EVALUACIÓN DE LA EFICIENCIA DE DESINFECCIÓN DE LOS COMPONENTES DE LA ESTACIÓN
DEPURADORA DE AGUAS RESIDUALES DE LA
PARROQUIA CEBADAS, PROVINCIA DE CHIMBORAZO, ECUADOR.
DISINFECTION EFFICIENCY EVALUATION OF THE RESIDUAL WATER IN TREATMENT STATION'S COMPONENTS AT CEBADAS PARISH, PROVINCE
CHIMBORAZO, ECUADOR.
MÁSTER UNIVERSITARIO EN HIDROLOGÍA Y GESTIÓN DE RECURSOS HÍDRICOS
Presentado por:
HUGO ANDRÉS SÁNCHEZ VELASCO
Dirigido por:
ALICE LUMINITA PETRE BUJAN
Alcalá de Henares, a 24 de mayo de 2022
Agradecimiento
Agradecimientos a la Universidad de Alcalá por permitirme presentar este Trabajo de Fin de Máster.
Dar las gracias a mi tutora Alice Luminita Petre Bujan por su apoyo a pesar de las adversidades, a los profesores Francisco Carreño y Alberto Villar, por siempre estar presente en el transcurso del Master.
Agradecer a los compañeros del master por siempre estar prestos a brindar su ayuda, a mi familia, en especial a mi madre Carmita, Tati, Emyli y Andrés que con su amor me impulsan a seguir siempre adelante.
INDICE DE CONTENIDO
Resumen ... 1
Summary ... 2
1. Introducción ... 3
2. Revisión de literatura ... 4
2.1. Caracterización de Agua Residual ... 4
2.2. Tecnologías de depuración aplicadas a pequeñas poblaciones. ... 5
2.2.1. Pretratamiento: ... 5
2.2.2. Tratamientos primarios: ... 5
2.2.3. Tratamientos secundarios extensivos: ... 6
2.2.3.1.Humedales artificiales de flujo subsuperficial horizontal y vertical. .... 6
2.2.4. Tratamientos secundarios filtros percoladores: ... 8
2.2.5. Tratamiento terciario: ... 9
2.2.6. Tratamiento de lodos: ... 9
3. Descripción del Área de Estudio ... 10
3.1. Localización Geográfica ... 10
3.2. Demografía ... 10
3.3. Superficie y Densidad Poblacional ... 11
3.4. Clima, Relieve y Riesgos Naturales ... 11
3.5. Servicios Básicos e Infraestructura ... 12
3.6. Red de Alcantarillado Sanitario ... 13
3.6.1. Descarga domiciliaria ... 14
3.6.2. Ramales, Colectores y Emisor ... 14
3.6.3. Buzones de revisión ... 15
4. Marco Legal ... 17
5. Objetivos ... 25
5.1. Objetivo General ... 25
5.2. Objetivos Específicos ... 25
6. Materiales y Métodos ... 26 6.1. Descripción de la Estación Depuradora de Aguas Residuales de Cebadas.
26
6.1.1. Pre-Tratamiento ... 26
6.1.2. Tratamiento Primario ... 28
6.1.3. Tratamiento Secundario ... 29
6.1.4. Tratamiento de Lodos ... 31
6.2. Toma de muestras y análisis de Laboratorio ... 33
6.2.1. Muestreo ... 33
6.2.2. Análisis de Laboratorio ... 33
6.2.3. Caudales y cargas de operación ... 34
6.2.3.4.Eficiencia de remoción (%). ... 36
7. Resultados y Discusión ... 36
7.1. Análisis parámetros fisicoquímica EDAR-Cebadas. ... 38
7.1.1. Eficiencia de eliminación de sólidos totales. ... 40
7.1.2. Eficiencia de eliminación en DBO5. ... 41
7.1.3. Eficiencia de eliminación de DQO... 42
7.1.4. Eficiencia de eliminación de nutrientes ... 43
7.2. Análisis microbiológicos EDAR-Cebadas. ... 45
7.3. Porcentaje de remoción de toda la línea de agua de la EDAR-Cebadas. ... 46
7.4. Evaluación descarga de la EDAR-Cebadas a medios receptores de agua dulce ... 47
8. Propuesta de mejora de desinfección... 48
8.1. Diseño de Desinfección ... 49
8.1.1. Diseño desinfección - radiación UV ... 49
8.1.2. Diseño desinfección – cloración ... 52
9. Conclusiones ... 55
10. Bibliografía ... 57
INDICE DE TABLAS
Tabla 1: Rendimiento y calidad de la Fosa Séptica ... 6
Tabla 2: Eficiencias de remoción típicas de los principales tipos de humedales. .... 7
Tabla 3: Valores típicos de diseño para filtros percoladores ... 9
Tabla 4. Población Urbana y Rural del Cantón Guamote ... 11
Tabla 5. Densidad Poblacional Parroquia Cebadas ... 11
Tabla 6. Límites de descarga al sistema de alcantarillado ... 21
Tabla 7. Límites de descarga a un cuerpo de agua o receptor: agua dulce y agua marina ... 23
Tabla 8. Procesos de Tratamiento y grados de remoción ... 28
Tabla 9: Método aplicado para determinación de varios parámetros en agua residual ... 34
Tabla 10: Características hidráulicas, tipo de vegetación y granulometría de estratos ... 37
Tabla 11: Resultados de análisis de agua residual en puntos de muestreo ... 38
Tabla 12: Caracterización fisicoquímica y eficiencia de la EDAR Cebadas ... 39
Tabla 13: Eficiencia nutrientes EDAR-Cebadas puntos P1 y P2 ... 44
Tabla 14: Eficiencia nutrientes EDAR-Cebadas puntos P2 y P3 ... 44
Tabla 15: Resultados de análisis microbiológicos EDAR – Cebadas ... 45
Tabla 16: Caracterización de agua del río Cebadas... 48
Tabla 17: Caudales medio y punta EDAR-Cebadas... 49
Tabla 18: Parámetros lámparas UV ... 50
Tabla 19: Dosis requerida para diseño de lámparas UV ... 50
Tabla 20: Diseño lámparas UV ... 51
Tabla 21: Distribución módulos y lámparas UV ... 52
Tabla 22: Dosis de cloro típicas para desinfección ... 53
Tabla 23: Parámetros empleados para desinfección ... 54
INDICE DE FIGURAS
Figura 1. Humedales Artificiales de Flujo Subsuperficial Vertical y Horizontal .... 8
Figura 2. Ubicación Parroquia Cebadas ... 10
Figura 3. Pozo Séptico Típico ... 12
Figura 4. Descarga Domiciliaria... 14
Figura 5. Red Alcantarillado Sanitario Cebadas ... 15
Figura 6. Buzón de Revisión y de Salto ... 16
Figura 7. Cámara de Rejas... 27
Figura 8. Tanque séptico EDAR-Cebadas... 29
Figura 9. Humedal artificial de flujo subsuperficial EDAR-Cebadas ... 30
Figura 10. Lecho de Secado de Lodos ... 31
Figura 11. Flujograma Proceso de Depuración del Afluente ... 32
Figura 12. Estación Depuradora de Aguas Residuales Cebadas. Implantación ... 32
Figura 13. Puntos de muestreo ... 33
Figura 14. Marcadores de Porcentaje de Remoción ... 47
Figura 15. Calidad de Agua Residual Tratada en la Descarga al Cuerpo de Agua Dulce ... 48
Figura 16. Características tanque de desinfección ... 55
1 Resumen
El recurso del agua, su uso, tratamiento y reposición ha sido un tema de importancia en las últimas décadas. La sociedad, en sus diversas agrupaciones, se ha beneficiado del agua natural para uso industrial, agrícola, consumo humano, y otros.
