Grandes Obras de Saneamiento Tratamiento y reúso del agua residual en el Programa de Sustentabilidad Hídrica de la Cuenca del Valle de México

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(1)

Grandes Obras de Saneamiento

Tratamiento y reúso del agua residual en el

Programa de Sustentabilidad Hídrica de la Cuenca del Valle de México

Ernesto Espino de la O Gerente de Agua y Saneamiento

Coordinación de Proyectos Especiales de Agua Potable y Saneamiento del Valle de México 25 de septiembre de 2012, México, D.F.

(2)

Introducción

(3)

Valle del Anáhuac Siglo XV

Balance hidráulico por precipitación y

evaporación

La desaparición de

superficie lacustre rompe el equilibrio.

El riesgo de inundaciones de la zona urbana se

vuelve una constante a lo largo de la vida de la

ciudad de México

Al poniente:

Sierra de Las Cruces Al oriente:

Sierra Nevada (Ixtla. y Popo.)

Al norte:

Sierra de Pachuca Al sur: Sierra de

Chihinautzin

Sierra de Guadalupe

Tomado de blog “especies en acción”, 2011

(4)

Control de inundaciones a través de la exportación de agua a la cuenca vecina.

Déficits de agua en Valle de México, superávits en el Valle del Mezquital

Condición Original

Condición

Actual

(5)

3.0

17.4

- 5 10 15 20

1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000

Po b laci ó n , m il lo n es

Crecimiento poblacional del Área Metropolitana de la Ciudad de México

Al aumentar la población, aumentó la demanda de agua Fue necesario desarrollar fuentes complementarias de suministro en forma rápida y económica.

La principal fuente fue más pozos en el Valle y el resultado fue sobre-explotación y hundimientos del suelo.

(6)

6

Crecimiento de la ciudad del Siglo XV al Siglo XXI

El área urbana actual de la ZMVM es de 2,000 km

2

. La superficie lacustre en el siglo

XVI era de 2,000 km

2

(7)

Arcillas compresibles saturadas, lecho de

los lagos

2. Nivel freático desciende 3. Aire llena espacios intersticiales en

lechos granulares, zona vadosa

Sobre-explotación del acuífero y hundimiento del suelo

Medio granular saturado

Nueva infraestructura construida bajo las arcillas 1. Extracción

de agua

4. Drenado de agua de las arcillas

Nivel original del suelo Lecho de río

“Paredes” en los bordos de los ríos

(8)

Porcentaje de tratamiento de aguas residuales en localidades mayores a 50,000 habitantes

Situación del Saneamiento en México

Localidad Cobertura de

tratamiento en 2009

Monterrey 98 %

Puerto Vallarta 93 % Aguascalientes 98 %

Tijuana 89 %

Tuxtla Gutiérrez 83 %

Oaxaca 51 %

Puerto Peñasco 47 %

Valle de México 12 %

(9)

El Programa de Sustentabilidad Hídrica del Valle de México Un plan integral de manejo del agua

Metas

1. Sustentabilidad hídrica: revertir la sobre-explotación del acuífero,

2. Emplear sólo agua residual tratada en riego agrícola,

3. Saneamiento de cauces a cielo abierto,

4. Desarrollar una fuente sustentable de suministro de agua para el Valle de México,

5. Drenaje: prevenir la inundación de zonas urbanas .

(10)

Principales obras de saneamiento en el

PSHCVM

1. Atotonilco

: riego agrícola de 80,000 ha en el Valle del Mezquital y restauración de calidad de los depósitos subterráneos de agua para su futuro aprovechamiento para agua potable.

