
1.15.2 Tratamiento primario ............................................................................................. 50
1.15.3 Tratamiento secundario ......................................................................................... 53
1.16 SELECCIÓN DE ALTERNATIVAS ........................................................................ 57
1.16.1 Alternativa propuesta ............................................................................................. 57
1.16.2 Tren de tratamiento ................................................................................................ 64
1.16.3 Eficiencia del tren de tratamiento de la propuesta ................................................. 68
1.17 LINEAMIENTOS PARA LA IMPLEMENTACION ............................................. 71
1.17.1 Parámetros básicos de análisis ............................................................................... 71
1.17.2 Selección del área de emplazamiento PTAR Valverde ......................................... 77
1.17.3 Costos de inversión ................................................................................................ 79
CONCLUSIONES ................................................................................................................... 83
RECOMENDACIONES ......................................................................................................... 84
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS .................................................................................. 85
ANEXOS .................................................................................................................................. 88
INDICE DE TABLAS
Tabla 1. Composición de las aguas residuales ............................................................................ 6
Tabla 2. Composición de las aguas residuales ............................................................................ 7
Tabla 3. Etapas de Tratamiento de Aguas Residuales ............................................................... 15
Tabla 4. Los principales métodos que se emplean tratamiento de lodos ................................... 28
Tabla 5. Aplicación de métodos de cálculo para la estimación de la población futura tabla .... 31
Tabla 6. Periodos de diseño (años) ............................................................................................ 32
Tabla 7. Valores del Coeficiente k2 .......................................................................................... 33
Tabla 8. Rangos y definiciones de calificación ........................................................................ 37
Tabla 9. Ponderación de los criterios......................................................................................... 37
Tabla 10. Tabla de resultados matriz QFD ................................................................................ 38
Tabla 11. Datos de parámetros básicos Laboratorio CASA.UMSS ......................................... 46
Tabla 12. Datos de parámetros básicos Laboratorio Alba Rancho Semapa .............................. 47
Tabla 13. Clasificación de Rio Rocha por tramos ..................................................................... 48
Tabla 14. Valores límites permisibles del efluente.................................................................... 49
Tabla 15. Matriz cualitativa de selección alternativa de tratamiento primario ......................... 52
Tabla 16. Matriz cualitativa de selección alternativa de tratamiento primario ......................... 55
Tabla 17. Matriz QFD para Selección de Alternativas de Pretratamiento ................................ 57
Tabla 18. Matriz de Resultados Pretratamiento ....................................................................... 57
Tabla 19. Matriz QFD para Selección de Alternativas Tratamiento Primario .......................... 59
Tabla 20. Matriz de Resultados Tratamiento Primario.............................................................. 60
Tabla 21. Matriz QFD para Selección de Alternativas Tratamiento Secundario ...................... 61
Tabla 22. Matriz de resultados tratamiento secundario ............................................................. 62
Tabla 23. Eficiencia del tratamiento con los parámetros de Laboratorio CASA análisis 2017 68
Tabla 24. Eficiencia del tratamiento con los parámetros de Laboratorio Alba Rancho 2019 ... 68
Tabla 25. Tabla Elementos presentes en el agua tratada y parámetros de agua para riego ....... 70
Tabla 26. Tabla Sensibilidad o tolerancia de algunos cultivos al boro (B) del agua de riego ... 71
Tabla 27. Datos población por distrito ...................................................................................... 72
Tabla 28. Proyección de la población periodo de diseño 20 años ............................................ 73
Tabla 29. Determinación del caudal de la Planta ...................................................................... 76
Tabla 30. Requerimiento de Terreno para Procesos Alternativos ............................................. 77
Tabla 31. Costo tratamiento de lodos activados ........................................................................ 79
Tabla 32. Costo del personal lodos activados ........................................................................... 80
Tabla 33. Costos de mantenimiento para lodos activados ......................................................... 81
INDICE DE FIGURAS
Figura 1. Vertido de aguas contaminadas al canal Valverde ..................................................... 40
Figura 2. Departamento de Cochabamba .................................................................................. 41
Figura 3. Distritos del Municipio de Cercado ........................................................................... 41
Figura 4. Distrito 9 – Zona Maica ............................................................................................. 41
Figura 5. Estación elevadora de Valverde ................................................................................. 42
Figura 6. Tramo canal Valverde – Intersección Rio Rocha (Zona de Estudio) ......................... 42
Figura 7Área Distritos 2, 3, 4 (Dentro del área de prestación de servicios ............................... 43
Figura 8. Área Zona la Maica –Área que aún no cuenta ........................................................... 43
Figura 9. Ganado zona Maica .................................................................................................... 44
Figura 10. Cultivos de choclo ................................................... ¡Error! Marcador no definido.
Figura 11. Emplazamiento del área de proyecto ....................................................................... 78
Figura 12. Líneas de aducción ................................................................................................... 78
INDICE DE ESQUEMAS
Esquema 1. Elementos sistema sanitario de aguas residuales ................................................... 13
Esquema 2. Niveles de tratamiento para diferentes reusos. ...................................................... 17
Esquema 3. Esquema tratamiento de fangos ............................................................................. 63
Esquema 4. Tren de tratamiento aguas residuales Valverde ..................................................... 65
Esquema 5. Propuesta planta de tratamiento de aguas residuales Valverde ............................. 66
INDICE DE ANEXOS
ANEXO 1. Informes de los análisis de laboratorio .................................................................. 88
ANEXO 2. Cuadro N° a-1 valores máximos admisibles de parámetros en cuerpos receptores
................................................................................................................................................... 91
ANEXO 3. Eficiencias de remoción de contaminantes por tecnologías .................................. 93
ANEXO 4. Consideraciones para la ponderación del peso de criterios ................................... 95
ANEXO 5. Directrices para interpretar la calidad de las aguas para riego .............................. 96
ANEXO 6. Contenido máximo de elementos traza presentes en el agua de riego ................... 97
1
INTRODUCCION
La generación de aguas residuales es una consecuencia inevitable de las actividades humanas,
estas actividades modifican las características de las aguas de partida, contaminándolas e
invalidando su posterior aplicación para otros usos.
El presente documento, corresponde a la propuesta de una alternativa de tratamiento de
efluentes líquidos que se adapte a la zona y que el efluente cumpla con la normatividad
ambiental vigente, de manera que no se genere problemas con la población circundante,
asimismo se plantean alternativas de depuración de las aguas residuales considerando
diferentes criterios de elección respecto al tema técnico, ambiental, económico y social.
Dentro de los sistemas de plantas de tratamiento, existen sistemas que ya han cumplido con su
vida útil o donde la tecnología implementada no es la adecuada a las condiciones sociales,
económicas y ambientales. Plantas de tratamiento abandonadas por falta de operación y
mantenimiento donde el crecimiento de la población hace que la tecnología o el
dimensionamiento ya no sea el adecuado, siendo necesaria la rehabilitación de las
instalaciones, ampliación o finalmente la construcción de una nueva planta.
Por lo que, esta propuesta pretende ser una alternativa para responder a la inquietud de la
población circundante, en virtud a que, si bien las plantas de tratamiento son importantes y
aportan a la reutilización de las aguas, la insuficiente tecnología o las fallas en el sistema
pueden causar malos olores y constituirse focos de infección, que atenta contra la salud de la
comunidad.
Una vez identificado el problema que consiste en que: SEMAPA como empresa municipal de
Agua Potable y Alcantarillado, que tiene la disposición final de las aguas residuales
recolectadas de los distritos 2,3,4 de la ciudad de Cochabamba y lleva a la estación elevadora
de Valverde donde se hace un pre tratamiento y seguidamente va al cauce del Rio Rocha; de
manera que al no realizar un tratamiento completo afecta severamente a la población y su
entorno del distrito 9 en la zona del canal Valverde (Maica norte) produciendo impactos
ambientales negativos, contaminación hídrica de forma directa e indirecta especialmente en
los cursos de agua receptores.
Por lo que para superar ese problema se establece en el presente documento propuestas de
alternativas de solución, a través del siguiente contenido:
2
Inicialmente, se realiza una descripción de la situación actual de la Estación de Valverde en
cuanto a su ubicación, instalación y condiciones de funcionamiento; posteriormente se
identifica el horizonte de la presente propuesta a través de los objetivos (general y específico)
y la justificación del mismo.
Posteriormente, se realiza: a) la fundamentación teórica, donde se identifica las condiciones de
las plantas de tratamiento; b) la estrategia metodológica donde se realiza la descripción y
características de la zona de estudio, las condiciones socioculturales; se describe las
alternativas existentes, para que en los resultados se establezca la más adecuada.
3
CAPITULO I
PROBLEMÁTICA, ANTECEDENTES Y OBJETIVOS
1.1 PROBLEMÁTICA
La generación de aguas residuales es una consecuencia inevitable de las actividades humanas.
Estas actividades modifican las características de las aguas de partida, contaminándolas e
invalidando su posterior aplicación para otros usos.
A nivel mundial existe capacidad inadecuada del tratamiento de las aguas residuales,
especialmente en países poco desarrollados como Bolivia. Esta situación ha existido
desde por lo menos los años 70 y es debido a la superpoblación, a la crisis del agua y al
costo de construir sistemas de tratamiento de aguas residuales. (Mirtza Medina).
Dentro de los sistemas de plantas de tratamiento, existen sistemas que ya han cumplido con su
vida útil o donde la tecnología implementada no es la adecuada a la población, al lugar o
plantas de tratamiento abandonadas por falta de operación y mantenimiento donde el
crecimiento de la población hace que la tecnología o el dimensionamiento ya no sea el
adecuado, siendo necesaria la rehabilitación de las instalaciones, ampliación o finalmente la
construcción de una nueva planta.
La empresa SEMAPA tiene disposición final de las aguas residuales recolectadas de los
distritos 2,3,4 de la ciudad de Cochabamba a la estación elevadora de Valverde realizando un
pre tratamiento, seguidamente al cauce del Rio Rocha sin realizar un tratamiento completo
afecta severamente a la población y su entorno del distrito 9 en la zona del canal Valverde
(Maica norte) produciendo impactos ambientales negativos, contaminación hídrica de forma
directa e indirecta especialmente en los cursos de agua receptores.
Pese a esto, los agricultores de la zona a lo largo del canal usan esas aguas para regar sus
cultivos y, en algunos casos, incluso beben este líquido. Provocando una serie de infecciones
gastrointestinales especialmente en los niños menores de 5 años siendo el más vulnerable ante
esta amenaza, además de contaminar las aguas del Rio Rocha.
4
La propuesta del estudio a la problemática en la zona del canal Valverde se plantea
alternativas de depuración de las aguas residuales considerando diferentes criterios de elección
respecto al tema técnico, ambiental, económico y social.
1.2 ANTECEDENTES
La estación elevadora Valverde en un inicio se planifico para el bombeo de las aguas
residuales desde la zona de Valverde hasta la PTAR Alba Rancho, reduciendo la
contaminación ambiental de la Maica Norte familias que habitan en el lugar estuvieron
viviendo en medio de una fuerte contaminación, Actualmente por diferentes conflictos
sociales hasta la fecha no se logró concretar un sistema completo de tratamiento, la estación
recibe las aguas de los distritos 3 y 4 de la ciudad de Cochabamba y de otras conexiones
clandestinas mismos que son descargados después de una separación de solidos de manera
directa(Fig. 1.2) al canal de riego de Valverde y posteriormente al Rio Rocha generando
muchas molestias a la población(Fig. 3.1.1. e), reclaman por los malos olores.
Figura 1.2.- Vertido de aguas contaminadas al canal Valverde (Fotografía propia)
La Gerencia de Proyectos de SEMAPA dentro el marco de sus competencias está encarando
gestiones necesarias para contar con los estudios que identifiquen las mejores alternativas de
solución que cumpla con las demandas ambientales y sociales que considere los aspectos
técnicos, avances de tecnologías y el económico, durante varios años han intentado diferentes
alternativas de tratamiento sin embargo debido a la mala planificación urbana y falta de apoyo
5
interinstitucional, no se logró consolidar un área que permita realizar las gestiones para el
diseño e implementación de una planta de tratamientos de aguas residuales en Valverde.
1.3 OBJETIVOS
Objetivo General
Proponer una alternativa de tratamiento de efluentes líquidos para la zona de Valverde que
cumpla con la normatividad ambiental vigente, de manera que no se genere problemas con la
población circundante.
Objetivos Específicos
-Identificar la situación actual
-Analizar las características del agua residual.
-Plantear alternativas de tratamiento.
-Seleccionar la alternativa acorde al criterio: técnico, ambiental, económico y Social.
- Desarrollar ciertos lineamientos para la implementación de la propuesta.
1.4 JUSTIFICACION DEL TEMA
El canal de riego de Valverde por varios años ha sido contaminado por las aguas residuales de
los distritos mencionados, ocasionando una serie de problemas en la salud de la población de
la zona (Infecciones gastrointestinales), problemas ambientales debido a la contaminación del
suelo a consecuencia de regar los cultivos con las estas aguas en especial las parcelas de
cholo, además sobre todo la contaminación del Rio Rocha, asimismo ocasiona problemas en la
economía al no tener la eficiencia de producción agrícola como era anteriormente, finalmente
a causa de esta problemática ocasiona malos olores en el lugar.
En consecuencia a todos los problemas que genera la contaminación este trabajo propone
alternativas para el tratamiento de aguas residuales, en base al Reglamento ambiental
Boliviano (Ley Nº 1333) que si es implementado beneficiará de manera directa a los
pobladores y mejorando las condiciones de toda la zona.
6
CAPITULO II
MARCO TEORICO
1. AGUAS RESIDUALES
1.4.1 Definición:
Las aguas residuales son líquidos procedentes de las actividades desarrollados por el ser
humano, caracterizadas por presentar una fracción de agua y un elevado porcentaje de residuos
contaminantes (LOPEZ,2015:77)
1.4.2 Tipos y composición general de las aguas residuales:
Según (METCALF, 1995:124), la composición de las aguas residuales se refiere a las
cantidades de constituyentes físicos, químicos y biológicos presentes en este tipo de aguas.
Las aguas residuales se determinan por su composición física, química y biológica. (LOPEZ,
2015) existen parámetros preestablecidos para fijar los principales componentes que ayudan a
la caracterización de las aguas, tal como se muestra en la Tabla 1.
Tabla 1. Composición de las aguas residuales
AGUA
RESIDUAL
Agua
(99.9%)
Solidos
(0.1%)
Orgánicos
(70%)
Proteínas
Carbohidratos
Grasas
Inorgánicos
(30%)
Arenas
Sales
Metales
Fuente: López, 2015 Depuración de aguas residuales.
Respecto a la contaminación que pueden portar las aguas residuales hay que decir que se trata
de una variedad casi tan amplia como las acciones que el ser humano puede realizar sobre el
agua. Se pueden encontrar productos químicos procedentes de uso doméstico (jabones,
detergentes, cosméticos, etc.), productos sólidos (papel higiénico, toallitas “desechables” de
algodón, plásticos de diversos tamaños, etc.), metales pesados y muy contaminantes
procedentes de la industria (plomo, zinc, mercurio, cadmio, bromo, etc.), y también restos
7
orgánicos, procedentes, principalmente, de la materia fecal y los orines. (METCALF,
1995:126)
Existen diferentes formas de denominar a las aguas residuales, las cuales se detalla en la
siguiente tabla 2.
Tabla 2. Composición de las aguas residuales
TIPOS DE AGUAS RESIDUALES
Tipos Definición Características
Agua
Residual
Domestica
Producidas en las diferentes actividades al interior de
las viviendas, colegios, etc.
Aguas
Negras
Son las que contienen orina y heces fecales
(inodoros y urinales).
Aguas
Grises
Estas aguas principalmente contiene
detergente y grasas, provienen de lavaplatos,
lavadoras, lavados, agua de ducha.
Los contaminantes
están presentes en
moderadas
concentraciones.
Agua
Residual
Urbana
Hacen referencia a aquellas aguas que tienen aguas
residuales domésticas y aguas residuales industriales.
También aquellas aguas que incluyen las aguas de
correntía pluvial.
Contiene materia
orgánica, nutrientes
y patógenos, etc.
Agua
Residual
Industrial
Dentro de este tipo de aguas residuales se encuentran
todas aquellas aguas residuales que han sido vertidas
desde un lugar con finalidad industrial.
Su contenido
depende del tipo de
industria y/o
procesos
industriales.
Fuente: Elaboración propia a partir de Metcalf & Eddy (1995).
1.5 CARACTERIZACIÓN DEL AGUA RESIDUAL
Para caracterizar un tipo de agua desde el punto de vista de sus constituyentes es necesario
realizar un análisis de sus parámetros físicos, químicos y biológicos.
