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ITC INSTITUTO TECNOLÓGICO
DE LA CONSTRUCCIÓN
PROYECTO DE UNA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL EN LA ZONA METROPOLITANA DEL VALLE DE MEXICO
TESIS PROFESIONAL
QUE PARA OBTENER EL TITULO DE:
LICENCIADO EN INGENIERÍA DE CONSTRUCCIÓN
PRESENTA:
ARMANDO PAZ ROCHA
DHIECTOR DE TESIS:
HECTOR SILVESTRE SANDOVAL VALLE
LICENCIATURA EN INGENIERÍA DE CONSTRUCCIÓN CON RECONOCIMIENTO DE VALDDEZ OFICIAL DE ESTUDIOS DE LA
SECRETARIA DE EDUCACIÓN PUBLICA SEGÚN ACUERDO No. 84330 DE FECHA 27 DE NOVIEMBRE DE 1984.
MÉXICO, D.F. 2000.
AGRADECIMIENTOS
- A DIOS POR SER TAN GENEROSO.
- A MIS PADRES POR HABER LLEGADO A SER LO QUE HOY SOY.
- A MI HERMANA POR SU APOYO INCONDICIONAL SIEMPRE.
- A MIS MAESTROS POR TODA SU DEDICACIÓN Y ESMERO.
"EL HOMBRE GRANDE SABE CUANDO Y EN QUE ES PEQUEÑO EL HOMBRE PEQUEÑO NO LO
SABE Y TIENE MIEDO DE SABERLO."
LA GRANDEZA DE UN HOMBRE
LA GRANDEZA DE UN HOMBRE SE MIDE
POR LA GRANDEZA DE SUS SUEÑOS, POR LA GRANDEZA DE LA PERSONA AMADA, POR LA GRANDEZA DEL VALOR QUE REDIME Y DE LA FELICIDAD QUE COMPARTE.
LA GRANDEZA DE UN HOMBRE SE MIDE
POR LA GRANDEZA DE LA VERDAD QUE PROFESA, POR LA GRANDEZA DEL SERVICIO QUE RINDE, POR LA GRANDEZA DEL DESTINO QUE FORJA Y DE LA VIDA QUE VIVE.
ROY WHITBY
JUSTIFICACIÓN.
La creciente urbanización es una realidad en el mundo cambiante de hoy. En los países en
desarrollo, la falta de oportunidades de trabajo en las áreas rurales, la declinación de las
economías de subsistencia y la esperanza de acceder a una vida mejor han propiciado el
nacimiento de las modernas megalopolis. Desafortunadamente, la infraestructura urbana,
las instituciones y los recursos naturales disponibles han resultado a menudo insuficientes
para responder al ritmo de expansión de los nuevos asentamientos. En todo el mundo se
plantea una pregunta central: "¿cómo integrar los principios del desarrollo sostenido bajo
circunstancias de esta naturaleza?". El agua es un recurso vital insustituible. Su
abastecimiento, localización y desecho presenta numerosos retos, los cuales deben ser
enfrentados para satisfacer las crecientes demandas de estas nuevas áreas.
El subsidio que a través de la historia se ha otorgado ha limitado las posibilidades
gubernamentales de expandir la red, tratar el agua y mejorar el drenaje, así como financiar
las reparaciones del sistema. Recientemente, las autoridades mexicanas ha intentado
establecer una administración más eficiente del abastecimiento de agua en la región.
Por esta razón, es necesario prestar más atención al control de la demanda de agua, a través
del establecimiento de programas educativos enfocados a la conservación y rehusó. La
necesidad de tener una mayor conciencia respecto a los problemas de la hidrología
regional; el recurso del agua residual recuperada; la protección de la calidad de los recursos
existentes; la forma de lograr una mayor eficiencia en el uso y los cambios institucionales
que pennitan un mejor abastecimiento de agua. Todo esto con el objeto de mejorar el
sistema existente, tiene también el fin de orientar a quienes se encarguen de aplicar las
políticas destinadas a mejorar la cantidad y calidad del agua existente en la zona.
PROYECTO DE UNA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL EN LA ZONA METROPOLITANA DEL VALLE DE
MEXICO.
1. - INTRODUCCIÓN
1.1.-HISTORIA
1.2. - LEGISLACIÓN APLICABLE.
1.3.- NORMA OFICIAL MEXICANA - 001-(NOM-001-ECOL-1996)
2. - PROBLEMÁTICA ACTUAL DE LA ZONA METROPOLITANA DEL VALLE DE MEXICO.
2 .1.- ZONA METROPOLITANA DEL VALLE DE MEXICO.
2.2. - DESCRIPCIÓN DEL ACUIFERO Y SU EXPLOTACIÓN.
2.2.1. - CARACTERÍSTICAS FÍSICAS E HIDROGEOLOGICAS.
2.2.2. - DESCENSO DEL NIVEL DE AGUA DEL ACUIFERO Y HUNDIMIENTO DEL TERRENO.
2.2.3. - BALANCE DE AGUA DEL ACUIFERO.
2.3. - ABASTECIMIENTO Y DISTRIBUCIÓN DE AGUAS DE DESECHO.
2.3.1. - CARACTERÍSTICAS DE LAS AREAS DE SERVICIO.
2.3.2. - FUENTES DE AGUA
2.3.3. - TRATAMIENTO DEL AGUA.
2.3.4. - SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN DEL AGUA.
2.3.5. - RECOLECCIÓN Y DESECHO DE AGUAS RESIDUALES.
2.3.6. - TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES.
2.3.7. - REUTILIZACION Y RECICLAJE DE AGUAS RESIDUALES.
3. - PROCESOS Y VARIABLES PARA LA SELECCIÓN DE UN PROCESO DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES.
3.1. - PROCESOS Y NIVELES DE TRATAMIENTO PARA EL AGUA RESIDUAL.
3.1.1. -PROCESOS PARA EL TRATAMIENTO DEL AGUA RESIDUAL.
3.1.1.1. -PROCESOSFÍSICOS.
3.1.1.2. - PROCESOS QUÍMICOS.
3.1.1.3. - PROCESOS BIOLÓGICOS.
3.1.2. - NIVELES DE TRATAMIENTO.
3.1.2.1. - TRATAMIENTO PRELIMINAR.
3.1.2.2. - TRATAMIENTO PRIMARIO.
3.1.2.3. - TRATAMIENTO SECUNDARIO.
3.1.2.4. - TRATAMIENTO TERCIARIO O AVANZADO.
3.1.2.5.- TRATAMIENTO Y DISPOSICIÓN DEL LODO.
3.2. - VARIABLES PARA LA SELECCIÓN DEL PROCESO.
3.2.1. - CARACTERÍSTICAS DEL AGUA.
3.2.2. - DISPOSICIÓN FINAL DEL AGUA TRATADA.
3.2.3. - DISPOSICIÓN DE RESIDUOS O SUBPRODUCTOS DEL TRATAMIENTO.
3.2.4. - CONDICIONES AMBIENTALES.
3.2.5. - AREA DISPONIBLE.
3.3 - SELECCIÓN DEL PROCESO.
3.3.1. - REMOCIÓN DE SOLIDOS SEDIMENTABLES Y SUSPENDIDOS.
3.3.2. - REMOCIÓN DE MATERIA ORGÁNICA BIODEGRADABLE.
3.3.2.1. - SISTEMAS AEROBIOS.
3.3.2.2. - SISTEMAS ANAEROBIOS.
3.3.2.3. -PROCESOS ACOPLADOS
3.3.2.4. - REMOCIÓN DE NUTRIENTES
3.3.2.5. - REMOCIÓN DE AGENTES PATÓGENOS
3.3.2.6. - TRATAMIENTO DE LODO AEROBIO
3.5. - PROCESOS AEROBIOS
3.5.1. - LAGUNAS DE ESTABILIZACIÓN AIREADAS
3.5.2. - PROCESO DE LODOS ACTIVADOS.
3.5.3. - FILTROS PERCOLADORES.
3.5.4. - SISTEMA DE DISCOS BIOLÓGICOS ROTATORIOS
3.5.5. - FILTRO SUMERGIDO AEROBIO.
3.6. - PROCESOS ANAEROBIOS.
3.6.1. - FOSA SÉPTICA Y TANQUE IMHOFF
3.6.2. - LAGUNAS ANAEROBIAS.
3.6.3. - DIGESTOR ANAEROBIO.
3.6.4. - REACTOR DE CONTACTO ANAEROBIO
3.6.5. - FILTRO ANAEROBIO.
3.6.6. - REACTOR ANAEROBIO DE LECHO DE LODOS CON FLUJO ASCENDENTE. (UASB).
4. - COMPONENTES Y CALCULO DE UNA PLANTA DE TRATAMIENTO.
4.1. -DESCRIPCIÓN DE LOS COMPONENTES DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO.
4.1.1. -UNIDAD DE PRETRAT AMENTO.
4.1.1.1.-CRIBADO
4.1.1.2. -DES ARENADOR.
4.1.1.3. -TANQUE DE HOMOGENEIZACION
4.1.1.3.1 -BOMBAS DE ALIMENTACIÓN.
4.1.1.4. -UNIDAD AFORADORA (PARSHALL).
4.1.2. -REACTOR UASB.
4.1.2.1. -ALIMENTACIÓN DEL AGUA.
4.1.2.2. -PURGA DE LODOS.
4.1.2.3. -SALIDA DEL BIOGAS.
4.1.2.4. -SALIDA DE AGUA.
4.1.3. -FILTRO PERCOLADOR.
4.1.3.1. -SISTEMA DE ALIMENT ACIÓN DE AGUA.
4.1.3.2. -SISTEMA DE RECIRCULACION.
4.1.4. -SEDIMENTADOR.
4 15. -TANQUE DE CONTACTO CON CLORO.
4 15.1. -DOSIFICADO DE CLORO.
4.2. -OPERACIÓN DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO.
4.2.1. -UNIDAD DE PRETRAT AMIENTO.
4.2.1.1. -BOMBAS DE ALIMANT ACIÓN.
4.2.2. -REACTOR UASB
4 2.3. -FILTRO PERCOLADOR.
4.2.3.1. -SISTEMA DE RECIRCULACION.
4.2.4. -SEDIMENTADOR.
4 2 5 -TANQUE DE CONTACTO DE CLORO.
4.2.5.1. -DOSIFICADO DE CLORO.
4.3. -CALCULO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO.
4.3.1. -ESTIMACIÓN DEL CAUDAL DE AGUAS ESALOJADO
4.3.1.1. -CANAL DESARENADOR.
4.3.2. -TRATAMIENTO PRIMARIO.
4.3.2.1. -CÁRCAMO DE AGUAS NEGRAS
4.3.3. -TRATAMIENTO SECUNDARIO.
4.3.3.1. -REACTOR ANAEROBIO.
4.3.4. -DISEÑO DEL SEDIMENTADOR Y COLECTOR DE GASES.
4.3.5. -CALCULO DEL FILTRO BIOLÓGICO DE ALTA TASA.
4.3.6. -CALCULO DEL SEDIMENTADOR SECUNDARIO
4.3.7. -CALCULO DEL TANQUE DE CONTACTO CON CLORO.
4.3.8. -LECHO DE SECADO DE LODOS.
5. -CONCLUSIONES.
"N
CAPITULO 1
INTRODUCCIÓN
1.1. - HISTORIA.
Los métodos de depuración de residuos se remontan a la antigüedad y se han encontrado
instalaciones de alcantarillado en lugares prehistóricos de Creta y en las antiguas ciudades
asirías. Las canalizaciones de desagüe construidas por los romanos todavía funcionan en
nuestros días. Aunque su principal función era el drenaje, la costumbre romana de arrojar
los desperdicios a las calles significaba que junto con el agua de las escorrentías viajaban
grandes cantidades de materia orgánica. Hacia finales de la edad media empezaron a
usarse en Europa, primero, excavaciones subterráneas privadas y, más tarde, letrinas.
Cuando éstas estaban llenas, unos obreros vaciaban el lugar en nombre del propietario. El
contenido de los pozos negros se empleaba como fertilizante en las granjas cercanas o era
vertido en los cursos de agua o en tierras no explotadas.
Unos siglos después se recuperó la costumbre de construir desagües, en su mayor parte en
forma de canales al aire o zanjas en la calle. Al principio estuvo prohibido arrojar
desperdicios en ellos, pero en el siglo XIX se aceptó que la salud pública podía salir
beneficiada si se eliminaban los desechos humanos a través de los desagües para
conseguir su rápida desaparición. Un sistema de este tipo fue desarrollado por Joseph
Bazalgette entre 1859 y 187S con el objeto de desviar el agua de lluvia y las aguas
residuales hacia la parte baja del Támesis, en Londres. Con la introducción del
abastecimiento municipal de agua y la instalación de cañerías en las casas llegaron los
inodoros y los primeros sistemas sanitarios modernos. A pesar de que existían reservas
respecto a éstos por el desperdicio de recursos que suponían, por los riesgos para la salud
que planteaban y por su elevado precio, fueron muchas las ciudades que los construyeron.
A comienzos del siglo XX, algunas ciudades e industrias empezaron a reconocer que el
vertido directo de desechos en los ríos provocaba problemas sanitarios. Esto llevó a la
construcción de instalaciones de depuración. Aproximadamente en aquellos mismos años
se introdujo la fosa séptica como mecanismo para el tratamiento de las aguas residuales
domésticas tanto en las áreas suburbanas como en las rurales. Para el tratamiento en
instalaciones públicas se adoptó primero la técnica del filtro de goteo1. Durante la
segunda década del siglo, el proceso del lodo activado, desarrollado en Gran Bretaña,
supuso una mejora significativa por lo que empezó a emplearse en muchas localidades de
ese pais y de todo el mundo. Desde la década de 1970, se ha generalizado en el mundo
industrializado la cloración, un paso más significativo del tratamiento químico.
1.2. - LEGISLACIÓN APLICABLE.
' En este proceso, una corriente de aguas residuales s e distribuye intermitentemente sobre un lecho o columna de algún
meofo poroso revestido con una peBcula gelatinosa de microorganismos que actúan como agentes destructores. La
malaria orgánica de la corriente de agua residual es absorbida por la película microbiana y transformada en dióxido de
carbono y agua. B proceso de goteo, cuando va precedido de sedimentación, puede reducir cerca de un 85% /a DBO.
DBO- Es la cantidad de oxigeno empleado durante la descomposición de la materia orgánica. Esta es una medula de la
cantidad presante de la materia orgánica biodegradable. La DBO se determina diluyendo una muestra de aguas de
desecho con agua que contiene una cantidad conocida de oxigeno disuelto y almacenando la mezcla durante 5 días a
20°C. Se mide el contenido de oxigeno al final de dteho periodo y se presenta la deferencia como la DBO.
Según la ley de aguas nacionales, máximo ordenamiento en la república en materia de agua,
toda descarga de agua residual, debe recibir tratamiento antes de su vertimiento a cuerpos
de agua, tales como ríos, lagos, lagunas, presas o similares, o bien, a las redes de
alcantarillado administradas por la federación, los estados o los municipios. La norma
oficial mexicana NOM-001-ECOL-1996, será la que establecerá los limites de calidad de
agua que tendrán que cumplir todos los estados y municipios de México. Así como su
clasificación para su rehuso o disposición.
Así mismo la comisión sancionara los casos mencionados en el articulo 119 de la ley de
aguas nacionales con los montos mencionados en el artículo 120 de la misma.
Artículo 119. - "La comisión" sancionara, conforme a lo previsto por esta ley las siguientes
faltas:
I.- Descargar en forma permanente, intermitente o fortuita aguas residuales en
contraversión a lo dispuesto en la presente ley en cuerpos receptores que sean
bienes nacionales, incluyendo aguas marinas, así como cuando se infiltren en
terrenos que sean bienes nacionales o en otros terrenos cuando puedan contaminar el
subsuelo o el acuífero, sin perjuicio de las sanciones que fijen las disposiciones
sanitarias y de equilibrio ecológico y protección al ambiente;
II - Explotar, usar o aprovechar aguas nacionales residuales sin cumplir con las
normas oficiales mexicanas en materia de calidad y condiciones particulares
establecidas para tal efecto.