2. El Caracol

: riego agrícola de

4,500 ha, restauración ecológica del Lago de Texcoco, recarga directa de acuíferos con agua residual tratada,

3. Zumpango:

cancelación de pozos de riego agrícola y

recuperación del Vaso de Zumpango

4. Vaso El Cristo

: riego agrícola, liberación de agua del vaso de Guadalupe para agua potable y cancelación de pozos

(11)

PTAR Atotonilco

(12)

La Planta de Tratamiento de Aguas Residuales (PTAR) Atotonilco

Población servida 12’000,000

Área del terreno de la planta 160 ha Movimiento de tierra 6,500,000 m

3

Concreto 330,000 m

3

Acero estructural 40,000 ton

Gasto de diseño 35 m³/s

1,100 millones de m³/año

….. pero su principal interés radica, más que en su tamaño, en el papel preponderante que la planta juega en el alcance de la meta de sustentabilidad hídrica del Valle de México

Una obra de grandes dimensiones, desde cualquier punto de vista……

(13)

Capacidad y normas de efluente

Gasto de diseño (m³/s)

Promedio 23

Módulo adicional en época de lluvia 12

Sobrecarga 7

Total 42

Capacidad

60% de las aguas residuales de la ZMVM.

Calidad de efluente

Norma Oficial Mexicana NOM- 001-SEMARNAT- 1996 para riego agrícola sin

restricciones

(14)

Sedimentación

primaria Efluente a

riego agrícola

Decantador

lamelar Filtración

en tela

Cloración

Influente 35 m³/s

Reactor biológico

Sedimentación

secundaria Cloración

Trat. Quim.

Fase I

Trat. Quim.

Fase II

Efluente a río y

presa Cribado

Des-

arenado Espesador gravimétrico

Espesador DAF

Digestión anaeróbica

Cogeneración

Des- hidratado

Monorrelleno aeróbico Lodo

primario

Mezclado

Recirculación

Biogás

Tren de procesos de la PTAR Atotonilco

Secas 23 m³/s

TPC

Exceso lluvias 12 m³/s

TPQ

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Datos económicos y financieros

pesos octubre 2009

Monto total de la inversión: 10,022 M$

Inversión en la construcción de la PTAR, M$ 9,389

Costo anual total 1,066 millones de $/año Población servida 12 millones de habitantes

Costos unitarios

89 pesos por habitante por año 1.05 $/m³

Costos por familia de cuatro miembros: 7 pesos por semana

(16)

Ahorro de energía y control de emisiones de GEIs

1. El biogás derivado del procesamiento de lodos se utilizará para generar electricidad y producir vapor.

La electricidad generada permitirá satisfacer 2/3 de la demanda de la planta, aproximadamente 24 MW.

El vapor se utilizará para calentar los digestores anaeróbicos.

2. El lodo, estabilizado y deshidratado, se extenderá sobre el suelo en capas finas de no más de 15 cm de profundidad; una vez en su lugar, el lodo será periódicamente mezclado con discos de arado para eliminar la humedad y garantizar que la descomposición de la materia orgánica se produzca en condiciones aeróbicas.

Beneficios:

1. reducir el consumo de electricidad externa, 2. satisfacer los requerimientos de calor la planta,

3. reducir la cantidad de emisiones de gases de efecto

invernadero.

(17)

Vista computarizada de planta terminada

(18)

BANOBRAS

Banco de desarrollo Fideicomiso 2169 FONADIN

Fondo de desarrollo de infraestructura

Contratista

Créditos Recursos propios

Subsidio,

49% de CC 51% de CC

60%

40%

Costo de

Construcción, 9,389 M$

Esquema de contratación y

financiamiento Durante la construcción

CONAGUA Agencia Ejecutora

Construcción de PTAR por

Contratista

(19)

BANOBRAS

Banco de desarrollo Fideicomiso 2169

Contratista

Créditos comerciales Recursos propios

del contratista

60%

40%

Construcción de PTAR por

Contratista

Esquema de contratación y

financiamiento Durante la construcción Durante la operación

CONAGUA Agencia Ejecutora

CONAGUA Agencia Ejecutora

Gobierno Federal Gobierno

del Distrito Federal

Gobierno del Estado de México

Pago Anual

1,066 M$/año

Tarifas de agua y saneamiento

T2+T3 Op. &

Mant.