1.5.1 Características físicas:
Las características físicas más importantes del agua residual son:
8
a) Sólidos: El agua residual contiene distintos tipos de materiales sólidos que van desde
hilachas hasta materiales coloidales, en la caracterización de las aguas, los materiales
más gruesos son removidos usualmente antes de analizar los sólidos. (CRITES, 2000)
Sólidos totales (ST): Son los residuos remanentes después que la muestra ha sido
evaporada y secada a una temperatura específica (103 a 105 º C).
Sólidos suspendidos totales (SST): Son una fracción de los ST retenidos en un filtro con
un tamaño específico de filtro medida después de que se ha secado a una temperatura
específica.
Sólidos disueltos totales (SDT): Son aquellos que pasan a través del filtro, que son
evaporados y secados a una temperatura específica, la medida comprende coloides y SD.
Sólidos sedimentables: Son sólidos suspendidos que se expresan como milímetros por
litros, los cuales se sedimentan fuera de la suspensión dentro de un rango de tiempo
específico. (CRITES, 2000)
b) Temperatura: La temperatura de las aguas residuales es siempre más elevada que la
temperatura del agua de suministro. La temperatura del agua es un parámetro muy
importante dada su influencia sobre el desarrollo de la vida acuática, las reacciones
químicas, las velocidades de reacción, los procesos biológicos y el uso con fines benéficos.
El incremento de temperatura puede alterar sistemas ecológicos, causar problemas en la
industria, etc.
La temperatura óptima para el desarrollo de la actividad bacteriana se sitúa entre los 25 y
los 35 º C. (METCALF, 1995:72)
Temperatura normalmente TAR > TAR
c) Olores: Los olores son debidos a los gases liberados durante el proceso de
descomposición de la materia orgánica. El agua residual reciente tiene un olor peculiar,
algo desagradable, que resulta más tolerable que el del agua residual séptica. La
problemática de los olores está considerada como la principal causa de rechazo a la
implantación de instalaciones de tratamiento de aguas residuales, Los olores molestos
pueden reducir el apetito, inducir a menores consumos de agua, producir desequilibrios
respiratorios, náuseas y vómitos, y crear perturbaciones mentales.
9
d) Color: El agua residual reciente suele tener un color grisáceo. Sin embargo, al aumentar el
tiempo de transporte en las redes de alcantarillado y al desarrollarse condiciones más
próximas a las anaerobias, el color del agua residual cambia gradualmente de gris a gris
oscuro, para finalmente adquirir color negro. Llegado este punto, suele clasificarse el agua
residual como séptica. (METCALF, 1995:72)
1.5.2 Características químicas:
El estudio de esta característica son los siguientes:
a) Materia orgánica: Cerca del 75% de los sólidos en suspensión y del 40% de los sólidos
filtrables de agua residual de concentración media son de naturaleza orgánica. Provienen
del reino animal y vegetal. Los principales grupos de sustancias orgánicas presentes en el
agua residual son las proteínas (40-60%), hidratos de carbono (25-50%), grasas y aceites
(10%). Otro compuesto orgánico presente en la urea, principal constituyente de la orina.
(METCALF, 1996:73)
Grasas de animales y vegetales. Las grasas y aceites pueden tener diversa procedencia
animal, vegetal o mineral. Además, interfieren enormemente en la actividad biológica
impidiendo la transferencia de oxígeno y acumulando materia flotante desagradable.
Otras sustancias orgánicas:
Pesticidas: Residuos agrícolas.
Fenoles: Vertidos industriales.
Agentes tensioactivos: Aguas residuales domésticas, industriales y comerciales,
responsables de la aparición de espuma.
Medida de contenido orgánico:
Los métodos más empleados para medir el contenido orgánico de las aguas residuales y
superficiales son la demanda bioquímica de oxigeno (DBO5), y la demanda química de
oxigeno (DQO).
Demanda bioquímica de oxigeno (DBO5)
El parámetro de contaminación orgánica más empleado, la DBO5 a 5 días. La
determinación del mismo está relacionada con la medición de oxígeno disuelto que
10
consumen los microorganismos en el proceso de oxidación bioquímica de la materia
orgánica.
La cantidad de oxígeno usado en la estabilización materia orgánica y nitrogenada por
acción de los microorganismos en condiciones de tiempo y temperatura especificados
(generalmente cinco días y 20°C). Mide indirectamente el contenido de materia orgánica
biodegradable. (ESPIGARES, 1985:67)
Demanda Química de oxígeno (DQO)
La Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO) se usa como una medida de la cantidad de
oxígeno requerido para oxidación de la materia orgánica biodegradable, presente en la
muestra de agua, como resultado de la acción de oxidación aerobia (RAMALHO, 2003:48)
b) Materia inorgánica: Debido a que las concentraciones de los diferentes constituyentes
inorgánicos pueden afectar mucho a los usos de agua, conviene examinar la naturaleza de
algunos de ellos.
Metales pesados: Vertidos industriales. Entre ellos podemos destacar el níquel (Ni), el
manganeso (Mn), el plomo (Pb), el cromo (Cr), el cadmio (Cd), el cinc (Zn), el cobre (Cu),
el hierro (Fe) y el mercurio (Hg). Muchos de estos metales también están catalogados
como contaminantes prioritarios.
Nitrógeno. La importancia del nitrógeno radica en que es esencial para la síntesis de
proteínas, necesitan conocer sobre la presencia de este nutriente para evaluar el tratamiento
del agua residual mediante procesos biológicos. El contenido total de nitrógeno está
compuesto por nitrógeno amoniacal, nitritos, nitratos y nitrógeno orgánico. (CRITES,
2000:73).
Fosforo. Este es esencial para el crecimiento de algas y otros organismos biológicos. El
contenido de fosforo en aguas residuales municipales puede variar entre 4 y 15 mg/l.
(METCALF, 1996:99)
c) Gases: Los gases que con mayor frecuencia se encuentran en aguas residuales brutas son
el nitrógeno (N2), el oxígeno (O2), el dióxido de carbono (CO2), el sulfuro de hidrógeno
(H2S), el amoniaco (NH3), y el metano (CH4). Los tres primeros son gases de común
presencia en la atmósfera, y se encuentran en todas las aguas en contacto con la misma.
11
Los tres últimos proceden de la descomposición de la materia orgánica presente en las
aguas residuales. Si bien no se encuentran en el agua residual sin tratar, existen otros gases
con los cuales debe estar familiarizado un ingeniero sanitario. Tal es el caso, por ejemplo,
del cloro (C12) y el ozono (O3) (desinfección y control de olores), y los óxidos de azufre y
nitrógeno (procesos de combustión). (METCALF, 1995:71)
1.5.3 Características biológicas:
Se tomará conocimientos de los principales grupos de microorganismos biológicos y
organismos patógenos presentes en las aguas residuales, así como aquellos que intervienen en
los tratamientos biológicos.
Microorganismos: La eliminación de la DBO Carbonosa, la coagulación de los sólidos
coloidales no sedimentables, y la estabilización de la materia orgánica se consiguen
biológicamente, gracias a la acción de una variedad de microorganismos, principalmente
bacterias. Los microorganismos se utilizan para convertir la materia orgánica carbonosa
coloidal y disuelta en diferentes gases y tejido celular. Dado que el tejido celular tiene un peso
específico ligeramente superior al del agua, se puede eliminar por decantación. (METCALF,
1995:410).
a) Bacterias: El papel que desempeñan las bacterias en los procesos de descomposición y
estabilización de la materia orgánica, tanto en el marco natural como en las plantas de
tratamiento de aguas residuales, es amplio y de gran importancia. Las bacterias
presentes en el agua residual pueden ser de origen fecal o implicado en el proceso de
biodegradación. En las aguas residuales brutas predominan especies pertenecientes a
grupos como: Escherichia, Salmonella,etc. Se trata de una bacteria con forma de
filamento, enrollada en hélice sobre sí misma. Habita en medios donde abunda la
materia orgánica disuelta. (CRITES, 2000:59)
b) Organismos patógenos: Los organismos patógenos que se encuentran en las aguas
residuales pueden proceder de deshechos humanos que estén infectados o que sean
portadores de una determinada enfermedad. Las principales clases organismos
patógenos presentes en aguas residuales son las bacterias, los virus, los protozoos y el
grupo de los helmintos. Los organismos bacterianos patógenos pueden ser excretados
12
por el hombre causan enfermedades como la fiebre tifoidea y paratifoidea, la
disentería, diarreas y cólera. (METCALF, 1995:106)
1.6 PARÁMETROS BÁSICOS DE MEDICIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA
Para el cumplimiento se considera La Ley Nº 1333 Del Medio Ambiente en artículo 5º
determinan los límites máximos de parámetros permitidos en cuerpos de agua, en el Cuadro Nº
A-I del Anexo A, en el artículo 6º menciona los parámetros básicos a considerar para el
control de la calidad del agua. (LEY Nº 1333,1992)
Parámetros a tomar en cuenta al momento de realizar una caracterización de las aguas
residuales.
1.6.1 Parámetros físicos:
Son olor, color, turbiedad, pH, temperatura.
1.6.2 Parámetros químicos:
DBO5, DQO, Oxígeno Disuelto, Arsénico Total, Cadmio, Cianuros, Cromo Hexavalente,
Fosfato Total, Mercurio, Plomo, Aldrin, Clordano, Dieldrín, DDT, Endrín, Malatión,
Paratión.(LEY Nº1333,1992)
1.6.3 Parámetros microbiológicos:
Son Coliformes fecales.
1.7 ELEMENTOS DEL SISTEMAS DE TRATAMIENTO A.R.
Los elementos que comprenden un sistema sanitario incluyen:
13
Esquema 1. Elementos sistema sanitario de aguas residuales
Fuente: Elaboración propia
1.8 TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES
El tratamiento de las aguas residuales consiste en una serie de procesos físicos, químicos y
biológicos que tienen por objeto reducir la concentración de la carga contaminante, con el
objeto de que cumpla con los límites permisibles establecidos en la norma y ser asimilados de
forma natural por los cauces receptores.
1.8.1 Planta de tratamiento de aguas residuales
En su forma más simple, una planta de tratamiento de aguas residuales retiene sólidos, reduce
la materia orgánica y los contaminantes y restaura la presencia de oxígeno en el agua. En la
reducción de la materia orgánica y de los contaminantes se emplea microorganismos que
degradan la materia orgánica en el agua residual. Las bacterias y los micro-organismos son
luego separados del agua. La restauración del oxígeno es importante ya que el agua debe tener
suficiente oxígeno para sostener la vida. El objetivo del tratamiento es producir agua limpia (o
efluente tratado) o reutilizable en el ambiente y un residuo sólido o fango (también llamado
biosólido o lodo) convenientes para la disposición o rehúso. Es muy común llamarlo
depuración de aguas residuales para distinguirlo del tratamiento de aguas potables.
(RODRIGUEZ, 2017:87)
Recolección de las aguas residuales
Pretratamiento de aguas residuales
Tratamiento de aguas residuales
Reutilización o vertimiento del
efluente
Manejo de biosólidos y de
lodos
14
1.8.2 Procesos unitarios del tratamiento de aguas residuales
Los metodos individuales suelen clasificarse en operaciones fisicas unitarias, procesos
quimicos unitarios y procesos biologicos unitarios. Los procesos y operaciones unitarias se
conbinan y
complementan para dar lugar a diversos niveles de tratamiento de las aguas.(METCALF,
1995:343)
1.8.2.1 Procesos físicos unitarios
Los metodos de tratamiento en los que predomina la accion de las fuerzas fisicas se conocen
como operaciones fisicas unitarias. Puesto que la mayoria de estos metodos han evolucionado
directamente a partir de las primeras observaciones de la naturaleza por parte del hombre,
fueron los primeros en ser aplicados al tratamiento de las aguas residuales. La medicion de
caudales, desbaste, dilaceracion, homogenizacion de acudales, mezclado, floculacion,
sedimentacion, flotacion, transferencia de gases y filtracion son operaciones unitarias tipicas.
(METCALF, 1995:834)
1.8.2.2 Procesos químicos unitarios
Los metodos de tratamiento en los cuales la eliminacion o conversion de los contaminantes se
consiguen con la adicion de productos quimicos o gracias al desarrollo de ciertas reacciones
quimicas, se conocen como procesos quimicos unitarios. Fenomenos como la precipitacion,
adsorcion y la desinfeccion son ejemplos de los procesos de aplicación mas comun en el
tratamiento de aguas residuales. En la precipitacion quimica, el tratamiento se lleva a cabo
produciendo un precipitado que se recoge por sedimentacion. En la mayoria de los casos, el
precipitado sedimentado no solo contendra los constituyentes que puedan haber reaccionado
con los prodctos quimicos añadidos, sino que tambien estara compuesto por algunas sstancias
arrastradas al fondo durante la sedimentacion del precipitado. La adsocrcion es un proceso
mediante el cual s elimina compuestos especificos de las aguas residuales sobre superficies
solidas basandose en las fuerzas de atraccion entre cuerpos. (METCALF, 1995:834)
15
1.8.2.3 Procesos biológicos unitarios
Estos tratamientos se basan en el uso de microbios que descomponen y asimilan las sustancias
presentes en el efluente. Los procesos de tratamientos en los que la eliminación de los
contaminantes se lleva a cabo gracias a la actividad biológica se conocen como procesos
biológicos unitarios. La principal aplicación de los procesos biologicos es la eliminacion de las
sustancias organicas biodegradables presentes en el agua rsidual en forma, tanto coloidal,
como en disolucion. Basicamente, estas sustancias se convierten en gases, que se liberan a la
atmosfera, en en tejido celular biologico, eliminable por sedimentacion. Los tratamientos
biologicos tambien se emplean para eliminar el nitrogeno contenido en el agua residual.
Mediante un adecuado control del medio, el agua rsidual puede tratar biologicamente en la
mayoria de los casos. Por tanto es responsabilidad del ingeniero asegurar la adecuacion y el
control efectivo del medio. (METCALF, 1995:840)
1.8.3 Etapas de tratamiento de las aguas residuales
En las depuradoras convencionales de aguas residuales se distinguen dos líneas de tratamiento:
•Línea de agua: incluye los procesos o tratamientos que permiten reducir los contaminantes
presentes en las aguas residuales.
•Línea de lodos: en ella se tratan la mayor parte de los subproductos que se originan en la línea
de agua. (RAMALHO, 2003:156)
El proceso de tratamiento del agua residual se puede dividir en cuatro etapas (Tabla 3)
pretratamiento, primaria, secundaria y terciaria. Algunos autores llaman a las etapas preliminar
y primaria unidas como etapa primaria.
Tabla 3. Etapas de Tratamiento de Aguas Residuales
Pre-tratamiento Tratamiento
Primario
Tratamiento
Secundario
Tratamiento
Terciario
OBJETIVO:
Eliminación de objetos
gruesos, arenas y grasas.
OPERACIONES
BASICAS:
-Desbaste
-Tamizado
-Desarenado
OBJETIVO:
Eliminación de la
materia sedimentable y
flotante.
OPERACIONES
BASICAS:
-Decantación primaria
-Tratamientos físico-
OBJETIVO:
Eliminación de la
materia orgánica
disuelta o coloidal.
OPERACIONES
BASICAS:
-Degradación
bacteriana
OBJETIVO:
Eliminación de sólidos en
suspensión, material orgánica
residual, nutrientes y
patógenos.
OPERACIONES BASICAS:
-floculación
-Filtración
16
-Desengrasado químicos (coagulación-
floculación )
-Decantación
secundaria
-Eliminación de nitrógeno y
fosforo
-Desinfección
PROCESOS FISICOS PROCESOS FISICOS
Y QUIMICOS
PROCESOS
BIOLOGICOS
PROCESOS FISICOS,
QUIMICOS Y
BIOLOGICOS.
Fuente: Elaboración propia en base a la Alianza por el agua Manual de Depuración de A.R.
1.8.4 Trenes de tratamiento
Es importante hacer notar que dependiendo de los contaminantes que deben de ser removidos
de las aguas residuales, se pueden desarrollar un número casi ilimitado de alternativas o trenes
de tratamiento, usando las operaciones y los procesos unitarios. Pueden modificarse sin
dificultad para considerar otras alternativas y así realizar el cálculo de las eficiencias esperadas
en los sistemas incluidos con los procesos alternos que se desean incorporar (Esquema 2).
(METCALF,1995:860)
17
Esquema 2. Niveles de tratamiento para diferentes re usos.
Fuente: Comisión Nacional Del Agua Manual De Agua Potable, Alcantarillado
Y Saneamiento (2007, México)
18
1.9 ALTERNATIVAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
1.9.1 Criterios de selección del tratamiento de las aguas residuales
Se deben tener en cuenta una serie de criterios que inciden en el tratamiento de las aguas
residuales se describen a continuación: (CÓRDOBA, 2017:214).
