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• José A. Moscol Vizconde

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TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

DEFINICIONES BÁSICAS DEL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Agua residual: Agua que ha sido usada por una comunidad o industria y que contiene material orgánico o inorgánico disuelto o en suspensión (Norma OS.090, RNE). Se les llama también aguas residuales, aguas negras o aguas cloacales. Son residuales pues, habiendo sido usada el agua, constituyen un residuo, algo que no sirve para el usuario directo; son negras por el color que habitualmente tienen. En todo caso, están constituidas por todas aquellas aguas que son conducidas por el alcantarillado e incluyen, a veces, las aguas de lluvia y las infiltraciones de agua del terreno (Marsilli, 2005).

Cuerpo receptor: Son cuerpos receptores las aguas dulces superficiales, la atmósfera, los suelos, las estructuras geológicas estables y confinadas. La calidad de los cuerpos receptores se compara con los estándares de calidad ambiental respectivos.

COMPOSICIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES DOMÉSTICAS: Agua residual doméstica

Sólidos (0.1%)

Agua (99.9%)

Orgánicos (70%) Proteínas (65%)

Fuente: Tebbutt, 1977.

Inorgánicos (30%) Detritos minerales pesados

Carbohidratos (25%)

Sales

Lípidos (10%)

Metales

COMPOSICIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES DOMÉSTICAS: Contaminantes

Parámetro de caracterización

Sólidos suspendidos.

• Sólidos totales.

Sólidos flotantes.

Tipo de efluentes

Consecuencias

• Domésticos. • Industriales.

• Problemas estéticos. • Depósitos de lodo. • Adsorción de contaminantes.

• Aceites y grasas.

• Domésticos. • Industriales.

• Problemas estéticos.

Materia orgánica biodegradable.

• DBO

• Domésticos. • Industriales.

• Consumo de oxígeno. • Mortalidad de peces. • Condiciones sépticas.

Patógenos.

• Coliformes

• Domésticos.

• Enfermedades transmitidas por el agua

Nutrientes.

• Nitrógeno. • Fósforo.

• Domésticos. • Industriales.

• Crecimiento excesivo de algas (eutrofización). • Toxicidad para los peces (amonio). • Enfermedades en recién nacidos (nitratos). • Contaminación del agua subterránea.

• Pesticidas. • Detergentes. • Otros.

• Industriales. • Agrícolas.

• Toxicidad (varios). • Espumas (detergentes). • Reducción de la transferencia de oxígeno (detergentes). • No biodegradabilidad. • Fétidos olores (Ejemplo: los fenoles).

Metales pesados.

• Elementos específicos (As, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Zn, etc.).

• Industriales.

• Toxicidad. • Inhibición al tratamiento biológico. • Problemas con la disposición del lodo en el agricultura. • Contaminación del agua subterránea.

Sólidos inorgánicos disueltos.

• Sólidos disueltos totales. • Conductividad eléctrica.

• Reutilizados.

• Salinidad excesiva (perjuicio a las plantaciones: irrigación). • Toxicidad para las plantas (algunos iones). • Problemas de permeabilidad del suelo (sodio).

Compuestos biodegradables.

no

suspendidos

Objeto del tratamiento (Norma OS.090, RNE): - Mejorar la calidad de las aguas residuales para cumplir con las normas de calidad del cuerpo receptor o las normas de reutilización. - El objetivo del tratamiento de lodos es mejorar su calidad para su disposición final.

Autorización de vertimiento

(Ley Nº 29338, LRH):

El trámite se efectuará ante la ANA la que autorizará todo vertimiento, cuyo instrumental ambiental aprobado considere: - Someter los residuos a los necesarios tratamientos previos. - Comprobar que las condiciones del receptor permitan los procesos naturales de purificación. El Consejo Nacional del Agua, a través del Consejo de Cuenca, autoriza o deniega todo vertimiento del agua residual tratada a un cuerpo natural de agua continental o marina, previa opinión técnica favorable de la Autoridad de Salud y sobre el cumplimiento de los Estándares de Calidad del Agua (ECA – Agua) y Límites Máximos Permisibles (LMP).