Operación de PTAR por

Contratista

Volumen de agua tratada = 1,000 Mm³/año Costo unitario = 1.05 $ / m³ ,

pesos octubre 2009

Costo unitario = 1.18 $ / m³,

pesos junio 2012

T1 Capital

(20)

Beneficios de la PTAR Atototonilco

Proteger la salud de la población de la región y estados aledaños

Evitar la contaminación

de productos agrícolas

(21)

Siguen conclusiones

El tratamiento de las aguas ayudará a mejorar la:

 Salud.

 Higiene.

 Calidad de vida.

 Economía con productos de alta calidad.

 Preservar los recursos naturales y mejor equilibrio del medio

ambiente.

 El desarrollo armónico y limpio

de la región.

(22)

PTAR El Caracol

1a etapa: reúso del agua tratada para riego agrícola

y restauración ecológica

(23)

Proyecto El Caracol

1ª etapa

• Cancelación de pozos para riego de zonas agrícolas, 4,500 ha

• Riego de la zona de mitigación

ambiental (PELT), 1,800 ha

Total: 6,300 ha con

láminas de 1 m/año

6.3 Mm³/año=2m³/s

(24)

Parámetro Límite Permisible Demanda Bioquímica de Oxígeno < 20 Sólidos Suspendidos Totales < 20 Coliformes fecales, NMP/100 ml < 1,000 Huevos de Helminto, H/litro < 5

Grasas y Aceites < 15

Pretratamiento + Tratamiento Primario + Tratamiento Secundario + Desinfección Con sistema de control de olores y sin tratamiento de lodos

Calidad del efluente NOM-003

Servicio público con contacto indirecto.

Tren de procesos

Gasto de diseño: 2 m³/s

(25)

Estructura Financiera

Estructura Financiera %

FONADIN 40

Capital de Riesgo 20

Crédito 40

Plazos meses años Periodo de Inversión 30 2.5 Periodo de Operación 246 20.5

Total 276 23

(26)

Calendario de eventos de PTAR El Caracol

1ª etapa

Evento Plazo

Fechas años

Publicación de la convocatoria 15 mayo 2012

Recepción de ofertas 22 Ago. 2012

Fallo 11 Sep. 2012

Fechas tentativas

Firma de contrato 30 Sep. 2012

Entrada en vigor de contrato 1 Dic. 2012 Inicio de período de inversión

2.5 1 Dic. 2012 Fin de período de inversión 1 Jun. 2015 Inicio de período de operación

20.5 1 Jun. 2015

Fin de período de operación 1 Dic. 2035

(27)

Caudal tratado 2 m3/s

63 Mm3/año

Inversión inicial 764 M$

Costos anual total 75 M$/año

Costo unitario, sin FONADÍN 1.19 $/m3 Costo unitario, con FONADÍN 1.83 $/m3

Costo de tratamiento de PTAR El Caracol

(28)

PTAR El Caracol

2ª etapa: recarga directa de acuíferos

Área: 370 km2

Prof.: 600 m

(29)

Zona de estudio de condiciones hidrogeológicas

CIGSA, 2011, 2012

Superficie estudiada 370 km2

Acuíferos estudiados

1. Cuautitlán-Pachuca 2. Texcoco

3. ZMCM

Tareas

Exploración geofísica Censo de pozos

Piezometría Hidrometría

Pruebas de bombeo

(30)

Abatimiento de los niveles freáticos

CIGSA, 2011, 2012

El acuífero está en franco abatimiento, más de 60 m, en

promedio, entre 1975 y 2011.

El abatimiento

promedio anual es de 1.70 m por año.

La zona con mayor

abatimiento es Los

Héroes Tecámac.

(31)

Pozos piloto y de monitoreo para pruebas de recarga.

Dos pozos de

recarga a 250 y 300 m y 4 pozos de

monitoreo.

