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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONALINSTITUTO POLITÉCNICO NACIONALINSTITUTO POLITÉCNICO NACIONALINSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

Rehabilitación, ampliación e implementación del tratamiento secundario en la planta de aguas

residuales de la ciudad de Tepic, Nayarit

TT EE SS II SS

QUE PARA OBTENER EL TITULO DEQUE PARA OBTENER EL TITULO DEQUE PARA OBTENER EL TITULO DEQUE PARA OBTENER EL TITULO DE

Ingeniero Químico IndustrialIngeniero Químico IndustrialIngeniero Químico IndustrialIngeniero Químico Industrial

P R E S E N T AP R E S E N T AP R E S E N T AP R E S E N T A

Jesús Antonio Chávez López

DIRECTOR DE TESISDIRECTOR DE TESISDIRECTOR DE TESISDIRECTOR DE TESIS

ING. HÉCTOR VALDÉS PÉREZING. HÉCTOR VALDÉS PÉREZING. HÉCTOR VALDÉS PÉREZING. HÉCTOR VALDÉS PÉREZ

México, D.F.México, D.F.México, D.F.México, D.F.,,,, noviembrenoviembrenoviembrenoviembre de 2007 de 2007 de 2007 de 2007

DedicatorDedicatorDedicatorDedicatoriiiiasasasas

Dedico este trabajo a:

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ÍNDICE

RESUMEN vii

INTRODUCCIÓN ix

CAPÍTULO I GENERALIDADES 1

I.1 DISPONIBILIDAD DE AGUA EN LA REPÚBLICA MEXICANA 7

I.2 CALIDAD DEL AGUA 9

I.3 USOS DEL AGUA 10

I.3.1 USO AGROPECUARIO 11

I.3.2 USO PARA ABASTECIMIENTO PÚBLICO 11

I.3.3 USO PARA INDUSTRIA AUTOABASTECIDA 12

I.4 PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES 13

I.5 FUENTES DE CONTAMINACIÓN DEL AGUA 13

I.5.1 DESECHOS HUMANOS Y ANIMALES 13

I.5.2 DESPERDICIOS CASEROS 14

I.5.3 CORRIENTES PLUVIALES 14

I.5.4 INFILTRACIONES DE AGUAS SUBTERRÁNEAS 14

I.5.5 DESECHOS INDUSTRIALES 15

I.6 MARCO LEGAL DEL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES EN LA

REPÚBLICA MEXICANA 15

I.7 DISPOSICIÓN DE AGUAS RESIDUALES 20

I.7.1 DISPOSICIÓN POR IRRIGACIÓN 21

I.7.2 DISPOSICIÓN SUBSUPERFICIAL 21

I.7.3 DISPOSICIÓN POR DILUCIÓN 21

I.8 POSIBILIDADES DE REUSO 22

I.8.1 REUSO MUNICIPAL 23

I.8.2 REUSO INDUSTRIAL 23

I.8.3 REUSO AGRÍCOLA 24

I.8.4 REUSO RECREATIVO 24

I.8.5 RECARGA DE ACUÍFEROS 24

CAPÍTULO II COMPOSICIÓN Y PARÁMETROS DE EVALUACIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA RESIDUAL 30

II.1 COMPUESTOS Y PARÁMETROS FÍSICOS 30

II.1.1 SÓLIDOS TOTALES 30

ÍNDICE

ii

II.1.2 SÓLIDOS DISUELTOS O FILTRABLES 30

II.1.3 SÓLIDOS SUSPENDIDOS 31

II.1.4 SÓLIDOS SUSPENDIDOS: VOLÁTILES Y FIJOS 31

II.1.5 SÓLIDOS SEDIMENTABLES 31

II.1.6 TEMPERATURA 32

II.1.7 COLOR 32

II.1.8 OLOR 32

II.2 COMPUESTOS Y PARÁMETROS QUÍMICOS 33

II.2.I ORGÁNICOS 33

II.2.I.1 DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXÍGENO (DBO5) 33

II.2.I.2 DEMANDA QUÍMICA DE OXÍGENO (DQO) 34

II.2.I.3 CARBONO ORGÁNICO TOTAL (COT) 34

II.2.I.4 GRASAS Y ACEITES 34

II.2.I.5 AGENTES TENSOACTIVOS, SUSTANCIAS ACTIVAS AL

AZUL DE METILENO Y DETERGENTES 35

II.2.I.6 FENOLES 35

II.2.II INORGÁNICOS Y GASES 36

II.2.II.1 POTENCIAL HIDRÓGENO (pH) 36

II.2.II.2 ALCALINIDAD 37

II.2.II.3 NITRÓGENO Y FÓSFORO 37

II.2.II.4 METALES PESADOS Y COMPUESTOS TÓXICOS 37

II.2.II.5 OXÍGENO DISUELTO 38

II.2.II.6 METANO 38

II.3 COMPUESTOS Y PARÁMETROS BIOLÓGICOS 39

II.3.1 BACTERIAS 39

II.3.2 HONGOS 40

II.3.3 ALGAS 40

II.3.4 PROTOZOARIOS 40

II.3.5 ROTÍFEROS 40

II.3.6 CRUSTÁCEOS 40

II.3.7 VIRUS 40

CAPÍTULO III

NIVELES GENERALES DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES 43

CLASIFICACIÓN DE TRATAMIENTOS 45

ÍNDICE

iii

III.1 TRATAMIENTO PREVIO O PRELIMINAR 47

III.2 TRATAMIENTO PRIMARIO 48

III.2.I MÉTODOS FÍSICOS 50

III.2.I.1 SEDIMENTACIÓN 50

III.2.II MÉTODOS QUÍMICOS 57

III.2.II.1 NEUTRALIZACIÓN 57

III.2.II.2 COAGULACIÓN 57

III.2.II.3 DESINFECCIÓN 58

III.2.II.3.1 CLORACIÓN 60

III.2.II.3.2 BROMACIÓN 61

III.2.II.3.3 YODACIÓN 61

III.2.II.3.4 OZONO 62

III.2.II.3.5 LUZ ULTRAVIOLETA 62

III.3 TRATAMIENTO SECUNDARIO 62

III.3.1 FILTROS DE ARENA INTERMITENTES 63

III.3.2 LECHOS DE CONTACTO 64

III.3.3 FILTROS GOTEADORES 65

III.3.4 FILTROS PERCOLADORES 66

III.3.5 CLARIFICADORES FINALES 71

III.3.6 LODOS ACTIVADOS 71

III.3.7 LAGUNAS DE ESTABILIZACIÓN 73

III.3.7.1 TIPOS DE LAGUNAS 74

III.3.8 DISCOS BIOLOGICOS (BIODISCOS) 77

III.4 TRATAMIENTO TERCIARIO 81

III.4.1 FILTRACIÓN 81

III.4.2 ELIMINACIÓN DE OLOR, COLOR Y SABOR 84

III.4.3 COAGULACIÓN 85

III.4.4 DESMINERALIZACIÓN 85

III.4.4.1 ELECTRODIÁLISIS 85

III.4.4.2 INTERCAMBIO IÓNICO 86

III.4.4.3 ÓSMOSIS INVERSA 87

III.5 TRATAMIENTO DE LODOS 87

III.5.1 LODOS ACTIVADOS CON AEREACIÓN ESCALONADA 90

III.5.2 LODOS ACTIVADOS CON AEREACIÓN GRADUADA 90

III.5.3 LODOS ACTIVADOS CON AEREACIÓN MODIFICADA 90

ÍNDICE

iv

III.5.4 LODOS ACTIVADOS CON AEREACIÓN ACTIVADA 90

III.5.5 LODOS ACTIVADOS CON ESTABILIZACIÓN POR CONTACTO 90

CAPÍTULO IV

PLANTA DE TRATAMIENTO PRIMARIO DE AGUAS RESIDUALES DE LA CIUDAD DE TEPIC, NAYARIT

96

IV.1 ANTECEDENTES 99

IV.2 CONDICIONES PARTICULARES DE DESCARGA 101

IV.3 DESCRIPCIÓN DEL TRATAMIENTO ACTUAL 103

IV.4 CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO 106

IV.4.1 UBICACIÓN 106

IV.4.2 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS 106

IV.4.3 PARÁMETROS DE DISEÑO ORIGINAL 108

IV.4.4 DISPOSICION DE EQUIPOS Y UNIDADES -ARREGLO DE

CONJUNTO- 109

IV.5 DESCRIPCIÓN DE MÉTODOS, EQUIPOS Y UNIDADES QUE COMPONEN

LA PLANTA 112

IV.5.1 INFLUENTE 113

IV.5.2 OBRA DE TOMA 113

IV.5.3 DESARENADOR 114

IV.5.4 CAJA DE DISTRIBUCIÓN 115

IV.5.5 SEDIMENTADORES PRIMARIOS 115

IV.5.6 EDIFICIO DE CLORACIÓN 117

IV.5.7 PRETRATAMIENTO DE AGUA PARA EL SISTEMA DE MEZCLADO

DE CLORO 117

IV.5.8 CISTERNA DE BOMBEO 117

IV.5.9 TANQUE DE CONTACTO DE CLORO 118

IV.5.10 MEDIDOR PARSHALL 119

IV.5.11 LABORATORIO 119

IV.6 TRATAMIENTO DE LODOS 120

IV.6.1 SEPARADOR DE LODOS 120

IV.6.2 CÁRCAMO DE SOBRENADANTES 120

IV.6.3 EDIFICIO DE SECADO DE LODOS 121

IV.6.4 DISPOSICIÓN DE LODOS 122

ÍNDICE

v

CAPÍTULO V DIAGNÓSTICO INTEGRAL DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO ACTUAL 124

V.1 INSPECCIÓN FÍSICA Y RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN 125

V.2 AFORO Y MONITOREO DE LA CALIDAD DEL AGUA RESIDUAL 129

V.3 ANÁLISIS DE RESULTADOS DEL PROGRAMA DE AFORO Y MONITOREO 133

V.3.1 ANÁLISIS DE EFICIENCIAS TOTALES DE LA PLANTA DE

TRATAMIENTO 133

V.3.2 ANÁLISIS DE LOS PRINCIPALES PARÁMETROS DE CALIDAD DEL

AGUA 136

V.3.3 ANÁLISIS DE RESULTADOS DE LA LÍNEA DE LODOS 140

V.4 EVALUACIÓN FUNCIONAL DE LOS EQUIPOS Y UNIDADES QUE

COMPONEN LA PLANTA 141

V.5 DICTÁMEN DE EFICIENCIA DEL TRATAMIENTO ACTUAL 146

CAPÍTULO VI

REHABILITACIÓN, AMPLIACIÓN E IMPLEMENTACIÓN DEL TRATAMIENTO SECUNDARIO EN LA PLANTA DE AGUAS RESIDUALES DE LA CIUDAD DE TEPIC, NAY.

158

VI.1 FACTORES DE EVALUACIÓN PARA SELECCIONAR EL TRATAMIENTO A

IMPLEMENTAR 159

VI.2 ANÁLISIS Y EVALUACIÓN DE ALTERNATIVAS DE TRATAMIENTO 160

VI.2.I ANÁLISIS DE ALTERNATIVAS 161

VI.2.I.1 FILTROS BIOLÓGICOS CON MEDIO DE PIEDRA 161

VI.2.I.2 FILTROS BIOLÓGICOS CON MEDIO SINTÉTICO 162

VI.2.I.3 LODOS ACTIVADOS CONVENCIONAL 163

VI.2.I.4 SISTEMA DUAL CON FILTROS BIOLÓGICOS Y TANQUE

DE CONTACTO 163

VI.2.II EVALUACIÓN DE ALTERNATIVAS 164

VI.3 SELECCIÓN DE LA ALTERNATIVA DE TRATAMIENTO 167

VI.4 PROYECTO DE REHABILITACIÓN 168

VI.5 PROYECTO DE AMPLIACIÓN 169

VI.6 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO PROPUESTO 171

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 175

BIBLIOGRAFÍA 178

ANEXOS 183

vii

RESUMEN

En este documento se aborda el problema de contaminación de las aguas usadas para

diferentes fines por los habitantes de la ciudad de Tepic, Nayarit, las que hasta el año

de 1991 eran vertidas sin tratamiento previo al río Mololoa, cuerpo de agua que fluye a

través de la ciudad. A partir de ese año y hasta la fecha, se descargan a esa corriente

las aguas tratadas en la planta de aguas residuales, la cual consta de pretratamiento y

tratamiento primario para la línea de agua y el tratamiento de la línea de lodos.

De conformidad con la legislación ambiental vigente, para el reuso del efluente de la

planta que es el de riego agrícola y/o descarga a cuerpo receptor –río Mololoa-, el nivel

del tratamiento instalado no proporciona una calidad aceptable de agua tratada, debido

a que no cumple con las condiciones particulares de descarga –CPD’s- establecidas.

Para dar solución a esta problemática se realizó una investigación exhaustiva sobre la

disponibilidad, calidad, fuentes de contaminación y normatividad ambiental en materia

de agua; la composición y parámetros de evaluación de la calidad del agua residual y

los fundamentos teóricos del tratamiento de aguas residuales municipales, definiendo

métodos y equipos utilizados; asimismo se efectuaron visitas a la planta de tratamiento

para conocer su situación actual y se realizaron entrevistas con las autoridades

competentes para recopilar información; del análisis de la misma se elaboró el

diagnóstico de la eficiencia de funcionamiento y el dictamen correspondiente, del cual

se desprende que es necesario completar el sistema con la implementación del

tratamiento secundario, considerando la utilización y, en su caso, rehabilitación de los

equipos y unidades actuales y la ampliación de la capacidad del gasto a tratar.

En este contexto, se analizan alternativas de solución existentes en el mercado que se

pueden aplicar en este caso en particular, seleccionando la de filtros biológicos de alta

carga con medio sintético, debido a que ofrece las mejores condiciones para

complementar el sistema de tratamiento actual, el uso de los equipos, unidades y la

ampliación de la capacidad de la planta, con lo cual se obtiene un efluente de calidad

que cumple con la normatividad ambiental, las condiciones particulares de la descarga

y, por consecuencia, se reduce el problema de contaminación del agua de la ciudad.

ix

INTRODUCCIÓN

n los albores del siglo XXI se vislumbra un panorama difícil y complejo

respecto del aprovechamiento y conservación de los recursos naturales de

nuestro país: la contaminación, degradación y destrucción del medio ambiente

avanzan a un ritmo tal, que desafían la imaginación.

Resulta paradójico que siendo México una nación con una importante riqueza y

diversidad ecológica, que hacen del territorio nacional un lugar privilegiado en el

planeta, no se ha logrado generar un bienestar social equitativo ni una cultura del

aprovechamiento sustentable de los recursos naturales.

Es innegable y se ha hecho patente, la estrecha relación que existe entre los procesos

de degradación ambiental, el deterioro de la calidad de vida de la población y el

incremento de la pobreza y la marginación, mostrando la dimensión social de los

cambios que ha sufrido la naturaleza, en tanto que aumentan los costos económicos de

la urbanización, la lucha contra la contaminación y la restauración ambiental.

Esta degradación ambiental esta asociada a los procesos de deforestación y erosión de

suelos; a la pérdida de recursos acuícolas y al uso insostenible de los recursos

energéticos; a la creciente densidad urbana e industrial; así como a la contaminación

ambiental y al aumento de los riesgos ecológicos.

Los procesos de conservación ambiental por un lado, y la emergencia de modelos de

desarrollo acelerados por el otro, han generado contradicciones a lo largo de la historia,

planteando un dilema entre crecimiento económico, conservación y preservación

ambiental.

Esta problemática que afecta a todo el planeta, se abordó por primera vez por la

comunidad internacional hace tres décadas, en la Conferencia Mundial de las Naciones

Unidas sobre el Medio Ambiente Humano, celebrada en Estocolmo, Suecia en 1972, en

la que se reconoció la necesidad de establecer límites y dar nuevas bases y

orientaciones al crecimiento económico, generando una racionalidad productiva capaz

de controlar y revertir los costos ecológicos del desarrollo industrial y el crecimiento del

E

INTRODUCCIÓN

x

consumo, sus efectos en el deterioro ambiental y en la calidad de vida de las mayorías.

Posterior a la década de los setentas, el desarrollo de temas ecológico-económicos y su

presentación en foros internacionales se ha evidenciado y ha adquirido dimensiones

importantes. Incluso los tratados de libre comercio y acuerdos comerciales, en general,

han buscado introducir normas y reglamentos ecológicos que coadyuven a resolver el

problema ambiental del planeta, que ha rebasado las fronteras de las naciones.

Entre los ejemplos más notables de este problema ambiental que afectan a todos los

países se pueden citar: la destrucción de la capa de ozono, los cambios climáticos, la

lluvia ácida, la pérdida de biodiversidad, el sobrecalentamiento de la tierra y el destino

de los residuos tóxicos y nucleares, entre otros, los que no están confinados al interior

de cada nación, planteando el carácter global de la problemática ambiental.

En el marco de la Conferencia de las Naciones Unidas sobre Ambiente y Desarrollo

-Cumbre de la Tierra- realizada en Río de Janeiro, Brasil en 1992, la comunidad

internacional propuso la Agenda 21 como un programa de acción para el siglo XXI que,

de ser asumido por todas y cada una de las naciones, coadyuvaría a sentar las bases

para transitar hacia un desarrollo sustentable.

Uno de los requisitos fundamentales para transitar a este desarrollo sustentable es

articular iniciativas, esfuerzos, recursos económicos y capacidades de gestión entre el

sector público -incluyendo los tres niveles de gobierno- y la sociedad misma, bajo un

esquema de integración de políticas.

El modelo de desarrollo sustentable se ha convertido en motor de grandes

transformaciones en relación con el aprovechamiento de los recursos naturales.

Muchas naciones, entre ellas México, han emprendido cambios de fondo en sus leyes e

instituciones; en sus esquemas para la administración de los recursos y en los

instrumentos económicos y regulatorios.

Sin embargo, a pesar de estas señales positivas, los logros alcanzados no son

suficientes. Si bien el desarrollo e implementación de políticas ambientales se está

moviendo en la dirección correcta, su avance es lento y su impacto es limitado. Es

INTRODUCCIÓN

xi

suficiente con observar el proceso de desarrollo e industrialización del país, el que

conlleva un impacto negativo sobre el medio ambiente, lo cual ha sido especialmente

grave a lo largo de los últimos cuarenta años. Se estima que el agotamiento y la

degradación de los recursos naturales producidos por la actividad económica en 1998,

equivalían al 10.6% del producto interno bruto (PIB).1

Este proceso es el resultado de una combinación de factores entre los que destacan:

una especialización de exportaciones de productos intensivos de recursos naturales,

empleados en forma no sostenible durante gran parte de las últimas cinco décadas; una

marginación progresiva de población rural que presiona la frontera agrícola a través de

la conversión de áreas boscosas a cultivos de grano; así como una expansión

acelerada de la ganadería con un método de producción extensivo, minando la fertilidad

del suelo. De acuerdo con cifras oficiales, en el año de 1999 el 64% del territorio

nacional sufría de algún tipo de degradación.2

Pero no es todo, a medida que se ha desarrollado la industria -desde los años sesenta-

la emigración de la población hacia las ciudades ha creado concentraciones urbanas

con asentamientos de vivienda irregulares en zonas consideradas como de alto riesgo,

las que no cuentan con infraestructura básica y han ejercido una enorme presión sobre

los recursos naturales de esas regiones.

En el año 2000, el 13.6% de la población mexicana vivía en localidades de 2,500 a

14,999 habitantes (semiurbanas); y el 61% en zonas urbanas.3 Una proporción

importante de esta población pertenecía a sectores de baja productividad del mercado

de trabajo (44.3% en 1998).4

No obstante los significativos avances en el control de emisiones debido a la mejora en

la calidad de la gasolina y la introducción de sistemas más eficientes de fiscalización de

las normas ambientales; la centralización de las actividades productivas en las

1 Instituto Nacional de Estadística, Geografía e Informática (INEGI). Estadísticas del Medio Ambiente,

Tomo II. México, 2000. 2 Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (SEMARNAT). Programa Nacional de Medio

Ambiente y Recursos Naturales 2001-2006. México, 2002. 3 INEGI. Tabulados Básicos. XII Censo General de Población y Vivienda, 2000. México, 2001.

4 CEPAL. Panorama social de América Latina, 1999-2000, Santiago, Chile, 2000.

INTRODUCCIÓN

xii

ciudades, el congestionamiento vehicular, la aún incipiente institucionalidad ambiental,

entre otros factores, siguen causando el deterioro del agua, aire y suelo.

La aspiración universal de alcanzar un desarrollo sustentable obedece a la creciente

conciencia social del significado, para el futuro, del agotamiento de diversos y

fundamentales recursos naturales, así como de la esperanza de que con bases

científicas y tecnológicas, se pueden modificar los patrones de producción y consumo,

para alcanzar con nuevas políticas el bienestar social, la erradicación de la pobreza, el

crecimiento demográfico sostenido y la conservación del medio ambiente, sin atentar

contra la reproductividad de los recursos naturales.

En nuestro país, un recurso natural para el que es urgente avanzar en la adopción de

una perspectiva de sustentabilidad es el agua. Los problemas que se enfrentan en la

actualidad en materia de recursos hídricos, tienen sus causas en limitaciones físicas y

en circunstancias socioeconómicas. Por ello es imprescindible que todos los sectores

involucrados en el consumo, distribución, aprovechamiento y conservación del agua,

asuman la responsabilidad de adoptar e implementar medidas adecuadas para un

manejo integral de la misma.

En este contexto se desarrolla el presente trabajo, cuyo objetivo primordial pretende dar

solución al problema de contaminación de las aguas usadas para diferentes fines por

los habitantes de la ciudad de Tepic, Nayarit, las que eran vertidas sin tratamiento

previo al río Mololoa, cuerpo de agua que fluye a través de la ciudad. Actualmente se

vierten a esta corriente las aguas tratadas en la planta de aguas residuales, la cual

consta de un tratamiento primario.

Debido a que el nivel del tratamiento instalado no proporciona una calidad aceptable de

agua tratada para su posterior disposición, se propone la implementación del

tratamiento secundario, con el que se procura obtener una calidad de efluente que

cumpla con la normatividad ambiental vigente, evitando la contaminación del cuerpo

receptor y permitiendo su reutilización en el riego agrícola de la región.

Sin embargo, durante la inspección física, recopilación y análisis de información se

detectó que los equipos y unidades que componen el sistema de tratamiento actual

INTRODUCCIÓN

xiii

requieren rehabilitación y que el gasto de agua residual a tratar es superior al

considerado en el diseño original de la planta, por lo que es imprescindible proyectar la

ampliación de la misma, aumentando la capacidad de las unidades y equipos existentes

y/o, en su caso, la integración de nuevas unidades y equipos.

Para dar solución a esta problemática se realizó una investigación exhaustiva sobre los

fundamentos teóricos del tratamiento de aguas residuales municipales; así como de la

situación actual de la planta de tratamiento, con su respectivo diagnóstico de

funcionamiento y de las alternativas de solución existentes en el mercado que pudieran

ser aplicables en este caso en particular.

El resultado de estas indagaciones se presenta en este trabajo, el cual consta de seis

capítulos y un apartado de Conclusiones y Recomendaciones. En el Capítulo I

Generalidades, se destaca la importancia que tiene el agua como recurso vital y

fundamental para la vida y desarrollo humano. Asimismo se proporciona información

respecto a la disponibilidad de este recurso; su calidad; volúmenes de uso actual por

los diferentes sectores; las plantas de tratamiento existentes en el país; las fuentes de

contaminación de la misma; las leyes y normas que regulan el uso, disfrute y

tratamiento de las aguas nacionales; los tipos de disposición que existen y las

posibilidades de reuso.

En el Capítulo II, se aborda la Composición y los Parámetros de evaluación de la

calidad del agua residual. En este punto se explican los diversos tipos de compuestos

que son parte del agua residual y la caracterización de la misma, en parámetros físicos,

químicos y biológicos.

Posteriormente en el Capítulo III, se definen los niveles generales de tratamiento de las

aguas residuales, su clasificación, procedimientos y métodos de aplicación y de manera

particular, de que unidades y equipos están compuestos.

Continuando en el Capítulo IV, se proporciona información pormenorizada de la planta

de tratamiento de la ciudad, iniciando con lo que originó su construcción en el año de

1991 hasta su situación actual; describiendo el tratamiento aplicado; las características

de la planta; la disposición de los equipos y unidades in situ; los parámetros de diseño

INTRODUCCIÓN

xiv

original; los métodos de tratamiento, los equipos y unidades que la componen.

En el Capitulo V, se efectúa el diagnóstico integral del sistema de tratamiento actual, el

cual tiene como propósito determinar la eficiencia del tratamiento –incluyendo calidad

de agua-, hidráulica, de arreglo de conjunto y de operación de las unidades, equipos y

métodos que componen la planta, para evaluar el funcionamiento integral de la misma.

Por tal motivo en este capítulo se detallan las actividades llevadas a cabo para su

elaboración; las que comprenden visitas a la planta, a las autoridades responsables de

su construcción y operación para realizar inspecciones físicas, así como para recopilar

información sobre su funcionamiento, aforos y monitoreos de la calidad del agua cruda

y tratada, efectuando el análisis de los resultados obtenidos; se informa, además, de la

evaluación funcional de los equipos y unidades y se emite el dictamen de la eficiencia

del tratamiento actual.

En el Capítulo VI, se presenta la propuesta de solución del problema de contaminación

del agua de la ciudad tomando como base el dictamen citado, por lo que primeramente

se establecen los factores de evaluación para seleccionar el tratamiento a implementar;

una vez efectuado lo anterior se procede al análisis y evaluación de alternativas de

tratamiento, definiendo las ventajas y limitaciones de cada una de ellas; se continúa con

la selección de la alternativa que ofrece las mejores condiciones para complementar el

sistema de tratamiento actual y en función de ésta se elaboran los proyectos de

rehabilitación y ampliación, para concluir con la descripción del proceso de tratamiento

propuesto.

Por último, en el apartado de las Conclusiones y Recomendaciones se efectúa una

breve descripción del problema y la alternativa de solución que se propone, así como

los beneficios que se obtendrían con su implementación.

CAPÍTULO I

GENERALIDADES

éxico es una nación con una enorme riqueza biológica, sus variados

ecosistemas tienen un valor global de tal magnitud, que superan con mucho

las estimaciones económicas de todo el petróleo que pueda existir en el

país. Esto es comprensible en función de que cada una de las especies representa un

eslabón de la compleja cadena de los procesos ecológicos que generan los servicios

ambientales; además de que constituye, en potencia, un recurso sujeto a algún tipo de

uso o aprovechamiento directo o indirecto.

Debido a que se ha establecido un vínculo directo entre la prosperidad de la población y

los recursos naturales de una nación, resulta incongruente que teniendo México una

riqueza y diversidad ecológica privilegiada, no se ha logrado generar un bienestar social

equitativo ni una cultura del aprovechamiento sustentable de los recursos naturales.

Esta riqueza no ha sido distribuida de manera equitativa entre los mexicanos, al

contrario, se han agravado los problemas de inequidad, pobreza, marginación y

degradación ambiental, manifestados con distintos grados de intensidad en las diversas

regiones de la República Mexicana. Lo que es peor, los patrones de desarrollo que se

han implementado durante los últimos cuarenta años en el país, han disminuido

considerablemente esa riqueza y, en algunos casos, han causado daños irreversibles a

nuestros sistemas ecológicos.

Adicionalmente existe un conjunto de circunstancias socioeconómicas que afectan al

medio ambiente, entre las que destacan: el crecimiento demográfico, la densidad

poblacional, la urbanización no planificada, la desigualdad de ingresos y la pobreza, así

como el desarrollo insostenible de la industria, la agricultura y el turismo.

La gravedad de los problemas ambientales y su carácter mundial, ha suscitado un

conjunto de presiones domésticas e internacionales para combatir la contaminación y la

degradación ambiental. Como resultado, los asuntos ambientales se tratan cada vez

más en el contexto general del proceso y las políticas de desarrollo. Dos grandes hitos

M

CAP. I GENERALIDADES

2

en este proceso son la primera Conferencia de Naciones Unidas sobre el Medio

Ambiente Humano, realizada en 1972 en Estocolmo, Suecia y la Conferencia de las

Naciones Unidas sobre Ambiente y Desarrollo celebrada en Río de Janeiro, Brasil

veinte años después, en las que se estableció el compromiso de efectuar un conjunto

importante de foros y acuerdos internacionales sobre cuestiones ambientales y de

recursos naturales.

Por su parte el proceso de globalización económica ha generado nuevas prácticas

comerciales internacionales con importantes implicaciones ambientales, lo que ha

repercutido en la ratificación y adopción de diversos instrumentos jurídicos

transnacionales, así como en el fortalecimiento de las políticas ambientales, mediante

transformaciones institucionales e iniciativas jurídicas, técnicas y económicas.

Cabe destacar que en los foros citados surgió el concepto de desarrollo sustentable, el

cual se define como el aprovechamiento de los recursos naturales para el desarrollo de

las naciones, considerando la conservación y regeneración del medio ambiente.

Bajo esta perspectiva, el modelo de desarrollo sustentable se ha convertido en el motor

de grandes transformaciones en relación con el aprovechamiento de los recursos

naturales. Esto ha propiciado que en muchos países, incluido México, se hayan

emprendido cambios de fondo en las leyes e instituciones involucradas con los temas

ambientales; en los esquemas para la administración de los recursos y en los

instrumentos económico-regulatorios.

La aspiración de la humanidad por alcanzar un desarrollo sustentable obedece a la

creciente conciencia de la sociedad del significado, para el futuro, del agotamiento de

diversos y fundamentales recursos naturales, así como de la esperanza de que, con

bases científicas y tecnológicas, se pueden modificar los patrones de producción y

consumo, para alcanzar con nuevas políticas el bienestar social, la erradicación de la

pobreza, el crecimiento demográfico sostenido y la conservación del medio ambiente,

sin atentar contra la reproductividad de los recursos naturales.

En este contexto, un elemento natural estratégico que es fundamental para atender las

necesidades básicas de la población e impulsar el desarrollo de las actividades


3

económicas del país es el agua, el cual tiene una doble caracterización: por una parte

es, per se, un recurso natural y por la otra, el sustento de casi la totalidad de los

ecosistemas que existen en el planeta.

Para el hombre el agua es un elemento vital, sencillamente porque constituye el

principal componente de su protoplasma celular, el cual representa las dos terceras

partes de su masa corporal, lo que significa que sin agua, no podría sobrevivir.

En la actualidad ya se ha asimilado en el ámbito gubernamental, y de la sociedad en

general, el valor primordial que tiene el agua como recurso indispensable para el

bienestar social; su importancia como un elemento estratégico en el desarrollo de las

diferentes actividades productivas: agrícola, industrial, generación de energía eléctrica,

pesca, navegación y turismo; el derecho que tienen las generaciones futuras de contar

con el agua que requieran para su bienestar y desarrollo; así como el reconocimiento

del medio ambiente como un usuario importante de este recurso.

Conservar el agua en cantidad y calidad, repercutirá sin duda en la preservación de los

ecosistemas, lo cual es fundamental para proteger y regenerar la biodiversidad con que

cuenta nuestro país, elevar la calidad de vida de toda la población y contribuir al

desarrollo sustentable.

Incorporar la noción relativa a la sustentabilidad del agua significa que hay que

ocuparse del recurso de manera que los beneficios que de él se deriven, tanto para el

hombre como para la naturaleza, sean resultado de un desarrollo económico, de una

participación social y de una administración eficaz. La sustentabilidad del agua es

también condición previa para reducir la pobreza, mejorar la salud y controlar los

fenómenos extremos naturales que provoca.

En este marco se deben analizar los problemas que se enfrentan en la actualidad en

materia de recursos hídricos en la República Mexicana. Las inundaciones, las sequías,

los conflictos regionales entre los usuarios, las deficiencias hídricas con respecto a las

disponibilidades naturales medias, el tratamiento inadecuado o inexistente de residuos

industriales, la sobreexplotación de los acuíferos, la intrusión salina y los hundimientos

en algunas ciudades, son problemas cada vez más recurrentes a lo largo y ancho del


4

territorio nacional y representan claros ejemplos de la crisis hídrica inminente que

enfrenta nuestro país.

Por otra parte la ubicación geográfica de México en el planeta, determina que dos

terceras partes de su territorio sean regiones áridas o semiáridas, además de que la

mayoría de las lluvias se concentran en el sur del país y en tan solo cuatro meses del

año. Esta desigual distribución del agua en el tiempo y en el espacio representa, per se,

un reto para el aprovechamiento sostenible del recurso.

Esto se complica aún más cuando paradójicamente la población, la actividad

económica y las mayores tasas de crecimiento se concentran en el centro y norte del

país, donde la disponibilidad del agua es menor. La presión sobre el recurso en estas

zonas de escasa disponibilidad, ha provocado que el problema de sobreexplotación de

los acuíferos sea cada vez más grave.

A esto se puede añadir que los patrones de consumo de los distintos usos no favorecen

una recuperación de estos cuerpos de agua, ya que se estima que del volumen extraído

para el uso agropecuario se pierde más de la mitad del agua; por lo que se refiere al

abastecimiento público las pérdidas oscilan entre el 30 y el 50% del agua extraída y en

lo que concierne a la industria autoabastecida, aunque no es un consumidor de agua

importante, si representa una fuente de contaminación 3 veces mayor que la que

constituyen todos los centros de población.5

Estos tres usos –agropecuario, abastecimiento público e industria autoabastecida-

representan el 98% del volumen total del agua extraída del país, el cual se estima que

ascendió en el año 2002 a una cantidad de 72,643 millones de metros cúbicos.6

Aunado a lo anterior, la mayoría de los cuerpos de agua superficial del país reciben

descargas de aguas residuales sin tratamiento, ya sea de tipo doméstico, industrial,

agrícola o pecuario, lo que ha ocasionado grados variables de contaminación que

limitan el uso directo del agua en otras actividades.

5 SEMARNAT. Comisión Nacional del Agua –CNA-. Estadísticas del agua en México 2004. Capítulo 3.

Situación de los recursos hídricos. México, 2005.

6 Ídem.


5

Esto se debió a que hasta hace algunos años el agua, tanto de los ríos como de los

océanos, se consideró tradicionalmente como un medio de evacuación de una parte de

los desechos de las sociedades humanas. De tal forma que sin importar su origen,

después de ser utilizada era conducida al sistema de alcantarillado o de recolección

para ser llevada a un río u otro cuerpo receptor como destino final, sin un tratamiento

previo.

En este medio, bajo condiciones propias del receptor acuático, se realizaba su

autodepuración mediante operaciones físicas (i.e. dilución, mezclado, adsorción, etc.),

procesos químicos (i.e. reacciones químicas de precipitación) y procesos biológicos (i.e.

degradación aerobia y anaerobia).

Debido a que esta autopurificación es un proceso limitado, el cuerpo receptor no puede

degradar la materia en exceso contenida en el agua residual. De aquí que se presente

la contaminación como consecuencia de la gran cantidad de materia agregada al agua

natural y que no puede transformarse rápidamente.

Las aguas residuales se definen como la combinación de desechos líquidos –agua-,

provenientes de residencias, instituciones, establecimientos comerciales e industriales,

mezcladas con aguas subterráneas, superficiales o de lluvia.7

Por su parte la Secretaria de Medio Ambiente y Recursos Naturales –SEMARNAT-,

organismo público responsable de la regulación del uso, disfrute y tratamiento de las

aguas nacionales, describe a las aguas residuales como aquellas aguas de

composición variada provenientes de las descargas de usos municipales, industriales,

comerciales, de servicios, agrícolas, pecuarios, domésticos, incluyendo

fraccionamientos y en general de cualquier otro uso, así como la mezcla de ellas.8

La contaminación de las aguas progresa a un ritmo tal, que desafía la imaginación, sin

embargo, el hombre además de ser la fuente de esta contaminación, es también quien

ha creado las alternativas tecnológicas para el tratamiento de las aguas residuales, con

7 Metcalf & Eddy. Wastewater Engineering Treatment, disposal and reuse. 3a ed. Mc Graw Hill Inc.

Singapur, 1991 8 SEMARNAT. Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEMARNAT-1996. México, 2003.


6

el objeto de que estén en condiciones de volver a utilizarse.

El tratamiento de aguas residuales puede considerarse como el conjunto de

operaciones y procesos destinados a acelerar los procesos naturales de degradación

de materia, remover o transformar compuestos o sustancias para devolver al agua sus

características y propiedades originales, de tal forma que se alcance una calidad de

agua específica.

Con el tratamiento de aguas residuales puede lograrse una satisfacción de la demanda

de agua de primer uso; una disminución de la cantidad de desechos vertidos al agua,

con un consiguiente abatimiento de los niveles de contaminación en los cuerpos de

agua; así como la realimentación de las fuentes de abastecimiento de la misma, para

causar un menor impacto en el ambiente.

Es precisamente en este contexto en el que se circunscribe este trabajo, el cual

pretende dar solución a la contaminación de las aguas utilizadas para diferentes fines

por los habitantes de la ciudad de Tepic, Nayarit, las que durante décadas se vaciaron

sin tratamiento previo al río Mololoa, corriente de agua que fluye a través de la propia

ciudad.

Debido a que la contaminación del río alcanzó valores inaceptables, que sobrepasaban

extraordinariamente los parámetros permisibles, los tres niveles de gobierno y los

sectores industrial y comercial de la ciudad en el año de 1990 decidieron construir una

planta de tratamiento de aguas residuales, la cual estaría compuesta por un

pretratamiento y los tratamientos primario y secundario. Sin embargo, por cuestiones

presupuestales solo se implementaron el pretratamiento y los tratamientos primario y de

lodos.

Actualmente el efluente de la planta se vierte al referido río Mololoa en un punto

posterior a su paso por la ciudad, con una calidad no apta para diversos usos, ya que

se considera la depuración de contaminantes en el orden del 30 al 35%, de

conformidad con el nivel de tratamiento implementado.

Cabe señalar que el río Mololoa desemboca en la cuenca del río Lerma o Santiago, el


7

que a su vez lo hace en el Océano Pacífico, por lo cual se puede deducir la importancia

que tiene el tratamiento del agua residual de la ciudad que se vacía al mismo, ya que

esta corriente riega una superficie considerable del estado de Nayarit. Esta información

se detalla en capítulos subsecuentes.