Para el consumo humano el agua ha sido captada, conducida, tratada, almacenada y distribuida a los habitantes de una comunidad. Luego de ser usada es evacuada por un sistema de desagüe hacia una parcela de terreno lo suficientemente alejada o un cuerpo de agua dulce o salada según la ubicación del poblado. Es en este último punto que se enfoca el estudio, la descarga del agua residual en un cuerpo de agua dulce.
Para que el agua residual sea descargada se implementa un tratamiento depurador constituido de varias etapas de manera tal que los elementos contaminantes contenidos en el líquido residual sean eliminados o removidos a valores admisibles de la norma local.
Se evalúa la eficiencia de los distintos procesos de depuración de la Estación Depuradora de Aguas Residuales de la comunidad de Cebadas, sector rural ubicado en la zona central Andina rural de Ecuador. Este poblado evacúa las aguas servidas por medio de un sistema de alcantarillado sanitario hacia el tratamiento depurador previo a la descarga del cuerpo de agua dulce.
Dependiendo de la eficiencia de desinfección del agua residual se mencionará si el efluente tratado se encuentra en condiciones admisibles para ser descargado y/o reutilizado. Además, se analiza la posibilidad de implementar un tratamiento adicional al sistema.
2 Summary
The water resource, its use, treatment and replenishment has been an important issue in recent decades. Society, in its various groupings, has benefited from natural water for industrial, agricultural, human consumption, and other uses.
For human consumption, water has been collected, conveyed, treated, stored and distributed to the inhabitants of a community. After being used, it is evacuated through a drainage system to a sufficiently distant plot of land or a body of fresh or salt water, depending on the location of the village. It is on this last point that the study focuses, the discharge of wastewater into a freshwater body.
In order for the wastewater to be discharged, a purification treatment consisting of several stages is implemented so that the pollutants contained in the wastewater are eliminated or removed to the admissible values of the local standard.
The efficiency of the different purification processes of the Wastewater Treatment Plant of the community of Cebadas, a rural sector located in the central Andina rural area of Ecuador, is evaluated. This community evacuates its sewage through a sanitary sewer system to the treatment plant prior to discharge into the fresh water body.
Depending on the disinfection efficiency of the wastewater, it will be mentioned if the treated effluent is in admissible conditions to be discharged and/or reused. In addition, the possibility of implementing additional treatment to the system is analyzed.
3 1. Introducción
En los últimos años el mundo ha experimentado una escasez de agua, tanto para el consumo humano, vegetal y animal como para su uso en varias industrias. De aquí ha nacido la necesidad de los organismos internacionales y locales de cada territorio, que custodian el bienestar del líquido vital, para normar su captación, almacenamiento, distribución, consumo y tratamiento para los diferentes usos que las personas le han atribuido.
Específicamente nos vamos a referir al uso humano como consumo de agua potable e industrial, sea este último para alimentos, agricultura, ganadería, textil, construcción.
Nosotros, como seres humanos, nos hemos beneficiado del agua dulce sin preocuparnos que éste recurso se vaya deteriorando, pudiendo llegar a constituirse como un líquido inútil para nuestros usos por el nivel de contaminación que le adjudicamos luego de ocuparla en cada una de nuestras actividades.
La Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura, (FAO, 2020) menciona: “La necesidad urgente de garantizar la gestión sostenible de los recursos hídricos para todos, ocupa un lugar destacado en la Agenda 2030 para el Desarrollo Sostenible. En particular, el ODS 6 (“Garantizar la disponibilidad y la gestión sostenible del agua y el saneamiento para todos”) abarca muchas dimensiones clave relacionadas con la disponibilidad y la gestión de los recursos hídricos.”
El crecimiento demográfico es un importante factor determinante de la escasez de recursos hídricos, puesto que el incremento de la población incide en el aumento de la demanda de agua.
Otro importante factor determinante son los mayores niveles de ingresos y urbanización, que dan lugar a un incremento de la demanda de agua por parte de los sectores de la industria, la energía y los servicios, así como a cambios en los hábitos alimentarios.
Ante tal preocupación hemos empezado a darle un mejor manejo al agua, para conservar su naturaleza beneficiosa para los seres vivos del planeta.
Aun así, el mal uso prolongado del agua dulce ha deteriorado su naturaleza, llevando a varias zonas del planeta a buscar diferentes soluciones para recuperarla, dando inicio a los tratamientos de desinfección en estaciones depuradoras donde, después de ser sometida a varios procesos, se pretende devolver el líquido a su ciclo natural bajo ciertos parámetros de calidad que se consideran aceptables.
El presente documento hace referencia a un caso puntual, una población que ha optado por implementar el tratamiento del agua residual a su sistema de alcantarillado sanitario, con el
4 objetivo de lograr una depuración normativamente aceptable previo a su descarga en un cuerpo de agua.
Se realiza una evaluación al proceso de desinfección en cada una de las etapas de tratamiento en la estación depuradora, con la finalidad de comprobar la eficiencia de su desinfección, discutir los resultados y, de ser necesario, implementar un tratamiento adicional para mejorar la eficiencia de la Estación Depuradora de Aguas Residuales (EDAR).
2. Revisión de literatura
La investigación en contexto comprende el análisis de aguas residuales, las mismas pueden generarse en base a efluentes netamente urbanos, los cuales provienen de áreas comerciales o residenciales, conteniendo desechos fisiológicos humanos. Dentro de las aguas residuales urbanas se encuentran las aguas grises, que son producto de las actividades domésticas generadas en cocinas, lavabos y duchas. Otro tipo de agua residual corresponde a las aguas residuales industriales, siendo éstas consecuencia del proceso productivo de diversas actividades como la minería, agricultura, sector energético, agroindustrial, etc. Los principales contaminantes que se pueden encontrar en aguas residuales son: sólidos suspendidos y disueltos, materia orgánica biodegradable y refractaria, nutrientes, productos químicos orgánicos e inorgánicos tóxicos, y microorganismos patógenos (Sperling, 2007).
2.1. Caracterización de Agua Residual
Dependiendo del medio receptor las concentraciones de los límites máximos de vertido pueden variar, generalmente para aguas residuales urbanas se analiza la concentración de materia orgánica medida como DQO (Demanda Química de Oxígeno) y DBO5 (Demanda Bioquímica de Oxígeno a los cinco días). Otro parámetro requerido contempla la determinación de la concentración de sólidos totales (ST). El análisis de contaminante microbiológico viene a ser un parámetro importante, puesto que las aguas residuales domésticas contienen gran cantidad de microorganismos diferentes, dentro de los principales podemos encontrar: bacterias, protozoos, hongos, algas, entre otros. Los microorganismos pueden estar, tanto en el tratamiento biológico de las aguas residuales (fangos activados) (Ferrer Polo et al., 2018) como pueden ser indicadores de contaminación fecal, esto generaría problemas debido a organismos patógenos. Finalmente, la determinación de nutrientes como nitrógeno y fósforo es de gran importancia sobre todo en zonas susceptibles a eutrofización.
