201
1
“
UTILIZACIÓN
DE LAS
AGUAS RESIDUALES
MUNICIPALES”
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL Y DE RECURSOS NATURALES
CURSO:
METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION CIENTIFICA
DOCENTE:
JORGE QUINTANILLA ALARCON
ALUMNO:
LUNA QUISPE JEAN PIERRE PAOLO
CODIGO:
INDICE Pág. INTRODUCCIÓN ……… 4 CAPÍTULO I GENERALIDADES ………... 5 1.1 Antecedentes ……… 6 1.2 Problemas……… 9
1.3 Formulación del problema ………. 11
1.4Objetivos ……… 11 1.4.1 Objetivo general ………. 11 1.4.2 Objetivos específicos………. 12 1.5 Hipótesis ………. 12 1.5.1 Unidad de Análisis……….. 12 1.5.2 Variable Dependiente………. 12 1.5.3 Variable Independiente……….. 12 1.6 Importancia ………. 13 CAPITULO II MARCO TEORICO……….. 14 2.1Marco Teórico ……… 15 2.1.1Marco Referencial ……….. 15 2.1.2Marco Conceptual………. 25
2.2Marco Legal e Institucional ….……….. 45
2.2.1 Normativa General……….. 45
2.2.2 Normativa Especifica ……… 55
CAPÍTULO III METODOLOGÍA ………. 76 3.1 Método Observativo ……….. 77 3.2 Método Deductivo ……….. 80 3.3 Método analítico……… 80 CAPÍTULO IV INGENIERIA……… .91
4.1 Tratamiento de aguas residuales ……….. 92
4.2 Sistemas de tratamiento de aguas residuales ………... 94
4.3 Proyectos ………..128 CAPÍTULO V PROPUESTAS DE SOLUCIÓN ……….. 133 5.1 Propuestas ……… 134 CAPÍTULO VI CONCLUSIONES ……….. 137 CAPÍTULO VII ANEXOS ………..……… 139 CAPÍTULO VIII REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ……… 169
INTRODUCCION
En el siguiente trabajo presentamos una recopilación de la utilización de las aguas residuales municipales a nivel de lima metropolitana.
Los diferentes métodos aplicados en las diferentes municipalidades están enfocadas en la captación de las aguas que cruzan dichos distritos otras captan el agua directamente del alcantarillado (Tipo agua doméstica).
La reutilización de las aguas es destinada al mantenimiento y conservación de las áreas verdes de las municipalidades. Cabe resaltar que estas plantas generan un ahorro del uso del agua potable que en estos tiempos es escaso y demanda un gasto extra a las municipalidades.
La inversión en la instalación y funcionamiento de dichas plantas son recuperadas en corto y mediano plazo, dependiendo de las características de la planta.
Estos tratamientos tienen para el medio ambiente y así lograr la concientización de las demás autoridades municipales que tiene sistemas de tratamiento de agua.
CAPITULO I
1.1. ANTECEDENTES
Desde los años siguientes a su fundación en 1535, la ciudad de Lima no había conocido un período de crecimiento como el que había vivido en la segunda mitad del siglo XX. Entre 1940 y el año 2000, la población de la ciudad paso de 645 mil habitantes a 7 millones 536 mil, multiplicando su población 11 veces. En el mismo período, el área que ocupaba la ciudad aumento de 5 mil hasta 78 mil hectáreas (casi 16 veces).
Esto incremento de la población provoco la demanda de agua potable y la urgencia de una adecuado sistema de alcantarillado y la zona sur de la provincia de lima no fue la excepción, en este caso el distrito de San Juan de Miraflores el cual hunde sus raíces por un lado, en las “invasiones” urbanas más importantes del Sur de Lima.
A partir de 1958 dos años después que familias de escasos recursos económicos comenzaron a instalar sus esteras en las entonces deshabitadas Pampas de San Juan, llegándose así a conformar lo que después se llamaría Ciudad de Dios en clara alusión a la significativa fecha en que se inicia esta invasión, se puso en operación el tratamiento de las aguas servidas de poblaciones asentadas en dicha zona, al no existir colectores ni desagües se opto por las lagunas de oxidación.
Al inicio no se conto con ningún control técnico, eliminándose el efluente hacia los terrenos adyacentes, en donde el agua percolaba totalmente. Posteriormente, ciertas familias se instalaron en la zona, utilizando el efluente para fines agrícolas en una extensión de 50 hectáreas. La falta de manejo permitió la invasión de plantas rivereñas y flotantes en las lagunas, además, se constituyo en un criadero de zancudos que por acción del viento invadian las zonas pobladas.
En 1959, con base en los estudios de investigación realizados por el ingeniero Alejandro Vínces Araoz, la Junta Nacional de Vivienda construyó las lagunas de San Juan de Miraflores (SJM). Entre 1960 y 1964 se desarrollaron por razones topográficas dos grandes baterías (alta
y baja), formadas por 11 lagunas primarias y 10 lagunas secundarias. El área de las lagunas en total cubría 21 ha; 7,67 ha correspondían a lagunas primarias y 12,33 hectáreas a lagunas secundarias. Todo esto dentro del gran “proyecto ecológico de San Juan de reuso de aguas servidas, relleno sanitario de basuras, forestación y mejoramiento ambiental (de su propia autoría)”.
Mediante el tratamiento de las aguas residuales se empezaron a regar 100 ha de bosques, se construyeron los parques 23 y 26 además de huertos y se destinó una zona para el desarrollo de cultivos forrajeros, frutales y plantas de tallo alto, mayormente chala y maíz.
En la actualidad la planta de tratamiento de aguas residuales “San Juan” sigue en funcionamiento la cual forma parte del Proyecto San 7artola; el cual también fue uno de los tantos proyectos que realizó el ingeniero Alejandro Vinces Araoz cuando ocupo la vicepresidencia del Servicio de Agua Potable y Alcantarillado de Lima (SEDAPAL /1986-1988).
El diseño aun se conserva, pero a sufrido mejoras y se tratan aguas de dos distritos recibe un caudal total de 400 l/s entre las dos 2 baterías de tratamiento (alta y baja), las cuales se monitorean desde la sala de control.
En la parte alta se tratan los desagües de Villa el Salvador, con un Caudal de diseño de 400L/s, y esta compuesta por:
•Dos sistemas de Reja mecanizadas, Dos desarenado res y Dos series de Lagunas de tratamiento, cada serie consta de 2 lagunas Aereadas de Mezcla Completa (LAMC) en serie (72 x 80 x 3m); 3 lagunas Aereadas de mezcla parcial (LAMP) en serie (48x 80x3m); 2 lagunas de Sedimentación (LS) en paralelo (72 x 40 x 3m); 3 lagunas de Pulimento (LP) en serie( 90 x 80 x 3m) y por último una cámara de desinfección (TD-1).
En la parte baja se trata los desagües de San Juan de Miraflores con un caudal de diseño de 400L/s y una caudal proyectado del colector Surco de 200L/s y está compuesta por: Tres desarenadores, 3 series de lagunas con la misma característica de la parte alta (2 existentes y una futura), una cámara de desinfección (TD-2).
Dentro de cada Laguna aireada de Mezcla completa (LAMC) existen dos Aireadores Verticales (22KW) y cuatro aireadores horizontales (2 de 22 KW y 2 de 15 kw); y en cada Laguna Aireada de Mezcla Parcial (LAMP) existen 2 Aireadores Horizontales de 11KW.
Dentro de las condiciones de diseño se contempló, para cada serie una calidad de afluente de las siguientes características: DBO=250 mg/l, Caudal =200L/s, Carga Aplicada= 430 Kg DBO/día , SS=250 mg/l, CT =4x107, CCT =2X107 Y Huevos de Helmintos=60Nº/L.