XII- Utilizar volúmenes de agua mayores que los que generan las descargas de
aguas residuales para diluir y así tratar de cumplir con las normas oficiales
mexicanas en materia ecológica o las condiciones particulares de descarga.
XIV- Arrojar o depositar, en contravención a la ley, basura, sustancias tóxicas
peligrosas y lodos provenientes de los procesos de tratamiento de aguas residuales
en ríos, cauces, vasos, aguas marinas y demás depósitos o corrientes de agua, o
infiltrar materiales y sustancias que contaminen las aguas del subsuelo.
ARTICULO 120. - El no cumplimiento de las disposiciones mencionadas en el articulo
119 serán sancionadas conforme a lo siguiente:
I. 100 a 1000 días de salario mínimo al incumplimiento de las fracciones II y XIV
del articulo anterior.
II - 500 a 10,000 días de salario mínimo al incumplimiento de las fracciones I y XH
del articulo anterior.
1.3. - NORMA OFICIAL MEXICANA - 001-(NOM-001-ECOL-1996)
La norma que actualmente se encuentra vigente es la Norma Oficial Mexicana NOM-001-
ECOL-1997, que establece los límites máximos permisibles de contaminantes en las
descargas de aguas residuales y bienes nacionales, publicada en el diario oficial de la
federación el 6 de enero de 1997.
Esta norma referida a la conservación, seguridad y calidad en la explotación, uso,
aprovechamiento y administración de las aguas y los bienes nacionales, es expedida por la
Secretaria del medio ambiente, recursos naturales y pesca en los términos de la ley federal
sobre metrología y normalización.
Esta norma entro en vigor el día siguiente de su publicación; sin embargo, establece plazos
para su cumplimiento. (TABLA #1)
TABLA #1.1. - Fechas de cumplimiento de la nom-001-ecol-1996, para los responsables de
las descargas de aguas residuales municipales.
La norma especifica los límites máximos permisibles en las descargas para los
contaminantes básicos. (TABLA #2)
Además, con respecto a la cantidad de microorganismos, indica que el límite máximo
permisible para la concentración de contaminantes patógenos para las descargas de aguas
residuales vertidas a cuerpos receptores es de 1,000 y 2,000 y el número más probable
(NMP) de coliformes fecales por cada 100 ml. Para el promedio mensual y diario,
respectivamente. También para las descargas vertidas al suelo (uso en riego agrícola), el
límite máximo permisible de huevos de helmintos para riego restringido es de cinco por
litro; para riego irrestricto es de uno por litro.
Esta norma también indica las concentraciones de contaminantes que debe contener el
agua tratada en función del cuerpo receptor, así como del uso al que se destinara el
liquido, como puede ser uso publico urbano, en riego agrícola, recreación, explotación
pesquera, etc.
PARÁMETROS
TEMPERATURA °C.
GRASAS Y ACEITES
MATERIA FLOTANTE
SOLIDOS SEDIMENTABLES (ml/1) SOLIDOS SUSPENDIDOS TOTALES DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXIGENO T.
NITRÓGENO TOTAL
FOSFORO TOTAL
RÍOS
USO PUBLICO URBANO
P.M.
40
15
A
1
75
75
15
10
P.D.
40
25
A
2
125
150
25
20
USO EN RIEGO
AGRÍCOLA
P.M.
NA
15
A
1
100
100
15
10
P.D.
NA
25
A
2
175
200
25
20
EMBALSES NATURALES Y ARTIFICIALES
USO PUBLICO URBANO
P.M.
40
15
A
1
40
30
5
5
P.D.
40
25
A
2
60
60
10
10
USO EN RIEGO
AGRÍCOLA
P.M.
NA
15
A
1
75
75
15
10
P.D.
NA
25
A
2
125
150
25
20
AGUAS COSTERAS
RECREACIÓN
P.M.
40
15
A
1
75
75
NA
NA
P.D.
40
25
A
2
125
75
NA
NA
EXPLOTACIÓN PESQUERA,
NAVEGACIÓN Y OTROS USOS P.M.
40
15
A
1
100
100
NA
NA
P.D.
40
25
A
2
175
200
NA
NA
ESTUARIOS
P.M.
40
15
A
1
75
75
15
10
P.D.
40
25
A
2
125
150
25
20
SUELO
USO EN RIEGO
AGRÍCOLA
P.M.
NA
15
A
1
NA
NA
NA
NA
P.D.
NA
25
A
2
NA
NA
NA
NA
HUMEDAD NATURAL
P.M.
40
15
A
1
75
75
NA
NA
P.D.
40
25
A
2
125
150
NA
NA
TABLA #1.2. - Limites máximos permisibles en descargas para contaminantes básicos.
MILIGRAMOS POR LITRO EXCEPTO CUANDO SE ESPECIFIQUE
P.D. = PROMEDIO DIARIO.
P.M. = PROMEDIO MENSUAL.
A = AUSENTE
N.A. = NO ES APLICABLE
CAPITULO 2
PROBLEMÁTICA ACTUAL DE LA ZONA METROPOLITANA DEL
VALLE DE MEXICO.
2.1. - Zona Metropolitana del Valle de México.
Por razones históricas y políticas, México es un país muy centralizado, a causa de esto los
servicios gubernamentales y el desarrollo industrial se han concentrado en la Ciudad de
México. En ella se localiza el 45 por ciento de la actividad industrial nacional y tiene lugar
el 38 por ciento de su producto nacional bruto. La ciudad alberga casi todas las oficinas de
gobierno, los centros de negocios nacionales e internacionales, las actividades culturales,
las universidades y los institutos de investigación más importantes. El rápido crecimiento
de los últimos 50 años se ha caracterizado tanto por la expansión de áreas urbanas y
residenciales planeadas para las clases media y alta, como por las invasiones ilegales de
tierra y los asentamientos no planificados en las áreas periféricas. A lo largo del tiempo, las
autoridades gubernamentales han prestado atención a estos asentamientos irregulares,
proporcionándoles servicios urbanos que incluyen el abastecimiento de agua, aunque
dichos servicios han sido insuficientes e inadecuados la mayor parte del tiempo.
La Ciudad de México está ubicada en un valle en la porción sur de la Cuenca de México;
este valle, situado aproximadamente a 2,400 metros sobre el nivel del mar (msnm), está
rodeado de sierras de origen volcánico con cumbres que alcanzan alturas superiores a los
5000 metros. Sus principales jurisdicciones políticas son el Distrito Federal (que alberga la
i I I
capital del país), la mayor parte del Estado de México, así como porciones más pequeñas de
los estados de Hidalgo, Tláxcala y Puebla.
Los cálculos de población de la ZMVM son inexactos. Tenia 15 millones de habitantes,
según el censo de 1990, pero de continuar su crecimiento al ritmo actual, se prevé que para
el año 2000, la ZMVM tendrá 22.3 millones. La presión demográfica y el desarrollo han
acarreado, como es natural, dificultades para planear el aprovisionamiento de los limitados
recursos de agua disponibles. Mientras que el crecimiento de la población en las porciones
urbanizadas del DF ha disminuido, e incluso ha declinado a partir de los años ochenta, la
inmigración a las zonas aledañas, especialmente el Estado de México, ha sido en gran
medida la responsable de aumento significativo de la población y de la expansión urbana.
Las distintas formas de asentamientos ilegales o irregulares han significado una
preocupación al planificar la explotación de los recursos acuíferos. Muchos de estos
asentamientos, conocidos como "ciudades perdidas" o "colonias populares," con el tiempo
se establecen de manera más o menos definitiva. Eventualmente se les proporcionan
servicios públicos, éstos suelen permanecer incompletos durante largos periodos. Los
inmigrantes más recientes ocupan a menudo las áreas más inclinadas de los terrenos altos,
hecho que representará una mayor complicación a la hora de intentar establecer el
suministro de agua y el servicio de alcantarillado.
La larga historia como centro urbano de la porción norte del valle (historia que se inicia con
la capital azteca, Tenochtitlan, en el siglo XTV), da fe de su poder de atracción. La
hidrología de esta región incluye un excelente sistema acuífero y un buen número de
manantiales. Sin embargo, la especial Iocalización física de la Ciudad de México ubicada
en un valle alto dentro de una cerrada naturalmente por montañas representa un reto
singular para el suministro de agua a una población urbana de gran magnitud. Además, la
ciudad está situada en el lecho de un antigua lago salino, sin un drenaje natural; esto,
aunado a un patrón de lluvias de temporal intensas, dificulta el desagüe de las tormentas.
No existen fuentes importantes de agua superficial cercanas susceptibles de« ser
aprovechadas junto con la fuente local del subsuelo. Por si fuera poco, la elevación del
valle provoca que la importación de agua sea una alternativa costosa. Por último, la unidad
arcillosa del subsuelo bajo el área metropolitana tiende a consolidarse debido al peso de los
edificios, lo cual provoca un asentamiento diferencial que, combinado con la
sobreexplotación de los acuíferos subyacentes, tiene por efecto el hundimiento del suelo de
la región.
2.2. - Descripción del acuífero y su explotación.
2.2.1. -Características físicas e hidrogeológicas.
La Cuenca del Valle de México se localiza en la parte central del Cinturón Volcánico
Transmexicano y tiene un área aproximada de 9000 kilómetros cuadrados. El valle, situado
a una altitud cercana a los 2,400 metros sobre el nivel del mar, es el más alto de la región y
se encuentra rodeado por montañas que alcanzan elevaciones superiores a los 5000 metros.
La temperatura promedio anual es de 15 grados centígrados. La mayor parte de los 700
milímetros de agua de lluvia que caen anualmente en la región se concentra en unas cuantas
tormentas intensas, las cuales se presentan por lo regular de junio a septiembre; durante el
resto del año las precipitaciones pluviales suelen ser escasas o nulas.
Esta cuenca es una depresión cerrada de manera natural, que a fines del siglo XVIII fue
modificada artificialmente para controlar las inundaciones en la ciudad. Las fuentes de
recarga del agua subterránea en la cuenca se derivan, en gran medida, de las precipitaciones
infiltradas y de la nieve derretida en las montañas y cerros que la rodean; este flujo se
desplaza en forma de una corriente subterránea hacia las zonas menos elevadas. En su
estado natural, la cuenca tenía una serie de lagos, desde los de agua dulce en el extremo
superior, hasta los salados en el extremo más bajo, en los que se concentraba la sal debido a
la evaporación. La corriente de agua subterránea originaba numerosos manantiales al pie de
las montañas, así como pozos en el valle.
Los depósitos de arcillas lacustres superficiales (por ejemplo, la capa de arcilla existente
tanto en el fondo del lago antiguo como en el del actual) cubren el 23 por ciento de las
elevaciones menos pronunciadas del Valle de México. Los depósitos aparecen en
formaciones divididas, por lo que se conocen como "capa dura". Compuesta principalmente
de sedimentos y arena, la capa dura se localiza entre los 10 y los 40 metros de profundidad
y sólo tiene unos cuantos metros de espesor. A las capas de arcillas lacustres superficiales
que alcanzan una profundidad de 100 metros se les denomina acuitardo, y son
considerablemente menos permeables que la capa dura o los sedimentos aluviales
subyacentes.
El relleno aluvial se encuentra por debajo de las arcillas lacustres y tiene un espesor de 100
a 500 metros. Este material está interestratificado con depósitos de basalto, tanto del
Pleistoceno como recientes; juntos, abarcan la porción superior del acuifero principal en
explotación. Otra unidad inferior del acuífero, compuesta por depósitos volcánicos
estratificados que tienen de 100 a 600 metros de espesor, alcanza una profundidad que va
de los 500 hasta los 1000 metros, aproximadamente. Esta unidad más profunda está
limitada por un depósito de arcillas lacustres del Plioceno.
Tres principales zonas hidrológicas han sido definidas para el Valle de México: la zona
lacustre, arriba descrita, el piedemonte o zona de transición y la zona montañosa. La zona
lacustre corresponde a las elevaciones de menor altura. La región piedemonte se encuentra
por lo general entre el lecho de los antiguos lagos y las montañas de mayor pendiente.
Aqui, las capas de arcilla lacustre se intercalan con las de sedimento y arena; en las áreas
más cercanas a la base de las montañas, el piedemonte está compuesto en gran medida por
basalto fracturado de flujos volcánicos. La formación de basalto es altamente permeable,
con una buena capacidad de almacenamiento, y es considerada como el componente
principal del acuífero en explotación; se encuentra expuesta cerca de la porción superior del
piedemonte y se extiende por debajo de los depósitos aluviales del valle. El piedemonte,
conocido también como zona de transición, es importante para la recarga natural del
acuífero.
Las montañas que circundan la Cuenca de México son de origen volcánico. La Sierra
Nevada se encuentra hacia el este, mientras que la Sierra de las Cruces se localiza hacia el
oeste. La Sierra Chichinautzin, en el sur, forma la cadena más reciente. Su erupción ocurrió
hace aproximadamente 600,000 años, bloqueando lo que antes fue un drenaje hacia el sur y
cerrando definitivamente la cuenca. La Sierra Chichinautzin es la zona de recarga natural
del acuífero de la ZMVM, debido a la alta permeabilidad de su roca de basalto. Los grandes
manantiales de Xochimilco son un punto de descarga del flujo subterráneo; aquí se
localizan algunos de los pozos más productivos del área. Debido a que toda la cuenca se
encuentra rodeada por montañas, probablemente existan otras zonas de recarga del
acuífero.
Históricamente, el principal acuífero abastecedor de agua estuvo sujeto a la presión
artesiana, de manera que todos los pozos del fondo del valle llevaban el agua a la superficie
sin necesidad de bombeo. Los gradientes hidráulicos naturales provocaban que el agua
ascendiera sobre los acuitardos arcillosos. La proliferación de pozos en los últimos cien
años ha cambiado las condiciones hidrológicas naturales. Ahora, los gradientes y el flujo en
las capas superiores de los depósitos se encuentran, generalmente revertidos, hacia las
zonas de mayor extracción.
2.2.2. -DESCENSO DEL NIVEL DE AGUA EN EL ACUÍFERO Y HUNDEVHENTO
DEL TERRENO
En sus orígenes, en el siglo XIV, la ciudad azteca de Tenochtitlan utilizaba un elaborado
sistema de acueductos para llevar agua de manantial desde la parte más alta de la porción
sur de la Cuenca de México hasta la ciudad situada en tierra y ganado al lago salino de
Texcoco. Tras vencer a los aztecas en 1521, los españoles reconstruyeron estos acueductos
y continuaron utilizando agua de manantial hasta mediados del siglo XIX. El
descubrimiento en 1846 de agua potable subterránea proveniente de los pozos artesianos,
provocó un furor por la perforación de pozos. Hacia estos años, la extracción creciente de
agua de pozo, combinada con los métodos artificiales de drenado del valle, provocó que
muchos manantiales naturales se secaran, que los lagos menguaran y que el agua del
subsuelo perdiera presión, con la subsecuente consolidación de las formaciones de arcilla
lacustre sobre las que se asienta la ciudad. El consecuente hundimiento del terreno ha
constituido un serio problema para la ZMVM desde principios del siglo XX. En 1953 ya se
había demostrado que dicho hundimiento estaba asociado a la extracción de agua
subterránea, por lo que muchos pozos del área urbana fueron clausurados.
Uno de los primeros signos de disminución en el nivel del agua subterránea fue el
desecamiento de los manantiales naturales en los años treinta, hecho que coincidió con la
explotación intensiva del acuífero principal por medio de pozos profundos (de 100 a 200
metros de profundidad). En 1983 comenzó el muestreo sistemático de los niveles de agua
en el acuífero. Desde entonces, el promedio anual de descenso del agua subterránea va de
0.1 a 1.5 metros por año en las diferentes zonas de la ZMVM. Los niveles del agua durante
el periodo que va de 1986 a 1992 muestran un descenso neto de 6 a 10 metros en las zonas
más intensamente bombeadas de esta región.