5 2.2. Tecnologías de depuración aplicadas a pequeñas poblaciones.
Las tecnologías de depuración se pueden clasificar en tecnologías intensivas y extensivas, cuya diferencia radica en la extensión utilizada para el tratamiento y en los equipos electromecánicos aplicados. De acuerdo al manual para la “implantación de sistemas de depuración en pequeñas poblaciones” (Ortega de Miguel et al., 2010) se enumeran las distintas tecnologías que normalmente se aplican a pequeñas poblaciones. Todo esquema de línea de agua inicia con un pretratamiento, seguido de un tratamiento primario, secundario y terciario de ser el caso.
2.2.1. Pretratamiento:
Ramalho (1996) describe la etapa de pretratamiento como:
“Los pretratamientos de aguas residuales implican la reducción de sólidos en suspensión o el acondicionamiento de las aguas residuales para su descarga bien en los receptores o para pasar a un tratamiento secundario a través de una neutralización u homogeneización.”
Pueden ser por desbaste con cámara de rejas, desarenado (sedimentación) o desengrasado (flotación).
Seguido a un pretratamiento se encuentra el tratamiento primario. A continuación, se detallan los tratamientos primarios generalmente aplicados, así como tratamientos secundarios extensivos.
2.2.2. Tratamientos primarios:
Dentro de los tratamientos primarios podemos encontrar fosas sépticas, tanques Imhoff, tanques Baffled y decantadores primarios, cuya aplicación depende básicamente del tamaño de la población a tratar y de la preferencia existente por parte del diseñador.
Tanque Séptico. - El funcionamiento físico de este tratamiento consiste en la separación por efectos de la gravedad de material sedimentable y flotante. Este consta de 1 o 2 cámaras, con una profundidad determinada; generalmente este tipo de tratamiento se aplican en aguas residuales urbanas con una población de 5 a 200 habitantes. En climas cálidos, los tanques sépticos pueden ser construidos con un tiempo de retención hidráulica de 1-2 días. En climas fríos, pueden ser necesarios más de 5 días (Hoffmann et al., 2011).
El funcionamiento biológico radica en que la acumulación de la fracción orgánica de sólidos sedimentables, experimenta reacciones de degradación anaerobia, reduciendo su volumen hasta en un 40% (EPA, 2002), desprendiéndose metano, dióxido de carbono, etc.
6 Existen diversos estudios donde se han determinado rendimientos característicos para este tipo de tratamiento como se indica en la tabla 1.
Tabla 1: Rendimiento y calidad de la Fosa Séptica
Parámetro %
Reducción Sólidos en
Suspensión
50-60
DBO5 20-30
DQO 20-30
Fuente: (Ortega de Miguel et al., 2010)
2.2.3. Tratamientos secundarios extensivos:
Estos tipos de tratamiento se basan en el proceso de depuración natural de los suelos y de los cuerpos de agua, requiriendo una amplia superficie y dependiendo de la topografía del sector, generalmente no se necesita un aporte externo de energía (Ortega de Miguel et al., 2010). Se pueden encontrar los siguientes:
▪ Humedales artificiales, también llamados humedales de tratamiento o humedales construidos: flujo superficial y flujo subsuperficial (vertical y horizontal).
▪ Lagunaje, filtros de arena, filtros de turba y los sistemas de infiltración-percolación.
A continuación, se describirá conceptos generales sobre humedales artificiales de flujo subsuperficial.
2.2.3.1. Humedales artificiales de flujo subsuperficial horizontal y vertical.
El humedal artificial está conformado por un sustrato (arena, gravilla, grava), que sirve de soporte para la vegetación y fija la población microbiana. Además, se plantan con vegetación acuática, las mismas que proporcionan superficie para la formación de películas bacterianas, constituyen la oxigenación del sustrato y la eliminación de nutrientes (Ortega de Miguel et al., 2010).
7 Los humedales artificiales, constituyen un sistema de tratamiento basado en una serie de procesos biológicos, físicos y químicos (adsorción, precipitación, filtración, nitrificación, depredación, descomposición, etc.). El proceso más importante es la filtración biológica, realizada por el biofilm que está compuesto de bacterias aerobias y facultativas (Hoffmann et al., 2011).
Según la dirección en la que circula el agua, estos pueden dividirse en humedales de flujo subsuperficiales horizontal (HFH) y vertical (HFV). En la tabla 2 se detallan las eficiencias de remoción típicas de los principales tipos de humedales.
Tabla 2: Eficiencias de remoción típicas de los principales tipos de humedales.
Parámetros HFH HFVa Francés VF
Tipo de Tratamiento (Principal aplicación)
Secundario Secundario Combinado primario y secundario Sólidos Suspendidos Totales >80% >90% >90%
Materia Orgánica (demanda medida como oxígeno)
>80% >90% >90%
Nitrógeno Amoniacal 20-30% >90% >90%
Nitrógeno Total 30-50% < 20% < 20%
Fósforo Total (Largo plazo) 10-20% 10-20% 10-20%
Coliformes 2 log10 2-4 log10 1-3 log10
aLecho HFV de una etapa, capa principal de arena (tamaño de grano 0,06 - 4 mm).
Fuente: (Dotro et al., 2017).
En los humedales artificiales, dentro de sus mecanismos de remoción de contaminantes ocurren procesos fisicoquímicos y microbiológicos, de los cuales los procesos biológicos aprovechan los microorganismos que contienen los afluentes para, por medio del metabolismo bacteriano, depurar el agua residual. Se presentan tres procesos biológicos:
aerobio, anaerobio y anóxico. Aerobio cuando existe presencia de oxígeno y éste sea el elemento que condiciona el tratamiento, Anaerobio cuando se priva el contacto con el oxígeno y nitratos y el agua residual contenida en un medio depurador genera dióxido de carbono, CO2. Por último, el proceso Anóxico se presenta, como en el anaerobio, sin
8 presencia de oxígeno, pero con la existencia de nitratos, que pueden ayudar con la desnitrificación. En la figura 1 se presenta un esquema de los tipos de humedales subsuperficiales existentes.
Figura 1. Humedales Artificiales de Flujo Subsuperficial Vertical y Horizontal
Fuente: Reproducida de Línea de tratamiento de aguas, WETWINE Project, 2018 (www.wetwinesoftware.eu).
2.2.4. Tratamientos secundarios filtros percoladores:
Los filtros percoladores constituyen un tratamiento secundario aplicable en todas las aguas susceptibles a ser depuradas mediante un proceso biológico, aplicándose a situaciones con límites de vertido de orden de 30 a 45 mg/l de DBO5 y sólidos suspendidos (SS), Sin embargo, si estos sistemas son diseñados y operados adecuadamente pueden alcanzar rendimientos similares a los sistemas de cultivos en suspensión. (Ferrer Polo et al., 2018).
La cantidad de biomasa producida es controlada por medio del sustrato disponible. La cantidad de biomasa fija sobre la superficie del medio aumenta con la carga orgánica hasta alcanzar un espesor máximo. En la tabla 3 se detalla valores típicos de diseño para filtros percoladores.