Por lo expuesto en los párrafos precedentes, considerando que el agua como fuente de

vida condiciona el desarrollo de muchas regiones del país, resulta pertinente realizar un

análisis de la situación actual de este vital liquido, para conocer su problemática y

determinar las soluciones a la misma, lo que nos permitirá su mejor aprovechamiento y

conservación.

I.1 DISPONIBILIDAD DE AGUA EN LA REPUBLICA MEXICANA

Para el bienestar y desarrollo económico de la sociedad se requiere disponer de agua

en cantidad y calidad adecuadas. Esto supone un manejo eficiente y racional que

garantice, a su vez, que los cuerpos de agua superficial y subterránea sean

aprovechados en forma sustentable. Los problemas que enfrentamos en la actualidad

en materia de agua tienen su origen en limitaciones físicas y en circunstancias

socioeconómicas, las que se describen a continuación.

De conformidad con el XII Censo General de Población y Vivienda 2000,9 la población

del país se contabilizaba en 97,483,412 habitantes, de los cuales el 77% residía en el

centro, norte y noroeste del país, id est 75,062,227 mexicanos; la actividad económica

de estos representaba el 85% del Producto Interno Bruto de la nación.

En lo que se refiere al escurrimiento natural del agua, en esta zona se recibe sólo un

32% del total del país, lo que hace que se tenga una disponibilidad de agua del orden

de 1,897 m3/hab/año.10

Por lo que respecta a las regiones del sur y sureste mexicano se recaba el 68% del

escurrimiento del agua nacional, lo que propicia una disponibilidad de 13,566

m3/hab/año, con una población que representa el 23% del contexto nacional, los que

9 INEGI. Tabulados Básicos. XII Censo General de Población y Vivienda 2000. México, 2001.

10 SEMARNAT. CNA. Estadísticas del agua en México 2004, op. cit.


8

aportan un 15% del Producto Interno Bruto del país. El promedio nacional de la

disponibilidad natural del agua asciende a 4,547 m3/hab/año.11

Estas cifras son relevantes porque nos indican que en la República Mexicana la

actividad económica, la población y las mayores tasas de crecimiento están distribuidas

de manera inversa a la distribución natural del agua y, en consecuencia, a la

disponibilidad de este recurso.

Los mayores núcleos de población, centros industriales y tierras de riego se localizan

en el 75% del territorio en el que se presenta menos de una tercera parte del

escurrimiento superficial.

El hecho de que exista una alta demanda de agua en las regiones de menor

disponibilidad de este recurso, así como las características particulares de distribución

espacial y temporal de agua en el país, han ocasionado un abastecimiento de agua

insuficiente por parte de los escurrimientos superficiales y subterráneos, aunado esto, a

una sobreexplotación de los cuerpos de agua que trae como resultado su salinización.

A esta situación se suma la escasez de agua y/o contaminación de los acuíferos, ríos y

aguas superficiales.

Por lo que se refiere a las aguas superficiales, el escurrimiento natural promedio anual

en el país es de 398,962 millones de m3 de agua; la infraestructura hidráulica actual

proporciona una capacidad de almacenamiento del orden de 150 mil millones de m3. Se

estima que en el país se aprovechan 44 mil millones de m3.12

En lo que concierne a las aguas subterráneas, la recarga de los acuíferos se estima del

orden de 77,494 millones de m3/año, de los cuales se aprovechan 28 mil millones de

m3/año.13

De lo anterior se deduce que la disponibilidad natural base media anual del agua,

compuesta por la suma del escurrimiento natural más la recarga de acuíferos, en la

República Mexicana asciende a 476,456 millones de m3, de los cuales se extraen

(aprovechan) aproximadamente 72,643 millones de m3/año.14

11, 12, 13 y 14

SEMARNAT. CNA. Estadísticas del agua en México 2004, op. cit.


9

A pesar de que el balance de los acuíferos a escala nacional es positivo, es decir, el

volumen de agua recargado naturalmente es mayor que el volumen extraído, no puede

subestimarse la problemática descrita, debido a que este balance global no revela la

crítica situación que prevalece en las regiones áridas, donde el balance es negativo y

se está minando el almacenamiento subterráneo para poder satisfacer las demandas;

mientras que en las zonas más lluviosas del país, y de menor desarrollo, fluyen

importantes cantidades de agua sin aprovechamiento.

I.2 CALIDAD DEL AGUA

Casi la totalidad de los cuerpos de agua superficial del país reciben descargas de

aguas residuales sin tratamiento, ya sea de tipo doméstico, industrial, agrícola o

pecuario, lo que ha ocasionado grados variables de contaminación que limitan el uso

directo del agua.

Para realizar la determinación de la calidad del agua la Comisión Nacional del Agua

(CNA) en 1999 instauró el Índice de Calidad del Agua (ICA), que indica el grado de

contaminación de un cuerpo de agua (Anexo 1). Se obtiene a partir de un promedio

ponderado de los índices de calidad individuales de 18 parámetros, dentro de los que

se encuentran el potencial Hidrógeno (pH), la demanda bioquímica de oxigeno DBO y

los sólidos suspendidos. Se expresa como porcentaje de agua pura, de tal forma que

agua altamente contaminada tendrá un ICA cercano o igual a cero, en tanto que el agua

en condiciones excelentes tendrá un valor de 100% del Índice de Calidad.15

Con base en muestreos realizados en el año 2001 por la CNA a los cuerpos de agua

superficial de todo el país, se ha determinado que: el 6% del agua tiene una calidad

excelente; el 20% tiene un nivel aceptable; el 51% del agua está poco contaminada; el

16% está contaminada; el 6% se encuentra altamente contaminada y el 1% tiene

presencia de tóxicos.16

De tal manera que la calidad del agua en estaciones de medición de agua superficial

por región administrativa de la CNA, tiene un promedio nacional de ICA de 60.75%, lo

15

y 16

SEMARNAT. CNA. Índice de calidad del agua. México, 2001.


10

que significa que la condición más común del agua en el país es de “contaminada”. En

lo que compete a la región de la cuenca Lerma-Santiago-Pacífico, en la que desemboca

el río Mololoa, la condición más común es “contaminada” y su ICA es de 60.34%. Por lo

que corresponde a la calidad del agua en estaciones de medición de agua subterránea,

la condición más común para el agua del estado de Nayarit es contaminada, con un ICA

igual a 65.82%.17

En este mismo contexto la CNA ha declarado que a partir del año 2004 ha considerado

desarrollar un nuevo índice o índices de calidad con el objeto de mejorar el criterio de

evaluación del agua. Por tal motivo y tomando como base la concentración de la DBO5

para analizar las condiciones de contaminación del agua en las estaciones de medición

que tiene establecidas, en el año 2002 se obtuvieron los siguientes resultados: el 64.4%

tiene un status de “no contaminada”; el 20.6% “buena calidad”; el 10.3% “con indicio de

contaminación” y el 4.7% “contaminada”.18

I.3 USOS DEL AGUA

Se distinguen dos tipos de usos del agua:

• Usos fuera del cuerpo de agua o usos consuntivos, en los cuales el agua es

transportada a su lugar de uso y la totalidad o parte de ella no regresa al cuerpo de

agua.

• Usos en el cuerpo de agua o usos no-consuntivos, en los cuales el agua se utiliza en

el mismo cuerpo de agua o con un desvío mínimo, como en el caso de las plantas

hidroeléctricas.

Como se expuso anteriormente se extrajeron de los ríos, lagos y acuíferos del país

72,643 millones de m3/año de agua para los principales usos consuntivos. Este volumen

representa el 15.24% de la disponibilidad natural media nacional -escurrimiento

superficial virgen y recarga de acuíferos-, por lo que se considera el recurso sujeto a

presión moderada. Sin embargo, en las zonas centro, norte y noroeste, este indicador

alcanza un valor de 45%, lo que convierte al agua en un elemento sujeto a alta presión

17

SEMARNAT. CNA. Índice de calidad del agua. México, 2001. 18

SEMARNAT. CNA. Estadísticas del agua en México 2004, op. cit. Cifras a diciembre de 2002.


11

y limitante del desarrollo.19

El uso consuntivo predominante en el país es el agropecuario, el cual representa el

77% del total de la extracción, seguido por el abastecimiento público -incluye industria

conectada a la red- con el 13% y el uso por parte de la industria autoabastecida (incluye

termoeléctricas) con un 10%. Por lo que hace al uso no consuntivo, se emplearon en

hidroeléctricas del país aproximadamente 120,982 millones de m3 de este recurso.20

I.3.1 USO AGROPECUARIO

En el año 2002 se sembraron en la República Mexicana 22 millones de hectáreas, de

las cuales se cosecharon 19 millones. Se cuenta con infraestructura de riego en 6.3

millones de hectáreas, lo que coloca al país en el sexto lugar mundial. El 54% de esta

superficie –3.4 millones de hectáreas- corresponde a 84 distritos de riego y el 46%

restante –2.9 millones de hectáreas- a obras de pequeño riego operadas, conservadas

y mantenidas por los propios productores, a las cuales se les denomina Unidades de

Riego (Urderales).21

Como se mencionó, el sector agropecuario emplea el 77% del agua utilizada en el

país, lo que equivale a 56,070 millones de m3/año. Los métodos aplicados son

tradicionales en más del 80% de la superficie y la eficiencia promedio en el uso del

agua se estima en 46%, lo cual significa que se desperdician alrededor de 30,277

millones de m3/año.22

I.3.2 USO PARA ABASTECIMIENTO PÚBLICO

En el año 2002 los centros urbanos de nuestro país utilizaron un volumen de agua del

orden de 9,633 millones de m3/año, de los cuales se estima que se aprovechan un 56%,

por lo cual se infiere que se derrochan 4,238 millones de m3 de agua.23

19

SEMARNAT. CNA. Estadísticas del agua en México 2004, op. cit. Cifras a diciembre de 2002. 20

Ídem. 21

SEMARNAT. CNA. Estadísticas del agua en México 2004. Capítulo 4. Usos del agua e infraestructura. México, 2005. Cifras a diciembre de 2002. 22

Idem. 23

Ídem.


12

Por otra parte el XII Censo General de Población y Vivienda 2000 nos muestra que de

la población total del país, 95.3 millones de mexicanos habitan en viviendas particulares

y 2.1 millones en viviendas colectivas o albergues. De los que habitan en viviendas

particulares, el 87.8%, id est 83.7 millones cuentan con agua potable y el 76.2%,

aproximadamente 72.6 millones, con alcantarillado.24

En lo referente a los habitantes del país que residen en poblaciones urbanas,

67,302,461 mexicanos, lo que equivale a 94.6% del total de la población urbana, tienen

agua potable y el 89.6% cuentan con alcantarillado –63,758,687 mexicanos-.25

En las zonas rurales las coberturas de estos servicios son menores, las que se

encuentran en el orden de 68% de agua potable, lo que representa 16.4 millones de

habitantes y 36.7% de la población en esta zona, aproximadamente 8.9 millones,

cuentan con alcantarillado. Esto significa que 24.2 millones de mexicanos de la zona

rural no cuentan con alcantarillado, de lo que se deduce que descargan a aguas

subterráneas mediante fosas sépticas sus aguas residuales o, en el peor de los casos,

lo hacen directamente a cuerpos de agua superficiales.26

I.3.3 USO PARA INDUSTRIA AUTOABASTECIDA

Las industrias del país emplean aproximadamente 6,940 millones de m3/año de agua y

descargan 5,390 millones de m3/año de aguas residuales, que se traducen en 6.3

millones de toneladas al año de carga orgánica, expresada como demanda bioquímica

de oxígeno (DBO5), lo que equivale a 3 veces lo generado por todos los centros de

población.27

El aporte de carga contaminante está concentrado en un número limitado de

actividades entre las que destacan: la acuacultura, la industria azucarera, petrolera, de

servicios, química, celulosa y papel, la actividad agropecuaria, alimenticia, cerveza y

malta, minera, textil, destilería y vitivinicultura, beneficio de café, curtiduría y otras.28

24 INEGI. Tabulados Básicos. XII Censo General de Población y Vivienda 2000. México, 2001. 25

Ídem. 26

Ídem. 27

SEMARNAT. CNA. Estadísticas del agua en México 2004, op. cit. Cifras al año 2002. 28

Ídem.


13

I.4 PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

En lo que concierne al tratamiento de aguas residuales provenientes de los centros de

población, a diciembre de 2003 se contaba con 1,360 sistemas municipales con un

gasto instalado de 89,585.28 lps; de estos sistemas 1,182 se encontraban en operación

con un gasto instalado de 84,331.48 y un caudal tratado de 60,242.55 l/s.29

Los centros de población generaron durante el año 2002 un gasto de 7.95 km3/año de

aguas residuales –252 m3/s-, de los que se recolectan en los sistemas de alcantarillado

6.40 km3/año, aproximadamente 203 m3/s de aguas residuales; de este caudal el 27.6%

recibió tratamiento, lo que equivale a 56.1 m3/s.30

En lo relativo al estado de Nayarit a diciembre de 2003 se tienen 56 sistemas

municipales de tratamiento en operación, con una capacidad instalada de 1,834.4 L/s y

un gasto de operación de 1,467.1 L/s.31

En lo referente al tratamiento de aguas residuales provenientes de las industrias, a

diciembre de 2002 se tiene un inventario de 1,527 plantas, de las cuales operan 1,448

con un gasto instalado de 34,303.60 L/s y un caudal tratado de 26,231.60 L/s; si se

considera que se descargan por la industria aproximadamente 171,000 L/s de agua

residual, se puede deducir que sólo se trata un 15.3%. Un dato alarmante por el grado

de contaminación al ambiente que causa este tipo de descargas.32

I.5 FUENTES DE CONTAMINACION DEL AGUA Las principales fuentes de contaminación se describen a continuación: I.5.1 DESECHOS HUMANOS Y ANIMALES

Son las evacuaciones corporales que forman parte de las aguas residuales mediante

los sistemas sanitarios y, en cierto grado, de las procedentes de los animales que van a

dar a las alcantarillas al ser lavadas en el suelo o en las calles. Estos desechos son los

29

SEMARNAT. CNA. Estadísticas del agua en México 2004, op. cit. Cifras a diciembre de 2003. 30

Ídem. 31

Ídem. 32

Ídem.


14

más importantes en lo referente a la salud pública porque pueden contener organismos

perjudiciales al hombre, por lo que su tratamiento seguro y eficaz constituye el principal

problema de acondicionamiento de las aguas residuales para su disposición.

I.5.2 DESPERDICIOS CASEROS

Proceden de las manipulaciones domésticas de lavado de ropa, baño, desperdicios de

cocina, limpieza y preparación de los alimentos y lavado de la loza. Casi todos estos

desechos contienen jabones detergentes sintéticos que generalmente tienen agentes

espumantes y que son de uso común en las labores domésticas. Los desechos de

cocina tienen partículas de alimentos y grasas, que con el uso cada vez más frecuente

de aparatos domésticos para triturar basura, se están convirtiendo en la parte más

importante de los desperdicios caseros.

I.5.3 CORRIENTES PLUVIALES

Las lluvias depositan cantidades variables de agua en la tierra y gran parte de ella lava

la superficie al escurrir, arrastrando polvo, arena, hojas y otras basuras. En algunas

poblaciones se deja que estos escurrimientos pluviales vayan al alcantarillado o

drenajes que sirven para colectar los desechos propios de la comunidad, formando

parte importante de las aguas residuales. En otras se colectan de manera separada

para su disposición y no se mezclan con las aguas de la comunidad.

En la actualidad se ha reglamentado más al respecto, implementando normas por parte

de los ayuntamientos dentro de los planes de desarrollo urbano, para controlar las

construcciones dentro de las ciudades, obligando a los propietarios a separar las

descargas de aguas residuales del agua de lluvia. El volumen de las corrientes

pluviales varía según la intensidad de la precipitación, la topografía y las superficies

pavimentadas y techadas.

I.5.4 INFILTRACIONES DE AGUAS SUBTERRÁNEAS

El drenaje o alcantarillado, que es el dispositivo para colectar las aguas residuales, en

muchas ocasiones queda debajo del nivel de los mantos de agua subterráneos,


15

especialmente cuando dicho nivel es muy alto a causa de una excesiva precipitación en

la temporada de lluvias. Como las juntas entre las secciones de tubería que forman las

alcantarillas no quedan perfectamente ajustadas, existe siempre la posibilidad de que

se infiltre el agua subterránea.

Los drenajes colectores usualmente no funcionan a presión sino que el flujo a través de

ellos es por acción de la gravedad, por esto las infiltraciones no solamente son posibles,

sino que son siempre considerables. El volumen de agua subterránea que se infiltra no

puede determinarse con exactitud por que depende de la estructura del suelo, del tipo

de alcantarilla que se haya construido, de las condiciones del agua subterránea, de la

lluvia y de otros factores climatológicos.

I.5.5 DESECHOS INDUSTRIALES

Como su nombre lo indica, estas descargas provienen de las fábricas e industrias que

conforman la planta industrial que existe en todas las ciudades. Estos desechos son

vertidos por lo general sin un tratamiento previo a la red de alcantarillado, conteniendo

diversas sustancias y compuestos, además de la materia orgánica proveniente de los

usos fundamentalmente domésticos.

La contaminación causada por este efluente es importante, ya que puede alterar las

características del agua residual doméstica al grado que incrementa sustancialmente la

necesidad y complejidad del tratamiento de las aguas resultantes. Este problema es

grave ya que un agua residual en la que convergen residuos domésticos e industriales,

repercute en la problemática del tratamiento de la misma, porque pueden causar daños

severos a las instalaciones y equipos de los sistemas de tratamiento contemplados para

tratar las aguas residuales domésticas.

I.6 MARCO LEGAL DEL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES EN LA

REPUBLICA MEXICANA El tratamiento de las aguas residuales en la República Mexicana ha estado altamente

condicionado por factores políticos y socioeconómicos. No obstante que ciertos

aspectos de la normatividad sobre aguas residuales se habían considerado desde 1971


16

en la Ley Federal para Prevenir y Controlar la Contaminación Ambiental y más

específicamente en el Reglamento para la Prevención y Control de la Contaminación de

Aguas de 1973, fue hasta las publicaciones de: la Ley General del Equilibrio Ecológico y

la Protección al Ambiente (Diario Oficial de la Federación -D.O.F.- 28/ene/88); el

Acuerdo por el que se establecen los Criterios Ecológicos de Calidad del Agua (D.O.F.

2/dic./89); la Ley de Aguas Nacionales (D.O.F. 1/dic./92); y la Ley Federal de Derechos

en Materia de Agua (D.O.F. 29/dic./97), cuando se establece lo importante de

implementar tratamientos específicos para la remoción de contaminantes de las aguas

residuales, así como el cumplimiento de ciertos parámetros de control en las descargas.

Por lo que se refiere al Acuerdo por el que se establecen los Criterios Ecológicos de

Calidad del Agua, este tiene como propósito fundamental definir los niveles de los

parámetros y de las sustancias que se encuentran en el agua o sus efectos, como son:

color, olor, sabor, potencial de hidrógeno y sus niveles permisibles.

Mediante este acuerdo las autoridades competentes pueden calificar a los cuerpos de

agua como aptos para ser utilizados como fuentes de abastecimiento de agua potable,

en actividades recreativas con contacto primario, para riego agrícola, para uso pecuario,

para uso en la acuacultura, o bien para el desarrollo y la conservación de la vida

acuática. Dichos parámetros constituyen la calidad mínima requerida para el uso o

aprovechamiento del agua en los casos mencionados.

Las disposiciones de este Acuerdo quedaron reforzadas por un total de 43 normas

oficiales mexicanas publicadas en el D.O.F. entre los años de 1993 a 1995, las cuales

fueron abrogadas por la Norma Oficial Mexicana NOM-001-ECOL-1996 (D.O.F.

6/ene/97), hoy NOM-001-SEMARNAT-1996 de conformidad con la nueva nomenclatura

aprobada en el acuerdo publicado en el D.O.F. del 23 de abril de 2003.

Esta norma establece los límites máximos permisibles de contaminantes en las

descargas de aguas residuales en aguas y bienes nacionales, con el objeto de proteger

su calidad y posibilitar sus usos y es de observancia obligatoria para los responsables

de dichas descargas. Cabe señalar que no se aplica a las descargas de aguas

provenientes de drenajes separados de aguas pluviales. La concentración de


17

contaminantes básicos, metales pesados y cianuros para las descargas de aguas

residuales a aguas y bienes nacionales, no debe exceder el valor indicado como límite

máximo permisible de las tablas mostradas en los anexos 2 y 3.

Asimismo especifica el rango permisible del potencial hidrógeno (pH), que debe ser de

5 a 10 unidades y establece que en la determinación de la contaminación por

patógenos se tomará como indicador a los coliformes fecales. El límite máximo

permisible para las descargas de aguas residuales vertidas a aguas y bienes

nacionales, así como las descargas vertidas a suelo (uso en riego agrícola) es de 1,000

y 2,000 como número más probable (NMP) de coliformes fecales por cada 100 mL para

el promedio mensual y diario, respectivamente.

Para determinar la contaminación por parásitos se tomará como indicador los huevos

de helminto, término asignado a un amplio grupo de organismos que incluye a todos los

gusanos parásitos (de humanos, animales y vegetales) y de vida libre, con formas y

tamaños variados. El límite máximo permisible para las descargas vertidas a suelo (uso

en riego agrícola), es de un huevo de helminto por litro para riego restringido y de cinco

huevos por litro para riego no restringido.

La vigilancia del cumplimiento de esta Norma correspondió a la Secretaria de Medio

Ambiente, Recursos Naturales y Pesca (SEMARNAP), hoy en día SEMARNAT, por

conducto de la Comisión Nacional del Agua y a la Secretaría de Marina en el ámbito de

sus respectivas atribuciones.

Posteriormente la Norma Oficial Mexicana NOM-002-ECOL-1996 (D.O.F. 3/jun/98), hoy

NOM-002-SEMARNAT-1996 de conformidad con la nueva nomenclatura aprobada en

el acuerdo publicado en el D.O.F. del 23 de abril de 2003, establece los límites

máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales a los

sistemas de alcantarillado urbano o municipal, con el fin de prevenir y controlar la

contaminación de las aguas y bienes nacionales, así como para proteger la

infraestructura de dichos sistemas, la cual es de observancia obligatoria para los

responsables de dichas descargas. Cabe señalar que esta Norma no se aplica a la

descarga de las aguas residuales domésticas, pluviales, ni a las generadas por la


18

industria que sean distintas a las aguas residuales de proceso y conducidas por drenaje

separado.

Con los parámetros establecidos en la Norma en comento se pretende controlar

legalmente las descargas de aguas residuales a los sistemas de alcantarillado urbano o

municipal generadas en los distintos tipos de giros industriales existentes, centros

poblacionales y ciudades, por lo que la depuración de las aguas residuales se

convertirá, y en ciertos casos está presente, como una obligación legal.

Los límites máximos permisibles para contaminantes de las descargas de aguas

residuales a los sistemas de alcantarillado urbano o municipal, no deben ser superiores

a los indicados en la tabla del anexo 4. Para las grasas y aceites es el promedio

ponderado en función del caudal, resultante de los análisis practicados a cada una de

las muestras simples.

El rango permisible de pH -potencial hidrógeno- en las descargas de aguas residuales

es de 10 (diez) y 5.5 (cinco punto cinco) unidades, determinado para cada una de las

muestras simples. Las unidades de pH no deberán estar fuera del intervalo permisible,

en ninguna de las muestras simples.

Los límites máximos permisibles establecidos en la columna instantáneo, son

únicamente valores de referencia, en el caso de que el valor de cualquier análisis

exceda el instantáneo, el responsable de la descarga queda obligado a presentar a la

autoridad competente, los promedios diario y mensual, así como los resultados de

laboratorio de los análisis que los respaldan. El límite máximo permisible de la

temperatura es de 40 oC (cuarenta grados Celsius), medida en forma instantánea a

cada una de las muestras simples. Se permitirá descargar con temperaturas mayores,

siempre y cuando se demuestre a la autoridad competente por medio de un estudio

sustentado, que no daña al sistema del mismo.

La materia flotante debe estar ausente en las descargas de aguas residuales. Los

límites máximos permisibles para los parámetros demanda bioquímica de oxígeno y

sólidos suspendidos totales, que debe cumplir el responsable de la descarga a los


19

sistemas de alcantarillado urbano o municipal, son los establecidos en la tabla del

anexo 2, correspondiente a la Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEMARNAT-1996.

La vigilancia del cumplimiento de la Norma NOM-002-SEMARNAT-1996 corresponde a

los Gobiernos Estatales, Municipales y del Distrito Federal, en el ámbito de sus

respectivas competencias, cuyo personal realizará los trabajos de verificación,

inspección y vigilancia que sean necesarios.

Por otra parte el día 21 de septiembre de 1998 se publicó en el Diario Oficial de la

Federación, la Norma Oficial Mexicana NOM-003-ECOL-1997, hoy NOM-003-

SEMARNAT-1997 de conformidad con la nueva nomenclatura aprobada en el acuerdo

publicado en el D.O.F. del 23 de abril de 2003, la cual establece los límites máximos

permisibles de contaminantes para las aguas residuales tratadas que se reusen en

servicios al público. El objeto de esta Norma es proteger el medio ambiente y la salud

de la población y es de observancia obligatoria para las entidades públicas

responsables de su tratamiento y reuso.

Asimismo establece que en el caso de que el servicio al público se realice por terceros,

éstos serán responsables del cumplimiento de la Norma en cita, desde la producción

del agua tratada, hasta su reuso o entrega, incluyendo la conducción o transporte de la

misma. Los límites máximos permisibles de contaminantes en aguas residuales tratadas

se detallan en la tabla del anexo 5.

Esta Norma determina que la materia flotante debe estar ausente en el agua residual

tratada, así como que esta agua residual reusada en servicios al público no deberá

contener concentraciones de metales pesados y cianuros mayores a los límites

máximos permisibles establecidos en la columna que corresponde a embalses

naturales y artificiales con uso en riego agrícola de la tabla del anexo 3, relativa a

la Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEMARNAT-1996. La vigilancia del cumplimiento

de esta Norma corresponde a la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales a

través de la Comisión Nacional del Agua y a la Secretaría de Salud, en el ámbito de sus

respectivas atribuciones.

En la actualidad la dependencia gubernamental en la República Mexicana responsable


20

de la regulación y emisión de normas legales relacionadas con la calidad del agua, es la

Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales, con el apoyo de sus órganos

desconcentrados: el Instituto Nacional de Ecología (INE) y la Comisión Nacional del

Agua (CNA).

I.7 DISPOSICION DE AGUAS RESIDUALES

El problema de la disposición de las aguas residuales se ha acrecentado debido al uso

del agua para recoger y arrastrar los productos de desecho de la vida humana. Antes

de esto, los volúmenes de desecho sin que el agua sirviese de vehículo eran muy

pequeños y su eliminación se limitaba a los excrementos humanos. El primer método

consistía en dejar los desechos corporales y las basuras en la superficie de la tierra, en

donde eran gradualmente degradados por las bacterias (principalmente del tipo

anaerobio). Esto originaba la producción de olores ofensivos.

Posteriormente la experiencia demostró que si estos desechos eran enterrados, se

prevenía al desarrollo de tales olores. La siguiente etapa consistió en enterrar los

desechos de excrementos, que actualmente aún se practica en algunas localidades de

nuestro país (fosas sépticas).

Con el desarrollo de los suministros de agua a las poblaciones y el uso del agua para

arrastrar o transportar los desechos caseros, se hizo necesario encontrar métodos para

disponer no solamente de los desechos mismos, sino también del agua portadora,

empleándose para ello tres métodos posibles: irrigación, disposición subsuperficial y

dilución.

A medida que fue creciendo la población urbana con el proporcional aumento de

volumen de las aguas residuales y desechos orgánicos, resultó que todos los métodos

de disposición eran poco satisfactorios, lo que hizo imperativo tomar medidas

esenciales para remediarlos y se inició el desarrollo de los métodos de tratamiento,

antes de la disposición final de las aguas negras.

La disposición satisfactoria de las aguas residuales ya sea por irrigación, por el método

subsuperficial o por el de dilución, depende del tratamiento previo a su descarga. Para


21

la disposición por dilución o para el reuso, se necesita un tratamiento apropiado para

prevenir la contaminación de las aguas receptoras a un grado que pueda interferir con

su mejor empleo, ya sea como aguas de abastecimiento, para fines recreativos, pesca,

etc. Siempre es necesario algún tratamiento para evitar crear condiciones ofensivas,

aún cuando una masa de agua no tenga otra aplicación que la disposición de aguas

negras de desechos industriales.

I.7.1 DISPOSICIÓN POR IRRIGACIÓN

Consiste en derramar las aguas residuales sobre la superficie de un terreno, lo cual se

hace generalmente mediante zanjas de regadío. Excluyendo una pequeña parte que se

evapora, el resto se resume en la tierra y suministra humedad, así como cantidades

pequeñas de ingredientes fertilizantes para la vida vegetal.

Este método sólo es aplicable a volúmenes reducidos de aguas negras provenientes de

poblaciones relativamente pequeñas, en las que se dispone de la superficie necesaria.

Su mejor aplicación es en las zonas áridas o semiáridas en las que tiene especial valor

la humedad agregada al suelo; si se cultivan las zonas de disposición, deben excluirse

de los drenajes los desechos industriales que resulten tóxicos o que impidan el

desarrollo de la vegetación.

I.7.2 DISPOSICIÓN SUBSUPERFICIAL

Este método consiste en hacer llegar las aguas residuales a la tierra por debajo de su

superficie, a través de excavaciones o enlozados. Usualmente sólo se eliminan así las

aguas residuales sedimentadas provenientes de instituciones o residencias en las que

su volumen es muy limitado.

I.7.3 DISPOSICIÓN POR DILUCIÓN

Este método consiste simplemente en descargar las aguas residuales en aguas

superficiales como las de un río, lago o mar. Esto propicia la contaminación del agua

receptora y el grado de contaminación depende de la dilución, es decir, del volumen de


22

las aguas negras y de su composición, en comparación con el volumen de las aguas

con las que se mezclan.

Cuando es pequeño el volumen de las aguas residuales así como su contenido

orgánico, en comparación con el volumen del agua receptora, el oxígeno disuelto

presente en ésta es suficiente para que se produzca la descomposición aerobia de los

sólidos orgánicos de las aguas negras, sin que se desarrollen condiciones molestas.

Sin embargo, aunque las aguas receptoras mantengan su condición aerobia, la

contaminación bacteriana sigue siendo una amenaza para la salud y si no se eliminan

de las aguas negras los sólidos flotantes, éstos serán una evidencia de la

contaminación.

En los casos en que el oxígeno disuelto del agua receptora no sea suficiente para

mantener la descomposición aerobia, tendrá lugar la descomposición anaerobia y la

putrefacción, resultando de esto condiciones indeseables. El volumen de las aguas

residuales no es el factor crítico, lo que debe considerarse es la cantidad de materia

orgánica de fácil descomposición que contengan las aguas negras.

Por esto un determinado volumen de aguas residuales que han sido tratadas para

disminuir o eliminar su materia orgánica, puede descargarse en una corriente de agua

natural sin crear condiciones indeseables, mientras que el mismo volumen de aguas

negras crudas o sin tratar podría causar problemas. El factor determinante es el

oxígeno disuelto que contenga el agua receptora.

I.8 POSIBILIDADES DE REUSO

Las ciudades medias, como es el caso de la ciudad de Tepic, Nayarit, reúnen las

características favorables para alojar el futuro crecimiento económico y demográfico del

país. Por consiguiente, estas ciudades deberán contar con los recursos que demanda la

población para su subsistencia e incremento de su calidad de vida. Para ello es

necesario proteger y aprovechar al máximo los recursos que la naturaleza ha brindado

al hombre para vivir y uno de estos recursos es el vital líquido denominado agua.

En épocas recientes se ha tenido conciencia por la sociedad la necesidad del ahorro de


23

agua por parte de los usuarios, así como de que es imperativo su reutilización. Cabe

destacar que el hecho de reusar el agua, implica una serie de situaciones que limitan

esta acción y que si bien es posible desde un punto de vista puramente técnico obtener

a partir de aguas residuales un agua que satisfaga todos los requerimientos para ser

considerada como agua potable, también es cierto que se rechazará por cualquier

comunidad la sola idea de consumir agua que originalmente haya sido de desecho y,

además es necesario considerar el aspecto económico, es decir de los costos, que con

seguridad resultan mucho mayores para el caso de aguas residuales tratadas hasta el

punto en que puedan ser consideradas potables.

No obstante, la misma sociedad ha comprendido que debido al incremento poblacional

y la escasez del líquido, se hace necesaria su reutilización.

I.8.1 REUSO MUNICIPAL

El riego de parques y jardines se ha convertido en el uso más frecuente de las aguas

tratadas dentro de las ciudades, así como también en ciertos usos con fines recreativos.

A la fecha, el estudio de emplear el agua servida como fuente de consumo humano se

encuentra en etapa experimental, aún cuando se cuenta con la suficiente experiencia y

tecnología para hacer factible esta alternativa.

Sin embargo, esto no ha sido posible toda vez que es indispensable someter las aguas

servidas a condiciones de dilución en aguas naturales y a procesos de coagulación,

filtración y cloración extensiva, lo cual representa un costo elevado para realizar un

tratamiento tan exhaustivo como el que se necesita para alcanzar las condiciones de

calidad requeridas.

I.8.2 REUSO INDUSTRIAL

Las aguas de enfriamiento de desecho constituyen los volúmenes mayores de las

aguas residuales industriales, pero su efecto contaminante es generalmente ligero. Se

encuentran contaminadas principalmente por el calor. Las temperaturas del agua se

pueden disminuir por dilución o por enfriamiento evaporativo.


24

Del total de aguas residuales, las aguas de enjuague constituyen el segundo volumen

en importancia de agua de desecho. Grandes volúmenes se originan en industrias tan

diversas como el acabado de metales, el proceso de los textiles y el lavado de

legumbres.

De lo anterior se presentan alternativas sumamente atractivas, puesto que si se reusan

las aguas en lugar de utilizar aguas frescas, se obtiene una disminución en los costos

del proceso industrial.

I.8.3 REUSO AGRÍCOLA

El uso de las aguas residuales para el riego de superficies agrícolas se ha practicado

desde hace mucho tiempo en nuestro país, sobre todo en zonas áridas donde los

problemas de escasez de agua son agudos. Sin embargo, en las ciudades en donde se

ha utilizado el agua residual para riego de cultivos, se ha identificado la presencia de

organismos patógenos en los mismos, implicando graves riesgos a la salud,

principalmente en aquellos productos que se consumen crudos, aunque no se ha

podido relacionar de una forma determinante la mortandad y morbilidad causada por

enfermedades hídricas, debido al riego con agua residual.

Al respecto, en los Estados Unidos de Norteamérica las consideraciones por motivos de

salud restringen e incluso impiden el riego agrícola con aguas residuales sin

tratamiento.

I.8.4 REUSO RECREATIVO

El efluente de una planta de tratamiento puede ser utilizado con fines recreativos en los

hoteles y clubes deportivos, en especial en aquellos que cuentan con campos de golf,

en donde las aguas son reutilizadas para el regado de los jardines y además para el

llenado de sus múltiples lagos.

I.8.5 RECARGA DE ACUÍFEROS

La recarga de acuíferos es una de las formas de aprovechamiento de aguas tratadas

más completas que existen, puesto que combina el reuso de las aguas con su


25

disposición final. En zonas costeras que obtienen agua de los mantos acuíferos

subyacentes, la inyección de aguas tratadas constituye no solo una forma de recargar

éstos, sino de impedir la intrusión de aguas salinas en ellos.

En el diagrama número 1 de la siguiente página se pueden observar los diversos

reusos del agua con sus correspondientes niveles de tratamiento, procedimientos y

equipos.


27

DIAGRAMA No. 1

NIVELES DE TRATAMIENTO PARA DIFERENTES REUSOS

TIPO DE REUSO NIVEL DE TRATAMIENTO PROCEDIMIENTOS Y EQUIPOS

MEDICION DE CAUDAL

- Medidor Parshall - Medidor de orificio - Vertedores

PRETRATAMIENTO

TRATAMIENTO PRIMARIO

- Cribado - Desarenación - Remoción de grasas y Aceites - Igualación - Regulación

- Sedimentación Primaria: � Circular � Rectangular

- Agrícola (productos que se consumen cocidos)

TRATAMIENTO SECUNDARIO

- Infiltración - Filtros Percoladores - Discos biológicos - Lodos activados - Sedimentación - Aereación extendida - Lagunas Aeróbicas, Anaeróbicas o facultativas - Zanjas de oxidación - Desinfección - Lagunas aereadas mecánicamente - Tratamiento en tierra

TRATAMIENTO TERCIARIO

- Remoción de Nitrógeno - Tratamiento con cal - Filtración - Desinfección

- Agrícola (productos de consumo crudos) - Recarga por infiltración superficial - Municipal - Industrial (enfriamiento)

TRATAMIENTO AVANZADO

- Recarga por inyección directa - Recreación con contacto directo - Potable

- Remoción de amoniaco - Absorción en carbón activado granular - Filtración en membranas semipermeables

- Industrial (procesos, enfriamiento, servicios, etc.). - Recarga por inyección directa. - Recreación sin contacto directo. - Acuacultura.

30

CAPÍTULO II

COMPOSICIÓN Y PARÁMETROS DE EVALUACIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA RESIDUAL

l conocimiento de la naturaleza de los flujos de agua residual resulta

imprescindible para evaluar la calidad que presenta, para conocer sus usos

potenciales y para la definición precisa de los diversos factores que inciden en

la planeación, diseño, construcción, operación y mantenimiento de un eventual sistema

de tratamiento para el efluente generado, por lo que a continuación se describen los

compuestos y los parámetros de evaluación más relevantes, clasificándolos en físicos,

químicos y biológicos.

II.1 COMPUESTOS Y PARÁMETROS FISICOS

Los más importantes están constituidos por los sólidos en todas sus formas: materia

flotante, suspendida, coloidal y disuelta, así como la temperatura, color y olor.

II.1.1 SÓLIDOS TOTALES

Se encuentran representados por el material que arrastran las aguas de suministro

doméstico, comercial, industrial, de servicios y agrícola durante su uso. Desde el punto

de vista analítico, los sólidos totales se definen como el residuo que permanece

después de haber evaporado el agua a una temperatura entre los 103 y 105 oC. La

materia que tenga una presión de vapor significativa a dicha temperatura se elimina

durante la evaporación y no se define como sólido.