Cuando el acuífero somero fue bombeado en forma extensiva, hacia 1850 y los últimos
años del mismo siglo, el hundimiento del terreno ya tenía lugar. Cerca de 1895, el
hundimiento había alcanzado un promedio de cinco centímetros por año. Con el creciente
bombeo efectuado en el periodo que va de 1948 a 1953, el hundimiento había llegado a los
46 centímetros por año en algunas áreas. El hundimiento neto en los últimos cien años ha
hecho descender el nivel del suelo de la ZMVM un promedio de 7.5 metros. El resultado ha
sido un daño extensivo a la infraestructura de la ciudad, que abarca los cimientos de los
edificios y el sistema de alcantarillado.
Por el lugar que ocupa en el fondo del valle, la Ciudad de México siempre ha estado sujeta
a las inundaciones. Uno de los problemas más serios causados por el hundimiento es el
descenso del nivel de la Zona Metropolitana respecto al lago de Texcoco el punto bajo
natural de la porción sur de la cuenca. En 1900, el fondo del lago era 3 metros más
profiíndo que el nivel medio del centro de la ciudad. Alrededor de 1974, el fondo del lago
ya se encontraba dos metros más arriba. Estos cambios han agravado el problema de las
inundaciones y han orientado la evolución del complejo sistema de drenaje creado para
controlarlas. A principios del siglo XIX, el drenaje de la ciudad era conducido mediante
gravedad por el llamado Gran Canal del Desagüe, para finalmente desembocar por el túnel
de Tequisquiac, al extremo norte del valle. Hacia 1950, el hundimiento de la ciudad era ya
tan serio que hubieron de construirse diques para confinar la corriente de agua pluvial;
asimismo, fue necesario bombear para elevar el agua del drenaje subterráneo al nivel del
canal del desagüe. El aumento relativo del nivel del lago continuó amenazando a la Zona
Metropolitana de la Ciudad de México con inundaciones, lo que llevó a la necesidad de
trabajar en el sistema de drenaje profundo y en las excavaciones para hacer más hondo el
lago de Texcoco.
En 1953, debido al severo hundimiento del centro de la ciudad, se clausuraron muchos
pozos, al tiempo que se inició la construcción de otros nuevos en las regiones meridionales
de Chalco, Tláhuac y Xochimilco. La velocidad normal de bombeo, 12.2 metros cúbicos
por segundo, ha provocado en esta región hundimientos y descenso de los niveles del agua.
Se han formado varios lagos en las depresiones creadas por la caída de los niveles del
terreno en el área de bombeo. Al continuar los trabajos de bombeo, estos lagos continúan
expandiéndose.
2.2.3. - BALANCE DE AGUA DEL ACUÍFERO
Es común recurrir a un balance de agua para determinar el volumen de agua disponible para
ser utilizada; asimismo, cuando se considera necesario, se intenta hacer un balance de agua
subterránea.
Las estimaciones del comportamiento de un sistema de agua subterránea se hacen menos
precisas debido a que todos los datos que intervienen en los cálculos (propiedades de los
medios, geología del subsuelo y definición de los sistemas de flujo) poseen un margen de
error inherente que los hace inciertos. Finalmente, casi todos los sistemas de agua
subterránea responden a las presiones con mucha mayor lentitud que los sistemas de agua
superficial, de modo que los balances de agua no se emplean muy a menudo, excepto para
consideraciones a largo plazo. Otra complicación consiste en que el balance de agua para el
acuífero puede ser del todo distinto al correspondiente al sistema de agua subterránea en su
conjunto; gran parte del agua que ingresa al agua subterránea puede no llegar al acuífero
principal en cuestión.
Por mucho, la mejor manera para determinar el balance del agua de un acuífero, es utilizar
registros para el largo plazo de bombeo y de niveles de agua subterránea. Los descensos en
los niveles de agua demuestran que el volumen de agua que está saliendo del sistema es
mayor que el que ingresa, lo que indica un estado de sobreexplotación. Los acuíferos menos
explotados permanecen en un estado de quasi-equilibrium. En tales casos, pueden esperase
fluctuaciones cíclicas o estacionales, pero a falta de grandes variaciones climáticas los
niveles de agua a largo plazo permanecen estables en condiciones naturales.
Mediciones de campo han probado que el nivel freático de la porción superior del acuífero
principal que abastece a la Ciudad de México ha descendido, aproximadamente, un metro
por año; según estos cálculos la sobreexplotación del acuífero está ocurriendo desde
principios de este siglo, por lo menos. Cuánto tiempo podría durar esta clase de explotación
es una pregunta que ha sido puesta a debate.
2.3. - Abastecimiento y Distribución de Aguas de Desecho.
2.3.1. - Características de las Areas de Servicio
La administración de los servicios de agua y de desagüe en la ZMVM corresponde, en
forma dividida, al Distrito Federal y al Estado de México; dentro de sus respectivos límites
jurisdiccionales, cada entidad es responsable del abastecimiento de agua potable, así como
de recolectar y disponer de las aguas residuales. Por su parte, la Comisión Nacional del
Agua tiene la responsabilidad de llevar el agua en bloque a las áreas de servicio, operar la
mayoría de los pozos profundos de abastecimiento y organizar aquellos aspectos relativos a
los trabajos hidráulicos que tengan por objeto conducir el agua desde las cuencas vecinas.
De acuerdo con la Comisión Estatal de Aguas y Saneamiento del Estado de México, la zona
metropolitana se extiende al este, norte y oeste del Distrito Federal, en 17 municipios del
Estado de México, con un área total de 2,269 kilómetros cuadrados. Al igual que en el DF,
un área más pequeña- aproximadamente 620 kilómetros cuadrados recibe el servicio de
distribución de agua y de los sistemas de drenaje. Juntas, las dos áreas metropolitanas de
servicio equivalen a 1,287 kilómetros.
Según el censo de 1990, el 94 por ciento de los 15.1 millones de habitantes de la Zona
Metropolitana del Valle de México reciben el servicio a través de redes de distribución
conectadas directamente a las casas, o bien a una toma común de distribución en el
vecindario. En el Distrito Federal hay un nivel de servicio de abastecimiento más alto (97
por ciento) que en el Estado de México (90.5 por ciento). El resto de los residentes tiene
que obtener el agua de las pipas suministradas por el gobierno, o comprarla a camiones con
tanques propiedad de empresas privadas que la venden a un precio relativamente alto. Los
valores promedio de uso percápita reportados para el Distrito Federal y el Estado de
México son de 364 y 230 litros diarios, respectivamente. Las autoridades atribuyen el
hecho de que el uso per capita sea superior en el Distrito Federal debido a su mayor
desarrollo y actividad industrial. Adicionalmente, en el Estado de México hay muchos
pozos industriales privados cuya existencia no se refleja en los cálculos. El consumo per
capita no es excesivo cuando se compara con el de los Estados Unidos que varía de 250 a
1,120 litros por día, con un promedio diario de 660 litros.
DISTRITO FEDERAL
ESTADO DE MEXICO
AREA TOTAL DE LA ZMVM (KM2) AREA SERVIDA POR LOS SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA Y DRENAJE (KM2) POBLACIÓN DE LA ZMVM (MILLONES) CONSUMO DIARIO DE AGUA PER CAPITA (LITROS) CONSUMO DE AGUA POR RUBRO (%):
DOMESTICO INDUSTRIAL SERVICIOS URBANOS Y COMERCIALES
1,504 667
8.3 364
67 17 16
2,269 620
6.8 230
80 17 3
TABLA 2.1. -Características de la Zona Metropolitana del Valle de México y del servicio y
consumo de agua en el Distrito Federal y en la zona conurbada del Estado de México.
Un aspecto importante del servicio de agua es el monto no registrado de pérdidas debidas a
fugas en el sistema de distribución. En los Estados Unidos, se utiliza a menudo el 15 por
ciento para estimar empíricamente estas pérdidas, a falta de datos precisos. El estimado de
15 por ciento de pérdidas ha sido empleado por la Comisión Nacional del Agua en México,
para fines de planeación; sin embargo, esta misma Comisión, acepta que las pérdidas de
agua por filtraciones en la ZMVM fluctúan de manera muy amplia y que éstas podrían
llegar a ser del 40 por ciento en algunas porciones del área de servicio.
2.3.2. -Fuentes de Agua
Actualmente, el uso de agua en la ZMVM es de aproximadamente 60 metros cúbicos por
segundo (mes). Aproximadamente 43 m3/seg, casi el 72 por ciento del agua utilizada, se
obtiene de distintas baterías de pozos que se encuentran explotando el acuífero de la
Cuenca de México. En conjunto, el Distrito Federal y el Estado de México tienen 1,089
pozos registrados, a profundidades que van de 70 a 200 metros. Esta cifra no incluye los
pozos de mayor profundidad, operados por la Comisión Nacional del Agua. Existe también
un gran número de pozos no registrados, muchos de los cuales se encuentran en el Estado
de México. Los pozos se localizan por lo general en cuatro campos diferentes, ubicados en
el interior y en los alrededores de la ZMVM. Se les conoce como campos de pozos del Sur
(Xochimilco), Metropolitano, Este ( región de Texcoco) y Norte. Fuentes de abastecimiento
de agua relativamente menores, pero importantes a nivel local, se derivan de las aguas
superficiales de la cuenca, en gran medida represas de pequeños ríos y manantiales
superficiales. El agua traída de las cuencas del Cutzamala y el Lerma contribuye con
alrededor de un 26 por ciento al abastecimiento total. Excepto en el caso del río Magdalena
y la presa Madin, las mismas fuentes de agua en bloque dan servicio a las áreas
metropolitanas del Distrito Federal y el Estado de México.
El agua superficial de la Cuenca del Valle de México contribuye sólo con alrededor del 2
por ciento (1.4 mes) al abastecimiento de agua de la ZMVM. El río Magdalena proporciona
el agua para el Distrito Federal, mientras que la presa Madin, en el río Tlalnepantla,
abastece al Estado de México. Cuando se encuentran disponibles, se emplean los pequeños
arroyos y manantiales naturales, fuentes que también ingresan directamente al sistema de
distribución.
Hacia la década de los años treinta, el continuo hundimiento del suelo, junto con la toma de
conciencia de que las reservas de agua subterránea de la Cuenca de México comenzaban a
agotarse, urgieron a las autoridades a explorar fuentes de agua fuera de esta región. En
1941 se inició la construcción de un acueducto de 15 kilómetros, para trasladar agua desde
los pozos de la cuenca del río Lerma, sobre la línea divisoria con la Sierra de las Cruces. En
1982 se dio comienzo al proyecto Cutzamala, para repartir agua superficial desde la cuenca
del río del mismo nombre, a una distancia de 127 kilómetros y con una elevación neta de
1,200 metros. En la actualidad, el proyecto Lerma-Cutzamala es un sistema combinado
para trasladar agua tanto del río Cutzamala como de la cuenca del río Lerma; este sistema
contribuye con un 26 por ciento al total de agua proporcionada a la ZMVM.
FUENTES DE AGUA EN BLOQUE
CUENCA DEL VALLE DE MEXICO CAMPOS DE POZOS RIO MAGDALENA PRESA MADIN
FUENTES IMPORTADAS RIO CUTZAMALA CAMPOS DE POZOS DEL LERMA
ABASTECIMIENTO TOTAL DE AGUA
DISTRITO FEDERAL
22.7 0.2
0.5
7.6 4.3
35.3
ESTADO DE MEXICO
20.3
0.5 0.2
3.0 1.0
25.0
TOTAL
43.0 0.2 0.5 0.7
0.6 5.3
60.3
TABLA 2.2. -Origen y cantidad del agua en bloque proporcionada a las áreas de servicio
del Distrito Federal y del Estado de México. Todos los valores están en metros cúbicos por
segundo (mes).
El sistema Lerma-Cutzamala acarrea 10.6 mes de agua desde el río Cutzamala. Después de
ser tratada cerca de los puntos de recolección, el agua del río Cutzamala es conducida a
través de un acueducto. El agua subterránea importada de la cuenca del Lerma (4.3 mes) es
desinfectada con cloro e incorporada a este acueducto antes de integrarse al sistema de
distribución de la ZMVM. Otro acueducto abastece al Estado de México con 1.0 mes de
agua subterránea, también obtenida de la cuenca del Lerma.
El gobierno federal ha identificado otras fuentes de agua en las cuencas vecinas para su
potencial contribución al abastecimiento de agua de la ZMVM. Según la Comisión
Nacional del Agua, la cantidad de agua potencialmente disponible de estas cuencas suma
43.7 m3/seg, cifra que iguala el total de extracción del acuífero. El Comité desconoce los
costos por acarreo de agua desde estas áreas. En la actualidad, el gobierno planea traer 5
m3/seg de agua desde la cuenca del Temascaltepec; además, está considerando la
posibilidad de acarrear 14.2 m3/seg desde la cuenca del Amacuzac.
2.3.3. -Tratamiento del Agua
Dos plantas para tratamiento de agua procesan las fuentes de agua superficial en la Cuenca
de México antes de enviarla a la ZMVM. En el Distrito Federal opera la planta del Río
Magdalena, la cual aplica un proceso a base alum coagulación/floculación1, sedimentación
por gravedad, filtración de arenas rápidas y desinfección con cloro. La Comisión Nacional
del Agua opera una planta de aguas superficiales en la presa Madin, que abastece al área de
servicio del Estado de México y emplea un proceso de tratamiento similar al de la planta
Magdalena.
La Comisión Nacional del Agua se encarga de dar tratamiento al agua importada del río
Cutzamala en la planta llamada Los Berros. Éste consiste en precloración, alum
coagulación/floculación, sedimentación por gravedad y filtración de arenas rápidas. Por lo
general, dicha planta trata 10.6 mVseg de agua, es decir que de algún modo opera por
1 Cuando se usa como tratamiento terciario, la coagulación- floculacion-sedimantacion mejora el tratamiento total del agua de desecho proporcionando un medio para la remoción de cantidades excesivas de sólidos.
encima de su capacidad (10 m3/seg). Los tratamientos se efectúan cerca de la fuente de
extracción, antes de que el agua penetre al sistema Lerma-Cutzamala para ser transportada
a la ZMVM.
El tratamiento de las fuentes de agua subterránea consiste en aplicarles el procedimiento de
cloración para obtener un valor de cloro residual total de 2.0 miligramos/litro, antes de que
ingresen al sistema de distribución. De manera adicional, existen 326 estaciones de
recloración a lo largo del sistema de distribución, que tienen por objeto mantener el cloro
residual a nivel conveniente. El Distrito Federal posee tres plantas de tratamiento, diseñadas
originalmente para influir en los niveles de tratamiento avanzado del agua subterránea,
incluyendo la extracción de gases disueltos, coloración, turbidez, hierro, reducción de la
dureza, filtración y cloración. Estas antiguas plantas se encuentran en malas condiciones y
de acuerdo con la Dirección General de Construcción y Operación Hidráulica del
Departamento del Distrito Federal (DGCOH), ahora sólo aplican la desinfección con cloro.
Sin embargo, existen otras plantas piloto que realizan tratamientos avanzados de agua
subterránea, en forma experimental.
2.3.4. - Sistema de Distribución de Agua
El área de servicio del Distrito Federal abarca casi 11,000 kilómetros de líneas de
distribución y 243 tanques de almacenamiento, con una capacidad total de 1.5 millones de
metros cúbicos. El agua proviene de todas las fuentes individuales que entran al sistema de
distribución común. El Distrito Federal construye en la actualidad una línea de transmisión
de agua (el Acueducto Periférico), destinada a transportar agua desde el sistema Cutzamala
que entra al sistema de distribución por el oeste a las porciones sur y este del DF.