Pruebas de recarga con alternación de flujos

Pruebas de recarga de acuífero

GeoPerSA, 2011, 2012

(32)

Clasificación iónica del tipo de agua de los acuíferos

20 40

60 80

20 40 60 80 20

40 60

80

20 40 60 80

Ca Na+K HCO3 Cl

Mg SO4

M M

M

F F

F

C C

C

I

I

I

D

D

D

B

B

B

K K

K

L L

L

N N

N

A

A

A

J

J

J

E

E

E

G

G

G

H

H

H

SIMBOLOGIA

1 10

12 13 14

15

16 2

3 5

6 8 7

9

B POZO 14 (RAMAL REYES-ECATEPEC)

C POZO 16 (RAMAL REYES-ECATEPEC)

D POZO 26 (RAMAL REYES-ECATEPEC)

E POZO 31 LAS FUENTES (SAPASE)

F POZO 314 (SAPASE)

G POZO 315 (SAPASE)

H POZO 325 (SAPASE)

J POZO GAVM 2 (SAPASE)

K POZO SOMERO EL CARACOL

A BONITO ECATEPEC, POZO 35 (SAPASE) 5

15 12

14 7

10 8 9

I POZO 33 (RAMAL REYES-ECATEPEC) 13

6

16

L SAN CRISTOBAL (TEXCOCO) 2

M SAN RAMON 1 (TEXCOCO) 1

N SAN RAMON 2 (TEXCOCO) 3

Estudio hidrogeoquímico

UASLP 2011

(33)

Zona de recarga

(34)

PSHCVM

Obras pendientes de saneamiento y reúso

(35)

Tareas Pendientes 2ª etapa Planta El Caracol

para recarga directa de acuíferos

Diseño conceptual

• Tratamiento avanzado, efluente de calidad equiparable a la del agua potable (NOM 014)

• Entorno urbano,

• Restricción en uso de productos químicos,

• Control estricto de olores,

• Tratamiento y disposición de lodos fuera de la planta,

Capacidad y objetivos

• 2 m³/s, con la posibilidad de

incrementar su capacidad en función de los estudios en proceso de recarga de los acuíferos Texcoco y Cuautitlán- Pachuca

Zum- pango

(36)

Tareas Pendientes PTAR Zumpango

Diseño conceptual

• Dos trenes de tratamiento, uno convencional y el otro con

tratamiento terciario

• Planta en entorno urbano,

• Control estricto de olores,

• Tratamiento y disposición de lodos fuera de la planta,

Capacidad y objetivos

• 1 m³/s de efluente con tratamiento avanzado para la recuperación en calidad y cantidad del Vaso de Zumpango

• 1 m³/s con tratamiento secundario para sustitución de pagua de pozos empleada actualmente en riego agrícola.

Zum- pango

(37)

Zumpango

San Diego-Tecámac 165 l/s Jaltenco, 18 l/s

Zumpango sur, 114 (1,042 l/s en 2025) Zumpango norte (501 l/s en 2025) San Juan Zitlaltepec

23 l/s

San Pablo de las Salinas, Alborada Jaltenco, Nicolás

Bravo, Quintana Roo, Bahía 403 l/s Tultepec, 88 l/s Melchor Ocampo

25 l/s

Potrero del Rey

Dren Chapultepec

Sadasi Canal Cartagena

1,348 l/s

Nextlalpan Margarita G.

del Mazo

Jaltenco

Ma. Emilio Farías

Chiconautla 1.0 m³/s Teotlalli

Tultepec

Las Salinas, Santiago Atocan

CFE 0.7 m³/s

Q

PTAR Q en m³/s

*

Gasto y ubicación en función de planes municipales de

desarrollo

Descargas de aguas residuales en cuenca propia

Conteo de población 2005, dotaciones de agua CAEM, proyecciones de CONAPO; época de secas, con 20% de aportación pluvial, en

m³/s

2025 3.3 m³/s

Demandas de agua residual

m³/s, promedios mensuales en época de secas

DR 088 Chiconautla 1.5

Gran Canal 0.5

Extracciones en los túneles 1.4

Salida de túneles 4.0

Total de agua para riego de Gran Canal 7.4 Reúso en vaso de Zumpango 2.0 Gasto ecológico de río Salado 1.1

Demanda total 11.0

Fuentes de agua residual del Gran Canal

m³/s, estimados para el año 2025

Aportación de cuenca propia 3.3 Caudal requerido en inicio de Gran Canal 7.7

Aportación total 11.0

•No incluye consideración por picos diarios de demanda para riego.