Técnico: Análisis y comparaciones de concentración y eficiencia de remoción por etapas de
las alternativas de diseño técnico, según la versatilidad del tratamiento, calidad de efluente
tratado cumpliendo los límites permisibles de la Ley 1333 de categoría del cuerpo receptor.
Económico: Ver que las alternativas sean económicamente viables para considerar su
implementación del proyecto.
Social: Considerando usos y costumbres de los actores sociales, así como la aceptación del
mismo, siendo un criterio de peso para la selección de la misma el control en la emisión de
olores.
Ambiental: Propuesta que considere menores impactos ambiental y sustentabilidad.
Se deberá proponer alternativas adecuadas a la realidad del país, que se contemple procesos en
el tratamiento que sean económicamente sostenibles. Tecnologías que requieran un gasto
mínimo de energía, compactas y además de ser sustentable en el tiempo; de producción
mínima de lodo, estabilización de lodos y subproductos, la alternativa seleccionada deberá
adecuarse a las condiciones topográficas del predio propuesto para su emplazamiento.
1.9.1.1 Pretratamiento de aguas residuales
El pretratamiento de las aguas residuales se define como el proceso de eliminacion de los
constituyentes de las aguas residuales cuya presencia pueda provocar problemas de
mantenimeinto y funcionamiento de los diferentes procesos, operaciones y sisemas auxiliares.
Como ejemplos de pretratamientos podemos citar el desbaste y dilaceracion para la
aeliminacion de solidos gruesos y trapos, la flotacion para la eliminacion de grasas y aceites y
el desarenado para la eliminacion de la materia en suspension gruesa que pueda causar
obstrucciones en los equipos y un desgaste excesivo de los mismos.
19
Los componentes que hacen el Pre Tratamiento están conformados en una sola línea, mismos
que se detallan a continuación. (MUÑOZ, 2008:96)
1.9.1.1.1 Reja de gruesos y finos.
El primer paso en el tratamiento de un agua residual consiste en la separación de los sólidos
gruesos presentes en la misma. A este proceso se le conoce como desbaste y consiste en hacer
pasar el agua bruta a través de un sistema de barras, alambres o varillas paralelas, rejillas, telas
metálicas o placas deflectoras (tamices), aunque los más habituales son las rejas de barras y
los tamices. (METCALF, 1995:451)
1.9.1.1.2 Desarenador
El desarenado tiene como objeto eliminar partículas más pesadas que el agua, que no se hayan
quedado retenidas en el desbaste, y que tienen un tamaño superior a 200 micras, sobre todo
arena pero también cascaras, semillas, etc. Con este proceso se consiguen proteger los equipos
de procesos posteriores ante la abrasión, atascos y sobrecargas.
Tipos de desarenadores
Existen tres tipos de desarenadores fundamentales:
-Desarenadores de flujo horizontal: Son utilizados en poblaciones pequeñas, consisten en un
ensanchamiento del canal del pretratamiento de forma que se reduzca la velocidad del flujo y
decantes las partículas.
-Desarenadores de flujo vertical: La unidad debe tener un volumen que reproduzca el tiempo
total de floculación que reproduzca el tiempo total de floculación que optimiza el proceso
compuesto por varios canales de compartimiento de diferentes anchos que reproduzcan
velocidades decrecientes. Las pantallas para formar los compartimientos en cada canal pueden
ser tabiques de concreto, placas de asbesto cemento o madera machihembrada.
-Desarenadores de flujo inducido: Los desarenadores de flujo inducido son de tipo
rectangulares aireados. En estos equipos se inyecta aire, creando una corriente en espiral de
manera que permite la decantación de las arenas y genera una corriente de fondo. Además el
aire provoca la separación de la materia orgánica se reduce la producción de malos olores.
(MENDOZA, 2011:247)
20
1.9.1.1.3 Canal Parshall
A la salida de los dos canales desarenadores se ubica el canal Parshall para la medición del
caudal, dotado de caudalímetro Parshall y su correspondiente medidor de ultrasónico.
La canaleta parshall no requiere de limpieza, teniendo esta la capacidad de auto limpiarse. Las
pérdidas de energía que presenta son poco considerables, además, opera con gran exactitud en
caudales variables, por lo que solo requiere una lectura de lámina de agua en flujo libre.
Cumple la doble función de mezclador y medidor de caudal. Son adecuadas para ser utilizadas
en plantas de medianas a grandes, caudales superiores a los 100 l/s. (OLIVERAS, 2016:187)
1.9.1.1.4 Desgrasador
A continuación del canal Parshall se ubica el desgrasador para la eliminación de aceite y
grasas, Es importante tener presente que llegan a la planta de tratamiento aceites y
grasas provenientes de la basura producida por el hombre(restaurantes, lavanderías y
estaciones de servicio contienen cantidades considerables de grasas, aceites y detergentes),
estas grasas pueden causar daños en los procesos de limpieza por su viscosidad, obstruyendo
rejillas, ductos o impidiendo la correcta aireación en los sistemas. Para solucionar este
problema, se colocan trampas para aceites, que pueden ser tan sencillas como tubos
horizontales abiertos en la parte superior dispuestos en la superficie de los tanques, con
el fin de captar la película de aceite que flota en el agua. Para evitar problemas ocasionados
por su presencia, la concentración de grasas y aceites en elefluente debe ser menor a 30mg/L.
Para conseguir que la flotación sea efectiva es necesario que el tanque separador retenga el
agua residual atratar por un tiempo adecuado (PIERLUIGI,2016:77)
1.9.1.2 Tratamiento Primario de las Aguas Residuales
En el tratamiento primario se elimina una fraccion de solidos en suspension y de la materia
organica del agua residual. Esta eliminacion suele llevarse a cabo mediante operaciones fisicas
unitarias tales como el tamizado y la sedimentacion. El efluente del tratamiento primario suele
contener una cantidad considerable de materia orgánica y una DBO alta.
El tratamiento primario persigue la reducción de sólidos suspendidos SS, reducción de la
turbidez, y reducción parcial de la DBO debido a que parte de los SS son materia orgánica
MO. Se eliminará también algo de contaminación bacteriológica (coliformes, estreptococos,
21
etc.). De los SS se tratará de eliminar específicamente los sedimentables. (METCALF,
1995:364)
1.9.1.2.1 Lagunas Anaerobios
Las lagunas anaeróbicas son estanques profundos, 2,5 – 5,0 m, donde la descomposición de la
materia orgánica se produce sin la presencia de oxígeno disuelto, recibiendo cargas orgánicas
elevadas de modo que la actividad fotosintética de las algas es eliminada. Las bacterias que se
desarrollan (anaeróbicas) transforman la materia orgánica produciendo gases como el metano
(CH4), hidrógeno sulfurado ( H2S) y dióxido de carbono (CO2) y otros productos minerales.
(WAGNER, 2010:197)
1.9.1.2.2 Reactor Anaerobio con deflectores (ABR)
Un reactor anaerobio con deflectores (ABR) constituye una mejora a la fosa séptica o tanque
séptico, ya que tiene una serie de cámaras o pistones en las cuales deben fluir las aguas
residuales. Un mayor tiempo de contacto con la biomasa activa (lodo) se traduce en un mejor
tratamiento. Las cámaras o pistones de flujo ascendente proporcionan mayor remoción y
digestión de la materia orgánica. El DBO puede reducirse hasta 90%, que es muy superior a la
eliminación en una fosa séptica convencional. En general, el biogás producido en un ABR
mediante digestión anaerobia no es recolectado ya que es muy poco. El tanque debe ventilarse
para evitar una liberación de gases posiblemente dañina u olorosa. (WAGNER, 2010:247).
1.9.1.2.3 Tanques Imhoff
Un tanque Imhoff consta de dos pisos en los cuales la sedimentación tiene lugar en el
compartimiento superior, la digestión y acumulación de lodos en el compartimiento inferior.
Estas unidades no cuentan con elementos mecánicos que requieran mucho mantenimiento, la
operación consiste en la remoción diaria de la espuma. Se debe retirar periódicamente el lodo
al lecho de secado.
Los tanques Imhoff convencionales son unidades rectangulares o circulares que no cuentan
con calentamiento. La remoción de sólidos sedimentables y la digestión anaeróbica de estos
sólidos es similar a la que ocurre en un tanque séptico. Los sólidos pasan a través de una
abertura, ubicada en la parte inferior de la cámara de sedimentación, al compartimiento
22
inferior, para su digestión sin calentamiento. Las espumas se acumulan en el tanque de
sedimentación y en la zona de venteo de gases. Los gases producidos en el proceso de
digestión, que se desarrollan en el compartimiento inferior, escapan por el punto de venteo de
gases. El diseño del punto inferior de acceso a la cámara de sedimentación impide que los
gases y sólidos -arrastrados por los gases generados en el tanque de digestión- ingresen al
compartimiento donde tiene lugar la sedimentación. (WAGNER, 2010:75).
1.9.1.2.4 Reactor Anaerobio de Flujo Ascendente (RAFA)
El reactor anaerobio de flujo ascendente (RAFA) corresponde propiamente a un tanque Imhoff
más eficiente al que se le han introducido modificaciones al proceso biológico y a su
funcionamiento hidráulico. Estos reactores operan desde hace varios años con eficiencias del
60%, al 80% en la remoción de la materia orgánica de desechos industriales (agroindustria)
con altas concentraciones de DBO y DQO. Han sido utilizados también en el tratamiento de
aguas residuales domésticas, sin embargo; debido a que su tiempo de retención es corto, (4 a 8
horas) su eficiencia en la remoción de patógenos es del 60% al 80%; sin embargo, se
requiriere que sea de un 99.99% para que se genere de 108 CF/100 ml a 103CF/100 ml, por lo
que se hace indispensable un tratamiento complementario, pudiendo ser basado en lagunas de
estabilización facultativas y desinfección, entre otros.(WAGNER, 2010:142)
1.9.1.2.5 Sedimentador-Decantador Primario
Siempre que un liquido que contega solidos en suspension se encuentre en estado de relativo
reposo, los solidos de peso especifico superior al del liquido tienen tendencia a depositarse y
los de menor peso especifico a ascender.
Estos principios basicos se emplean para el proyecto de los tanques de decantacion para el
tratamiento de las aguas residuales. La finalidad del tratamiento por sedimentacion es eliminar
los solidos facilmente sedimentables y del material flotanmte, por tanto reducir el contenido de
solidos en suspension del agua.
Cuando los tanques de sedimentacion primaria se emplean como paso previo a los
tratamientos biologicos, su funcion es la reduccion de la carga afluente a las unidades de
tratamiento biologico. Los tanques de sedimentacion primaria bien dimensionados y
23
explotados con eficiencia, eliminan entre el 50 y 70% de los SS y entre el 30 y el 40% de la
DBO y un 30 y el 40% de DQO.
Normalmente los tanques de decnatacion primaria se proyectan para proporcionar un tiempo
de detencion entre 1,5 y 2,5 horas para el caudal medio del agua residual. Los tanques que
proporcionan tiempos de detnenciones menores (0,5 a 1 h), con menor eliminacion de solidos
suspendido, se usan en ocasiones como tratamiento primario previo a las unidades de
tratamiento biologico. (RODRIGUEZ,2017:88)
1.9.1.3 Tratamiento Secundario de las aguas residuales
El tratamiento secundario de las aguas residuales esta principalmente encaminado a la
eliminacion de los solidos en suspension y de los compuestos organicos biodegradables,
aunque a menudo se incluye la desinfeccion como parte del tratamiento secundario. Se define
el tratamiento secundario convencional como la conbinacion de diferentes procesos
normalmente empleados para la eliminacion de estos constituyentes, e incluye el tratamiento
biologico con lodos activados, reactores de lecho fijo, los sitemas de lagunaje y la
sedimentacion.
Su objetivo básico consiste en reducir la materia orgánica disuelta. El tratamiento básico es
biológico. Se trata de eliminar tanto la materia orgánica coloidal como la que está en forma
disuelta. En ésta etapa se consigue importante rendimiento de eliminación de DBO.
(RODRIGUEZ,2017:68)
1.9.1.3.1 Lagunas facultativas y de Maduración
Las lagunas facultativas son las más usadas y versátiles entre las diferentes clases de lagunas.
En general, su profundidad oscila entre 1.5 a 2.5m y se conocen también como lagunas de
estabilización. El tratamiento se desarrolla por acción de bacterias aeróbias en la capa superior
y de bacterias anaeróbias o anóxicas en la capa inferior, dependiendo de la mezcla que se
induce por acción del viento. El aporte de oxígeno se logra por fotosíntesis y por reaereación
natural superficial. Las lagunas facultativas pueden funcionar como unidades de
almacenamiento para un tratamiento posterior sobre el suelo. Considerando la posibilidad de
generación potencial de malos olores, ademas requiere grandes cantidades de terreno.
24
Las lagunas de maduración tienen especialmente la tarea de eliminar gérmenes patógenos.
Para cumplir esta tarea, se tiene que posibilitar que la luz ultravioleta pueda entrar en todas las
capas. Por esto es necesario limitar la profundidad (entre 1 a 1,5m). (WAGNER, 2010:76)
1.9.1.3.2 Pantanos artificiales (humedales artificiales)
Los sistemas de pantanos artificiales se describen típicamente por la posición de la superficie
del agua y/o el tipo de vegetación presente. Se distinguen especialmente:
• subsurface flow (VBS) wetlands (humedal artificial de flujo subsuperficial)
• free water surface (FWS) wetlands (humedal artificial de flujo superficial)
La remoción biológica es el camino más importante para la remoción de contaminantes en los
wetlands. La captación de los contaminantes a través de las plantas es extensamente
reconocida para la remoción de contaminantes en los wetlands. Los contaminantes que son
también formas de nutrientes esenciales para las plantas, tales como nitrato, amonio y fosfato,
son tomados fácilmente por las plantas del wetland. Sin embargo, muchas especies de plantas
del wetland son capaces de captar e incluso acumular significativamente metales tóxicos,
como cadmio y plomo. La velocidad de remoción de contaminantes por las plantas varía
extensamente, dependiendo de la velocidad de crecimiento de la planta y de la concentración
del contaminante en el tejido de la planta las bacterias y otros microorganismos en el suelo
también captan y almacenan nutrientes y algunos otros contaminantes a corto plazo. La
degradación de la materia orgánica del agua residual se realiza mediante la acción de las
bacterias.
La mayoría de los humedales naturales son sistemas de flujo libre superficial en los cuales el
agua está expuesta a la atmósfera; estos incluyen las zonas pantanosas (principalmente de
vegetación arbórea), y las praderas inundadas (principalmente con vegetación herbácea y
plantas macrófitas emergentes). La grava es el medio más utilizado para su construcción: es
roca triturada, grava, arena y otro tipo de materiales del suelo.
Los wetlands son capaces de proporcionar una alta eficiencia física en la remoción de
contaminantes asociados con material particulado. El agua superficial se mueve muy
lentamente a través de los wetlands, debido al flujo laminar característico y la resistencia
proporcionada por las raíces y las plantas flotantes. La sedimentación de los sólidos
suspendido se promueve por la baja velocidad de flujo y por el hecho de que el mismo es con
25
frecuencia laminar en los wetlands. Las esteras de plantas en los wetlands pueden servir como
trampas de sedimentos, pero su rol primario es la remoción de sólidos suspendidos para limitar
la re suspensión de material particulado.
Un humedal artificial de flujo subsuperficial (VBS, subsurface flow wetlands) necesita un
pretratamiento (eliminación de sólidos) y está diseñado específicamente para el tratamiento de
agua residual, o para la fase final de tratamiento, además está construido típicamente en forma
de un lecho o canal que contiene un medio apropiado. Las principales ventajas de mantener un
nivel subsuperficial del agua son la prevención de mosquitos y olores, así como la eliminación
del riesgo de que la población entre en contacto con el agua residual parcialmente tratada. En
contraste, la superficie del agua en los pantanales naturales y en los humedales artificiales de
flujo libre superficial (FWS, free water surface wetlands) está expuesta a la atmósfera, lo cual
conlleva los riegos del desarrollo de mosquitos y de acceso público (WAGNER, 2010:134)
1.9.1.3.3 Filtro Anaerobio
Al igual que el reactor UASB, este pertenece al grupo de reactores de flujo
ascendente(FAFA). Un filtro anaerobio es un reactor biológico de lecho fijo con una o más
cámaras de filtración en serie. Conforme las aguas residuales atraviesan el filtro, las partículas
son atrapadas y la materia orgánica es degradada por la biomasa activa adjunta a la superficie
del material del filtro.
