“Tratamiento de las Aguas Residuales gApropiadas, Limpias y la Utilización de los Sub
productos”
Ing. Godofredo A. Guzmán GonzalesIng. Godofredo A. Guzmán GonzalesCorporación 3G Consultores y Ejecutores EIRL
Son los líquidos que han sido utilizados en las actividades diarias de una
d d (d é l d l )ciudad (domésticas, comerciales e industriales).
Comúnmente las aguas residuales suelen clasificarse como:
Aguas Residuales Municipales. Residuos líquidos transportados por el
alcantarillado sanitario de una ciudad o población y tratados en una plantap y p
de tratamiento municipal
Aguas Residuales Industriales Las Aguas Residuales provenientes de lasAguas Residuales Industriales. Las Aguas Residuales provenientes de las
descargas de Industrias de Manufactura
Las aguas Residuales Municipales están compuestas fundamentalmenteLas aguas Residuales Municipales están compuestas fundamentalmentede residuos orgánicos y productos de lavado, siendo los contaminantesmás importantes las grasas y aceites, la materia orgánica en general y losmicroorganismos patógenosmicroorganismos patógenos.
Las aguas Residuales Industriales en cambio son de contenido muyvariable y dependiente del proceso productivo, lo que impide sugeneralización en cuanto a tratamiento y carga contaminante.
Aguas de lluvia.
CARACTERIZACIÓN:
1) CANTIDAD =Q
2) CALIDAD
Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO)Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO)Demanda Química de Oxígeno (DQO)
C b O á i l (CO )Carbono Orgánica Total (COT)
COT > DQO > DBO
Materia orgánica biodegradableg g
Concentraciones típicasp
Mi i l ( 100 L d d ü )Microorganismos presentes en las aguas residuales domésticas
(por 100 mL de desagüe)
T l d B i 109 1010Total de Bacterias 109 – 1010
Coliformes fecales 106 – 109 Estreptococos Fecales 105 – 106 Salmonella typhi 101 – 104 Quistes de protozoarios >103 Huevos de helmintos >103 Virus (unidades formadoras de placa) 102 -104
Fuente ARCEIVALA, S.J. (1981)
¿ Por qué tratar las Aguas Residuales? Contaminación de aguas
Consumo
Río
Consumo
AguasResiduales
Tratamiento¿? Lago
Riego
gRecreación
Uso MarProductos
hidrobiológicos
Usodirecto
hidrobiológicosIMPACTO EN USOS
Ley de Recursos Hídricos ‐ Ley 29338 (Publicado el 31 de marzo de 2009)(Publicado el 31 de marzo de 2009)
La ANA es el ente rector y la máxima autoridad tecnico normativa del SNGRH Es responsable por el tecnico‐normativa del SNGRH. Es responsable por el funcionamiento de dicho sistemaEjerce jurisdicción administrativa exclusiva en materia Ejerce jurisdicción administrativa exclusiva en materia de aguas, desarrollando acciones de administración, fiscalización control y vigilanciafiscalización, control y vigilancia
HASTA CUANTO?Legislación
Capacidad asimilativa del asimilativa del cuerpo receptor
Tipo de uso de los efluentesefluentes
Gestión Integral de los Recursos Hídricos –Gestión AmbientalGestión Ambiental
Ley de Recursos HídricosA t id d N i l d l A (ANA)Autoridad Nacional del Agua (ANA)
Uso Sostenible del AguaCambio ClimáticoCambio Climático
Ministerio del Ambiente (MINAM)ECAsECAsLMPs
Categorías – ECAs AguaCategorías ECAs AguaDS 002 – 2008 – MINAM