Objetivo del diseño (Norma OS.090): Requisito fundamental para el diseño de una planta de tratamiento es el estudio del cuerpo receptor. El grado de tratamiento se determinará de acuerdo con las normas de calidad del cuerpo receptor. Igualmente el aprovechamiento de efluentes de plantas de tratamiento se determinará de conformidad con los requisitos de calidad para cada tipo de aprovechamiento.

Algunos criterios para seleccionar sistemas de tratamientos de aguas residuales: -Identificar las exigencias de calidad de agua a tratar para su disposición en un cuerpo receptor o con fines de reuso, de manera coherente con la realidad local (actual y proyectada).

-Alternativas de reuso para obtener el mayor beneficio social (salud pública), ambiental (gestión ambiental de los recursos hídricos) y económico. -Incluir dentro de los costos de inversión, la OM, presupuesto para la intervención social y los análisis de agua necesarios para la evaluación y monitoreo del sistema de tratamiento. -Contar con información básica para elaborar el estudio definitivo y expediente técnico, cuyo contenido y especificaciones se encuentren regulados en sus aspectos técnicos y de parámetros de calidad del agua.

Algunos criterios para seleccionar sistemas de tratamientos de aguas residuales: - Planificar la disponibilidad de área, conseguir la aceptación de la población (la cual debe ser sensibilizada y capacitada) e involucrar y comprometer a la sociedad civil, sus organizaciones y autoridades. - Conocer la normatividad legal y técnica sobre plantas de tratamiento de aguas residuales. Se deberá considerar también la calidad del efluente para los fines de aprovechamiento deseado. - Ajustar el diseño a la remoción de patógenos en función de los parámetros convencionales de los procesos empleados. - Contar con personal responsable del mantenimiento y operación de la planta debidamente sensibilizado y capacitado.

Parámetros para el diseño: - Período de diseño: 20 – 30 años. - Población total y servida por el sistema. - Caudales medios de origen doméstico, industrial y de infiltración al sistema de alcantarillado y drenaje pluvial. - Caudales máximo y mínimos horarios. - Aporte per cápita de aguas residuales domésticas. - Aporte per cápita de DBO, nitrógeno y sólidos en suspensión. - Masa de descarga de contaminantes como: DBO, nitrógeno y sólidos. - Concentraciones de contaminantes como: DBO, DQO, sólidos en suspensión y coliformes en el agua residual.

PROCESOS DE TRATAMIENTO:

Estos procesos de tratamiento son típicamente referidos a un: Tratamiento primario (asentamiento de sólidos). Implica la remoción de sólidos (trapos, latas, papel, etc.), remoción de arenas y sedimentación primaria (líquido homogéneo y lodos para tratamiento). Tratamiento secundario (tratamiento biológico de sólidos flotantes y sedimentados). El tratamiento secundario tiene por objeto degradar el contenido biológico de las aguas residuales que se derivan de la basura humana, basura de comida, jabones y detergentes. Tratamiento terciario (pasos adicionales como lagunas, micro filtración o desinfección). El tratamiento terciario proporciona una etapa final para aumentar la calidad del efluente al estándar requerido antes de que éste sea descargado al ambiente receptor (mar, río, lago, campo, etc.). Más de un proceso terciario del tratamiento puede ser usado en una planta de tratamiento. Si la desinfección se practica siempre en el proceso final, es siempre llamada a mejorar la calidad del efluente.

Sistemas de tratamiento: Cualquiera que sea el sistema de tratamiento o depuración se tiene como objetivo principal la reducción o eliminación de los agentes contaminantes. Esto dependerá del uso que se le desea dar al agua depurada. Según el sistema de tratamiento dispondremos de agua residual tratada y lodos residuales. Se selecciona de acuerdo a los objetivos que se fijen al buscar la remoción de los contaminantes.

Sistemas: -

Sistemas modernos (lechos bacterianos, biodiscos, aireación prolongada). Sistemas tradicionales (lagunas). Pequeños sistemas de tratamiento (filtros, fosas sépticas, etc.).

Los sistemas modernos son más caros, generan mas lodos pero garantizan una mejor calidad del agua y usan poca área. Los sistemas tradicionales: generan poco lodo, usan mucha área y garantizan la calidad del agua depurada siempre y cuando se cumplan todas las especificaciones. Los terceros son para pequeñas poblaciones.