Con esta tecnología, la eliminación de DBO y sólidos en suspensión puede ser de casi 70%,
pero suele ser de 50 a 60%. La eliminación de nitrógeno es limitada y normalmente no supera
15% en términos de nitrógeno total (NT). (TILLEY, 2018). Cuyas ventajas son las siguientes:
-Menor Producción de Lodo
-Menor superficie de área de secado de lodo
-Remocion de DBO5 convencional dentro norma.
-Tiempos de Retencion Hidraulica bajos.
-Alta calidad del efluente.
-No requiere energía eléctrica
-Bajos costos de operación
-Larga vida útil
26
1.9.1.3.4 Lodos Activados
Las plantas de lodos activos cuentan con una variedad de mecanismos y procesos para usar
oxígeno disuelto y promover el crecimiento de organismos biológicos que remueven
substancialmente materia orgánica.
También pueden atrapar partículas de material y -bajo condiciones ideales- convertir
amoniaco en nitrito y nitrato, -en última instancia- en gas nitrógeno. Son procesos muy
complejos. Normalmente es necesario transformar el nitrógeno amoniacal (NH4-N) en nitrato
(NO3) y después recircular el nitrato en zonas anóxicas (sin oxígeno disuelto), donde las
bacterias usan el oxígeno del nitrato para respirar. Estos procesos necesitan mucho más
volúmen que solamente la degradación de la carga orgánica y mucha más energía; por esto la
eliminación del nitrógeno es cara. El lodo activado es un proceso de tratamiento por el cual el
agua residual y el lodo biológico (microorganismos) son mezclados y aireados en un tanque
denominado reactor. Los flóculos biológicos formados en este proceso se sedimentan en un
tanque de sedimentación, de donde son nuevamente recirculados al tanque de aireación. En el
proceso de lodos activados, los microorganismos son completamente mezclados con la materia
orgánica en el agua residual, de manera que esta les sirve de sustrato alimenticio. Es
importante indicar que la mezcla o agitación se efectúa por medios mecánicos superficiales o
sopladores sumergidos, los cuales tienen doble función:
-Producir mezcla completa y Agregar oxígeno al medio, para que el proceso se desarrolle.
Elementos básicos de las instalaciones del proceso de lodos activados son:
-Tanque de aireación. Estructura donde el desagüe y los microorganismos (incluyendo retorno
de los lodos activados) son mezclados.
-Tanque sedimentador. El desagüe mezclado procedente del tanque de aireación es
sedimentado separando los sólidos suspendidos (lodos activados), obteniéndose un desagüe
tratado clarificado.
-Equipo de inyección de aire, para activar las bacterias.
Sistema de retorno de lodos. El propósito de este sistema es el de mantener una alta
concentración de microorganismos en el tanque de aireación. Una gran parte de sólidos
biológicos sedimentables son devueltos al tanque de aireación.
-Exceso de lodos y su disposición. El exceso de lodos, debido al crecimiento bacteriano en el
tanque de aireación, es tratado y eliminado.
27
-Es posible combinar las etapas descritas con digestores de lodo. El gas generado se puede
usar para producir energía eléctrica. (WAGNER, 2010:131)
1.9.1.3.5 Biodiscos
Los biodiscos son como su nombre indica unos discos, generalmente de PVC, Polietileno o
Polipropileno, que están girando -parcialmente sumergidos en el agua residual- y que sirven de
soporte para que las colonias de bacterias se adhieran y formen una biomasa constante y
confinada a una superficie determinada, de modo que no se produzcan desprendimientos por
mal funcionamiento o vertidos accidentales. Se trata de sistemas muy estables y con escasas
variaciones en su rendimiento.
Se alojan en varios depósitos de hormigón (por ejemplo) colocados en paralelo, para poder
realizar un proceso de depuración en serie y en varias etapas. Los biodiscos giran a la vez que
están parcialmente sumergidos, de manera que en su recorrido de 360º, una partícula recorre
todas las fases posibles; desde las totalmente aeróbicas cuando está fuera del agua residual
hasta las anaeróbicas cuando está sumergida, y por supuesto, interfases anóxicas que
corresponden a zonas intermedias.
Es perfectamente posible, si se dimensiona correctamente el proceso, conseguir tanto la
eliminación de la materia orgánica disuelta como la del nitrógeno amoniacal (a excepción del
nitrógeno total). (WAGNER, 2010:162)
1.9.1.4 Tratamiento de lodos
Los principales constituyentes del agua residual eliminados en las plantas de tratamiento
incluyen basuras, arena, espumas y lodo. El lodo extraído y producido en las operaciones y
procesos de tratamiento de las aguas residuales generalmente suele ser un líquido o líquido-
semisólido con gran contenido en sólidos entre el 0.25 y el 12 % en peso. El lodo es, por
mucho, el constituyente de mayor volumen eliminado en los tratamientos. Su tratamiento y
evacuación es, probablemente, el problema más complejo al que se enfrentan los ingenieros
sanitarios. El lodo está formado principalmente por las sustancias responsables del carácter
desagradable de las aguas residuales no tratadas. La fracción del lodo a evacuar, generada en
el tratamiento biológico del agua residual, está compuesta principalmente de materia orgánica,
28
y sólo una pequeña parte del lodo está compuesta por materia sólida. Los lodos separados en
el sedimentador primario y aquellos producidos en el tratamiento biológico deben ser
estabilizados, espesados y desinfectados antes de ser retirados del sitio de tratamiento. A
continuación se analizarán procesos que se utilizan para reducir el contenido de agua y materia
orgánica del lodo, y se utilizan además para acondicionar el fango para su reutilización o
evacuación fina tabla 4.
Tabla 4. Los principales métodos que se emplean tratamiento de lodos
PROCESO O EVACUACION
DE FANGOS
OPERACIÓN UNITARIA O METODO DE
TRATAMIENTO
Operaciones preliminares Bombeo de fangos
Trituración de fangos
Almacenamiento y homogenización
Desarenado de fangos
Espesamiento Espesamiento por gravedad
Espesamiento por flotación
Centrifugación
Espesamiento por filtros de banda
Espesamiento por tambor giratorio
Estabilización Estabilización con cal
Tratamiento térmico
Digestión anaerobia
Digestión aerobia
Compostaje
Acondicionamiento Acondicionamiento químico
Acondicionamiento térmico
Deshidratación Filtro de vacío
Centrifuga
Filtro de banda
Filtro de prensa
Lagunaje
Fuente: Metcalf & Eddy (1995)
29
El proceso de tratamiento de lodos :
1.9.1.4.1 Espesamiento:
Procedimiento que se emplea para aumentar el contenido de solidos de fango por eliminación
de parte de la fracción liquida del mismo. La reducción de volumen de fango resulta
beneficiosa para los tratamientos siguientes pues disminuye:
Capacidad de tanques
Cantidad de reactivos químicos
Cantidad de calor necesario para digestores y combustible para incineración
(METCALF,1995:225)
Se ha determinado que se realizara el espesamiento con filtros de banda (tabla )
1.9.1.4.2 Estabilizacion
Objetivo obtener un lodo final libre de patógenos, reducción de olores. Para el proyecto se va a
utilizar estabilización con cal. (METCALF,1995:238)
1.9.1.4.3 Acondicionamiento
Tratamiento químico o térmico del lodo para mejorar la eficiencia del espesado y la
deshidratación, el propósito reducir el potencial zeta añadiendo iones específicos para cambiar
la carga de la partícula. (METCALF,1995:249)
1.9.1.4.4 Deshidratación
La deshidratación extrae la mayor cantidad posible de agua de los lodos. Tecnologías que se
tomará en cuenta será deshidratación con filtro de bandas. Los filtros banda han resultado ser
efectivos para casi todos los tipos de fangos de aguas residuales municipales.
En la mayorfa de los filtros banda, el fango acondicionado es introducido, en primer lugar, en
una zona de drenaje por gravedad donde se produce su espesado. En esta fase, la mayor parte
del agua libre se elimina por gravedad. En algunos casos, esta fase de operaci6n esta asistida
por un sistema de vacio que favorece el drenaje y ayuda a reducir el desprendimiento de
olores. A continuaci6n del drenaje por gravedad, el fango pasa a una zona de baja presion
donde es comprimido entre dos telas porosas opuestas. En algunas unidades, esta zona de
aplicacion de presion baja va seguida de otra de alta presion, en la que el fango se somete a
esfuerzos tangenciales a medida que las bandas pasan a traves de una serie de rodillos.
30
Estos esfuerzos de prensado y tangenciales favorecen la liberaci6n de cantidades adicionales
de agua contenida en el fango. La torta de fango deshidratado se separa de las bandas
mediante rascadores. (METCALF,1995:351)
1.9.1.4.5 Evacuación final
Compostaje:
Mejoramiento del suelo agrícola del sector. La descomposición aerobia se produce de forma
natural en el suelo requiere de unos 30 días para la degradación completa. El lodo
deshidratado se mezcla con un gente esponjante como viruta de madera con una relación de 3
partes de viruta y una de lodo. El calor generado mata los patógenos y se requiere de estar
volteando para asegurar de que las máximas temperaturas lleguen a toda la masa.
(METCALF,1995:409)
1.10 VERTIDO DE AGUAS RESIDUALES
El punto de disposición final de las aguas residuales tratadas, es comúnmente un cuerpo
receptor natural (ríos, arroyos, lagunas, océano). A pesar que es preferible considerar criterios
de reuso o reutilización del agua tratada (sistemas integrados), a veces es técnica o
económicamente inevitable la descarga a un cuerpo receptor.
1.10.1 Normativa sobre el vertido a cuerpos de agua
Según la Ley 1333 del Medio Ambiente, en su Reglamento en Materia de Contaminación
Hídrica, los ríos existentes y medios de descarga naturales que pueden ser usados como
cuerpos receptores pueden categorizarse según su aptitud de uso aguas debajo de la descarga.
Antes de proceder a la descarga directa, se deberá realizar el tratamiento adecuado para llegar
a los niveles de calidad del río para no afectar al entorno ambiental y equilibrio ecosistémico
aguas abajo.
Clasificación De Cuerpos De Aguas
ARTICULO 4º La clasificación de los cuerpos de agua, según las clases señaladas en el
Cuadro Nº 1 - Anexo A del presente reglamento, basada en su aptitud de uso y de acuerdo con
las políticas ambientales del país en el marco del desarrollo sostenible, será determinada por el
MDSMA. Para ello, las instancias ambientales dependientes del prefecto deberán proponer
una clasificación, adjuntando la documentación suficiente para comprobar la pertinencia de
31
dicha clasificación. Esta documentación contendrá como mínimo: Análisis de aguas del curso
receptor a ser clasificado, que incluya al menos los parámetros básicos, fotografías que
documenten el uso actual del cuerpo receptor, investigación de las condiciones de
contaminación natural y actual por aguas residuales crudas o tratadas, condiciones biológicas,
estudio de las fuentes contaminantes actuales y la probable evolución en el futuro en cuanto a
la cantidad y calidad de las descargas.
Esta clasificación general de cuerpos de agua; en relación con su aptitud de uso, obedece a los
siguientes lineamientos:
CLASE “A” Aguas naturales de máxima calidad, que las habilita como agua potable para
consumo humano sin ningún tratamiento previo, o con simple desinfección bacteriológica en
los casos necesarios verificados por laboratorio.
CLASE “B” Aguas de utilidad general, que para consumo humano requieren tratamiento
físico y desinfección bacteriológica.
CLASE “C” Aguas de utilidad general, que para ser habilitadas para consumo humano
requieren tratamiento físico-químico completo y desinfección bacteriológica.
CLASE “D” Aguas de calidad mínima, que para consumo humano, en los casos extremos de
necesidad pública, requieren un proceso inicial de pre sedimentación, pues pueden tener una
elevada turbiedad por elevado contenido de sólidos en suspensión, y luego tratamiento
fisicoquímico completo y desinfección bacteriológica especial contra huevos y parásitos
intestinales.
En caso de que la clasificación de un cuerpo de agua afecte la viabilidad económica de un
establecimiento, el Representante Legal de éste podrá apelar dicha clasificación ante la
autoridad ambiental competente, previa presentación del respectivo análisis costo - beneficio.
1.11 LINEAMIENTOS PARA LA IMPLEMENTACION DEL PROYECTO
1.11.1 Determinación de la población del área de estudio
Los métodos a emplearse deben ser aplicados en función del tamaño de la población, de
acuerdo a lo especificado en la tabla (NB689, 2004)
Tabla 5. Aplicación de métodos de cálculo para la estimación de la población futura tabla
32
Métodos de cálculo geométrico para poblaciones mayores a 100000 habitantes.
Crecimiento geométrico:
Dónde:
Po = Población inicial
Pf = Población final
t = Período de tiempo considerado (años)
i = Tasa de crecimiento %
Tabla 6. Periodos de diseño (años)
Fuente: Norma boliviana 688
Periodo de diseño Planta de Tratamiento que se va a considerar 20 años
33
1.11.2 Cálculo de dotación y caudales de diseño
Considerando la dotación actual de la ciudad de Cochabamba en cerda es de 120 l/hab/día y
una dotación futura Df=135 l/s del plan metropolitano de agua y saneamiento.
Para la determinación de los cálculos se tomaran en cuenta las siguientes formulas
1.11.2.1 Caudal medio diario
Se determina con base en la población del proyecto y dotación, de acuerdo a la siguiente
expresión:
Dónde:
Qm = Caudal medio diario (l/s)
C = Coeficiente de retorno
P = Población
D = Dotación (l/h/d)
1.11.2.2 Caudal máximo diario
Dónde:
Qmáx.d = Caudal máximo diario en l/s
k1 = Coeficiente de caudal máximo diario k1= 1,20 a 1,50
Qmd = Caudal medio diario en l/s
1.11.2.3 Caudal máximo horario
Dónde:
Qmáx. = Caudal máximo horario en l/s
k2 = Coeficiente de caudal máximo horario ver tabla 7
Qmáx.d = Caudal máximo diario en l/s
Tabla 7. Valores del Coeficiente k2
34
Fuente: Norma boliviana 689
1.11.3 Calculo de caudales para alcantarillado y PTAR
1.11.3.1 Coeficiente de Retorno o aporte "C"
Según estudios estadísticos se adoptará un coeficiente de retorno o aporte del 60% al 80% de
la dotación de agua potable. (NB688, 2001)
1.11.3.2 Coeficiente de punta
El coeficiente de punta será obtenido mediante las siguientes ecuaciones:
M = k1*k2
Dónde:
M = Coeficiente de punta
K1 = Coeficiente de máximo caudal diario = 1,2
K2 = Coeficiente de máximo caudal horario = 1,5
1.11.3.3 Caudal por conexiones erradas
El caudal por conexiones erradas será del 5% al 10% del caudal máximo horario de aguas
residuales. (En el proyecto se tomara en cuenta el Fce= 5%) (NB688, 2001)
Qe= Qmh*Fce
Qe = Caudal de conexiones erradas (l/s)
Qmh= Caudal máximo horario (l/s)
Fce= Factor de conexiones erradas
1.11.3.4 Caudal por infiltración
El caudal de infiltración será determinado considerando los siguientes aspectos:
a) La altura del nivel freático sobre el fondo del colector.
b) Permeabilidad del suelo y cantidad de precipitación anual.
35
c) Dimensiones, estado y tipo de alcantarillas, y cuidado en la construcción de cámaras de
inspección.
d) Material de la tubería y tipo de unión. (NB688, 2001)
Qinf= Cinf* Lco
Donde:
Qinf = Caudal de infiltración (l/s)
Cinf = Coeficiente de infiltración en nuestro caso de 0.00005 l/s/m
Lco = Longitud de colectores
1.11.4 Cuantificación de caudales de aporte
Los caudales de aporte que concurren a las redes de alcantarillado sanitario, serán
determinados para el inicio y fin del período de diseño, utilizando las siguientes ecuaciones:
(NB688, 2001)
1.11.4.1 Caudal medio diario
Dónde:
Qm = Caudal medio diario (l/s)
C = Coeficiente de retorno
P = Población
D = Dotación (l/h/d)
1.11.4.2 Caudal máximo horario
Dónde:
Qm = Caudal medio diario (l/s)
M = Coeficiente de punta
1.11.4.3 Caudal de diseño red de alcantarillado
Qd = Qmax + Qinf + Qe
Dónde:
Qd = Caudal de diseño red de alcantarillado (l/s)
36
Qmax = Caudal máximo horario
Qi = Caudal por infiltración
Qe = Caudal por conexiones erradas
1.11.4.4 Caudal de diseño Planta de tratamientos
Qd = Qm + Qinf + Qe
Dónde:
Qd = Caudal de diseño Planta de tratamientos (l/s)
Qm = Caudal medio diario (l/s)
Qi = Caudal por infiltración
Qe = Caudal por conexiones erradas
1.12 SELECCIÓN DE ALTERNATIVA DE TRATAMIENTO DE AGUAS
La toma de decisiones implica en sí misma un problema que puede ser más o menos complejo
en función de los criterios que inciden.