Los sólidos totales o residuos de evaporación, pueden clasificarse como sólidos

disueltos o filtrables o bien como sólidos suspendidos, estos últimos se determinan

haciendo pasar el volumen conocido del líquido por un filtro.

II.1.2 SÓLIDOS DISUELTOS O FILTRABLES

Forman parte de los sólidos totales y están constituidos de sólidos coloidales y

disueltos. La fracción coloidal se compone de partículas con un diámetro aproximado

E

CAP. II COMPOSICIÓN Y PARÁMETROS DE EVALUACIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA RESIDUAL

31

que oscila entre 10-3 y 1 micra. Los sólidos disueltos se forman de moléculas orgánicas,

inorgánicas e iones que se presentan en disolución real en el agua, los que no son

posibles de eliminar por sedimentación con filtros de arena; para ello se requiere de

coagulación química o de electrodiálisis. Si se requiere utilizar el agua residual tratada

es necesario controlar este parámetro, ya que la concentración alta de sales afecta

directamente a cultivos vegetales y al reuso que se le quiera dar en un proceso dentro

de la industria.

II.1.3 SÓLIDOS SUSPENDIDOS

También forman parte de los sólidos totales, son partículas mayores a una micra e

incluyen a los sólidos sedimentables mayores a las 10 micras, que se depositan por

sedimentación.

Esta determinación se utiliza particularmente para determinar la cantidad en mg/L del

licor mezclado del tanque de aereación o de los lodos de recirculación de las plantas de

lodos activados.

II.1.4 SÓLIDOS SUSPENDIDOS: VOLÁTILES Y FIJOS

Cada una de las categorías de sólidos definidas anteriormente, se dividen en función de

su volatilidad a 600 oC, como sólidos suspendidos fijos, correspondiendo

respectivamente a las fracciones: orgánica que se oxidará y será expulsada como gas a

esa temperatura, e inorgánica (mineral), que permanecerá como ceniza. El análisis de

los sólidos suspendidos volátiles se realiza más frecuentemente en la determinación de

la estabilidad biológica de los lodos del agua residual.

II.1.5 SÓLIDOS SEDIMENTABLES

Este término se aplica a los sólidos en suspensión que pueden llegar a sedimentar en

condiciones de reposo, debido fundamentalmente a la acción de la fuerza de la

gravedad. Evidentemente solo se sedimentarán los sólidos suspendidos gruesos que

tengan un peso específico mayor al del agua.

Se determinan de acuerdo al volumen que se registra, esto es en mL/L, o en peso en


32

mg/L, en este caso los sólidos sedimentables son una medida de la cantidad

aproximada de lodos que pueden eliminarse por gravedad.

II.1.6 TEMPERATURA

Es una medida relativa de la cantidad de calor contenida en el agua residual.

Usualmente la temperatura de las aguas residuales es mayor que la del agua de

suministro por la adición de calor que ejercen los usos domésticos, comerciales o

industriales.

La temperatura es muy importante porque afecta a la fauna y flora acuáticas, la

velocidad de reacción bioquímica y la transferencia de gases. Así por ejemplo, la

velocidad de biodegradibilidad de compuestos orgánicos también se incrementa, pero la

solubilidad del oxígeno en el agua disminuye.

II.1.7 COLOR

El agua residual doméstica presenta un color gris cuando se acaba de generar, pero

posteriormente se torna de color negro, debido a la actividad de microorganismos

anaerobios que descomponen la materia orgánica en ácido sulfhídrico y metano. En

esta condición se dice que el agua residual es séptica.

II.1.8 OLOR

El olor de las aguas residuales domésticas es causado por compuestos derivados de la

actividad microbiana anaerobia, al descomponerse la materia orgánica presente en ella.

El correspondiente a las aguas residuales industriales, presenta olores característicos

según el tipo particular de industria que los genere, como el de la gasolina, el fenol o el

ácido sulfhídrico. Asimismo los efluentes industriales son capaces a su vez de producir

nuevos olores en el proceso de tratamiento.

Cabe mencionar la gran importancia que representa este factor, dado que la

experiencia establece que constituye el principal motivo de rechazo social y comunitario

hacia la implantación de un sistema de tratamiento de aguas residuales.


33

II.2 COMPUESTOS Y PARÁMETROS QUÍMICOS

Los compuestos y parámetros químicos se dividen en orgánicos, inorgánicos y gases. A

continuación se describen los más relevantes:

II.2.I ORGÁNICOS

La materia orgánica presente en las aguas residuales es de origen animal, vegetal y de

compuestos sintéticos orgánicos creados por el hombre. Los principales grupos de

sustancias orgánicas que se encuentran en las aguas residuales domésticas son las

proteínas (40-60%), carbohidratos (25-50%), grasas y aceites (10%). Los elementos

constitutivos principales de la materia orgánica son el carbón, hidrógeno, oxígeno y en

algunos casos nitrógeno, así como cantidades menores de azufre, fósforo, hierro y

calcio entre otros.

Los compuestos orgánicos sintéticos van desde las estructuras moleculares sencillas,

hasta extremadamente complejas, como son los fenoles, detergentes, plaguicidas y

otros.

Para facilitar la detección de la materia orgánica usualmente se recurre a medir

parámetros indirectos como son la demanda bioquímica y química de oxígeno y el

carbono orgánico total.

II.2.I.1 DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXÍGENO (DBO5)

Es el parámetro más utilizado para estimar el grado de contaminación orgánica en el

agua y se determina en un periodo de cinco días. Su obtención implica medir el

consumo de oxígeno disuelto en el agua a través del tiempo, debido a las reacciones

bioquímicas involucradas en el metabolismo microbiano de la materia orgánica.

La DBO5 del agua residual proporciona una idea de la biodegradibilidad de la materia

orgánica, además, sirve para calcular la cantidad de oxígeno necesario para que los

microorganismos logren su estabilización. Los datos de la DBO5 se utilizan para medir

la eficiencia de algunos procesos de tratamiento como el de lodos activados, por lo que

su determinación debe ser lo más certera posible, cuidando que el muestreo y


34

procedimiento del método de caracterización sean los especificados de acuerdo a la

norma correspondiente.

II.2.I.2 DEMANDA QUÍMICA DE OXÍGENO (DQO)

Es otro parámetro que permite medir indirectamente el contenido de materia orgánica.

El procedimiento se fundamenta en la oxidación de la materia orgánica mediante un

oxidante químico fuerte, tal como el dicromato de potasio en medio ácido, alta

temperatura y en presencia de un catalizador como sulfato de plata.

El ensayo de DQO se utiliza igualmente en aguas residuales domésticas o industriales

que contengan compuestos tóxicos para la vida biológica. La DQO del agua residual es

casi siempre mayor que la DBO5 porque es mayor el número de compuestos que

pueden oxidarse por vía química que biológicamente.

Asimismo en muchos tipos de agua residual es posible relacionar la DQO con DBO5,

resultando muy útil puesto que la determinación de la DQO toma aproximadamente 3

horas, comparado con los 5 días de la DBO5. Dicha relación para el agua doméstica

típica es de 1.25 – 2.0 unidades de DQO por cada unidad de DBO5.

II.2.I.3 CARBONO ORGÁNICO TOTAL (COT)

El contenido del carbono orgánico total es también una medida indirecta de la cantidad

de materia orgánica. Su determinación se realiza mediante la combustión catalítica de

muestras en un horno a alta temperatura y se mide el bióxido de carbono producido, el

cual es proporcional a la cantidad de carbono presente en la muestra. Se determina por

espectrofotometría al infrarrojo.

II.2.I.4 GRASAS Y ACEITES

Las grasas animales y los aceites son el tercer componente de los alimentos en

términos de cantidad. El término “grasas y aceites” utilizado genéricamente, incluye a

las grasas animales, aceites minerales y lubricantes, ceras y otros constituyentes que

se encuentran en el agua residual.


35

Las grasas son los compuestos orgánicos más estables y no son biodegradables

fácilmente por las bacterias, es por ello que su presencia en altas concentraciones

produce diversas problemáticas, tanto al sistema de alcantarillado como a la operación

del sistema biológico de tratamiento, al crear películas en flotación imperceptibles que

disminuyen la capacidad del intercambio de oxígeno de las aguas con el medio

ambiente.

Los aceites minerales tienden a recubrir las superficies de los equipos y tuberías, por lo

que frecuentemente causan problemas de mantenimiento en las plantas de tratamiento.

II.2.I.5 AGENTES TENSOACTIVOS, SUSTANCIAS ACTIVAS AL AZUL DE

METILENO Y DETERGENTES

Son grandes moléculas orgánicas sintéticas, ligeramente solubles en agua que traen

consigo diversos problemas en los sistemas de tratamiento y equipos de bombeo.

Tienden a acumularse en la interfase aire-agua y cuando existe movimiento o aereación

del agua residual, se forman sobre la superficie de las burbujas provocando con ello

una espuma estable. Desde finales del año de 1991, la mayoría de los detergentes han

dejado de contener sulfonatos de alquilbenceno como agente tensoactivo, ya que

prácticamente no podían descomponerse por medios biológicos.

II.2.I.6 FENOLES

El fenol es una sustancia cristalina blanca, con un olor aromático característico que

funde a los 41 oC. Los fenoles se utilizan en la fabricación de explosivos, fertilizantes,

coque, pinturas, hules, preservativos de madera, resinas sintéticas y textiles. También

se le emplea como desinfectante en las industrias del petróleo, piel, papel, jabón,

juguete y agrícola.

Este contaminante y sus derivados se han manifestado como sustancias tóxicas para

los organismos acuáticos, ya que precipitan las proteínas celulares. Debido a que en

mínimas concentraciones los compuestos fenólicos imprimen un sabor y olor

desagradables a las aguas, éstas son totalmente inaceptables para consumo humano.


36

II.2.II INORGÁNICOS Y GASES

Estos parámetros tienen importancia en la estabilización del agua y el control de la

calidad de las mismas, también son condicionantes y limitantes del crecimiento

biológico. A continuación se dan a conocer los aspectos generales más relevantes de

los parámetros principales:

II.2.II.1 POTENCIAL HIDRÓGENO (pH)

El potencial hidrógeno es utilizado como un parámetro de control diario, principalmente

porque el desarrollo normal de la vida se encuentra acotado en un rango de 6.5 a 8.5

en su escala, así como por la necesidad de regular el grado de corrosión que pudiera

presentarse eventualmente en las estructuras del sistema de conducción y de

tratamiento ante un pH demasiado ácido.

El pH es usado universalmente para expresar la condición ácida o alcalina de una

solución y se define como el logaritmo del recíproco de la concentración (en moles por

litro) de iones hidronio que contiene:

pH = log __ _1__ _ = - log [H3O

+]

[H3O+]

De tal manera que a mayor concentración de H3O

+ se tiene un valor más bajo de pH, lo

que indica un medio ácido (pH = 1-7). De la misma manera a menor concentración de

H3O+, el pH es mayor y se tiene un medio alcalino (pH = 7-14).

El pH es importante en todas las fases de la práctica de ingeniería sanitaria. En el

campo de abastecimiento de agua es un factor que debe ser considerado en la

coagulación química, desinfección, ablandamiento del agua y control de la corrosión.

En el tratamiento de aguas residuales y desechos industriales en los que se empleen

procesos biológicos, el pH debe ser controlado dentro de un ámbito favorable a los

microorganismos. Un pH elevado así como uno bajo, pueden ser perjudiciales

ocasionando la muerte de los peces y la esterilidad general en las corrientes naturales.


37

Las aguas residuales con pH ácido corroen las estructuras de acero y concreto en los

sistemas de vías acuáticas o de alcantarillado. El método más comúnmente usado en

las determinaciones de pH es el electrométrico, el cual emplea el potenciómetro con un

electrodo de vidrio y otro de calomel como electrodo de referencia. El pH se determina

una vez que se ha hecho la calibración del potenciómetro con una solución reguladora

a la temperatura de la muestra.

II.2.II.2 ALCALINIDAD

La alcalinidad en el agua residual se debe a la presencia de hidróxidos (oxhidrilos),

carbonatos y bicarbonatos de elementos tales como calcio, magnesio, sodio, potasio o

amoníaco. El agua residual es generalmente alcalina, recibiendo su alcalinidad del agua

de suministro, del agua subterránea y de las materias añadidas durante el uso

doméstico, industrial o comercial.

La concentración de la alcalinidad del agua residual es importante cuando debe

efectuarse un tratamiento químico. Asimismo se ha establecido que actúa como

limitante de la actividad biológica.

II.2.II.3 NITRÓGENO Y FÓSFORO

Son los principales elementos nutritivos de protistas y plantas y son esenciales para su

desarrollo, por lo que se les denomina bioestimulantes o nutrientes. Es necesario contar

con el análisis específico de la cantidad de nitrógeno y fósforo presente en las aguas

residuales, para así valorar su tratabilidad mediante procesos biológicos como es el

caso de los lodos activados. Por lo tanto, cuando su contenido sea insuficiente será

necesaria su adición para el tratamiento eficiente. Por el contrario, cuando se busque el

control del crecimiento de algas en el agua receptora, para proteger los usos a que se

destina como en las lagunas de oxidación, se hace conveniente su disminución.

II.2.II.4 METALES PESADOS Y COMPUESTOS TÓXICOS

Los metales pesados entre los que destacan el plomo, el cadmio y el mercurio entre

otros, tienen como características comunes la elevada toxicidad de sus sales solubles


38

que pueden ser acumuladas por los organismos que los han absorbido. Estos a su vez

pueden entrar a la cadena alimenticia que termina en el aparato digestivo del hombre,

con sus trágicas secuelas de ceguera, amnesia, raquitismo, miastenia o muerte.

Otros compuestos tóxicos que presentan condiciones de alta peligrosidad son los

plaguicidas o hidrocarburos como los bifenilos policlorados o PBC´s, que presentan un

alto carácter teratogénico.

II.2.II.5 OXÍGENO DISUELTO

El oxígeno disuelto es imprescindible para la respiración de los diferentes organismos

aerobios y de otras formas de vida, no obstante que es ligeramente soluble en agua.

En aguas sin contaminación, el contenido de saturación de oxígeno disuelto depende

de la temperatura y de la presión atmosférica; en el caso de las aguas residuales la

cantidad de oxígeno disuelto depende de varios factores, sin embargo, debido a que la

materia orgánica sujeta a descomposición consume el oxígeno del agua, este

parámetro se utiliza también para medir el grado de contaminación orgánica del

efluente. Es importante mencionar que el oxígeno disuelto en las aguas residuales

contribuye a minimizar los olores ofensivos de éstas.

II.2.II.6 METANO

Este es el principal subproducto que se obtiene de la descomposición anaerobia de la

materia orgánica del agua residual. El metano es un hidrocarburo incoloro e inodoro de

gran valor calorífico como combustible y aunque no es muy común encontrarlo en

grandes cantidades en el agua residual, ocasionalmente se presenta en depósitos

acumulados hacia el fondo o en donde se den condiciones anaerobias.

Debido a que es sumamente combustible y que el peligro de explosión siempre está

latente, los operarios que realizan labores de reparación y mantenimiento en los lugares

donde se pueda acumular este gas, tanto en las redes de alcantarillado como en las

plantas de tratamiento de aguas residuales, deben ser instruidos acerca de las medidas

de seguridad que se deben tomar al respecto.


39

II.3 COMPUESTOS Y PARÁMETROS BIOLÓGICOS

En el ámbito del estudio de las aguas residuales resultan de interés los grupos

principales de microorganismos que se encuentran en ellas, los que son considerados

como patógenos, así como los que son utilizados como indicadores de contaminación.

A continuación se presentan los más importantes:

II.3.1 BACTERIAS

Son organismos unicelulares microscópicos cuyo tamaño varía de 0.5 a 0.6 micras, que

se alimentan con material orgánico e inorgánico soluble. Existen diversas

clasificaciones de las mismas con relación a la temperatura en que viven, en función a

su metabolismo o bien en cuanto a las necesidades de oxígeno que requieren, entre

otras. Las bacterias del grupo coliforme y los estreptococos fecales, son los principales

parámetros indicadores de la contaminación bacteriológica del agua.

• Grupo Coliforme.- Incluye a todas las bacterias aerobias facultativas, gram

negativas, no esporuladas, en forma de bacilo corto, que fermentan la lactosa

con producción de gas en 48 horas a 35 oC. El grupo coliforme se subdivide en

dos categorías: fecal y no fecal en razón de su procedencia directa o indirecta. El

estudio de los coliformes totales y fecales se realiza porque éstos resultan ser

indicadores fehacientes de contaminación por desechos fecales.

• Grupo de los estreptococos fecales.- Indican una contaminación peligrosa y

demuestran que ha ocurrido recientemente, ya que en aguas normales no es

común encontrarlas. Son representativos de la contaminación fecal y están

presentes en las heces humanas y de animales de sangre caliente.

Una característica importante que distingue las bacterias del grupo coliforme de los

estreptococos, es que estas últimas desarrollan cierta resistencia a los procesos de

cloración del agua. Igualmente si la relación de coliformes fecales/estreptococos fecales

resulta mayor de 4.0, la contaminación será de origen fecal humano y si la relación

resulta ser menor de 0.7, el origen de la contaminación fecal será animal. La unidad de

cuantificación es el número más probable de bacterias por cada 100 mL (NMP/100mL).


40

II.3.2 HONGOS

Son organismos multicelulares, no fotosintéticos (su fuente de energía es diferente a la

solar) y heterótrofos. La mayoría de los hongos son aerobios estrictos y tienen la

propiedad de vivir a niveles de pH muy bajos, del orden de 2 unidades y altos, cercanos

a 9, lo cual les hace ser importantes en el tratamiento de desechos industriales y en la

digestión o composteo de residuos sólidos.

II.3.3 ALGAS

Son organismos uni o multicelulares, autótrofos y fotosintéticos. Esta última propiedad

tiene importancia en el tratamiento de las aguas residuales en el que se utilizan lagunas

de oxidación aerobias, puesto que en la reacción de fotosíntesis se forma oxígeno.

II.3.4 PROTOZOARIOS

Son organismos microscópicos usualmente unicelulares. En su mayoría son aerobios

heterótrofos y utilizan a las bacterias como fuente de energía al ingerirlas, con lo cual

ejercen una acción de pulimento en los procesos biológicos.

II.3.5 ROTÍFEROS

Son organismos aerobios, heterótrofos y multicelulares. Son muy efectivos en el

consumo de bacterias dispersas y pequeñas partículas de materia orgánica. Su

presencia indica una alta eficiencia de remoción en los procesos aerobios biológicos.

II.3.6 CRUSTÁCEOS

También son organismos aerobios heterótrofos y multicelulares. Indican efluentes con

bajos contenidos de materia orgánica y altas concentraciones de oxígeno disuelto.

II.3.7 VIRUS

Son organismos de tamaño menor a los antes mencionados que solo pueden

observarse en el microscopio electrónico. Son parásitos obligados que se comportan

como huéspedes de otros organismos para sobrevivir. Dado que algunos virus


41

producen enfermedades y son excretados con la materia fecal humana, se requiere

eliminarlos usualmente mediante la cloración de los efluentes de las plantas de

tratamiento.

43

CAPÍTULO III

NIVELES GENERALES DE TRATAMIENTO DE

AGUAS RESIDUALES

l tratamiento adecuado de las aguas residuales requiere que se analicen

previamente para determinar sus cualidades fisicoquímicas particulares. El

tratamiento general de aguas consiste en describir las bases y criterios

aplicables a cualquier agua residual para su reutilización. Los métodos de tratamiento

existentes son muy similares y, a pesar de ser muchos los usados, todos van

enfocados a la separación de los sólidos de desecho excedentes.

Los diversos tipos de tratamientos de las aguas residuales pueden clasificarse según la

calidad del efluente obtenido del proceso u operación -que se refiere al nivel de

tratamiento- o por las características inherentes del tratamiento, es decir, si es una

característica propia del proceso que se realicen reacciones químicas o bioquímicas;

que utilicen operaciones unitarias de separación y/o que empleen microorganismos

para la remoción de materia orgánica, etc.

El propósito del tratamiento de las aguas residuales consiste en separar de ellas la

cantidad suficiente de sólidos que permita que los que queden, al ser descargados a las

aguas receptoras, no interfieran con el mejor o más adecuado empleo de éstas, sin

dejar de considerar la capacidad de las propias aguas receptoras para asimilar la carga

que se les agregue. Los principales sólidos que se eliminan son los orgánicos, sin

descartar, en menor proporción, la separación de los inorgánicos.

Como la utilización de las aguas receptoras puede variar desde ser usada como agua

para beber o para riego de jardines, la cantidad o grado de tratamiento que se requiere

varía de acuerdo con ello. Al mismo tiempo se debe procurar un tratamiento para los

sólidos y líquidos que se eliminan como lodos; se puede necesitar un tratamiento para

controlar los olores; para retardar las actividades biológicas o destruir los organismos

patógenos, etc.

Los objetivos que se persiguen en el tratamiento de las aguas residuales son:

E

CAP. III NIVELES GENERALES DE TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES

44

a) Que eventualmente puedan ser usadas como fuente de abastecimiento sin crear problemas de salud pública. b) Que no perjudiquen zonas de recreo y balnearios. c) No crear condiciones indeseables a la vista y el olfato. d) Mantener libre de problemas a fuentes de agua que son utilizadas para fines agrícolas, comerciales o industriales. e) Evitar la eliminación de zonas de vida acuática afectadas por la contaminación y que pueden ser aprovechadas como alimento. f) Evitar sobrecargas orgánicas provenientes de industrias que crearán problemas en las plantas de tratamiento. g) Eliminación de desechos tóxicos que pueden afectar el tratamiento posterior de su mezcla con el agua de alcantarillado. h) Como sustituto de fuentes de abastecimiento de agua, pudiendo ser empleadas de inmediato, cubriendo las necesidades que no requieran agua de una calidad igual a la potable, como por ejemplo: - Alimentación de lagos para recreo y ornato.

- Enfriamiento de plantas de vapor para generación de energía.

- Utilización en procesos industriales.

- Como fuente para la producción de agua de mejor calidad para diversos procesos

industriales, como tenerías, en el curtido de pieles, etc.

- Para el uso en el combate de incendios.

Como se puede observar, son muchas las necesidades que se satisfacen al solucionar

en forma adecuada el tratamiento de las aguas residuales, por lo que la elección del

tratamiento quedará determinada por el uso y objetivo que se persiga en el mismo. A

continuación se enlistan los tratamientos de acuerdo a la naturaleza del procedimiento

a utilizar:

A) OPERACIONES UNITARIAS Son aquellas en las que la forma de eliminación de los contaminantes se logra mediante

la aplicación de fuerzas físicas. Dentro de éstas se encuentran comprendidas: el

tamizado, mezclado, sedimentación y filtración.


45

B) PROCESOS QUÍMICOS Se conoce así a los procesos de tratamiento en los que tanto la eliminación como la

conversión de contaminantes se logra mediante reacciones químicas tales como la

precipitación, transferencia de gases, adsorción y desinfección.

C) PROCESOS BIOLÓGICOS Así se denomina a los procesos en los cuales la eliminación de contaminantes se logra

mediante la actividad biológica. Estos procesos se emplean para eliminar materia

orgánica biodegradable, tanto coloidal como disuelta, la cual se convierte

principalmente en gases que se liberan a la atmósfera, así como en tejido celular que se

deposita y se elimina mediante la sedimentación.

Otro objetivo del tratamiento biológico de las aguas residuales es la eliminación de

elementos conocidos como nutrientes, constituidos principalmente por compuestos de

nitrógeno y fósforo.

En el diagrama número 2 que se muestra en la siguiente página, se puede observar un

“Sistema típico de tratamiento de aguas residuales”, el cual está constituido por los

distintos métodos utilizados con este fin. El proceso biológico puede estar compuesto

por la combinación de distintos procesos y equipos, algunos ejemplos son: aereación

extendida, lodos activados, filtro percolador, lagunas aereadas o biodiscos.

CLASIFICACIÓN DE TRATAMIENTOS

Los tratamientos de aguas residuales se pueden clasificar en niveles, de conformidad

con la calidad de agua que se pretenda obtener en el efluente de una planta de

tratamiento. Los niveles generales de tratamiento son:

� TRATAMIENTO PREVIO O PRELIMINAR

� TRATAMIENTO PRIMARIO

� TRATAMIENTO SECUNDARIO

� TRATAMIENTO TERCIARIO

� TRATAMIENTO DE LODOS


46

FUENTE: ADAPTADO DE METCALF & EDDY, op.cit. 1991.

DIAG. No. 2

DESARENADOR

REJILLAS

RECIRCULACIÓN

S1

TRATAMIENTO DE LODOS

PROCESO BIOLÓGICO S2

T1

F1

DESINFECCIÓN

S1= SEPARADOR PRIMARIO

S2= SEPARADOR SECUNDARIO

T1= TANQUE DE ALMACENAMIENTO DE AGUA DE RETROLAVADO

E1= ESPESADOR

F1= FILTRACIÓN DEL EFLUENTE

PURGA DE LODOS E1

EFLUENTE

MEDIDOR

TOTALIZADOR DE FLUJO

E. S. I. Q. I. E.

I. P. N.

SISTEMA TÍPICO DE TRATAMIENTO DE

AGUAS RESIDUALES

JESÚS ANTONIO CHÁVEZ LÓPEZ

INFLUENTE

DESINFECTANTE

PROCESO UNITARIO

OPCIONAL

OPERACIÓN UNITARIA


47

A continuación se describen los tratamientos, así como el equipo empleado en cada

uno de ellos.

III.1 TRATAMIENTO PREVIO O PRELIMINAR

En la mayoría de las plantas el tratamiento preliminar se utiliza para proteger el equipo

de bombeo y tuberías, con el propósito de hacer más fáciles los procesos

subsecuentes. El objetivo de este tratamiento es remover desechos sólidos orgánicos

que se encuentran en suspensión, tales como: materia fecal, papel, trozos de madera,

etc.; eliminar sólidos inorgánicos que no son susceptibles a la degradación biológica

como arena, grava, objetos metálicos y toda la materia voluminosa. En algunos casos,

como por ejemplo en la disposición por dilución en aguas marinas, puede ser suficiente

el resultado que se obtenga en este nivel. En este tratamiento se emplean los

siguientes dispositivos:

• REJILLAS DE SEPARACIÓN ANCHA

Consisten en rejas construidas de solera de hierro que se colocan normalmente en

contrasentido de la corriente del agua residual, con el objeto de interceptar y separar

los sólidos gruesos, tales como: papeles, trapos, botellas de vidrio, envases de metal,

etc., que pueden destruir el equipo de bombeo de la planta (en caso de que este sea

necesario), o también alterar el proceso de tratamiento. La limpieza de las rejillas se

hace en forma manual.

• TRITURADORAS

Su finalidad es la de triturar y cortar los sólidos hasta un determinado tamaño para que

no ejerzan obstrucción al equipo, bombas, tuberías o a los procesos de tratamiento

posteriores. Puede hacerse una combinación de cribas o mallas cortadoras dentro del

flujo de las aguas, de manera que no sea necesario hacer la separación de los sólidos

para ser triturados.

• DESARENADORES

Estos dispositivos se colocan antes de las bombas, ya que la arena incluye cenizas,


48

grava, sedimentos inorgánicos, etc. Los desarenadores se diseñan en forma de grandes

canales de poca profundidad, con el fin de disminuir la velocidad para que sedimenten

los sólidos más pesados y mantener en suspensión la materia orgánica. La velocidad

recomendada en estos canales es de 30 cm/seg debiendo mantenerse constante (fig.

núm. 1).

Los desarenadores se limpian manual o mecánicamente por medio de palas y rastrillos.

La arena desalojada deberá lavarse ya que contiene materia orgánica que se

descompone y que produce olores fétidos.

• TANQUES DE PREAEREACIÓN

La preaereación es de suma importancia ya que con esta operación se obtienen los

siguientes logros:

a) Se eliminan cantidades importantes de sólidos suspendidos en tanques de

sedimentación al contacto con el aire.

b) Se eliminan capas de grasas y aceites.

c) Se restauran las condiciones aerobias antes de efectuar el tratamiento.

d) Se disminuye la Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5).

La preaereación consiste en introducir aire comprimido a las aguas residuales en

proporción de 0.75 litros de aire por litro de agua durante 30 minutos; o suministrar aire

a razón de 100 a 400 litros por minuto por metro lineal del tanque o canal.

Asimismo se puede lograr la preaereación por medio de agitación mecánica

favoreciendo de esta manera la aglomeración y floculación de los sólidos más ligeros,

los cuales tienden a formar masas más pesadas y de fácil sedimentación; también

ayuda a la separación de las grasas y aceites contenidos en el agua.

III.2 TRATAMIENTO PRIMARIO

A través de este tratamiento se separan o eliminan la mayoría de los sólidos

suspendidos en las aguas negras, id est 40 a 60% mediante la operación unitaria de

asentamiento en tanques de sedimentación. Cuando se agregan ciertos


49

I. P. N.

VERTEDOR AGUAS RESIDUALES

POZO DE PURGA

AGUA LIBRE DE ARENA Y GRAVA

ARENA

E. S. I. Q. I. E.


DESARENADOR

FIG. No. 1

ENTRADA


50

productos químicos en los tanques primarios, se eliminan casi todos los sólidos

coloidales así como los sedimentables, lo que equivale a un total de 80 a 90% de los

sólidos suspendidos. La actividad biológica en las aguas negras durante este proceso

tiene escasa importancia.

El principio fundamental en el que se basan los dispositivos del tratamiento primario

consiste en disminuir suficientemente la velocidad de las aguas negras para que

puedan sedimentarse los sólidos. Por consiguiente, a estos dispositivos se les puede

definir con el nombre de tanques de sedimentación. Para remover estos sólidos se

utilizan los siguientes métodos físicos y químicos.

III.2.I MÉTODOS FÍSICOS

Los sólidos en suspensión se eliminan por acción de la gravedad: III.2.I.1 SEDIMENTACIÓN

Se conoce también como Clarificación y dependiendo de la naturaleza de los sólidos a

tratar, se clasifica de la siguiente manera:

- Sedimentación directa.- Las partículas mantienen su individualidad y no sufren

cambios en su tamaño, forma o densidad durante el proceso de sedimentación. Bajo

tales circunstancias se puede decir que la sedimentación es una función de las

propiedades del fluido y de las características de las partículas, como por ejemplo

los materiales inertes pesados (arenas).

- Sedimentación en suspensiones floculantes.- La floculación ocurre cuando las

partículas se aglomeran durante el periodo de asentamiento, lo que implica un

cambio en el tamaño y aumento de la densidad, así como en la velocidad de

sedimentación.

- Zona de sedimentación.- Esta zona involucra una suspensión floculada formando

una estructura, la cual es característica de los lodos activados y de las suspensiones

químicas que al exceder una concentración de sólidos de 500 mg/mL ocasionan que

las partículas se adhieran unas a otras formando una masa que sedimenta, lo que


51

- origina una interfase distinta entre el aglomerado y el sobrenadante, y a esto se le

conoce como zona de sedimentación.

El equipo lo constituyen diversos tipos de tanques llamados también clarificadores, que

pueden ser tanto de forma rectangular como circular. Algunos tienen una función

adicional, como la de ser utilizados para la descomposición de sólidos orgánicos

sedimentables. Estos tanques están diseñados de manera que abatan

considerablemente la velocidad del agua, con el fin de que puedan sedimentar los

sólidos. Existen muchas variedades de tanques, los cuales podrán encontrarse en el

mercado con el nombre de “Unidades Compactas”. Entre estos se encuentran los

siguientes:

� TANQUES SÉPTICOS

Están diseñados para mantener las aguas a muy bajas velocidades y bajo condiciones

anaerobias por un período de 12 a 24 horas, durante el cual se eliminan la mayoría de

los sólidos sedimentables. La descomposición se efectúa en el fondo del tanque en

ausencia de oxígeno, lo que genera el desprendimiento de gases que al hacer un

arrastre de los sólidos hacia la superficie forman una nata que finalmente sedimenta

(fig. núm. 2).

� TANQUES DE DOBLE ACCIÓN

La finalidad de estos tanques es impedir que los sólidos que se han separado se

mezclen nuevamente con las aguas, teniendo de este modo un tiempo determinado de

retención necesario para la descomposición, evitando el contacto entre los lodos y las

aguas. Está constituido por tres cámaras: una cámara de derrame continuo o

compartimiento de sedimentación, una cámara de digestión de lodos y por último una

cámara de natas. Este tipo de tanque puede ser circular o rectangular (fig. núm. 3).

� TANQUES DE SEDIMENTACIÓN SIMPLE

El propósito fundamental de estos tanques es separar los sólidos sedimentables de las

aguas residuales por medio de procesos de sedimentación. La materia asentada se


52

I. P. N.

FIG. No. 2 E. S. I. Q. I. E.

COMPUERTA

VÁLVULAS PARA LA SALIDA DE LODOS

PLACA DE DESVIACIÓN

SALIDA

ENTRADA PARA LIMPIEZA MANUAL

TANQUE SEPTICO


ENTRADA


53

RESPIRADEROS

TANQUE DE

DOBLE ACCION

FIG. No. 3

I. P. N.

E. S. I. Q. I. E.

DEFLECTOR

CÁMARA DE

LODOS

ALTURA MÁXIMA DE LODOS

EXTENSIÓN PARA LIMPIAR

TUBO DE SALIDA DE LODOS

COMPARTIMIENTO DE SEDIMENTACIÓN


CÁMARA DE NATAS


54

elimina en períodos continuos para evitar la descomposición de los sólidos

sedimentados los cuales forman gases. Actualmente la mayoría de los tanques están

equipados mecánicamente para la recolección de los lodos.

En algunos tanques rectangulares para sedimentación simple con limpieza mecánica,

las rastras se mueven con lentitud, rozando el fondo del tanque arrastrando los

sedimentos hacia la tolva de lodos, mediante una banda o cadena sinfín (fig. núm. 4).

Otro tipo de mecanismo consiste en un puente viajero del mismo ancho del tanque, del

cual se suspende una paleta que empuja los sólidos hacia el punto de descarga y otra

paleta desespumadora para los sólidos flotantes, las grasas y los aceites. Estas paletas

trabajan solamente al moverse el puente en una dirección, quedando sueltas cuando se

les hace regresar en dirección contraria.

Los tanques circulares tienen armaduras horizontales fijas a un eje central impulsado

por un motor. El fondo de los tanques está inclinado hacia el centro y las rastras

mueven a los sólidos sedimentables hacia la tolva o embudo de lodos que hay en el

centro (fig. núm. 5).

Las armaduras desnatadoras están sujetas a la flecha central en la superficie, para

recolectar los sólidos flotantes, las grasas y los aceites.

En el tratamiento primario se eliminan alrededor del 90 a 95% de los sólidos

sedimentables, esto es de un 40 a un 60% de los sólidos suspendidos totales de las

aguas negras. La materia sedimentable que se acumula en la tolva de los lodos recibe

el nombre de “lodos primarios”. Estos lodos deben recibir un tratamiento adecuado para

evitar que la materia orgánica se vuelva putrescible. A este procedimiento se le conoce

como “digestión de lodos”.

La DBO5 debe disminuir de un 25 a un 35% y puede esperarse un mayor porcentaje de

eliminación en un tanque en el cual se tratan aguas residuales frescas, que en otro en

el que se traten las mismas aguas residuales después de que se hayan vuelto sépticas,

debido a que los sólidos de las aguas sépticas ya han sido descompuestos o

desintegrados por la acción bacteriana durante una larga travesía en el sistema de


55

VOLUMEN DE SEDIMENTACIÓN

NIVEL DE AGUA

ENGRANES PORTA CADENA

TOLVA DE LODOS

FIG. No. 4

I. P. N.

E. S. I. Q. I. E.

TANQUE RECTANGULAR

PARA SEDIMENTACIÓN

SIMPLE

DEFLECTOR

ENTRADA

DESCARGA DE LODOS

SALIDA

RASTRAS



56

TUBO DEL

EFLUENTE

TANQUE CIRCULAR PARA SEDIMENTACIÓN

SIMPLE

FIG. No. 5 E. S. I. Q. I. E.


I. P. N.

VERTEDERO

CANAL DEL

EFLUENTE

TUBO DEL INFLUENTE

RASTRAS DE LODO

RASTRAS DE NATAS

FLUJO DEL EFLUENTE

NIVEL DE AGUA

TOLVA DE LODOS

FONDO DEL CANAL

TUBO DEL INFLUENTE

CÁMARA DE NATAS


57

alcantarillado. La cantidad y descomposición de los desechos industriales es también

un factor importante que influye sobre el porcentaje de eliminación de sólidos

suspendidos y sobre la DBO5 en los tanques de sedimentación primaria.

III.2.II MÉTODOS QUÍMICOS

III.2.II.1 NEUTRALIZACIÓN

En muchas ocasiones se presentan problemas de corrosión de los materiales de las

plantas de tratamiento y en las tuberías de los drenajes a causa de la fuerte alcalinidad

o acidez de las aguas residuales y por la producción de ácido sulfhídrico durante la

descomposición biológica de la materia orgánica. Por eso es necesario hacer una

neutralización de las aguas para evitar problemas posteriores.

La Norma Oficial Mexicana NOM-002-SEMARNAT-1996 establece un rango de pH de

5.5 a 10 unidades al cual deben ser ajustadas las aguas residuales antes de

descargarse a los sistemas de alcantarillado urbano o municipal. Para la neutralización

de los ácidos se usa por lo general el óxido de calcio por su bajo costo; puede usarse

también el carbonato de sodio (Na2CO3), pero resulta más costoso. Los equipos que se

requieren son tanques mezcladores para disolver los reactivos, proporcionando un

tiempo de contacto suficiente para que las reacciones se completen. La reacción puede

acelerarse por agitación mecánica o hidráulica (recirculación). Las aguas alcalinas se

neutralizan por lo general con ácido sulfhídrico.

III.2.II.2 COAGULACIÓN

La coagulación se emplea para eliminar algunos compuestos que se encuentran en

estado coloidal, en suspensión y que se componen de partículas que por su tamaño y

densidad no son susceptibles de ser sedimentadas por la acción de la gravedad, lo que

ocasiona que no puedan ser tratadas por el tratamiento físico convencional, por lo que

es necesario agruparlas en partículas mayores para que precipiten.

Por este método se eliminan los coloides que son causantes de la turbiedad del agua

como son las partículas de arcilla, de materia orgánica y los microorganismos. Los


58

coloides hidrofílicos no son susceptibles de ser coagulados como sucede con el

almidón, las proteínas solubles, los detergentes sintéticos, etc., por lo que requieren un

tratamiento especial para lograr su coagulación.