Y con porcentajes de remoción de DBO=90mg/L, SS=40mg/L, CCT=1x103, Tasa de remoción de DBO en LAMC de75% y LAMP 65%
“La importancia de la bioestabilización de las aguas servidas y el Proyecto San Juan se evidencia en la disposición sanitaria de los desperdicios sólidos y líquidos mediante sistemas de tratamiento adaptados a las condiciones locales, utilizando técnicas sencillas y económicas que se apoyan en los procesos de purificación de la naturaleza. Así, por el mecanismo de reciclaje, los desperdicios sólidos y líquidos pueden ser usados para establecer el equilibrio entre el hombre y el entorno que lo rodea, protegiendo la salud pública mediante el gobierno eficaz de la salud ambiental”. FIGURA 1.
“La trascendencia de Alejandro Vinces Araoz está en su trabajo científico y en que su lucha contra la contaminación ambiental cada día se extiende más a nivel de la conciencia nacional, americana y mundial. Siempre fue un valiente luchador en defensa del medio ambiente y la salud pública.
Tuvo que enfrentar muchas veces el poder político y económico de los contaminadores con riesgo de su vida y de su libertad.”
1.2. PROBLEMA
Las aguas residuales municipales de Lima Metropolitana no reciben el adecuado interés como fuente de recurso agua, y son en su mayoría arrojados al mar sin tratamiento alguno, teniendo en varios casos la extracción de estas aguas residuales para el riego de áreas verdes e incluso zonas agrícolas, llevando contaminantes a los alimentos que gente consume.
Algunas municipalidades tratan sus aguas y las usan para riego de areas verdes, dado que solamente se les otorga un tratamiento primario o secundario a las aguas. Prima entonces el uso del recurso hídrico desde puntos de agua, es decir, agua potable, combinado con aguas de ríos, canales superficiales y subterráneos, por supuesto sin tratar, acarreando otros problemas, tanto a la salud de las personas que consumen o usan estas aguas, así como por sobrecarga de materia orgánica y sustancias tóxicas provenientes de la industria en los parques, jardines y zonas agrícolas y otras áreas verdes regadas con estas aguas.
En algunos distritos, en comparación, con otros distritos que no poseen el tratamiento de las aguas los costos son al final más altos por el uso de agua potable que envés de aplicar algún tratamiento y esta sea apta para riego.
En otros se atenta al medio ambiente por el uso de agua de río, o proveniente de pozos subterráneos y canales, de donde se desconoce lacalidad del agua.
1. La falta de iniciativa de las autoridades, su desinterés y dejadez se hacen evidentes al momento de tratar estos temas. La ausencia de proyectos es característica común de algunos distritos, mientras que en
otros hay proyectos que se encuentran frenados, según ellos, por entidades superiores, como SEDAPAL.
Se puede considerar a la planta de tratamiento de SEDAPAL, La Atarjea, como la mayor planta de aguas residuales municipales, dado que mejora la calidad de las aguas que han sido contaminadas por los poblados y actividades mineras de la parte alta de la cuenca del río Rímac, convirtiéndoles en agua potable. Esto es la mejor muestra del tratamiento y reuso de la aguas en un tratamiento terciario.
Ahora el problema para la ciudad es la falta de tratamiento de sus aguas residuales para un rehúso, ya sea en áreas verdes principalmente y el tratamiento del agua hasta un nivel que sea apto para el consumo humano, siendo este último el más complicado de implantar por los costos elevados del sistema que en este caso las municipalidades no pueden afrontar. Pero el tema se extiende hasta los mares, dado que por la falta de plantas de tratamiento se vierten todas las aguas contaminadas directamente la mar, a través de los conocidos colectores estas aguas principalmente son de tipo domestico
Si implementamos en todos los distritos, solo de la zona de Lima Metropolitana, plantas tratamiento de aguas residuales de tipo domestica o simplemente de las aguas municipales, no se lograría abarcarlas por completo, es decir, tratar el total de m3 emitidos por día es algo que no se
realiza ni en los países más desarrollados.
Uno de los motivos que más importan en estos tiempos es el reuso de las aguas residuales, además del cuidado del ambiente, es por supuesto el enfrentar la escasez de agua que se aproxima por el crecimiento demográfico y por el derretimiento de glaciares a causa del calentamiento global.
¿Qué beneficios se obtienen al implementar plantas de tratamiento de aguas residuales?, ¿Se logra reducir satisfactoriamente el impacto ambiental, los efectos a la salud y los costos del uso de agua potable?
1.4. OBJETIVOS (GENERALES-ESPECIFICO)
1.4.1. OBJETIVOS GENERALES
• Proponer el ahorro de agua potable en los distritos de Lima utilizando en su lugar aguas provenientes de plantas de tratamiento, aprovechándolas en el riego de áreas verdes.
• Plantear las posibilidades de ahorro en costos de los municipios al utilizar e implementar plantas de tratamiento de aguas residuales.
• Explicar las ventajas de la implementación de las plantas de tratamiento de aguas residuales en la mitigación del impacto ambiental y en los efectos a la salud.
1.4.2. OBJETIVO ESPECÍFICO
• Comparar las diversas gestiones municipales para observar la presencia o ausencia de plantas de tratamiento de aguas residuales, mejoras de la calidad ambiental del distrito, los gastos y el ahorro en cada una de ellas, así como los proyectos referentes al tema.
El uso de plantas de tratamiento de aguas residuales en los municipios conlleva a la reducción del impacto ambiental, los efectos a la salud y los costos por utilización de agua.
1.5.1 Unidad de Análisis:
Plantas de tratamiento de aguas residuales municipales a nivel de lima metropolita.
1.5.2 Variable Dependiente:
Agua residuales Municipales tratadas calidad y sus usos
Definición conceptual: Toma de muestra de agua para evaluar si existe disminución de organismos patógenos en plantas de tratamiento de aguas residuales municipales.
1.5.3 Variable Independiente.- Personas y/o empresas arrojen sus aguas
residuales por el alcantarillado
Definición conceptual:
Acción de contaminar aguas proviene de los ríos Rímac, Chillón y Lurín y aumentar su carga microbiana
Definición operacional:
Papel, Vidrio, Metales, Orgánicos, Desmonte, Pilas y Baterías
1.6. IMPORTANCIA
El ideal por excelencia en la utilización de plantas de tratamiento de aguas residuales ha sido y seguirá siendo disminuir hasta el mínimo la cantidad de contaminantes emitidos desde las urbanizaciones y la industria antes de ser vertido al mar o utilizados nuevamente para actividades humanas, para no alterar el equilibrio ecológico del cual dependemos.
CAPITULO II
MARCO TEORICO
2.1. MARCO TEORICO
2.1.1. MARCO REFERENCIAL
El tratamiento de aguas residuales surge como una necesidad debido a la escasa precipitación pluvial, la creciente población, la gran demanda de agua, los efectos de la deglaciación y la contaminación de nuestros ríos.
Lima se encuentra ubicada en una zona costera cálida en el verano; y templada, con mucha humedad y muy escasas precipitaciones pluviales en el invierno.
Estas características son determinadas por la presencia de la fría Corriente de Humboldt a lo largo del litoral peruano. Ella define la carencia casi absoluta de lluvias, del alto grado de humedad que llega hasta un 98%, y las moderadas temperaturas que son típicas de la Costa Central, recibiendo la casi nula precipitación de 25 mm por año.
Sus principales fuentes de agua son el agua superficial y subterránea. Por este motivo el agua residual tratada y no tratada es vista como una importante fuente alternativa de agua para riego.
Agua Superficial:
Proviene de los ríos Rímac, Chillón y Lurín.