El sistema del Estado de México tiene aproximadamente 800 kilómetros de líneas de
distribución y 32 tanques de almacenamiento, con una capacidad de 440,000 metros
cúbicos. El Estado de México opera una línea de transmisión de agua de 49 kilómetros (el
Macrocircuito) para transportar el agua que ingresa por la parte oeste del área de servicio
(incluyendo el agua importada desde el sistema Lerma-Cutzamala) a la parte este de la
zona. En la actualidad se trabaja para elevar la capacidad de esta línea de transmisión,
aumentar el volumen de agua proveniente del sistema Cutzamala-Lerma a 7.3 mes y ofrecer
servicio al área este del sistema.
Las áreas de servicio del Distrito Federal y del Estado de México comparten el agua de
todas las fuentes, excepto la del río Magdalena (que surte sólo al Distrito Federal) y la de la
presa Madin (que sólo surte al Estado de México). Las áreas de servicio de agua del
Distrito Federal y del Estado de México dentro de la ZMVM están divididas en cinco
distritos cada una; el agua entra al sistema de distribución por "puntos de ingreso" ubicados
en uno o más sitios de cada distrito de servicio. El agua subterránea es extraída de los
distritos y entra directamente al sistema de distribución. También se recolectan otras
cantidades de agua procedentes de las baterías de pozos ubicadas fuera de las áreas de
servicio, así como de algunas fuentes de agua superficial en el interior de la cuenca y del
Sistema Lerma-Cutzamala. El agua recolectada en un determinado distrito de servicio no
necesariamente ingresa al sistema de distribución del mismo distrito. Por ejemplo, el agua
extraída de los pozos del distrito de servicio sur, al parecer ingresa al sistema de
distribución en los distritos de servicio este y central. El sistema de distribución es
complejo y está interconectado en toda la ZMVM.
2.3.5. - RECOLECCIÓN Y DESECHO DE AGUAS RESIDUALES
Un solo sistema de recolección o de drenaje funciona tanto para las áreas de servicio del
Distrito Federal como para las del Estado de México en la ZMVM. Cada área de servicio
tiene su propia red de drenaje; sin embargo, todos los drenajes descargan eventualmente en
los interceptores generales del sistema general de drenaje, el cual conduce las aguas
residuales por cuatro salidas artificiales localizadas en el extremo norte de la cuenca. En el
Distrito Federal, la red del sistema abarca cerca de 10,000 kilómetros de largo, con 68
estaciones de bombeo, numerosos diques y lagunas para controlar el flujo, 111 kilómetros
de canales abiertos, 42 kilómetros de ríos utilizados principalmente para drenaje y 118
kilómetros de túneles2.
Las descargas de aguas residuales domésticas e industriales, así como el agua de lluvia, se
recolectan en una red secundaria consistente en un pequeño sistema de tuberías por
vecindario; después, son conducidas a través de la red principal al Sistema General de
Drenaje, para ser expulsadas de la cuenca hacia el norte. El Estado de México reporta que
el flujo total en tiempo de seca para la ZMVM (flujo que consiste principalmente en aguas
residuales municipales sin tratar) se estima en 44.4 mes. En época de lluvias, la región
recibe muchas tormentas de gran intensidad y corta duración. Una sola tormenta puede
~ Según el censo de 1990, el 82 por ciento de los 15 millones de habitantes de la Zona Metropolitana de la Ciudad de México recibe los servicios del sistema de drenaje; el 6 por ciento, aproximadamente, utiliza fosas.
producir hasta 70 milímetros de lluvia (alrededor de 3 pulgadas), lo que representa un 10
por ciento del total de la precipitación anual. Debido al patrón de lluvias y a lo irregular del
terreno, el sistema de drenaje general fue diseñado para acarrear 200 mes en un período de
45 horas.
2.3.6. - Tratamiento de Aguas de Residuales
Por lo general, el 90 por ciento de las aguas residuales municipales de la ZMVM
permanece sin tratamiento y se desvía al exterior de la Cuenca de México a través del
sistema general de drenaje. Las aguas residuales sin tratar se utilizan para irrigar 80,000
hectáreas de sembradíos en el Valle del Mezquital, en el Estado de Hidalgo, hacia el norte.
La corriente que regresa de la irrigación se drena hacia tributarios del río Panuco, el cual
desemboca en el Golfo de México.
Aproximadamente el 10 por ciento de las aguas residuales tratadas en la ZMVM se reutiliza
a nivel local en distintos proyectos, tales como la recarga de agua subterránea y la
irrigación del paisaje urbano en la ciudad. Existen 13 plantas de tratamiento de aguas
residuales en el Distrito Federal y 14 en el área de servicio del Estado de México, las cuales
tratan un flujo total de 2.62 y 1.69 m3/seg, respectivamente.
El nivel de muchos contaminantes en las aguas residuales y el flujo combinado durante las
épocas de estiaje y de lluvia, es similar y a veces mayor que el de las aguas residuales
típicas en Estados Unidos. La alta concentración de sólidos totales, sólidos totales disueltos
y fósforo, así como de una menor cantidad de nitritos y nitratos, podría ser resultado de la
descarga de aguas residuales provenientes de zonas industriales. El flujo total de las 13
plantas de tratamiento en el área de servicio del Distrito Federal equivale sólo al 55 por
ciento de la capacidad para la que han sido diseñadas por ejemplo, 2.6 contra 4.6 mes. El
tratamiento secundario en todas estas plantas se proporciona mediante la aplicación del
proceso de sedimentación de lodos activados.
CONTAMINANTE
SOLIDOS TOTALES SOLIDOS TOTALES DISUELTOS SOLIDOS TOTALES SUSPENDIDOS SOLIDOS ASENTADOS. NITRATOS NITRITOS FOSFORO DBO
FLUJO EN TIEMPO
DE ESTIAJE
1,800 1,611
179
2.0 0.3 0.06 30 240
FLUJO EN TIEMPO
DE LLUVIA
1,800 1,445
357
2.33 0.030 0.06 30 187
RANGO DE CONCENTRACIÓN
LIGERO
350 250
100
5 0 0 4
110
MEDIO
720 500
220
10 0 0 8
220
FUERTE
1,200 850
350
20 0 0 15
400
PROMEDIO EN
ESTADOS UNIDOS
—
192
0.60
6.8 181
Todos los valores en mg/1.
TABLA 2.3. -Caraaerísticas del flujo de aguas residuales en el Gran Canal al salir de la
Cuenca de México.
Los tratamientos terciarios, cuando se aplican, consisten en los métodos de
coagulación/floculación, sedimentación, filtración de arena y desinfección. En caso de
aplicar la desinfección, se añade cloro para lograr un residuo total de 1 mes, sea en la planta
de tratamiento o en el punto de reutilización.
Las plantas de tratamiento de aguas residuales en el Distrito Federal están especialmente
ubicadas para abastecer a determinadas zonas dentro del área de servicio. Por lo tanto, las
características de las aguas residuales sin tratar pueden ser distintas en cada planta,
dependiendo del origen del agua por ejemplo, residual, doméstico o industrial
El funcionamiento de las plantas de El Rosario, Acueducto de Guadalupe y Colegio Militar
no ha sido eficiente. Se reporta que los principales problemas asociados con el agua
residual en estas tres plantas son el alto contenido de grasa, aceites, fósforo, nitritos y
nitratos, la escasa eliminación de la alcalinidad y la dureza, así como alta conductividad
eléctrica. Se sabe que una elevada concentración de aceite y grasa causa problemas
operativos en diversos procesos de tratamiento secundario y terciario. De las tres plantas
mencionadas, únicamente el Rosario proporciona tratamiento terciario, pero un tratamiento
terciario que sólo reduce la concentración de fósforo. La unidad de operación y los
procesos empleados en esta planta no están lo suficientemente bien diseñados como para
eliminar los nitritos y los nitratos. Se reporta que la calidad del afluente tratado en las 10
plantas restantes cumple con los requerimientos que demanda su propósito específico de
rehuso.
PLANTA
CHAPULTEPEC COYOACAN CIUDAD DEPORTIVA SAN JUAN DE ARAGÓN TLATELOLCO CERRO DE LA ESTRELLA BOSQUE DE LAS LOMAS ACUEDUCTO DE GUADALUPE EL ROSARIO SAN LUIS TLAXIATEMALCO RECLUSORIO SUR IZTACALCO COLEGIO MILITAR CAPACIDAD TOTAL
CAPACIDAD ORIGINAL (mes)
0.160 0.400 0.230 0.500 0.022 3.0
0.055 0.08 0.025 0.075 0.030 0.013 0.020 4.623
FLUJO REAL (mes)
0.106 0.336 0.080 0.364 0.014 1.509 0.027 0.057 0.022 0.055 0.013 0.010 0.018 2.621
TIPO DE TRATAMIENTO
SECUNDARIO SECUNDARIO SECUNDARIO SECUNDARIO SECUNDARIO SECUNDARIO SECUNDARIO SECUNDARIO TERCIARIO TERCIARIO
SECUNDARIO TERCIARIO
SECUNDARIO
PRACTICA DE REUSO
RCI, n>u RCLIPU
n>u RCI, n>u
IPU RALIA
IPU IPU
RCI, BPU RCI, RAÍ RCI, IPU RCI, n>u RCI, IPU
RCI: Represas de recreo con contacto esporádico; RAÍ: Recarga de agua subterránea por
inyección; IPU: Irrigación del paisaje urbano; IA: Irrigación Agrícola.
TABLA 2.4. -Plantas de tratamiento de aguas residuales en el área de servicio del Distrito
Federal.
Los problemas relacionados con el manejo, tratamiento y eliminación de los residuos
fecales sólidos que suelen generarse en las plantas de tratamiento de aguas residuales,
constituyen un tema de la mayor importancia. Estos residuos pueden ser peligrosos si no se
tratan o se desechan en forma adecuada. Sin embargo, ya que el tratamiento de aguas
residuales en la ZMVM se lleva a cabo principalmente con el propósito de rehuso más que
de tratarlas para su eliminación, los residuos contenidos son aparentemente vertidos
nuevamente al drenaje, sin ningún tratamiento.
MANTA
PINTORES NAUCALLI SAN JUAN IXHUATEPEC NEZAHUALCOYOTL UNIVERSIDAD DE CHAPINGO LAGO DE TEXCOCO (2 PLANTAS DE TRATAMIENTO) TERMOELÉCTRICA VALLE DE MEXICO SAN CRISTOBAL LECHERÍA FORD CHILUCA REVILLAGIGEDO CHILUCA LA ESTADÍA CHILUCA
CAPACHIAD TOTAL
CAPACIDAD ORIGINAL (mes)
0.005 0.040 0.150 0.200 0.040
1.50
0.450
0.400 0.030 0.030
20 20 20
2.905
FLUJO REAL (mes)
0.005 0.030 0.030 NA
0.040
1.000
0.250
0.250 0.010 0.030
20 20 20
1.685
TDPODE TRATAMIENTO
SECUNDARIO SECUNDARIO SECUNDARIO SECUNDARIO
ND
SECUNDARIO
SECUNDARIO
SECUNDARIO SECUNDARIO SECUNDARIO
ND ND ND
PRACTICA DE REUSO
IPU IPU RI IPU IPU
IA.L
RI
RI RI RI IPU RI RI
IPU: Irrigación del paisaje urbano; IA: Irrigación agrícola; RI: Reutilización industrial;
ND: No disponible; L: Expansión del lago.
TABLA 15. -Plantas de tratamiento de aguas residuales en el área de servicio del Estado de México.
23.1. - REUTILIZACIÓN Y RECICLAJE DE AGUA
Por reutüización del agua se entiende la práctica de recuperar aguas degradadas para
empleadas, luego de aplicarles un nivel de tratamiento adecuado, con fines prácticos. Por
reciclaje del agua se entiende la captura y recuperación de aguas degradadas, para volver a
usadas en el mismo proceso que las generó; a menudo, el reciclaje puede llevarse a cabo
sin un tratamiento excesivo del agua por ejemplo, mediante el empleo de un sistema
industrial de enfriamiento de ciclo cerrado. Las aguas residuales municipales, que incluyen
el agua generada en residencias, establecimientos comerciales, y a menudo en instalaciones
industriales, son la fuente de agua de rehuso de que se dispone más a menudo, luego de
aplicárseles un grado satisfactorio de tratamiento.
Otras fuentes de agua degradada han sido tomadas en cuenta para su rehuso por ejemplo, el
agua de lluvia de desagüe y el flujo que regresa de la irrigación agrícola. Sin embargo, la
calidad de estas otras fuentes es menos predecible que la del agua municipal tratada, por lo
que la conveniencia o no de su rehuso no es tan segura.
Las actividades de rehuso del agua en la ZMVM comenzaron de manera oficial en 1984,
con el Programa Nacional de Uso Eficiente del Agua. Los proyectos para el rehuso del agua
formaron parte de un programa más amplio destinado a reducir la pérdida de agua y
mejorar los ingresos económicos por este concepto. Durante el periodo 1990-1992, el
programa se concentró en varias actividades para el rehuso del agua en la ZMVM, que
incluyeron la protección de las zonas naturales de recarga del acuífero, la recarga del
acuífero con agua de lluvia y aguas residuales municipales recuperadas, así como el uso de
aguas residuales recuperadas de los sectores industrial y de servicios.
Este programa nacional abarcó el establecimiento de nuevos reglamentos para la descarga
de aguas residuales en el Distrito Federal; en 1990, se establecieron las disposiciones para
un programa industrial de "pretratamiento" un importante requisito previo para las
actividades de recuperación y rehuso. Distribuyéndose de la manera siguiente: 83 por
ciento para la irrigación del paisaje urbano y depósitos en áreas recreativas; 10 por ciento
para uso industrial; 5 por ciento para irrigación agrícola; 2 por ciento para usos
comerciales, como, por ejemplo, el lavado de automóviles.
El Estado de México ha implementado un programa específicamente diseñado para
aumentar el uso de aguas residuales municipales. Las finalidades del programa incluyen: el
desarrollo de estudios de viabilidad para la construcción de sistemas de tratamiento
adicional, así como de una red de distribución que reparta las aguas residuales recuperadas
para su rehuso; La promoción de proyectos de rehuso del agua entre los sectores privado y
público; la rehabilitación de las plantas existentes para tratamiento de aguas residuales, la
preparación de manuales de operación y mantenimiento, así como de otros registros
destinados a mejorar la administración de los sistemas de tratamiento y rehuso; la
preparación de un cálculo cuantitativo del agua potable utilizada en la actualidad para
diferentes actividades, que es susceptible de sustituirse con aguas residuales recuperadas.
Bajo este programa, las actividades de rehuso potencial del agua que incluyen la irrigación
agrícola, el uso industrial, el paisaje urbano y la recarga de los acuíferos han sido
localizadas dentro de distritos específicos de servicio en el área del Estado de México. Para
el año 2000, el Estado de México pretende tener cuatro plantas para el tratamiento de aguas
residuales nuevas, con una capacidad total de 8.6 mes.
APLICACIONES PARA EL REUSO DE AGUAS RESIDUALES
IRRIGACIÓN AGRÍCOLA
IRRIGACIÓN DE COSECHAS Y VIVEROS
IRRIGACIÓN DEL PAISAJE URBANO
PARQUES, PATIOS DE ESCUELA VALLAS DE CARRETERAS, CAMPOS DE GOLF, CEMENTERIOS, CINTURONES VERDES, USOS RESIDENCIALES, ETC..
RECICLAJE Y REUTILIZACION INDUSTRIAL
ENFRIAMIENTO, ALIMENTACIÓN DE CALENTADORES, AGUA PROCESADA CONSTRUCCIÓN PESADA ETC..
USOS URBANOS NO POTABLES
PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS, AERE ACONDICIONADO, AGUA PARA INODOROS, ETC..