No sucede lo mismo con los coloides hidrofóbicos, los que son rápidamente coagulados

por la adición de ciertos reactivos. La estabilidad de los coloides se debe a las fuerzas

electrostáticas de repulsión y en el caso de los hidrofílicos se debe a la solvatación, en

la cual una película de agua retarda la coagulación.

La secuencia de las operaciones para una coagulación efectiva es la siguiente:

a) Adición de un agente alcalino, por lo general bicarbonato de calcio.

b) Posteriormente se adicionan sales de aluminio o sales férricas, que cubren al

coloide con micro aglomerados de iones de aluminio e iones férricos (+3).

c) Finalmente se agregan compuestos que favorecen la coagulación, como la sílica

activada, polímeros polielectrolíticos de alto peso molecular, etc.

El coagulante más usado es la alúmina Al2(SO4)3 · l8 H2O, así como el hidróxido de

aluminio Al(OH)3. Las sales férricas utilizadas comúnmente son el Fe(OH)2, sólo que su

costo es más elevado que el emplear sales de aluminio.

El equipo para la coagulación es un sistema convencional constituido por un tanque

mezclador rápido, seguido de un tanque floculador provisto de un vástago (agitador),

para proporcionar un mezclado lento.

III.2.II.3 DESINFECCIÓN

La desinfección de las aguas residuales es posible lograrla a través de medios físicos y

químicos. Sin embargo, la desinfección química ofrece mayores posibilidades de éxito

que la física. En el curso de este tratamiento, los microorganismos patógenos de todos

tipos y clases son removidos de las aguas residuales en un grado variable por la

mayoría de los procesos convencionales de tratamiento.

Por lo que concierne a la desinfección intencional de las aguas residuales, esta tiene

por objeto la misión específica de matar, en forma selectiva si es necesario, aquellos


59

organismos vivientes que pueden difundir o transmitir infecciones a través del agua.

Para que los desinfectantes sean de utilidad práctica es necesario que reúnan las

siguientes propiedades:

• Deben destruir la clase y el número de patógenos que puedan estar presentes en

las aguas residuales municipales y hacerlo dentro de un lapso determinado de

tiempo, así como en un intervalo específico de temperatura del agua y considerando

las posibles fluctuaciones en composición, concentración y condición de las aguas

residuales sujetas a tratamiento.

• En las concentraciones requeridas no deben ser tóxicos al hombre ni a los animales

domésticos; ni de sabor desagradable u objetables por alguna otra razón.

• Deben ser aplicables a un costo razonable, ser seguros y fáciles de transportar,

almacenar, manipular y aplicar.

• Su concentración en el agua tratada debe ser determinable con facilidad, rapidez y

de preferencia automáticamente.

• Deben persistir en el agua desinfectada con la concentración suficiente para

proporcionar una protección residual razonable en contra de la posible

recontaminación del agua antes de ser utilizada.

Entre los métodos de desinfección más comunes están los siguientes: ♦ Cloración

♦ Bromación

♦ Yodación

♦ Ozono

♦ Luz Ultravioleta

Estos métodos se consideran como pasos intermedios entre el tratamiento primario y

secundario. Sin embargo, se pueden utilizar en cualquier etapa del tratamiento de las

aguas residuales. A continuación se explican en particular cada uno de ellos.


60

III.2.II.3.1 CLORACIÓN

Una de las medidas más comúnmente empleadas en la desinfección del agua es la

cloración, la cual se puede utilizar para muy diversos propósitos en todas las etapas de

un tratamiento de aguas negras y aún antes del tratamiento preliminar. Generalmente

se aplica el cloro a las aguas residuales con los siguientes propósitos:

a) Desinfección o destrucción de organismos patógenos.

b) Prevención de la descomposición de las aguas negras para:

- Controlar el olor.

- Protección de las estructuras de la planta.

c) Como auxiliar en la operación de la planta para:

- La sedimentación.

- En los filtros goteadores.

- El abultamiento de los lodos activados.

d) Ajuste o abatimiento de la demanda bioquímica de oxígeno.

El cloro puede agregarse en forma elemental y es manejado en cilindros de acero; se

puede suministrar como solución líquida en forma de hipoclorito de sodio o de calcio. En

algunas ocasiones se suministra como bióxido de cloro.

El cloro elemental es soluble en agua en una proporción de 7,260 mg/L a 20 oC y una

atmósfera de presión. En estas condiciones se hidroliza rápidamente para formar ácido

hipocloroso:

Cl2 + H2O H+ + Cl- + HOCl

Cuando hay presencia de amoniaco el cloro reacciona para formar cloramina que

también tiene propiedades desinfectantes:

HOCl + NH3 H2O + H2 N-Cl

Cloramina

En algunos casos cuando se adicionan pequeñas cantidades de cloro, éste reacciona


61

primeramente con ácido sulfhídrico y otras sustancias reductoras orgánicas e

inorgánicas, sin efectuar la desinfección. Para lograr una condición aséptica es

necesario adicionar suficiente cloro, de tal manera que al reaccionar con las sustancias

reductoras, persista una cantidad considerable de cloro para que se efectúe la acción

desinfectante.

De esta manera la cantidad de cloro necesario para que cumpla con su función es

variable. El mecanismo de acción del cloro como desinfectante no se conoce

exactamente, pero se deduce que actúa en forma directa contra la célula bacteriana

destruyéndola, o en su defecto, al tener un carácter tóxico, al entrar en contacto con los

microorganismos provoca que las enzimas se inactiven y puesto que de ellas depende

el metabolismo de los alimentos, propicia que el microorganismo muera por inanición.

La cantidad de cloro necesario para que reaccionen todas las sustancias reductoras

orgánicas e inorgánicas se define como “Demanda de Cloro”, que es equivalente a la

cantidad de cloro suministrado menos la cantidad que permanece como cloro

combinado después de cierto tiempo (15 min.). La cantidad de cloro que permanece

después de la demanda es la que lleva a cabo la desinfección, a este exceso de cloro

se le denomina cloro residual. La aplicación de cloro se controla mediante dispositivos

manufacturados llamados cloradores, clorinadores o clorinizadores.

III.2.II.3.2 BROMACIÓN

El bromo elemental es relativamente soluble en agua y al igual que otros halógenos es

antiséptico y desinfectante. Sin embargo, su acción no es perdurable y por ello su uso

está limitado. Además presenta la desventaja de tener un alto costo.

III.2.II.3.3 YODACIÓN

Se emplea para la desinfección de pequeñas cantidades de agua para uso potable y en

casos especiales para el tratamiento de aguas residuales. Los costos relativamente

elevados tanto del yodo como del bromo hacen que el cloro sea preferido como agente

desinfectante.


62

III.2.II.3.4 OZONO

La utilización del ozono en la desinfección del agua para uso potable presenta la

ventaja de no suministrar olor ni sabor, razones por las cuales en muchos lugares se

utilice más, aunque su costo sea elevado. Sin embargo, el ozono no persiste como

bactericida y desinfectante -no tiene poder residual-, ya que en el agua se descompone

el oxígeno molecular y elemental, por lo tanto no protege al agua de una contaminación

posterior. El ozono se genera al pasar una corriente de aire a través de una descarga

eléctrica de alto voltaje.

3O2 2 O3 O2 + O

III.2.II.3.5 LUZ ULTRAVIOLETA

La luz solar es un agente desinfectante natural. La irradiación con luz ultravioleta

intensifica la desinfección y la convierte en un agente controlable. La fuente más común

de luz ultravioleta es una lámpara de vapor de mercurio construida con cuarzo o vidrio

especial, igualmente transparente a la luz intensa, destructiva e invisible de 2,537 A°

(10-8 cm) emitida por el arco de vapor de mercurio.

Para asegurar la desinfección, el agua se debe encontrar libre de sustancias que

adsorben la luz, por ejemplo los compuestos fenólicos y aromáticos de todo tipo y la

materia suspendida que interpone una sombra a los organismos contra la luz; debe

adecuarse el producto tiempo-intensidad de la exposición y el agua debe estar sujeta a

una buena mezcla durante la exposición en películas relativamente delgadas, con el

objeto de contrarrestar su propia adsorsibidad.

Existen otras formas de energía radiante y sónica que destruyen los microorganismos,

pero aún no se encuentra una aplicación dentro de la ingeniería sanitaria para la

desinfección del agua.

III.3 TRATAMIENTO SECUNDARIO

Este tratamiento se efectúa cuando las aguas contienen materia que no se sedimentó


63

en el tratamiento primario, la que generalmente está conformada por sólidos orgánicos

en suspensión y solución. En este tratamiento tiene gran importancia la actividad

biológica, ya que por medio de los organismos aerobios se efectúa la acción bioquímica

que transforma la materia orgánica en sólidos inorgánicos. Para este tratamiento se

cuenta con los siguientes equipos:

III.3.1 FILTROS DE ARENA INTERMITENTES

Los filtros de arena intermitentes han caído en desuso en las instalaciones de las

grandes ciudades debido a la gran superficie que requieren. Sin embargo, todavía

pueden tener aplicación en ciertas áreas como sistemas de mejora de los efluentes de

tanques de estabilización. Las ventajas de la filtración intermitente incluyen poca

pérdida de carga, funcionamiento simple, efluente de calidad satisfactoria y baja

producción de fango.

El funcionamiento de los filtros consiste en la aplicación intermitente de efluente del

tratamiento primario u otro tipo de agua residual sobre la superficie de la arena. Los

sólidos son retenidos en la arena, mientras que el cultivo bacteriano desarrollado sobre

la superficie de los granos de ésta, absorbe la materia orgánica y coloidal.

Durante las intermitencias que se producen entre cada aplicación clínica del agua, el

aire penetra a través del medio y permite la oxidación biológica de la materia orgánica

acumulada.

La arena normalmente utilizada tiene un tamaño efectivo entre 0.2 y 0.5 mm y un

coeficiente de uniformidad de 2 a 5, aunque en ocasiones se han empleado arenas de

tamaño no seleccionado. La profundidad del lecho oscila entre 460 y 760 mm, siendo

los lechos más profundos los que producen efluentes de mejor calidad. La arena se

coloca sobre un lecho de grava de 6 a 50 mm de tamaño y de 300 mm de espesor, bajo

el cual se disponen tuberías perforadas o drenes sin juntas para recoger el agua

tratada.

La reducción de DBO5 puede alcanzar hasta el 95% para aguas residuales domésticas

en filtros con población bacteriana bien establecida, siendo menor en la etapa de inicio


64

del funcionamiento. Con el tiempo el filtro llega a colmatarse hasta el punto que la carga

hidráulica aplicada no puede mantenerse. Cuando esto ocurre se extrae la capa de

arena superior, de 50 a 75 mm de espesor y se reemplaza con material limpio. La

duración del ciclo de filtrado es normalmente de varios meses, pero depende de la

temperatura, forma de funcionamiento, tamaño de la arena, DBO5 y sólidos

suspendidos del agua aplicada.

III.3.2 LECHOS DE CONTACTO

Con el objeto de obtener estructuras de mayor eficiencia que los filtros de arena

intermitentes, se diseñó un filtro con granos más gruesos y se sustituyó la arena por

grava o piedra quebrada, que sirve como material de sostén para la película biológica

que se forma sobre la superficie. Como estos lechos, formados por granos gruesos,

dejaban pasar las aguas con gran rapidez, se propuso mantener el material en tanques

y usar el sistema de llenado y vaciado, dándoles el nombre de lechos de contacto.

Estos lechos trabajan con base en el mismo principio que los filtros intermitentes de

arena: una gran parte de la materia sólida y coloidal es retenida entre los espacios del

lecho, entre tanto la bacteria aerobia se fija en la película biológica que cubre la

superficie de grava que contiene la materia orgánica para convertirla en sustancias

estables.

El lecho se llena de aguas residuales manteniéndolo lleno durante cierto tiempo,

después se vacía permaneciendo así por otro tiempo más. Los períodos de contacto

más apropiados son de 30 a 45 minutos, de esta forma se evita que las aguas se hagan

sépticas. El tiempo de tanque vacío debe ser aproximadamente de 4 horas. Este

período es muy importante porque durante él, la bacteria realiza la reducción de la

materia orgánica que se encuentra en el material del lecho, obteniendo oxígeno del aire

que penetra en los vacíos del material de sostén.

Los lechos de contacto bien operados recibiendo aguas residuales sedimentadas y

sujetando el efluente a sedimentación secundaria, reducen el contenido de materia en

suspensión del 80 al 90%; la DBO5 del 65 al 85% y la bacteria del 60 al 80%. La

operación puede llevarse a cabo manejando a mano la corriente de agua o bien


65

mediante dispositivos que funcionan automáticamente.

III.3.3 FILTROS GOTEADORES

En esta unidad las aguas son rociadas sobre un lecho de piedras gruesas con

desagües permitiendo el escurrimiento a través de las mismas. Con esto se logra oxidar

la materia orgánica impidiendo en parte la putrefacción de la misma, removiendo a la

vez, gran cantidad de olores desagradables. Adicionalmente las formas de crecimiento

biológico en las piedras remueven materia orgánica en estado de solución coloidal. En

esta unidad generalmente las descargas se hacen en forma intermitente permitiendo así

la recuperación de oxígeno entre los huecos del material. A continuación se mencionan

las partes características de los filtros goteadores:

a) Lecho o medio filtrante

Los materiales empleados para los lechos son los siguientes: arena, grava, piedras

trituradas, antracita, magnetita, coque, etc., de un tamaño que sea retenido por una

malla de 5 cm y que pase por una de 12.5 cm de cobertura; el espesador del lecho mide

entre 1.5 y 2.1 m. Es importante recordar que las bacterias se alimentan de la materia

orgánica y tanto una deficiencia como una sobrealimentación provocan una disminución

en la eficiencia del proceso.

b) Sistema recolector

Sirve para depurar las aguas que han pasado a través del filtro y proporciona

ventilación adecuada y necesaria para las bacterias.

c) Molinete giratorio o distribuidores

Se utiliza para distribuir el agua a tratar sobre el lecho bacteriano. Esta alimentación se

hace por medio de tanques dosificadores para tener un flujo regulable y por

consiguiente, la alimentación adecuada para las bacterias.

Debido a que el lecho bacteriano no elimina los sólidos orgánicos e inorgánicos sino

que los transforma, es necesario sedimentarlos y para esto se utiliza un tanque de


66

sedimentación secundaria, el cual es muy parecido al tanque de sedimentación simple.

Como norma, después de cada filtro goteador debe instalarse un tanque de

sedimentación.

Con el propósito de que la DBO5 disminuya se mezclan los efluentes del filtro con los

del gasto normal de las aguas residuales, para posteriormente recircular este flujo por el

filtro. Se tienen diferentes métodos de recirculación, entre los que se pueden mencionar

se encuentran:

- BIOFILTRO.- La recirculación se realiza a alta velocidad de aplicación a un filtro

goteador de poco espesor. La recirculación implica el regresar parte del efluente del

filtro o del tanque de sedimentación secundaria. Los lodos formados en el segundo

tanque por ser muy ligeros pueden recircularse al tanque de sedimentación primaria,

juntando así los dos tipos de lodos que posteriormente se enviarán al digestor.

- FILTRO ACCELO.- El efluente del filtro se hace recircular directamente al propio

filtro.

- AEROFILTRO.- La aplicación de las aguas residuales al filtro se hace por aspersión

mediante un disco distribuidor giratorio para lechos chicos, o bien por ramales

distribuidores giratorios para cantidades mayores. Para el tratamiento de las aguas

residuales industriales, el filtro debe ser de un determinado material que sea

resistente a los ácidos, álcalis y solventes.

Estos métodos se pueden observar en el diagrama número 3 de la siguiente página.

III.3.4 FILTROS PERCOLADORES

Los filtros percoladores utilizan un medio soporte del crecimiento bacteriano de

naturaleza relativamente porosa, tal como la roca o elementos de plástico de formas

específicas. El desarrollo del cultivo bacteriano tiene lugar en la superficie del medio,

mediante la aportación de oxígeno por el aire que circula entre los huecos de este.

El agua residual se vierte sobre la superficie del filtro, generalmente en forma

intermitente y percola a través del mismo, formando una delgada película sobre el


67

C

O

N

E

X

I

Ó

N

DIAG. No. 3

I. P. N.

MÉTODOS DE RECIRCULACIÓN

EN FILTROS GOTEADORES

RECIRCULACIÓN

ALTERNAT I VA

SEDIMENTACIÓN

PRIMARIA

SEDIMENTACIÓN

SECUNDARIA

FILTRO

GOTEADOR

AL TANQUE PRIMARIO LODOS AL DIGESTOR

BIOFILTRO

AGUA

TRATADA

FILTRO ACCELO

SEDIMENTACIÓN

PRIMARIA

SEDIMENTACIÓN

SECUNDARIA

FILTRO

GOTEADOR

RECIRCULACIÓN

AGUA TRATADA

RECIRCULACIÓN

SEDIMENTACIÓN

PRIMARIA

SEDIMENTACIÓN

SECUNDARIA

FILTRO GOTEADOR

AEROFILTRO

AGUA TRATADA

AL TANQUE PRIMARIO AL DIGESTOR

LODOS AL DIGESTOR

E. S. I. Q. I. E.

LODOS AL DIGESTOR


LODOS AL DIGESTOR

LODOS AL DIGESTOR


68

cultivo biológico adherido al medio durante su circulación.

Durante este proceso los nutrientes y el oxígeno se transfieren a la porción fija de la

película acuosa, mientras que los subproductos de la oxidación biológica lo hacen a la

capa acuosa móvil, fundamentalmente por fenómenos de difusión. A medida que las

bacterias presentes en la película biológica adherida a la superficie del medio filtrante

metabolizan los componentes del agua residual, se van reproduciendo dando lugar a un

crecimiento gradual del espesor de la película.

Al aumentar éste, las bacterias contenidas en las capas más interiores se encuentran

en una situación de limitación de nutrientes, debido a que la materia orgánica y el

oxígeno son utilizados cerca de la superficie de la película.

Con el tiempo estas células mueren, rompiendo el contacto entre la película biológica y

el medio soporte. Cuando un número suficiente de bacterias han sufrido la lisis, la

película se desprende del soporte y es arrastrada por el agua circulante. Los sólidos

presentes en el efluente del filtro son eliminados en un clarificador secundario.

• Clasificación de los Filtros Percoladores

Los filtros percoladores pueden clasificarse de acuerdo con su carga hidráulica u

orgánica de trabajo o por las características del medio soporte del cultivo bacteriano.

Los filtros de baja carga o filtros convencionales prácticamente han caído en desuso en

las aplicaciones modernas del proceso.

En estos filtros la carga orgánica de trabajo oscila entre 0.3 y 1.5 kg DBO5/m

3 de

volumen de filtro por día y la carga hidráulica entre 1.87 y 3.74 m3/día por metro

cuadrado de superficie en planta del filtro. La recirculación de efluente no es práctica

común en este tipo de filtros, siendo la carga orgánica o hidráulica el factor que

prevalece en el diseño, de conformidad con la concentración del agua residual a tratar.

En los filtros de alta carga se practica la recirculación de efluente sobre el filtro y

funcionan a cargas orgánicas de trabajo mayores, oscilando ente 1.5 y 18.7 kg

DBO5/m3 de volumen de filtro por día. La carga hidráulica incluyendo la recirculación


69

varía entre 9.36 y 28 m3/día por metro cuadrado de superficie de planta, e incluso a

valores mayores. Los medios filtrantes de plástico se cargan con frecuencia, a valores

de carga hidráulica de 90 m3/día.

Otros filtros son los de desbaste, los cuales pueden ser empleados como unidades de

pretratamiento para reducir la concentración de aguas residuales particularmente

concentradas. Las cargas de trabajo exceden a las de los filtros de alta carga. El

efluente de tal proceso requiere de un tratamiento adicional.

Por lo que se refiere a la composición del material de los diversos tipos de filtros que

existen, se puede mencionar que los filtros clásicos de material pétreo utilizan como

medio filtrante piedra machacada, escoria y grava.

Por su parte los filtros de material plástico pueden estar constituidos por placas

entrelazadas dispuestas cuidadosamente en el interior del filtro, para asegurar una

distribución uniforme del agua; o bien por elementos moldeados o extrusionados que se

colocan sin ordenación alguna hasta llenar el filtro. El medio filtrante de plástico es, a

menudo, más barato que la piedra en aquellas zonas en que no existe piedra de calidad

adecuada y, además, es mucho más ligero.

• Recirculación en los filtros percoladores

La recirculación de efluente al filtro es una práctica muy extendida en las plantas de

filtros percoladores modernas. Las técnicas de recirculación varían ampliamente.

Parece confirmarse que el procedimiento de recirculación no tiene influencia en la

eficiencia del proceso, por lo que la elección de éste debe tomar en cuenta esta

consideración.

La ventaja del empleo de la recirculación consiste en propiciar un incremento de los

sólidos biológicos del sistema y a una inoculación continua del mismo con los sólidos

arrastrados que se recirculan. Asimismo contribuye a mantener una carga hidráulica y

orgánica más uniforme; diluye el agua a tratar con otra de mejor calidad y da lugar a la

formación de una película biológica más fina. No obstante, debe considerarse que la

recirculación no aumenta la eficacia del proceso en todos los casos, especialmente


70

cuando se trata de aguas residuales relativamente diluidas.

• Sistemas de distribución

Los sistemas de distribución pueden estar constituidos por boquillas fijas o rotativas.

Los sistemas rotativos consisten en un brazo distribuidor que gira sobre su centro y que

va equipado con unas boquillas dimensionadas y situadas de tal forma, que den lugar a

una distribución uniforme del líquido sobre la superficie del filtro. El brazo distribuidor

puede estar movido por el propio líquido en su descarga, si existe suficiente carga

hidráulica, o bien por medio de un motor eléctrico que coadyuve a realizar su

funcionamiento. El sistema hidráulico es el más común y tiene la ventaja de que la

velocidad de giro se ajusta automáticamente al caudal a tratar. La velocidad de giro

debe ser de 6 revoluciones por hora como mínimo de manera que cada superficie sea

alimentada a intervalos de 10 minutos o menos.

Los tanques dosificadores se emplean en los filtros de baja carga y que además no

tengan recirculación. El mecanismo dosificador asegura que el caudal será suficiente

para hacer girar el brazo distribuidor y evitar así, el goteo en una misma zona superficial

pequeña cuando el caudal sea bajo. Los tanques se dimensionan generalmente para un

tiempo de retención de 5 minutos a caudal medio. La dosificación es en sí un método

que coadyuva a asegurar el movimiento del distribuidor, al tiempo que proporciona otras

ventajas ya expuestas.

Los filtros de boquilla fija han empleado, en general, tanques dosificadores para

propiciar una aplicación intermitente que es lo que los distribuidores rotativos realizan

naturalmente en función de su propio diseño. Las boquillas fijas se disponen de tal

forma, que se pueda asegurar una distribución uniforme del agua residual.

Los filtros percoladores modernos, especialmente aquellos en el que el medio filtrante

es artificial, se pueden diseñar a base de boquillas fijas y caudal continuo, debido a que

se ha demostrado que utilizando un medio filtrante con huecos de gran tamaño, en

muchas circunstancias la alimentación continua da lugar a efluentes de mejor calidad

que los obtenidos con la alimentación intermitente.


71

El sistema de drenaje inferior tiene como función recoger el efluente y sólidos biológicos

arrastrados y distribuir el aire a través del filtro. La circulación de aire a través del filtro y

drenes es por gravedad, excepto en condiciones excepcionales. La ventilación forzada

no es, normalmente, necesaria e incluso deseable, siempre que los drenes estén bien

dimensionados y cumplan las siguientes condiciones:

� En cada extremo del canal central recolector deben instalarse respiraderos o pozos

de registro con tapas de rejilla.

� En los filtros de gran tamaño los canales recolectores secundarios deben incluir

respiraderos situados en la periferia del filtro.

� La superficie abierta de la parte superior de los drenes de bloques deberá ser por lo

menos del 15% de la superficie en planta del filtro.

� El aire de las rejillas en las bocas de los respiraderos deberá ser, como mínimo, del

0.4% de la superficie en planta del filtro.

III.3.5 CLARIFICADORES FINALES

Los clarificadores que siguen a los filtros percoladores se dimensionan de tal manera

que sean capaces de eliminar las partículas de dimensiones relativamente grandes,

constituidas por los sólidos biológicos arrastrados. Puesto que no se presentan

fenómenos de espesamiento o de sedimentación zonal o retardada, el criterio para su

diseño se basa en el tamaño de las partículas y en su densidad. El caudal de

recirculación también debe incluirse en el dimensionamiento, solo si el caudal fluye

efectivamente a través de él.

III.3.6 LODOS ACTIVADOS

Este es un proceso de contacto en el cual los sólidos de las aguas y ciertos

microorganismos aerobios, se mezclan íntimamente en un medio que sea favorable

para la degradación. La eficiencia del proceso depende de la presencia del oxígeno,

que debe mantenerse durante todo el proceso, además de que exista una gran cantidad

de microorganismos que lleven a cabo la degradación completa (diagrama núm. 4).


72

PROCESO CONVENCIONAL

DE LODOS ACTIVADOS

DIAG. No. 4

LODOS AL DIGESTOR

SEDIMENTACIÓN

PRIMARIA

SEDIMENTACIÓN

FINAL

L

O

D

O

S

REC I RCULADOS

TANQUE DE AEREACIÓN

6-8 HORAS

DE RETENCIÓN

LODOS RECIRCULADOS Y EN EXCESO

AGUA TRATADA

ALTERNATIVA

EXCESO DE LODOS AL DIGESTOR


E.S.I.Q.I.E.

I. P. N.

20 – 30 % VOL

INFLUENTE


73

Por lo general las aguas contaminadas contienen a estos microorganismos, pero su

cantidad es muy pequeña en comparación con el contenido de contaminantes, o si la

desinfección se ha logrado anteriormente hay ausencia de ellos, por lo que es

indispensable agregar grandes cantidades de los mismos.

Las reacciones tienen lugar en tanques difusores a través de los cuales el aire es

suministrado a presión, o bien los tanques están provistos de turbinas aereadoras

operadas por motores eléctricos.

En la aereación por difusión, los difusores se encuentran de un lado a otro de los

tanques, ya sea en el fondo o cerca de la superficie para proporcionar agitación,

logrando que los sólidos permanezcan en suspensión y además permite la absorción

del oxígeno atmosférico. El material con que se construyen los difusores puede ser de

cerámica o de acero.

Debido a que estos equipos son parte integrante del tratamiento de lodos, en el

apartado correspondiente a este nivel se explican con precisión.

III.3.7 LAGUNAS DE ESTABILIZACIÓN

Estas unidades ofrecen el proceso natural de oxidación de la materia orgánica que

permanece aún después de los tratamientos convencionales, es decir se realizan los

procesos físicos, químicos y biológicos naturales del proceso de autopurificación. La

sedimentación de los sólidos ocurre después de que las aguas han entrado a la laguna

y la materia orgánica sufre tanto la descomposición aerobia como anaerobia,

dependiendo de la cantidad de sólidos que se encuentran en contacto con el líquido

aerobio superior.

La degradación aerobia establece la libertad del CO2 que es utilizado por las plantas

acuáticas microscópicas que contienen clorofila por el cual se lleva a cabo el proceso

de fotosíntesis, liberando oxígeno que es esencial para la posterior descomposición de

la materia orgánica; también por medios físicos o mecánicos se puede proveer de

oxígeno a estas aguas.


74

El procedimiento para abatir la DBO5 y reducir el tiempo de degradación de la materia

orgánica es suministrar aire comprimido a través de pequeños tubos que se instalan en

el fondo de la laguna o bien mediante un sistema mecánico que consiste en pequeñas

unidades manejadas por motor que hacen circular el líquido del fondo a la superficie.

Aunque es un método muy económico presenta dos desventajas importantes: la

primera es que tiene un tiempo de tratamiento de algunas semanas o meses y la

segunda que genera olores desagradables, crecimiento y proliferación de insectos,

además de requerir superficies de terreno extensas.

III.3.7.1 TIPOS DE LAGUNAS

LAGUNAS ANAEROBIAS.- se diseñan, en la medida de lo posible, en asociación con

lagunas facultativas o aereadas. Tienen la finalidad de oxidar compuestos orgánicos

complejos antes del tratamiento. Estas lagunas no dependen de la acción fotosintética

de las algas, pudiendo así ser construidas con profundidades mayores que las otras

lagunas, con una variación de 2.0 a 5.0 metros.

LAGUNAS FACULTATIVAS.- tienen profundidades que varían de 1.0 a 2.5 metros y

requieren áreas relativamente grandes. Funcionan por medio de la acción de las algas y

bacterias bajo la influencia de la luz solar –fotosíntesis-. La materia orgánica contenida

en los desechos es estabilizada: una parte se transforma en materia más estable en la

forma de células de algas y otra parte se transforma en productos inorgánicos finales

que salen con el efluente. Estas lagunas son llamadas facultativas debido a las

condiciones aerobias mantenidas en la superficie, liberando oxígeno y por las

condiciones anaerobias de la parte inferior, donde la materia orgánica es sedimentada.

LAGUNAS DE MADURACIÓN.- su función principal es reducir los coliformes fecales

contenidos en los desechos de las aguas servidas. Son construidas generalmente

después del tratamiento completo en una laguna facultativa o en una planta de

tratamiento de aguas residuales convencional, obteniendo eficiencias de remoción de

coliformes por arriba del 99%. Tienen profundidades semejantes a las lagunas

facultativas.


75

LAGUNAS AEROBIAS.- son balsas con profundidades de 1 a 4 metros en las que la

oxidación de las aguas residuales se realiza mediante unidades de aeración ya sean

superficiales, turbinas o difusores. La diferencia fundamental entre lagunas aeradas y el

sistema de lodos activados es que en éste se lleva a cabo la recirculación de lodo como

forma de controlar la cantidad de lodo biológico en el reactor de aeración. Las lagunas

aeradas son sistemas sin reciclados de lodos.

La concentración de sólidos en las lagunas es función de las características del agua

residual y del tiempo de retención. Dicha concentración está comprendida entre 80 y

200 mg/L, esto es mucho menor que lo que se utiliza en las unidades de lodos

activados convencionales (2,000-3,000 mg/L).

Debido a la turbiedad, turbulencia y a otros factores, el crecimiento de las algas

generalmente cesa o se reduce considerablemente cuando se emplea aeración

artificial. Existen dos tipos básicos de lagunas aeradas: lagunas aeróbicas o de

mezclado completo, las cuales cuentan con niveles de potencia suficientemente altos

para mantener a todos los sólidos de la laguna en suspensión y también para

proporcionar oxígeno disuelto a través de todo el volumen del líquido, de tal manera que

la concentración de sólidos en la laguna es igual a la concentración de sólidos en el

efluente.

Por su parte en las lagunas facultativas o de mezclado parcial, el nivel de potencia sólo

es suficiente para mantener oxígeno disuelto a través del volumen de líquido, en esta

forma no todo el volumen de sólidos se mantiene en suspensión, permitiendo que una

parte sedimente en el fondo y esté sujeta a descomposición anaeróbica. En ambos

casos, el efluente puede ser tratado, posteriormente, en una laguna de estabilización

facultativa.

La aeración mecánica a bajo costo es una alternativa útil cuando aumenta la carga

orgánica, cuando el terreno es limitado y cuando se requiere un efluente de alta calidad.

La figura 6 presenta un esquema de los dos tipos de lagunas aeradas mecánicamente.


76

I. P. N.

FIG. No. 6 E. S. I. Q. I. E.

LAGUNAS AEREADAS

MECÁNICAMENTE

JESUS ANTONIO CHAVEZ LOPEZ

AEROBICO

LAGUNA AEREADA, COMPLETAMENTE MEZCLADA

AEREADORES SUPERFICIALES

SÓLIDOS DEPOSITADOS ANAEROBICOS

AEREADOR SUPERFICIAL

LAGUNA AEREADA, PARCIALMENTE MEZCLADA


77

III.3.8 DISCOS BIOLOGICOS (BIODISCOS)

Son sistemas que fueron desarrollados para obtener el tratamiento biológico aerobio de

las aguas residuales. En estos equipos la biomasa se presenta simultáneamente en la

forma de crecimiento asistido -como en el caso de los filtros percoladores- y de

crecimiento en suspensión -como en el caso de las unidades de lodos activados-.

Cada etapa está formada por una serie de discos no muy separados, normalmente

fabricados en poliestireno o polietileno con diámetros comprendidos entre 3 y 4 metros.

Estos discos se mantienen paralelos entre si y unidos a un eje horizontal que pasa a

través de sus centros. Los ejes tienen longitudes de 7.5 metros aproximadamente.,

pudiendo alojar de esta manera un gran número de discos.

Las unidades se disponen en tanques divididos por paredes tal como se presenta en el

diagrama núm. 5 de la siguiente página. La alimentación del agua residual pasa a

través de estos tanques en serie, de forma tal que los ejes se mantienen ligeramente

por encima de la superficie del líquido, esto significa que la superficie de los discos esta

aproximadamente 40% sumergida en todo momento (figura 7). Los ejes giran

continuamente a una velocidad comprendida entre 1 y 2 rpm, formándose gradualmente

un limo biológico de 1 a 3 mm de espesor que comienza a depositarse en la superficie

de los discos.

Parte del crecimiento del limo se separa de los discos además del que se pierde por

arrastre de materia sin vida al igual que en el mecanismo de los filtros percoladores.

Debido a que la acción rotativa de los discos provoca cierta turbulencia en el depósito

del líquido, existirá en todo momento una concentración limitada de biomasa en

suspensión.

En consecuencia, la disminución de la DBO en los biodiscos se presenta

simultáneamente mediante un mecanismo similar al del filtro percolador, por la

presencia del limo formado junto al disco, así como también mediante un mecanismo

análogo al de los lodos activados, por la presencia de la biomasa en suspensión.


78

INFLUENTE EFLUENTE FINAL EFLUENTE

CLARIFICADOR SECUNDARIO

DIVISIONES

EJES

ETAPA 3

CLARIFICADOR PRIMARIO

AGUA RESIDUAL

CRUDA

LODO LODO

ETAPA 1 ETAPA 2

I. P. N.

DIAG. No. 5 E. S. I. Q. I. E.

SISTEMA DE DISCOS

BIOLÓGICOS



79

Qo

AREA HÚMEDA DE LOS DISCOS

NIVEL DE LÍQUIDO

D0

D1

Q0

S0

AREA DEL ANILLO = 1/4 (D0² - D1²)

Q0

Se

E.S.I.Q.I.E FIG. No. 7

I. P. N.

DISCOS BIOLOGICOS

(AREA HUMEDA)



80

Debido a que los tiempos de residencia hidráulicos son menores, normalmente menos

de una hora y con ello la concentración de biomasa en suspensión es relativamente

pequeña, la mayoría de la DBO que se separa en los biodiscos se debe al mecanismo

correspondiente al limo formado en los discos. Normalmente los sistemas de biodiscos

se proyectan para un valor total de la DBO del efluente de la última etapa, del orden de

10 a 25 mg/L del cual la tercera parte es soluble y aproximadamente las dos terceras

partes restantes resultan insolubles.

Con mucha frecuencia los discos están formados de placas alternadas planas y

corrugadas de poliestireno o polietileno. Esta disposición suministra un área superficial

mayor que para el caso de discos con superficies planas únicamente. Para el caso de

un juego de discos de 3.6 metros de diámetro montados sobre un eje de 7.5 metros

puede lograrse un área superficial total superior a los 9,000 m2. Ya que esta superficie

es muy grande, resultan adecuados periodos de residencia cortos, normalmente

menores a una hora.

Algunas de las ventajas de los sistemas con biodiscos sobre el proceso convencional

de lodos activados son las siguientes:

1. Consumo de energía medio y mantenimiento más sencillo.

2. Ya que es posible tener en cada etapa un cultivo biológico diferente, se cuenta

con un grado adicional de flexibilidad en el proceso. Puede conseguirse bastante

nitrificación desarrollando cultivos de bacterias nitrificantes selectivas en las

últimas etapas.

3. La biomasa presenta en general buenas características de sedimentación con lo

que se disminuye el costo de la clarificación secundaria.

4. No se necesita reciclado de la biomasa.

Debe mencionarse una desventaja, la cual es la presencia de una delgada película

líquida de gran superficie sobre la zona húmeda de los discos expuesta al aire

ambiente, lo que lleva al peligro de congelación en el caso de operación en climas fríos.

En tales casos las unidades de tratamiento deben alojarse en un edificio cerrado, lo que

incrementa el costo del tratamiento.


81

III.4 TRATAMIENTO TERCIARIO

El tratamiento terciario esta constituido por métodos avanzados que eliminan a los

contaminantes que permanecen después del secundario. Por lo general se realiza con

el fin de obtener un alto grado de calidad del efluente, pudiendo reutilizar directamente

esta agua. Para la eliminación de sólidos en suspensión presentes en el efluente

secundario se tienen los siguientes métodos:

III.4.1 FILTRACIÓN

Consiste en hacer pasar el efluente a través de un medio poroso, el cual funciona como

filtro, por medio del cual se eliminan los sólidos suspendidos en el agua. Esta operación

se usa para eliminar completamente la turbidez y los sólidos remanentes después de

los procesos de coagulación. Existen varias clases de filtros:

A) Microfiltros. Su objetivo esencial es separar a los diversos microorganismos que

provienen de tratamientos secundarios, así como a otras partículas en suspensión

que no se pudieron separar por sedimentación. Este tipo de filtros se pueden usar

varias veces, siempre y cuando se sometan a retrolavados y a limpieza periódica

para eliminar la materia que se encuentre en la superficie del filtro.

B) Filtro de tierras diatomáceas. El material filtrante es soportado por una barra

metálica de material poroso de cerámica o en una fibra sintética llamada sépto o

membrana, los cuales actúan como filtros. El uso de las tierras diatomáceas está

restringido a pequeños volúmenes de agua.

C) Filtros de presión. El medio filtrante está contenido dentro de un tanque de acero a

través del cual el agua es bombeada bajo presión y la limpieza del mismo se

efectúa por un flujo a contracorriente.

Este tipo de filtros se usa por lo general en el tratamiento de aguas residuales

industriales, debido a que para volúmenes mayores como el de las aguas municipales,

presentan limitaciones por su tamaño. Estas unidades se fabrican en dos tipos:

verticales y horizontales, son de acero y tienen forma cilíndrica (fig. 8).