Su caudal promedio mensual histórico es de 39 m3/s y cada uno e ellos
aporta (fuente SENAMHI/ INRENA 2005)
RIMAC CHILLON LURIN
29.5 m3/s 5.1 m3/s 4.5 m3/s
El 75% del agua disponible en Lima tiene como destino el consumo humano, seguido de la agricultura (22%), y las actividades industriales y mineras (INRENA, 2005).
Lima cuenta con una población aproximada de 8 630 004 de habitantes, el 85.4% de la población de la ciudad cuenta con acceso al sistema de alcantarillado (SEDAPAL, 2005), que recolecta 17.5 m3/s de aguas
residuales. Y solo el 10 % del volumen total es tratado, la gran mayoría es evacuada directamente al mar o a los ríos a través de los 7 colectores existentes, pero no todos funcionan total o parcialmente.
Si bien existen más de 40 experiencias de tratamiento y reuso de aguas residuales, el volumen de tratamiento (1.6 m3/s) representa solo el 9.2%
las aguas residuales (90.8%) son descargadas al río Rímac o al mar, originando problemas de contaminación tanto de los productos regados como de los recursos marítimos de consumo directo, elevando el riesgo de proliferación de enfermedades endémicas y alteración del equilibrio ambiental.
El uso de las aguas residuales en el ámbito intraurbano es reciente y está orientado principalmente al riego de áreas verdes.
Se ha estimado que actualmente se riegan 164 ha, que equivalen al 17% del área total atendida con aguas residuales.
De los 37casos analizados en Lima Metropolitana y Callao se desarrollan sobre 985 ha que utilizan un caudal aproximado de 1,478 l/s, equivalente a solo el 8% de los desagües recolectados y que provienen de alrededor de 575,000 habitantes y algo más de 115,000 viviendas de Lima y Callao.
El 54% de las experiencias identificadas se desarrollan dentro del ámbito periurbano y abarcan 818 ha que equivalen al 83% de las áreas regadas con aguas residuales.
En este ámbito es posible manejar este recurso con mayor facilidad y aceptación, incluso sin tratamiento.
En cambio, en el ámbito intraurbano es más aceptable el uso de las aguas residuales en el riego de las áreas verdes que en la producción de alimentos. Las experiencias medianas (de 1 a 20 ha) constituyen el 68% de los casos inventariados, mientras que las grandes (mayores a 20 ha) representan solo el 21%, sin embargo estas ultimas representan el 83% del área de reuso en Lima.
Casi la mitad de las experiencias (17) se ubican en la zona Sur de Lima, en donde se realizo la primera experiencia de reuso iniciado en 1964 y que luego se extendió a 600 ha de bosques y agricultura en San Juan de Miraflores y Villa El Salvador, incluyendo los parques zonales de Huayna Cápac y Huáscar.
Estas experiencias se han extendido luego en la zona Norte (9) en áreas agrícolas tradicionales que fueron rodeadas por la ciudad y desprovistas del abastecimiento regular de agua de río, requerimiento que fue parcialmente reemplazado por las aguas residuales. Recientemente las zonas Este y Centro de Lima han incorporado 6 y 5 experiencias respectivamente, que por limitaciones de espacio son más pequeñas y orientadas al riego de áreas verdes.
La Empresa Publica de Agua Potable y Alcantarillado de Lima (SEDAPAL) es la responsable del tratamiento del agua utilizada por el 50% de las experiencias de reuso para el riego de 352 ha. El resto de plantas de tratamiento son manejadas por los gobiernos locales (20%), el sector privado (12%) y los centros educativos y organizaciones comunitarias de pobladores y agricultores (18%).
Los responsables del tratamiento en el ámbito periurbano son principalmente las organizaciones de agricultores urbanos y productores, mientras que en el ámbito intraurbano los gobiernos locales tienen mayor representatividad. La Dirección General de Salud Ambiental (DIGESA) del Ministerio de Salud es el principal actor indirecto por su función de autorización y vigilancia del uso de las aguas residuales a nivel nacional.
En el caso de las zonas agrícolas es posible estimar que cerca de 2,000 habitantes que conforman las familias de los agricultores serian los principales beneficiados por los ingresos de esta actividad productiva.
A esta cifra se debe sumar cerca de dos millones de habitantes que se benefician con el consumo de los productos generados en la actividad productiva y que representan el 20% de la población de Lima, siempre que se garantice la calidad sanitaria con el uso de un agua tratada adecuadamente.
Las actividades productivas como agricultura y acuicultura se desarrollan en el 80% del área actualmente irrigada con aguas residuales en Lima, aun cuando solo representen el 41% de las experiencias existentes. Se han identificado una variedad importante de cultivos, que pueden ser agrupados en hortalizas, forrajes, plantas ornamentales, árboles frutales y hierbas aromáticas.
Además también se pueden citar otros cultivos importantes como ponciana, croto, gras americano y tilapia.
Por último también se puede considerar como un producto comercial la misma agua residual tratada que es vendida para el riego de áreas verdes municipales. Un numero mayor de casos (59%) están dedicados al reuso en actividades recreativas como áreas verdes, campos deportivos y parques públicos, que solo abarcan el 20% del área total irrigada con las aguas residuales.
Los forrajes son los cultivos con mas baja relación costo/beneficio, pero aun así son los mas trabajados con aguas residuales porque implican una inversión mínima para la buena productividad que se obtiene.
Sin embargo, algunos productores están sustituyendo estos cultivos por otros más rentables, ya que existen algunos productos como el gras y las hierbas aromáticas que tienen una relación beneficio/costo bastante elevada.
Las hortalizas mantienen en general una buena rentabilidad de 3 a 1 pero desafortunadamente son cultivadas con aguas residuales de mala calidad o no tratadas, por lo que se asume que en un futuro serán erradicados a menos que se implementen sistemas de tratamiento.
En estas circunstancias la tilapia puede aprovechar los reservorios de tratamiento que se instalen y lograr un rendimiento económico adicional interesante. Las poncianas también es un cultivo que esta creciendo rápidamente en el Sur porque logra un beneficio de 2 a 1 sin
invertir demasiado, a diferencia de los cultivos de plantas ornamentales que muestran menor beneficio.
De las 37 experiencias analizadas, tres casos riegan hortalizas con 716 l/s de agua sin tratar en el 40% del área total regada con aguas residuales en Lima.
Los otros 34 reutilizan 762 l/s de agua residual con algún tipo de tratamiento. Sin embargo, las plantas de tratamiento que operan en la ciudad reportan un caudal de efluentes de 1,670 l/s, por tanto se puede deducir que el 65.6% del agua tratada se reutilizan, y el resto se descarga al mar y los ríos. En suma, la cobertura de tratamiento en Lima apenas llega al 9% de las aguas residuales domésticas recolectadas.
De estas cifras también se deduce que actualmente se aplica 1.50 l/s.ha, que puede ser considerado como un gasto excesivo favorecido por la alta disponibilidad de las aguas residuales tratadas o sin tratar para aplicar un riego por gravedad por inundación (melgas) o surcos. Tomando en cuenta las condiciones áridas de Lima (clima, suelo y otros factores) se estima que el requerimiento de agua para un sistema de riego por gravedad no debería exceder de 1 l/s, por tanto el caudal utilizado podría abastecer un 50% mas de área actualmente regada, si se hiciera un uso más eficiente del agua.
Las lagunas de estabilización y las lagunas aireadas son utilizadas en el 58% de las experiencias -10 en cada caso- y riegan el 75% de la superficie inventariada.