RECARGA DE AGUA SUBTERRÁNEA
RELLENO DE AGUA SUBTERRÁNEA CONTROL DE LA INTRUSION DE SAL, CONTROL DE HUNDIMIENTOS, ETC.. USOS RECREATIVOS Y AMBIENTALES
REPRESAS, LAGOS Y ESTANQUES, AGRANDAMDSNTO DE PANTANOS, PESQUERÍAS, FABRICACIÓN DE HIELO, ETC.. REUTILIZACION COMO AGUA POTABLE
MEZCLADA COMO AGUA DEL ACUIFERO, ABASTECIMIENTO DE AGUA DE TUBO A TUBO.
PROBLEMAS
CONTAMINACIÓN DEL AGUA SUPERFICIAL Y SUBTERRÁNEA SI NO SE MANEJA CORRECTAMENTE. EFECTO EN LA CALIDAD DEL AGUA PARTICULARMENTE EN LAS SALES, EN LA TIERRA Y LAS COSECHAS. PROBLEMAS DE SALUD PUBLICA RELACIONADOS CON AGENTES PATÓGENOS. CONTAMINACIÓN DEL AGUA SUPERFICIAL Y SUBTERRÁNEA SI NO SE MANEJA CORRECTAMENTE. EFECTO EN LA CALIDAD DEL AGUA PARTICULARMENTE EN LAS SALES, EN LA TIERRA Y LAS COSECHAS PROBLEMAS DE SALUD PUBLICA RELACIONADOS CON AGENTES PATÓGENOS. COMPONENTES DEL AGUA RESIDUAL RECUPERADA RELACIONADOS CON ESCAMADURAS, CORROSION, CRECIMIENTO BIOLÓGICO Y OBSTRUCCIÓN. PROBLEMAS DE SALUD PUBLICA PARTICULARMENTE LA TRANSMISIÓN ATOMIZADA DE AGENTES PATÓGENOS AL ENFRIAR EL AGUA PROBLEMAS DE SALUD PUBLICA CAUSADOS POR ELEMENTOS PATÓGENOS QUE SE TRANSMITEN EN FORMA ATOMIZADA EFECTOS DE LA CALIDAD DEL AGUA EN DESCAMACIÓN, CORROSION, CRECIMIENTO BIOLÓGICO Y OBSTRUCCIÓN. CONEXIONES CRUZADAS EN LAS TUBERÍAS PRODUCTOS QUÍMICOS ORGÁNICOS EN LAS AGUAS RESIDUALES RECUPERADAS Y SUS EFECTOS TÓXICOS. SOLIDOS, NITRATOS Y AGENTES PATÓGENOS TOTALES DISUELTOS EN LAS AGUAS RESIDUALES RECUPERADAS. PROBLEMAS DE SALUD DEBIDOS A BACTERIAS Y VIRUS. NEUTRMCACION DEBIDO AL FOSFORO Y A LOS NITRATOS AL RECIBIR EL AGUA TOXICIDAD QUE AFECTA A LA VIDA ACUÁTICA COMPONENTES DE LAS AGUAS RESIDUALES RECUPERADAS, EN ESPECIAL RESTOS DE PRODUCTOS QUÍMICOS Y SUS EFECTOS TÓXICOS. ASPECTO Y ACEPTACIÓN DEL PUBLICO. PROBLEMAS DE SALUD RELACIONADOS CON LA TRANSMISIÓN POR AGENTES PATÓGENOS, ESPECIALMENTE DE VIRUS.
TABLA 2.6. - Aplicaciones para la reutilización de aguas residuales municipales recicladas
y principales problemas relacionados con cada uso.
Las industrias del Distrito Federal reciclan o rehusan 2.4 mes de aguas residuales,
principalmente para procesos de enfriamiento. Esta cantidad representa un aumento de 25
por ciento con respecto al nivel de rehuso en 1990 y del doble con relación a 1988. Muchas
industrias tienen el potencial para reciclar o rehusar el agua. La industria privada ha
mostrado ya interés en los beneficios del rehuso. Por ejemplo, 26 empresas privadas del
área de Vallejo, en la ZMVM, iniciaron en 1989 un programa de rehuso, para lo cual
establecieron una compañía promotora con fines comerciales Aguas Industríales de Vallejo.
Esta compañía rehabilitó una vieja planta municipal para tratamiento de aguas residuales;
hoy, distribuye agua recuperada a sus compañías accionistas a un costo igual a tres cuartas
partes del precio fijado por el gobierno para la tarifa de agua potable. Asimismo, se ha
estimado que la industria rehusa la mayor parte de las aguas residuales tratadas en el área
de servicio del Estado de México. El mercado potencial para las aguas residuales
recuperadas varía según el tipo de tratamientos empleados, pero puede verse influenciado
por las políticas gubernamentales relativas a las tarifas para el agua y al otorgamiento de las
licencias para el uso de aguas residuales.
Una mayor recuperación de aguas residuales, así como un esquema de rehuso más amplio,
se desarrollan actualmente en el lago de Texcoco, junto con programas de control y
disminución de tolvaneras. Históricamente, el lago de Texcoco cubría gran parte de las
zonas más bajas situadas en la porción sur de la Cuenca de México. Entre una temporada de
lluvia y la siguiente, el lecho poco profundo y salino del lago se secaba y producía serias
tolvaneras. Para responder a este problema, se estableció en 1971 el Plan Texcoco. La
solución consistía en crear estanques permanentes más pequeños adentro del lecho grande e
irregular, así como en rehabilitar las áreas problemáticas para una futura expansión urbana
y agrícola, mediante el empleo de rompevientos y de métodos de reforestación, irrigación
agrícola y mejoramiento del drenaje, entre otros.
Es interesante observar que los lagos artificiales más perdurables se crearon utilizando las
lecciones aprendidas del problema del hundimiento. Las altas tasas de bombeo
consolidaron las arcillas e hicieron descender hasta 4 metros el antiguo lecho del lago. El
programa de reutilización del Plan Texcoco incluye la construcción de una laguna
habilitada para el tratamiento de aguas residuales, así como la recuperación del agua de
lluvia recolectada para la irrigación agrícola. De esta manera se reemplazará el agua potable
que actualmente se utiliza para este propósito.
Las aguas residuales han sido añadidas a varios estanques de recreación en el Distrito
Federal a través de varios proyectos de reutilización. Una parte de las aguas residuales
tratadas por ocho de las plantas de tratamiento de aguas residuales del Distrito Federal se
utilizó para este propósito. Uno de los proyectos más significativos es el uso de aguas
residuales municipales recuperadas para mejorar el ecosistema lacustre de los históricos
canales de Xochimilco.
La recarga artificial de agua subterránea ha sido usada en la región desde 1943 como un
método para reducir las inundaciones, y esto todavía se aplica en la actualidad. Los
primeros proyectos abarcaban la retención del desbordamiento y la ampliación de la
superficie, la modificación de los canales, y los pozos de infiltración. Muchos de estos
proyectos se llevaron a cabo en el basalto altamente permeable de las zonas altas y lograron
tasas de infiltración muy altas en los periodos de lluvias torrenciales. La recarga artificial
usando pozos de inyección se desarrolló primero en el Distrito Federal alrededor de 1953.
Se reportaron cifras de inyección de agua de 0.1 a 0.3 mes; Sin embargo, la fuente o la
calidad del agua de recarga no se midió en esos primeros proyectos, y la mitad de los pozos
fueron cerrados después debido a problemas operacionales. En 1970 se perforaron
alrededor de 56 pozos con el propósito de infiltrar el agua de lluvia. Estos pozos tenían la
capacidad de manejar en conjunto hasta 35 mes de agua. Aunque los pozos no estaban
diseñados para la recarga, el agua de lluvia llegó probablemente al acuífero. El
Departamento del Distrito Federal está también desarrollando un sistema de represas en las
laderas de la Magdalena Contreras, con el fin de recolectar el agua de lluvia y promover la
infiltración natural.
El DDF construyó dos plantas piloto para el tratamiento de agua en 1983, para estudiar el
potencial del tratamiento avanzado de aguas residuales del afluente secundario para su
rehuso como agua potable, y para examinar su potencial para tratar agua subterránea
contaminada. Con base en los resultados de las plantas piloto, se construyó otra instalación
con el mismo propósito, con la capacidad de 0.3 mes, y diseñada tanto para tratar agua
subterránea como para la reutilización potable directa. El objetivo del proyecto de rehuso
era mezclar el agua residual recuperada con agua subterránea tratada para añadirla
directamente al sistema de distribución. Normalmente, el agua residual recuperada se usa
para procesos que no requieren agua potable.
El Proyecto Texcoco está llevando a cabo estudios sobre el rehuso como agua potable de
manera indirecta del agua residual recuperada a través de la recarga artificial del acuífero
empleando tratamientos secundario y avanzado de aguas residuales municipales. El
afluente final puede ser utilizado en represas de infiltración o pozos de inyección. En un
programa separado llevado a cabo por el DDF, un estudio a nivel de planta piloto está
inyectando agua que pasó del tratamiento avanzado directamente al acuifero a un ritmo de
0.05 mes. Se utilizan pozos de monitoreo para detectar los cambios de la calidad del agua y
de los niveles piezométricos.
CAPITULO 3
PROCESOS Y VARIABLES PARA LA SELECCIÓN DE UN
PROCESO DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
3.1. - Procesos y niveles de tratamiento para el agua residual.
3.1.1. - Procesos para el tratamiento del agua residual.
Los contaminantes del agua pueden ser removidos por operaciones químicas, físicas y/o
biológicas. Generalmente las plantas de tratamiento utilizan la combinación de los tres
métodos.
3.1.1.1. - Procesos físicos
Son aquellos procesos en los que por medio de la interacción de fuerzas físicas como
pueden ser la gravedad, la diferencia de cargas o la concentración, podemos eliminar una
parte de los contaminantes.
3.1.1.2. - Procesos químicos.
Son aquellos tratamientos que funcionan a través de la adicción al agua contaminada de
productos químicos o se efectúan reacciones químicas donde no intervengan
microorganismos, como agregar cloro.
3.1.1.3. - Procesos biológicos.
Son todos aquellos procesos de tratamiento en los cuales intervienen microorganismos, los
cuales remueven o transforman los contaminantes presentes, este tipo de tratamiento se
utiliza para la remoción de materia biodegradable todos estos contaminantes son
transformados por los microorganismos en materia celular y energía para su organismo.
Estos procesos pueden ser aerobios y anaerobios, el proceso anaerobio tiene una baja
producción de lodos de desecho por el contrario al proceso aerobio que si lo tiene
pudiéndonos provocar incosteabilidad en nuestro proyecto.
3.1.2. - Niveles de tratamiento.
Se denomina tratamiento de aguas de desecho a cualquier proceso al que se sometan las
aguas desecho para eliminar cualquier constituyente dañino y reducir su peligrosidad. Y los
tipos de tratamiento pueden dividirse o clasificarse como: tratamiento preliminar, primario,
secundario y algunas veces terciario.
El tratamiento preliminar consiste en la eliminación de los elementos que puedan afectar
nuestras alcantarillas o nuestra planta de tratamiento o pueden ser operaciones unitarias
para preparar los desechos para un tratamiento más importante.
El tratamiento primario es aquel que consiste en eliminar los sólidos flotantes y en
suspensión, tanto finos como gruesos, algunas veces constituye el primero y único
tratamiento.
El tratamiento secundario es aquel donde se aplican tratamientos biológicos. La materia
orgánica todavía presente se estabiliza con procesos aerobios.
El tratamiento terciario es aquel consistente en eliminar en un alto grado todas aquella
materia en suspensión, coloidales y orgánicas.
3.1.2.1. - Tratamiento preliminar.
Es aquel tratamiento donde se eliminan todos aquellos materiales o componentes que
pueden afectar la operación y mantenimiento de nuestra planta, como pueden ser objetos de
gran volumen, grasas, arenas, animales muertos, troncos, etc. Este tratamiento se efectúa
por medio de cribas.
3.1.2.2. - Tratamiento primario.
Es aquel tratamiento en donde, donde podemos eliminar gran parte de materia sólida pesada
utilizando la fuerza de gravedad como principio y generalmente se lleva a cabo por
sedimentación.
3.1.2.3. - Tratamiento secundario.
Es la etapa del tratamiento donde podemos eliminar aquella materia orgánica por medios
biológicos debido a su bajo costo y alta eficiencia.
3.1.2.4. - Tratamiento avanzado.
Es aquel tratamiento que se realiza después del tratamiento secundario a fin de eliminar
compuestos no biodegradables y nutrientes. Algunos de estos métodos son la coagulación
química, floculación, sedimentación, carbón activado, etc.
3.1.2.5. - Tratamiento y disposición del Iodo.
El lodo comprende los sólidos y los líquidos que lo acompañan, eliminados del desecho en
el cribado y tratamiento. Los sólidos los podemos eliminar en forma de cernido, arenilla,
lodo primario, lodo secundario y nata. Muchas veces se hace necesario tratar el lodo para
hacer posible una remoción segura y económica. El tratamiento ha seleccionar depende de
la cantidad y Características del lodo, de su naturaleza y de sus costos de evacuación y
tratamiento.
El cribado es putrescible y desagradable. Puede eliminarse por quema, entierro, molido y
retorno al desecho o molido y transferencia a un digestor de lodo. La cantidad de cribado es
variable y depende de las Características de desecho.
La arena y otros productos arenosos pueden estar presentes en cantidades ampliamente
variables. El lodo varia en cantidad y Características, generalmente mas del 90% es agua
que contiene sólidos en suspensión.
Los lodos que remueve el tratamiento de aguas de desecho pueden contener hasta un 97%
de agua. El objeto del tratamiento de lodos es separar los sólidos del agua y regresar esta a
la planta de tratamiento de aguas de desecho para su procesamiento. El tratamiento de lodos
puede requerir:
1. Acondicionamiento El lodo se trata con substancias químicas o con calor de manera
que se pueda separar el agua.
2. - Espesamiento Remoción del agua tanto como sea posible mediante gravedad o
por flotación.
3. - Estabilización Los procesos con la digestión del lodos se emplean para
estabilizar (hacerlos menos malolientes y putrescibles) los sólidos
orgánicos de modo que puedan ser manejables o empleados como
acondicionadores de suelos sin crear molestias o peligros para la
salud.
4. - Drenado
5. - Reducción
Remoción posterior del agua por secado del lodo con calor o
succión.
Los sólidos se convierten a una forma estable por proceso de
incineración u oxidación húmeda.
3.2. - Variables para la selección del proceso.
3.2.1. - Características del agua.
Este concepto es uno de los de mas importancia debido a que, nos permite hacer una
cuantificacion de la cantidad de contaminantes presentes en el agua. La clasificación de un
agua residual consiste en determinar mediante una serie de pruebas de laboratorio, la
concentración de los elementos y compuestos químicos y biológicos que estén presentes en
una serie de muestras representativas. Él número y tipo de compuestos varia debido al uso
que se le haya dado a esta. De esta manera al definir su uso y disposición final, nos será de
gran ayuda para determinar el tipo de contaminantes que se deberán remover, así como a la
calidad final deseada.
3.2.2. - Disposición final del agua tratada.
Un objetivo de la presente tesis es contribuir de alguna manera a la solución de los graves
problemas relacionados con la secases de recursos acuíferos en México, el rehuso de agua
ya sea de origen industrial o domestico es una posible solución; ya que el uso de esta
contribuye enormemente a aliviar la problemática actual. El agua residual tratada puede ser
usada en diversas actividades como: en el riego de áreas verdes, lavado de autos, uso en la
construcción, control de incendios, descarga de sanitarios, recarga de acuíferos, e incluso
aunque incosteable para consumo humano. Su rehuso también es posible para el sector
industrial como: sistemas de enfriamiento, transporte de materiales, descarga en sanitarios,
riego de jardines, etc.. que de alguna manera contribuye a la recuperación parcial de la
inversión. Así de esta manera podemos identificar tres tipos de disposición en el agua
tratada que consisten en: descarga a drenaje o alcantarillado, en su rehuso y en su
disposición en cuerpos de agua como ríos, lagos y recarga de acuíferos.