•No incluye gastos extras de ciudad bicentenario Zumpango

Extracciones en túneles 1.4m³/s Salida de

túneles 4.0 m³/s

Suma de extracciones en Gran Canal 0.5 m³/s

Tareas Pendientes

PTARs Gran Canal

(38)

Tareas Pendientes PTAR Vaso El Cristo

Diseño conceptual

• Similar al de la PTAR El Caracol,

• Entorno urbano,

• Restricción en uso de productos químicos,

• Control estricto de olores,

• Tratamiento y disposición de lodos fuera de la planta,

Capacidad y objetivos

• 2 m³/s para sustituir agua

subterránea que se usa actualmente en riego agrícola

• 2 m³/s para liberar para uso potable agua de la presa Guadalupe que

actualmente se usa en riego agrícola.

Zum- pango

(39)

Tareas Pendientes Saneamiento Presa Guadalupe y planta

potabilizadora

Diseño conceptual

• Control de descargas al vaso,

• Planta potabilizadora,

• Conducción

Capacidad y objetivos

• 1. 5 a 2 m³/s

• Suministro de agua potable a la ZMCM.

Zum- pango

(40)

Tareas Pendientes Aprovechamiento del Acuífero del Mezquital como nueva fuente de suministro para el Edo. de

Hidalgo y el Valle de México

Diseño conceptual

• Desarrollo de campo de pozos,

• Potabilización,

• Bombeo y conducción

Capacidad y objetivos

• Sujeto a validación por estudios en proceso, 5 a 8 m³/s,

• Nueva fuente sustentable de agua potable,

• Restauración de balances hidráulicos en los acuíferos del Mezquital y del Valle de México

Zum- pango

(41)

Tareas Pendientes

Obras complementarias a la PTAR Atotonilco

Programa de saneamiento de la cuenca alta del río El Salto, entre canal Santo Tomás y la PTAR.

Objetivo: evitar recontaminación del agua tratada del TPQ

Control de descargas municipales en los distritos de riego del Valle de mezquital

Objetivo: Evitar recontaminación del efluente tratado

del TPC.

(42)

Tareas Pendientes

Costos estimados de plantas de tratamiento

Proyecto tratamiento Nivel de

Caudal de diseño

m3/s

Costo del proyecto

M$

Reúso Valle de México

El Caracol, 2a etapa Avanzado 2.0 1,950

Zumpango, tren 1 Secundario 1.0 488

Zumpango, tren 2 Avanzado 1.0 975

Vaso El Cristo Secundario 4.0 1,950

Sumas 8.0 5,363

Control de calidad de agua de riego

Gran Canal, cuenca propia Secundario 3.5 1,706 Gran Canal, cabeza Secundario 7.5 3,656

Huehuetoca Secundario 0.5 244

Berriozábal Secundario 1.0 488

Sumas 12.5 6,094

Total 20.5 11,456

(43)

Preguntas

Ernesto Espino de la O

Gerente de Agua y Saneamiento

Coordinación General de los Proyectos de Abastecimiento de Agua Potable y Saneamiento del Valle de México

Subdirección General de Agua Potable, Drenaje y Saneamiento Comisión Nacional del Agua

Insurgentes Sur 1228 - 6o. piso, Col. Tlacoquemécatl del Valle, Del. Benito Juárez 03200 Tel. 5559-5105, Fax 5559 5693

ernesto.espíno@conagua.gob.mx

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Referencias