9 Tabla 3: Valores típicos de diseño para filtros percoladores
Características Tipo de filtro Percolador
Carga Baja
Carga Intermedia
Carga Alta
Material Granular Material Plástico Carga hidráulica
(m3 /m2/d)
1-4 4-10 10-40 15-90
Carga orgánica (kg DQO bio /m3/d)
0.12-0.35 0.35-0.7 0.7-3.5 <7
Recirculación mínimo usual siempre usual
Desprendimiento de fangos
Intermitente Intermitente Continuo Continuo
Profundidad (m) 1.8-2.5 1.8-2.5 0.9-2.5 3-13
DQO bio eliminada (%) 80-85 50-70 40-80 65-85
Grado de Nitrificación mucho algo No Escasa
Fuente: (José Ferrer Polo, 2018)
2.2.5. Tratamiento terciario:
Es la serie de procesos destinados a conseguir una calidad del efluente superior a la del tratamiento secundario convencional. Pueden ser por 1) separación de sólidos en suspensión;
2) adsorción en carbón activo; 3) intercambio iónico; 4) ósmosis inversa; 5) electrodiálisis;
6) oxidación química; 7) métodos de eliminación de nutrientes y 8) proceso Sonozone para la purificación de aguas residuales. (Ramalho, 1996)
2.2.6. Tratamiento de lodos:
En la mayoría de los procesos de tratamiento primarios, así como en secundarios, se producen lodos, de los que hay que deshacerse en forma adecuada. Los lodos que resultan únicamente de los procesos de separación sólido-líquido (decantación, flotación) se conocen como lodos primarios, y los provenientes de procesos biológicos se designan lodos secundarios.
10 3. Descripción del Área de Estudio
3.1. Localización Geográfica
La parroquia Cebadas pertenece al cantón Guamote, provincia de Chimborazo, localizada en la región Interandina, zona central de Ecuador. Como punto de referencia geográfica se ubica la iglesia parroquial en la zona 17 Sur, coordenadas: (9788488.72 S, 762171.54 E), del sistema UTM, con una altitud promedio de 2940 m.s.n.m.
Cebadas y Palmira son parroquias rurales del cantón Guamote, además, dentro de su división político-administrativa se encuentra la cabeza cantonal como parroquia urbana que lleva el mismo nombre que el cantón. Ubicación que se puede observar a mayor detalle en la figura 2.
Figura 2. Ubicación Parroquia Cebadas
Fuente: Elaboración Propia
3.2. Demografía
Como se observa en la Tabla 4, en el cantón Guamote se registran 45153 habitantes, de los cuales, el 18.20% corresponde a la población de la parroquia Cebadas.
De la población total del cantón, el 50.88% corresponde a mujeres y el 49.12% a hombres (Contrato Social por la Educación Plan Internacional Ecuador, 2016)
11 Tabla 4. Población Urbana y Rural del Cantón Guamote
Parroquia Urbana Rural Total
Cebadas - 8218 8218
Palmira - 12297 12297
Guamote 2648 21990 24638
Total 2648 42505 45153
Fuente: Nota. Datos expresados en números de habitantes. Reproducida de Demografía, Mirada Territorial, 2015 (www.contratosocialecuador.org)
3.3. Superficie y Densidad Poblacional
En la Tabla 5 se resume la densidad poblacional de la zona de estudio.
Tabla 5. Densidad Poblacional Parroquia Cebadas Parroquia Código
Localidad
Población Densidad Poblacional
Superficie de la parroquia (km2)
Cebadas 60651 8218 14.39 571.01
Fuente: Nota. Dato expresado en habitantes por cada km2 de superficie habitada. Adaptada de Censo de Población, Densidad Poblacional y Superficie de Ecuador, 2010 (www.dateas.com)
3.4. Clima, Relieve y Riesgos Naturales
El clima es frío y localmente denominado de páramo, debido a su ubicación en la cordillera andina con altitudes que comprenden valores entre los 2600 y 4640 m.s.n.m. Se caracteriza por inviernos lluviosos y veranos secos, la temperatura media mensual del poblado es de 13°
C.
En cuanto al relieve (Espinoza, 2019) menciona que:
La parroquia posee una topografía irregular debido a la influencia de las cordilleras Central y Occidental de los Andes, la mayor parte de los territorios de la parroquia presentan pendientes pronunciadas, que en algunos casos sobrepasan los 50 grados de inclinación. Los territorios de las comunidades tienen pendientes superiores a los 15 grados. Este fenómeno natural sumado a la acción fluvial se constituye en las principales causas de la erosión de los suelos, especialmente en la cuenca del río Cebadas.
12 Los riesgos naturales en el sector se ven influenciados por los fenómenos naturales propios de la Sierra Andina como erupciones volcánicas (el volcán activo Tungurahua es el más cercano), sismos (por la subducción de las placas tectónicas) y algunos desprendimientos de tierra durante los meses de precipitaciones intensas.
3.5. Servicios Básicos e Infraestructura
Los pobladores de Cebadas tienen acceso a los servicios suministrados por el estado y empresas privadas como la energía eléctrica, telefonía convencional y móvil, internet, televisión libre y paga, agua potable y alcantarillado sanitario.
La calidad de los servicios se ve afectada por la disposición de la comunidad, en cuanto a telefonía e internet, éste último específicamente en centros de atención a la comunidad.
Las redes de agua potable y alcantarillado cubren a la mayor parte de la población y cada administración implementa planes de mejora de los sistemas.
La comunidad posee Centros de Salud Pública, así como también Centros de Educación, lugares de ocio para sus habitantes y vías que comunican el poblado con las administraciones adyacentes.
La comunidad de Cebadas, hace algunos años atrás no contaba con una red de conducción y descarga de desechos sólidos, y aún menos, de un tratamiento de las excretas. Las aguas servidas provenientes de cada vivienda eran vaciadas en pozos sépticos rudimentarios, como el presentado en la Figura 3, exponiendo a sus habitantes a enfermedades y malos olores por el almacenamiento de los desechos sólidos por tiempos prolongados.
Figura 3. Pozo Séptico Típico
Fuente: Elaboración propia
POZO SÉPTICO UNIDAD BÁSICA SANITARIA
EXCRETAS
13 Estos pozos eran constituidos al excavar la tierra, comúnmente en los exteriores del área residencial, a una altura variable y con una superficie proporcional a la cantidad de personas que habitaban la vivienda para posteriormente colocar una loseta de concreto sobre el pozo dejando un orificio en ella donde se colocaría el aparato sanitario de descarga. Su funcionamiento era recoger las excretas de la Unidad Básica Sanitaria (UBS) durante un período de tiempo y cuando se consideraba necesario, el pozo se volvía a rellenar de tierra.
Esto conllevaba a que las UBS de cada hogar sean dispuestas en sitios diferentes, en el mejor de los casos, cada cierto tiempo, en el peor de ellos el pozo funcionaba por más tiempo del que debía.
Según Villareal Morales (2020): “Los principales efectos negativos que contrarrestará la construcción de estos sistemas son:
- Aporte de aguas residuales sin tratamiento al subsuelo
- Contaminación de corrientes hídricas superficiales y subterráneas - Inadecuado saneamiento básico
- Alta morbilidad en el sector rural”
La intervención de las nuevas tecnologías y el actuar de las administraciones de la comunidad, de la mano con las políticas actuales de salud, llevaron a cabo un plan del mejoramiento del sistema sanitario de la población. Así entonces, se planificó la construcción de una red de tuberías que recogerían las excretas de cada vivienda y las conducirían por medio de un colector a una zona de descarga alejada de la comunidad.