3.2.3. - Disposición de residuos o subproductos del tratamiento.
Otro factor importante que debe considerarse para la elección del proceso de tratamiento es
el tipo y cantidad de subproductos o residuos que el proceso genera. Los residuos del
tratamiento impactan directamente a los costos de operación y en algunos casos llega a
representar un gran inconveniente por su potencial contaminante. Esto quiere decir que
debemos favorecer a un proceso cuyos desechos estén suficientemente estabilizados. Ya
que en caso contrario tendríamos que disponerlo y tratarlo en lugares adecuados
ocasionándonos un incremento en los costos de operación.
3.2.4. - Condiciones ambientales.
Un factor que afecta a nuestro tratamiento son las condiciones ambientales, ya que cabe
recordar que cuando elegimos un proceso en el cual intervendrán factores biológicos tales
como bacterias y algunos otros organismos como enzimas. Variara la velocidad de reacción
de acuerdo a la temperatura presente. Por ejemplo a temperaturas bajas, la actividad es baja
y por el contrario a temperaturas altas la actividad es alta. Para cada tipo de proceso existen
intervalos de temperatura que se deberán respetar para una operación eficiente de los
mismos.
3.2.5. - Area disponible.
Existen algunos procesos que son más versátiles que otros en este aspecto, ya que algunos
ocupan menos área que los demás. Siendo esto de gran importancia donde los terrenos son
caros o escasos.
3.3. - Selección del proceso.
Aquí se describirán algunas de las características más generales de los procesos más
convencionales para el tratamiento de aguas residuales. En el caso del tratamiento de un
agua residual domestica son aplicables la gran mayoría de los procesos químicos, físicos y
biológicos o alguna combinación de estos. En la siguiente tabla se muestra una relación
entre el tipo de contaminante y los procesos que pueden ser aplicados para su remoción,
cabe aclarar que en esta tabla solo se mencionan los procesos mas aplicados y conocidos.
CONTAMINANTE SOLIDOS SUSPENDIDOS Y SEDIMENTABLES
ORGÁNICOS BIODEGRADABLES
NITRÓGENO
FOSFORO
NITRÓGENO Y FOSFORO (SIMULTÁNEAMENTE)
PATÓGENOS
TRATAMIENTO DE LODOS
PROCESO DE TRATAMIENTO CRIBADO Y DESMENUZADO, REMOCIÓN DE ARENA, SEDIMENTACIÓN, FILTRACIÓN, FLOTACIÓN, COAGULACION-FLOCULACION-SEDIMENTACION. PROCESOS AEROBIOS: LODOS ACTIVADOS, FILTRO SUMERGIDO, FILTRO PERCOLADOR, DISCOS BIOLÓGICOS ROTATORIOS, LAGUNAS AIREADAS. PROCESOS ANAEROBIOS: FOSA SÉPTICA, TANQUE IMHOFF, LAGUNA ANAEROBIA, DIGESTOR CONVENCIONAL, FILTRO ANAEROBIO, REACTOR DE LECHO DE LODOS CON FLUJO ASCENDENTE Y REACTOR DE LECHO FLUIDIFICADO. SISTEMAS NATURALES CONSTRUIDOS. VARIANTES DE PROCESOS QUE COMBINAN LA NITRMCACION CON LA DESNITRIFICACIÓN, SISTEMAS NATURALES CONSTRUIDOS, DESORCIÓN CON AMONIACO INTERCAMBIO IÓNICO, CLORACION EN EL PUNTO DE QUIEBRE Y OSMOSIS INVERSA. ADICCION DE SALES METÁLICAS. COAGULACION-FLOCULACION-SEDIMENTACION CON CAL, REMOCIÓN BIOLÓGICA DE FOSFORO Y SISTEMAS NATURALES CONSTRUIDOS. PLANTAS PAQUETE CON BIOMASA SUSPENDIDA PARA LA REMOCIÓN DE MATERIA ORGÁNICA Y NUTRIENTES QUE USAN LA NITRIFICACION Y DESNITRIFICACIÓN BIOLÓGICA Y SISTEMAS NATURALES CONSTRUIDOS. GAS CLORO, DIÓXIDO DE CLORO, HIPOCLORITO DE CALCIO, HIPOCLORTTO DE SODIO, OZONO, LUZ ULTRAVIOLETA Y LAGUNAS. DIGESTION ANAEROBIA, DIGESTION AEROBIA, COMPOSTEO, SECADO, INCINERACIÓN, ESTABILIZACIÓN CON CAL.
TABLA #3.1. - Procesos de tratamiento aplicados para la remoción de algunos contaminantes.
3.3.1. - Remoción de sólidos sedimentables y suspendidos.
En la remoción de sólidos suspendidos y sedimentables, se debe aplicar el cribado y la
sedimentación en una fase inicial del tratamiento, para la remoción de sólidos gruesos y
suspendidos. La filtración en caso de requerirse se debe aplicar después del tratamiento
terciario o secundario ya que en caso contrario, en el medio filtrante se retendrían todos los
sólidos suspendidos (que podrían ser removidos por otras operaciones más económicas)
pudiendo llegar a provocar taponamientos en el filtro. La filtración suele ser eficiente en la
remoción de sólidos suspendidos, sin embargo este requiere de un mayor esfuerzo
operacional que un sedimentador.
La precipitación química (COAGULACION-FLOCULACION-SEDIMENTACION) es
utilizada para facilitar la remoción de sólidos en un sedimentador primario, así como para
la remoción de fósforo después del tratamiento secundario. En el caso del agua residual
doméstica no es justificable la utilización de un tratamiento químico, pues la remoción de
sólido, pueden ser llevados a cabo en costos menores por medio de un tratamiento físico o
biológico. Además los lodos en un tratamiento químico son producidos en mayores
cantidades y contienen sales no biodegradables lo que nos podría ocasionar inconvenientes
para su disposición final.
La flotación es utilizada para la remoción de grasas, aceites o material flotante,
contaminantes que en el primer caso se presentan en grandes cantidades en las aguas
residuales domesticas y en el segundo se pueden aplicar sistemas menos complejos. Las
trampas de grasas simples pueden limitar la entrada de grasas y aceites a la planta.
3.3,2. - Remoción de materia orgánica biodegradable.
3.3.2.1. - Sistemas aerobios.
En los sistemas de tratamiento aerobios se identifican básicamente cinco procesos, es decir,
el sistema de Iodos activados, las lagunas aireadas (estabilización) el filtro percolador, el
filtro sumergido y el disco biológico rotatorio. Los demás sistemas aerobios existentes son
variantes, combinaciones o mejoras secundarias de estos procesos básicos.
La disponibilidad del área es el criterio que limita la utilización de lagunas de estabilización
ya que requieren, en comparación un área 70 veces mayor. En centros urbanos, los altos
costos del terreno son el factor restrictivo en la selección de este sistema. Sin embargo es
un sistema que prácticamente no requiere de equipo electromecánico, tiene los
requerimientos más bajos de personal, es capaz de producir agua para riego y elimina
coliformes. Todos los demás sistemas biológicos aerobios como son los lodos activados,
filtro sumergido, filtro percolador y discos biológicos rotatorios pueden ser aplicados en el
tratamiento de agua residual doméstica. En este caso la elección de un sistema de
tratamiento estará restringido básicamente a su costo de operación y mantenimiento. En un
agua residual con alta concentración de materia orgánica en la cual se requiera aplicar un
tratamiento que produzca un agua residual, es conveniente desde el punto de vista
económico la combinación del proceso denominado UASB con alguno de los procesos
aerobios anteriormente mencionados.
3.3.2.2. - Sistemas anaerobios.
Los sistemas anaerobios han sido clasificados en tres generaciones, la primera es aquella
que engloba procesos anaerobios caracterizados por tener la biomasa en suspensión y con
sistemas de distribución de agua residual no adaptados para lograr homogeneidad en su
distribución. En los de segunda generación, los microorganismos son retenidos en el reactor
por medio de un soporte (empaque) para que se adhieran, en forma de biopelicula o bien
por medio de su sedimentación. En estos sistemas se ha separado el tiempo de retención
hidráulica del celular y se ha mejorado considerablemente el sistema de distribución del
agua. Además, el diseño de las instalaciones ha permitido su modulación y compactación.
Los reactores de tercera generación poseen también los microorganismos en una
biopelicula. Pero el soporte se expande o fluidifica con altas velocidades de flujo. Los
resultados más importantes obtenidos durante el desarrollo tecnológico a través de las
generaciones de reactores son la disminución del tiempo de retención hidráulica de días a
horas, la creación de instalaciones compactas, así como el incremento en la eficiencia del
tratamiento de agua residual.
Dentro de los procesos de primera generación, las fosas sépticas y los tanques immhof han
sido utilizados ampliamente debido a su bajo costo de inversión así como de operación y
mantenimiento. Sin embargo este tipo de sistema poseen baja eficiencia de remoción de
contaminantes únicamente se limitan a la remoción de sólidos suspendidos en un 60% y
prácticamente no remueven materia orgánica soluble. Una tecnología que sustituye y supera
al tanque ImhofF, considerando el mismo costo de inversión y operación, es el reactor
anaerobio de lecho de lodos con flujo ascendente. Este reactor remueve de un 70 a 80% de
la materia orgánica en suspensión y soluble. Las lagunas anaerobias presentan el mismo
inconveniente de las aerobias, necesitan ocupar una superficie extensa de terreno. El filtro
anaerobio es un reactor que retiene la biomasa anaerobias un empaque lo que le confiere
mayor versatilidad en su operación, sin embargo el empaque provoca un costo adicional. El
proceso de contacto anaerobio comprende un digestor completamente mezclado y requiere
de un agitador y un sedimentador así como un equipo de bombeo de lodo, lo que afecta
directamente a los costos de inversión y de operación. Por otro lado existe el reactor
anaerobio de lecho de lecho fluidificado y aunque posee una capacidad de remoción del
orden de 4 a 5 veces mayor que los otros reactores anaerobios, no ha sido aplicado con
amplitud debido a su compleja operación. Con base a lo anterior se puede recomendar
ampliamente la utilización del reactor anaerobio de lecho de lodos con flujo ascendente
(UASB) que ha probado ser una tecnología barata y eficaz en la remoción de
contaminantes. Esta tecnología es ampliamente utilizada en Europa y en algunos países
americanos como: Brasil, Cuba, Colombia y empieza a serlo en México.
3.3.2.3. - Procesos acoplados.
Los procesos acoplados aerobios-anaerobios aumentan la eficiencia del tratamiento de las
aguas residuales. En la etapa anaerobia se elimina la mayor cantidad de materia orgánica en
el agua residual y en la aerobia se pule el afluente anaerobio. La calidad del agua es
recomendada para su rehuso en riego, lavado de coches y calles e inclusive en la descarga
de sanitarios, con una adecuada desinfección en todos los casos. Una de las ventajas más
importantes que ofrece este tipo de acoplamiento, además del decremento del costo de
inversión y operación, es de la disminución en mas de 5 veces la producción de lodo al ser
comparada esta con la de un sistema aerobio solo además de que el lodo producido se
encuentra estabilizado.
3.3.2.4. - Remoción de nutrientes.
El contenido de nutrientes en el agua provoca problemas como la eutroficacion acelerada
en lagos favorece el crecimiento de algas, provocando un consumo de oxigeno adicional en
los cuerpos acuíferos, son tóxicos para los organismos acuáticos superiores y reduce la
eficiencia de cloración del agua. Por estas razones para lograr una calidad de agua tratada
que pueda ser dispuesta en cuerpos acuíferos, es necesario eliminar los nutrientes del agua
residual. En el caso del rehuso del agua en actividades no restringidas, este aspecto no es
necesario pero sí deseable. Para la remoción de nutrientes es posible aplicar procesos
fisicoquimicos, pero sus elevados costos y generación de lodo no fácilmente tratable, los
hacen en muchos casos no recomendables. La utilización de sistemas biológicos para este
objeto es lo más adecuado. Existen sistemas de tratamiento con biomasa suspendida que
están capacitados para la remoción simultanea de nitrógeno y fósforo. Los sistemas con
biomasa fija únicamente remueven nitrógeno.
Por otra parte existe una gran variedad de sistemas de tratamiento de aguas que hacen uso
de plantas vegetales, llamados estos "sistemas naturales construidos". Ejemplos de ellos
son el filtro de lecho de raíces (wetland) con flujo subsuperficial o superficial, el
tratamiento con base en lama o lirio acuático, etc. Estos sistemas poseen la capacidad de
eliminar eficientemente simultáneamente materia orgánica y nutrientes.
3.3.2.5. - Remoción de agentes patógenos.
Esta es recomendable en todo afluente de una planta de tratamiento y debe ser realizada
cuando el agua tratada sea destinada a rehuso. El cloro debido a la alta disponibilidad en el
mercado y a la experiencia acumulada es el desinfectante mas utilizado. Sin embargo la
desinfección con luz ultravioleta no tiene un efecto residual, por lo que se recomienda que
el agua tratada sé reuse o disponga inmediatamente en una dosis adecuada, el cloro posee
un efecto residual por lo que su uso es recomendable cuando haya que almacenar el agua
para su posterior disposición o rehuso.
Otro tratamiento que seria también posible considerar es la desinfección con ozono, pero el
costo de inversión es alto al compararlo con los otros dos tratamientos.
3.3.2.6. - Tratamiento de Iodo aerobio.
El tratamiento del lodo inicia con su deshidratación con el objeto de manejar menos agua
durante la estabilización de este. La deshidratación puede llevarse a cabo en
sedimentadores, en sistemas de flotación, en centrífugas, etc. una vez concentrado el lodo
este se somete a cualquiera de los siguientes procesos de estabilización: digestión
anaerobia, oxidación aerobia, composteo, tratamiento con cal o tratamiento con calor.
Durante el proceso de estabilización la fracción de sólidos suspendidos volátiles es
reducida, es decir el lodo se mineraliza. Al finalizar la etapa de estabilización, el lodo se
somete de nueva cuenta a un proceso de deshidratación donde frecuentemente es usado el
acondicionamiento químico conjuntamente con filtros presa o banda.
El tratamiento de lodo aerobio debe ser realizado por medio de una digestión anaerobia. La
digestión aerobia y la incineración tienen en común el alto costo de inversión y operación.
En el segundo caso se debe instalar equipo de control para evitar la contaminación del aire.
El sistema de composteo requiere mano de obra para el mezclado de las pilas, además de
demandar mayor área para su localización. La utilización de lechos de secado tiene el
inconveniente de producir malos olores y de requerir un área extensa para su localización,
sin embargo debido a la sencillez en su operación se ha utilizado con frecuencia. Se aclara
que los lechos de secado no estabilizan el lodo, solamente lo deshidratan, por lo que es
necesario un tratamiento, que puede ser la estabilización con cal en base seca.
3.5. - Procesos aerobios.
3.5.1. - Lagunas de estabilización aireadas.
En estos sistemas la simbiosis entre bacterias y algas se aprovecha para degradar la materia
orgánica; las primeras consumen la materia orgánica y oxigeno produciendo CO2, mientras
que las segundas consumen CO2 y producen oxigeno por medio de la fotosíntesis, lo que
mantiene concentraciones de oxigeno disueltas adecuadas en la zona superior de la laguna.
Un sistema de tratamiento basado en lagunas generalmente se compone de dos o tres
estanques, conectados en serie. La primera es del tipo facultativa (zona aerobia en la parte
superior y zona anaerobia en la parte inferior) con una profundidad entre 1 y 1.5 metros; La
segunda es de tipo de oxidación (no hay zonas anaerobias) con una profundidad de 1
metros. Si se instala una tercer laguna será con objeto de dar un pulimiento al agua tratada y
abatir la concentración en microorganismos coliformes.