DS 023 – 2009 – MINAM (1)DS 023 2009 MINAM (1)
Categoría 1: Poblacional y RecreacionalSub Categoría A: superficiales destinadas a la Sub Categoría A: superficiales destinadas a la producción de agua potable
A1: pueden ser potabilizadas con desinfecciónA2: pueden ser potabilizadas con tratamiento convencionalA3: pueden ser potabilizadas con tratamiento avanzado
Sub Categoría B superficiales destinadas para Sub Categoría B: superficiales destinadas para recreación
B1: Contacto primariopB2: Contacto secundario
Categorías – ECAs AguaCategorías ECAs AguaDS 002 – 2008 – MINAM
DS 023 – 2009 – MINAM (2)DS 023 2009 MINAM (2)
Categoría 2: Actividades Marino CosterasS b C t í C t ió lti d i Sub Categoría C1: extracción y cultivo de mariscos bivalvosSub Categoría C2: extracción y cultivo de otras especies Sub Categoría C2: extracción y cultivo de otras especies hidrobiológicasSub Categoría C3: otras actividadesSub Categoría C3: otras actividades
Categorías – ECAs AguaCategorías ECAs AguaDS 002 – 2008 – MINAM
DS 023 – 2009 – MINAM (3)DS 023 2009 MINAM (3)Categoría 3: Riego de vegetales y bebida de animales
I: Vegetales de tallo bajog jII: Vegetales de tallo altoIII: Bebida de animales
Categoría 4: Conservación del ambiente acuáticoCategoría 4: Conservación del ambiente acuáticoI: Lagunas y lagosII: Ríos
de la costa y sierrade la costa y sierrade la selva
III: Ecosistemas marino costerosEstuariosEstuariosMarinos (500 m de la línea paralela de baja marea hasta los límites territoriales)
ECAs Agua Parámetros Tradicionales (1)Parámetros Tradicionales (1)
CATEGORÍA I: POBLACIONAL Y RECREACIONALDBO DQO OD C.Termotol. C. Totales
Subcategoría (mg/l) (mg/l) (mg/l) NMP/100mL NMP/100mLA1 3 10 >= 6 0 50A2 5 20 >= 5 2000 3000A3 10 30 >= 4 20000 50000A3 10 30 >= 4 20000 50000B1 5 30 >= 5 200 1000B2 10 50 >= 4 1000 4000
CATEGORÍA II: ACTIVIDADES MARINO COSTERASDBO S.S. OD Aceites y G. C. Termotol.
Subcategoría (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) NMP/100mLSubcategoría (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) NMP/100mLC1 n.r. n.r. >= 4 1 <= 14C2 10 50 >= 3 1 <= 30C3 10 70 >= 2,5 2 1000
ECAs Agua Parámetros Tradicionales (2)Parámetros Tradicionales (2)
CATEGORÍA III: RIEGO DE VEGETALES Y BEBIDA DE ANIMALESRIEGO DE VEGETALES TALLO BAJO Y TALLO ALTORIEGO DE VEGETALES TALLO BAJO Y TALLO ALTO
DBO DQO OD Aceites y G. pH Conductividad(mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) Unidad uS/cm
15 40 >= 4 1 6,5 - 8,5 <2000
RIEGO DE VEGETALESRIEGO DE VEGETALESParámetro Unidad Tallo Bajo Tallo Alto
Coliformes Termotolerantes NMP/100 mL 1000 2000Coliformes Totales NMP/100 mL 5000 5000
Enterococos NMP/100 mL 20 100Escherichia coli NMP/100 mL 100 100
Huevos de Helmintos Huevos/litro <1 <1Salmonella sp Ausente AusenteSalmonella sp. - Ausente AusenteVibrio cholerae - Ausente Ausente
ECAs Agua Parámetros Tradicionales (3)Parámetros Tradicionales (3)
CATEGORÍA III: RIEGO DE VEGETALES Y BEBIDA DE ANIMALESCATEGORÍA III: RIEGO DE VEGETALES Y BEBIDA DE ANIMALESBEBIDA DE ANIMALES
DBO DQO OD Aceites y G. pH Conductividad(mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) Unidad uS/cm<=15 40 >5 1 6 5 - 8 4 <=5000