Es importante mencionar que 7 de los 10 casos usan las aguas tratadas en lagunas aireadas de las plantas de San Juan y Huáscar recientemente construidas por SEDAPAL y que reemplazaron anteriores sistemas de lagunas de estabilización. Otros dos sistemas de lagunas aireadas son privados y pertenecen a los clubes de golf de Lima y La Planicie. Las plantas de lodos activados -8 casos- permiten el riego de 66 ha de áreas verdes y 49 ha agrícolas, que en conjunto constituyen el 22% de la superficie total irrigada con aguas residuales. Los humedales artificiales están presentes en 4 experiencias y los filtros percoladores en sólo dos casos, pero se tratan de pequeños proyectos que apenas atienden el riego de 3 y 12 ha respectivamente.
Costos de las experiencias de Tratamiento y Uso de Aguas Residuales en Lima Metropolitana y Callao
El mayor costo de inversión para tratar las aguas residuales domésticas en Lima ha sido de US$ 191/habitante y corresponde a las plantas de tratamiento de lagunas aireadas de San Juan de Miraflores y Huascar construidas al Sur de Lima, por lo que se deduce que SEDAPAL requeriría invertir cerca de US$ 1,500 millones para tratar las aguas residuales de todo Lima con esta tecnología.
Se ha estimado que las lagunas de estabilización constituyen la tecnología de mas bajo costo (US$ 19/habitante), por lo que en este caso la inversión de SEDAPAL sería de US$ 150 millones, monto que sólo representaría el 10% de la alternativa anterior. Sin embargo es necesario reconocer que sería difícil encontrar la cantidad de terreno requerido, a menos que se decida invertir para trasladar las aguas a zonas desérticas cercanas a la ciudad. Los sistemas de lodos activados reportan costos de inversión de US$ 70/habitante, por lo que aplicando esta alternativa tecnológica SEDAPAL requeriría una inversión de US$ 560 millones para tratar las aguas de la ciudad, un tercio de estimado para la opción de las lagunas aireadas como las construidas en el Sur de Lima. Sin embargo, es necesario que en forma paralela se evalúen los costos de operación y mantenimiento para elegir la tecnología más apropiada, ya que los lodos activados exigen incluir un sistema de desinfección adicional que eleva significativamente estos costos.
Plan Maestro Optimizado SEDAPAL, recolección de las aguas residuales en la región de Callao
SEDAPAL cuenta con un proyecto a largo plazo que es recuperar la costa verde, la bahía de Miraflores que se extiende desde la Punta hasta Chorrillos.
Alrededor de esta bahía, se concentran las poblaciones con mayor poder económico de todo Lima representados por el 60% de la clase A y más del 30% de la clase B vinculados directamente con el poder económico y político.
Se realizó un plan de gran magnitud y costoso, este plan preveía evacuar una parte de las aguas de Lima hacia el norte, y otro hacia el sur.
El 59% de las aguas servidas - 10m3/s - serán evacuadas hacia la playa
de la Taboada, al final de la autopista Faucett, al norte del aeropuerto.
Por eso, se construyo el famoso interceptor norte que recolecta las aguas de
El colector Centenario - triangulo San Miguel, Santa Beatriz, Miraflores
El colector Centenario - desde El Agustino hasta La Punta
El colector n°6 de San Juan de Lurigancho hasta el aeropuerto
El colector Comas en el cono norte.
De otra parte, 5,6m3/s de aguas servidas, que corresponden al colector
Surco, serán llevadas hacia la playa de la Chira al sur del morro solar de Chorrillos.
En estos dos puntos esta previsto una planta de tratamiento de desagües y una tubería de respectivamente 8000 y 3000 metros para llevar las aguas, ya tratadas al mar, denominándose Plan Maestro Optimizado SEDAPAL, 2005.
Evacuación de los desagües en Lima
El proyecto de SEDAPAL, de enviar más de la mitad de las aguas servidas de Lima en la playa de la Taboada fue probado más temprano que previsto.
En abril del 2008, después del colapso del colector San Miguel. Enviaron de manera previa las aguas residuales al interceptor norte.
La dificultad que tuvo SEDAPAL era que nunca había imaginado que la población tomara acciones donde los vecinos del norte del Callao y de Ventanilla se organizaron para que se cierre este colector.
Esta zona ya recibe directamente las aguas de dos colectores:
El colector centenario
El colector Comas,
También las aguas del río Rímac que reciben el colector Nº 6 y del río Chillón que recibe las aguas del colector de Puente Piedra – La Cachaza.
Y tras el colapso del colector de san miguel también recibiría el colector costanero.
Después de estos eventos, SEDAPAL considero de nuevo sus planes.
El objetivo sigue siendo recuperar la costa verde, es decir que quien se vería afectado de la situación de los desagües finalmente sería la población del norte del Callao y de Ventanilla.
Esta población además de recibir los desagües de 58% de los habitantes de Lima, no tiene acceso a este mismo servicio de desagües.
Recarga del Agua Subterránea con Aguas Residuales Urbanas
Las Metas en materia de suministro y saneamiento impulsadas por la ONU incrementarán aún más en la última década.
Muchos sistemas de alcantarillado descargan a los cursos de agua sin tratamiento alguno o con tratamiento parcial y con poca dilución en el estiaje, por lo que los caudales de aguas residuales disponibles para el riego son en realidad aguas negras.
+Por otra parte, es evidente que las prácticas comunes de manejo y reúso de aguas residuales en países en vías de desarrollo a menudo no son ni
planeadas ni controladas y generan altas tasas de infiltración a los acuíferos subyacentes en los climas más áridos. Esta infiltración incidental es a menudo el reúso local más significativo de aguas residuales urbanas en términos del volumen, pero rara vez se planea y casi nunca se reconoce como tal.
Este fenómeno tiene la ventaja de mejorar la calidad de las aguas residuales urbanas y de almacenarlas para uso futuro, pero también puede contaminar los acuíferos que se utilicen para el abastecimiento de agua potable.
Este tema tiene grandes implicaciones en términos de los enfoques futuros para la gestión del agua subterránea y las aguas residuales en muchos centros urbanos que se desarrollan rápidamente.
La recarga de aguas residuales ocurre en áreas urbanas debido a la presencia de:
• Instalaciones de saneamiento in situ es decir fosas sépticas y letrinas cuya descarga directa al subsuelo constituye una fuente difusa de contaminación continua.
• Sistemas de alcantarillado cuyos efluentes descargan aguas abajo del centro urbano y son usados para riego.
Este antecedente no sólo aborda la segunda situación y, con objeto de reconocer los beneficios potenciales tanto de la reutilizacion de aguas residuales para riego agrícola como de la recarga inducida de acuíferos, incluye la evaluación de sus consecuencias en ciudades de países en vías de desarrollo y propone acciones graduales para reducir el riesgo de contaminación del agua subterránea por esta práctica.
Las aguas residuales se infiltran directamente al subsuelo desde los sistemas de drenaje, y de forma indirecta por los excedentes de agua que se aplican para el riego agrícola en las zonas ribereñas. Investigaciones
realizadas en diversas partes proveen evidencia de que esta recarga ocurre a tasas mayores de 1.000 mm/a.
Por ende, se puede argumentar que la recarga incidental a los acuíferos es importante, ubicua y siempre debe ser anticipada como parte integral de un proyecto de reutilización de aguas residuales para riego agrícola.
El agua residual es muy apreciada por los agricultores, en particular los más pobres, debida a su disponibilidad continua y contenido de materia orgánica y nutriente que incrementa su productividad.
Sin embargo, su uso indiscriminado genera riesgos muy serios para la salud pública, tanto en los agricultores que están en contacto con las aguas residuales como en los consumidores de los productos crudos. También puede haber peligros a más largo plazo si las aguas residuales contienen efluentes industriales con elementos tóxicos como plomo, cromo, boro, etc. que afecten el suelo, disminuyan su fertilidad o se introduzcan en las cadenas alimenticias.