Como criterios generales de diseño pueden considerarse de 6 a 8m de terreno por
habitante, con tiempos de retención hidráulicos entre 40 y 60 días. Con esto se logra una
eficiencia en la remoción de DB05 soluble del orden del 95% y en coliformes del 99%. Las
lagunas aireadas se distinguen de las facultativas principalmente por que se les suministra
oxigeno mediante mecanismos de aireación artificial, generalmente lograda con aireadores
flotantes. En esta modalidad del proceso, dependiendo de la profundidad y de la potencia de
agitación instalada, se tendrán zonas aerobias y anaerobias. Su profundidad varia entre 2 y
3 m2 de laguna por habitante con tiempos de retención de 20 días. Los lodos que se generan
en lagunas deben ser evacuados en intervalos de tiempo de 1 a 3 años y su grado de
estabilización permite la disposición en campo o en relleno sanitario.
LAGUNA AIREADA
AQUÍ
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Atr»idof$ Alfitor§$ Alrtilortt
3.5.2. - Proceso de lodos activados.
En los procesos de lodos activados, los microorganismos se encuentran mezclados con la
materia orgánica que digerirán para crecer y sobrevivir. Cuando los microorganismos
crecen y son mezclados con la agitación del aire estos tienden a agruparse (floculacion)
para formar una masa activa de microorganismos denominada lodo activado y a la mezcla
de este lodo con el agua residual se llama licor mezclado. El licor mezclado fluye del
tanque de aireación a un clarificador secundario donde el lodo activado sedimenta. Una
porción del lodo sedimentado debe ser retomado al tanque de aireación para mantener una
apropiada relación sustrato - microorganismo y permitir así una adecuada degradación de
la materia orgánica.
Debido a que en el tanque de aireación se produce lodo activado por la reproducción de los
microorganismos, una cierta cantidad debe ser desechada del sistema con el objeto de
mantener constante su concentración en el tanque de aireación; esto es lo que se conoce
como lodo de purga. Por otra parte, un requerimiento básico del sistema de lodos activados
es su adecuada aireación, que puede ser realizada mediante difusores o aireadores
mecánicos. En el reactor completamente mezcladas las partículas que entran al tanque de
aireación son inmediatamente difundidas en todo el volumen del reactor logrando una
homogeneidad completa en el mismo. La concentración de contaminantes en el reactor es,
idealmente, la misma en todo el volumen del tanque.
AQUÍ rtéltuit
LODO ACTIVADO
it luto tt
3.5.3. - Filtros percoladores.
Este es un sistema que permite poner al agua residual en contacto con cultivos biológicos
adheridos a un empaque, suficientemente espaciado para que circule el aire. El material de
empaque debe contar con una amplia relación área/volumen, ser durable y de bajo costo.
Los filtros percoladores se clasifican en función de la carga orgánica alimentada en baja
media y alta tasa. Con los sistemas de baja tasa se obtienen las mejores eficiencias en la
remoción de DBO5 (90 al 95%) y un efluente nitrificado. Los filtro de media y alta tasa
tienen eficiencias del 85 al 90% y su efluente esta solo parcialmente nitrificado, además en
estos sistemas se requiere de la recirculacion del efluente, lo que significa un gasto
energético adicional.
O *u é
f ftu m rt tm
3.S.4. - Sistema de discos biológicos rotatorios.
Este sistema consiste en un empaque circular giratorio en el cual se encuentra la biomasa
adherida. El disco rota sobre su eje lentamente con un 40% de su superficie sumergida en el
agua residual, mientras que el resto entra en contacto con el aire, la biopelicula interacciona
con el aire y el agua en forma sucesiva.
El agua tratada pasa posteriormente a un sedimentador secundario, en donde se separa la
biopelicula desprendida, que constituye los lodos de purga del sistema y que hay que tratar
antes de su disposición final. El proceso no requiere recirculacion y sus costos de operación
son reducidos. En general, se realiza arreglos de dos o tres tanques de discos biológicos en
serie, lo que puede llevar a altas eficiencias de remoción de materia orgánica y en la
nitrificación.
BI0DISC0 Disco» 0« rustico
Aguí
rttlduil
3.5.5. - Filtro sumergido aerobio.
Este sistema consiste de un tanque empacado con elementos plásticos o piedras El
empaque que provee área para la adherencia de los microorganismos, se encuentra
sumergido en el agua residual. Él oxigeno debe ser incorporado al agua mediante unos
difusores de aire puestos en el fondo del reactor acoplados a un sistema de compresión
El material de empaque puede ser sustituido por piedras, plástico, materiales cerámicos e
inclusive materiales de origen vegetal. Un filtro sumergido no contiene partes móviles \
combina un tratamiento con base en biopelicula y biomasa en suspensión características
que le confieren una concentración alta de microorganismos, proporcionándole capacidad
para el tratamiento de altas cargas de materia orgánica y estabilidad en su operación.
FILTRO SUMERGIDO
Agut rulttiil
3.6. - Procesos anaerobios.
3.6.1. - Fosa séptica y tanque ImhofT.
La fosa séptica puede considerarse un digestor convencional a escala reducida. Su uso se ha
limitado a tratar aguas de desecho de casas habitación, escuelas, etc. generalmente en zonas
rurales en donde no existe el servicio de drenaje.
El tanque Imhoff es un sistema un poco mas elaborado que una fosa séptica, ya que crea
dos compartimentos distintos, el de decantación y el de digestión. Esto impide que el
biogas formado en la cámara de digestión altere las condiciones hidráulicas de la cámara de
decantación, logrando de esta forma un incremento en la eficacia de operación.
3.6.2. - Lagunas anaerobias.
Este es un proceso rústico empleado en aguas de desecho industriales evacuadas a
temperatura mayor a la del ambiente y con cierto contenido de sólidos suspendidos
sedimentables. Consiste en tanques profundos de hasta 10 mts. En donde las condiciones
anaerobias prevalecen, con la excepción de una pequeña zona en la superficie. Un punto
particularmente problemático son los malos olores asociados con estos sistemas y los
tiempos de retención hidráulica son en general mayores a los 7 días.
3.6.3. - Digestor anaerobio.
Este sistema es aplicado principalmente para la estabilización de lodos de desecho
provenientes del proceso de lodos activados, aunque en la actualidad sus limitadas
eficiencias han hecho que sea sustituido por la versión completamente mezclada (alta tasa).
Consiste de un tanque cerrado sin agitación y sin calentamiento, en donde el desecho a
tratar se estratifica en zonas definidas. La zona microbiana ocupa cerca del 30% del
volumen total del tanque, y posee tiempos de retención hidráulica mayores de 30 días.
3.6.4. - Reactor de contacto anaerobio.
Consiste en un reactor completamente mezclado acoplado a un decantador que separa la
biomasa para que sea recirculada al reactor. Es el equivalente anaerobio de los lodos
activados. El problema con este sistema lo constituye la inadecuada separación de los lodos
anaerobios en el decantador, pues tienen la tendencia de flotar, debido a las burbujas de
biogas atrapadas en él floculo. Esto se puede llegar a solucionar colocando un sistema de
desgasificación entre el reactor y el decantador. Los tiempos de retención hidráulicos son
del orden de 5 días.
3.6.5. - Filtro anaerobio.
Este sistema consiste en un reactor de flujo ascendente o descendente empacado con
soportes plásticos o piedras de 3 a 5 cm. De diámetro en promedio. El coeficiente de vacío
debe ser grande para evitar taponamientos, lo que se puede traducir en un área especifica
inferior a 100 m2/m3.
3.6.6. - Reactor anaerobio de lecho de lodos con flujo ascendente. (UASB)
Este reactor esta constituido por una cama de lodos localizada en el fondo del reactor con
un volumen aproximado de 1/3 del volumen total de este.
En la parte superior del reactor se coloca el sistema de captación de biogas cuya función es
la de captar el biogas formado y favorece la buena sedimentación de los granulos
anaerobios que pudieron haber atravesado, las campanas colectoras de biogas. Esto quiere
decir que en la parte superior de las campanas se localiza la zona de sedimentación de lodo
libre de la agitación producida por el biogas.
La zona ubicada entre la cama de lodos y las campanas colectoras de biogas se denomina
lecho de lodos o zona de expansión de lodo. En ella se aloja el lodo expandido por la acción
del biogas.
La particularidad de este reactor radica en el hecho de retener dentro del reactor los
microorganismos en forma de granulos o floculos, lo que aumenta fuertemente el tiempo de
retención celular. Con esto es posible operar el sistema con reducidos tiempos de retención
hidráulica y con volúmenes de reactor limitados, conservando buenas eficiencias en la
remoción de materia orgánica. Por otra parte, se obtiene además una mayor estabilidad en
su operación, un cierto grado de resistencia a productos tóxicos, a variaciones a la entrada y
a periodos sin alimentación.
El reactor anaerobio de lecho de lodos al tener flujo ascendente permite una selección de
microorganismos, y favorece la formación de un lodo con buenas propiedades de
floculacion y sedimentación, que da como resultado una cama de lodos en la parte inferior
del reactor. En este tipo de reactor se procura eliminar las necesidades de agitación
mecánica y la formación de zonas muertas, mediante una adecuada distribución de las
entradas de agua en la base del reactor.
El aspecto fundamental de este tipo de reactor lo constituye los lodos granulares, necesarios
para un correcto funcionamiento. Al arrancar este tipo de reactor, lo ideal es inocularlo con
un volumen suficiente de este tipo de material. Un arranque sin este procedimiento es
también posible, dada la capacidad de algunas aguas residuales para desarrollarlo, pero el
tiempo para alcanzar los niveles de operación deseados seria de alrededor de 6 meses.
CAPITULO 4
COMPONENTES Y CALCULO DE UNA PLANTA DE TRATAMIENTO.
4.1.- DESCRIPCIÓN DE LOS COMPONENTES DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO.
El sistema de tratamiento esta integrado por: cribado, desarenador, homogeneización,
tratamiento biológico, filtrado, sedimentado y clorado.
4.1.1. -UND3AD DE PRETRATAMIENTO.
4.1.1.1.-CRD3ADO.
Consiste en un registro provisto de una criba, que consta de una serie de barras
rectangulares de metal de 3/16" * 1" y una inclinación de 60° para retener la basura que
pueda traer consigo el agua y así evitar obstrucciones, tanto en el impulsor de la bomba,
como en las tuberías. También consta de una charola para la recolección de dicha basura.
4.1.1.2. - DESARENADOR
El objetivo de esta unidad es retener partículas pequeñas y pesadas por sedimentación, a lo
largo de un canal doble de 3.15m. de longitud por 0.20m. de ancho en cada uno de los
canales. Esta unidad es de operación alterna, y cuyo funcionamiento es por medio de
compuertas manuales; teniendo el fin de proteger las tuberías y el equipo mecánico así
como impedir la acumulación de estos materiales en el fondo del reactor.
4.1.1.3.- TANQUE DE HOMOGENEIZACION.
Es indispensable que exista una homogeneizacion adecuada para evitar que lleguen al
reactor UASB corrientes muy concentradas, que incluso provoquen la muerte de los
microorganismos. También es importante suministrar un caudal constante en el transcurso
del día para que todo el volumen reciba el mismo tratamiento. En este sentido, el tanque
cumple las dos funciones, una de homogeneizar y la otra como cárcamo de bombeo, cuyas
dimensiones son 3m. * 3m. * 3.40m. de profundidad.
4.1.1.3.1. - BOMBAS DE ALIMENTACIÓN.
Son dos bombas sumergibles, cuyo propósito es desmenuzar los desechos orgánicos para
favorecer la degradación de los mismos y evitar la obstrucción en la instalación hidráulica.
Estas bombas son marca BARNES, modelo SP-5, de 2 HP. tipo trituradoras y una de sus
funciones es la de alimentar de un caudal constante a la unidad de pretratamiento.
La bomba tiene la descarga roscada de 2", y se suministra con 7 m. De cable de
alimentación. El cable tiene tres conductores calibre 12 WG tipo SJ: negro, blanco y verde,
los conductores negro y blanco, son las líneas de alimentación y el conductor verde, es de
tierra efectiva. La versión automática de la bomba cuenta con un interruptor de arranque y
paro integrado; este es del tipo flotador, con microswitch. El cable del flotador (pera) es de
calibre 14 AWG, lo mismo que su interconexión con el cable de alimentación interna.
4.1.1.4.- UNIDAD AFORADORA (PARSHALL).
El aforador Parshall es un elemento calibrado para la medición de agua en canales abiertos,
que consiste en una sección convergente con piso a nivel, una sección de garganta con
fondo inclinado ascendente. En la sección convergente se coloca un elemento que permite
medir la altura del agua. En este caso el flujo de agua de diseño en el reactor es de 0.7
lt/seg, lo que corresponde a una altura de agua (tirante) de 5.31 cm. Aunque debido a que se
producen ondas, puede fluctuar de 4.81 a 5.81 cm.
4.1.2. -REACTOR UASB.
Es una unidad de concreto armado de sección transversal rectangular, donde se lleva a cabo
la degradación de la materia orgánica por medio de microorganismos que no requieren de
aire, siendo parte fundamental del proceso.
4.1.2.1.-ALIMENTACION DEL AGUA.
Tiene un sistema de alimentación diseñado de tal manera que permite distribuir el agua
hacia el fondo del reactor y detectar cualquier problema de taponamiento, por medio de una
caja partidora. La tubería de alimentación es de PVC hidráulico de 2 Vz\
4.1.2.2.-PURGA DE LODOS.
El sistema consta de tuberías de diámetro de 4" que permiten mantener cierta cantidad de
lodos, y en caso de que se excedan se vierten al tanque de lodos por medio de dos válvulas
de mariposa de fierro fundido de 4" Esta se localiza a una altura de 1.2m. sobre el nivel del
piso.
4.1.2.3.-SALIDA DEL BIOGAS.
En el reactor UASB existe una salida para el biogas que es de tubo de PVC hidráulico de 2
Vi\ que descarga en la parte superior del mismo.
4.1.2.4.-SALIDA DE AGUA,
La salida de agua se hace por conducto de una canaleta recolectora que se encuentra dentro
del reactor UASB, esta la conduce por gravedad a la gárgola, colocada fuera del reactor.
4.1.3. - FILTRO PERCOLADOR.
Es un tanque de base empacada. La altura total es de 4.10m. incluyendo el soporte. Dicho
soporte es una estructura de manipostería de sección circular. Este componente mediante un
sistema rociador percola el agua continuamente por el medio plástico de empaque hasta un
drenaje inferior. Al paso del agua por el soporte asistente donde crean las bacterias
aerobias, el agua completa el proceso de depuración de materia biodegradable, arrastrando
a la vez parte de esta biomasa, controlando así su crecimiento.
4.1.3.1. -SISTEMA DE ALIMENTACIÓN DE AGUA.
Esta conformado por tubería de fierro galvanizado y tubería de PVC, así como un sistema
de aspersores que provocan que el agua se distribuya de manera homogénea.
4.1.3.2.-SISTEMA DE RECIRCULACION.
Consta de dos bombas centrifugas horizontales marca BARNES modelo 3SE-203 de V2
HP; que deben recircular un caudal de 1.17 lps del filtro percolador a la gárgola del reactor
UASB.
4.1.4. -SEDIMENTADOR.
El sedimentador es una unidad de concreto armado, con fondo inclinado y una mampara
vertical, para provocar la sedimentación de los lodos generados en el filtro percolador,
asimismo la separación de espuma que se produce en el filtro percolador. Para evacuarlos,
existe un paso de tubo de 4" que por medio de vasos comunicantes los lodos pasan a un
registro que se encuentra a un costado del sedimentador, estos para ser transportados al
tanque de lodos se utilizan dos bombas autocebantes marca BARNES, modelo 2SE203 de 1
HP.