BEBIDA DE ANIMALESParámetro Unidad Valor
< 15 40 >5 1 6,5 8,4 < 5000
Parámetro Unidad ValorColiformes Termotolerantes NMP/100 mL 1000
Coliformes Totales NMP/100 mL 5000Enterococos NMP/100 mL 20
Escherichia coli NMP/100 mL 100Huevos de Helmintos Huevos/litro <1
Salmonella sp. - AusentepVibrio cholerae - Ausente
ECAs Agua Parámetros Tradicionales (4)Parámetros Tradicionales (4)
CATEGORIA 4: CONSERVACIÓN DEL AMBIENTE ACUÁTICOCATEGORIA 4: CONSERVACIÓN DEL AMBIENTE ACUÁTICOLagunas y
Parámetro Unidad Lagos Costa y Sierra Selva Estuarios MarinosRios Ecosistemas Marino Costeros
g yDBO mg/L <5 <10 <10 15 10
Oxígeno Disuelto mg/L >=5 >=5 >=5 >=4 >=4Sólidos Suspendidos Totales mg/L <=25 <=25 100 <=25 400 <=25 100 30Sólidos Suspendidos Totales mg/L <=25 <=25 - 100 <=25 - 400 <=25 - 100 30
Nitrógeno Total mg/L 1,6 1,6 1,6 - -Fósforo Total mg/L 0,4 0,5 0,5 0,5 0,031 - 0,093g
Coliformes Termotolerantes NMP/100mL 1000 2000 2000 1000 <=30Coliformes Totales NMP/100mL 2000 3000 3000 2000 <=30
Límites Máximos Permisibles para efluentes de PTARDS 003‐2010‐MINAM (17 03 10)DS 003‐2010‐MINAM (17.03.10)
Parámetro Unidad LMPAceites y grasas mg/L 20Coliformes Termotolerantes NMP/100mL 10000DBO mg/L 100DBO mg/L 100DQO mg/L 200pH unidad 6,5 - 8,5Sólidos Suspendidos Totales mg/L 150Temperatura °C <35
Verificación de cumplimientoPTAR
ECAsECAs
LMPs
Balance de masasQeCe
Qr Cr + Qe CeC
Qr Co
Qr.Cr + Qe.CeQr + Qe
Co =
Cr (Qr + Qe)
Verificación de cumplimientopQe
PTAR
Ce
Qr Co
Cr (Qr + Qe)
Ce vs LMP Co vs ECA
Verificación de cumplimientopQe
PTAR
Ce = LMP
Qr Co
Cr (Qr + Qe)
La eficiencia requerida en la PTAR estará dada
Co <= ECAen la PTAR estará dadapor los LMPs
Verificación de cumplimientopQe
PTAR
Ce = LMP
Qr Co
Cr (Qr + Qe)
Se requiere de tratamiento adicional
Co > ECAtratamiento adicional para cumplir con los ECAs
Carga Orgánica (Kg DBO/día)g g ( g / )
DBO/díaKgenC0,0864 x DBO x QCt 5=
mg/Len ,DBODBO/día Kgen C,
5
L/sen Q,g,5
QDBO5Población servida
C t ib ió á it DBO/(h bit t dí )Contribución percápita, en gr DBO/(habitante.día)
BM: 40 – 50BM: 40 50Metcalf: 54Norma S090: 50
Población Equivalente (P.E.) para Ind striasIndustrias
DBO/díaKgindustria,ladeCargaP Eante.día)DBO/(habit Kg percápita, ónContribuci
g,gP.E. =
Poblaciones equivalente paraPoblaciones equivalente para distintas industrias
Con base en una contribución de 50 gr DBO/(habitante.día) Tipo de Industria Unidad de Producción Población
Equivalente Almidón:Almidón: de papas de cereales
1 t de papas 1 t de cereales
600 420 – 1200
Verduras enlatadas Frutas en conserva
1 t de producto 1 t de fruta fresca
240 – 600 600
C í 1 hl d 120 420Cervecerías 1 hl de cerveza 120 – 420Vitivinícolas 1 m3 de producto 120 – 170 Producción de margarina 1 t de producto 600 Harina de pescado 1 t de pescado 240 – 570 Matadero 1 t de animal vivo 160 – 480Matadero 1 t de animal vivo 160 – 480Curtiembre 1 t de piel 1200 – 4800 Textiles: teñido cáñamo y lino
d i téti
1 t de telas
1200 – 3600 840 – 3600
840 seda sintética 840Pulpa
1 t de pulpa 1 t de madera
54 – 84 12 – 36
Celulosa de sulfito
1 t de celulosa
4200 – 6720
de sosa y paja 600 Jabón 1 t de jabón 1200 Refinería de petróleo 1 m3 de petróleo 840
CÓMO?