Tecnologías empleadas en el tratamiento de aguas residuales: .

Población

TRATAMIENTO PRIMARIO Objetivo: remover sólidos orgánicos e inorgánicos sedimentados

TRATAMIENTO

PRELIMINAR Objetivo: remover sólidos gruesos y arena

Medidores y repartidores de caudales

TRATAMIENTO SECUNDARIO Incluye un proceso biológico en la que predominan las reacciones bioquímicas realizadas por microorganismos que logran eficientes resultados en la remoción de la DBO

Cribas Desarenador

TRATAMIENTO TERCIARIO

DESINFECCIÓN

REUTILIZACIÓN

Requerimiento área

Altitud / T°

Tanque séptico

Pequeña

Bajo

Tanque Imhoft

Pequeña

Bajo

Zanjas de infiltración

Pequeña

Bajo

S.L.

S.L.

S.L.

Filtro percolador

Pequeña

Bajo

1500/10

Humedales artificiales

Pequeña / mediana

medio

3800/10

Lag. estabilización

Mediana / grande

Alto

Lagunas aireadas

Mediana / grande

Medio

Lodos activados

Mediana / grande

Bajo

Reactor anaeróbico

Mediana / grande

Medio

S.L.

S.L. S.L. 1500/10

REUTILIZACIÓN

NOTA: A > altitud disminuye la eficiencia de los sistemas y aumentan los costos.

Remoción esperada de materia orgánica, sólidos en suspensión y microorganismos patógenos, según el tipo de procesos de tratamiento de aguas residuales REMOCIÓN (%)

PROCESOS DE TRATAMIENTO

SEDIMENTACIÓN PRIMARIA LODOS ACTIVADOS (a) FILTROS PERCOLADORES (a) LAGUNAS AIREADAS (b) ZANJAS DE OXIDACIÓN (d) LAGUNAS DE ESTABILIZACIÓN (e) BIOFILTROS DESINFECCIÓN

REMOCIÓN (CICLOS LOG 10)

DBO

SÓLIDOS EN SUSPENSIÓN

BACTERIAS

HELMINTOS

QUISTES

25 - 30 70 - 95 50 - 90 80 - 90 70 - 95 70 - 85 80 - 95 -

40 - 70 70 - 95 70 - 90 (c) 80 - 95 (c) 80 - 95 -

0-1 0-2 0-2 1-2 1-2 1-6 1-2 1-2

0-1 0-1 0-1 0-1 0-1 1-4 0-2 1-3

0-1 0-1 1-2 0-1

(a) Precedidos de tratamiento primario y seguidos de sedimentación secundaria. (b) Incluye laguna secundaria. (c) Dependiendo del tipo de lagunas. (d) Seguidas de sedimentación. (e) Depenúmero de lagunas y otros factores como: temperatura, período de retención y formas de las lagunas. 1 ciclo de log10 = 90% de remoción. 2 ciclos de log10 = 99% de remoción. 3 ciclos de log10 = 99.99% de remoción. Fuente: Feachem et-al., 1983; Mara et al., 1992; Yáñez, 1992; Norma Técnica OS.090.

2-4 0-1 0-1

Reutilización de las aguas residuales: Riego en diferentes cultivos, otra parte se vierte directamente al cauce de los ríos, lagos, pantanos, mar; ocasionando un grave peligro para la salud del hombre, flora y fauna.

Riego: Porque las aguas residuales además de la carga bacteriana y orgánica presentan concentraciones variadas de elementos nutritivos para las plantas. Con adecuados tratamientos el uso de aguas residuales domésticas en riego no ocasiona deterioro de los suelos ni de las aguas subterráneas, se obtienen productos de calidad, no se ha observado acumulación de metales en los cultivos, no incrementa la salinidad de los suelos, etc. Formas de Reutilización: - Agrícola. - Riego de parques, jardines, zonas viales, campos deportivos y recreacionales. - Industria (refrigeración, calderas, diferentes fases del proceso). - Recarga de acuíferos. - Mantenimiento de lagos, estanques, ríos, etc. - Usos domésticos (no potable).