3.6. Red de Alcantarillado Sanitario
El sistema de drenaje sanitario es una red de tuberías de PVC de diferentes diámetros nominales, la normativa local impone un diámetro mínimo de 200 mm en ramales y colectores, cuya finalidad es recibir las aguas servidas de cada vivienda y transportarlas a un colector por el cual se conducirán hacia un medio de descarga.
La Secretaría del Agua lo define como “Sistema de disposición de residuos líquidos, conformado por una red de colectores (normalmente tuberías), que recolectan las aguas servidas de las viviendas y las conducen hasta un sistema de depuración y/o un cuerpo receptor.”
La red de alcantarillado sanitario de la comunidad de Cebadas consta de un trazado de 10.97 km de tubería PVC de 200 mm de diámetro interno y está conformada por una serie de componentes vinculados entre sí para evacuar las excretas y residuos líquidos.
14 3.6.1. Descarga domiciliaria
Es la tubería que conecta la descarga de la vivienda con la red pública sanitaria. Cada vivienda dispone su sistema de desagüe sanitario interno que conecta todos los aparatos sanitarios y conduce sus residuos líquidos y sólidos hacia una caja de revisión, normalmente construida en las aceras de las calles próximas a las viviendas en concreto simple o con ladrillos de arcilla y mortero. De estas cajas parte la tubería de descarga domiciliaria que se conectará a la red pública. Las conexiones están ejecutadas en tubo PVC de 160 mm de diámetro nominal. (figura 4)
Figura 4. Descarga Domiciliaria
Fuente: Elaboración propia
3.6.2. Ramales, Colectores y Emisor
Se denominan ramales a las tuberías que recolectan las aguas residuales de cada descarga domiciliaria y la conducen hacia los colectores o emisores. Ya se comentó que la normativa local exige que los diámetros mínimos de estas redes sean de 200 mm.
Los colectores son aquellos que reciben los caudales de aguas servidas acumulados de uno o más ramales y los derivan hacia los emisores.
En tanto que el emisor es el ducto que recibe las excretas y desechos líquidos de uno o más colectores o ramales y los dirige hacia la descarga o, como en este caso, hacia la EDAR (figura 5).
15 Figura 5. Red Alcantarillado Sanitario Cebadas
Fuente: Elaboración Propia
3.6.3. Buzones de revisión
Los buzones de revisión, o también conocidos como pozos, son obras de inspección que permiten la limpieza y control de la red de alcantarillado. Estos pozos tienen la forma de un cono truncado en la parte superior y descienden como un cilindro, los diámetros son de 0.60 metros en la boca y de 0.90 a 1.20 metros en su base, las paredes de concreto simple o armado (dependiendo de la profundidad del buzón) y sus tapas son de hierro fundido. Se procura que, para una red sanitaria, la boca y su tapa sean herméticas para no dejar paso a los malos olores de los desechos sólidos y líquidos.
La profundidad mínima de un buzón en la red sanitaria se registró de 1.50 metros. Se localizan en cada inicio o cruce de tubería, así como también en cada cambio de pendiente o diámetro de la red. La norma local permite una distancia máxima entre buzones de 100 metros.
Se presenta también, en la Figura 6, un pozo de salto que suele colocarse en los cruces de redes que poseen diferentes pendientes, una de ellas es más pronunciada que la otra de tal manera que, la caída del afluente del tramo de menor profundidad no erosione el fondo del buzón.
16 Figura 6. Buzón de Revisión y de Salto
Fuente: Elaboración Propia
17 4. Marco Legal
A continuación, se exponen las leyes, reglamentos y normativas locales que controlan la disposición de efluentes resultantes de la depuración de las Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales.
CONSTITUCION DE LA REPÚBLICA EL ECUADOR TITULO II. DERECHOS (2008):
Art. 14.- Se reconoce el derecho de la población a vivir en un ambiente sano y ecológicamente equilibrado, que garantice la sostenibilidad y el buen vivir, sumak kawsay.
Se declara de interés público la preservación del ambiente, la conservación de los ecosistemas, la biodiversidad y la integridad del patrimonio genético del país, la prevención del daño ambiental y la recuperación de los espacios naturales degradados.
Art. 15.- El Estado promoverá, en el sector público y privado, el uso de tecnologías ambientalmente limpias y de energías alternativas no contaminantes y de bajo impacto. La soberanía energética no se alcanzará en detrimento de la soberanía alimentaria, ni afectará el derecho al agua.
Se prohíbe el desarrollo, producción, tenencia, comercialización, importación, transporte, almacenamiento y uso de armas químicas, biológicas y nucleares, de contaminantes orgánicos persistentes altamente tóxicos, agroquímicos internacionalmente prohibidos, y las tecnologías y agentes biológicos experimentales nocivos y organismos genéticamente modificados perjudiciales para la salud humana o que atenten contra la soberanía alimentaria o los ecosistemas, así como la introducción de residuos nucleares y desechos tóxicos al territorio nacional.
TITULO VII. REGIMEN DEL BUEN VIVIR (2008):
Art. 397.- En caso de daños ambientales el Estado actuará de manera inmediata y subsidiaria para garantizar la salud y la restauración de los ecosistemas. Además de la sanción correspondiente, el Estado repetirá contra el operador de la actividad que produjera el daño las obligaciones que conlleve la reparación integral, en las condiciones y con los procedimientos que la ley establezca. La responsabilidad también recaerá sobre las servidoras o servidores responsables de realizar el control
18 ambiental. Para garantizar el derecho individual y colectivo a vivir en un ambiente sano y ecológicamente equilibrado, el Estado se compromete a:
1. Permitir a cualquier persona natural o jurídica, colectividad o grupo humano, ejercer las acciones legales y acudir a los órganos judiciales y administrativos, sin perjuicio de su interés directo, para obtener de ellos la tutela efectiva en materia ambiental, incluyendo la posibilidad de solicitar medidas cautelares que permitan cesar la amenaza o el daño ambiental materia de litigio. La carga de la prueba sobre la inexistencia de daño potencial o real recaerá sobre el gestor de la actividad o el demandado.
2. Establecer mecanismos efectivos de prevención y control de la contaminación ambiental, de recuperación de espacios naturales degradados y de manejo sustentable de los recursos naturales.
3. Regular la producción, importación, distribución, uso y disposición final de materiales tóxicos y peligrosos para las personas o el ambiente.
4. Asegurar la intangibilidad de las áreas naturales protegidas, de tal forma que se garantice la conservación de la biodiversidad y el mantenimiento de las funciones ecológicas de los ecosistemas. El manejo y administración de las áreas naturales protegidas estará a cargo del Estado.
5. Establecer un sistema nacional de prevención, gestión de riesgos y desastres naturales, basado en los principios de inmediatez, eficiencia, precaución, responsabilidad y solidaridad.