4.1.5. -TANQUE DE CONTACTO DE CLORO.
Es una unidad de concreto de 1.6m. * 2.00m y una profundidad de 1.40m. consta de una
mampara en su interior de 1.70m. de altura. En esta unidad se lleva a cabo la cloración.
4.1.S.1.-DOSIFICADO DE CLORO.
El dosificador de cloro consta de una bomba marca PULSATRON modelo LPD4 SA PT
Cl y un tanque de mezclado, ubicados en el interior de la caseta de operación. La bomba
esta construida de plástico, tiene una tubería de succión y descarga de %". La primera llega
al tanque de mezclado y la segunda al canal de agua a clorar. La concentración del cloro se
regula a través de una perilla ubicada en la parte posterior de la bomba. La bomba es de 127
volts, 60 HZ y de una salida máxima de 25gpm.
4.2.-OPERACIÓN DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO.
Una de las ventajas de este tipo de planta de tratamiento, es que su operación es sencilla;
sin embargo, su operación requiere sumo cuidado en todos los componentes del sistema,
para evitar que se presenten problemas.
4.2.1. -UNIDAD DE PRETRATAMIENTO.
La operación de todos los elementos que conforman la unidad de pretratamiento se lleva a
cabo conforme el agua es conducida por gravedad. Primero es interceptada la basura por la
criba y la arena sedimentada en el desarenador, el agua continua hasta el tanque de
homogeneización.
4.2.1.1.-BOMBAS DE ALIMENTACIÓN.
La operación de las bombas se hará de manera automática, tienen electro-nivel integrado,
que al momento en que el agua alcanza el nivel, este hace que arranque. Para evitar el golpe
de ariete sobre la tubería y la bomba se tiene una válvula de retención (check) en cada línea.
Pmr* alTrrlínw at^Mcror 'se cuenta con dos bombas, instaladas en el tanque de
homogeneización, que descarga al aforador Parshall.
El flujo se medirá en el aforador Parshall , en el cual el tirante deberá de ser de
5.31 centímetros, el excedente se regulara por medio de la válvula de compuerta localizada
a un costado de la entrada del sistema de tubería al aforador, en la parte superior del reactor
UASB.
4.2.3. -FILTRO PERCOLADOR.
El flujo de alimentación vendrá del reactor UASB, por medio de una tubería de 3", el
escurrimiento es por gravedad.
4.2.3.1.-SISTEMA DE RECIRCULACION.
Es necesario recircular un caudal de 1.17 litros por segundo del filtro percolador al reactor
UASB por lo que para esto se utilizan dos bombas centrifugas de uso alternado, el flujo se
regulara por medio de una válvula de compuerta existente en cada línea, este se dirigirá a la
gárgola del reactor UASB por medio de una tubería galvanizada, para lograr esto se debe
regular el caudal mediante la válvula de compuerta que se encuentra cerca de las bombas en
cada una de las líneas. Por otra parte se debe tener cuidado que el caudal recirculado no
desborde el nivel máximo de la gárgola.
4.2.4. -SEDIMENTADOR.
A esta unidad el agua llega por gravedad del filtro percolador, por medio de un canal, por lo
que no se requiere de control alguno; sin embargo, lo que se debe hacer es retirar los lodos
que se hayan acumulado en el sedimentador durante 7 días.
Se evacuaran 81.221itros. de lodo cada 7 días; cada vez que se extraigan lodos la altura en
este tanque bajara 8.50centimetros. si no hay circulación de agua. Si existe agua circulando
el agua descenderá 7.44cm.
Otra actividad que se ejecutará, es el retiro de la nata - espuma que se retiene en la
mampara del sedimentador. Esta nata se puede poner directamente en el tanque para lodos.
4.2.5. -TANQUE DE CONTACTO DE CLORO.
4.2.5.1.-DOSHTCADO DE CLORO.
La operación de la bomba dosificadora estará en función del nivel del agua que alcance en
el tanque de contacto de cloro, por medio de un electronivel. De esta manera se evita que la
bomba trabaje cuando no haya agua que clorar. Así, la solución de cloro es succionada del
contenedor de cloro y transportado a la tubería de descarga a la entrada del tanque de
contacto, donde se mezcla.
El dorador o filtro de la manguera de succión del dosificador se debe de colocar 3 a 5cm.
arriba del fondo del tanque, para evitar que se succionen sedimentos que dañen la bomba.
4.3. -CALCULO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO.
4.3.1. - ESTIMACIÓN DEL CAUDAL DE AGUAS DESALOJADO.
A. Población 360 habitantes. B. Consumo de agua por habitante. 200 lts/día
C. Producción de aguas negras por habitante al día (80%) 160 lts/día.
D. Caudal desalojado promedio (Qp).
Qp= (360 H) * (1601/H día) = 57,6001/día.
Qp = 57.6 m3/dia = 0.00066m3/seg
Qp = 0.66 - 0.7 1/s.
Qmed= 0.71/s = 60.48 m3/dia
Qmaxin = M*Qm ; M = 1 + ( 14 / ( 4 + >/POB)).
Qmaxin = 2.82 lps M = 1 + ( 14 / ( 4 + V 0.36)).
Qmin = Qmed(0.5) = 30.24 m3 / día
4.3.1.1. - CANAL DESARENADOR.
Velocidad de desplazamiento (Vd) = 0.25 m/s
Velocidad de asentamiento (Vs) = 0.0125 m/s
Características del vertedor
a = Altura de la sección rectangular del vertedor = 250mm = 0.25 mts.
b = Longitud de la sección rectangular del vertedor = 170mm = 0.17 mts.
c = Constante del vertedor proporcional = 0.61
g = Aceleración de la gravedad = 9.81 m/s2
K = b c 2 a g = (0.17) (0.61) (2) (0.025) (9.81) = 0.05086 m2/s.
1 < a/h <5 condición a cumplir para corroborar nuestra sección rectangular
Calculo de las alturas de control (h).
El gasto debe estar dado en m3/seg.
hx = ( Q x / K ) + ( l / 3 ) a
hmaxin = 0.13 mts.
hmed = 0.0.09706 mts.
hmin = 0.09018 mts.
Calculo de la longitud (1).
hmaxin = 0.13 mts.
L = 2 h (Vd /3Vs )= 1.73 mts.
Calculo del ancho mínimo requerido (W).
W = k /Vd
W = 0.20 mm.
4.3.2. -TRATAMIENTO PRIMARIO.
4.3.2.1. -CÁRCAMO DE AGUAS NEGRAS.
A. El caudal promedio estimado es de 0.71/s, que es el correspondiente a una población 360 habitantes.
Qmed = 0.7 lts/seg = 60.48 m3/dia.
Q^xin^MQm ; M = l + ( 1 4 / ( 4 + A/POB ) ) .
Qmaxin = 2.82 lts/seg.
Qmin = 0.35 lts/seg
V = ( 211.68 - 60.48 ) * 0.25 - ( 60.48 - 17.28 ) * 0.75 = 5.40m3.
Ancho = 3.00 mts.
Largo = 3.00 mts.
Profundidad = 3.40 mts.
4.3.3. -TRATAMIENTO SECUNDARIO.
4.3.3.1. -REACTOR ANAEROBIO.
A. Se considerara un tiempo de retención de 8 hrs y un caudal promedio de 0.71/s.
B. Volumen del reactor.
Vr= ( Q p ) * ( T H R )
Vr = (2.52m3/hr)(8hrs.)
Vr = 20.16 m3.
C. Area del reactor.
Ar = ( Qp) / (Vas).
Vas = Velocidad ascendente (0.9 mts/hr)
Ar = 2.8 m2.
D. Dimensiones del reactor,
a. Altura (h):
h = (V r ) / (A r )
h = 7.2 mts.
b. Largo (1).
L= 1.7 mts.
c. Ancho.
Ancho = 1.7 mts.
E. Comprobación del calculo.
a. Revisión por carga orgánica (Co).
Demanda química de oxigeno (DQO) estimada en 0.5 Kg DQO/m3.
Co = (60.48 m3/dia) (0.5 Kg DQO/m3) = 30.24 Kg / dia.
Coscada) = Co/Vr = 1.5 kg DQO/m3 /día.
1.5 kg/m3 día < 5 kg/'m3 día (Valor recomendado para este tipo de reactores)
b. Revisión por velocidad ascendente .
TRH = (Ar*h)/Qp
TRH = (2.8m2 * 7.2mts) / 2.52m3/hr = 8.00hrs.
h = 7.2 mts.
Vas = h/TRH = 0.9m/h<lm/h
Es importante mencionar que esta velocidad no arrastra sólidos por ser inferior a 1 m/hr.
4.3.4. -DISEÑO DEL SEDIMENTADOR Y COLECTOR DE GASES.
A. Parámetros de diseño.
a. No. de deflectores. 2
b. No. de colectores inferiores 1
c. No. de colectores superiores 2
d. Ángulo del deflector 45° - 50°
e. Ángulo de los colectores 45° - 50°
f. Altura de deflectores y 0.8 m colectores.
g. Longitud de deflectores y 2.2 m colectores
h. Area de paso (Ap) de colectores y deflectores.
Ap = 5 * 0.2mts. * 2.2mts = 2.2m2
4.3.5. -CALCULO DEL FILTRO BIOLÓGICO DE ALTA TASA.
A. Parámetro de diseño.
a. Carga hidráulica 15-24.5 m3/m2 día
b. DBO Promedio 0.32 kgDBO/m3.
c. DBO Promedio (Salida del 66,4 mg/1 = 0.0664 UASB) kgDBO/m3
d. Caudal 0.711/seg. =60.48
m3/dia.
B. Calculo del gasto.
QDBO = 0.0664 * 60.48 =4.02 Kg DBO/día. La carga orgánica de diseño para alta tasa es de Co = 0.32kgDBO/dia.
C. Calculo del volumen del filtro biológico (Vt).
Vt = (QDBO)/(CO) = 4.02 / 0.32 = 12.56m3.
Se considera una carga hidráulica (CH) de diseño de 19.3m3/m2 día.
a. Calculo del área superficial.
Asup = (Caudal de rociado) / (CH) = 60.48 / 19.3 = 3.14m2. •
b. Calculo del diámetro (D).
Asup = (TC*D2)/4 .'.D - ((4Ampy(ic))in
c. Calculo de la altura (hb).
Hb = (Vt)/(As) = 12.56 / 3.14 = 4.0 m
4.3.6. -CALCULO DEL SEDIMENTADOR SECUNDARIO.
Las dimensiones del tanque sedimentador secundario se calcularan de acuerdo a las siguientes ecuaciones:
V = (TR*Q)/24
D = ((4A)/(K))12
A = V/h
Donde:
V = Volumen; m3.
A = Area; m2.
TR = Tiempo de retención; hr.
Q - Caudal; m3/dia.
D = Diámetro; m
Dimensiones del sedimentador.
Zona de sedimentación.
Area 6.0m2
Tirante 1.3m.
Volumen 7.56m3
Zona de acumulación y concentración de lodos.
Profundidad de 0.80 m tolva
Inclinación 45°-50°
Area superior 3.0 m2.
Area inferior 0.023 m2.
4.3.7. -CALCULO DEL TANQUE DE CONTACTO CON CLORO.
Alimentado con agua del tanque sedimentador con un Qmed, sin considerar las variaciones del caudal y con una calidad estimada del 85%.
Datos de diseño.
Tiempo de retención adecuado para un agua con 85% de calidad.
TR = 25min.
Tirante de operación (TO) = 1.3 5 m
Calculo del volumen preliminar.
Vp = TR * Qm.
Vp = 2.1m3
Calculo del área superficial.
As = Vp/TO
As = 2.1m3/1.35m.
As = 1.55 m3.
Calculo del largo y ancho del tanque.
LA = AS
3L = 4A
AS = (4/3) * A2
A2 = 3AS/4
A=1.25m.
L=1.70m. *
Calculo del volumen efectivo del tanque,
VE = VP - (EM)(PTXLM)
VE = 2.1m3 - ((0.1)(1.4)(1.7))
VE=1.9m3.
EM = Espesor del muro.
PT = Profundidad del tanque.
Calculo del tiempo de retención real.
TR = VE/(QM*60)
TR = 22.62 min.
Las dimensiones del tanque de cloración para absorber los picos son
Largo = 2.00 m
Ancho = 1.60m
Profundidad = 1.40 m
4.3.8. -LECHO DE SECADO DE LODOS.
Parámetros fijados:
Tiempo de secado (TS) = 10 días.
Tiempo de extracción (TE) = 7 días.
Volumen de lodos (VPP = 0.60m3/dia producidos. )
Espesor de aplicación (EA) = 3 días.
Parámetros calculados:
Volumen generado en 15 (VL) = 9 m3/dia días
Volumen del lecho = 8.0 m3
Area del lecho = 8.0 m2
Dimensiones:
Longitud = 3.2 m
Ancho = 2.5 m
Espesor de la cama de arena = 0.15 m fina
Espesor de la cama de arena = 0.15 m i -
gruesa
Espesor de la cama de grava = 0.15 m media
A continuación se anexan los planos de cada uno de los componentes en la planta de tratamiento de agua residual propuesta, todos los planos se encuentran en el orden correspondiente al recorrido del agua dentro de la planta iniciando con:
PL-8 PERFIL HIDRÁULICO
PL-3 CANAL DESARENADOR
PL-2 CARCANO DE AGUAS NEGRAS
PL-11 REACTOR ANAEROBIO
PL-7 TANQUE SEDIMENTADOR
PL-6 FILTRO BIOLÓGICO
PL-5 LECHO DE SECADO DE LODOS
PL-10 CISTERNA.
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LECHO DC SCCAOQ
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CAPITULO 5
CONCLUSIONES
Los procesos para la remoción de la materia orgánica, aplicables en las aguas
residuales, son: lodos activados, procesos a base de lagunas aireadas, procesos
fisicoquimicos y procesos aerobios-anaerobios.
Los procesos de lodos activados, obtienen un agua tratada de muy buena calidad,
superior a la requerida para el riego de áreas verdes y una eficiencia superior al 90%,
medida en DBO, pero presentan los siguientes inconvenientes:
- Alta inversión en equipo de aireación.
- Alto mantenimiento de las unidades que integran el tren de tratamiento.
- Alto consumo de energía.
- Gran generación de lodos productos del tratamiento, lo que ocasiona costos por
manejo, tratamiento y disposición de estos, representando hasta un 50% de la
inversión total de la planta.
Los procesos de lagunas aireadas y lagunas de estabilización tienen el inconveniente de
requerir una gran cantidad de energía, semejante a la necesaria para el proceso de lodos
activados; en el primer y segundo caso, también se requiere de gran cantidad de área,
aunada a los inconvenientes que para el desarrollo de las actividades turísticas tienen la
presencia de malos olores y fauna nociva, como mosquitos y ratas. Su eficiencia medida
en DBO, es del 85%.
En los últimos años, se han venido desarrollando digestores anaerobios que,
combinados con un proceso simple de depuración, compiten con las eficiencias de los
procesos aerobios y tienen la gran ventaja de que no requieren energía para operar.
Entre los digestores llamados de segunda generación, esta el digestor o reactor
anaerobio de lecho de lodos (UASB) que presenta las ventajas de no requerir grandes
extensiones de terreno, baja generación de lodos biológicos y bajos costos de operación
y mantenimiento. Este digestor, junto con un proceso simple de aireación como un filtro
percolador, presenta las siguientes ventajas:
- El área requerida no es mayor a la de un proceso convencional compacto.
- La eficiencia de remoción de materia orgánica esta entre el 80 y 90%.
- No requiere equipo de aireación, pues el mecanismo de oxigenación es por tiro
natural.
- Al no requerir equipos mayores, su construcción y equipamiento puede realizarse
hasta en cuatro meses.
- La generación de lodos biológicos es apenas una tercera parte de los obtenidos como
resultado de los procesos biológicos convencionales.
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