2.1.2. MARCO CONCEPTUAL
Tratamiento de aguas residuales
El objetivo del tratamiento es producir agua limpia o efluente tratado, reutilizable al ambiente, y un residuo sólido o lodo que con un proceso adecuado puede servir como fertilizante orgánico para la agricultura o jardinería.
Las aguas residuales pueden ser tratadas dentro del terreno de hospedaje como tanques sépticos u otros medios de depuración y en caso de zonas comunales, éstas son llevadas mediante una red de tuberías y eventualmente pueden utilizar bombas para ser trasladados a una planta de tratamiento municipal.
Los esfuerzos para colectar y tratar las aguas residuales domésticas de la descarga están típicamente sujetos a regulaciones locales y sectoriales regulaciones y controles.
Aguas residuales
Las aguas residuales son aquellas que proceden de haber sido tomadas para un uso determinado.
Los sistemas de alcantarillado que trasportan descargas de aguas sucias y aguas de precipitación conjuntamente son llamados sistemas de alcantarillas combinado.
Muchas aguas residuales también incluyen aguas superficiales procedentes de las lluvias. Las aguas residuales municipales contienen descargas residenciales, comerciales e industriales
En muchas áreas, las aguas residuales también incluyen algunas aguas sucias provenientes de industrias y comercios.
La división del agua casera drenada en aguas grises y aguas negras es más común en el mundo desarrollado, el agua negra es la que procede de inodoros y orinales y el agua gris, procedente de piletas y bañeras, puede ser usada en riego de plantas y reciclada en el uso de inodoros, donde se transforma en agua negra.
Aguas residuales urbanas
Procede de la contaminación en los núcleos urbanos como servicios domésticos y públicos, limpieza de locales, drenado de Aguas Pluviales
Tipos de contaminantes:
Entre estos tenemos materia orgánica en suspensión y disuelta, Nitrógeno, Fósforo, cloruro de sodio y otras sales minerales, micros
contaminantes procedentes de nuevos productos, y los residuos de lavado de calles que arrastran principalmente materia sólida inorgánica en suspensión, además de otros productos como fenoles, plomo, insecticidas proveniente de los jardines, etc.
Características Físico-Químicas
La temperatura de las aguas residuales oscila entre 10-20 ºC.
Unidades: gramos/habitante/día
Nitrógeno amoniacal: 3-10 gr./hab./d Nitrógeno total: 6.5-13 gr./hab./d Fósforo (PO43-); 4-8 gr./hab./d
Detergentes: 7-12 gr./hab./d
En lugares donde existen trituradoras de residuos sólidos las aguas residuales urbanas están mucho más cargadas 100 % más
Características Biológicas.
En las aguas residuales cuentan con numerosos microorganismos entre estos patógenos e inocuos.
Entre los patógenos tenemos el virus de la Hepatitis que en 1 gr. de heces de un enfermo existen entre 10 a 106 dosis infecciosas del virus de la hepatitis.
Tenemos también los ya conocidos coliformes fecales que son un indicador de contaminación importantísimo para el agua potable, un individuo evacua de 105-4x105 millones de coliformes por día.
Las aguas residuales urbanas contienen: l06 coliformes totales / 100 ml
Aguas residuales industriales.
Son las que proceden de cualquier proceso de producción, transformación donde se utilice el agua, incluyéndose los líquidos
residuales, aguas de proceso y aguas de refrigeración, es decir se derivan de la fabricación de productos.
Entre estos encontramos productos químicos tales como lejías negras, los baños de curtido de pieles, las melazas de la producción de azúcar, aguas de refinerías, etc.
Los materiales inorgánicos como la arcilla, sedimentos y otros residuos se pueden eliminar por métodos mecánicos y químicos.
El material que debe ser eliminado es de naturaleza orgánica, el tratamiento implica usualmente actividades de microorganismos que oxidan y convierten la materia orgánica en CO2, es por esto que nos
tratamientos de las aguas de desecho son procesos en los cuales los microorganismos son muy importantes.
El tratamiento de las aguas residuales da como resultado la eliminación de microorganismos patógenos, evitando así que estos microorganismos lleguen a ríos o a otras fuentes de abastecimiento.
Específicamente el tratamiento biológico de las aguas residuales es considerado un tratamiento secundario ya que este esta ligado íntimamente a dos procesos microbiológicos, los cuales pueden ser aerobios y anaerobios.
El tratamiento secundario de las aguas residuales comprende una serie de reacciones complejas de digestión y fermentación efectuadas por un huésped de diferentes especies bacterianas, el resultado neto es la conversión de materiales orgánicos en CO2 y gas metano, se puede
separar y quemar como una fuente de energía.
Debido a que ambos productos finales son volátiles, el efluente líquido ha disminuido notablemente su contenido en sustancias orgánicas. La
eficiencia de un proceso de tratamiento se expresa en términos de porcentaje de disminución de la DBO inicial.
Tipos de Vertidos Industriales. Continuos
Provienen de procesos en los que existe una entrada y una salida continua de agua; Procesos de Transporte, lavado, refrigeración
Discontinuos
Proceden de operaciones intermedias. Son los más contaminados baños de decapado, baños de curtidos, lejías negras, emulsiones.
Al aumentar el tamaño de la industria, algunos vertidos discontinuos pueden convertirse en continuos.
Clasificación de las Industrias según sus Vertidos.
Se clasifican en 5 grupos de acuerdo con los contaminantes específicos que arrastran las aguas residuales urbanas.
Industrias con efluentes principalmente orgánicos, papeleras, azucareras, mataderos, curtidos, conservas, lecherías, preparación de productos alimenticios, bebidas, lavanderías, etc.
Industrias con efluentes orgánicos e inorgánicos, refinerías y petroquímicas, textiles, fabricación de productos químicos, etc.
Industrias con efluentes principalmente inorgánicos, limpieza y recubrimiento de metales, explotaciones mineras y salinas, fabricación de productos químicos, inorgánicos.
Industrias con efluentes con materias en suspensión, lavaderos de mineral y carbón, corte y pulido de mármol y otros minerales, laminación en caliente y colada continua.
Industrias con efluentes de refrigeración, centrales térmicas, centrales nucleares
Valoración de la Carga Contaminante
Se ha recurrido al concepto de población equivalente, este valor se deduce dividiendo los Kg. de DBO (demanda biológica de oxígeno) contenidos en el agua residual, correspondiente a la producción de una unidad determinada, por la DBO que aporta un habitante por día.
En Europa se considera un valor medio de 60 gr. El término población equivalente sólo se refiere a una contaminación de carácter orgánico, para dimensionar la planta depuradora seria necesario por lo menos tener en cuenta además de la DBO, los Sólidos en Suspensión (SS).
En Francia se basaron en los parámetros de DQO, DBO y SS para el cálculo del canon de vertido.
En Francia y Cataluña existen tablas que establecen el canon de vertido industrial en función de la producción de la actividad o el número de operarios. Estos valores los aplican las Agencias Financieras de Cuenca.
El tratamiento de aguas residuales
Llamado también depuración de aguas residuales, proveniente de agua residual doméstica o industrial, es un proceso de tratamiento de aguas que a su vez incorpora procesos físicos, químicos y biológicos, los
cuales tratan y remueven contaminantes físicos, químicos y biológicos del agua efluente del uso humano.
Su principal objetivo es el tratamiento para producir agua limpia o reutilizable en el ambiente y un residuo sólido o fango también convenientes para los futuros propósitos o recursos.