Uso del agua tratada Uso del agua tratada sin desinfección con desinfección

Tecnologías empleadas en el tratamiento de aguas residuales y potencialidades de reuso: Tanque séptico

. TRATAMIENTO PRIMARIO

Tanque Imhoft

NO RECOMENDABLE

NO RECOMENDABLE

RIEGO DE ACANTILADOS

NO RECOMENDABLE

RIEGO DE VEGETALES DE TALLO ALTO, CULTIVOS INDUSTRIALES, REFORESTACIÓN

RIEGO DE ÁREAS VERDES, VIVEROS, CENTROS RECREATIVOS, PISCIGRANJAS, LAGUNAS ARTIFICIALES, LAVADO DE AUTOS

Zanjas de infiltración TRATAMIENTO

PRELIMINAR

Medidores y repartidores de caudales

Filtro percolador Humedales artificiales

Cribas

Desarenador

TRATAMIENTO SECUNDARIO

Lag. estabilización Lagunas aireadas Lodos activados Reactor anaeróbico

TRATAMIENTO TERCIARIO

RECARGA DE ACUÍFEROS, RECARGA INDUSTRIAL

MONITOREO DE PROCESOS DE TRATAMIENTO: La institución encargada de la administración y sostenibilidad de cualquier planta de tratamiento y re-uso de las aguas residuales debe cumplir con las normas vigentes sobre la calidad de los procesos de depuración de los vertidos tratados. Este monitoreo es muy importante para determinar la eficiencia de los procesos de tratamiento, identificar problemas para tomar acciones correctivas y el cumplimiento de los parámetros establecidos. Para evaluar los parámetros físico-químicos y bacteriológicos más relevantes, algunos de estos se pueden determinar en el lugar de la planta y otros, se deben trasladar a un laboratorio aprobado y certificado por las instituciones nacionales a cargo de aguas residuales (Ministerio del Ambiente y/o instituciones nacionales de acueductos y alcantarillado).

MONITOREO DE PROCESOS DE TRATAMIENTO: Los parámetros a analizar deberán ser indicados en el Manual de Operación y Mantenimiento de la Planta de tratamiento, los cuales serán al menos los siguientes: DBO, Sólidos suspendidos totales, pH, Grasas y aceites, DQO y Coliformes totales. Una frecuencia aceptable es realizarlos cada 3 meses y cuando se note algún problema de funcionamiento. Los resultados de la calidad de las aguas residuales serán comparados a los límites descritos por la ley (D.S. Nº 0022008-MINAM). El control adecuado del proceso de tratamiento exige el registro, por el operador, de los caudales de las aguas residuales y de las características del afluente, contenido de las estructuras (proceso de tratamiento) y efluente.

CONTROLES TÍPICOS DE OPERACIÓN (LAGUNAS): UNIDAD

AFLUENTE

LAGUNA

EFLUENTE

FRECUENCIA

l/s

X

-

X

Diaria

-

X

X

X

Diaria

°C

X

X

X

Diaria

pH

-

X

X

X

Diaria

OD

mg/l

X

X

X

Diaria

DBO total

mg/l

X

-

X

Quincenal

DQO total

mg/l

X

-

X

Quincenal

SS

mg/l

X

-

X

Quincenal

CF

CF/100 ml

X

-

X

Quincenal

PARÁMETRO

Caudal Color Temperatura

ESTÁNDARES NACIONALES AMBIENTAL PARA AGUA:

DE

CALIDAD

(D.S. Nº 002-2008-MINAM) Establecer el nivel de concentración o el grado de elementos, sustancias o parámetros físicos, químicos y biológicos presentes en el agua en su condición de cuerpo receptor y componente básico de los ecosistemas acuáticos, que no representa riesgo significativo para la salud de las personas ni para el ambiente.

Los estándares aprobados son aplicables a los cuerpos de agua del territorio nacional en su estado natural y son obligatorios en el diseño de las normas legales y las políticas públicas, siendo un referente obligatorio en el diseño y aplicación de todos los instrumentos de gestión ambiental.

TAREA: 1. ¿Técnicamente, cuáles cree que son las razones para no disponer de estructuras adecuadas en tratamiento de aguas residuales en la ciudad de Cajamarca? 2. Indagar cuáles son los principales problemas que aquejan a la ciudad de Cajamarca en el tratamiento de aguas residuales. 3. ¿Cómo se paga el servicio de tratamiento de aguas residuales?