82

GRAVA GRUESA

ARENA GRUESA

ARENA FINA 40 cm

30 10

10

20

FILTRO VERTICAL DE PRESIÓN DE

GRAVA Y ARENA


FIG. No. 8 E. S. I. Q. I. E.

I. P. N.

GRAVA MEDIANA GRAVA FINA


83

Los medios filtrantes más usados son arena, grava y en menor escala antracita, calcita,

carbón activado, pedacería de mármol, magnetita, lava-asbesto y otras sustancias. Para

los filtros de tipo vertical el espesor de las capas del medio filtrante puede ser:

TABLA No. 1

ESPESOR (cm)

MATERIAL TAMAÑO EFECTIVO (mm)

30 - 40 Arena fina 0.45 a 5

25 – 30 Arena gruesa 0.8 a 1.2

10 Grava delgada 3.125 a 6.25

10 Grava mediana 6.25 a 12.5

20 Grava gruesa 12.5 a 25

Con los filtros que tienen un colector en forma de concha, se usa en el contorno de éste

una capa de grava gruesa de 25 a 37.5 mm.

Cuando se use antracita como medio filtrante las capas de material podrán ser las

siguientes:

TABLA No. 2

ESPESOR (cm)

MATERIAL TAMAÑO EFECTIVO

(mm)

45 Antracita No. 1 0.6 a 0.8 22.5 Antracita No. 2 2.34 a 4.68 22.5 Antracita No. 4 7.81 a 14.06

Con los filtros que tienen un colector en forma de concha, se usa alrededor de este una

capa de antracita núm. 6 (20.31 a 40.62 mm). La capacidad de operación de

retrolavado es de 305.5 L/min/m2 hasta 611.10 L/min/m2 en flujo contrario al de la

operación normal. Las dimensiones comunes de este tipo de filtros se muestran a

continuación:


84

TABLA No. 3

FILTROS DIMENSIÓN

Verticales 30 a 300 cm. de diámetro

Horizontales 1.82 a 2.43 m. de diámetro

2.43 a 7.62 m. de largo

D) Filtros de arena lentos. La acción filtrante de este equipo es una combinación de

tamizado, adsorción y floculación biológica. En la parte superior de la arena se

forma una película gelatinosa de materia orgánica y bacterias en crecimiento, de

modo que se efectúa una remoción efectiva, por acción bacteriana, de color y

turbiedad siempre y cuando esta última no exceda de 50 mg/ L.

E) Filtros de arena rápidos. Son los filtros más adecuados en el tratamiento de aguas

residuales municipales porque eliminan conglomerados no sedimentables e

impurezas que permanecen después de la sedimentación y la coagulación. Con

este tratamiento se ha observado que la DBO es abatida en un 50%, hay una alta

remoción de sulfatos y fosfatos y la turbidez llega a alcanzar concentraciones

mínimas.

III.4.2 ELIMINACIÓN DE OLOR, COLOR Y SABOR

Los compuestos orgánicos provenientes de efluentes secundarios son los causantes de

mal olor, color y sabores indeseables, incluso pueden ser tóxicos a la vida vegetal y

animal. Los métodos usados para eliminar estos contaminantes son:

- ADSORCIÓN.- La adsorción de la materia orgánica disuelta se realiza comúnmente

con carbón activado y se puede tener una eficiencia del 99% o más. El sistema

opera de manera sencilla: el efluente se hace pasar a través de columnas

conteniendo carbón activado y la capacidad de adsorción del carbón se pierde al

acumularse la materia orgánica, es en este momento cuando tiene que ser

regenerado, efectuando retrolavados a contracorriente.

- OXIDACIÓN.- La oxidación química se realiza con el fin de remover los compuestos

orgánicos disueltos y puede realizarse de manera aislada o bien seguida de una


85

- adsorción con carbón activado. Los agentes oxidantes que se pueden usar son las

especies activas del oxigeno, como el ozono, peróxido de hidrógeno y radicales de

hidroxilo libres, el oxigeno molecular con o sin catálisis, los oxiácidos y sus sales

como el permanganato de potasio. Entre los agentes oxidantes más recomendados

esta el O2, el Cl catalizado por la luz y la oxidación por catálisis del aire.

Es común que el efluente secundario contenga compuestos orgánicos disueltos en una

concentración de 300 a 400 ppm mayor que el contenido en las aguas de

abastecimiento potable.

III.4.3 COAGULACIÓN

Algunos autores la consideran como un tratamiento primario químico y otros como

terciario. De cualquier manera ya se desarrolló en el tratamiento primario.

III.4.4 DESMINERALIZACIÓN

Entre los métodos más comunes de desmineralización están: III.4.4.1 ELECTRODIÁLISIS

Es usada preferentemente para aguas saladas ya que no tiene efecto sobre

contaminantes no iónicos. La electrodiálisis se basa en el siguiente principio: cuando un

potencial eléctrico se aplica a través de una celda conteniendo agua mineralizada se

produce la ionización de los minerales, emigrando los positivos hacia el electrodo

negativo, mientras que los negativos al electrodo positivo. Cierto tipo de membranas

son permeables únicamente a los aniones o a los cationes y son estas membranas

selectivas las que se colocan en forma alternada, formando una serie de

compartimentos en el aparato de electrodiálisis.

Cuando se aplica un potencial eléctrico las membranas controlan la emigración de los

iones, provocando que la concentración de estos disminuya dentro de los

compartimentos alternados, de donde se elimina el agua carente de contaminantes

mientras que la concentración de los mismos aumenta en las membranas que los

forman.


86

Los iones orgánicos y coloidales emigran igualmente hacia las membranas, pero

generalmente no pasan a través de ellas por su tamaño, es decir, tienden a acumularse

en la superficie de las membranas, ensuciándolas y tapándolas, reduciendo por lo tanto

la capacidad desmineralizadora del equipo.

De modo que es conveniente hacer con anticipación una filtración y adsorción con

carbón activado en el efluente secundario; adicionalmente se deben limpiar con

frecuencia las membranas para eliminar las impurezas y evitar el crecimiento de

microorganismos. El material con el que están hechas las membranas es de plástico

químicamente tratado. Por este método se elimina hasta un 50% de los sólidos

totalmente disueltos.

III.4.4.2 INTERCAMBIO IÓNICO

El intercambio iónico se ha usado extensamente para el ablandamiento o

desmineralización del agua, así como para la recuperación de subproductos de las

aguas residuales industriales. Las resinas de intercambio iónico son compuestos

orgánicos polimerizados que contienen grupos iónicos capaces de intercambiarse por

cationes y aniones, clasificándose por esta selectividad en catiónicas y aniónicas.

Estas resinas y otros materiales naturales como las zeolitas, pueden intercambiar iones

con los compuestos iónicos presentes en las aguas a tratar. Por ejemplo las resinas

catiónicas cambian sus iones hidrógeno por cationes metálicos en solución y las resinas

aniónicas cambian sus iones hidroxilo por aniones como cloruros, fluoruros, sulfatos,

fosfatos, etc.

En ocasiones la regeneración de las resinas representa problemas de contaminación

principalmente en la disposición de los desechos, que pueden ser fuertemente ácidos o

alcalinos. Asimismo contienen compuestos orgánicos que pueden ensuciar las resinas.

Por este método se eliminan compuestos inorgánicos de nitrógeno y fósforo, causantes

de la eutroficación de los lagos. El agua tratada por este método es de alta calidad,

quizá mayor que la que normalmente se requiere para algunos usos industriales,

aunque tienen una limitante, su costo no es bajo.


87

III.4.4.3 ÓSMOSIS INVERSA

Es un proceso de membranas y se basa en el fenómeno de ósmosis, que consiste en

tener dos soluciones de diferente concentración separadas por una membrana

semipermeable. La diferencia de concentraciones produce una presión que propicia que

el líquido fluya en dirección de la membrana de la solución más concentrada. Aunque la

membrana semipermeable tiene la característica de permitir que el agua pase por ella

debido a la fuerza creada por la presión osmótica, ella en si misma constituye una

barrera que impide el paso de los compuestos disueltos, lo que da como resultado que

uno de los compartimentos permanezca libre de contaminantes.

Es así como el flujo a través de la membrana se invierte, generando un aumento en el

volumen de agua pura, mientras que la concentración de contaminantes se incrementa

del otro lado de la membrana. Las membranas están hechas de acetato de celulosa

procesado especialmente, el cual es relativamente poroso, excepto en una de las caras

que posee una película densa, menor a un micrón de espesor, siendo esta la que

rechaza los contaminantes disueltos.

III.5 TRATAMIENTO DE LODOS

Los lodos de las aguas negras están constituidos por los sólidos que se eliminan en las

unidades de tratamiento primario y secundario, junto con el agua que se separa con

ellos. Mientras que en algunos cuantos casos es satisfactoria la disposición de ellos sin

someterlos a tratamiento, generalmente es necesario tratarlos en alguna forma para

prepararlos o acondicionarlos para disponer de los mismos sin originar condiciones

desfavorables.

Este tratamiento tiene dos objetivos: el primero es eliminar parcial o totalmente el agua

que contiene los lodos para disminuir su volumen en una proporción alta y el segundo

es descomponer todos los sólidos minerales o sólidos orgánicos relativamente estables.

El método de lodos activados es quizá el proceso biológico de más amplia utilización

para el tratamiento de aguas residuales municipales e industriales. Han surgido

variaciones del sistema básico durante algunos años, las cuales confieren al tratamiento


88

una versatilidad que le permite adaptarse a un amplio campo de circunstancias

operacionales.

El principio básico del proceso consiste en que las aguas residuales estén en contacto

con una población microbiana mixta, en forma de suspensión floculenta en un sistema

aereado y agitado. La materia en suspensión y coloidal se elimina rápidamente de las

aguas residuales por adsorción y aglomeración en los flóculos microbianos.

Esta materia y los compuestos solubles se descomponen lentamente por el

metabolismo microbiano, proceso conocido como “Estabilización”. En este proceso

parte de la materia orgánica se oxida a sustancias simples como el dióxido de carbono

y parte se convierte en una nueva materia celular microbiana. Posteriormente una

proporción de la masa microbiana se descompone también de la misma manera en un

proceso llamado “Respiración Endógena”.

Una vez que se alcanza el grado de tratamiento que se desea, la masa microbiana

floculenta conocida como el “lodo”, se separa del agua residual por sedimentación en el

clarificador secundario. El sobrenadante –efluente- de la etapa de clarificación es el

agua residual tratada y debe estar virtualmente libre de lodos.

La mayor parte de los lodos separados en el clarificador se regresa a la etapa de

aereación -reactor biológico- para mantener la concentración de los lodos al nivel

necesario para un tratamiento efectivo y para que actúe como un inóculo microbiano.

Parte de los lodos se extraen para su descarga, los cuales se conocen como “lodos

activados residuales o excedentes”.

En un sistema de régimen permanente el lodo residual representa la cantidad neta de

masa microbiana producida en el reactor biológico y se considera como la

“contaminación” del sistema, la que debe ser sometida a tratamiento antes de su

disposición final.

Por consiguiente, la naturaleza floculenta de los lodos activados resulta sumamente

importante, en primer lugar para la adsorción de las materias coloidales, iónicas y en

suspensión dentro del agua residual y en segundo lugar para la separación rápida,


89

eficiente y económica de la masa microbiana del agua residual tratada.

Asimismo se utilizan con éxito microorganismos no floculentos o dispersos en el

tratamiento de agua, pero como son difíciles de eliminar del agua residual tratada, se

usan principalmente como parte de las etapas preliminares de tratamiento, antes de

aplicar el proceso biológico básico.

El agua residual de alimentación al reactor biológico pasa comúnmente por un proceso

primario de tratamiento para la remoción de arenas, materiales aceitosos y grasos y

materia sólida gruesa, para ser tratados por métodos físicos como la sedimentación y el

cribado. No obstante, ciertas versiones del proceso de los lodos activados se han

utilizado sin etapa primaria de tratamiento.

En el tratamiento de aguas residuales municipales, el producto sólido separado del

clarificador primario se conoce como “Lodo Primario” y es un producto que no se debe

confundir con los lodos activados, a pesar de que para su tratamiento y disposición

final, se puede mezclar con el lodo activado residual. El agua residual pasa entonces a

la etapa de aereación y de aquí se desprende de que al proceso de lodos activados se

le llama con frecuencia “Tratamiento Secundario”.

Al aerear un agua residual que contenga nutrientes orgánicos, tenderá a desarrollar un

lodo biológico debido a los microorganismos ya presentes en ella o que han entrado de

la atmósfera. El proceso de desarrollo de los lodos se puede acelerar por una “siembra”

con una población microbiana, tal como los lodos procedentes de otro proceso, tierras,

o en el caso de un desecho industrial que contenga nutrientes fuera de lo común, o por

un cultivo desarrollado especialmente en el laboratorio o en una planta piloto.

La naturaleza moribunda de los lodos activados significa que la remoción de materia

orgánica no es, hablando estrictamente, un proceso asociado al crecimiento de la masa

microbiana. Sólo una pequeña proporción de los microorganismos presentes en los

lodos genera nueva masa microbiana. Un considerable número de microorganismos no

se reproduce, pero conserva cierta actividad bioquímica, utilizando nutrientes para

proporcionar energía de mantenimiento. Existen varios procesos de lodos activados y

algunos de ellos se mencionan a continuación:


90

III.5.1 LODOS ACTIVADOS CON AEREACIÓN ESCALONADA

En este proceso los lodos son introducidos a lo largo del tanque por diferentes puntos,

permitiendo de esta manera que la DBO5 se mantenga uniforme y que corresponda a

una corriente de aire igualmente uniforme (diagrama núm. 6).

III.5.2 LODOS ACTIVADOS CON AEREACIÓN GRADUADA

El fundamento de este proceso es que durante el inicio de la aereación se requiere una

cantidad mayor de aire, de modo que la proporción de aire introducido es superior en la

sección de entrada del tanque que en las secciones siguientes, con el propósito de que

se satisfagan las demandas de oxígeno de las diversas etapas.

III.5.3 LODOS ACTIVADOS CON AEREACIÓN MODIFICADA

El grado de tratamiento logrado con este proceso es mayor que el obtenido por los

métodos convencionales de tratamiento de lodos activados. Aquí las aguas residuales

se mezclan con el 10% de los lodos y son aereados y recirculados por un período de 1

a 3 horas. Esto propicia que los sólidos se reduzcan representando una menor

demanda de aire y consecuentemente se disminuyen los costos de operación de este

método (diagrama núm. 7).

III.5.4 LODOS ACTIVADOS CON AEREACIÓN ACTIVADA

Es un proceso realizado por etapas en el que se requiere un menor periodo de

aereación. El cultivo de lodos activados, que por lo general se desperdicia como exceso

de lodos, es conducido a una sección de aereación activada que recibe también una

porción de aguas residuales sedimentadas, logrando una notable disminución de los

sólidos suspendidos (diagrama núm. 8).

III.5.5 LODOS ACTIVADOS CON ESTABILIZACIÓN POR CONTACTO

Los lodos que son biológicamente activados se ponen en contacto directo con las

aguas residuales por un tiempo de 15 a 20 min., durante el cual los lodos adsorben un

alto


91

SEDIMENTACIÓN PRIMARIA

SEDIMENTACIÓN FINAL

LODOS AL DIGESTOR

LODOS

RECIRCULADOS Y

EN EXCESO

TANQUE DE

AEREACIÓN

3 –4 HORAS

DE RETENCIÓN

AGUA TRATADA

AEREACIÓN ESCALONADA

DIAG. No. 6


E.S.I.Q.I.E.

I. P. N.

EXCESO DE LODOS

EXCESO DE LODOS AL DIGESTOR


92

EXCESO DE LODOS AL

DIGESTOR

EFLUENTE

PRIMARIO

TANQUE DE

AEREACIÓN ( 3 HORAS

DE RETENCIÓN )

SEDIMENTACIÓN FINAL

LODOS RECIRCULADOS

AGUA

TRATADA

EXCESO DE LODOS AL EFLUENTE PRIMARIO

DIAG. No. 7


E.S.I.Q.I.E.

I. P. N.

AEREACIÓN MODIFICADA


93

SEDIMENTACIÓN

FINAL

AEREADOR DE AEREACIÓN ACTIVADA

AEREADOR DE

LODOS

ACTIVADOS

SEDIMENTACIÓN

FINAL

AGUA

TRATADA

EXCESO DE LODOS

AL DIGESTOR EXCESO AL EFLUENTE

PRIMARIO

EFLUENTE

PRIMARIO LODOS RECIRCULADOS Y EN EXCESO

DIAG. No. 8


E.S.I.Q.I.E.

I. P. N.

AEREACIÓN ACTIVADA

LODOS RECIRCULADOS Y EN EXCESO

AGUA

TRATADA


94

porcentaje de materia contaminante suspendida en estado coloidal o disuelta. La

mezcla es entonces transferida a un tanque de sedimentación donde se separan los

lodos y finalmente a un tanque generador en el que se produce la estabilización y la

regeneración por aereación. Este método se utiliza comúnmente en el tratamiento de

aguas residuales industriales.

96

CAPÍTULO IV

PLANTA DE TRATAMIENTO PRIMARIO DE AGUAS RESIDUALES DE LA CIUDAD DE TEPIC, NAYARIT

l estado de Nayarit se localiza en el noroeste de la República Mexicana, entre

las coordenadas geográficas ubicadas en los paralelos 23° 05’ el norte y 20°

36’ el sur, de latitud norte y en los puntos localizados en los meridianos 103°

43’ al este y 105° 46’ al oeste, de longitud oeste. Colinda al norte con los estados de

Sinaloa y Durango; al sur con Jalisco y el Océano Pacífico; al este con Durango,

Zacatecas y Jalisco, y al oeste con Sinaloa y el Océano Pacífico (plano núm. 1).

La capital del estado Tepic se ubica en el paralelo 21° 30’ 58’’ de latitud norte y en el

meridiano 104° 53’ 38’’ de longitud oeste, a una altitud de 915 metros sobre el nivel del

mar. De conformidad con cifras oficiales, contaba en el año 2000 con una población

aproximada de 265,817 habitantes.33

En esta ciudad la principal corriente acuífera que fluye a través de la misma es el río

Mololoa, que tiene su nacimiento en el Valle de Matatipac y desemboca en el río Lerma-

Santiago, el cual riega una superficie considerable del centro-norte del estado para

finalmente confluir en el océano Pacífico (plano núm. 2).

Esta corriente, utilizada por la población con fines recreativos, piscícolas, agrícolas y de

recarga de los mantos acuíferos se vio inmersa hasta el año de 1991, en la principal

receptora de la descarga de residuos contaminantes de la ciudad, convirtiéndose, de

ser un río de apreciable limpieza, en una corriente de aguas negras cuyo grado de

septicidad e insalubridad fueron evidentes a simple vista. El nivel de contaminación de

dicho cuerpo aumentó en proporción al crecimiento de la población local, la anexión de

poblaciones circundantes, el desarrollo industrial y la prestación de servicios.

Estas condiciones fueron producto de una causa fundamental: las aguas desalojadas,

posterior a los usos comunes y particulares de los diversos sectores de la población,

33

INEGI. Tabulados Básicos. XII Censo General de Población y Vivienda 2000. México, 2001.

E

97

PLANO No. 1

98

PLANO No. 2

CAP. IV PLANTA DE TRATAMIENTO PRIMARIO DE AGUAS RESIDUALES DE LA CIUDAD DE TEPIC, NAYARIT

99

eran vertidas al cuerpo receptor sin tratamiento previo a través del sistema de drenaje

municipal.

IV.1 ANTECEDENTES

En el año de 1990 las delegaciones en el estado de la extinta Secretaría de Desarrollo

Urbano y Ecología y de la Comisión Nacional del Agua llevaron a cabo estudios

conjuntos sobre la calidad del agua en el río Mololoa, obteniendo resultados

alarmantes. Los parámetros evaluados sobrepasaban extraordinariamente los niveles

permisibles, demostrando cualitativa y cuantitativamente el efecto de las descargas de

las aguas residuales sobre las características del cuerpo receptor (tabla núm. 9).

Al hacer una comparación de los análisis efectuados en el año de 1975 y los evaluados

en 1990 se observó que el nivel del oxígeno disuelto disminuyó drásticamente de 7.50 a

0.50 mg/L; la concentración de sólidos se incrementó de 0.30 a 7.00 mg/L; la de grasas

y aceites aumentó de 80 a 400 mg/L y la turbiedad del agua se elevó de 80 a 700

unidades.

Al considerar los resultados señalados y la legislación vigente en materia de prevención

y control de la contaminación ambiental, que señala la obligación de que las aguas

residuales, independientemente de su origen, deben ser depuradas en forma individual

por cada responsable de la descarga, o en forma conjunta cuando los diferentes

sectores de la población convengan agruparse para mejorar la calidad de los residuos

líquidos en un sistema de tratamiento común; los tres niveles de gobierno: Federal,

Estatal y Municipal, así como los sectores Industrial y Comercial decidieron en el año de

1990, actuar en concertación para la construcción, operación y mantenimiento de un

sistema regional para el control de la contaminación de las aguas residuales de la

ciudad de Tepic, Nay.

De conformidad con los estudios realizados el tratamiento requerido por las aguas

residuales de la ciudad debía estar compuesto por los tratamientos primario y

secundario, incluyendo el pretratamiento, la desinfección y el tratamiento de lodos. La

propuesta contemplaba la implementación de estos tratamientos en dos etapas: en la

primera se construirían y pondrían en operación los equipos del pretratamiento, el


100

TABLA No. 4

VOLÚMENES Y PORCENTAJES ANUALES DE CONTAMINANTES DESCARGADOS POR LOS PRINCIPALES USUARIOS DE AGUA DE LA CIUDAD DE TEPIC, NAYARIT

VOLUMEN DBO5 S.S.T.

U S U A R I O

m3/año % ton/año % ton/año %

BEBIDAS PURIFICADAS, S.A. 56,764.80 0.62 20.88 0.10 18.00 0.36

EMBOTELLADORA DEL NAYAR 182,908.80 2.01 57.79 0.27 61.00 1.23

EMBOTELLADORA AGA DE NAYARIT 81,993.60 0.90 53.13 0.25 123.00 2.48

PASTEURIZADORA SAN MARCOS 25,228.80 0.28 10.74 0.05 17.00 0.34

CIGARRERA LA MODERNA 37,843.20 0.42 00.56 0.00 2.00 0.04

INGENIO EL MOLINO 1,261,440.00 13.88 18,800.00 88.83 1,791.00 36.11

HOTELES 37,843.20 0.42 9.46 0.04 11.00 0.22

HOSPITALES 6,307.20 0.07 1.89 0.01 2.00 0.04

LABORATORIOS 3,153.00 0.03 0.94 0.00 1.00 0.02

PLANTA PURIFICADORA DELMABI 31,536.00 0.35 9.46 0.04 11.00 0.22

ACAYAPAN 27,751.00 0.31 8.32 0.04 9.00 0.18

SALSA HUICHOL 10,406.00 0.11 3.12 0.01 3.00 0.06

LAVANDERÍA TIJUANA 1,261.00 0.01 0.37 0.00 0.50 0.01

BAÑOS Y SERVICIOS PÚBLICOS 25,228.00 0.28 7.56 0.04 8.00 0.16

SERVS. DE LAVADO Y ENGRASADO 47,304.00 0.52 3.78 0.02 1.00 0.02

MUNICIPIO DE TEPIC 7,253,280.00 79.79 2,175.98 10.28 2,901.00 58.49

TOTAL 9,090,248.60 100.00 21,163.98 100.00 4,959.50 100.00

FUENTE: SECRETARIA DE DESARROLLO URBANO Y ECOLOGÍA Y COMISIÓN NACIONAL DEL AGUA EN EL ESTADO DE NAYARIT, 1990.


101

tratamiento primario, la desinfección y el tratamiento de lodos; en la segunda etapa los

del tratamiento secundario.

Con estas consideraciones se determinó construir una planta para aguas de tipo

doméstico, bajo el esquema de sedimentación primaria y tratamiento aerobio de lodos y

lechos de secado para el deshidratado de los mismos en una primera fase, previendo

los espacios para una segunda etapa en la que se involucran más unidades con la

tendencia de que se aumente la capacidad y se mejore la calidad del agua producida.

Sin embargo, por cuestiones presupuestales se autorizó solamente la construcción de

la primer fase, la cual inició en el año de 1990 y se concluyó en 1991, iniciando su

operación en este año, con un costo de $12,517,024,479.00 (Doce mil quinientos

diecisiete millones, veinticuatro mil cuatrocientos setenta y nueve pesos 00/100 M.N.).34

IV.2 CONDICIONES PARTICULARES DE DESCARGA

Al iniciar su funcionamiento la Comisión Nacional del Agua otorgó al Sistema de Agua

Potable y Alcantarillado -SIAPA- de la ciudad de Tepic, Nay., el Título de Concesión

núm. 1NAY100106/12HAGR94, el cual le permitía la descarga de aguas residuales a la

cuenca del río Santiago-Aguamilpa, con las siguientes especificaciones:35

TABLA No. 5

Afluente Río Santiago

Región hidrológica Lerma-Santiago

Núm. de descargas Uno

Tipo de descarga Municipal

Volumen de la descarga 38,880.00 m3/día

Procedencia de la descarga Público-urbano

Forma en que se realiza la descarga Libre con tubería

Cuerpo receptor Río Mololoa

Coordenadas del punto de la descarga Latitud: 21º 32’ 50”

Longitud: 104º 53’ 34”.

34

Fuente: SIAPA; Moneda: viejos pesos. 35

Fuente: Comisión Nacional del Agua CNA.


102

En el permiso se estableció que la “Concesionaria”, en este caso el SIAPA, debería

cumplir con las condiciones particulares de la descarga que se señalan a continuación:

TABLA No. 6

CONCENTRACIÓN PARÁMETRO

PROMEDIO MÁXIMA

INSTANTÁNEA

CARGA Kg / día

UNIDAD

DBO5 TOTAL 60 75 2,333 mg/L

DBO Sol. 30 45 mg/L

DQO 150 200 5,832 mg/L

Sol. Susp. Tot. 60 75 2,333 mg/L

Sol. Sed. Tot. 1 1.5 mg/L

pH 6.5-8.5 Unidad pH

Temperatura CN +/- 2 ºC

Materia Flotante AUSENTE AUSENTE mm

Grasas y aceites 10 15 388 mm/L

Nitrógeno Amoniacal

10 15 mg/L

Nitrógeno Total 30 42 1168 mm/L

Fósforo Inorgánico

6 8 233 mg/L

SAAM 6 10 mg/L

Sulfatos (SO4) 23 28 mg/L

Conductividad 850 1,100 Microhoms/CM

Dureza total 231 245 mg/L

Alcalinidad 196 214 mg/L

Aluminio 0.2 mg/L

Antimonio 0.1 mg/L

Arsénico 0.1 mg/L

Boro 0.75 mg/L

Cadmio 0.1 0.15 mg/L

Cianuro 0.2 mg/L

Cobre 0.2 mg/L

Cromo Total 0.1 mg/L

Fierro 5 mg/L


103

TABLA No. 6 (continuación)

CONCENTRACIÓN PARÁMETRO

PROMEDIO MÁXIMA

INSTANTÁNEA

CARGA Kg. / día

UNIDAD

Manganeso 0.02 mg/L

Níquel 0.05 mg/L

Plomo 0.5 mg/L

Selenio 0.02 mg/L

Zinc 2 mg/L

Toxicidad <1.33 UT

Coliformes Totales

10,000 NMP/100 mL

Coliformes Fecales

1,000 NMP/100 mL

IV.3 DESCRIPCIÓN DEL TRATAMIENTO ACTUAL

La planta de tratamiento tiene una capacidad de diseño para tratar 540 L/s y se integra

por dos módulos de 270 L/s cada uno, con un tratamiento primario de la línea de agua y

una digestión aerobia para lodos, así como una deshidratación para la disposición final

de los mismos –diagrama núm. 9-.

El proceso de tratamiento que se aplica al agua residual consiste en la utilización de

sedimentadores circulares en el tratamiento primario, con su respectivo pretratamiento a

la llegada y desinfección del efluente con la aplicación de gas cloro en solución.

El reuso del efluente se efectúa de la siguiente manera: una parte del flujo se descarga

al cuerpo receptor -río Mololoa- y la otra se bombea desde la salida de los

sedimentadores hacia un canal para el riego agrícola de cañaverales.

El tratamiento del subproducto de los sedimentadores primarios –lodos- se lleva a cabo

a través de una digestión aerobia en un tanque circular seguido de otro tanque en el

que por la acción de la gravedad se separa el lodo del sobrenadante. Los lodos son

deshidratados en filtros banda y su disposición final es un relleno sanitario.


104

DIAGRAMA DE FLUJO ACTUAL

FIGURA 2.3

DIAG No. 9


105

El tratamiento por digestión consiste básicamente en la inclusión de aire para lograr la

oxidación o digestión, logrando que la materia orgánica que contiene se degrade.

La planta consideró para diseño la calidad del agua residual que se muestra en la tabla

siguiente, en la cual se observa la eficiencia de remoción considerada, por lo que se

deduce que la planta no tuvo ni tiene la capacidad para cumplir con las condiciones

particulares de la descarga -CPD’s- no obstante se opere correctamente.

TABLA No. 7

CALIDAD PARA EL DISEÑO ORIGINAL

PARÁMETRO INFLUENTE

mg/L EFICIENCIA DE REMOCIÓN %

EFLUENTE mg/L

CPD’s

DBO5 300 35 195 60

DQO 540 35 351 150

SST 220 50 110 60

SSV 170 50 85 60

pH 7.5 7.5 7.5

Temperatura 18 °C 18 °C CN ± 2*

*Condiciones normales más menos 2 grados centígrados.

El agua residual generada en la ciudad de Tepic es conducida por gravedad en un

emisor de tubería de concreto reforzado de 1.07 m de diámetro, con una capacidad a

tubo lleno de 1,080 L/s que se localiza sobre la margen izquierda del río Mololoa y

desemboca en un canal a cielo abierto de concreto armado con una longitud de 400 m,

el cual conduce el agua por la parte alta del terreno de la planta hasta la obra de toma y

continúa hacia una zona de cultivo, contando con un tramo recubierto similar al descrito

hasta llegar a tener una sección irregular con taludes y fondo de tierra.

Por su parte el agua residual que ingresa a la planta por el canal emisor se descarga en

la caja de llegada, la cual cuenta con dos rejillas para la eliminación de sólidos; de ahí el

agua es conducida hacia el pretratamiento en una tubería de acero de 30’’ de diámetro,

pasando por dos cajas de caída de velocidad que rompen la carga hidráulica disponible.

Del pretratamiento el agua se distribuye por gravedad mediante tuberías y juego de


106

válvulas hacia los dos módulos de tratamiento, ingresando el agua en cada

sedimentador primario circular por la columna central.

Posteriormente el agua sedimentada pasa a un cárcamo de bombeo, donde una parte

se envía al canal de riego y la otra se conduce al tanque de contacto de cloro para su

desinfección y descarga por gravedad hacia el río Mololoa.

Los lodos primarios producidos son enviados a los digestores aerobios, después a los

separadores y finalmente se deshidratan en filtros banda para su disposición en un

relleno sanitario.

IV.4 CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO La planta está constituida por dos módulos de tratamiento con capacidad de 270 L/s

cada uno para tratar un total de 540 L/s, aunque actualmente se estima que la

capacidad de diseño ha sido rebasada por el incremento en la aportación de aguas

residuales en las horas picos.

IV.4.1 UBICACIÓN

La planta de tratamiento de aguas residuales se localiza a una distancia de 3.5 -tres

punto cinco- kilómetros al norte de la ciudad de Tepic. Para llegar a la misma es

necesario transitar por un camino de terracería, que antiguamente se utilizaba para

acceder a la población de Bellavista. La planta está situada en la margen izquierda del

río Mololoa, ocupando una extensión de 31/2 -tres y media- hectáreas de superficie. Se

ubica geográficamente a 21° 31’ de latitud norte y 104° 54’ de longitud oeste (plano

núm. 3).

IV.4.2 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS

Las principales características de la planta de tratamiento son que está compuesta por

dos trenes de tratamiento: uno para la línea de agua que a la vez está dividido en dos

módulos y otro para la línea de lodos, el cual involucra la deshidratación y disposición

de los mismos.


107

PLANO No. 3 UBICACIÓN DE LA PLANTA


108

TABLA No. 8

Tipo de tratamiento Primario

Capacidad de diseño 540 L/s

Número de módulos 2

Capacidad por módulo 270 L/s

Reuso de agua A cuerpo receptor –río Mololoa- y riego

agrícola

IV.4.3 PARÁMETROS DE DISEÑO ORIGINAL

A continuación se describen los parámetros de funcionamiento y medidas de los equipos y unidades de la planta.

TABLA No. 9

MÉTODO – EQUIPO / UNIDAD DIMENSIONES

PRETRATAMIENTO

CANAL DE CRIBADO

GASTOS: MIN – MED - MÁX (L/s) 270-540-972

GASTO MEDIO/CANAL (L/s) 270

VELOCIDAD DE APROXIMACIÓN A LAS REJILLAS cm/seg 13.7

CANAL DESARENADOR

VELOCIDAD HORIZONTAL cm/seg 12.5

VELOCIDAD DE SEDIMENTACIÓN m3/m2/día 0.0064

SEDIMENTACIÓN PRIMARIA

DBO5 INFLUENTE mg/L 400

EFICIENCIA DE REMOCIÓN %

DBO5 35

SST 50

GASTO MEDIO/SEDIMENTADOR (L/s) 270

DIÁMETRO m 27.3

PROFUNDIDAD m 2.48

CARGA SUPERFICIAL m3/m2/día 39.85

TIEMPO DE RETENCIÓN hr 1.49

CARGA SOBRE EL VERTEDOR m3/m2/día 287.82


109

TANQUE DE CONTACTO CON CLORO

VOLUMEN m3 452

TIEMPO DE RETENCIÓN min.

PARA GASTO MEDIO 13.95

PARA GASTO MÁXIMO 7.75

RELACIÓN LARGO:ANCHO 2:1

DIGESTOR

GASTOS: MIN – MED – MÁX (L/s) 270-540-972

NÚMERO DE DIGESTORES 2

GASTO DE LODOS/DIGESTOR m3/día 50.32

DIÁMETRO m 28

TIRANTE m 4.5

VOLUMEN m3 2770.8

TIEMPO DE RETENCIÓN CELULAR días 55.07

CARGA DE SSV Kg./m3×día 0.74

PORCENTAJE DE REDUCCIÓN DE LODOS % 45

SEPARADOR

TIPO ESTÁTICO CIRCULAR

NÚMERO DE SEPARADORES 2

DIÁMETRO m 5.64

TIRANTE m 4.4

VOLUMEN m3 48.7

IV.4.4 DISPOSICIÓN DE EQUIPOS Y UNIDADES -ARREGLO DE CONJUNTO-

Las unidades y edificios de la planta se desplantaron sobre un terreno de forma

irregular y con una pendiente significativa, por lo que fue indispensable la creación de

terrazas para el desplante de los edificios, siendo necesaria la adecuación a la

topografía del terreno, dividiendo el proceso en dos trenes de tratamiento. El acceso

principal se ubica al término del camino de terracería que proviene de la ciudad, siendo

ésta la única vialidad hacia la planta, entrando en la parte más alta del terreno. En el

ingreso se tiene un pequeño remetimiento donde se ubica la caseta de vigilancia y la


110

puerta de acceso, cruzando un pequeño puente que libra un canal de desvío de

demasías que sale de la caja de llegada y rejillas.

Desde la entrada toda la vialidad interna esta recubierta por una carpeta asfáltica, al

igual que los patios de maniobras; las aguas pluviales se recolectan a través de cunetas

que van a la orilla de las vialidades, las cuales conducen estas aguas a las partes más

bajas por acción de la fuerza de la gravedad, infiltrándose en el terreno o escurriendo al

río.

Continuando por la vialidad interna, una vez que se ha pasado el acceso, se sigue

descendiendo por la pendiente del terreno y a la derecha se ubica un patio de

maniobras, que permite el servicio de mantenimiento a los desarenadores, facilitando el

desalojo de basura y los sólidos pesados de esta unidad.

Prosiguiendo por la vialidad, en un punto más abajo ésta se divide en dos, por lo que

tomando a la derecha se encuentra el edificio administrativo y más adelante otro patio

de maniobras que da acceso a la subestación eléctrica.

Reanudando por la vialidad principal hacia abajo, nuevamente se vuelve a dividir

creando un círculo oval y hacia el frente una pequeña vialidad que finaliza a la altura de

uno de los digestores, siguiendo por la derecha de este circuito se ubica la caseta de

cloración y a la izquierda se dejó un área para el desplante de las unidades

complementarias del tratamiento, por lo que más adelante de la vialidad se ubicaron los

sedimentadores primarios y el cárcamo de bombeo.

Procediendo hacia abajo por la vialidad principal se encuentra el acceso a los

digestores y en la parte intermedia de estos el edificio de los filtros banda de lodos;

continuando hacia abajo se localiza el tanque de contacto de cloro, posterior a este se

encuentra un canal medidor Parshall finalizando en el efluente de la planta.

La disposición de los equipos y unidades que integran la planta se puede observar en el

plano núm. 4 que muestra el arreglo de conjunto actual.


111

PLANO No. 4 ARREGLO DE CONJUNTO

FIG. 2.1


112

IV.5 DESCRIPCIÓN DE MÉTODOS, EQUIPOS Y UNIDADES QUE COMPONEN LA PLANTA

Los métodos y unidades que integran la planta de tratamiento se relacionan a

continuación.

a) PRETRATAMIENTO

- Rejillas y desarenador de flujo horizontal

b) TRATAMIENTO PRIMARIO

- Dos sedimentadores primarios (circulares, de alimentación central).

c) DESINFECCIÓN

- Caseta de cloración (equipo de cloración, tipo alimentación-vacío).

- Tanque de contacto de cloro

d) TRATAMIENTO DE LODOS

- Dos digestores aerobios de lodos (circulares, con aereación mecánica)

- Concentrador de lodos

- Acondicionamiento químico (polímero)

- Secado mecánico de lodos (filtro banda)

e) DISPOSITIVOS DE CONTROL

- Calidad de procesos (laboratorio)

- Velocidad (cajas de caída)

- Gasto (obra de toma, vertedor proporcional y canal Parshall)

f) COMPLEMENTARIOS

- Línea de influente y efluente (río Mololoa)

- Línea de bombeo de agua tratada a zona de riego

Con el fin de explicar de manera sistemática el orden y funcionamiento de los equipos y

dispositivos que intervienen en el proceso de tratamiento, se describen a continuación

todos los elementos que conforman la planta.