El tratamiento de aguas residuales es alcanzado por la separación física inicial de sólidos de la corriente de aguas domésticas o industriales, seguido por la conversión progresiva de materia biológica disuelta en una masa biológica sólida usando bacterias adecuadas, generalmente presentes en estas aguas.
Tratamiento físico químico • Remoción de sólidos
• Remoción de arena
• Precipitación con o sin ayuda de coagulantes o floculantes
• Separación y filtración de sólidos
El agregado de cloruro férrico ayuda a precipitar en gran parte a la remoción de fósforo y ayuda a precipitar biosólidos
Tratamiento biológico
•Lechos oxidantes o sistemas aeróbicos
•Post – precipitación
•Liberación al medio de efluentes, con o sin desinfección según las normas de cada jurisdicción.
•Eliminación de los fosfatos de las aguas residuales domésticas.
•El tratamiento de las aguas residuales domesticas incluye la eliminación de los fosfatos. Un método muy simple consiste en
precipitar los fosfatos con cal apagada. Los fosfatos pueden estar presentes de muy diversas formas como el ión Hidrógeno fosfato.
•Eliminación de nitratos de las aguas residuales domesticas y procedentes de la industria.
•Se basa en dos procesos combinados de nitrificación y desnitrificación que conllevan una producción de fango en forma de biomasa fácilmente decantable.
Etapas del tratamiento
Tratamiento primario: Es para reducir aceites, grasas, arenas y
sólidos gruesos; es decir el proceso de asentamiento de los sólidos.
Este paso está enteramente hecho con maquinaria, por esa razón es conocido también como tratamiento mecánico.
Remoción de sólidos
En el tratamiento mecánico, el afluente es filtrado en cámaras de rejas para eliminar todos los objetos grandes que son depositados en el sistema de alcantarillado, tales como trapos, barras, condones, compresas, tampones, latas, frutas, papel higiénico, etc. Éste es el usado más comúnmente mediante una pantalla rastrillada automatizada mecánicamente. Este tipo de basura se elimina porque esto puede dañar equipos sensibles en la planta de tratamiento de aguas residuales, además los tratamientos biológicos no están diseñados para tratar sólidos.
Esta etapa es conocida como escaneo o maceración que incluye un canal de arena donde la velocidad de las aguas residuales es cuidadosamente controlada para permitir que la arena y las piedras de ésta tomen partículas, pero todavía se mantiene la mayoría del material orgánico con el flujo. La arena y las piedras son quitadas en el proceso para prevenir daño en las bombas y otros equipos en las etapas restantes del tratamiento.
El contenido del colector de arena podría ser alimentado en el incinerador en un procesamiento de planta de fangos, pero en muchos casos la arena es enviada a un terraplén.
Tratamiento secundario
Es designado para degradar el contenido biológico de las aguas residuales que se derivan desperdicios generados por el hombre como desechos fecales, orines, residuos de comida, jabones y detergentes; es decir el tratamiento biológico de sólidos flotantes y sedimentados.
Filtros de desbaste
Los filtros de desbaste son utilizados para tratar particularmente cargas orgánicas fuertes o variables, típicamente industriales, para permitirles ser tratados por procesos de tratamiento secundario. Son filtros típicamente altos, filtros circulares llenados con un filtro abierto sintético en el cual las aguas residuales son aplicadas en una cantidad relativamente alta. El diseño de los filtros permite una alta descarga hidráulica y un alto flujo de aire. En instalaciones más grandes, el aire es forzado a través del medio usando sopladores. El líquido resultante está usualmente con el rango normal para los procesos convencionales de tratamiento.
Las plantas de fangos activos usan una variedad de mecanismos y procesos para usar oxígeno disuelto y promover el crecimiento de organismos biológicos que remueven substancialmente materia orgánica. También puede atrapar partículas de material y puede, bajo condiciones ideales, convertir amoniaco en nitrito y nitrato, y en última instancia a gas nitrógeno.
Camas filtrantes o camas de oxidación Filtro oxidante en una planta rural
Se utiliza la capa filtrante de goteo utilizando plantas más viejas y plantas receptoras de cargas más variables, las camas filtrantes son utilizadas donde el licor de las aguas residuales es rociado en la superficie de una profunda cama compuesta de coke es decir carbón, piedra caliza o fabricada especialmente de medios plásticos.
Tales medios deben tener altas superficies para soportar los biofilms que se forman. El licor es distribuido mediante unos brazos perforados rotativos que irradian de un pivote central.
El licor distribuido gotea en la cama y es recogido en drenes en la base. Estos drenes también proporcionan un recurso de aire que se infiltra hacia arriba de la cama, manteniendo un medio aerobio.
Las películas biológicas de bacteria, protozoarios y hongos se forman en la superficie media y se comen o reducen los contenidos orgánicos. Este biofilm es alimentado a menudo por insectos y gusanos.
En algunas plantas pequeñas son usadas placas o espirales de revolvimiento lento que son parcialmente sumergidas en un licor.
Se crea un fóculo biótico que proporciona el substrato requerido.
Tratamiento terciario
Etapa final que permite aumentar la calidad del efluente al estándar requerido antes de que éste sea descargado al ambiente receptor mar, río, lago, campo, etc.; es decir son pasos adicionales al tratamiento micro-filtración o desinfección.
Se puede utilizar más de un proceso terciario de tratamiento en una planta de tratamiento. Si la desinfección se practica siempre en el proceso final, este proceso se denomina pulir el efluente.
Filtración
La filtración de arena remueve gran parte de los residuos de materia suspendida. El carbón activado sobrante de la filtración remueve las toxinas residuales.
Lagunaje
El tratamiento de lagunas proporciona el establecimiento necesario y fomenta la mejora biológica de almacenaje en charcos o lagunas artificiales.
Se trata de una imitación de los procesos de autodepuración que somete un río o un lago al agua residual de forma natural. Estas lagunas son altamente aerobias y la colonización por los macrophytes nativos, especialmente cañas.
Los invertebrados de alimentación del filtro pequeño tales como Daphnia y especies de Rotifera asisten grandemente al tratamiento removiendo partículas finas.
El sistema de lagunaje es barato y fácil de mantener pero presenta los inconvenientes de necesitar gran cantidad de espacio y de ser poco capaz para depurar las aguas de grandes núcleos.
Tierras húmedas construidas
Las tierras húmedas construidas incluyen camas de caña y un rango similar de metodologías similares que proporcionan un alto grado de mejora biológica aerobia y pueden ser utilizados a menudo en lugar del tratamiento secundario para las comunidades pequeñas, también para la phytoremediation.
Un ejemplo es una pequeña cama de cañas o camas de lámina utilizada para limpiar el drenaje del lugar de los elefantes en el parque zoológico de Chester en Inglaterra.
Remoción de nutrientes
Las aguas residuales poseen nutrientes pueden también contener altos niveles de nutrientes nitrógeno y fósforo que eso en ciertas formas puede ser tóxico para peces e invertebrados en concentraciones muy bajas o eso puede crear condiciones insanas en el ambiente de recepción por ejemplo: mala hierba o crecimiento de algas. Las malas hierbas y las algas pueden parecer ser una edición estética, pero las algas pueden producir las toxinas, y su muerte y consumo por las bacterias decaimiento) pueden agotar el oxígeno en el agua y sofocar los pescados y la otra vida acuática.
Cuando se recibe una descarga de los ríos a los lagos o a los mares bajos, los nutrientes agregados pueden causar pérdidas entrópicas severas perdiendo muchos peces sensibles a la limpieza del agua. El retiro del nitrógeno o del fósforo de las aguas residuales se puede alcanzar mediante la precipitación química o biológica.