Art. 398.- Toda decisión o autorización estatal que pueda afectar al ambiente deberá ser consultada a la comunidad, a la cual se informará amplia y oportunamente. El sujeto consultante será el Estado. La ley regulará la consulta previa, la participación ciudadana, los plazos, el sujeto consultado y los criterios de valoración y de objeción sobre la actividad sometida a consulta.
El Estado valorará la opinión de la comunidad según los criterios establecidos en la ley y los instrumentos internacionales de derechos humanos.
Si del referido proceso de consulta resulta una oposición mayoritaria de la comunidad respectiva, la decisión de ejecutar o no el proyecto será adoptado por resolución debidamente motivada de la instancia administrativa superior correspondiente de acuerdo con la ley.
Art. 399.- El ejercicio integral de la tutela estatal sobre el ambiente y la corresponsabilidad de la ciudadanía en su preservación, se articulará a través de un
19 sistema nacional descentralizado de gestión ambiental, que tendrá a su cargo la defensoría del ambiente y la naturaleza.
LEY ORGANICA DE SALUD Libro Segundo. SALUD Y SEGURIDAD AMBIENTAL (2006):
Art. 95.- La autoridad sanitaria nacional en coordinación con el Ministerio de Ambiente, establecerá las normas básicas para la preservación del ambiente en materias relacionadas con la salud humana, las mismas que serán de cumplimiento obligatorio para todas las personas naturales, entidades públicas, privadas y comunitarias.
El Estado a través de los organismos competentes y el sector privado está obligado a proporcionar a la población, información adecuada y veraz respecto del impacto ambiental y sus consecuencias para la salud individual y colectiva.
LEY DE PREVENCIÓN Y CONTROL DE LA CONTAMINACIÓN AMBIENTAL
CAPITULO II. DE LA PREVENCIÓN Y CONTROL DE LA CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS (2004):
Art. 6.- Queda prohibido descargar, sin sujetarse a las correspondientes normas técnicas y regulaciones, a las redes de alcantarillado, o en las quebradas, acequias, ríos, lagos naturales o artificiales, o en las aguas marítimas, así como infiltrar en terrenos, las aguas residuales que contengan contaminantes que sean nocivos a la salud humana, a la fauna, a la flora y a las propiedades.
Art. 7.- El Consejo Nacional de Recursos Hídricos, en coordinación con los Ministerios de Salud y del Ambiente, según el caso, elaborarán los proyectos de normas técnicas y de las regulaciones para autorizar las descargas de líquidos residuales, de acuerdo con la calidad de agua que deba tener el cuerpo receptor.
Art. 8.- Los Ministerios de Salud y del Ambiente, en sus respectivas áreas de competencia, fijarán el grado de tratamiento que deban tener los residuos líquidos a descargar en el cuerpo receptor, cualquiera sea su origen.
Art. 9.- Los Ministerios de Salud y del Ambiente, en sus respectivas áreas de competencia, también, están facultados para supervisar la construcción de las plantas de tratamiento de aguas residuales, así como de su operación y mantenimiento, con el propósito de lograr los objetivos de esta Ley.
20 LEY DE AGUAS
CAPITULO II. DE LA CONTAMINACIÓN (2004):
Art. 22.- Prohíbase toda contaminación de las aguas que afecte a la salud humana o al desarrollo de la flora o de la fauna.
El Consejo Nacional de Recursos Hídricos, en colaboración con el Ministerio de Salud Pública y las demás entidades estatales, aplicará la política que permita el cumplimiento de esta disposición.
Se concede acción popular para denunciar los hechos que se relacionan con contaminación de agua. La denuncia se presentará en la Defensoría del Pueblo.
21 NORMA DE CALIDAD AMBIENTAL Y DE DESCARGA DE EFLUENTES: RECURSO AGUA. LIBRO VI ANEXO I Normas de descarga de efluentes al sistema de alcantarillado público (2003):
Toda descarga al sistema de alcantarillado deberá cumplir, al menos, con los valores establecidos a continuación:
Tabla 6. Límites de descarga al sistema de alcantarillado
Parámetros Expresado como Unidad Límite máximo permisible
Parámetros Expresado como
Unidad Límite máximo permisible Aceites y grasas Sust. Solubles en
hexano
mg/l 70 Hierro Total Fe mg/l 25
Explosivas o inflamables Sustancias mg/l Cero Manganeso Total Mn mg/l 10
Alkil mercurio mg/l No detectable Mercurio (total) Hg mg/l
Aluminio Al mg/l 5 Níquel Ni mg/l 2
Arsénico total As mg/l 0.1 Nitrógeno Total
Kjedahl
Ni mg/l 60
Cadmio Cd mg/l 0.02 Organofosforados Especies Totales mg/l 0.1
Cianuro total CN- mg/l 1 Plata Ag mg/l 0.5
Cinc Zn mg/l 10 Plomo Pb mg/l 0.5
Cloro Activo Cl mg/l 0.5 Potencial de
hidrógeno
pH 6-9
Cloroformo Extracto Cabón cloroformo
mg/l 0.1 Selenio Se mg/l 0.5
Cobalto total Co mg/l 0.5 Sólidos
sedimentables
SD mg/l 20
Cobre Cu mg/l 1 Sólidos suspendidos
totales
SST mg/l 220
22
Compuestos fenólicos Expresado como fenol
mg/l 0.2 Sólidos totales ST mg/l 1600
Compuestos Organoclorados
Organoclorados totales
mg/l 0.05 Sulfatos SO4-2 mg/l 400
Cromo Hexavalente Cr+6 mg/l 0.5 Sulfuros S mg/l 1
Demanda bioquímica oxígeno (5 días)
DBO5 mg/l 250 Temperatura °C < 40
Demanda química de oxígeno
DQO mg/l 500 Tensoactivos Sustencias
activas al azul de metileno
mg/l 2
Dicloroetileno Dicloroetileno mg/l 1 Tetracloruro de
carbono
tetracloruro de carbono
mg/l 1
Fósforo total P mg/l 15 Tricloroetileno Tricloroetileno mg/l 1
Hidrocarburos totales de Petróleo
TPH mg/l 20
Fuente: (Acuerdo Ministerial Nro. 097-A, 2015)
23 Normas de descarga de efluentes a un cuerpo de agua o receptor: Agua dulce y agua marina (2003):
Toda descarga a un cuerpo de agua dulce deberá cumplir con los valores establecidos a continuación:
Tabla 7. Límites de descarga a un cuerpo de agua o receptor: agua dulce y agua marina
Parámetros Expresado como
Unidad Límite máximo permisible
Parámetros Expresado como
Unidad Límite máximo permisible Aceites y grasas Sustancias
solubles en hexano
mg/l 30 Manganeso total Mn mg/l 2
Alkil mercurio mg/l No detectable Materia flotante Visible Ausencia
Aluminio Al mg/l 5 Mercurio total Hg mg/l 0.005
Arsénico total As mg/l 0.1 Níquel Ni mg/l 2
Bario Ba mg/l 2 Nitrógeno
Amoniacal
N mg/l 30
Cadmio Cd mg/l 0.02 Nitrógeno total
Kjedahl
N mg/l 50
Cianuro total CN- mg/l 0.1 Organoclorados
totales
Concentración de organoclorados
totales
mg/l 0.05
Cloro Activo Cl mg/l 0.5 Organofosforados
totales
Concentración de organofosforados
totales
mg/l 0.1
Cloroformo Extracto carbón cloroformo
(ECC)
mg/l 0.1 Plata Ag mg/l 0.1
Cloruros Cl- mg/l 1000 Plomo Pb mg/l 0.2
24
Cobre Cu mg/l 1 Potencial de
hidrógeno
pH 6-9
Cobalto Co mg/l 0.5 Sólidos suspendidos
totales
SST ml/l 130
Color real Color real Unidades de color
Inapreciable en dilución: 1/20
Sólidos totales mg/l 1600
Compuestos fenólicos Fenol mg/l 0.2 Selenio Se mg/l 0.1
Cromo Hexavalente Cr+6 mg/l 0.5 Sulfatos SO4 mg/l 1000
Demanda Bioquímica de Oxígeno (5 días)
D.B.O5 mg/l 100 Sulfuros S mg/l 0.5
Demanda Química de Oxígeno
D.Q.O mg/l 200 Tensoactivos Sustancias
activas al azul de metileno
mg/l 0.5
Estaño Sn mg/l 5 Tetracloruro de
carbono
Tetracloruro de carbono
mg/l 1
Floruros F mg/l 5 Temperatura °C <35
Fósforo total P mg/l 10 Hierro total Fe mg/l 10
Hidrocarburos totales de Petróleo
TPH mg/l 20
Fuente: (Acuerdo Ministerial Nro. 097-A, 2015)
25 5. Objetivos
5.1. Objetivo General
Evaluar la eficiencia en cada una de las etapas del tratamiento de la Estación Depuradora de Aguas Residuales a fin de controlar los resultados versus los parámetros de la normativa local y proponer mejoras en el tratamiento.