113

IV.5.1 INFLUENTE El emisor de aguas negras de la ciudad desemboca en un canal lateral al río Mololoa,

es de sección rectangular, tiene recubrimiento de concreto armado únicamente en el

área de desahogo del emisor y unos 400 metros antes de la llegada a la planta de

tratamiento, siendo su conformación intermedia con una sección similar, pero sin

recubrimiento alguno.

Posterior al punto donde se tiene la obra de toma de la planta continúa nuevamente el

canal hacia las zonas de cultivo, contando con un tramo con recubrimiento similar al

citado, hasta llegar a tener una sección irregular con taludes y fondo de tierra.

Es necesario realizar constantemente una limpieza de la maleza existente en sus

márgenes, ya que al ser un canal abierto está sujeto a la intromisión de cantidades

importantes de basura, sólidos de gran tamaño, plásticos, hojas y ramas de los árboles

circundantes.

IV.5.2 OBRA DE TOMA La obra de toma está conformada por una extensión del canal existente construida de

concreto armado y consta de una ampliación del canal, dos sistemas de rejillas, una

derivación o bypass y un cárcamo de alimentación. La ampliación del canal permite la

colocación de los dos sistemas de rejillas: uno alojado a la entrada de la obra de toma y

el otro posterior al bypass, así como del cárcamo de alimentación al sistema de la

planta.

El equipo de rejillas instalado permite la eliminación de la mayor cantidad de basura y

sólidos gruesos que se agrega al agua en el canal de alimentación, por lo que es

necesario realizar periódicamente la limpieza y retiro del material acumulado en los

mismos para mantener un gasto constante y evitar que se desborde el canal por

recarga aguas arriba.

La derivación o bypass tiene la función de regular el volumen del caudal de aguas

negras que ingresa al sistema, de tal forma que al rebasar el límite del gasto a tratar las

demasías se verterán al canal contiguo sin entrar a la planta. El cárcamo de


114

alimentación es el receptor de las aguas que ingresan al sistema de tratamiento a

través de una tubería de acero al carbón de 30” de diámetro.

Inmediatamente después de la obra de toma se tiene una caja de operación de válvulas

que resguarda una válvula de seccionamiento de 30” de diámetro, la cual regula el

gasto de aguas residuales a tratar.

Subsiguientemente se tienen dos cajas reductoras de velocidad que, como su nombre

lo indica, permiten reducir la velocidad que el agua adquiere por el desnivel del terreno.

Es importante obtener esta disminución, debido a las condiciones que deben prevalecer

en los procesos posteriores.

Estas cajas deben revisarse con frecuencia para limpiarlas internamente y quitarles los

materiales grandes que pudieran pasar a través de las rejillas, con el objeto de evitar el

taponamiento de las tuberías.

IV.5.3 DESARENADOR El siguiente módulo del tratamiento lo conforma un desarenador horizontal de limpieza

manual, donde se requiere que la velocidad del agua sea baja para que al pasar por

éste se precipiten los sólidos pesados, principalmente arena y piedras pequeñas, los

que pueden dañar los equipos posteriores del tratamiento.

El desarenador contiene una mampara de acero que sirve para romper la velocidad de

acceso. Está compuesto por tres canales: dos en operación y uno de reserva y un

cárcamo de vertido.

Cada canal del desarenador cuenta con dos compuertas deslizables para regular el

gasto o poner fuera de operación el canal que requiera limpieza o desarenado; un

sistema de rejillas que sirven para retener los sólidos que pudiesen pasar las rejillas

mencionadas; un vertedor proporcional tipo sutro, para medir el gasto de agua que

entra al sistema de tratamiento mediante dos escalas graduadas -en centímetros-, a

ambos lados de los vertedores según el nivel de agua presentado. La lectura efectuada

en cada vertedor se confronta en una tabla de conversión, la cual proporciona el

volumen que pasa en litros por segundo –L/s- en ese instante.


115

El cárcamo de vertido es la estructura que recibe el gasto de los canales, siendo el

punto de salida del agua hacia la caja distribuidora. Cuenta en la parte central del fondo

con una salida de 30” de diámetro, con tubería de acero del mismo diámetro, protegida

por una reja de acero para evitar la entrada accidental de cuerpos de gran tamaño.

Es importante dejar un canal en reserva completamente limpio, ya que si llegan a

llenarse los tres canales y se mantiene circulando el flujo a través de los mismos, se

presentará arrastre de material a los procesos subsecuentes, ocasionando daños a los

equipos.

IV.5.4 CAJA DE DISTRIBUCIÓN Permite proporcionar una alimentación simultánea a los dos trenes de tratamiento, a

través de líneas de tubería de acero de 24” que conducen el agua a los sedimentadores

primarios.

Después de la caja distribuidora se tienen las cajas de operación de válvulas que

controlan el ingreso del agua a cada uno de los sedimentadores, mediante válvulas de

compuerta de 30” de diámetro.

IV.5.5 SEDIMENTADORES PRIMARIOS La planta cuenta con dos equipos cuya función es retener los sólidos por decantación y

los sobrenadantes por flotación. Para llevar a cabo estas acciones cada equipo

instalado está constituido y equipado con los siguientes elementos:

� Tanque circular de concreto armado con una columna de alimentación central de

acero al carbón de 24” con recubrimiento de concreto armado. La alimentación se

realiza a través de unas troneras rectangulares perimetrales en el extremo superior

de la columna.

� Un canal colector interior circundante, ubicado en el borde superior del muro

perimetral para las aguas clarificadas, las que se conducen mediante tubería de

acero de 20” de diámetro hacia el cárcamo de aguas tratadas.

� El fondo del tanque tiene una pendiente suave y uniforme, que inicia del perímetro


116

� hacía una tolva en el centro del tanque, con el propósito de recolectar el sedimento

y para ayudar en la posterior evacuación mediante una línea de tubería de acero de

6” de diámetro.

� En el borde superior del canal recolector, por la cara externa y en todo el perímetro

del mismo, se tienen fijados dos elementos: una placa de acero con ranuras en “V”

para tener vertedores triangulares debidamente fijos y nivelados que permiten el

vertido uniforme del agua clarificada; posteriormente se tiene una segunda placa de

acero de un ancho tal, que queda sumergida bajo el nivel inferior de la placa del

vertedor triangular y su corona por encima del extremo superior del vertedor, sujeta

mediante tornillos o espárragos de doble tuerca para su nivelación y ajuste, cuya

función es evitar el rebosamiento de los flotantes producidos por el agua, al entrar

por la alimentación central.

� Sobre la columna de alimentación central se localiza el equipo principal del

sedimentador, el cual consiste en una mampara metálica circular que estabiliza las

turbulencias producidas por el ingreso del agua; una estructura metálica -jaula

central- que soporta los dos brazos de las rastras, cuya inclinación es paralela al

piso del tanque, la que tiene como función remover la materia sedimentada en el

fondo para que por gravedad se deposite en la tolva de lodos, de la cual se extraen

también por gravedad hacia el digestor de lodos; en el extremo superior de la jaula

se encuentra un brazo adicional que recoge y empuja los sobrenadantes producidos

hacia la charola de natas, las que posteriormente son adicionadas al efluente de

lodos; un equipo motriz accionado por un motor eléctrico habilita a un motoreductor,

que produce una velocidad baja al movimiento de las rastras para evitar que se

presenten turbulencias en el lodo sedimentado y, por último, un puente metálico fijo

para realizar la inspección y mantenimiento del equipo e instalación eléctrica.

Como la purga de lodos se realiza en forma manual, deben de tomarse las

precauciones de efectuar las purgas con la frecuencia necesaria para evitar el

acumulamiento excesivo en el fondo del tanque, ya que pueden obstruir la marcha de

las rastras y provocar el taponamiento de la tubería de descarga.


117

IV.5.6 EDIFICIO DE CLORACIÓN Este edificio contiene los equipos que conforman el sistema de cloración, constando de

lo siguiente:

� Seis tanques de gas cloro.

� Línea de alimentación de gas cloro.

� Dos bombas de ayuda para los cloradores.

� Dos cloradores.

� Línea de inyección de solución agua-cloro.

� Criba hidráulica.

� Un detector de fuga de gas cloro.

Para determinar la cantidad de cloro que es necesario dosificar se debe determinar la

demanda de cloro mediante un análisis químico.

IV.5.7 PRETRATAMIENTO DE AGUA PARA EL SISTEMA DE MEZCLADO DE

CLORO Está compuesto por un equipo hidrosieve o criba hidráulica que permite quitar la mayor

cantidad de sólidos finos y suspendidos que no se eliminaron en el sedimentador

primario, evitando que se obstruyan los conductos, las bombas de ayuda, los venturis y

los diafragmas de los equipos de dosificación y mezclado de cloro.

Este equipo se implementó por las condiciones del agua utilizada para el proceso de

mezclado, la cual es parte del agua resultante del tratamiento primario. Sin embargo, se

recomienda que se emplee agua potable o limpia para incrementar la eficiencia en el

proceso de mezclado y durabilidad de los equipos instalados.

IV.5.8 CISTERNA DE BOMBEO Esta estructura de concreto armado es un depósito de dos cámaras que recibe el agua

clarificada resultante de los sedimentadores primarios. Su función, por ser el receptor

de las aguas clarificadas, se sujeta a las siguientes cuatro acciones:

1. En una de sus cámaras se efectúa la alimentación de agua para el cárcamo de


118

2. premezclado de gas cloro, mediante dos equipos de bombeo tipo sumergibles con

impulsores tipo caracol y línea de tubería de fierro galvanizado. Su operación es

manual, pero cuentan con un nivel de flotador que acciona el paro de las mismas

cuando se presenta bajo nivel de agua en el cárcamo de bombeo.

3. En la misma cámara se lleva a cabo la inyección de solución agua-cloro proveniente

de la caseta de cloración.

4. Permite conducir, mediante una línea de tubería de acero al carbón de 20” de

diámetro, el excedente del agua a utilizar para riego hacia el tanque de contacto de

cloro.

5. En la segunda cámara se realiza únicamente el bombeo de agua tratada hacia el

canal que conduce a la zona de riego. Este procedimiento se efectúa mediante tres

bombas centrífugas, lubricadas por agua para un gasto de 180 L/s cada una. El

cárcamo de bombeo tiene en el área descubierta una plataforma a base de rejilla

Irving, para protegerlo de la intromisión accidental de objetos diversos que pudieran

ocasionar daños a los equipos instalados.

IV.5.9 TANQUE DE CONTACTO DE CLORO Es un equipo que lleva a cabo el proceso final de las aguas tratadas para su posterior

vertido al cuerpo receptor, la cual recibe los excedentes de las aguas de bombeo al

canal de riego. Tiene la finalidad de permitir un mayor tiempo de mezclado del agua

tratada con la solución agua-cloro que se le inyecta en el cárcamo de bombeo.

La estructura es de concreto armado en forma rectangular, contiene un sistema de

mamparas a base de muros de tabique con un extremo libre y una separación entre sí,

que permite realizar las siguientes acciones:

� La localización de las mamparas permite configurar una trayectoria helicoidal.

� Esta configuración provoca que se incremente la longitud de recorrido del flujo a

través del tanque.

� Consecuentemente permite un mayor tiempo de mezclado del agua tratada con la

solución agua-cloro inyectada. Al lograr un mayor tiempo de contacto, el cloro puede


119

� realizar con mayor eficacia su acción desinfectante sobre el flujo, eliminando una

mayor cantidad de organismos patógenos que atenten contra la salud humana y el

equilibrio ecológico del sistema al que son vertidos.

IV.5.10 MEDIDOR PARSHALL Este es el último dispositivo de medición del flujo que se reincorpora al cuerpo receptor

-río Mololoa- y se localiza inmediatamente después del tanque de contacto de cloro.

Es una estructura de concreto armado con secciones irregulares de características

específicas, que con la combinación de ensanchamientos de las secciones de sus

muros y niveles variables en el fondo permite mantener el flujo que pasa en condiciones

de baja turbulencia y realizar la lectura correspondiente al nivel que lleve dicho flujo al

pasar por la sección regular de la estructura –garganta-, confrontando esta lectura en

una tabla de conversión donde se determina el volumen en litros por segundo –L/s- del

flujo que pasa en un instante determinado.

IV.5.11 LABORATORIO Para controlar el proceso de tratamiento del agua se cuenta con un laboratorio

equipado para efectuar la evaluación de los siguientes parámetros:

♦ Temperatura

♦ pH (potencial Hidrógeno)

♦ Turbiedad

♦ Conductividad

♦ Sólidos Totales (ST)

♦ Sólidos Sedimentables Totales (SST)

♦ Sólidos Disueltos Totales (SDT)

♦ Oxígeno Disuelto

♦ Demanda Química de Oxígeno (DQO)

♦ Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5)

♦ Demanda de Cloro

♦ Cloro Residual


120

IV.6 TRATAMIENTO DE LODOS Otro de los procesos paralelo al tratamiento del agua es el tratamiento de los lodos

resultantes de la sedimentación primaria. Este tratamiento consiste básicamente en la

inclusión de aire a los lodos para lograr su oxidación o digestión, lográndose que la

materia orgánica que contiene se degrade y que los lodos resultantes sean inofensivos,

para tratarlos posteriormente en los filtros banda para su desecación.

El tratamiento se realiza en dos digestores aerobios que tienen forma circular de

concreto armado, los cuales contienen en un punto de la corona del tanque un vertedor

rectangular donde se vierten los lodos ya digeridos producto de la oxidación hacia el

concentrador de lodos.

La entrada de lodos a esta estructura se realiza mediante una tubería de acero de 6” de

diámetro proveniente de la purga y desnatado de los sedimentadores primarios, los que

se someten al proceso de aereación que se les aplica mediante tres equipos flotantes

de inclusión de aire tipo cañón, operados por motores eléctricos de 60 HP.

Normalmente se mantienen dos equipos de aereación operando y uno de reserva.

IV.6.1 SEPARADOR DE LODOS La estructura de concreto armado del separador es circular con fondo cónico que está

interconectado con el digestor aerobio. La función de este equipo es la de permitir por

sedimentación diferencial la separación de agua y de lodo digerido, de tal forma que el

lodo se precipite al fondo para su extracción posterior hacia los filtros banda.

Esta constituido por un vertedor rectangular perimetral interno, el cual recibe el agua

que se separó de los lodos digeridos, enviando este flujo al cárcamo de sobrenadantes

mediante una tubería de acero de 4” de diámetro. Además cuenta con un puente

metálico fijo para observación y limpieza.

IV.6.2 CÁRCAMO DE SOBRENADANTES Las aguas desalojadas por el separador de lodos se envían hacia una pequeña caja

recolectora que vierte al interior del cárcamo, el cual es una estructura rectangular de


121

concreto armado. El agua recolectada se recircula a la caja de distribución para su

reciclado en el tratamiento inicial de sedimentación.

IV.6.3 EDIFICIO DE SECADO DE LODOS Este módulo está compuesto por cuatro secciones:

a) Sección de control eléctrico: contiene a su vez dos secciones que controlan,

mediante módulos independientes, la alimentación de energía eléctrica al equipo de

secado de lodos, lavado de filtros y aereación.

b) Área de almacén y taller: es el lugar donde se almacenan las herramientas y

refacciones y se realiza el mantenimiento y las reparaciones menores de los

equipos.

c) Sección de operación: está definida por el área que ocupan los equipos siguientes:

dos filtros banda, una banda transportadora, un compresor de aire para equipo

neumático de bombeo de lodos, un compresor de aire para el sistema neumático de

los filtros banda, un dosificador de polímero y un equipo de premezclado de

polímero.

d) Área de oficina con baño para la estancia y realización de tareas administrativas de

los operadores de los equipos.

El compresor de aire para el equipo neumático de bombeo de lodos apoya la operación

de las bombas neumáticas de doble diafragma, que extraen el lodo digerido del

separador de lodos hasta el recipiente recolector de los filtros banda (mezclador

estático).

El compresor para el sistema neumático de los filtros banda proporciona la presión

neumática de trabajo para el accionamiento de los pistones que mueven el sistema de

rodillos de apoyo de las bandas donde se vierte el lodo proveniente del mezclador

estático, manteniéndolas tensionadas para ejercer la presión necesaria a la pasta del

lodo y eliminar el exceso de humedad que contiene.


122

El dosificador de polímero es un equipo que realiza la dosificación e inyección de

polímero al flujo de lodo digerido a secar, para que en el mezclador estático, mediante

un sistema de agitación, se logre tener una solución homogénea en la que

posteriormente se presente la separación de agua-lodo.

El polímero es una solución química que actúa sobre el lodo como floculador, ya que

agiliza la separación de la porción sólida y líquida, permitiendo obtener una pasta más

consistente de la porción sólida del lodo, facilitar el proceso de desecación y una mayor

rapidez en la eliminación del agua contenida.

El equipo dosificador puede efectuar el suministro e inyección de polímero de dos

formas:

1) Extrae y dosifica polímero puro para inyectarlo al flujo de lodo que se propone secar.

2) Extrae el polímero de su depósito y lo vierte en un recipiente -mezclador de

polímero- para diluirlo previamente y mezclarlo con agua. Después lo inyecta al flujo

de lodo que se recibe en el mezclador estático.

Se cuenta con un sistema que permite hacer muestreos del lodo digerido del separador

de lodos, el que determina sus características y verifica que su consistencia sea la

adecuada para ser enviado al equipo de secado.

IV.6.4 DISPOSICIÓN DE LODOS

Los lodos tratados de la planta se utilizan en las zonas aledañas a la misma como

relleno sanitario, composteo y para el mejoramiento de suelos.

124

CAPÍTULO V

DIAGNÓSTICO INTEGRAL DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO ACTUAL

n el capítulo anterior se describió la planta de tratamiento de aguas residuales

de la ciudad de Tepic, Nayarit la cual se compone de un pretratamiento y un

tratamiento primario para la línea de agua que se divide en dos módulos con

una capacidad de 270 L/s cada uno y un tratamiento por digestión aerobia,

espesamiento y deshidratación en filtros banda para la línea de lodos.

De conformidad con las condiciones particulares de la descarga -CPD’s- vigentes en el

período de diseño y desarrollo de la planta, se determinó construirla contemplando una

sedimentación primaria y el tratamiento de lodos en una primer etapa, previendo los

espacios para una segunda fase, en la que se involucran más unidades con la

tendencia de que se aumente la capacidad y se mejore la calidad del agua producida.

En 1989 la planta tendría una capacidad de 540 L/s y en el año 2000 de 1,080 L/s.

Los aspectos considerados para la construcción de la planta bajo este esquema fueron

técnicos, económicos y de disponibilidad de terreno para la implantación de la solución.

La conclusión final a la que se llegó fue la de construir en una primer etapa, una planta

para aguas de tipo doméstico, con sedimentación primaria, desinfección, tratamiento

aerobio de lodos y lechos de secado para el deshidratado de los mismos, aunque estos

últimos se sustituyeron por separadores -espesamiento- y secado mecánico de lodos.

En este contexto es primordial, para los fines de esta tesis, efectuar un análisis puntual

y detallado del sistema de tratamiento actual, considerando la eficiencia del tratamiento

(incluyendo calidad de agua), hidráulica, de arreglo de conjunto y de operación de las

unidades y métodos que componen la planta, para evaluar el funcionamiento integral de

la misma.

Este diagnóstico permitirá determinar con precisión los requerimientos de obra, equipos

e instalaciones; las adiciones y/o modificaciones del proceso y las correcciones en la

operación del sistema que nos permitan alcanzar la calidad del efluente que cumpla con

E

CAP. V DIAGNÓSTICO INTEGRAL DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO ACTUAL

125

las CPD’s y, por consecuencia, se optimice el funcionamiento de la planta de

tratamiento.

V.1 INSPECCIÓN FÍSICA Y RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN

Con fundamento en estas consideraciones se efectuaron trabajos de campo y de

gabinete para recopilar, ordenar y analizar toda la información sobre el funcionamiento

de la planta. De tal manera que en varias ocasiones se visitaron las instalaciones, al

igual que se recabó información en la delegación estatal en Nayarit de la Comisión

Nacional del Agua -CNA- y con el organismo operador de agua de la ciudad de Tepic, el

Sistema de agua potable y alcantarillado -SIAPA-.

De las visitas a la planta se observó que el sembrado de las instalaciones se efectuó en

una forma más amplia que el arreglo original, el cual contemplaba la implementación,

en dos etapas, de un tratamiento secundario. Sin embargo, como se ha citado, por

cuestiones presupuestales sólo se autorizó la construcción de la primer etapa,

cometiendo el error de utilizar más espacio del considerado en el diseño original, por lo

que en el arreglo actual se tienen más separadas las estructuras, de tal forma que se

consumió la mayor parte del área.

Se advirtió que las instalaciones se encuentran en buen estado, que la mayoría de los

equipos y dispositivos funcionan y que se les proporciona un mantenimiento aceptable.

De igual forma nos percatamos que el terreno que ocupa la planta está delimitado en su

periferia por superficies muy accidentadas, por lo que en caso de que se requiera más

terreno, la inversión para adecuar las áreas aledañas sería muy alta.

De las entrevistas con personal de la CNA y del SIAPA se obtuvo información sobre el

proyecto original y de lo que se ejecutó; con los responsables de la operación de la

planta se recabó información de análisis de calidad del agua cruda y tratada, aforos de

influente y efluente de la planta y de las condiciones de los lodos que se han extraído;

los resultados se presentan en este capítulo.

En el SIAPA se recopiló información referente a la red de alcantarillado, se nos comentó

que la ciudad cuenta con una cobertura en área y población del orden del 85%,


126

proporcionando servicio a 310,327 habitantes. La mayor parte de este servicio es por

gravedad.

Toda la red de alcantarillado de la ciudad concentra el agua hacia un emisor que va por

la margen izquierda del río Mololoa, que tiene un diámetro de 1.07 m y descarga a un

canal que la conduce a cielo abierto en una longitud de 400 m antes de su derivación

hacia la planta de tratamiento.

Al canal llegan actualmente 1,000 L/s de agua residual, pero cuenta con un vertedor de

excedencias hacia el río Mololoa controlado con agujas de madera, por lo que el flujo

máximo que pasa y soportan las unidades de la planta son 750 L/s, el resto continúa su

trayecto por el canal hacia una zona de cañaverales. Esto es relevante porque este flujo

es mayor al considerado para el diseño original, lo cual impacta en el proyecto a

desarrollar.

Por lo que se refiere al sistema de agua potable, en el SIAPA se obtuvo un documento

intitulado “Proyecto de agua potable y alcantarillado para la ciudad de Tepic, Nay.”

elaborado en el año de 1992, en el que se manejó la proyección de población y

demanda de agua que se observa en la tabla núm. 10 de la página siguiente.

En ese estudio se suponía que de los años 1990 a 1995 las pérdidas en la red se

reducían de 46.43% a 16.50%, por consecuencia, las dotaciones disminuían de 495 a

315 L/hab/d -litros por habitante por día-.

En el análisis para calcular las demandas se consideraron por separado la población

popular, media, alta y turística, así como los servicios públicos y comerciales, por lo que

la dotación de agua potable varia en el año 1995 de 315 L/hab/d al año 2010 con 308

L/hab/d al considerar esa composición para la ciudad de Tepic, Nay.

En lo que concierne a la información de caudales abastecidos, población servida y

cobertura de servicio, en el SIAPA se nos comentó que, a enero del año 2005, se tenía

un gasto de 4’292,637 m3/mes de toda la ciudad, lo que equivale a 1,656 L/s de agua,

dando servicio a 86,301 tomas, de las cuales 6,159 son comerciales y 80,142

residenciales.


127

TABLA No. 10

AÑO CANTIDAD DE

HABITANTES

DEMANDA L/s

(Gasto máximo

diario)

1990 211,419 1.358

1991 218,665 1,342

1992 226,471 1,244

1993 234,391 1,156

1994 242,590 1,086

1995 251,077 1,028

1996 259,862 1,063

1997 268,952 1,098

1998 278,361 1,135

1999 288,097 1,174

2000 298,178 1,213

2001 308,611 1,254

2002 319,407 1,296

2003 330,584 1,340

2004 342,150 1,385

2005 354,121 1,432

2006 366,511 1,480

2007 379,336 1,530

2008 392,606 1,582

2009 406,346 1,635

2010 420,564 1,691

Si consideramos el índice de hacinamiento de 4.1 habitantes por vivienda –hab/viv-36 se

tienen 328,582 habitantes atendidos. Ahora bien, si se tiene una cobertura del 90%, la

población de la ciudad será de 365,091 habitantes.

36

Perfil sociodemográfico. XII Censo General de población y vivienda 2000. INEGI. México.


128

Al consultar a la Comisión Federal de Electricidad, en el Departamento Comercial se

nos informó que a enero del 2005 se tenían 96,810 conexiones, de las cuales 90,620

son domésticas con una cobertura de 95% de viviendas, por lo que al considerar el

índice de hacinamiento del Censo de 4.1 hab/viv se obtiene una población de 391,096

habitantes.

El INEGI reporta al año 2000, la cantidad de 265,817 habitantes en 64,227 viviendas

habitadas37; si tomamos como base la tasa de crecimiento promedio anual del periodo

1990-2000 del propio Censo de 2.39% se obtiene una población al año 2005 de

292,155 habitantes. Por su parte el Ayuntamiento de Tepic contabiliza un total de

380,000 habitantes en la ciudad.

Al analizar estos datos se observa que la cantidad de habitantes que el INEGI presenta

difiere notablemente de la proporcionada por las otras entidades, por lo cual no se

considera para determinar la población de la ciudad, la cual se obtendrá del promedio

de los otros tres valores, lo que nos arroja la cantidad de 378,729 habitantes.

Para la proyección de población y demanda de agua se considera está última cifra, así

como el índice de crecimiento determinado por el INEGI, es decir, la tasa media de

crecimiento de 2.39%; la aportación será del orden del 80% de la dotación, la cual

disminuye a través de los años debido a que se reducen las pérdidas de la red. En la

tabla 11 de la siguiente página se observan los resultados de estas proyecciones.

En el SIAPA se nos informó que para proporcionar el servicio de agua potable a mayo

del 2005 se contaba con 53 pozos profundos, los que producen un total de 1,656 L/s

pero que tienen una capacidad de 1,847 L/s, lo que en teoría podría cubrir las

demandas hasta el año 2018. Por lo que se refiere al sector industrial de la ciudad de

Tepic, de las industrias asentadas destaca el Ingenio de caña de azúcar “El Molino”, el

cual ha tenido influencia significativa en la calidad del agua que llega a la planta de

tratamiento. El agua que descarga el Ingenio se vierte al colector “Independencia” el

cual está conectado a la red municipal, lo que incrementa notablemente la carga

orgánica que ingresa a la planta.

37

Tabulados básicos. XII Censo General de población y vivienda 2000, INEGI. México, 2001.


129

TABLA No. 11

AÑO POBLACIÓN

(hab) DOTACIÓN (L/hab/d)

DEMANDA DE AGUA

POTABLE (L/s)

PRODUCCIÓN DE AGUAS

RESIDUALES (L/s)

2005 378,729 378 1,656 1,325 2006 387,780 373 1,674 1,339 2007 397,048 365 1,677 1,342 2008 406,538 360 1,694 1,355 2009 416,254 355 1,710 1,368 2010 426,203 350 1,726 1,381 2011 436,389 345 1,742 1,394 2012 446,818 340 1,758 1,406 2013 457,497 335 1,774 1,419 2014 468,432 330 1,789 1,431 2015 479,627 325 1,804 1,443 2016 491,090 320 1,819 1,455 2017 502,827 315 1,833 1,466 2018 514,845 310 1,847 1,478 2019 527,150 305 1,861 1,489 2020 539,749 300 1,874 1,499

El reuso de las aguas tratadas de la planta se realiza en parte a través de la

continuación del canal emisor, ya que el agua tratada a nivel primario se desinfecta con

cloro y se bombea al canal a una velocidad de 175 L/s para regar una superficie cuyo

principal cultivo es caña de azúcar. La otra parte del agua tratada se descarga al río

Mololoa donde se mezcla con el agua del propio río, el cual se utiliza para regar

sembradíos de caña de azúcar y aguas abajo una zona tabacalera.

V.2 AFORO Y MONITOREO DE LA CALIDAD DEL AGUA RESIDUAL

Con la finalidad de determinar el gasto y la calidad del agua residual que entra y sale de

la planta se visitó la misma y se obtuvo información, con las autoridades responsables

de su operación, de los registros del programa de aforo y monitoreo efectuado

mensualmente para verificar el funcionamiento de la planta.

En este programa se establecen mediciones en cuatro sitios de aforo y muestreo de la

línea de agua; por lo que se refiere a la línea de lodos se efectúan en dos sitios de

muestreo para el análisis físico y químico -tabla núm. 12-. En cada sitio las autoridades

toman cinco muestras.


130

TABLA No. 12

ACTIVIDAD NUM. ESTACIÓN LOCALIZACIÓN

1 ENTRADA Canal de entrada a la planta, antes

de las rejillas.

2 SEDIMENTADOR 1 Efluente del sedimentador 1.

3 SEDIMENTADOR 2 Efluente del sedimentador 2.

AFORO Y MUESTREO DE LA

CALIDAD DEL AGUA

4 SALIDA Canal Parshall: efluente de la planta.

1 SEDIMENTADOR 1 Válvula de purga de lodos de

sedimentador 1. MUESTREO DE LODOS

2 SEDIMENTADOR 2 Válvula de purga de lodos de

sedimentador 2.

La primer actividad consistió en analizar los gastos de agua residual aforados, de tal

manera que al procesar la información se obtuvo el gasto mínimo, medio y máximo de

las cinco muestras que se realizan en cada sitio de aforo. En la tabla siguiente se

muestra un resumen de los datos obtenidos.

TABLA No. 13

GASTO (L/s) ESTACIÓN

MÍNIMO MEDIO MÁXIMO

INFLUENTE 345.6 466.7 601.6

SEDIMENTADOR 1 170.3 240.9 315.2

SEDIMENTADOR 2 172.9 228.9 295.6

EFLUENTE 353.6 461.6 604.0

Estos resultados no concuerdan con lo expresado por autoridades del SIAPA, quienes

comentan que a la planta llega una cantidad mayor de agua, por lo que se obtuvo

información de un muestreo realizado en el canal emisor, un poco antes de la

derivación al canal de llegada a la planta. En este punto se tuvo un gasto de 1,042 L/s

de los cuales ingresan a la planta 717.8 L/s y el resto se conduce por una derivación al

río Mololoa, debido a que la planta no cuenta con capacidad para soportar ese gasto.

Los datos de la calidad del agua en cada sitio de muestreo seleccionado se exhiben en

las tablas al final del capítulo, las que nos muestran la calidad del influente, efluentes de

los sedimentadores 1 y 2, y del efluente de la planta, obteniendo para cada parámetro


131

su eficiencia parcial y total. El resumen de las eficiencias totales para cada parámetro

se puede ver a continuación:

TABLA No. 14

EFICIENCIAS %

MUESTRAS PARÁMETRO

(mg/L) A B C D E

PROMEDIO

ALCALINIDAD total

-4.00 47.56 1.04 -20.23 40.23 12.92

CONDUCTIVIDAD µmhos/cm

-6.01 -8.20 8.08 -4.23 4.98 -1.08

DBO5 total 16.84 73.94 18.67 -22.92 36.76 24.66

DBO5 soluble -3.23 62.96 18.18 5.71 4.04 17.53

DQO total 20.00 -14.61 23.73 -11.11 -27.71 -1.94

DQO soluble -63.20 50.78 -52.00 -12.50 8.70 -13.64

FÓSFORO total 5.82 -35.25 10.08 -9.67 -38.27 -13.46

Grasas y Aceites -66.67 9.09 23.08 -33.33 9.09 -11.75

NTK 3.77 2.69 8.98 -16.91 9.03 1.51

SAAM 18.00 60.07 8.87 3.58 0.97 18.30

SST 29.63 -2.44 -31.58 -11.11 -51.79 -13.46

SSV 10.53 51.72 -33.33 -37.50 -37.50 -9.22

SÓLIDOS SEDIMENTABLES

27.78 68.00 84.00 37.50 -900.00 -136.54

TURBIEDAD ppm SiO2

-18.18 0.00 38.89 16.67 26.53 12.78

COLIFORMES FECALES

NMP/100mL 65.22 8.21 93.93 57.14 70.59 59.02

COLIFORMES TOTALES

NMP/100mL 95.33 91.88 78.13 54.29 52.00 74.33

De las tablas citadas –datos de la calidad del agua- se extractó la información referente

a la concentración de los parámetros más importantes del agua cruda y tratada, con el

propósito de efectuar un análisis estadístico de los mismos, los cuales se observan a

continuación.


132

TABLA No. 15

PARÁMETRO –INFLUENTE-

MUESTRA DBO5 total mg/L

DQO total mg/L

SST mg/L COLIFORMES

FECALES NMP/100 mL

COLIFORMES TOTALES

NMP/100 mL

A 196.00 275.00 108.00 2.30 E+04 3.00 E+05

B 330.00 445.00 164.00 2.80 E+06 1.60 E+07

C 150.00 295.00 76.00 2.80 E+06 1.60 E+07

D 144.00 225.00 108.00 7.00 E+05 3.50 E+06

E 253.00 415.00 112.00 1.70 E+07 5.00 E+07

MEDIA 214.60 331.00 113.60 4.66 E+06 1.72 E+07

MAXIMA 330.00 445.00 164.00 1.70 E+07 5.00 E+07

MÍNIMA 144.00 225.00 76.00 2.30 E+04 3.00 E+05

MEDIANA 196.00 295.00 108.00 2.80 E+06 1.60 E+07

DESVIACIÓN ESTÁNDAR

77.93 94.50 31.70 7.01 E+06 1.97 E+07

VARIANZA 6073.8 8930 1004.8 4.90945 E+13 3.88003 E+14

TABLA No. 16

PARÁMETRO –EFLUENTE-

MUESTRA DBO5 total mg/L

DQO total mg/L

SST mg/L COLIFORMES

FECALES NMP/100 mL

COLIFORMES TOTALES

NMP/100 mL

A 163.00 220.00 76.00 8.00 E+03 1.40 E+04

B 86.00 510.00 168.00 3.30 E+05 1.30 E+06

C 122.00 275.00 100.00 1.70 E+05 3.50 E+06

D 177.00 250.00 120.00 3.00 E+05 1.60 E+06

E 160.00 530.00 170.00 5.00 E+06 2.40 E+07

MEDIA 141.60 357.00 126.80 11.61 E+05 6.08 E+06

MÁXIMA 177.00 530.00 170.00 5.00 E+06 2.40 E+07

MÍNIMA 86.00 220.00 76.00 8.00 E+03 1.40 E+04

MEDIANA 160.00 275.00 120.00 3.00 E+05 1.60 E+06

DESVIACIÓN ESTÁNDAR

37.16 150.23 41.56 2.15 E+06 1.01 E+07

VARIANZA 1381.3 22570 1727.2 4.62 E+12 1.02 E+14

Nota: la moda resulta indefinida debido a que la muestra es pequeña y no tiene valores que se repitan.


133

V.3 ANÁLISIS DE RESULTADOS DEL PROGRAMA DE AFORO Y MONITOREO

Con el propósito de efectuar el análisis puntual de los datos obtenidos del programa de

aforo y monitoreo de la calidad del agua residual, que se pueden observar en las tablas

anteriores y al final del capítulo, se procede a revisar las eficiencias totales obtenidas y,

posteriormente, la concentración de los parámetros más importantes para la línea de

agua y los resultados de la línea de lodos.

V.3.1 ANÁLISIS DE EFICIENCIAS TOTALES DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO

Del estudio de las eficiencias totales de la planta, para cada una de las muestras y

parámetros evaluados -tabla núm. 14-, se deduce lo siguiente:

� ALCALINIDAD total

Para este parámetro el promedio de la eficiencia global de las cinco muestras

evaluadas fue de 12.92%, lo que representa una eficacia mínima de tratamiento. Lo

anterior se debió a que se obtuvieron dos valores negativos y de las eficiencias

positivas una de ellas resultó del 1.04%, las otras dos promedian 43.89%.

� CONDUCTIVIDAD

Por lo que concierne a la conductividad la eficiencia promedio global del tratamiento es

negativa -1.08%, ya que tres de los valores fueron negativos y de los dos positivos

ninguno alcanzó el 9%, lo cual es una clara muestra de la deficiencia del tratamiento.

� DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXÍGENO (DBO5 total)

En lo relativo a este parámetro el promedio de la eficiencia de tratamiento total de las

cinco muestras evaluadas es de 24.66%, ya que en una muestra se obtuvo una

eficiencia negativa, lo que afectó al resultado global. Sin embargo, las eficiencias de

tratamiento obtenidas en las demás muestras no son altas –a excepción de una

muestra-, lo que nos indica que la planta no está operando bajo condiciones normales

de diseño. En los efluentes de los sedimentadores se registraron eficiencias negativas.


134

� DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXÍGENO (DBO5 soluble) Para la DBO5 soluble la eficiencia promedio global fue, en congruencia con el parámetro

anterior, de 17.53% obteniendo solamente una eficiencia negativa. Además, se observa

una eficiencia positiva alta y las otras tres no son representativas, ya que son menores

al 20%.

� DEMANDA QUÍMICA DE OXÍGENO (DQO total)

Por lo que se refiere a este parámetro la eficiencia promedio total obtenida fue negativa,

de -1.94%, ya que durante el análisis de las muestras tres de ellas resultaron con

valores negativos, lo que propicio este resultado global. De las eficiencias positivas

estas no resultaron mayores al 25%, de lo que se puede deducir que la eficacia de la

planta es mínima. En congruencia con lo anterior los efluentes de los sedimentadores

reportaron eficiencias de 6.7% y 1.02%, valores ínfimos y poco significativos.

� DEMANDA QUÍMICA DE OXÍGENO (DQO soluble)

En lo concerniente a la DQO soluble se obtuvo un valor promedio de eficiencia total

negativo de -13.64%, debido a que del análisis se obtuvieron dos valores negativos por

arriba del 50%, lo que es bastante representativo de la deficiencia del tratamiento.

� FÓSFORO total

En relación con este parámetro la eficiencia de remoción promedio de la planta de

tratamiento es de -13.46%, esto porque se presentaron dos eficiencias negativas por

arriba del 35% y de las positivas la más alta alcanzó apenas el 10%, lo que demuestra

la nula eficacia del tratamiento actual.