La remoción del nitrógeno se efectúa con la oxidación biológica del nitrógeno del amoníaco al nitrato nitrificación que implica nitrificar
bacterias tales como Nitrobacter y Nitrosomonus, y entonces mediante la reducción el nitrato es convertido al gas del nitrógeno (desnitrificación), que se lanza a la atmósfera. Estas conversiones requieren condiciones cuidadosamente controladas para permitir la formación adecuada de comunidades biológicas. Los filtros de arena, las lagunas y las camas de lámina se pueden utilizar para reducir el nitrógeno. Algunas veces, la conversión del amoníaco tóxico al nitrato solamente se refiere a veces como tratamiento terciario.
El retiro del fósforo se puede efectuar biológicamente en un proceso llamado retiro biológico realzado del fósforo. En este proceso específicamente bacteriano, llamadas Polyphosphate que acumula organismos, se enriquecen y acumulan selectivamente grandes cantidades de fósforo dentro de sus células. Cuando la biomasa enriquecida en estas bacterias se separa del agua tratada, los biosólidos bacterianos tienen un alto valor del fertilizante.
El retiro del fósforo se puede alcanzar también, generalmente por la precipitación química con las sales del hierro.
El fango químico que resulta, sin embargo, es difícil de operar, y el uso de productos químicos en el proceso del tratamiento es costoso. Aunque esto hace la operación difícil y a menudo sucia, el retiro químico del fósforo requiere una huella significativamente más pequeña del equipo que la de retiro biológico y es más fácil de operar.
Desinfección
El propósito de la desinfección en el tratamiento de las aguas residuales es reducir substancialmente el número de organismos vivos en el agua que se descargará nuevamente dentro del ambiente. La efectividad de la desinfección depende de la calidad del agua que es
tratada por ejemplo: turbiedad, pH, etc., del tipo de desinfección que es utilizada, de la dosis de desinfectante concentración y tiempo, y de otras variables ambientales.
El agua turbia será tratada con menor éxito puesto que la materia sólida puede blindar organismos, especialmente de la luz ultravioleta o si los tiempos del contacto son bajos. Generalmente, tiempos de contacto cortos, dosis bajas y altos flujos influyen en contra de una desinfección eficaz.
Los métodos comunes de desinfección incluyen el ozono, la clorina, o la luz UV. La Cloramina, que se utiliza para el agua potable, no se utiliza en el tratamiento de aguas residuales debido a su persistencia.
La desinfección con cloro sigue siendo la forma más común de desinfección de las aguas residuales en Norteamérica debido a su bajo historial de costo y del largo plazo de la eficacia. Una desventaja es que la desinfección con cloro del material orgánico residual puede generar compuestos orgánicamente clorados que pueden ser carcinógenos o dañinos al ambiente.
La clorina o las cloraminas residuales puede también ser capaces de tratar el material con cloro orgánico en el ambiente acuático natural. Además, porque la clorina residual es tóxica para especies acuáticas, el efluente tratado debe ser químicamente desclorinado, agregándose complejidad y costo del tratamiento.
La luz ultravioleta (UV) se está convirtiendo en el medio más común de la desinfección en el Reino Unido debido a las preocupaciones por los impactos de la clorina en el tratamiento de aguas residuales y en la clorinación orgánica en aguas receptoras. La radiación UV se utiliza para dañar la estructura genética de las bacterias, virus, y otros patógenos, haciéndolos incapaces de la reproducción. Las desventajas dominantes de la desinfección UV son la necesidad del mantenimiento y del reemplazo frecuente de la lámpara y la necesidad de un efluente
altamente tratado para asegurarse de que los microorganismos objetivo no están blindados de la radiación UV es decir, cualquier sólido presente en el efluente tratado puede proteger microorganismos contra la luz UV.
El ozono O3 es generado pasando el O2 del oxígeno con un potencial
de alto voltaje resultando un tercer átomo de oxígeno y que forma O3.
El ozono es muy inestable y reactivo y oxida la mayoría del material orgánico con que entra en contacto, de tal manera que destruye muchos microorganismos causantes de enfermedades. El ozono se considera ser más seguro que la clorina porque, mientras que la clorina que tiene que ser almacenada en el sitio altamente venenoso en caso de un lanzamiento accidental, el ozono es colocado según lo necesitado.
La ozonización también produce pocos subproductos de la desinfección que la desinfección con cloro. Una desventaja de la desinfección del ozono es el alto costo del equipo de la generación del ozono y que las habilidades de los operadores deben ser demasiadas.
Mezclado
El mezclado es una operación unitaria de gran importancia en el tratamiento de aguas residuales, entre las que podemos citar: (1) mezcla completa de una sustancia con otra; (2) mezcla de suspensiones liquidas; (3) mezcla de líquidos miscibles; (4) floculación; (5) transferencia de calor. Como ejemplo, podemos citar la mezcla de
productos químicos con agua residual. En el proceso de tratamiento con fangos activados, para asegurar que los microorganismos disponen de oxigeno, es necesario mezclar el contenido de los tanques de aireación además de introducir aire u oxigeno puro. Para cumplir con ambos requisitos, la solución que suele emplearse es la introducción de aire con difusores, aunque existe la alternativa de instalar aireadotes mecánicos. También se incorporan y mezclan productos químicos con los fangos, para mejorar las características del secado de los mismos. En el proceso de digestión anaerobia. , el mezclado se emplea para acelerar el proceso de conversión biológica y para calentar uniformemente el contenido del digestor.
Descripción y aplicación
La mayoría de las operaciones de mezclado relacionado con el tratamiento de aguas residuales puede clasificarse en continuas y rápidas continuas (30 segundos o menos). Estas últimas suelen emplearse en los casos en los que debe mezclarse una sustancia con otra, mientras que las primeras tienen su aplicación en aquellos casos en los que debe mantenerse en suspensión el contenido del reactor o del depósito. En los siguientes apartados se analiza cada uno de estro tipos de mezclado.
Mezcla rápida continua de productos químicos. En el proceso de mezcla rápida continua, el principal objetivo consiste en mezclar completamente una sustancia con otra. La mezcla rápida puede durar desde una fracción de segundo hasta alrededor de 30 segundos. La mezcla rápida de productos químicos se puede llevar a cabo mediante diversos sistemas, entre los que destacan: (1) resalatos hidráulicos en canales; (2) dispositivos venturi; (3) conducciones; (4) por bombeo; (5)
mediante mezcladores estáticos, y (6) mediante mezcladores mecánicos. En los cuatro primeros, el mezclado se consigue como consecuencia de las turbulencias que se crean el régimen de flujo. En los mezcladores estáticos, las turbulencias se producen como consecuencia de la disipación de materia, mientras que en os mezcladores mecánicos las turbulencias se consiguen mediante la aportación de energía con impulsores giratorios como las paletas, hélices y turbinas.
Mezcla continua en reactores y tanques de retención. En el proceso de mezcla continua, el principal objetivo consiste en mantener en un estado de mezcla completa el contenido del reactor o del tanque de retención. El mezclado continuo puede llevarse a cabo mediante diversos sistemas, entre los cuales se encuentre: (1) los mezcladores mecánicos; (2) mecanismos pneumaticos; (3) mezcladores estáticos, y (4) por bombeo. El mezclado mecánico se lleva a cabo mediante los mismos procedimientos y medios que el mezclado mecánico rápido y continuo. El mezclado pneumatico comporta la inyección de gases, que constituye un factor importante en el diseño de los canales de aireación del tratamiento biológico del agua residual. Un canal con pantallas deflectoras es un tipo de mezclador estático que se emplea en el proceso de floculación
Mezcladores de hélice y de turbina
En los procesos de tratamiento de aguas residuales, el mezclado suele llevarse a cabo en régimen de flujo turbulento, en el que son predominantes las fuerzas de inercia. Por regla general cuanto mayor sea la velocidad y mayor la turbulencia, mayor será la efectividad del mezclado.