1.12.1 Selección cualitativa
La investigación cualitativa evita la cuantificación. Los investigadores cualitativos hacen
registros narrativos de los fenómenos que son estudiados mediante técnicas como la
observación participante y las entrevistas no estructuradas. La investigación cualitativa abarca
enfoques que por definición, no se basan en medidas numéricas. Se sirve de entrevistas en
profundidad o de análisis de materiales históricos. Utiliza el método discursivo e intenta
estudiar de forma global un acontecimiento o unidad (MENDOZA, 2006)
1.12.2 Selección cuantitativa
La investigación cuantitativa busca cuantificar un fenómeno. Es más estructurada y objetiva,
los datos cuantitativos son numéricos. Piensa en cantidades medibles como la longitud, el
tamaño, la cantidad, el precio y la duración. Los datos se pueden usar para confirmar o
descartar una hipótesis o predecir relaciones. Los datos cuantitativos se analizan utilizando
tablas, gráficos, porcentajes u otras representaciones estadísticas. (MENDOZA, 2006:91)
37
Método de selección de alternativas:
El método cuantitativo que se tomara en cuenta para la selección de alternativas es QFD en
coordinación con Pugh de significado, Desarrollo de la Función de Calidad (Quality Function
Deployment) Es un método gráfico, basado en una matriz, basada en el estudio comparativo
de las diferentes alternativas para conseguir realizar la opción que vaya a conseguir un mayor
beneficio. Con ello se consigue ver los criterios y las limitaciones que presentan las posibles
alternativas al problema de una manera cuantitativa y cualitativa (YOJI, 1983:125).
Comenzamos construyendo la matriz
La valoración será: 3 si es mejor que el criterio base o 1 si es menor, 2 medio. Las
ponderaciones van a depender de los criterios (Tabla 8).
Tabla 8. Rangos y definiciones de calificación
RANGOS Y DEFINICIONES PARA CALIFICACION
CRITERIOS TECNICO ECONOMICO SOCIAL AMBIENTAL
Val
ore
s p
ara
cali
fica
ció
n (
3
may
or
pu
nta
je,
2
med
io y
1 m
eno
r
pu
nta
je)
1
2
3
Los criterios para la toma de decisiones son: técnico, económico, social, ambiental y la
ponderación o peso que se dará se muestra en la tabla 9, la ponderación se está tomando en
cuenta del anexo 4, dependiendo la alternativa se estima el peso del criterio, las posibles
alternativas de tratamiento (se colocan en la primera columna) sobre los criterios, su
ponderación y la calificación según el rango establecido en la tabla 9.
Tabla 9. Ponderación de los criterios
CRITERIOS
TECNICO ECONOMICO SOCIAL AMBIENTAL Opción criterio
Peso Criterio 40% 25% 20% 15%
A: ALTERNATIVA
CALIFICACION
1,2 O 3 B: ALTERNATIVA
38
En la tabla 10 de resultados se realizaran las operaciones, al multiplicar el peso del criterio por
la calificación dando un valor R, procediendo a completar los valores seguidamente en la
casilla de puntaje total se hará la sumatoria de los valores R de cada criterio(S). El puntaje de
la opción más alta es la recomendable para el proyecto
Tabla 10. Tabla de resultados matriz QFD
MATRIZ DE RESULTADOS
Opción criterio PUNTAJE TOTAL
A: ALTERNATIVA R S
B: ALTERNATIVA
CAPITULO III
ESTRATEGIA METODOLOGICA
Procedimientos para la elaboración y análisis del proyecto
TAREAS PARA EL CUMPLIMIENTO DEL OBJETIVO
Investigar y realizar la comparación entre métodos de tratamiento que se adecuen a la nuestro medio.
OBJETIVO 3: Plantear
alternativas de Tratamiento
TAREAS PARA EL CUMPLIMIENTO DEL OBJETIVO
-Solicitar información a la empresa Semapa.
-Atreves del internet se investigara en Libros, Tesis de apoyo,
OBJETIVO 1: Identificacion de la situacion actual
39
CAPITULO IV
RESULTADOS Y ANALISIS
1.13 IDENTIFICACION DE LA SITUACION ACTUAL
1.13.1 Situación actual de la estación elevadora en Valverde
La actual estación elevadora de Valverde,
cuenta con un cárcamo de bombeo de H°A° en
cuyo ingreso existen rejillas para la
TAREAS PARA EL CUMPLIMIENTO DEL OBJETIVO
-Comparación de la calidad del afluente respecto a los limites permisibles de la Normativa en cuerpos de agua.
OBJETIVO 2: Analizar la
caracterización del agua residual
TAREAS PARA EL CUMPLIMIENTO DEL OBJETIVO
-Mediante el análisis multicriterio se realizara las matrices de selección mas eficiente.
OBJETIVO 4: Seleccionar la
alternativa acorde al criterio: Técnico,
Económico, Social,
Ambiental
TAREAS PARA EL CUMPLIMIENTO DEL OBJETIVO
-Respecto a la información proporcionada determinar parámetros básicos para el análisis: Población y el caudal para su posterior diseño. En base a la NB688-NB689
OBJETIVO 5: Desarrollar ciertos
lineamientos para la implementación de la
propuesta
40
retención de materiales gruesos, pero en la actualidad su funcionamiento es irregular (según el
informe de Semapa). Esta cámara cuenta con una compuerta con tornillo sin fin para su
apertura y cierre; estructuralmente se encuentra en buenas condiciones. Posteriormente el
vertido es directo hacia el Canal existente en la zona (Canal Valverde), para finalmente
desembocar al cauce del rio Rocha.
Figura 1. Vertido de aguas contaminadas al canal Valverde
1.13.2 Descripción del área de estudio
1.13.2.1 Localización y ubicación del área de estudio
La provincia de Cercado pertenece al departamento de Cochabamba de Bolivia (Figura 2). Se
encuentra ubicada al suroeste del Departamento de Cochabamba (Figura 3), forma parte de la
micro región del Valle Central, junto con los municipios de Sipe Sipe, Vinto, Quillacollo,
Tiquipaya, Colcapirhua y Sacaba. Limita al este con la Provincia Chapare, al oeste con la
Provincia Quillacollo y al sur con la Provincia Capinota y la Provincia de Esteban Arze. La
zona de estudio se encuentra en el distrito 9 de Cochabamba zona La Maica (Figura 4),
específicamente se realizará el análisis en la Maica norte.
41
Figura 2. Departamento de Cochabamba
Figura 3. Distritos del Municipio de Cercado
La zona de la Maica se divide en 7 barrios son:
➢ Maica Arriba
➢ Maica Central
➢ Maica Chica
➢ Maica Norte
➢ Maica Sud
➢ Alba Rancho.
Figura 4. Distrito 9 – Zona Maica
La estación Elevadora de Valverde está ubicada en el Distrito.9 (Maica norte-zona Valverde)
de la ciudad de Cochabamba Ubicada a 19k, en la zona sud oeste de la ciudad., 66º12´35.85”
de longitud Oeste y 17º24´08.14” de latitud Sud y una altura media de 2554 m.s.n.m. (Figura
5)
Zona Maica
D9
42
Figura 5. Estación elevadora de Valverde
En la figura 6 se observa el recorrido del efluente contaminado de la estación Valverde hacia
el rio Rocha
Figura 6. Tramo canal Valverde – Intersección Rio Rocha (Zona de Estudio)
43
1.13.3 Ubicación áreas de aporte estación Valverde:
Área que ingresa a la Estación de Valverde D2, D3, D4 de Cercado de la ciudad de
Cochabamba.
Figura 7Área Distritos 2, 3, 4 (Dentro del área de prestación de servicios
de SEMAPA-Área de aportación actual a la estación Elevadora de Valverde)
Figura 8. Área Zona la Maica –Área que aún no cuentacon servicio de alcantarillado sanitario
(Actualmente no aporta)
44
1.13.4 Características de la zona de estudio
1.13.4.1 Actividad económica
Este es un sector completamente agrario, dedicado a la
producción de leche (Figura 9), es por eso que se puede
observar de la manera clara el desarrollo de esta zona,
la pelea de gallos es considerada también una forma de
actividad económica en la zona, ya que en la zona
existen varios galeros los cuales organizan riñas.
Figura 9. Ganado zona Maica
1.13.4.2 Suelos
En el mapa de Aptitudes de Uso de la Tierra, resalta
en primer lugar aquellos suelos cuya mayor vocación
es la producción agrícola para forraje del ganado
lechero, que sin embargo presentan riesgo de
salinización y contaminación por nutrientes residuales Figura 10. Cultivos de choclo
si es que no se tiene cuidado en un manejo eficiente de los suelos y aguas de riego.
Estas han sido clasificadas como Tierras para uso Agropecuario Intensivo, en razón de que
este uso constituye el único medio de lograr que rindan mayores beneficios para los
productores y que estos continúen en la actividad agropecuaria y no urbanicen sus terrenos.
Otro tema en relación con la economía es la producción del choclo anteriormente utilizaban
agua de la angostura, actualmente la producción se riega con aguas servidas de SEMAPA
desfavoreciendo a los sembradíos (Figura 10).
1.13.4.3 Actividad cultural
Una de sus actividades culturales de la población de la Maica es la fiesta de la Tajra que se la
realiza cuando culmina el carnaval en todo Cochabamba, también se implementó la feria de la
ambrosia en la cual participan los productores lecheros, los productores agrarios con el choclo,
todo tipo de comidas típicas de la Maica, los derivados de la leche, etc.
45
1.13.4.4 Identificación de amenazas
El crecimiento acelerado y mala planificación territorial genera alto grado de vulnerabilidad
ante contaminación (carencia de infraestructura y servicios básicos), se presenta
contaminación al cauce del Rio Rocha de aguas residuales sin tratamiento, clandestinas y
basura doméstica y de todo tipo.
1.14 ANALISIS DE LA CARACTERIZACION DEL AGUA RESIDUAL
1.14.1 Análisis de los parámetros de laboratorio
1.14.1.1 Valores de parámetros contaminantes en el afluente
La estación elevadora contiene un cárcamo de bombeo, donde se determinó la muestra
representativa para el análisis antes de la descarga final hacia el canal, punto de muestreo del
que se tiene datos de los parámetros de los análisis del laboratorio C.A.S.A Universidad
Mayor de San Simón del año 2017 (Tabla 11)(Anexo 1) y el análisis de laboratorio físico-
químico del laboratorio de biología, de la Planta de Tratamientos en Alba Rancho SEMAPA
del 2019 del mes de marzo (no cuenta con parámetros de Nitrógeno y Fósforo).
(Tabla 12)(Anexo 1)
Los valores del afluente, con respecto a la normativa se encuentran fuera de los límites
permisibles (Tabla 14) para realizar la descarga en el cuerpo de agua del rio Rocha
mencionados en el marco teórico.
El cuerpo receptor de la Estación Valverde (Canal Valverde) presenta a lo largo de su
recorrido contaminación orgánica e inorgánica (Tabla 11), ya que los valores DBO, DQO,
Nitrógeno total, coliformes, material en suspensión, sobrepasan los valores establecidos por el
Reglamento en Materia de Contaminación Hídrica (Ley Nº 1333), por lo que se concluye que
las aguas están seriamente contaminadas. Los mismos que son transmitidos aguas abajo hacia
el Río Rocha.
La relación entre los contaminantes orgánicos son más altos en comparación con los
inorgánicos por lo tanto las aguas residuales son descargas de efluentes de tipo doméstico y de
negocios por eso la presencia del amoniaco en el afluente, pero es en pequeña proporción.
46
Con el objetivo que las aguas se reutilicen agricultura, se analizara si la propuesta cumple con
las condiciones que se requiere.
Tabla 11. Datos de parámetros básicos Laboratorio CASA.UMSS
Parámetro UNIDADES CONCENTRACION
PARAMETRO UNIDAD CONCENTRACION
DBO5 mg/L 354,0
DQO mg/L 437
SS mg/L 280
S.T mg/L 1194
Grasas y Aceites mg/L 47
Nitrógeno total (N) mgNorg/L 89.2
N-Amoniacal mgN-NH3/L 52,86
Fósforo total (P) mgP/L 15,66
Temperatura (°C) Verano Invierno
27,00 13,00
47
p.H - 7.23
Temperatura °C 27
Parametro TECNICA CONCENTRACION
Coliformes Totales NMP 4,7 x 107
Coliformes Termo
Tolerantes NMP 4,7 x 107
Fuente: Resultados de laboratorio Centro de Aguas y Saneamiento
Ambiental de la UMSS. Noviembre 2017
Tabla 12. Datos de parámetros básicos Laboratorio Alba Rancho SEMAPA
Fuente: Resultados de laboratorio Planta de tratamiento de Alba rancho marzo 2019
PARAMETRO UNIDAD CONCENTRACION
DBO5 mg/L 316
DQO mg/L 998
SS mg/L 432
S.T mg/L 1278
Temperatura (°C) Verano otoño
27,00 26
Parámetro UNIDADES CONCENTRACION
p.H - 7.35
Parametro TECNICA CONCENTRACION
Coliformes Totales NMP 2.3 x 107
Coliformes fecal NMP 1.3x107
48
1.14.2 Requerimiento de la descarga
Con el proyecto se pretende reusar las aguas en lo posible para riego, cumpliendo los límites
permisibles nacionales según la demanda social, además de cumplir con los parámetros de
vertido de la ley Nº 1333 según la categoría del cuerpo receptor.
De acuerdo a resolución administrativa de fecha 12 de octubre 2018, el Viceministerio de agua
y medio ambiente, biodiversidad, cambios climáticos y de gestión y desarrollo forestal en
ejercicio de sus funciones resuelve y aprueba la clasificación del cuerpo de agua del Rio
Rocha del departamento de Cochabamba de acuerdo al siguiente detalle ver tabla 13.
Tabla 13. Clasificación de Rio Rocha por tramos
Municipio Clase Asignada Observaciones
Sacaba (Molino Blanco a
Curubamba – Huayllani) C
Clasificación por su aptitud
de uso
Sacaba (Huayllani al límite
Jurisdicción Cercado) C
Clasificación por su aptitud
de uso
Cochabamba D Clasificación por su calidad
actual
Colcapirhua D Clasificación por su calidad
actual
Quillacollo D Clasificación por su calidad
actual
Vinto D Clasificación por su calidad
actual
Sipe Sipe (Desde el límite
con el municipio de Vinto
hasta las rieles de Suticollo)
D Clasificación por su calidad
actual
Sipe Sipe (Pasando las rieles
de Suticollo hasta la
intersección con el rio
Tapacarí)
C Clasificación por su aptitud
de uso
Fuente: MMAyA
49
1.14.2.1 Valores de parámetros requeridos en el efluente
A continuación se muestra en la tabla 14, algunos valores de los parámetros básicos
permisibles para el cuerpo receptor.
Tabla 14. Valores límites permisibles del efluente
PARAMETRO UNIDAD
Valores límites
permisibles del efluente
Clase D
DBO5 mg/L < 60
DQO mg/L < 30
SS mg/L <200 – 10000***
Grasas y Aceites mg/L 1
Nitrógeno total (N) mgNorg/L 12 c. N
N-Amoniacal mgN-NH3/L 4
Fósforo total (P) mgP/L 1
PARAMETRO UNIDAD Valores límites
permisibles del efluente
Coliformes Fecales (CF/100) <50000y<5000en80%
Fuente: LEY Nº 1333 Cuadro N° A-1 Valores Máximos Admisibles De Parámetros En Cuerpos
Receptor
Lamentablemente no se cuenta con los análisis de la calidad del agua en la intersección del
canal Valverde con el rio rocha, por el contrario la clasificación mostrada anteriormente en la
tabla 13 nos da la noción que el rio está clasificado en la peor categoría de calidad, por lo tanto
el afluente sin tratar mantiene al rio Rocha en esa categoría, solo la empeora y la sigue
contaminando.
1.15 PLANTEAMIENTO DE ALTERNATIVAS
En base a los análisis de laboratorio analizados en el punto anterior se requiere dar alternativas
de tratamiento que mejore la calidad del afluente, permitiendo que el agua se reuse o se vierta
PARAMETRO UNIDAD
Valores límites
permisibles del efluente
Clase D
p.H - 6.0 a 9.0
Temperatura °C +/-3°C de C
50
en el rio con una mejor calidad, por lo tanto se propone plantear las alternativas y realizar la
selección.