Planta de tratamiento dePlanta de tratamiento de aguas residuales
Criterios de Diseño :Criterios de Diseño :
•Características del Agua Residual•Cuerpo receptor
Criterios para Criterios para escoger elescoger el
tratamiento mástratamiento más
•Posibilidades de Reuso•Normativa legal aplicable•Eficiencia requerida – Calidad del tratamiento mástratamiento más
adecuadoadecuado
qefluente•Requerimientos energéticos•Terreno disponible•Terreno disponible• Complejidad del tratamiento•Disponibilidad de recurso humano especializadohumano especializado•Impacto Ambiental•Sostenibilidad del SistemaC t d i ió O & M•Costos de inversión, O & M
•Entorno Social
Consideraciones de Diseño en los t d I ió P bliproyectos de Inversión Publica
LosLos proyectosproyectos dede InversiónInversión PublicaPublica estánestán normadosnormados yy reguladosregulados porpor lalaLeyLey 10911091 deldel 2121 dede juniojunio deldel 20082008.. LosLos requerimientosrequerimientos deldel SNIPSNIP exigenexigenconsiderarconsiderar aa loslos involucradosinvolucrados enen todastodas laslas etapasetapas deldel proyectoproyecto(Estudios(Estudios dede PrePre Inversión,Inversión, InversiónInversión yy PostPost Producción),Producción), asegurandoasegurando lalaSOSTENIBILIDADSOSTENIBILIDAD deldel proyectoproyecto.. LosLos ProyectosProyectos dede InversiónInversión enenSaneamientoSaneamiento BásicoBásico poseenposeen exigenciasexigencias peculiarespeculiares diferentesdiferentes aa otrosotrosSaneamientoSaneamiento BásicoBásico poseenposeen exigenciasexigencias peculiarespeculiares diferentesdiferentes aa otrosotrossectores,sectores, porqueporque lala matrizmatriz dede involucradosinvolucrados eses masmas diversadiversa yy compleja,compleja,tomandotomando enen cuentacuenta 55 aspectosaspectos::
1)1) AspectoAspecto TécnicoTécnico..2)2) AspectoAspecto EconómicoEconómico..3)3) AspectoAspecto LegalLegal3)3) AspectoAspecto LegalLegal..4)4) AspectoAspecto SocialSocial yy MedioMedio Ambiental,Ambiental, yy5)5) Aspecto Institucional Aspecto Institucional ‐‐ Organizacional .Organizacional .
LAGUNA FACULTATIVALAGUNA FACULTATIVA
EVAPORACIÓN 2CO2O
AGUA EFLUENTE2O
RESIDUAL
2O
CO
2CO
HCO3NH =PO
ALGABACTERIA
2CO 3HCO
=3CO
3
3NO4PO
324 NHCOCHacd.org.org.inorg. ++→→+
3CO
INFILTRACIÓN
OXIDACIÓN BIOLÓGICA ANAEROBIAOXIDACIÓN BIOLÓGICA ANAEROBIAMATERIA ORGÁNICA INSOLUBLE
MATERIA ORGÁNICA SOLUBLE
EXOENZIMAS
MATERIA ORGÁNICA SOLUBLE
ACIDOS CELULAS
PRODUCTORAS DE ÁCIDOSBACTERIAS
ACIDOSVOLATILES CO2
H2OTROS
PRODUCTOSCELULAS+ + + +
BACTERIAS METANOGENICAS METABOLISMOENDOGENO
CH4 CO2 CELULAS++
P
–Temperaturas Altas.–Hidráulica Óptima.–Luz Solar o Rayos U.V
Equipos del Laboratorio Básico para el control de parámetros de rutina y de
campo.
C t d G di í
PANELES
INSUMOS : Cuerpo ReceptorECA Agua Superficial CATEGORIA 4DBO: <5ppmOD > 5 ppmSST < 25
–Bacterias–Periodos de Retención.–Personal muy Calificado – ( 3 turnos ).–Presupuestos Fijos e “intocables”
Caseta de Guardianía y Cerco Perimétrico
S
SOLA
Nt < 1.6P t < 0.4Coliformes Termotolerantes: <1000 NMP/100mlColiformes Totales: <2000 NMP/100mlIluminación de Laboratorio
Básico, Caseta de Guardianía y Entorno de Planta de T A RR
ES
DISEÑO PRELIMINAR DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES CON TECNOLOGIAS APROPIADAS –UNIA
Lagu
Entorno de Planta de T.A.R
AFLUENTE(DESAGUE CRUDO)
UNIDAD DE ACONDICIONAMIENTO
PREVIOTRATAMIENTO PRIMARIO
TRATAMIENTOSECUNDARIO
TRATAMIENTOTERCIARIO
TRATAMIENTOCUATERNARIO
EFLUENTE TRATADO
na
YQp = Caudal promedio (Diseño de unidades de Tratamiento)
Qmh = Caudal max. Horario (Diseño de
Estación de Bombeo con paneles solares.
Cámara de Rejas Gruesas.
–FiltroBiológico (1)
–FiltroBiológico (2)
–Laguna Facultativa
–Reactor AnaeróbicoDe Lodos Activo de Flujo Ascendente.
arin
Desinfección con R.U.V.