5.2. Objetivos Específicos
- Revisar el estado actual de la Estación Depuradora de Aguas Residuales para determinar los tipos de tratamiento, las obras civiles usadas para tal fin y establecer una descripción del sistema.
- Tomar muestras en puntos específicos, antes y después de cada etapa de tratamiento para analizarlas y comparar los valores de los elementos y sustancias obtenidos en los análisis de laboratorio con los límites que la normativa local considera admisibles para poder descargar el agua tratada en un cuerpo de agua dulce.
- Procesar la información a fin de establecer una discusión sobre los resultados que conlleve a un juicio técnico del estado de tratamiento de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales.
- Concluir si el efluente presenta las condiciones necesarias para ser descargado en un cuerpo de agua dulce o, por el contrario, requiere de un tratamiento adicional para controlar de mejor forma su condición de descarga y mejorar la eficiencia del tratamiento.
26 6. Materiales y Métodos
6.1. Descripción de la Estación Depuradora de Aguas Residuales de Cebadas.
La Estación Depuradora de Aguas Residuales (EDAR) contempla un conjunto de tanques con diversas características conectados entre sí, de tal manera que su funcionamiento cumpla con la desinfección del agua residual que llega a ella por medio de la red sanitaria del sector, para posteriormente ser descargada en una quebrada o cuerpo de agua dulce.
La Estación Depuradora de Aguas Residuales de la comunidad de Cebadas se ha dispuesto al final de la red sanitaria para que su afluente sea tratado y su vertido cumpla con los requerimientos locales. La EDAR capta el afluente de agua residual de alrededor de 1025 habitantes proyectados al año 2038, al establecer un período de diseño de 20 años.
La EDAR, capta el caudal de agua residual del último buzón de la línea de alcantarillado de la parroquia Cebadas. En su ingreso existe un canal de entrada, rejas de limpieza manual y el by pass. El canal de entrada es la estructura en la cual descarga la tubería del colector de conducción.
A continuación, se describe el esquema de tratamiento de la EDAR.
6.1.1. Pre-Tratamiento
Este proceso inicial consta de una cámara de rejas, compuesta por una caja de concreto simple de sección típicamente rectangular, concebida como canal de transición, por el cual circula el afluente hasta una reja formada por barras de acero corrugado de diámetro 14 mm.
La transición del canal debe ser suficiente para la retención de los desperdicios, evitando que éstos interfieran en las etapas de depuración siguientes. La cámara de rejas está diseñada de tal modo que, al rebasar una cierta altura de lámina de agua, se vierta hacia otro canal que conducirá el rebose del afluente hacia las siguientes etapas o lo direccionará, por medio de una caja de revisión adjunta, hacia la descarga de forma directa. Este último direccionado se usa para realizar el mantenimiento de las instalaciones (figura 7).
27 Figura 7. Cámara de Rejas
Fuente: Elaboración Propia
Continuando con la línea de agua existe un tanque repartidor de caudal cuya finalidad comprende separar el caudal de diseño, esperando que sea sólo el caudal sanitario el que ingrese al sistema de tratamiento, mientras que el exceso, la diferencia entre el caudal sanitario y el caudal de diseño de la red, se evacue por un orificio lateral hacia la descarga asumiendo, por supuesto, que este caudal es el representativo de aguas ilícitas e infiltración y en algún caso, el excedente de avenidas eventuales debidas a intensas precipitaciones del sector. Logrando así, que el sistema no sature su funcionamiento, haciéndolo más práctico y eficiente al trabajar para caudales menores a los de diseño de las redes de alcantarillado sanitario, cuyo caudal de diseño comprende 6.07 l/s.
Posterior al tanque repartidor, se encuentra un tanque distribuidor. Esta estructura trabajará bajo el criterio del caudal sanitario, serán de dos tipos, uno de ellos con dos ramales de distribución por compuertas y sin vertedero lateral, y el otro con un ramal distribuidor y un vertedero lateral. El primero de ellos se ubicará inmediatamente después del tanque repartidor de caudales y el otro tipo de distribuidor luego de la fosa séptica, el cual posee un caudal sanitario Qs=1.138 l/s
28 6.1.2. Tratamiento Primario
Este proceso se realiza por medio de dos fosas sépticas trabajando en paralelo, su objetivo es no interrumpir el funcionamiento del proceso cuando éste requiera reparación o mantenimiento. Los tanques son de superficie rectangular, en ellos ocurren la sedimentación y la digestión de los lodos y líquidos por medio de un tratamiento anaerobio. En la tabla 8 se puede observar los porcentajes de remoción de acuerdo con el tipo de tratamiento empleado.
Tabla 8. Procesos de Tratamiento y grados de remoción
Fuente: (Secretaria del Agua, s. f.)
Para cumplir con la normativa local se espera que la remoción de DBO5 en esta etapa de al menos el 25% y la eliminación de sólidos suspendidos del 40% a 70%. Estos parámetros serán controlados dependiendo de los valores que arroje el muestreo del agua residual.
La fosa séptica consta de dos cámaras, la primera con al menos 2/3 del volumen total del tanque, denominada cámara de digestión donde se separan los sólidos suspendidos que decantan hacia el fondo, la espuma, aceite y grasas que puedan estar contenidos en el afluente quedan expuestos en la superficie de la lámina del líquido. La siguiente cámara de clarificación es donde el líquido libre de grasas y de materia sólida (fangos o lodos) es direccionada al siguiente proceso.
Los tanques sépticos contienen, cada uno, un volumen de 90 m3 para una superficie de 36 m2. El tiempo de retención es de medio día. En la figura 8 se detalla la planta y el corte del tanque séptico de la EDAR de Cebadas.