Análisis de selección cualitativa de los tratamientos
1.15.1 Pre-Tratamiento
Para el presente trabajo se ha seleccionado dos alternativas para la metodología de pre-
tratamiento de las aguas residuales, Manual y Automatico (Selección en la matriz
cuantitativa).
Opcion “A”.- Tramiento Manual, es decir que durante la operación, mantenimiento la
limpieza será realizada de forma manual.
Opción “B”.- Tratamiento Automatico, es decir se hará uso de energía eléctrica que de forma
automática (equipos mecanizados) realicen los trabajos descritos anteriormente.
1.15.2 Tratamiento primario
Para el presente trabajo se ha seleccionado tres alternativas para la metodología de
Tratamiento primario de las aguas residuales:
Opcion “A”.- Lagunas Anaerobios.
Las lagunas anaeróbias pueden usarce como una primera etapa en una planta de tratamiento se
diseñan para para tratar líquidos con alto contenido de materia orgánica, ubicadas en zonas
rurales apartadas. Opera en ausencia de oxigeno disuelto y tienen un bajo periodo de retencion
(1 a 5 dias).
El agua presenta una coloración gris o negra en condiciones de fermentación del metano o
coloración rosada por presencia de bacterias sulfato reductoras. Los efluentes presentan un
elevado contenido de nitrógeno amoniacal y sólidos suspendidos, por lo que requieren un
tratamiento posterior. Considerando la posibilidad de generación potencial de malos olores, las
lagunas anaeróbias requieren ser cubiertas o aisladas de zonas pobladas, ademas requiere
grandes cantidades de terreno.
Opcion “B”.-Reactor anaerobio con deflectores (ABR)
51
Un Reactor Anaeróbico con Deflectores (ABR) es una fosa séptica mejorada debido a la serie
de deflectores por debajo de los cuales se fuerza el flujo de las aguas residuales. El mayor
tiempo de contacto con la biomasa activa (lodos) resulta en un tratamiento mejorado.
La mayoría de los sólidos de sedimentación son eliminados en la cámara de sedimentación en
el inicio del ABR, que normalmente representa el 50% del volumen total. Las cámaras de flujo
ascendente proporcionan eliminación adicional y digestión de la materia orgánica: la DBO
puede reducirse hasta un 90%, lo cual es muy superior a la fosa séptica convencional. Al irse
acumulando los lodos, se requiere el desazolve cada 2 o 3 años. Los parámetros críticos de
diseño incluyen un tiempo de retención hidráulica (TRH) entre 48 y 72 horas, velocidad de
flujo ascendente de las aguas residuales de menos de 0.6 m/h y el número de cámaras de flujo
ascendente (2 a 3)
Opcion “C”.- Tanques Imhoff.
El tanque imhoff es una unidad de tratamiento primario cuya finalidad es la remoción de
sólidos suspendidos. Para comunidades de 5000 habitantes o menos, los tanques imhoff
ofrecen ventajas para el tratamiento de aguas residuales domésticas, ya que integran la
sedimentación del agua y a digestión de los lodos sedimentados en la misma unidad.
El agua residual se introduce por la parte inferior, ascendiendo lentamente a través del manto
de lodos (gránulos). Los reactores suelen tener en su parte superior un sistema de separación
gas- sólido-líquido. Se consigue una alta elevada velocidad de eliminación de materia orgánica
con rendimientos elevados de depuración. Las aguas residuales fluyen a través de la cámara de
sedimentación, donde se remueven gran parte de los sólidos sedimentables. Estas unidades no
cuentan con unidades mecánicas que requieran mantenimiento y la operación consiste en la
remoción diaria de espuma, en su evacuación por el orificio más cercano y en la inversión del
flujo dos veces al mes para distribuir los sólidos de manera uniforme
Opción “D”.- Reactor anaerobio de flujo ascendente (RAFA)
Los reactores anaerobios de flujo ascendente se utilizan para el tratamiento de aguas residuales
concentradas, es uno de los procesos biológicos que para su buen funcionamiento requiere un
pretratamiento adecuado del agua residual a tratar para que este funcione adecuadamente, ya
que de lo contrario, podría presentarse obstrucciones en las tuberías de alimentación, lo que
ocasionaría un mal funcionamiento en el reactor.
52
La materia orgánica en ausencia de oxígeno molecular, nitratos y sulfatos es convertida a
meta-no y bióxido de carbono por la combinación de la actividad de cinco diferentes grupos
de microrganismos. En el proceso intervienen microrganismos facultativos y anaerobios
estrictos. La temperatura de operación aceptable se encuentra entre 15 y 25º C y a un intervalo
relativamente-te alto de 30 – 40º C, la temperatura óptima para el proceso anaerobio se ha
presentado a 37° C.
Opción “E”.- Sedimentador-Decantador Primario
Un sedimentador es una tecnología de tratamiento primario para aguas residuales. Está
diseñado para eliminar sólidos suspendidos por sedimentación. También se le llama
decantador, tanque de asentamiento o tanque de sedimentación. La baja velocidad del flujo en
un sedimentador permite que las partículas sedimentables se hundan, mientras los
componentes que pesan menos que el agua flotan hacia la superficie.
Los sedimentadores pueden reducir de manera significativa los sólidos suspendidos (remoción
de 50 a 70%) y la materia orgánica (remoción de 20 a 40% de DBO), y garantizar que estos
componentes no afecten negativamente los procesos de tratamiento posteriores.
Los sedimentadores tienen muchas formas; algunas veces incluso cumplen funciones
adicionales. Pueden ser tanques independientes o integrados en unidades de tratamiento
combinadas.
A continuación se realizara la matriz para determinar la selección de todas las alternativas
planteadas anteriormente y se elegirán las más óptimas y viables para el tratamiento del
afluente analizado ver tabla 15.
Tabla 15. Matriz cualitativa de selección alternativa de tratamiento primario
CRITERIOS ALTERNATIVA DE TRATAMIENTO
Opción “A” Opción “B” Opción “C” Opción “D” Opción “E”
Lagunas
anaerobias
Reactor
anaerobio
con
deflectores
Tanque
imhoff
Reactor de
flujo
ascendente(R
AFA)
Sedimentador-
decantador
primario
Terreno de
emplazamiento
(Requiere/No
requiere de grandes
extensiones)
Requiere de
grandes
extensiones
No requiere
de
grandes
extensiones
No requiere
de
grandes
extensiones
No requiere
de
grandes
extensiones
No requiere de
grandes
extensiones
53
Tratamiento para
Población
(Grande/ Pequeña)
Grande Pequeña Grande
Y Pequeña
Media Grande
Generación de
olores
(Alto/Medio/Bajo)
Alto Alto y dañino Medio Medio Medio
Costos de Operación
(Alto/Medio/Bajo)
Bajo Bajo Medio Alto Bajo
Reducción del DBO5
(Alto/Medio/Bajo)
Alto Medio Medio Alto Medio
Remoción eficiente
solidos suspendidos
(Eficiente/Poco
eficiente
Eficiente Poco
eficiente
Eficiente Poco eficiente Eficiente
Producción de lodo
(Alto/Medio/Bajo)
Bajo Medio Medio Bajo Medio
Energía eléctrica
(Requiere
alta/Poco/No requiere
energía)
Requiere
poco
No requiere No requiere Requiere + Requiere poco
TOTAL SUMA DE
VALORACION
20 16 20 15 21
SELECCIÓN
CUALITATIVA
VIABLE NO VIABLE VIABLE NO VIABLE VIABLE
Fuente: Elaboración propia
Analizando la matriz cualitativa para el tratamiento primario del proyecto se ha tomado en
cuenta las ventajas y desventajas que presenta cada tratamiento siendo las opciones más
viables la opción A, C y E de la matriz cualitativa.
1.15.3 Tratamiento secundario
Algunos tipos de tratamiento de aguas residuales correspondiente a esta etapa son:
Opcion “A”.- Lagunas facultativas y de Maduración
La tecnología de las lagunas de estabilización es uno de los métodos naturales más
importantes para el tratamiento de aguas residuales empleado sobre todo en climas cálidos
donde funcionan en forma óptima ya que el calor favorece la degradación de la materia
orgánica
Laguna Facultativa: aquí se realiza la etapa secundaria donde se remueve la mayoría de la
fracción remanente de la DBO5 soluble por medio de la actividad coordinada de algas y
bacterias heterotróficas.
54
Laguna de Maduración: aquí se lleva a cabo la remoción de patógenos y nutrientes
(principalmente Nitrógeno)
Opcion “B”.- Humedales artificiales
La tecnología de humedales artificiales puede ser considerada como un ecosistema en el que
los principales actores son:
El sustrato: sirve de soporte a la vegetación, permitiendo la fijación de la población
microbiana, que va a participar en la mayoría de los procesos de eliminación de los
contaminantes.
La vegetación (macrofitas): contribuye a la oxigenación del sustrato, a la eliminación de
nutrientes y sobre la que su parte subterránea también se desarrolla la comunidad microbiana.
El agua a tratar: circula a través del sustrato y de la vegetación los mecanismos involucrados
en la eliminación de los principales contaminantes presentes en las aguas residuales urbanas,
mediante el empleo de humedales artificiales son:
-Eliminación de sólidos en suspensión mediante procesos de sedimentación, floculación y
filtración.
-Eliminación de materia orgánica mediante los microorganismos presentes en el humedal,
principalmente bacterias, que utilizan esta materia orgánica como sustrato. A lo largo del
humedal existen zonas con presencia o ausencia de oxígeno molecular, por lo que la acción de
las bacterias sobre la materia orgánica tiene lugar tanto a través de procesos biológicos
aerobios como anaerobios.
-Eliminación de nutrientes como el nitrógeno y el fósforo, principalmente mediante
mecanismos de nitrificación – desnitrificación y precipitación.
-Eliminación de patógenos mediante adsorción, filtración o depredación.
-Eliminación de metales pesados como cadmio, cinc, cobre, cromo, mercurio, selenio, plomo,
etc.
Opcion “C”.- Filtro Anaerobio
Al igual que el reactor UASB, este pertenece al grupo de reactores de flujo ascendente,
rellenado con medio filtrante granular o plástico cuyas ventajas son las siguientes:
-Menor Producción de Lodo
-Menor superficie de área de secado de lodo
55
-No requiere equipos electromecánicos
-Tiempos de Retencion Hidraulica bajos.
Opción “D”.- Lodos Activados
Este proceso es el más utilizado para plantas de tratamiento grandes en países
económicamente avanzados. Es un proceso que requiere un alto nivel de energía y de costo
para su buena operación. El nombre de este proceso proviene de la producción de una “masa”
activada (viva) de microrganismos capaces de estabilizar un residuo vía procesos aerobios, el
proceso consiste en introducir el residuo orgánico en un reactor en donde se mantiene un
cultivo bacteriano aerobio. El ambiente aerobio en el reactor se consigue mediante el uso de
difusores o de aireadores mecánicos, que también sirven para mantener el líquido en estado de
mezcla completa.
Opción “E”.- Biodiscos
Una alternativa de tratamiento biológico para aguas residuales cuando no se dispone de
grandes extensiones de terreno, Este sistema de tratamiento biológico secundario es usada para
la remoción de la Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO) y para el pulido de efluentes
nitrificados. Las remociones de Demanda Bioquímica de Oxígeno obtenidas por este sistema
de
tratamiento, varían de 80-95%, dependiendo principalmente del tipo de agua residual por
tratar.
El biodisco presenta numerosas ventajas en comparación con otros sistemas de tratamiento
biológico. En el sistema de tratamiento con biodiscos no existen problemas de ruido.
Además puede eliminarse la sedimentación del agua antes de entrar al biodisco, lo cual no
afecta la capacidad de remoción de la demanda bioquímica de oxígeno. Con el proceso de
biodiscos se eliminan moscas y malos olores. La desventaja es que es un sistema muy
costoso.De igual forma para el tratamiento secundario se realizara el analisis cualitavo para
seleccionar las alternativas mas optimas y viables para el tratamiento ver tabla 16.
Tabla 16. Matriz cualitativa de selección alternativa de tratamiento primario
Criterios ALTERNATIVA DE TRATAMIENTO
Opción “A” Opción “B” Opción “C” Opción “D” Opción “E”
56
Lagunas
facultativas y
de Maduración
Humedales
artificiales
Filtro
Anaerobio
Lodos
Activados
Biodiscos
Terreno de
emplazamiento
(Requiere/No requiere de
grandes extensiones)
Requiere de
grandes
extensiones
Requiere de
grandes
extensiones
No requiere
de grandes
extensiones
No requiere de
grandes
extensiones
No requiere de
grandes
extensiones
Tratamiento para
Población
(Grande/ Pequeña)
Grande Pequeña Medio Grande Medio
Generación de olores
(Alto/Medio/Bajo)
alto Medio Medio Bajo Medio
Costos de Operación
(Alto/Medio/Bajo)
Bajo Bajo Bajo Alto Alto
Reducción del DBO5
(Alto/Medio/Bajo)
Medio Medio Medio Alto Alto
Remoción eficiente
solidos suspendidos
(Alto/Medio/Bajo)
Medio Alto Medio Alto Medio
Producción de lodo
(Alto/Medio/Bajo)
Bajo Bajo Bajo Medio Medio
Energía eléctrica
(Requiere alta/Poco/No
requiere energía eléctrica)
No requiere
energía
eléctrica
No requiere
energía
eléctrica
No requiere
energía
eléctrica
Requiere alta
energía
eléctrica
Requiere alta
energía
eléctrica
TOTAL SUMA DE
VALORACION
18 18 20 21 16
SELECCIÓN
CUALITATIVA
VIABLE NO VIABLE VIABLE VIABLE NO VIABLE
Fuente: Elaboracion propia
Analizando la matriz cualitativa de la tabla 16, para el tratamiento secundario del proyecto
tomando en cuenta las ventajas y desventajas que presenta cada tratamiento siendo las
opciones más viables la opción A, opción C y la opción D de la matriz, La opción B no se va a
considerar en la matriz de selección cuantitativa por ser un tratamiento para pequeña
población.
57
1.16 SELECCIÓN DE ALTERNATIVAS
1.16.1 Alternativa propuesta
1.16.1.1 Pre-Tratamiento
El siguiente tabla 17, muestra criterios de elegibilidad a fin de evaluar y seleccionar alternativa
para el Pre-tratamiento se tomara en cuenta el metodo manual y mecanico.
Tabla 17. Matriz QFD para Selección de Alternativas de Pretratamiento
RANGOS Y DEFINICIONES PARA CALIFICACION
Val
ore
s par
a
cali
fica
ción (
3 m
ayo
r
punta
je,
1 m
eno
r
punta
je)
1 Si Requiere Energía
Eléctrica
Requiere mantenimiento
constante
Mayor Costo de
Inversión
2 Requiere poca energía
3 No Requiere Energía
Eléctrica
El requerimiento de
Mantenimiento es Menor
Menor Costo de
Inversión
Fuente: Elaboracion Propia
De acuerdo a análisis de matriz de alternativas la opción “A” es la más viable en comparacion
al tratamiento automatico por mantener un costo menor haciendo un analisis las condiciones
economicas de la poblacion para optener el servicio que se pretente implementar, tomando en
cuenta las premisas de selección descritas en la Tabla Nº 17
Tabla 18. Matriz de Resultados Pretratamiento
MATRIZ DE RESULTADOS
OPCION REQUERIMIENTO DE
ENERGIA ELECTRICA
OPERACIÓN Y
MANTENIMIENTO
COSTO DE
INVERSION
PUNTAJE TOTAL
TIPO DE
TRTAMIENTO
A: TRATAMIENTO MANUAL 120 20 120 260
B: TRATAMIENTO AUTOMATICO 40 60 40 140
Fuente: Elaboracion Propia
PRE-TRATAMIENTO CRITERIOS
TECNOLOGICO ECONOMICO
OPCION REQUERIMIENTO DE
ENERGIA ELECTRICA
OPERACIÓN Y
MANTENIMIENTO
COSTO DE
INVERSION
Peso Criterio 40 20 40
A: TRATAMIENTO MANUAL 3 1 3
B: TRATAMIENTO AUTOMATICO 1 3 1
58
59
1.16.1.2 Tratamiento primario
En la tabla 19 se determinan los criterios de elegibilidad a fin de evaluar y elegir alternativa de proyecto para el Tratamiento
primario del agua residual.