Horario (Diseño de unidades de Acondicionamiento)Características Físico –Químico y Microbiológico
Cámara de Rejas Finas
Tanques de Igualación ó compensación.
– Lecho de secado –Sedimentador de Lodos (1)
–Sedimentador de Lodos (2)
acoch
Cajas Distribuidoras y Disipadoras de energía.
– Biohuerto ó Piscigranja– Reuso de sólidos
para abono
ha
Proyecto: Carmen Felipe-Morales y Ulises MorenoCasa Blanca - Pachacamac
UNITRAR – Universidad Nacional de Ingeniería
d i dLodos Activados
Tratamientopreliminar
Sedimentadorprimario
Tanque de aeración Sedimentadorsecundario
Desinfección
Efluente
Recirculación de lodosAgua residual
d Recirculación de lodos
Bombeo de lodos
cruda
Digestoresde lodos
Lechos de secado de lodos
Difusores
Difusor de membrana
Difusor de tubomembrana tubo
T dTanque de aireación con parrilla deparrilla de difusores
Sopladoresp
ELIMINACIÓN ESPERADA DEELIMINACIÓN ESPERADA DE MICROORGANISMOS
REDUCCIÓN DE ORDENES DE MAGNITUD O
Ó ÍPROCESO DE
TRATAMIENTO BACTERIAS HELMINTOS VIRUS QUISTES
Sedimentación primaria
REDUCCIÓN DE UNIDADES LOGARÍTMICAS
Sedimentación primariaSimpleCon coagulación previa 1-2 1-3 0-1 0-1
Lodos activados 0-2 0-2 0-1 0-1
0-1 0-2 0-1 0-1
Biofiltros 0-2 0-2 0-1 0-1Zanja de oxidación 1-2 0-2 1-2 0-1Desinfección 2-6 0-1 0-4 0-3Laguna aireada 1-2 1-3 1-2 0-1Lagunas de estabilización 1-6 1-3 1-4 1-4Fuente: Feachem et al (1983)
Comparación de Eficiencias de Remociónp
DQO SS CF
Lodos 90% 90% 90%ActivadosLagunas de 90% 80% 99.99%Lagunas de Estabilización
90% 80% 99.99%
Tratamiento Anaerobio
85% 90% 90%
C ió d C t d C t ióComparación de Costos de Construcción (US$/Percápita)( p )
Lodos Activados 70-150Lodos Activados 70 150
Lagunas de Estabilización
10-30Estabilización
Tratamiento 10-30Tratamiento Anaerobio
10-30
Fuente: Menahem, Banco Mundial
COSTOS DE PLANTAS DE TRATAMIENTOCOSTOS DE PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES (US$/m3)
TRATAMIENTO COSTO DE CAPITAL
COSTO DE O&M COSTO TOTAL
P i i 0 10 0 05 0 15Primario 0,10 0,05 0,15Biológico 0,15 - 0,20 0,05 - 0,10 0,20 - 0,30Químico 0,12 - 0,13 0,07 - 0,08 0,19 - 0,21Remoción de nutrientes 0,17 - 0,28 0,10 - 0,16 0,27 - 0,44Lagunas de estabilización 0,01 - 0,04 0,006 - 0,018 0,016 - 0,058
COSTOS PARA TRATAMIENTO DE LODOSCOSTOS PARA TRATAMIENTO DE LODOS(US$ Kg de lodo seco)
COSTO DE COSTO DETRATAMIENTO COSTO DE CAPITAL
COSTO DE O&M COSTO TOTAL
Deshidratación 0,117 0,075 0,192Estabilización anaerobia y deshidratación
0,158 0,109 0,267
Deshidratación e 0 292 0 217 0 509incineración
0,292 0,217 0,509
Costo de una planta para 100,000 habitantes, capitalizados a una tasa deinterés de 12% y vida útil de 20 añosinterés de 12% y vida útil de 20 años
TECNOLOGIAS APROPIADASTECNOLOGIAS ADECUADAS í d llTECNOLOGIAS ADECUADAS a países en desarrolloTECNOLOGIAS LIMPIAS, con Energías Renovables
“Tratamiento de las Aguas Residuales gApropiadas, Limpias y la Utilización de los Sub
productos”
Ing. Godofredo A. Guzmán GonzalesC ió G C l Ej EIRLCorporación 3G Consultores y Ejecutores EIRL
[email protected]#861422 / 573273 / 961704540