29 Figura 8. Tanque séptico EDAR-Cebadas
Fuente: Elaboración propia
6.1.3. Tratamiento Secundario
Esta etapa de tratamiento está cubierta por dos sistemas en paralelo, al igual que las fosas sépticas, los cuales se asemejan a humedales artificiales de flujo subsuperficial y a filtros percoladores, esto debido a que la profundidad que presentan es de 1.8 m, y la forma de distribución del agua residual es a través de toda la superficie, mediante el empleo de tubería perforada, la granulometría del estrato es de 3/4 pulgada en la capa superficial y de 2 pulgadas en la capa intermedia y baja. La dirección de distribución de agua residual al efluente del sistema es vertical en un inicio y horizontal en las capas más profundas. Por lo que a criterio este sistema representa una combinación entre un humedal de flujo subsuperficial y un filtro percolador.
Es de importancia conocer que “Un humedal es una eco tecnología que, mediante procesos de biotransformación y mineralización, permite reducir la concentración de carbono, nitrógeno y fósforo, por debajo de lo establecido por la normatividad vigente.” (Pabello &
Castañeda, 2014), mientras que un filtro percolador son lechos bacterianos que constan de
30 un medio poroso a través del cual se hace pasar el agua a depurar, cuya diferencia radica que para que sea estrictamente un filtro percolador, el sistema debe trabajar en un régimen no saturado. (José Ferrer Polo, 2018)
A continuación, se describe con mayor detalle el sistema secundario de la EDAR-Cebadas, donde la distribución de caudal está conformada por tubería PVC en forma de espinas de pez a lo largo del tanque. A este filtro se adhiere a su superficie un cultivo bacteriano llamado biopelícula o biofilm. El agua residual pretratada o decantada es rociada sobre el filtro, entrando en contacto con las bacterias que degradan la contaminación. El agua bruta pretratada es rociada sobre el lecho. En el seno de éste, el agua residual entra en contacto con la biopelícula y con el aire, permitiendo la disolución del oxígeno del aire en el líquido y su transferencia por difusión a la biopelícula junto con los nutrientes presentes en al agua residual. Además, el aire entra en contacto directo con la biopelícula, ya que el lecho no debe ser inundado. Así, las bacterias de la biopelícula incorporan la materia orgánica que lleva el agua a su metabolismo para generar nuevo tejido celular y mantener su actividad vital (figura 9).
El efluente resultante de este proceso continúa hacia el cuerpo de agua cercano a la EDAR.
Figura 9. Humedal artificial de flujo subsuperficial EDAR-Cebadas
Fuente: Elaboración propia
31 6.1.4. Tratamiento de Lodos
Los lodos sedimentados en el tratamiento primario son dispuestos en depósitos con un medio filtrante, compuesto convencionalmente de una primera capa de bloques de concretos espaciados lo suficiente como para retener estos lodos, dejarlos secar y filtrar la parte líquida por una cama de arena y grava que le continúan a la primera. Luego de pasar por el medio filtrante el líquido es recogido y direccionado al tratamiento secundario o por recirculación al primer tratamiento. En el caso de la EDAR Cebadas, el efluente resultante del tratamiento de lodos se conduce hacia la descarga en el cuerpo de agua dulce.
El proceso de secado se basa en dos principios, la percolación a través del medio poroso y la evaporación que sucede al ser expuesto el lodo sobre la capa de bloque durante un tiempo determinado que puede llegar a ser de hasta semanas, dependiendo del clima del sector y las horas de luz solar. En la figura 10 se detalle un esquema del lecho de secado empleado en la EDAR Cebadas
Figura 10. Lecho de Secado de Lodos
Fuente: Elaboración propia
El lodo se extiende sobre una capa disipadora compuesta normalmente por bloques de hormigón dispuestos sobre una capa de grava y se deja secar. El lodo se deshidrata por drenaje a través de la capa de material pétreo y por evaporación desde la superficie expuesta al aire. La mayor parte se extrae por drenaje, razón por la cual es fundamental disponer de un sistema de drenaje adecuado.
En la figura 11 se muestra un flujograma de la planta de tratamiento de agua residual de Cebadas
32 Figura 11. Flujograma Proceso de Depuración del Afluente
Fuente: Elaboración Propia
La figura 12 muestra la implantación de la EDAR Cebadas.
Figura 12. Estación Depuradora de Aguas Residuales Cebadas. Implantación
Fuente: Elaboración propia
33 6.2. Toma de muestras y análisis de
Laboratorio 6.2.1. Muestreo
Se tomaron 4 muestras durante las etapas de tratamiento de la EDAR. La primera al ingreso del pre-tratamiento, ésta servirá para evaluar los parámetros de descarga en el sistema de alcantarillado de la cual se determinará la eficiencia de tratamiento al final del proceso. La segunda muestra se obtuvo de un tanque séptico donde se evaluará la influencia del proceso anaerobio. La muestra 3 evalúa las condiciones del agua residual luego del tratamiento primario y antes de ingresar al tratamiento secundario, tomada en la caja de revisión entre ambos procesos. Por último, la muestra final se la obtuvo en la red de descarga, con ella se determinará la eficiencia total de todo el tratamiento de depuración. En la Figura 13 se muestra la localización de la toma de muestras.
6.2.2. Análisis de Laboratorio El análisis de las muestras se realizó en el Laboratorio de Servicios Ambientales de la Universidad Nacional de Chimborazo basados en los métodos normalizados para el análisis de aguas potables y residuales. El método fue preparado y publicado conjuntamente por
American Public Health Association, American Water Works Association, Water Pollution Control Federation. Método HACH, manual de análisis de agua, adaptado por el Standard Methods 23rd Edition.
Figura 13. Puntos de muestreo
34 En la tabla 9 se detallan los procedimientos y métodos empleados para determinar las concentraciones en los distintos puntos de muestreo de la EDAR antes descrita, donde se ha determinado la demanda química de oxígeno (DQO), demanda bioquímica de oxígeno a los 5 días (DBO5), nitrógeno total, fósforo total, sólidos totales, y coliformes totales.
Tabla 9: Método aplicado para determinación de varios parámetros en agua residual
Parámetros Unidades Método/Procedimiento
DQO mg/l Standard Methods 5220-D
DBO5 mg O2/l Standard Methods 5210-B
Nitrógeno total mg/l Standard Methods 4500 N-B
Fósforo total mg/l Standard Methods 4500 P-E
Solidos totales mg/l Standard Methods 2540-B
Coliformes totales NPM/100ml Standard Methods 9221-C Fuente: Elaboración propia
6.2.3. Caudales y cargas de operación 6.2.3.1. Medición de Caudal.
Para la determinación del caudal instantáneo se empleó el método volumétrico, mediante un balde graduado de 5 litros de capacidad durante un tiempo de 5 segundos. La medición se realizó tres veces y se determinó el promedio. El caudal se calculó utilizando la siguiente fórmula:
𝑄 = 𝑉
𝑡 (1) Donde:
Q: caudal (l/s)
V: volumen del recipiente (l) t: tiempo de llenado (s)
Para obtener el caudal diario (QDiario) se aplica la ecuación 2, estableciendo como hipótesis que el caudal aforado se encuentra presente las 24 horas del día.
𝑄𝐷 = 𝑄𝑥3600𝑥24
1000 (2)