Tabla 19. Matriz QFD para Selección de Alternativas Tratamiento Primario
RANGOS Y DEFINICIONES PARA CALIFICACION
Val
ore
s p
ara
cali
fica
ció
n (
3 m
ayo
r
pu
nta
je,
1 m
enor
pun
taje
)
1 <50% <30% 0% Mayor área
requerida
Requiere mucho
mantenimiento y
constante
Costo per
cápita > 10
$us/hab
La población tienen
completo rechazo a la
implementación de
este tipo de
tratamiento
Alta generación
de olores
2 50% 30% - 40% 30%-40%
Requiere
mantenimiento
regular
Costo per
capita entre 5
y 9 $us/Hab
La población, unos
están de acuerdo y
otros no
Media
generación de
olores
3 50% -
70% 50% - 70% >40%
Menor área
requerida
El requerimiento de
Mantenimiento es
Menor
Costo per
cápita menor
a 5 $us/Hab
La población tiene
aceptación a la
implementación de
este tipo de
tratamiento
Baja generación
de olores
Fuente: Elaboración Propia
TRATAMIENTO
PRIMARIO
CRITERIOS
TECNICO ECONOMICO SOCIAL AMBIENTAL/
SOCIAL
OPCION
EFICIENCIA
DE REMOCION
SST
EFICIENCIA
DE REMOCION
DBO5
EFICIENCIA
DE REMOCION
DQO
REQUERIMIENTO DE AREA
OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO
COSTO DE INVERSION
INCIDENCIA SOCIAL
GENERACION DE OLORES
Peso Criterio 10 15 10 10 10 20 15 10
A: LAGUNA ANAEROBIA 3 3 1 1 1 3 1 1
C: TANQUE IMHOFF 2 2 1 3 2 2 2 2
E: DECANTADOR PRIMARIO 3 2 2 3 2 2 3 2
60
De acuerdo a análisis de matriz de alternativas la opción “E” resulta como alternativa seleccionada, tomando en cuenta las premisas
de selección descritas en el Tabla 19.
Tabla 20. Matriz de Resultados Tratamiento Primario
Fuente: Elaboración Propia
Se desarrolló cada alternativa propuesta se analizó de tal forma que las opciones E es la más factible para el proyecto (tabla 20), una
de las ventajas del decantador primario trabaja mejor para grandes poblaciones en comparación que el tanque Imhoff. En el aspecto
técnico demuestra que es más eficiente en la remoción de los contaminantes presentes en el agua y en la remoción de los sólidos
suspendidos, un parámetro básico importante, por consiguiente el tratamiento secundario debe ser más eficiente en el aspecto de
remover los contaminantes no removidos en este tratamiento, el tratamiento requiere una menor área en comparación de la laguna
anaerobia, en el tema social de parte de la población, es más aceptable al no generar olores como las otras alternativas. Además el
decantador es una tecnología simple en la operación y mantenimiento y lo más importante que cumpla con las condiciones que se
requiere.
MATRIZ DE RESULTADOS
OPCION
EFICIENCIA
DE
REMOCION
SST
EFICIENCIA
DE
REMOCION
DBO5
EFICIENCIA
DE
REMOCION
DQO
REQUERIMIENTO
DE AREA
OPERACIÓN Y
MANTENIMIENTO
COSTO DE
INVERSION
INCIDENCIA
SOCIAL
GENERACION
DE OLORES
PUNTAJE
TOTAL TIPO
DE
TRTAMIENTO
A: LAGUNA
ANAEROBIA 30 45 10 10 10 60 15 10 190 C: TANQUE IMHOFF 20 30 10 30 20 40 30 20 200 E: DECANTADOR
PRIMARIO 30 30 20 30 20 40 45 20 235
61
1.16.1.3 Tratamiento secundario de las aguas residuales
En la tabla 21, muestra criterios de elegibilidad a fin de evaluar y elegir alternativa de proyecto para el Tratamiento secundario del
agua residua.
Tabla 21. Matriz QFD para Selección de Alternativas Tratamiento Secundario
RANGOS Y DEFINICIONES PARA CALIFICACION
Val
ore
s p
ara
cali
fica
ció
n (
3 m
ayor
pu
nta
je,
1 m
eno
r p
un
taje
) 1 <60% <30% <60% Mayor área
requerida
Mayor
disponibilidad
de terreno
Requiere mucho
mantenimiento y
constante
Mayor Costo
de Inversión
La población
tienen completo
rechazo a la
implementación de
este tipo de
tratamiento
Alta
generación de
olores
2 60% - 70% 50% - 60% 60% - 80% Requiere
mantenimiento
regular
Baja
generación de
olores
3 80% - 90% 80% - 95% 80% - 95% Menor área
requerida
Menor
disponibilidad
de terreno
El requerimiento
de Mantenimiento
es Menor
Menor Costo
de Inversión
La población tiene
aceptación a la
implementación de
este tipo de
tratamiento
No genera
olores
Fuente: Elaboración Propia
TRATAMIENTO SECUNDARIO
CRITERIOS
TECNICO ECONOMICO SOCIAL AMBIENTAL/
SOCIAL
OPCION
EFICIENCIA
DE
REMOCION
SST
EFICIENCIA
DE
REMOCION
DBO5
EFICIENCIA
DE
REMOCION
DQO
AREA
REQUERIDA
DISPONIBILIDAD
DE TERRENO
OPERACIÓN Y
MANTENIMIENTO
COSTO DE
INVERSION
INCIDENCIA
SOCIAL
GENERACION
DE OLORES
Peso Criterio 10 15 7 7 9 7 20 15 10 A: LAGUNA FACULTATIVA +
MADURACION 2 2 2 1 1 2 3 1 1
C: FILTRO ANAEROBIO 2 2 2 3 3 2 1 3 2 D: LODOS ACTIVADOS 3 3 3 3 3 1 1 3 3
62
De acuerdo a análisis de matriz de alternativas la opción “D” resulta como alternativa seleccionada, tomando en cuenta las premisas
de selección descritas en el Tabla 21.
Tabla 22. Matriz de resultados tratamiento secundario
MATRIZ DE RESULTADOS
OPCION
EFICIENCIA
DE
REMOCION
SST
EFICIENCIA
DE
REMOCION
DBO5
EFICIENCIA
DE
REMOCION
DQO
AREA
REQUERIDA
DISPONIBILIDAD
DE TERRENO
OPERACIÓN Y
MANTENIMIENTO
COSTO DE
INVERSION
INCIDENCIA
SOCIAL
GENERACION
DE OLORES
PUNTAJE
TOTAL TIPO
DE
TRTAMIENTO
A: LAGUNA
FACULTATIVA +
MADURACION 20 30 14 7 9 14 60 15 10 179 C: FILTRO
ANAEROBIO 20 30 14 21 27 14 20 45 20 211 D: LODOS
ACTIVADOS 30 45 21 21 27 7 20 45 30 246
Fuente: Elaboración Propia
Realizando un analisis por todo lo expuesto se opta por la alternativa D (tabla 22) de lodos activados convencional, ya que el área
que se requiere para su implementación no es muy alta, las aguas residuales podrán ser directamente evacuadas al canal Valverde y
al Rio Rocha, procurando que se cumple con los parámetros admisibles, especialmente el de DBO, residuos sólidos, nitrógeno y
fosforo.
Además este tipo de tratamiento bien operado no presenta olores fuera de esta planta, evitándose de esta manera conflictos sociales
con los vecinos del sector y con las actividades que circundan la planta.
En cuanto a los costos de infraestructura son más bajos, resultando sin embargo los costos de operación y mantenimiento un poco
elevados en relación a las anteriores alternativas, sin embargo, con un análisis más profundo se verá el tema para su administración
técnica y financiera de la planta. El reúso del agua se puede aplicar a todo el entorno por ser áreas de cultivos, favoreciendo
económicamente al reutilizar las aguas.
63
1.16.1.4 Tratamiento de lodos
Se propone que los lodos generados del tratamiento primario y secundario sean estabilizados a
través de las siguientes etapas que se muestra a continuación:
Esquema 3. Esquema tratamiento de fangos
Fuente: Elaboración propia
A pesar que el tratamiento de los lodos es costoso, se pueden obtener varios beneficios tanto
económicos para la población en general.
64
1.16.2 Tren de tratamiento
El tren de tratamiento de la alternativa que se propone demuestra que cumple con los criterios de la matriz de selección fectuando
en cuanto a la remocion una eficiente remocion (tabla )de los contaminates, cumpliento el efluente con los limites permisibles de la
ley 1333, ademas el area que se requiere para el emplazamiento de la planta no es muy extensa a comparacion de las lagunas,
respecto al costo son economicas las lagunas pero el efecto social que representa es inaceptable por la poblacion con la generacion
de olores como es en el caso de la planta de tratamientos de alba rancho. A continuacion en la tabla.. se observa el tren de
tratamiento optimo que se propone en el proyecto.
65
Esquema 4. Tren de tratamiento aguas residuales Valverde
66
Esquema 5. Propuesta planta de tratamiento de aguas residuales Valverde
TRATAMIENTO
PRELIMINAR
•Rejas, Desarenador y desgrasador (separación de solidos gruesos)
TRATAMIENTO PRIMARIO
•Decantador primario (remoción de solidos y materia orgánica)
TRATAMIENTO SECUNDARIO
•Lodos activados (remoción de compuestos orgánicos biodegradables y solidos suspendidos)
•Tanque de aireación (Oxigenación del efluente)
•Sedimentador secundario
REUSO
•Riego zonas agrícolas
TRATAMIENTO DE LODOS
•Deshidratación: Filtro banda
REUSO
•Compostaje: Mejoramiento de suelos sector agrícola
67
68
1.16.3 Eficiencia del tren de tratamiento de la propuesta
Se ha realizado el análisis según los parámetros de laboratorio de la calidad del afluente a continuación se observa las tablas 23 y
24.
Tabla 23. Eficiencia del tratamiento con los parámetros de Laboratorio CASA análisis 2017
Fuente: Elaboración propia
Tabla 24. Eficiencia del tratamiento con los parámetros de Laboratorio Alba Rancho 2019
PARAMETROS
2017
CONCENTRACION
AFLUENTE
PRE-TRATAMIENTO
TRATAMIENTO PRIMARIO
REMOSION SUBTOTAL
TRATAMIENTO SECUNDARIO
Calidad del
efluente
PTAR
Valverde
Clase
"D" Obs.
PORCENTAJE REMOCION PORCENTAJE REMOCION
SS DBO5 DQO SS DBO5 DQO
50% - 70% 30% - 40% 30% - 40% 80% - 90% 80% - 95% 80% - 95%
60% 35% 35% 80% 90% 90%
SS 280
168 112 89.6 22.4
<200 –
10000*
**
Ok
DBO5 354 123.9 230.1 207.09 23.01 < 60 Ok
DQO 437 152.95 284.05 255.645 28.405 < 30 Ok
PARAMETROS
2019
CONCENTRACION
AFLUENTE
PRE-TRATAMIENTO
TRATAMIENTO PRIMARIO
REMOSION SUBTOTAL
TRATAMIENTO SECUNDARIO
Calidad
del
efluente
PTAR
Valverde
Clase
"D" Obs.
PORCENTAJE REMOCION PORCENTAJE REMOCION
SS DBO5 DQO SS DBO5 DQO
50% - 70% 30% - 40% 30% - 40% 80% - 90% 80% - 95% 80% - 95%
60% 35% 40% 80% 95% 95%
69
Fuente: Elaboración propia
SS 432 259.2 172.8 138.24
34.56
<200 –
10000*** Ok
DBO5 316 110.6 205.4 195.13
10.27 < 60 Ok
DQO 998 399.2 598.8 568.86
29.94 < 30 Ok
70
En las tabla 23, se observa la eficiencia del tren de tratamiento con los datos de laboratorio de
la facultad de tecnología de San Simón CASA (Tabla ), dando resultados de SS=34.56 mg/l,
DBO5=10.27 mg/l y DQO= 29.94 mg/l, logrando una remoción de SS=92%, DBO5=96.5% y
DQO=97% y en la tabla 24, la eficiencia de la remoción de los datos de laboratorio de la
planta de tratamientos de Alba Rancho Semapa, obteniendo los valores SS=22.4 mg/l,
DBO5=23.1 mg/l y DQO= 28.405 mg/l, logrando una remoción de SS=92%, DBO5 y DQO=
93.5% por lo tanto los valores obtenidos cumplen con los límites permisibles de la norma
según la clasificación" "D" que se encuentra el rio Rocha actualmente parámetros un tanto
complicados de cumplir pero con un buen tratamiento se logra obtener los rendimientos
adecuados.
Para las características obtenidas se pretende reusar el agua tratada, en agricultura. El agua de
riego rara vez contiene concentraciones suficientemente altas de los principales
macronutrientes (nitrógeno, fósforo o potasio), para ser consideradas importantes en el
crecimiento vegetal. No obstante, el agua debe contener concentraciones de los
macronutrientes secundarios como calcio (Ca), magnesio (Mg) y azufre (S); además de
micronutrientes como boro (B), el fósforo enriquece el suelo y promueve buen crecimiento de
plantas, debemos tomar precauciones y aprender a manejarlo de una manera que logre los
mayores beneficios sin causar consecuencias adversas. A continuación veremos si se cumplen
con los parámetros admisibles de la guía de riego tabla 25-26 y (Anexo 5)
Tabla 25. Tabla Elementos presentes en el agua tratada y parámetros de agua para riego
Elemento Concentración Parámetro Permisible
BORO 3.25 2.0- 4.0 Permisible
Ph 7.23 6.5- 8 normal
Cobre 0.051 0.2 Permisible
Zinc 0.21 2 Permisible
Plomo 0.65 5 Permisible
Cadmio 0.0013 0.01 Permisible
Hierro 1.09 5 Permisible
Nitrógeno total 89.2 Mayor A 30 Severo
Fosforo total 15.66 30- 50 Permisible
Fuente: guía técnica para el reuso de aguas residuales en la agricultura (MMAyA)
71
Tabla 26. Tabla Sensibilidad o tolerancia de algunos cultivos al boro (B) del agua de riego
Boro en el agua para riego
(mg/l) Nivel de tolerancia Cultivos
Sensible 0.5 - 1.0
Durazno, cerezo, ciruelo, vid,
cebolla, ajo , trigo, cebada, girasol,
frutillas
Moderadamente sensible 1.0 - 2.0
Arveja, zanahoria, rábano, papa,
pepino
Moderadamente tolerable 2.0 - 4.0
Lechuga, col, apio, avena, maíz,
tabaco, calabaza
Tolerable 4.0 - 6.0 Tomate, alfalfa, remolacha
Muy tolerable 6.0 - 15.0 Esparragos
Fuente: Brithish Columbia wáter quality gudelines,web
Analizando la calidad del agua para riego el parámetro nitrógeno (tabla 25) están fuera del
rango permisible, sin embargo el tratamiento de lodos activados se remueve en un 80 % de
nitrógeno presente en el agua dando una concentración de N = 17.57 mg/l estando en un rango
moderado de concentración, y de fosforo la concentración de F = 15.66 mg/l, el tratamiento
Fosforo en un 14 % dando un resultado de F = 13.46 mg/l de igual forma se encuentra dentro
del rango también el boro es moderadamente tolerable para los cultivos que realizan en el área
(Choclo ). Por lo tanto las características de las aguas tratadas son óptimas para el reuso
agrícola.
1.17 LINEAMIENTOS PARA LA IMPLEMENTACION
A continuación se van a determinar ciertos parametros que han apoyado en la selección como
la población, el caudal y el emplazamiento que se requieren para su posterior diseño final.
1.17.1 Parámetros básicos de análisis
1.17.1.1 Población actual del proyecto
De acuerdo a la página de SIGED INE (2012), la población beneficiada para el proyecto es de:
Mediante la página Siged mapa y la información de las áreas de aporte (figura 7) a la estación
he determinado la población existente que se analizara en el proyecto, y el cálculo de la
determinación de la población futura para el proyecto, se muestran a continuación.
72
Tabla 27. Datos población por distrito
Distrito(parte) Población
Empadronada
Número de
Viviendas
D2-D3 72234 20504
D4 27581 7747
9 6767 1779
Total 106582 30030
Fuente: SIGED INE – CENSO 2012
Determinando la tasa de promedio anual de crecimiento entre los censos 2001-2012
Cochabamba-Cercado: i= 1.82%
Por el método geométrico se realizara la proyección de
la población:
Proyección 2012- 2019 (7 años)
D2-D3
Pf = 72234 (1+ 0.0182) ∧ 7
Pf=81954.596 (hab)
D4
Pf = 27581 (1+ 0.0182) ∧ 7
Pf= 31292.60 (hab)
D9
Pf = 6767 (1+ 0.0182) ∧ 7
Pf= 7677.64 (hab)
Proyección 2019-2039 (20 años)
t= 20 años proyección (tabla 6)
D2-D3
Pf = 81954.596 (1+ 0.0182) ∧ 20
Pf = 117553.39 (hab)
73
D4
Pf = 31292.6 (1+ 0.0182) ∧ 20
Pf= 44885.23 (hab)
D9
Pf = 7677.64 (1+ 0.0182) ∧ 20
Pf= 11012.5932 (hab)
Población total = 117553.39 + 44885.23 + 11012.5932 = 173.451 habitantes
Tabla 28. Proyección de la población periodo de diseño 20 años
Distrito(parte) Población
Empadronada 2012 Proyección 2019 Proyección 2039
D2-D3 72234 81954.596 117553.39
D4 27581 31292.6 44885.23
D9 6767 7677.64 11012.5932
Total 106582 120924.836 173451
Fuente: Elaboración propia
1.17.1.2 Caudales
El periodo de diseño para la planta de tratamiento será de 20 años (Tabla 6)
La dotación actualmente de la ciudad de Cochabamba es de 120 l/ha/día, para el proyecto se
va a considerar la dotación de Plan Metropolitano de Agua y Saneamiento de 135 l/ha/día.