La característica principal de los mezcladores estáticos es la ausencia de elementos dotados de movimiento. Los ejemplos típicos de mezcladores estáticos incluyen los mezcladores estáticos en línea, que contienen elementos fijos que provocan cambios bruscos en las velocidades e inversiones de los momentos y canales con deflectores superiores e inferiores con poca distancia entre ellos. Los primeros suelen emplearse para el mezclado de productos químico, mientras los segundos tienen su principal aplicación en los procesos de floculación.
Mezcladores neumáticos
Tanto en los tanques de mezcla como en los floculación y en los canales aireados, la floculación se consigue introduciendo burbujas de aire en el fondo del tanque.
Sedimentación
La sedimentación consiste en la separación, por la acción de la gravedad, de las partículas suspendidas cuyo peso específico es mayor que la del agua.
Es una de la operaciones unitarias as utilizadas en el tratamiento de las aguas residuales. Los términos sedimentación y decantación se utilizan industrialmente.
Esta operación se emplea para la eliminación de arenas, de la materia en suspensión en floculo biológico de los decantadores secundarios en los procesos de fango activado, tanques de decantación primaria, de los floculos químicos cuando se emplea la coagulación química, y para la concentración de sólidos en los espesadores de fango en la mayoría de los casos, el objetivo principal es la obtención de un efluente clarificado, pero también es necesario producir un fango cuya concentración de sólidos permita su fácil tratamiento y manejo. El proyecto de tanques de sedimentación es preciso prestar atención tanto a la obtención de un efluente clarificado como a la producción de un fango concentrado.
Descripción
En función de la concentración y de la tendencia a la interacción de las partículas, se puede producir cuatro tipos de sedimentación: discreta, flocúlenla, retardada (también llamada zonal), y por comprensión. Estos tipos de sedimentación se describen en la siguiente tabla 1.1. Es frecuente que durante el proceso de sedimentación, esta se produzca por diferentes mecanismos en cada fase, y también es posible que los cuatro mecanismos de sedimentación se lleven a cabo simultáneamente.
Dada la importancia de la sediemntaci0on en el tratamiento de aguas residuales, el estudio de cada uno de los mecanismos de sedimentación se abordara por separado. Además, a continuación de la exposición de la sedimentación flocúlenla, se presenta un breve análisis de los decantadores de lamelas tubulares (tubos inclinados, de pequeño diámetro, que se emplea para mejorar la eficacia de la operación de sedimentación). Tanto la sedimentación discreta como la sedimentación flocúlenla pueden ocurrir en situaciones en las que se emplea decantadores lamelares.
Tipos de sedimentación que intervienen en el tratamiento de aguas residuales:
Sedimentación de partículas discretas: este se refiere a la sedimentación de las partículas en una suspensión con baja concentración de sólidos. Las partículas sedimentan como entidades individuales y no existe interacción sustancial con las partículas vecinas.
Este tipo de sedimentación se aplica para la eliminación de las arenas del agua residual.
Sedimentación floculenta: en soluciones relativamente diluidas, las partículas no se comportan como partículas discretas sino que tienden a agregarse unas con otras durante en proceso de sedimentación. Conforme se produce la coalescencia o floculación, la masa de partículas va aumentando, y se deposita a mayor velocidad. La medida en que se desarrolle el fenómeno de floculación depende de la posibilidad de contacto entre las diferentes partículas, que a su vez es función de la carga de superficie, de la profundidad del tanque, del gradiente de velocidad del sistema, de la concentración de partículas y de los tamaños de las mismas. L efecto de estas variables sobre el proceso solo se puede determinar mediante ensayos de sedimentación.
Para determinar las características de sedimentación de una suspensión de partículas floculentas se puede emplear una columna de sedimentación. El diámetro de la misma puede ser cualquiera, pero su altura deberá ser la misma que la del tanque de sedimentación de que se trate. Se han obtenido buenos resultados empleando un tubo de plástico de 15cm de diámetro por unos 3m de altura. Los orificios de muestreo deben colocarse cada 0.5cm. La solución con material en suspensión se introduce en la columna de modo que se produzca una distribución uniforme de tamaños de las partículas en toda la profundidad del tubo.
También es necesario cuidar de que la temperatura se mantenga uniforme durante el ensayo, con el objeto de evitar la presencia de corrientes de convección. La sedimentación debe tener lugar en condiciones de reposos. La retirada de muestras, y su posterior análisis para conocer el contenido total de sólidos, se realizan a diferentes intervalos de tiempo
2.2. MARCO LEGAL E INSTITUCIONAL
principal ordenar las actividades económicas dentro del marco de la conservación ambiental, así como promover y regular el aprovechamiento sostenible de los recursos naturales renovables y no renovables.
En nuestro país en las últimas décadas se ha logrado un significativo avance en el campo de la legislación ambiental. Sin embargo, el cumplimiento de estas normas y sus reglamentos aún dista mucho para ser calificado como verdaderamente efectivo. Así se tiene:
2.2.1. NORMATIVIDAD GENERAL
Constitución Política Del Perú
La Constitución Política del Perú constituye, dentro del ordenamiento jurídico, la norma legal de mayor jerarquía e importancia en el Estado Peruano.
Los logros normativos en el ámbito ambiental en nuestro medio se inician formalmente con la Constitución Política del Perú de 1979, la cual en su artículo 123° establece:
“Todos tienen el derecho de habitar un ambiente saludable, ecológicamente equilibrado y adecuado para el desarrollo de la vida y la preservación del paisaje y la naturaleza. Es obligación del Estado prevenir y controlar la contaminación ambiental”.
Aspecto que se ratifica en la Constitución Política de 1993, señalando en su artículo 2°, inciso 22 que: “Toda persona tiene derecho a: la paz, la tranquilidad, al disfrute del tiempo libre y al descanso, así como gozar de un ambiente equilibrado.
Código Penal (Decreto Legislativo N° 635 del 8/4/91)
Este Código tiene por objeto la prevención de delitos y faltas como medio protector de la persona humana y de la sociedad. La Ley Penal peruana se aplica a todo el que comete un hecho punible en el territorio de la República, salvo excepciones contenidas en el
Derecho Internacional. Dicha norma legal establece ciertas conductas que los encargados del Proyecto "Construcción de la Planta de Tratamiento" deben tener en cuenta, puesto que su incumplimiento merecería la imposición de una sanción, sea esta pena privativa de la libertad u otra medida coercitiva.
En el artículo 304° se señala que la persona que, infringiendo las normas sobre protección del medio ambiente, lo contamina vertiendo residuos sólidos, líquidos, gaseosos o de cualquier otra naturaleza por encima de los límites establecidos, y que causen o puedan causar perjuicio o alteraciones en la flora, fauna y recursos hidrobiológicos, será reprimida con una pena privativa de libertad, no menor de uno ni mayor de tres años y con ciento ochenta a trescientos sesenta y cinco días-multa.
En el artículo 307° se establece que la persona que deposita, comercializa o vierte desechos industriales o domésticos en lugares no autorizados o sin cumplir con las normas sanitarias y de protección del medio ambiente, será reprimida con pena privativa de libertad no mayor de dos años.
El articulo 313° determina que la persona que, contraviniendo las disposiciones de la autoridad competente, altera el ambiente natural o el paisaje urbano o rural, o modifica la flora o fauna, mediante la construcción de obras o tala de árboles que dañan la armonía de sus elementos, será reprimida con pena privativa de libertad no mayor de dos años y con sesenta a noventa días-multa.