� GRASAS Y ACEITES

Este parámetro también tuvo eficiencias negativas con un valor promedio de -11.75%.

lo relevante es que una muestra alcanzó el 66.66% de eficiencia negativa, lo que

significa que ese día el tratamiento se invirtió aumentando la concentración de este

parámetro en dos terceras partes. En el sedimentador primario 1 se obtuvo una

eficiencia negativa de -98.74% y en el 2 de 4.38%, lo cual nos indica que los dos

sedimentadores no operan correctamente con respecto a este parámetro evaluado.


135

� NITRÓGENO total (NTK) Por lo que hace a este parámetro la eficiencia total promedio fue de 1.51%, con

eficiencias parciales positivas menores al 10% y una eficiencia negativa de casi 17%, lo

que propicio el bajo rendimiento de remoción.

� SUSTANCIAS ACTIVAS AL AZUL DE METILENO (SAAM)

En lo referente a este parámetro las eficiencias parciales obtenidas para cada muestra

fueron positivas, aunque la mayoría con valores bajos, lo que dio por resultado un valor

promedio de 18.30% de eficiencia de remoción.

� SÓLIDOS SUSPENDIDOS TOTALES (SST)

En lo que concierne a los sólidos más representativos de los contaminantes la eficiencia

promedio fue de -13.46%. Lo anterior se debió a que de las cinco muestras tomadas se

obtuvieron cuatro eficiencias negativas. Por lo que hace a la eficiencia positiva esta no

alcanzó el 30%. Estos resultados son, per se alarmantes, ya que nos indican que en

lugar de que exista remoción, la planta propicia un incremento de la concentración de

contaminante. En el sedimentador 1 se obtuvo una eficiencia negativa de -11.75% y en

el 2 de 6.36%, lo que reafirma el pésimo funcionamiento de estos equipos y en general

de la planta de tratamiento.

� SÓLIDOS SUSPENDIDOS VOLÁTILES (SSV)

Con respecto a los sólidos suspendidos volátiles la eficiencia global promedio del

tratamiento fue de -9.22%, debido a que se tuvieron tres eficiencias parciales negativas

por arriba del 30%. El resultado global nos ratifica lo encontrado en los sólidos

suspendidos totales.

� SÓLIDOS SEDIMENTABLES

Para este tipo de sólidos se tuvo una eficiencia total promedio negativa de -136.54%;

sin embargo, este dato es engañoso porque cuatro de las muestras dieron como

resultado eficiencias positivas con un promedio de 54.32%, incluso dos de ellas

promediaron 76% de efectividad en la remoción de este contaminante.


136

� TURBIEDAD (ppm SiO2)

En lo relativo a este parámetro la efectividad global promedio del tratamiento fue de

12.78%; este resultado se obtuvo de tres eficiencias positivas, una negativa y la

restante con un resultado igual a 0% de remoción. Lo relevante es que en sí la eficacia

del tratamiento para este parámetro es mínima.

� COLIFORMES FECALES

Por lo que se refiere a este contaminante la eficiencia total promedio del tratamiento es

de 59.02%, la más alta de los parámetros analizados. De hecho el valor promedio bajó

debido a que hay un sesgo provocado por una de las muestras, la que presentó una

remoción menor del 9%. Si eliminamos este valor se obtendría una eficiencia promedio

de casi 72%, de lo cual se podría deducir que la planta tiene un desempeño aceptable

para este parámetro. Sin embargo, la concentración final obtenida en el efluente no

cumple con la legislación ambiental vigente y por consecuencia con las CPD’s. Por lo

que hace a los sedimentadores en el número 1 se obtuvo una eficiencia de 64.76% y en

el 2 una negativa de -6.24%.

� COLIFORMES TOTALES

Al igual que el anterior y teniendo una correlación directa con ese parámetro la

eficiencia global promedio fue de 74.33%, con eficiencias parciales por arriba del 50%,

lo que nos ratifica que se tiene una eficiencia en porciento alta, aunque la concentración

de este parámetro rebasa los niveles permisibles de descarga.

Como se puede deducir del análisis anterior relativo a las eficiencias globales promedio

del tratamiento aplicado, para la mayoría de los parámetros evaluados la eficacia del

funcionamiento de la planta es mínima y hasta en algunos casos negativa.

V.3.2 ANÁLISIS DE LOS PRINCIPALES PARÁMETROS DE CALIDAD DEL AGUA

Por lo que corresponde al análisis de la concentración de los principales parámetros de

evaluación de la calidad del agua cruda y tratada, a continuación y con base en los

datos consignados en las tablas números 15 y 16, se detallan los resultados obtenidos:


137

� DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXÍGENO (DBO5 total)

El promedio de la concentración de las cinco muestras evaluadas en el influente nos

arroja la cantidad de 214.60 mg/L de este parámetro, teniendo una concentración

máxima de 330 mg/L y una mínima de 144 mg/L; la mediana obtenida fue de 196 mg/L

con una desviación estándar de 77.93 y una varianza de 6073.8, no se tiene Moda

debido a que no hay valores que se repitan o presenten con mayor frecuencia. Estos

valores nos indican en primer término que la concentración de DBO5 total promedio y la

que divide al grupo de valores de las muestras son cercanas -18 mg/L de diferencia- y

que la distancia entre los valores de las muestras referidos en términos de la desviación

estándar son de casi 78 mg/L entre una muestra y otra, lo cual representa en términos

relativos aproximadamente un 36.31%.

Por lo que se refiere al efluente la media fue de 141.60 mg/L, con una concentración

máxima de 177 mg/L y una mínima de 86 mg/L; la mediana tiene un valor de 160, valor

cercano a la media y por su parte la desviación estándar fue de 37.17 en términos

absolutos y la varianza se contabilizó en 1381.3, no se tiene moda porque no hay

valores que se repitan.

Considerando el valor promedio del influente y del efluente se tiene una eficiencia de

tratamiento del 34.01% en términos de concentración promedio de este parámetro. Esto

significa que la planta está obteniendo eficiencias menores a las que se deben de

obtener de conformidad con el diseño original, la cual contemplaba un límite inferior de

remoción del 35% de acuerdo con el tipo de tratamiento implementado.

Aunado a lo anterior se debe tener presente la legislación ambiental vigente y en

especial las condiciones particulares de descarga –CPD’s- establecidas por la norma

oficial mexicana NOM-001-SEMARNAT-1996 que establece los límites máximos

permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales en aguas y bienes

nacionales, así como a las especificaciones señaladas en el Título de Concesión núm.

1NAY100106/12HAGR94, otorgado por la Secretaria de Medio Ambiente, Recursos

Naturales y Pesca a través de la Comisión Nacional del Agua al Sistema de Agua

Potable y Alcantarillado -SIAPA- de la ciudad de Tepic, Nay. el cual le permitía la


138

descarga de aguas residuales a la cuenca del río Santiago-Aguamilpa, con una

concentración de DBO5 total de 60 mg/L.

� DEMANDA QUÍMICA DE OXÍGENO (DQO total)

Por lo que concierne al promedio de la concentración del influente de esta medida de la

contaminación del agua, el valor obtenido fue de 331 mg/L, con una concentración

máxima de 445 mg/L y una mínima de 225 mg/L; el valor de la mediana es de 295

mg/L, su desviación estándar equivale a 94.50 y su varianza es de 8930, en este caso

la moda tampoco existe y aquí si se denota una desviación alta entre los valores y la

media.

En lo referente al efluente el valor promedio obtenido de las cinco muestras analizadas

es de 357 mg/L, con una máxima de 530 mg/L y una mínima de 220 mg/L; la mediana

corresponde a 275 mg/L; la medida de dispersión central denominada desviación

estándar tuvo un valor de 150.23 y su varianza fue de 22570.

Al comparar los valores promedios del influente y efluente se denota que la eficiencia de

remoción de este parámetro es negativa, debido a que existe una concentración mayor

a la salida de la planta que en la entrada, lo que es alarmante y nos indica que la planta

no está operando bajo condiciones normales de diseño.

Por su parte la legislación ambiental y el Título de Concesión otorgado al SIAPA

determinan una concentración máxima de descarga de DQO total de 150 mg/L, por lo

que el tratamiento no cumple con las condiciones particulares de descarda al cuerpo

receptor.

� SÓLIDOS SUSPENDIDOS TOTALES (SST)

En lo que respecta a los sólidos más característicos de los contaminantes, para el

influente se obtuvo una concentración promedio de las cinco muestras estudiadas de

113.60 mg/L, con una concentración máxima de 164 mg/L y una mínima de 76 mg/L; el

valor de su mediana fue de 108 mg/L y en lo que se refiere a las medidas de dispersión

central la desviación estándar fue de 31.70 y su varianza de 1004.8.


139

En lo referente al efluente su concentración promedio fue de 126.80 mg/L, con una

máxima de 170 mg/L y una mínima de 76 mg/L; la concentración de la mediana

equivalió a 120 mg/L; en el caso de la desviación estándar en términos absolutos fue de

41.56 y la varianza de 1727.2, al igual que la anterior no tiene moda.

De la confronta de la concentración promedio del influente y del efluente se puede

observar que se incrementa la concentración del contaminante a la salida de la planta,

obteniéndose una eficiencia negativa de -11.16%, lo que denota claramente la

deficiencia de operación de la planta.

Las CPD’s establecidas por las normas ambientales y el Título de Concesión respectivo

señalan que la concentración de este contaminante debe ser de 60 mg/L, valor que

prácticamente se duplica en el efluente de la planta.

� COLIFORMES FECALES

La concentración media en el influente de las cinco muestras examinadas de este

contaminante como número más probable es de 4.66 E+06/100 mL, la máxima de 1.70

E+07/100 mL y la mínima de 2.30 E+04; por lo que hace a la mediana y la moda sus

valores son de 2.80 E+06/100 mL. En lo relativo a las medidas de dispersión central la

desviación estándar fue de 7.01 E+06 y la varianza de 4.90945E+13.

En lo concerniente al efluente la concentración promedio de las cinco muestras

evaluadas, como número más probable, fue de 11.61 E+05/100 mL, la máxima de 5.00

E+06/100 mL y la mínima de 8.00 E+03/100 mL; para la mediana se obtuvo 3.00

E+05/100 mL; la desviación estándar fue de 2.15 E+06 y la varianza fue de 4.62E+12,

no tuvo moda.

Al comparar los resultados promedios del influente y efluente se obtiene una eficiencia

de remoción de este contaminante de casi 25%, lo cual no es suficiente para disminuir

la concentración a niveles aceptables por la legislación ambiental vigente, así como por

el título de concesión emitido al efecto por la Comisión Nacional del Agua para la

operación de la planta de tratamiento.


140

� COLIFORMES TOTALES

El promedio de la concentración del influente de las muestras analizadas –como

número más probable- fue de 1.72 E+07/100 mL, la máxima alcanzó 5.00 E+07/100 mL

y la concentración mínima obtenida fue de 3.00 E+05/100 mL, por su parte la mediana y

la moda tuvieron un valor de 1.60 E+07/100 mL, la desviación estándar es de 1.97 E+07

y la varianza de 3.88003E+14.

Por lo que se refiere al influente, la concentración media de las muestras estudiadas,

como número más probable, es de 6.08 E+06/100 mL, la máxima fue de 2.40 E+07/100

mL y la mínima de 1.40 E+04/100 mL; la mediana se estableció en 1.60 E+06/100 mL,

la desviación estándar fue de 1.01 E+07 y la varianza en 1.02E+14, no tuvo moda.

Al observar estos resultados y obtener la eficiencia de remoción se encuentra que esta

es de 35.34%, lo cual representa un valor mínimo de eficacia de la planta, además de

que en términos de concentración, los datos obtenidos son significativamente

superiores a los aceptados en las normas ambientales oficiales mexicanas, así como en

el título de concesión respectivo.

V.3.3 ANÁLISIS DE RESULTADOS DE LA LÍNEA DE LODOS

En lo que respecta a la línea de lodos se debe destacar que los digestores no trabajan a

su capacidad plena, debido a que los aereadores frecuentemente salen de operación

por fallas mecánicas, además de que los lodos de purga contienen sólidos suspendidos

en forma de fibras que provienen del Ingenio de caña de azúcar asentado en la ciudad.

Por esta situación los lodos se producen parcialmente estabilizados y cuando pasan a

los separadores en lugar de sedimentarse flotan en la superficie.

Considerando lo antes expuesto se analizan los resultados obtenidos con reserva, los

cuales se tabularon y se muestran en la tabla correspondiente al final del capítulo, de la

cual se puede mencionar que los lodos generados en la planta tienen una

concentración promedio de sólidos suspendidos totales de 33,560 mg/L y una

concentración de sólidos del orden del 4.5%.


141

V.4 EVALUACIÓN FUNCIONAL DE LOS EQUIPOS Y UNIDADES QUE COMPONEN LA PLANTA

Con el propósito de conocer la situación actual de los equipos y unidades que

componen el tratamiento, durante las visitas a la planta se verificó su funcionamiento;

asimismo en las entrevistas con el Director y personal que labora en la misma, se nos

comentó que el problema principal que enfrenta la planta consiste en que la industria

asentada en la ciudad, el ingenio azucarero denominado “El Molino”, descarga sus

aguas residuales al alcantarillado municipal en el colector “Independencia”.

No obstante que esta industria cuenta con una planta de tratamiento primario, en

ocasiones por el mínimo descuido, mantenimiento deficiente o por causas indefinidas, el

ingenio descarga sus aguas con una menor eficiencia de tratamiento al alcantarillado y

cuando estas se combinan con las municipales, se presenta un descontrol total en las

unidades de proceso de la planta por la mayor presencia de sólidos suspendidos (fibras

y cenizas) e incremento significativo de la DBO5. En estas condiciones la planta de

tratamiento municipal no opera correctamente ni soporta cargas pico.

Por otra parte consideran que en promedio llegan a la planta 750 L/s de agua residual,

gasto que rebasa la capacidad de la planta -540 L/s-, lo cual influye en el buen

funcionamiento hidráulico de la misma. Es pertinente señalar que en el programa de

aforo y monitoreo se obtuvo un gasto medio de 467 L/s y un gasto máximo de 602 L/s.

Como se comentó en el apartado correspondiente al inicio del programa citado, se

realizó un aforo en el canal emisor, un poco antes de la derivación a la planta de

tratamiento, obteniendo un gasto de 1,042 L/s de los cuales ingresan a la planta 717.8

L/s y el resto se conduce por una derivación al río Mololoa, debido a que la planta no

cuenta con la capacidad para soportar ese gasto.

Aunado a la problemática principal, las unidades de proceso presentan adicionalmente

una serie de problemas que se enlistan a continuación:

� Canal emisor

El canal por encontrarse a cielo abierto y estar rodeado de maleza contiene en su


142

interior gran cantidad de azolves en algunos puntos, los cuales se generan

principalmente por hojas, ramas, piedras, tierra, etc., los cuales son arrastrados hacia la

planta de tratamiento. Estos azolves disminuyen la capacidad del canal emisor, debido

a que la gran mayoría del material que cae dentro del canal se acumula al pie de la

rejilla que se localiza antes de la obra de toma, lo que ocasiona que disminuya la

velocidad y por lo tanto el flujo se remansa aguas arriba.

Con base en lo anterior se requiere desazolvar este canal y cubrirlo en su parte

descubierta con losas precoladas, para evitar la caída de material extraño dentro del

mismo.

Es conveniente eliminar la rejilla de esta parte y realizar esta operación dentro de la

unidad de pretratamiento, con la finalidad de tener un solo punto de control para el

manejo de los sólidos citados.

� Obra de toma

Dentro de esta estructura se localiza otro juego de rejillas gruesas con separación de 1”,

que evitan el paso de material sólido hacia la caja de válvulas que se ubica a un

costado. En este tanque de desvío se pueden considerar dos alternativas, en el caso de

que se opte por colocar las losas precoladas en el canal emisor, las rejillas sólo

removerán el material grande que es conducido por el sistema de alcantarillado.

En el caso de que no se coloquen las losas, estas rejillas servirán para retener las

ramas o material grande que cae dentro del canal emisor. Por otra parte no existe

unidad de medición de gasto a la llegada de la planta.

� Válvula de compuerta para el control de gasto de la planta

Por su tamaño es difícil de operar, además de que está instalada dentro de un registro

que no permite efectuar maniobras con facilidad.

� Cajas de caída de velocidad

Por su diseño estas cajas no cuentan con la geometría requerida para que el agua no

choque directamente con los muros y la losa de piso, por lo que cumplen parcialmente


143

con su función de romper la carga hidráulica, además de que con el transcurso del

tiempo este efecto erosionará el concreto. Se requiere colocar deflectores en la salida

para disminuir la velocidad del agua y, por consiguiente, evitar flujos turbulentos en el

pretratamiento.

� Pretratamiento

Se tienen tres canales desarenadores, de los cuales el canal central se construyó con

un ancho menor que el de los otros dos: 1.90 m < 2.50 m. En estas unidades los

parámetros que interesan son las velocidades en los mismos, tamaño de abertura de

paso entre barras, así como la carga superficial para sedimentar las arenas.

En el canal de cribado se observó una velocidad de flujo baja, lo que provoca que el

material se sedimente en esta zona, lo que a su vez ocasiona condiciones sépticas.

Esta situación se soluciona incrementando la velocidad en este canal.

Por el contrario el agua residual llega a los canales desarenadores a una velocidad alta,

debido a la diferencia de niveles entre las cajas de caída y la unidad de pretratamiento,

por lo que se observa que dentro de los canales existe mucha turbulencia, cuando el

flujo debiera ser laminar, por lo que no logra estabilizarse, no obstante que se cuenta

con una mampara de acero en la descarga de la tubería de acero de 30” de diámetro y

una zona de ampliación gradual. Para lograr lo anterior es conveniente instalar una

mampara de concreto tipo celosía, para disminuir la velocidad al inicio del

pretratamiento.

Para el gasto de 750 L/s de agua residual que en promedio llegan a la planta se utilizan

los tres canales desarenadores y de todas maneras se observa que el flujo es

turbulento para la sedimentación de partículas. De la manera en que se opera el

pretratamiento no se tiene un canal desarenador en reserva, por lo que cuando se

requiere limpieza o extraer las arenas, se disminuye sustancialmente el gasto de agua a

tratar –aproximadamente el 33%-. Es imperioso prever esta circunstancia y dejar un

canal en reserva para cuando sea preciso proporcionar el mantenimiento respectivo.

Por lo que se refiere a los vertedores sutro, estos se observan de diferente geometría

por lo que no son confiables para la medición del caudal.


144

� Sedimentadores primarios Como es normal estas unidades se sobrecargan cuando se presentan gastos pico que

producen turbulencias, debido a que los dos equipos están contemplados para tratar un

gasto de 540 L/s, por lo que se recomienda construir un tercer sedimentador, para de

esta manera soportar los gastos pico y en promedio, distribuir equitativamente el agua

residual con un gasto de 750 L/s, lo que propiciará una mayor flexibilidad en el manejo

del fluido.

En la parte superior de la columna central del sedimentador 2 el concreto sufrió

corrosión, lo que originó que el organismo operador rehabilitara demoliendo y bajando

el tren motriz. Esto trajo consigo que no se pueda repartir de manera equitativa el flujo

entre los dos sedimentadores, debido a que el agua rebosa por la mampara aquietadora

en el sedimentador 2. Es indispensable la nivelación de todo el sistema de rastras.

� Digestores aerobios Los aereadores frecuentemente salen de operación por fallas mecánicas, ocasionando

que los lodos no se digieran en su totalidad. Se observa que los desarenadores no

mezclan totalmente los lodos, ya que en la parte central del digestor se presentan zonas

muertas tanto en la superficie como en el fondo, lo cual es debido al arreglo de los

aereadores.

� Separadores

Las dos unidades existentes carecen de equipo mecánico, por lo que el espesamiento o

separación del lodo se lleva a cabo de manera deficiente. Esta unidad es más

conveniente sustituirla por otra con sistema mecánico para el espesamiento correcto de

los lodos.

Los separadores no funcionan correctamente porque son estáticos; no se les

proporciona limpieza periódica; aunado a que los lodos que llegan a este espesador no

están totalmente digeridos. Entre los problemas principales se encuentran:

o El espesamiento o separación del lodo de la fase líquida no se efectúa debido a


145

o la falta de un equipo mecánico que lleve a cabo esta operación.

o El escaso sobrenadante se vierte sin control provocando líneas de flujo

preferenciales.

o La materia flotante que se genera, se mezcla y pasa con el sobrenadante,

debido a que no se tiene una mampara para retenerlos.

o La extracción de las natas que se forman se realiza en forma manual, debido a

que el equipo no cuenta con caja de natas ni con el brazo desnatador para

eliminarlas de la superficie.

� Filtros banda

Los equipos no son de patente y en el tiempo que operaron surgieron varias

deficiencias, motivo por el cual no operan en la actualidad. Por esta razón los lodos son

extraídos en forma manual de los separadores cuando flotan en la superficie y son

enviados a un contenedor para su disposición en un relleno sanitario. Es indispensable

cambiar estos equipos por unidades de patente que garanticen su funcionamiento.

� Cloración

Para llevar a cabo la desinfección del agua tratada se utiliza gas cloro en cilindros de

908 kg. Estos tanques se concentran en el almacén de cloro que tiene espacio para

cinco cilindros, los cuales son suficientes para un gasto de 540 L/s, por lo que de

acuerdo con el gasto promedio a tratar de 750 L/s se requiere ampliar este almacén

asegurando una cantidad suficiente de cilindros para un tiempo de reserva mínimo de

20 días. Es importante mencionar que la desinfección del agua tratada no se lleva a

cabo por problemas en los propios equipos de cloración.

� Tanque de contacto de cloro

En la alimentación al tanque de contacto se forman espumas por el tratamiento

incompleto y por la falta de remoción de detergentes. Es pertinente cumplir con el

tiempo de retención de acuerdo con el gasto a tratar, que para el caso de 540 L/s es de

14 min, asimismo se debe revisar la relación largo-ancho del tanque, que de

conformidad con Metcalf and Eddy debe ser de 1:10 como mínimo.


146

� Cárcamo de recirculación de sobrenadante Al cárcamo llegan lodos y sobrenadante, lo que ocasiona que las bombas sumergibles

trabajen con menor eficiencia y no tengan la capacidad de bombeo, por lo que el

sobrenadante se desborda y finalmente se va hacia el río Mololoa.

V.5 DICTAMEN DE EFICIENCIA DEL TRATAMIENTO ACTUAL

En lo que concierne a los resultados de las eficiencias de tratamiento y de la

concentración de los contaminantes y parámetros de evaluación de la calidad del

efluente de la planta de tratamiento, se deduce que las unidades de la planta no tienen

capacidad para absorber los gastos y cargas pico que actualmente se conducen hacia

el sistema de tratamiento. Por tal motivo las eficiencias resultan bajas y provocan que

en algunos casos el proceso se invierta causando mayor concentración de

contaminantes en la salida de la planta.

Es necesario prever la rehabilitación y ampliación de la planta tomando en

consideración los dos principales problemas que se afrontan: el primero de ellos es el

gasto mayor de agua residual que se recibe, que es casi un 50% mayor al proyectado

en el diseño original (750 L/s > 540 L/s); y el segundo y no menos trascendente es la

recepción de las descargas del ingenio azucarero, las cuales incrementan

considerablemente la carga orgánica que recibe la planta.

El gasto de agua a tratar está sujeto a la máxima capacidad que puede absorber el

canal emisor, que es de 1,080 L/s, por lo que se considera que un gasto apropiado para

su correcto funcionamiento es de 750 L/s; asimismo deben preverse las dimensiones de

los equipos y unidades del proceso que se seleccione para cumplir con las condiciones

particulares de descarga y que entren en el terreno existente, debido a que no se tiene

disponibilidad de terreno adicional.

En este último rubro, como se comentó al inicio del capítulo en el apartado relativo a

“Inspección física y recopilación de información”, el sembrado de las instalaciones se

efectuó en una forma más amplia que lo contemplado en el arreglo inicial, cometiendo

el error de utilizar más espacio del considerado en el diseño original, por lo que en el


147

arreglo actual se tienen más separadas las estructuras, de tal forma que se consumió la

mayor parte del área.

En este contexto la evaluación funcional del arreglo de conjunto actual nos indica que

en el terreno de la planta sólo se puede ampliar el tratamiento hasta un gasto de 750

L/s, debido a que sólo hay disponibilidad de terreno para instalar un tren de tratamiento

de línea de agua adicional, de conformidad con las dimensiones de los equipos y

unidades que se requieren para tratar este gasto de agua.

Por lo que hace al segundo aspecto de la problemática señalada, la carga orgánica alta,

es imperativo complementar el tratamiento existente con un proceso secundario del tipo

biológico, que considere el tratamiento de aguas residuales típicamente domésticas de

concentración fuerte por los desechos de la industria asentada en la ciudad, con el

propósito fundamental de cumplir con la legislación ambiental vigente y, por

consiguiente, con las condiciones particulares de la descarga tanto para riego agrícola

como para cuerpo receptor -río Mololoa-.

Con estas especificaciones el agua cruda tendrá las características siguientes:

TABLA No. 17

PARÁMETRO CONCENTRACIÓN PROMEDIO

DBO5 400 mg/L

DQO 1,000 mg/L

SST 350 mg/L

SSV 275 mg/L

pH 7.5

TEMPERATURA 17 ºC

148

TABLA No. 18 MONITOREO DE CALIDAD DE AGUA Y EFICIENCIAS DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO MUESTRA A

ESTACIÓN DE MUESTREO EFICIENCIA % PARÁMETRO* (mg/L) INFLUENTE SED 1** SED 2** EFLUENTE SED 1** SED 2** TOTAL

ALCALINIDAD total 200 208 206 208 -4.00 -3.00 -4.00


865 865 838 917 0.00 3.12 -6.01

DBO5 total 196 191 168 163 2.55 14.29 16.84

DBO5 soluble 93 69 69 96 25.81 25.81 -3.23

DQO total 275 280 225 220 -1.82 18.18 20.00

DQO soluble 125 116 125 204 7.20 0.00 -63.20

FÓSFORO total 5.102 4.713 4.324 4.805 7.62 15.25 5.82

Grasas y Aceites 6 31 7 10 -416.67 -16.67 -66.67

NTK 15.878 19.323 13.781 15.279 -21.70 13.21 3.77

pH unidades 6.4 6.7 6.75 6.6

SAAM 8.963 8.474 8.342 7.35 5.46 6.93 18.00

SST 108 108 72 76 0.00 33.33 29.63

SSV 76 84 64 68 -10.53 15.79 10.53


1.8 1.5 0.1 1.3 16.67 94.44 27.78

TURBIEDAD ppm SiO2 33 41 44 39 -24.24 -33.33 -18.18

COLIFORMES FECALES NMP/100 mL***

2.30E+04 1.70E+04 7.00E+04 8.00E+03 26.09 -204.35 65.22

COLIFORMES TOTALES NMP/100 mL***

3.00E+05 1.40E+05 1.10E+05 1.40E+04 53.33 63.33 95.33

* Todas las unidades en mg/L excepto en donde se especifique. ** Sedimentadores 1 y 2. *** Número más probable por cada 100 mL.

149

TABLA No. 19 MONITOREO DE CALIDAD DE AGUA Y EFICIENCIAS DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO MUESTRA B

ESTACIÓN DE MUESTREO EFICIENCIA % PARÁMETRO* (mg/L) INFLUENTE SED 1** SED 2** EFLUENTE SED 1** SED 2** TOTAL

ALCALINIDAD total 164 102 71 86 37.80 56.71 47.56


878 900 938 950 -2.51 -6.83 -8.20

DBO5 total 330 428 379 86 -29.70 -14.85 73.94

DBO5 soluble 189 188 188 70 0.53 0.53 62.96

DQO total 445 490 460 510 -10.11 -3.37 -14.61

DQO soluble 319 295 194 157 7.52 39.18 50.78

FÓSFORO total 4.805 6.384 6.956 6.499 -32.86 -44.77 -35.25

Grasas y Aceites 11 11 10 10 0.00 9.09 9.09

NTK 33.405 30.159 21.77 32.506 9.72 34.83 2.69

pH unidades 6 5.6 5.1 5.4

SAAM 6.519 7.79 7.888 2.603 -19.50 -21.00 60.07

SST 164 124 112 168 24.39 31.71 -2.44

SSV 116 100 84 56 13.79 27.59 51.72


2.5 1.3 0.8 0.8 48.00 68.00 68.00

TURBIEDAD ppm SiO2 45 63 41 45 -40.00 8.89 0.00


2.80E+06 2.60E+05 2.20E+06 3.30E+05 90.71 21.43 88.21


1.60E+07 3.50E+06 9.00E+06 1.30E+06 78.13 46.75 91.88


150

TABLA No. 20 MONITOREO DE CALIDAD DE AGUA Y EFICIENCIAS DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO MUESTRA C

ESTACIÓN DE MUESTREO EFICIENCIA PARÁMETRO* (mg/L) INFLUENTE SED 1** SED 2** EFLUENTE SED 1** SED 2** TOTAL

ALCALINIDAD total 193 198 202 191 -2.59 -4.66 1.04


904 831 877 831 8.08 2.99 8.08

DBO5 total 150 135 134 122 10.00 10.67 18.67

DBO5 soluble 88 72 78 72 18.18 11.36 18.18

DQO total 295 275 275 225 6.78 6.78 23.73

DQO soluble 125 102 95 190 18.40 24.00 -52.00

FÓSFORO total 5.148 5.049 4.85 4.629 1.92 5.79 10.08

Grasas y Aceites 13 11 7 10 15.38 46.15 23.08

NTK 23.368 22.32 20.971 21.27 4.48 10.26 8.98

pH unidades 6.1 6.5 6.7 6.4

SAAM 9.56 9.325 8.995 8.712 2.46 5.91 8.87

SST 76 100 88 100 -31.58 -15.79 -31.58

SSV 48 68 56 64 -41.67 -16.67 -33.33


2.5 1.1 0.4 0.4 56.00 84.00 84.00

TURBIEDAD ppm SiO2 36 32 23 22 11.11 36.11 38.89


2.80E+06 1.10E+06 1.30E+06 1.70E+05 60.71 53.57 93.93


1.60E+07 5.00E+06 9.00E+06 3.50E+06 68.75 43.75 78.13


151

TABLA No. 21 MONITOREO DE CALIDAD DE AGUA Y EFICIENCIAS DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO

MUESTRA D


ALCALINIDAD total 173 208 202 208 -20.23 -16.76 -20.23


804 819 838 838 -1.87 -4.23 -4.23

DBO5 total 144 106 132 177 26.39 8.33 -22.92

DBO5 soluble 70 77 69 66 -10.00 1.43 5.71

DQO total 225 240 235 250 -6.67 -4.44 -11.11

DQO soluble 80 90 80 90 -12.50 0.00 -12.50

FÓSFORO total 4.736 5.056 6.453 5.194 -6.76 -36.25 -9.67

Grasas y Aceites 6 11 7 8 -83.33 -16.67 -33.33

NTK 20.372 23.18 31.457 23.817 -13.78 -54.41 -16.91

pH unidades 6.8 6.9 6.9 6.8

SAAM 9.183 8.854 9.042 8.854 3.58 1.54 3.58

SST 108 60 96 120 -44.44 11.11 -11.11

SSV 64 44 72 88 31.25 -12.50 -37.50


1.6 1.2 0.3 1 25.00 81.25 37.50



7.00E+05 1.70E+05 2.60E+05 3.00E+05 75.71 62.86 57.14


3.50E+06 9.00E+05 5.00E+05 1.60E+06 74.29 85.71 54.29


152

TABLA No. 22 MONITOREO DE CALIDAD DE AGUA Y EFICIENCIAS DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO

MUESTRA E


ALCALINIDAD total 87 45 58 52 48.28 33.33 40.23


884 870 854 840 1.58 3.39 4.98

DBO5 total 253 323 344 160 -27.67 -35.97 36.76

DBO5 soluble 198 199 195 190 -0.51 1.52 4.04

DQO total 415 505 465 530 -21.69 -12.05 -27.71

DQO soluble 230 250 240 210 -8.70 -4.35 8.70

FÓSFORO total 5.743 8.299 7.437 7.941 -44.51 -29.50 -38.27

Grasas y Aceites 11 12 11 10 -9.09 0.00 9.09

NTK 21.57 21.121 22.02 19.623 2.08 -2.09 9.03

pH unidades 5.5 5 5.3 5.2

SAAM 9.183 9.59 8.853 9.094 -4.43 3.59 0.97

SST 112 120 144 170 -7.14 -28.57 -51.79

SSV 80 80 88 110 0.00 -10.00 -37.50


0.1 0.1 0.1 1 0.00 0.00 -900.00



1.70E+07 5.00E+06 1.10E+07 5.00E+06 70.59 35.29 70.59


5.00E+07 3.00E+07 9.00E+07 2.40E+07 40.00 -80.00 52.00


153

TABLA No. 23 CARACTERÍSTICAS DE LODOS GENERADOS EN LA PLANTA DE TRATAMIENTO

MUESTRA PARÁMETRO

A B C D E MÍNIMO MÁXIMO PROMEDIO

Fósforo total mg/L

249.005 282.884 374.144 242.60 223.83 223.83 374.14 274.49

NTK mg/L 1,249.272 1,168.44 1,444.072 2,743.52 1,611.85 1,168.44 2,743.52 1,643.43

pH Unidades

6.4 5.4 5.4 5.6 5.7 5.4 6.4 5.7

SST mg/L 28,600 37,400 25,300 25,700 50,800 25,300 50,800 33,560

SSV mg/L 18,600 22,200 15,850 15,750 29,300 15,750 29,300 20,340

Sólidos totales mg/L

57,760 43,170 48,240 44,960 55,040 43,170 57,760 49,834

Sólidos totales volátiles mg/L

37,470 27,640 31,360 28,660 32,160 27,640 37,470 31,458

% de Sólidos 5.5 3.6 4.2 4.17 5.0 3.6 5.5 4.49

% de Humedad 94.5 96.3 95.7 95.8 95.0 94.5 96.3 95.46

CAPITULO V

DIAGNÓSTICO INTEGRAL DEL TRATAMIENTO ACTUAL

DBO5 total mg/L DQO total

mg/L

SST mg/L COLIFORMES FECALES NMP/100

mL

COLIFORMES TOTALES NMP/100

mLA (1) 196 275 108 2.30E+04 3.00E+05B (2) 330 445 164 2.80E+06 1.60E+07C (3) 150 295 76 2.80E+06 1.60E+07D (4) 144 225 108 7.00E+05 3.50E+06E (5) 253 415 112 1.70E+07 5.00E+07

SUMA 1073 1655 568 2.33E+07 8.58E+07n = 5

XMED = 214.60 331.00 113.60 4.66E+06 1.72E+07

Mediana= 196 295 108 2.80E+06 1.60E+07

Moda = #N/A #N/A 108 2.80E+06 1.60E+07

Varianza S2= 6073.8 8930 1004.8 4.90945E+13 3.88003E+14

Desv. Est. = 77.93 94.50 31.70 7.01E+06 1.97E+07

Curtosis -0.4812 -2.4127 2.4657 4.3890 2.6173

36.32%

0.8499 0.3264 0.9747 2.0612 1.5304

MUESTRA

Coeficiente de variación CV =

28.55 27.90

Coeficiente de asimetría

A continuación se obtuvieron y procesaron los datos concernientes a la calidad del agua a la entrada y salida de la

planta, de los parámetros más representativos de la contaminación, como son la Demanda bioquímica de oxígeno

(DBO5 total); Demanda química de oxígeno (DQOtotal); los Sólidos sedimentables totales (SST); los Coliformes

fecales y los Coliformes totales, con el propósito de efectuar un análisis estadístico de los mismos, los cuales se

observan en la tabla siguiente:

PARÁMETRO –INFLUENTE-

150.21 114.79

DBO5 total

196

330

150 144

253

0

50

100

150

200

250

300

350

1 2 3 4 5

MUESTRAS

mg

/L


CAPITULO V


INFLUENTE

GRÁFICOS DE LOS PARÁMETROS

DQO total

275

445

295

225

415

0

100

200

300

400

500

1 2 3 4 5

MUESTRAS

mg

/L

SST

108

164

76

108 112

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

1 2 3 4 5

MUESTRAS

mg

/L

COLIFORMES FECALES

2.30E+04

2.80E+06 2.80E+06

7.00E+05

1.70E+07

0.00E+00

2.00E+06

4.00E+06

6.00E+06

8.00E+06

1.00E+07

1.20E+07

1.40E+07

1.60E+07

1.80E+07

1 2 3 4 5

MUESTRAS

NM

P/1

00

ml


CAPITULO V



CAPITULO V


DBO5 total

mg/LDQO total

mg/LSST mg/L

COLIFORMES FECALES NMP/100

mL

COLIFORMES TOTALES NMP/100 mL

A (1) 163 220 76 8.00E+03 1.40E+04B (2) 86 510 168 3.30E+05 1.30E+06C (3) 122 275 100 1.70E+05 3.50E+06D (4) 177 250 120 3.00E+05 1.60E+06E (5) 1.60E+02 530 170 5.00E+06 2.40E+07

SUMA 708 1785 634 5.81E+06n = 5

XMED = 141.6 357 126.8 1.16E+06 6.08E+06

Mediana= 160 275 120 3.00E+05 1.60E+06

Moda = #N/A #N/A #N/A #N/A #N/A

Varianza S2= 1381.3 22570 1727.2 4.62E+12 1.02E+14

Desv. Est. = 37.17 150.23 41.56 2.15E+06 1.01E+07

Curtosis -0.4011344 -3.160300136 -2.325818804 4.931194814 4.692913688

2.152386209

42.08% 32.78% 185.05% 165.93%

-0.96597824 0.542101559 -0.000601824 2.216357159Coeficiente de asimetría

26.25%

Se continúa el análisis con los datos obtenidos a la salida de la planta –efluente-.