Considerando que el 70% de aguas potables son descargados a la red de alcantarillado (NB
688, 2.3.4).
Calculo de los caudales para el diseño
Caudal medio diario:
Qmd = (173451*135)/86400
Qmd = 271.01 l/s
Caudal máximo diario:
k1 = Coeficiente de caudal máximo diario k1= 1,20
74
Qmáx.d = 1.20* 271.01
Qmáx.d = 325.22 l/s
Caudal máximo horario
Población mayor a 100000 k2= 1.5
Qmáxh. = 1.5* 325.22
Qmáxh.= 485.818 l/s
Calculo de caudales para alcantarillado y PTAR
Coeficiente de Retorno o aporte
"C" = 70 %
Coeficiente de punta
K1 = Coeficiente de máximo caudal diario = 1,2
K2 = Coeficiente de máximo caudal horario = 1,5
M = k1*k2
M= 1.2*1.5
M= 1.8
Caudal medio diario
Qm = 0.7 (173451*135)/86400
Qm = 189.71 l/s
Caudal máximo horario
75
Qmaxh = 1.8* 189.71
Qmaxh = 341.48 l/s
Caudal por conexiones erradas
Fce= 5%
Qe= Qmh*Fce
Qe = 341.48 * 0.05
Qe = 17.07 l/s
Caudal por infiltración
Cinf = 0.00005 l/s/m (dato Semapa)
Lco = 479933,58 m
Qinf= Cinf* Lco
Qinf= 0.00005*479933.58
Qinf= 24 l/s
Caudal de diseño red de alcantarillado
Qd = Qmax + Qinf + Qe
Qd = 341.48 + 24 + 17.07
Qd = 382.55 l/s
Caudal de diseño Planta de tratamientos
Qd = Qm + Qinf + Qe
Qdp = 189.71 + 24 + 17.07
Qdp = 230.78 l/s
A continuación, tabla 29 resumen de todos los parámetros del análisis que se está
considerando para el proyecto:
76
Tabla 29. Determinación del caudal de la Planta
Calculo de dotación y caudales de diseño Cant. Unid. Fuente:
Factor de variación diaria (K1 entre 1,2 y 1,5): 1,2 Numeral 2,3,3,2 (Cap. 2) NB
689
Factor de variación horaria (Poblacion mas de
100000 hab): 1.5
Numeral 2,3,3,3 (Cap. 2) NB
689
Dotación media diaria (Do): 120.00 l/hab/día Dotacion actual diaria
Dotación futura (Df): 135.00 l/hab/día Plan Metropolitano de Agua y
Saneamiento
Consumo medio diario (Qm): 271.01 l/seg Numeral 3,4,1 (Cap. 3) NB 689
Consumo máximo diario (Qmd): 325.22 l/seg Numeral 3,4,2 (Cap. 3) NB 689
Consumo máximo horario (Qmh): 487.83 l/seg Numeral 3,4,3 (Cap. 3) NB 689
Caudal de Diseño (Qdt) Red de Alcantarillado: 382.55 l/seg
Calculo de caudales para alcantarillado y PTAR Cant. Unid. Fuente:
Coeficiente de Retorno: 70% Numeral 2,3,4 (Cap. 2) NB 688
Método Coeficiente de Punta (M): CVC Coef. Variacion
Caudal Numeral 2,3,6 (Cap. 2) NB 688
Coeficiente de Punta (M):M=k1*k2 1.8 Numeral 2,3,6,5 (Cap. 2) NB
688
Coeficiente de Infiltración: 0,00005 l/seg/m Numeral 2,3,5,5 (Cap. 2) NB
688
Longitud aproximada total red de colectores
proyectada: 479933,58 m Longitud aprox. Dato Semapa
Factor por conexiones erradas: 5% al 10% 5% Numeral 2,3,5,6 (Cap. 2) NB
688
Caudal medio diario doméstico (Qm): 189.71 l/seg Numeral 2,3,5,1 (Cap. 2) NB
688
Caudal máximo horario doméstico (Qmh):M*Qm 341.48 l/seg Numeral 2,3,7 (Cap. 2) NB 688
Caudal de Infiltración lineal (Qinf):Cinf*L.colec 24,00 l/seg Numeral 2,3,5,5 (Cap. 2) NB
688
Caudal por conexiones erradas (Qce):Qmh*Fce 17.0739 l/seg Numeral 2,3,5,6 (Cap. 2) NB
688
Caudal de Diseño (Qdt) Red de Alcantarillado: 382.55 l/seg Numeral 2,3,8 (Cap. 2) NB 688
Caudal de Diseño (Qdt) PTAR:Qm+Qinf+Qce 230.78 l/seg
Fuente; Elaboración Propia
77
El Caudal de diseño de la planta para la población de 173451 hab es de 230.78 l/s = 19939.392 m3/d
1.17.2 Selección del área de emplazamiento PTAR Valverde
El área de emplazamiento propuesto (figura 11) depende de la aceptación social, se debe
analizar referente a temas legales sobre el derecho propietario, principalmente el
consentimiento de los vecinos y el tipo de tratamiento más adecuado que cumpla con la
normativa vigente.
El área requerida de terreno es calculada por una ecuación desarrollada en la tabla 30. Las
áreas de terreno comprenden todos los espacios necesarios como son edificios, parqueos,
caminos de acceso, zonas de desahogo, etc. El espacio sobrante puede ser plantado con árboles
y arbustos con fines paisajísticos y para amortiguar los olores ofensivos y los ruidos
producidos por las plantas. La ecuación y las áreas de terreno estimados son:
Tabla 30. Requerimiento de Terreno para Procesos Alternativos
Requerimiento de Terreno para Procesos Alternativos
Proceso de
Tratamiento Ecuación
Área de Terreno Requerida (ha) Obs.
15,000 m3/d 10,000m3/d 5,000 m3/d
Lodos
activados c. A= 4.78 Q^ 0.633 2.65 2.05 1.32
Cifras
redondeadas
Lagunas de
oxidación A= 5.00 Q^ 0.723 3.54 2.64 1.6
Cifras
redondeadas
Fuente: Apéndice-9 plantas de tratamiento para aguas residuales, 2001
Donde:
A = área de terreno requerida en hectáreas
Q = caudal de entrada de aguas residuales, en 1,000 m3/día
Q =230.78 l/s = 19939.392 m3/día
Relación:
Q = 15,000 m3/d 2.65 (ha)
Q = 19939.392 m3/d A (ha)
A = (19939.392*2.65) / 15,000
A = 3.52 (ha) Área requerida aproximada
Área propuesta requerida
78
Área requerida propuesta 1.5 (ha) Área cedida
2.0 (ha) Área complementaria(Tramites)
Fuente: Elaboración propia
Es muy importante informar que se ha realizado la identificación del área más factible para la
implementación de la PTAR – Valverde, la cual corresponde a 3.5 hectáreas la misma que se
ubica en lado oeste del Distrito – 9, sobre el ex cause del rio Rocha, de propiedad Municipal, a
continuación plano de ubicación (figura 11).
Figura 11. Emplazamiento del área de proyecto
Fuente: Elaboración propia en base al Analisis Semapa.
En la figura Nº 12, se observa dos opciones de líneas de aducción de la Estación Valverde
hacia el área donde se pretende emplazar el proyecto.
Figura 12. Líneas de aducción
79
Fuente: Elaboración propia en base al Análisis SEMAPA
1.17.3 Costos de inversión
1.17.3.1 Costo de inversión para la planta
A corde a la tabla 31, se estimaron los costos de la planta de tratamientos para el tratamiento
de lodos activados.
Tabla 31. Costo tratamiento de lodos activados
Lodos activados Unidad US$/Cantidad US$/hab.
Pretratamiento(rejas, desarenador) Gbl. 0.5
Tanque sedimentación primaria m3 250 6
Tanque de aireación m3 300 75
Condensador m3 150 1.5
Lodos activados Unidad US$/Cantidad US$/hab.
Lechos de secado m2 20 3
Edificaciones, caminos, tuberías Gbl. 3
Bombas Gbl. 1
Suma 90
Fuente: Wolfgang Wagner. (2010). Recomendaciones para la elección de plantas de
tratamiento de agua residual aptas para Bolivia
Costo inversión para la planta
80
Población 2039 = 173451 (hab)
Tratamiento de lodos activados precio = 90 US$/hab
Costo inversión = 90 US$/hab* 173451 hab
Costo inversión = 15.610.590 US$
1.17.3.2 Costo de operación para la planta
Los costos de operación y mantenimiento son los que se generan para garantizar el buen
desempeño de las operaciones y procesos de tratamiento del agua y asegurar que las
instalaciones sean operadas y mantenidas eficientemente.
Es difícil determinar los costos específicos para todos los tipos de plantas o todas las
combinaciones de etapas posibles; por ello, en el presente libro se agrupan aquellas que tienen
una operación o costos similares, que también dependen de la cantidad de las unidades
paralelas (series), de las características del agua residual, de la construcción de la planta
(calidad) y del grado de mecanización. Debido a esto, los valores expuestos en la Tabla 32 son
sólo orientativos.
Costos específicos del personal
Sistemas con lodos activados
Tabla 32. Costo del personal lodos activados
Fuente: Wagner, 2010
Con tratamiento de lodos separado:
Empleados = 0,0009 • hab ^ 0,8353
Empleados = 0,0009 • 173451 ^ 0,8353
Empleados = 21.40 = 22
Cargo / Función
Nro.
Valor de
referencia
US$/ mes
Jefe de planta 1 600
Ingeniero Eléctrico 1 400
Biólogo, Químico 1 400
Operador 15 257
Peón 7 220
81
Costo jefe de planta
Costos por año jefe de planta = 1* 600* 12
Costos por año jefe de planta =7200 US$
Costos por año ingeniero eléctrico
Costos por año ingeniero eléctrico = 1* 400 * 12
Costos por año ingeniero eléctrico = 4800 US$
Costos por año biólogo y químico
Costos por año biólogo y químico = 2 * 400 * 12
Costos por año biólogo y químico = 9600 US$
Costos por año operadores
Costos por año operadores = 12* 270 * 12
Costos por año operadores = 38880 US$
Costos por año perones
Costos por año perones = 7 * 220 * 12
Costos por año perones = 18480 US$
Costo personal total = 7200 + 4800 + 9600 + 38880 + 18480
Costo personal total = 69360 US$ al año
Costo personal total = 69360/173451 US$/hab*año
Costo subtotal operación por habitante = 0.39 US$/hab*año
1.17.3.3 Costos de mantenimiento
Los costos de mantenimiento serán (estimados):
Los costos anuales de mantenimiento para el tratamiento de lodos activados se muestran a
continuación en la tabla 33
Tabla 33. Costos de mantenimiento para lodos activados
Costos de mantenimiento para lodos activados (estimado)
82
Área de tratamiento
% de los costos de
mantenimiento anual en
relación a los costos de
inversión
% parcial de
los costos de
la inversión
(estimados)
Producto (%)
Pretratamiento 0.7 1 0.007
Tanque aireación 0.7 40 0.28
Aireación 3 25 0.75
Rascadores 1.5 10 0.15
Esperadores 0.7 20 0.14
Lechos de secado 0.3 4 0.012
Totales 1.339
Fuente: Wolfgang Wagner. (2010). Recomendaciones para la elección de plantas de
tratamiento de agua residual aptas para Bolivia
Costo por mantenimiento estimado
Costo por mantenimiento estimado = 0.01339 * 15.610.590
Costo por mantenimiento estimado = 209025.8 US$/ año
Costo por mantenimiento estimado = 209025.8 / 173451
Costo subtotal por mantenimiento estimado = 1.20 US$/ (hab* año)
Costo precio total por habitante = 0.39 US$/ (hab* año) + 1.20 US$/ (hab* año)
Costo precio total por habitante = 1.59 US$/ (hab* año)
Costo del mantenimiento y operación de la planta es de 1.59 US$/ (hab* año)
83
CONCLUSIONES
A partir de los resultados de la investigación del proyecto se tienen las siguientes
conclusiones:
La recopilación de la información permitió estructurar de una mejor forma el proyecto
obteniendo la descripción y las características del área de estudio, en el análisis se ha
considerado los dos resultados de laboratorio del afluente de distintos años se observó la
variación de los parámetros de la carga contaminante haciendo una comparación con los
límites permisibles de la ley Nº1333 están moderadamente altos, se han determinado algunos
parámetros básicos de la población proyectada a 20 años y un caudal de diseño de 230.78 l/s
que servirán para continuar en lo que será el diseño de la planta más adelante.
Asimismo, se ha determinado las opciones de las alternativas de tratamiento, elaborándose
una matriz cualitativa y cuantitativa en base a los criterios: técnicos, económicos, sociales y
ambientales para la selección de las alternativas de los procesos para el tratamiento de las
aguas residuales, resultando como alternativa viable el pretratamiento que se opere de forma
manual, un tratamiento primario de un sedimentador-decantador primario y un tratamiento
secundario por el tratamiento biológico aerobio de lodos activados convencional, como todo
procedimiento genera lodos se ha seleccionado un posible tratamiento. Para verificar si en tren
de tratamiento es el adecuado se ha determinado la eficiencia que representa la propuesta, se
tiene una remoción de SS=92%, DBO5 y DQO= 93.5% según los datos de laboratorio CASA
2017, y una remoción de SS=92%, DBO5=96.5% y DQO=97% del análisis del laboratorio de
Alba Rancho SEMAPA, logrando cumplir con los parámetros de las condiciones de vertido de
clase D del rio Rocha, asimismo se ha determinado el análisis de cumplimiento de agua para la
riego logrando llegar a las parámetros permisibles.
De esta manera se podrá lograr que sr cumpla con la normativa vigente en cuanto al tema
ambiental y en cuanto a lo social respecto a la salud de la población se garantiza que no exista
morbilidad causada por olores y aguas contaminadas.
84
RECOMENDACIONES
Se recomienda que se realice los estudios de la calidad del rio rocha en el punto donde el
canal Valverde vierte las aguas tratadas para tener un mejor análisis para la propuesta. El
proceso de lodos activados requiere atención cuidadosa y una operación de supervisión
competente, incluido un control rutinario de laboratorio, Se debe realizar el estudio y análisis
técnico para el tratamiento y disposición de fangos, es preferible tratarlos para poder
aprovecharlos y un método de desinfección para mejorar aún más la calidad del agua. Se
recomienda continuar con la socialización de la propuesta más a fondo el tema ambiental de la
propuesta y continuar con los aspectos legales e iniciar con el proceso de contratación de la
consultora que desarrolle el estudio a nivel de diseño final de todos los componentes, de igual
forma realizar un análisis más a detalle de lo que sería el costo para la implementación de la
propuesta.
Asimismo, se debe compartir esta propuesta con la comunidad para que se desarrolle un
trabajo conjunto y se pueda instalar las condiciones para que la planta funcione en las mejores
condiciones y sea un trabajo compartido y consensuado que aporte al desarrollo de la
comunidad.
85
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
LIBROS
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-Reglamento en Materia de Contaminación Hídrica (27 Abril.1992).En REGLAMENTACION
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86
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88
ANEXOS
ANEXO 1. Informes de los análisis de laboratorio
89
90
91
ANEXO 2. Cuadro N° a-1 valores máximos admisibles de parámetros en cuerpos receptores
92
93
ANEXO 3. Eficiencias de remoción de contaminantes por tecnologías
94
Fuente: Rodríguez Miranda, J. P., García Ubaque, C. A., & Pardo Pinzón, J. (2015) en base a los
autores citados
Calidades y rendimientos obtenibles de los procesos de tratamiento de aguas residuales
95
ANEXO 4. Consideraciones para la ponderación del peso de criterios
Fuente: Rodríguez Miranda, J. P., García Ubaque, C. A., & Pardo Pinzón, J. (2015) en base a los
autores citados
96
ANEXO 5. Directrices para interpretar la calidad de las aguas para riego
97
ANEXO 6. Contenido máximo de elementos traza presentes en el agua de riego
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