Coeficiente de variación CV =

MUESTRA

PARÁMETRO –EFLUENTE-

DBO5 total

163

86

122

1771.60E+02

0

50

100

150

200

1 2 3 4 5

MUESTRAS

mg

/L


CAPITULO V


EFLUENTE

GRÁFICOS DE LOS PARÁMETROS

DQO total

220

510

275 250

530

0

100

200

300

400

500

600

1 2 3 4 5

MUESTRAS

mg

/L

SST

76

168

100

120

170

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

1 2 3 4 5

MUESTRAS

mg

/L

COLIFORMES FECALES

8.00E+033.30E+05 1.70E+05 3.00E+05

5.00E+06

0.00E+00

1.00E+06

2.00E+06

3.00E+06

4.00E+06

5.00E+06

6.00E+06

1 2 3 4 5

MUESTRAS

NM

P/1

00

mL


CAPITULO V



158

CAPÍTULO VI REHABILITACIÓN, AMPLIACIÓN E IMPLEMENTACIÓN DEL TRATAMIENTO SECUNDARIO EN LA PLANTA DE AGUAS RESIDUALES DE LA CIUDAD DE TEPIC, NAY.

e conformidad con el dictamen del “Diagnóstico integral de la planta de aguas

residuales de la ciudad de Tepic, Nay,” en el cual se evalúo el sistema de

tratamiento actual considerando la eficiencia funcional, hidráulica, de arreglo

de conjunto, operativa y de calidad de agua, se concluye que se requiere rehabilitar los

equipos y unidades que la componen; incrementar su capacidad considerando el área

disponible del predio actual, ya que no se tiene superficie adicional cerca del terreno y

complementar el proceso con un tratamiento que coadyuve a obtener un agua con

calidad que cumpla con la legislación ambiental vigente.

Por lo que se refiere a la rehabilitación de los equipos y unidades existentes, de

acuerdo con la evaluación funcional efectuada se puede determinar que realizando la

rehabilitación correspondiente pueden funcionar correctamente, motivo por el cual serán

contemplados en la propuesta de solución.

Con base en los parámetros iniciales de diseño y construcción del emisor de llegada a

la planta, se tiene una capacidad máxima de 1,080 L/s. Sin embargo, como se expuso

en el Dictamen citado, el gasto máximo para que este canal opere correctamente es de

750 L/s, por lo que este será el gasto máximo permisible para considerar la ampliación

de la misma, de otra manera se tendrían que hacer adecuaciones de consideración al

emisor para aumentar su capacidad.

En lo que concierne a la disponibilidad de terreno, la topografía y las colindancias de la

planta presentan dificultades para la realización de ampliaciones al sistema existente.

En este mismo rubro, la evaluación del arreglo de conjunto de las unidades y equipos

existentes nos indica que es posible incrementar la capacidad de la planta hasta 750

L/s. Lo anterior se debe a que sólo hay espacio para instalar un módulo adicional,

adecuando la posición de los equipos y unidades que lo componen a la distribución

actual.

D

CAP. VI REHABILITACIÓN, AMPLIACIÓN E IMPLEMENTACIÓN DEL TRATAMIENTO SECUNDARIO

159

Es importante señalar que estas dos actividades, la rehabilitación y sobre todo la

ampliación, se efectuaran en función del tratamiento que se seleccione, ya que de éste

depende la remoción efectiva de los contaminantes del agua residual en un grado

aceptable para su disposición en riego agrícola y/o cuerpo receptor.

Por lo anterior se propone proyectar las unidades faltantes y la ampliación de la planta

de acuerdo a un agua residual de tipo doméstico de concentración fuerte, con un gasto

promedio de 750 L/s y conforme a los parámetros siguientes:

TABLA No. 24

CALIDAD PARA EL DISEÑO DEL PROYECTO

PARÁMETRO INFLUENTE mg/L EFLUENTE mg/L

DBO5 400 60 DQO 1,000 150 SST 350 60 SSV 275 60 pH 7.5 7.5 Temperatura °C 17 17

VI.1 FACTORES DE EVALUACIÓN PARA SELECCIONAR EL TRATAMIENTO A IMPLEMENTAR

En atención a los parámetros de calidad del agua cruda fijados, la remoción efectiva de

los contaminantes presentes en la misma se puede llevar a cabo, de conformidad con la

bibliografía descrita en los capítulos I, II y III, implementando un tratamiento a nivel

secundario que utilice alguno de los procesos biológicos de medio fijo o suspendido que

técnicamente sea adecuado y factible para complementar el sistema de tratamiento

actual, con lo cual se cumplirá con la normatividad ambiental vigente y por

consecuencia con las CPD’s.

Las alternativas de solución deben considerar fundamentalmente el utilizar al máximo

las unidades existentes, ya que como se mencionó pueden trabajar correctamente con

una rehabilitación efectiva.

Con base en estas consideraciones las alternativas de solución para complementar el

sistema de tratamiento actual, se establecen tomando en cuenta los factores siguientes:


160

� Calidad de agua residual a tratar

� Condiciones particulares de descarga CPD’s

� Factibilidad de reuso

� Eficiencia de remoción

� Características de la localidad

� Disponibilidad de terreno

� Condiciones climatológicas

� Impacto ambiental

� Tecnología simple y accesible

� Facilidad de operación

� Requerimiento mínimo de energía

� Flexibilidad de operación bajo condiciones diversas

� Producción mínima de lodos y/o producción de lodos estabilizados

Los tratamientos secundarios de tipo biológico que cumplen con estos factores son:

� Filtros percoladores o filtros biológicos

� Proceso convencional de lodos activados

� Sistema dual de tratamiento (filtros biológicos + tanque de contacto)

Se descartan los sistemas de tratamiento que utilizan Discos biológicos; Zanjas de

oxidación; Lagunas de estabilización y Lagunas aereadas debido a las condiciones del

terreno y al aprovechamiento y disposición in situ de las instalaciones existentes.

VI.2 ANÁLISIS Y EVALUACIÓN DE ALTERNATIVAS DE TRATAMIENTO

En función a lo descrito se plantean cuatro alternativas para complementar el sistema

de tratamiento:

� Alternativa 1: Filtros biológicos con medio de piedra

� Alternativa 2: Filtros biológicos con medio sintético

� Alternativa 3: Lodos activados convencional

� Alternativa 4: Sistema dual con filtros biológicos y tanque de contacto de sólidos


161

VI.2.I ANÁLISIS DE ALTERNATIVAS

Para efectuar el análisis de las alternativas seleccionadas, se describen a continuación

los aspectos técnicos de cada una de ellas indicando sus ventajas y limitaciones.

VI.2.I.1 FILTROS BIOLÓGICOS CON MEDIO DE PIEDRA

Esta alternativa se conjugará con las unidades existentes –pretratamiento y

sedimentación primaria- y se complementará con un filtro biológico de alta carga,

sedimentación secundaria y cárcamo de recirculación. Asimismo se incluirá el

tratamiento de lodos existente para espesar y digerir los lodos primarios y secundarios,

así como los filtros banda para la deshidratación de los mismos, además de la

desinfección del efluente con cloro en estado gaseoso.

VENTAJAS

Eficiencias de remoción del orden del 75 al 90% de materia orgánica; sólidos en

suspensión y microorganismos del 95 al 99%; efluentes parcialmente nitrificados;

producción de efluentes para reuso agrícola o descarga a cuerpo receptor; tecnología

simple; proceso adecuado para zonas rurales y/o urbanas; requerimientos menores de

equipo electromecánico; menor demanda de energía comparado con el tratamiento por

lodos activados.

LIMITACIONES

Altos costos por obra civil debido a que por el gasto y carga orgánica se necesita mayor

terreno que el disponible; mayor escolaridad de operadores; operación algo compleja;

poca flexibilidad de operación para gastos y cargas pico; producción media de lodos

inestables que requieren digestión y secado; posible producción de moscas y

taponamientos; reducción de eficiencias por cambios climatológicos. En los filtros se

pierde la carga disponible en estos tanques, por lo que es necesaria una pendiente

adecuada del terreno. Por último se precisa más supervisión durante la construcción, ya

que es indispensable el cuidar la debida instalación del equipo y del medio filtrante,

para obtener una operación satisfactoria de la planta.


162

VI.2.I.2 FILTROS BIOLÓGICOS CON MEDIO SINTÉTICO

La alternativa del proceso de filtros biológicos en medio sintético es similar a los de

piedra y también se conjugaría con las unidades existentes –pretratamiento y

sedimentación primaria- y se complementará con un filtro biológico de alta carga de

medio sintético, sedimentación secundaria y cárcamo de recirculación. También se

incluirá el tratamiento de lodos existente para espesar y digerir los lodos primarios y

secundarios, así como los filtros banda para la deshidratación de los mismos, además

de la desinfección del efluente con gas cloro.

BENEFICIOS

Altas eficiencias de remoción del orden del 85 al 90% de materia orgánica; sólidos en

suspensión y microorganismos del 95 al 99%; efluentes parcialmente nitrificados;

flexibilidad de operación para gastos y cargas pico; producción media de lodos

inestables; tecnología simple; producción de efluentes para reuso agrícola o descarga a

cuerpo receptor; proceso adecuado para zonas rurales y/o urbanas; menores

requerimientos de personal, mantenimiento y equipo electromecánico. A diferencia de

los filtros con medio de piedra, este tipo de filtros demanda menor área de construcción,

así como menores exigencias de energía que en los procesos de lodos activados y del

sistema dual.

DESVENTAJAS

La obra civil demanda gastos medios; escolaridad de operadores media; la complejidad

de la operación es regular; posible producción de moscas y taponamientos; reducción

de eficiencias por cambios climatológicos. En estos filtros también se pierde la carga

disponible por lo que se precisa una pendiente adecuada del terreno o bombear el agua

al siguiente proceso y/o para la recirculación. Finalmente, es necesaria una mayor

supervisión durante la construcción, ya que una buena instalación del equipo y del

medio sintético de empaque es imprescindible para el óptimo funcionamiento y

operación de la planta.


163

VI.2.I.3 LODOS ACTIVADOS CONVENCIONAL Esta alternativa al igual que las dos anteriores utiliza la infraestructura existente y se

complementará el tratamiento con un reactor biológico con tiempo de retención entre 8

y 10 horas, con un cárcamo de recirculación y sedimentación secundaria.

VIRTUDES Tiene una eficiencia de remoción del 85 al 90% de materia orgánica; de sólidos del

90%; a bajas temperaturas el proceso es flexible; el reuso del efluente tiene una amplia

gama; los impactos ambientales son escasos; los requerimientos de área son similares

a los del filtro biológico con medio de piedra.

RESTRICCIONES De acuerdo con las características del proyecto, esta alternativa requiere mayor

superficie, lo que no es posible debido a las restricciones del terreno de la planta. El

equipo a instalar demanda más mantenimiento y consume mayor cantidad de energía

eléctrica; precisa de personal capacitado para su operación; la producción de lodos es

alta, así como la de los no estabilizados, lo que provoca una mayor operatividad y

mantenimiento para el manejo y disposición de los mismos.

VI.2.I.4 SISTEMA DUAL CON FILTROS BIOLÓGICOS Y TANQUE DE CONTACTO

DE SÓLIDOS Esta alternativa incluye una combinación de dos procesos, uno con medio fijo y otro

suspendido: el primero es el de filtros biológicos con medio sintético y el segundo es un

tanque de contacto de sólidos, complementados con sedimentación secundaria y

cárcamo de recirculación de lodos, combinándolos con las unidades existentes de

pretratamiento, sedimentación primaria, desinfección y el tratamiento de lodos. El filtro

biológico se usara solo para desbaste y se finalizará el pulimento del agua con el

tanque de contacto de sólidos para cumplir con las condiciones particulares de

descarga.

PROVECHOS Se obtienen mejores eficiencias de remocion (85 a 95%), en comparación con los filtros


164

biológicos, ya que la combinación de este con lodos activados produce calidad de agua

aceptable para reuso en riego agrícola o descarga a cuerpo receptor.

DETRIMENTOS

Altos costos de obra civil por considerar más unidades de proceso, mayor capacitación

a los operadores, operación más compleja por la combinación de los dos procesos

biologicos, se incrementa el consumo de energia electrica por el equipamiento adicional

en comparación con los filtros biológicos. Hay una alta generación de lodos de

características muy inestables que requieren digestión y secado, lo que incrementa las

actividades para su manejo y disposición. Se requiere más personal, más calificado y

un nivel de mantenimiento alto en comparación con los otros procesos. Hay reducción

de eficiencias por cambios climatológicos.

VI.2.II EVALUACIÓN DE ALTERNATIVAS

Una vez que se han descrito las características de los procesos de cada alternativa, así

como sus ventajas y limitaciones, se prepararon para la evaluación técnica dos

matrices. En la primera se anotaron los principales atributos de cada alternativa y en la

segunda se asignó a cada atributo un valor de 0 a 9 de conformidad con el efecto que

pueden provocar, estableciendo una comparación entre atributos y alternativas, en

función de factores que por su importancia en la construcción, operatividad e impacto

ambiental del sistema fueran los más significativos, los que se enlistan a continuación:

� Complejidad en la operación

� Nivel de especialización del personal

� Requerimientos de área

� Requerimientos de personal –mano de obra-

� Eficiencias de remocion de carga orgánica, sólidos y coliformes

� Flexibilidad a variaciones de carga y flujo

� Requerimiento de energia electrica

� Generación de lodos

� Limitaciones climatológicas

� Mantenimiento e impacto ambiental


165

TABLA No. 25 MATRIZ DE ATRIBUTOS

Tabla 6.1


166

TABLA No. 26 MATRIZ DE EVALUACIÓN

Tabla 6.2


167

VI.3 SELECCIÓN DE LA ALTERNATIVA DE TRATAMIENTO

En la tabla 31 se puede observar que el arreglo que obtuvo la mayor cuantificación,

desde el punto de vista técnico, 108 puntos, corresponde a la alternativa de tratamiento

con filtros biológicos de alta carga con medio sintético.

Se descartan las alternativas de filtros biológicos con medio de piedra y lodos activados

convencional, debido a que requieren mayor área para la construcción del tercer tren y

no hay disponibilidad de terreno. Por lo que se refiere al sistema dual presenta más

desventajas técnicas que los filtros con medio sintético.

En este contexto se dictamina que la alternativa de filtros biológicos de alta carga con

medio sintético ofrece las mejores condiciones para complementar el sistema de

tratamiento actual, las que se describen a continuación:

⇒ Ampliar la capacidad de la planta hasta 750 L/s

⇒ Cumplir con las CPD’s

⇒ Soportar variaciones en cargas y gastos picos

⇒ Calidad de agua para reuso en riego agrícola o descarga en cuerpo receptor

⇒ Utilización de equipos, unidades e instalaciones existentes

⇒ Optimizar el área disponible y aprovechamiento de la pendiente del terreno

⇒ Consumo de energía medio

⇒ Flexibilidad de la operación

⇒ Complejidad del proceso media

⇒ Menores requerimientos de personal y mantenimiento

Para la implementación de esta propuesta se precisa la incorporación de un módulo

adicional a los actuales, contemplando las unidades auxiliares existentes: el

pretratamiento, el tratamiento de lodos y el sistema de desinfección, adicionando un

reactor del tipo biológico posterior al sedimentador primario existente y un sedimentador

secundario después del reactor. Las consideraciones genéricas para este proyecto son:

� La planta tendrá la capacidad de tratar aguas residuales de tipo municipal, por lo

que la industria que pretenda descargar sus aguas residuales a la red de

alcantarillado, deberá someterlas a un pretratamiento para que tengan

características similares a las del tipo municipal.


168

� El máximo caudal a tratar son 1,000 L/s, contemplando las unidades y equipos

existentes y el proyecto y construcción de las unidades complementarias para la

ampliación y el tratamiento secundario. El gasto de operación será de 750 L/s.

� Se debe contemplar la distribución del influente en tres módulos al incorporar el

módulo adicional; los dos módulos actuales en operación conservarán su

capacidad instalada de 270 L/s.

� Se incorporarán unidades de pretratamiento similares a las actuales, ya que éstas

cumplen funcionalmente con el gasto de diseño.

� Se deben efectuar las adecuaciones al sistema de tratamiento de lodos

considerando la adición de unidades para aumentar su capacidad.

VI.4 PROYECTO DE REHABILITACIÓN

De conformidad con estos lineamientos y en función a la selección de la alternativa de

filtros biológicos con medio sintético, se requiere efectuar la rehabilitación de los

equipos y unidades existentes con el objeto de adecuarlos al tratamiento secundario y

al manejo del gasto promedio de 750 L/s. Las actividades que deben llevarse a cabo

son:

o Desazolvar el canal emisor y protegerlo con losas precoladas.

o Eliminación de los dos juegos de rejillas en el tanque de desvío.

o Construcción de deflectores en las cajas de caída de velocidad, para evitar que a

corto plazo el concreto de las paredes se erosione.

o Rehabilitación del influente en el pretratamiento con una mampara de concreto

tipo celosía para reducir la carga de velocidad.

o Sustituir las rejillas y vertedores sutro para las nuevas condiciones del proyecto

de ampliación.

o Construir la interconexión nueva para el sedimentador primario 3 adicional.

o Renivelar la columna central del sedimentador primario 2.

o Efectuar las modificaciones al cárcamo de bombeo de agua tratada, debido a que

funcionará únicamente como caja de recepción del agua de los tres

sedimentadores primarios; de aquí se conducirá el agua a la caja de distribución,

la que a su vez la enviará a los filtros biológicos.

o Rehabilitar la sala de cloración.


169

VI.5 PROYECTO DE AMPLIACIÓN

Para complementar el proyecto propuesto se requiere planear algunas unidades de

proceso para soportar el gasto promedio de 750 L/s y con los parámetros de diseño

para cumplir con las CPD´s, de acuerdo a las características del agua cruda y tratada

para reuso a riego agrícola y cuerpo receptor. Las actividades a desarrollar son:

• Sistema de cloración: ampliar el almacén de depósito de tanques de cloración e

incrementar el número de los mismos.

• Deshidratado de lodos: acrecentar el edifico para hacerlo más funcional y

además cambiar los filtros banda.

• Digestor de lodos: sustituir los aereadores por otros de mayor potencia, con lo

que se pretende aumentar la capacidad y eficiencia del proceso.

• Espesador de lodos: diseñar e implantar otro espesador adicional de mayor

tamaño y eficiencia.

• Tanque de contacto de cloro: ampliar la capacidad del tanque actual

construyendo un tanque nuevo interconectado con el existente.

• Sedimentador primario: construcción de otro sedimentador para el tercer módulo

de tratamiento.

• Filtros rociadores: construcción de tres filtros tipo torre con lecho de medio

sintético.

• Sedimentadores secundarios: se habilitarán tres nuevas unidades para

complementar el proceso.

• Planta de bombeo de recirculación: instalación de tres estaciones de bombeo

para recircular flujo hacia los filtros rociadores.

• Planta de bombeo de lodos secundarios: establecimiento de dos estaciones de

bombeo para los lodos secundarios.

• Planta de bombeo de efluente tratado: instalación de una estación de bombeo

para abastecer el canal de riego con efluente producto del tratamiento

secundario.

El arreglo de conjunto de todas las unidades y equipos propuestos se muestra en el plano núm. 5 de la siguiente página.


170

PLANO No. 5 ARREGLO DE CONJUNTO PROPUESTO Fig. 10.2

Pág. 170


171

VI.6 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO PROPUESTO

El proceso de tratamiento para la línea de agua inicia en la obra de toma, en donde se

remueven los sólidos gruesos que el agua arrastra hasta la planta. Después el agua

pasa, a través de una serie de cajas, a la unidad de pretratamiento donde se separan

mediante cribado otros sólidos de menor tamaño; también en esta unidad son retenidos

sólidos más pesados como las arenas por simple sedimentación.

Posteriormente el agua se distribuye en forma equitativa a cada uno de los

sedimentadores primarios en donde se remueve el 30% de materia orgánica en

suspensión. El agua sedimentada se recolecta en una caja en común para las tres

unidades de sedimentación primaria, continuando el recorrido hasta la caja de

distribución, en donde se controla el flujo con vertedores rectangulares para cada uno

de los filtros.

Al pasar el agua por los filtros biológicos la materia orgánica que ésta contiene se

estabiliza formando lodos o humus de fácil remoción; parte del efluente es recirculado a

la caja de distribución para disminuir la carga orgánica de alimentación a estas

unidades.

Subsiguientemente del cárcamo de recirculación el agua pasa a los sedimentadores

secundarios en donde los lodos generados en los filtros son retenidos en estas

estructuras, para pasar a la caja de recolección y distribución núm. 2; en esta caja el

flujo se controla con vertedores rectangulares que reparten el agua a los dos tanques

de contacto con cloro; es en esta unidad en donde se inyecta la solución de cloro para

la desinfección del agua.

Finalmente el proceso de tratamiento de la línea de agua concluye en los tanques de

contacto, en donde el agua es retenida para mantenerla en contacto con el

desinfectante para su posterior descarga a cuerpo receptor y/o reuso en riego agrícola.

La línea de lodos inicia en los sedimentadores primarios, en donde los sólidos retenidos

son acumulados para su extracción, este mismo proceso se lleva a cabo en los

sedimentadores secundarios. El lodo es evacuado de las tolvas de almacenamiento y


172

se conduce por gravedad desde los sedimentadores primarios y por bombeo de los

secundarios hasta los espesadores.

En esta unidad el volumen de lodos se reduce de un 40 a 50% de su dimensión original.

Posteriormente el lodo pasa a los digestores aerobios en donde se lleva a cabo la

estabilización de la materia orgánica.

Después de esta unidad los lodos son enviados al edifico de secado, en donde se les

inyecta un polímero en la línea para acondicionar los sólidos y garantizar la separación

de las fases sólida y líquida en los dos filtros prensa tipo banda.

Por último el lodo seco en forma de pasta se almacena en una tolva para su disposición

final en relleno sanitario, confinamiento o mejoramiento de zonas agrícolas.

El proceso de las líneas de agua y lodos se muestra en el diagrama de flujo núm. 10 de

la siguiente página.


173

Diagrama de flujo propuesto núm. 10

Fig. 10.1

Pág. 173

175

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

a planta de aguas residuales de la ciudad de Tepic, Nayarit tiene una capacidad

para tratar un gasto de 540 L/s, los cuales se distribuyen en dos módulos de 270

L/s cada uno para la línea de agua y consta de pretratamiento y tratamiento

primario; así como el tratamiento de lodos a base de digestión aerobia, separadores y

desecado en filtros banda.

Actualmente el canal emisor de la ciudad conduce un caudal aproximado de 1,000 L/s,

de los cuales ingresan a la planta en promedio 750 L/s, de tal manera que con este

caudal se ha rebasado el gasto de diseño y operación de la propia planta.

Aunado a lo anterior el agua que se recibe en la planta contiene altas concentraciones

de contaminantes, debido a la descarga en la red de alcantarillado municipal de aguas

residuales de un ingenio azucarero, lo que incrementa sustancialmente la carga

orgánica del agua cruda.

Esta problemática ha propiciado dificultades en la operación de la planta y en ocasiones

ha provocado que el proceso se invierta, aumentando el nivel de contaminantes,

rebasando considerablemente los niveles máximos permitidos de contaminantes para la

descarga de aguas residuales –condiciones particulares de descarga CPD’s- a riego

agrícola y cuerpo receptor.

De conformidad con el diagnóstico integral del sistema de tratamiento actual, en el cual

se evaluó la eficiencia de funcionamiento de la planta, se dictamina que:

� Para optimizar su funcionamiento es necesario considerar la rehabilitación de los

equipos y métodos empleados;

� La ampliación de las unidades existentes para soportar un gasto mayor al

planeado en el proyecto original;

� El tratamiento de aguas residuales típicamente domésticas de concentración

fuerte con la implementación del tratamiento secundario para cumplir con la

legislación ambiental vigente y por consiguiente con las condiciones particulares

de descarga tanto para reuso en riego agrícola como para cuerpo receptor.

L

176

En este contexto se efectuó el análisis y evaluación de alternativas de tratamiento para

solucionar esta problemática, por lo que derivado de este estudio se llevó a cabo la

selección de la alternativa que ofrece mejores resultados y condiciones para

complementar el sistema de tratamiento actual, que es la de filtros biológicos de alta

carga con medio sintético.

Con la implementación de este nivel y procedimiento se logra la remoción de

contaminantes para que el agua tratada cumpla con la normatividad ambiental vigente

y, por consecuencia con las CPD´s, así como permite la utilización de los equipos y

unidades existentes y el aumento del gasto de agua a tratar a 750 L/s, posibilitando el

reuso del agua tratada para riego agrícola y para descarga en cuerpo receptor.

97

E.S.I.Q.I.E. PLANO No. 1

I. P. N.

UBICACIÓN DEL EDO. DE NAYARIT


REPÚBLICA MEXICANA

N

98


I. P. N.

DESCRIPCIÓN DEL CAUCE DEL RÍO

MOLOLOA


104

CANAL EMISOR

CANAL DE

RIEGO

OBRA DE TOMA

PRETRATAMIENTO

REGISTRO DE DISTRIBUCIÓN

SEDIMENTADOR PRIMARIO 1

SEDIMENTADOR PRIMARIO 2

CÁRCAMO DE BOMBEO

DIGESTOR AEROBIO 1

TANQUE DE CONTACTO DE Cl2

DIGESTOR AEROBIO 2

SEPARADOR 2

SEPARADOR 1

EFLUENTE

DESHIDRATADO DE LODOS

A RELLENO SANITARIO

CARCAMO DE RECIRCULACIÓN

LIXIVIADOS

LINEA DE AGUA LINEA DE LODOS-AGUA LINEA DE LODOS

E.S.I.Q.I.E. DIAG. No. 9

DIAGRAMA DE FLUJO ACTUAL


I. P.

N.

107


I. P. N.

LOCALIZACIÓN DE LA PLANTA DE

TRATAMIENTO


N

111


I. P. N.

ARREGLO DE CONJUNTO

ACTUAL


NOMENCLATURA

1) CANAL EMISOR 2) OBRA DE TOMA 3) PRETRATAMIENTO 4) REGISTRO DE DISTRIBUCIÓN 5) SEDIMENTADORES PRIMARIOS 6) CÁRCAMO DE AGUAS TRATADAS –PRIMARIO- 7) TANQUE DE CONTACTO DE CLORO 8) CANAL PARSHALL 9) DIGESTORES AEROBIOS 10) SEPARADORES DE LODOS 11) EDIFICIO DE SECADO DE LODOS 12) CÁRCAMO DE RECIRCULACIÓN DE

SOBRENADANTE 13) CASETA DE TANQUES DE CLORO 14) EDIFICIO ADMINISTRATIVO 15) CASETA DE VIGILANCIA 16) SUBESTACIÓN ELÉCTRICA 17) ESTACIONAMIENTO

1 ACCESO 2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

9

17

17

5

10

NN

170

NOMENCLATURA

1) CANAL EMISOR 2) OBRA DE TOMA 3) PRETRATAMIENTO 4) REGISTRO DE DISTRIBUCIÓN 5) SEDIMENTADORES PRIMARIOS 6) CÁRCAMO DE AGUAS TRATADAS –PRIMARIO- 7) TANQUE DE CONTACTO DE CLORO –AMPLIADO- 8) CANAL PARSHALL 9) DIGESTORES AEROBIOS 10) SEPARADORES DE LODOS 11) EDIFICIO DE SECADO DE LODOS 12) CÁRCAMO DE RECIRCULACIÓN DE

SOBRENADANTE 13) CASETA DE TANQUES DE CLORO 14) EDIFICIO ADMINISTRATIVO 15) CASETA DE VIGILANCIA 16) SUBESTACIÓN ELÉCTRICA 17) ESTACIONAMIENTO

UNIDADES PROPUESTAS 18) CAJA DE DISTRIBUCIÓN 19) ESPESADORES 20) FILTROS BIOLÓGICOS 21) CÁRCAMOS DE RECIRCULACIÓN 22) SEDIMENTADORES SECUNDARIOS 23) CÁRCAMOS DE LODOS

2

15

3 17

16

14

17

4 13

5

5 6

9

9

11

10

10

12

7

8


I. P. N.

ARREGLO DE CONJUNTO

PROPUESTO


1

18

19

19

20

20

20

21

21

21 22

22

22

23

23

5

N

173

E.S.I.Q.I.E. DIAG. No. 10

I. P. N.

DIAGRAMA DE FLUJO PROPUESTO


CANAL

RIEGO

165

TABLA No. 25 MATRÍZ DE ATRIBUTOS DE LAS ALTERNATIVAS DE TRATAMIENTO

FACTOR DE EVALUACIÓN ALT. No. 1 FILTROS

MED. DE PIEDRA

ALT. No. 2 FILTROS

MED. SINTÉTICO

ALT. No. 3 LODOS ACT.

CONVENCIONAL

ALT. No. 4 SISTEMA

DUAL

CAPACIDAD DE INSTALACIÓN L/s 500 750 500 750 NÚMERO DE MÓDULOS DE 250 L/s 2 3 2 3 REQUERIMIENTOS DE ÁREA m2 8,640 10,160 7,723 8,568 ÁREA DISPONIBLE m2 11,275 11,275 11,275 11,275 EFICIENCIAS DE REMOCIÓN % PROMEDIO 82.5 87.5 87.5 90 POTENCIA REQUERIDA HP 100 150 1,060 750 CONSUMO DE ENERGÍA ELÉCTRICA MÍNIMO MEDIO ALTO ALTO RESISTENCIA CARGAS Y GASTOS PICO NO SI SI SI GENERACIÓN Y CARACTERÍSTICAS DE LODOS MEDIA MEDIA MAYOR MAYOR MANO DE OBRA (PERSONAL REQUERIDO) MEDIO MEDIO MAYOR MAYOR FLEXIBILIDAD EN LA OPERACIÓN NO SI SI SI REQUERIMIENTOS DE MANTENIMIENTO BAJO BAJO ALTO ALTO COMPLEJIDAD DE LOS PROCESOS REGULAR REGULAR REGULAR MAYOR IMPACTO AMBIENTAL SI SI MENOR SI LIMITACIONES CLIMATOLÓGICAS SI SI NO SI

166

TABLA No. 26 MATRÍZ DE EVALUACIÓN TÉCNICA DE LAS ALTERNATIVAS DE TRATAMIENTO

FACTOR DE EVALUACIÓN ALT. No. 1 FILTROS

MED. DE PIEDRA

ALT. No. 2 FILTROS

MED. SINTÉTICO

ALT. No. 3 LODOS ACT.

CONVENCIONAL

ALT. No. 4 SISTEMA

DUAL

CAPACIDAD DE INSTALACIÓN L/s 5 9 5 9 NÚMERO DE MÓDULOS DE 250 L/s 5 9 5 9 REQUERIMIENTOS DE ÁREA m2 0 8 0 9 EFICIENCIAS DE REMOCIÓN % 7 8 8 9 POTENCIA REQUERIDA HP 9 8 2 3 CONSUMO DE ENERGÍA ELÉCTRICA 9 8 2 3 RESISTENCIA A CARGAS Y GASTOS PICO 5 8 8 8 GENERACIÓN Y CARACTERÍSTICAS DE LODOS 8 8 6 6 MANO DE OBRA (PERSONAL REQUERIDO) 8 8 5 5 FLEXIBILIDAD EN LA OPERACIÓN 5 7 7 7 REQUERIMIENTOS DE MANTENIMIENTO 8 8 5 5 COMPLEJIDAD DE LOS PROCESOS 7 7 7 4 IMPACTO AMBIENTAL 5 5 9 5 LIMITACIONES CLIMATOLÓGICAS 7 7 9 7

CALIFICACIÓN TOTAL 88 108 78 89

178

ANEXO 1

ESCALA DE CLASIFICACIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA PARA USOS ESPECÍFICOS,

SEGÚN SU ÍNDICE DE CALIDAD DEL AGUA (ICA)

ICA USOS DEL AGUA

Valor (%)

Criterio General

Abastecimiento Público

Recreación General

Pesca y vida

acuática

Industrial y agrícola

Navegación

100

90 Excelente No requiere

purificación

No requiere

purificación

80 Requiere purificación ligera

70 Aceptable

Aceptable para cualquier

deporte acuático

Aceptable para todos

los organismos

Requiere purificación ligera para

algunos casos

60

Aceptable excepto

para especies

muy sensibles

50

Contaminado

Mayor necesidad de tratamiento Aceptable

más no recomendable

Dudoso para

especies sensibles

No requiere

tratamiento para uso

en la industria

40 Fuertemente contaminado

Dudoso Dudoso

30 Evitar

contacto con el agua

Solo organismos

muy resistentes

Requiere tratamiento

para uso en la

mayor parte de la industria

A c e p t a b l e

20 Señal de contaminación

Uso muy restringido

Contaminado

10

0

Inaceptable Inaceptable

Inaceptable

Inaceptable

Inaceptable Inaceptable

Fuente: SEMARNAT con base en SEMARNAP. Comisión Nacional del Agua. México, 1999.

179

ANEXO 2

LÍMITES MÁXIMOS PERMISIBLES PARA CONTAMINANTES BÁSICOS

RIOS EMBALSES

NATURALES Y ARTIFICIALES

AGUAS COSTERAS

Uso en riego

agrícola

(A)

Uso público urbano

(B)

Protección de vida acuática

(C)

Uso en riego agrícola

(B)

Uso público urbano

(C)

Explotación pesquera,

navegación y otros usos(A)

Recreación

(B)

Estuarios

(B)

SUELO

Uso en riego

agrícola

(A)

HUMEDALES

NATURALES

(B)

PARÁMETROS

(miligramos por litro, excepto cuando se

especifique) P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D.

Temperatura oC (1)

N.A. N.A. 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 N.A N.A 40 40

Grasas y aceites (2) 15 25 15 25 15 25 15 25 15 25 15 25 15 25 15 25 15 25 15 25

Materia flotante (3)

Au-

sen-

te

Au-

sen-

te

Au-

sen-

te

Au-

sen-

te

Au-

sen-

te

Au-sen-

te

Au-sen-

te

Au-

sen-

te

Au-

sen-

te

Au-

sen-

te

Au-

sen-

te

Au-

sen-

te

Au-

sen-

te

Au-

sen-

te

Au-sen-

te

Au-sen-

te

Au-sen-

te

Au-

sen-

te

Au-

sen-

te

Au-

sen-

te

Sólidos Sedimentables

(mL/L)

1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 N.A. N.A. 1 2

Sólidos Suspendidos

Totales

150 200 75 125 40 60 75 125 40 60 150 200 75 125 75 125 N.A. N.A. 75 125

Demanda Bioquímica de

Oxígeno5

150 200 75 150 30 60 75 150 30 60 150 200 75 150 75 150 N.A. N.A. 75 150

Nitrógeno total 40 60 40 60 15 25 40 60 15 25 N.A. N.A. N.A. N.A. 15 25 N.A. N.A. N.A. N.A.

Fósforo total 20 30 20 30 5 10 20 30 5 10 N.A. N.A. N.A. N.A. 5 10 N.A. N.A. N.A N.A.

N.A. = No es aplicable. (1) Instantáneo P.D. = Promedio diario P.M. = Promedio mensual (2) Muestra simple promedio ponderado (A), (B) y (C) = Tipo de cuerpo receptor según la Ley Federal de Derechos. (3) Ausente según el método de prueba definido en la NMX-AA-006

180

ANEXO 3

LÍMITES MÁXIMOS PERMISIBLES PARA METALES PESADOS Y CIANURO

RIOS

EMBALSES NATURALES Y ARTIFICIALES

AGUAS COSTERAS

Uso en riego

agrícola

(A)

Uso público urbano

(B)

Protección de vida acuática

(C)


(B)

Uso público

urbano

(C)

Explotación pesquera,

navegación y otros usos

(A)

Recreación

(B)

Estuarios

(B)

SUELO


(A)

HUMEDALES

NATURALES

(B)

PARÁMETROS*

(miligramos por litro)

P.M P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M P.D. P.M P.D. P.M. P.D. P.M. P.D.

Arsénico 0.2 0.4 0.1 0.2 0.1 0.2 0.2 0.4 0.1 0.2 0.1 0.2 0.2 0.4 0.1 0.2 0.2 0.4 0.1 0.2

Cadmio 0.2 0.4 0.1 0.2 0.1 0.2 0.2 0.4 0.1 0.2 0.1 0.2 0.2 0.4 0.1 0.2 0.05 0.1 0.1 0.2

Cianuro 1.0 3.0 1.0 2.0 1.0 2.0 2.0 3.0 1.0 2.0 1.0 2.0 2.0 3.0 1.0 2.0 2.0 3.0 1.0 2.0

Cobre 4.0 6.0 4.0 6.0 4.0 6.0 4.0 6.0 4.0 6.0 4.0 6.0 4.0 6.0 4.0 6.0 4.0 6.0 4.0 6.0

Cromo 1.0 1.5 0.5 1.0 0.5 1.0 1 1.5 0.5 1.0 0.5 1.0 1 1.5 0.5 1.0 0.5 1.0 0.5 1.0

Mercurio 0.01 0.02 0.005 0.01 0.005 0.01 0.01 0.02 0.005 0.01 0.01 0.02 0.01 0.02 0.01 0.02 0.005 0.01 0.005 0.01

Níquel 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4

Plomo 0.5 1 0.2 0.4 0.2 0.4 0.5 1 0.2 0.4 0.2 0.4 0.5 1 0.2 0.4 5 10 0.2 0.4

Zinc 10 20 10 20 10 20 10 20 10 20 10 20 10 20 10 20 10 20 10 20

* Medidos de manera total. P.D. = Promedio diario P.M. = Promedio mensual (A), (B) y (C) = Tipo de cuerpo receptor según la Ley Federal de Derechos.

181

ANEXO 4

LÍMITES MÁXIMOS PERMISIBLES

Parámetros en mg/L

(excepto cuando se especifique otra)

Promedio mensual Promedio diario Instantáneo

Grasas y aceites 50.00 75.000 100.00

Sólidos sedimentables (mL/L) 5.00 7.500 10.00

Arsénico total 0.50 0.750 1.00

Cadmio total 0.50 0.750 1.00

Cianuro total 1.00 1.500 2.00

Cobre total 10.00 15.000 20.00

Cromo hexavalente 0.50 0.750 1.00

Mercurio total 0.01 0.015 0.02

Níquel total 4.00 6.000 8.00

Plomo total 1.00 1.500 2.00

Zinc total 6.00 9.000 12.00

182

ANEXO 5

LÍMITES MÁXIMOS PERMISIBLES DE CONTAMINANTES

PROMEDIO MENSUAL TIPO DE REUSO

COLIFORMES FECALES

NMP/100 mL

HUEVOS DE HELMINTO

(h/L)

GRASAS Y ACEITES

mg/L

DBO5

Mg/L SST mg/L

Servicios al público con

contacto directo

240 1 15 20 20

Servicios al público con

contacto indirecto u ocasional

1,000 5 15 30 30

185

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