UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMÓN

FACULTAD DE CIENCIAS SOCIALES

DIRECCIÓN DE POSGRADO FACSO

DIPLOMADO EN DESARROLLO COMUNITARIO Y GESTIÓN DE PROYECTOS DE

AGUA Y SANEAMIENTO (PRIMERA VERSIÓN)

GESTIÓN 2020

ALTERNATIVA DE TRATAMIENTO DE LOS

EFLUENTES LIQUIDOS DE LA ZONA VALVERDE

PARA PREVENIR LA CONTAMINACION EN LA

COMUNIDAD

Estudiante: Judith Romero Calderón

Tutor: Msc. Víctor Perales Miranda

COCHABAMBA – BOLIVIA

2020

Tabla de contenido

INTRODUCCION ..................................................................................................................... 1

CAPITULO I ............................................................................................................................. 3

PROBLEMÁTICA, ANTECEDENTES Y OBJETIVOS ...................................................... 3

1.1 PROBLEMÁTICA ............................................................................................................ 3

1.2 ANTECEDENTES ............................................................................................................ 4

1.3 OBJETIVOS ...................................................................................................................... 5

Objetivo General ....................................................................................................................... 5

Objetivos Específicos ................................................................................................................. 5

1.4 JUSTIFICACION DEL TEMA ....................................................................................... 5

CAPITULO II ............................................................................................................................ 6

MARCO TEORICO .................................................................................................................. 6

1. AGUAS RESIDUALES ..................................................................................................... 6

1.4.1 Definición: ................................................................................................................... 6

1.4.2 Tipos y composición general de las aguas residuales: ................................................ 6

1.5 CARACTERIZACIÓN DEL AGUA RESIDUAL ......................................................... 7

1.5.1 Características físicas: ................................................................................................. 7

1.5.2 Características químicas: ............................................................................................. 9

1.5.3 Características biológicas: ......................................................................................... 11

1.6 PARÁMETROS BÁSICOS DE MEDICIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA ........ 12

1.6.1 Parámetros físicos: ..................................................................................................... 12

1.6.2 Parámetros químicos: ................................................................................................ 12

1.6.3 Parámetros microbiológicos: ..................................................................................... 12

1.7 ELEMENTOS DEL SISTEMAS DE TRATAMIENTO A.R. .................................... 12

1.8 TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES .................................................... 13

1.8.1 Planta de tratamiento de aguas residuales ................................................................. 13

1.8.2 Procesos unitarios del tratamiento de aguas residuales ............................................. 14

1.8.3 Etapas de tratamiento de las aguas residuales ........................................................... 15

1.8.4 Trenes de tratamiento ................................................................................................ 16

1.9 ALTERNATIVAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES ..................... 18

1.9.1 Criterios de selección del tratamiento de las aguas residuales .................................. 18

1.10 VERTIDO DE AGUAS RESIDUALES .................................................................... 30

1.10.1 Normativa sobre el vertido a cuerpos de agua ....................................................... 30

1.11 LINEAMIENTOS PARA LA IMPLEMENTACION DEL PROYECTO ............. 31

1.11.1 Determinación de la población del área de estudio ............................................... 31

1.11.2 Calculo de dotación y caudales de diseño ............................................................. 33

1.11.3 Calculo de caudales para alcantarillado y PTAR .................................................. 34

1.11.4 Cuantificación de caudales de aporte .................................................................... 35

1.12 SELECCIÓN DE ALTERNATIVA DE TRATAMIENTO DE AGUAS ............... 36

1.12.1 Selección cualitativa .............................................................................................. 36

1.12.2 Selección cuantitativa ............................................................................................ 36

CAPITULO III ........................................................................................................................ 38

ESTRATEGIA METODOLOGICA ..................................................................................... 38

CAPITULO IV ......................................................................................................................... 39

RESULTADOS Y ANALISIS ................................................................................................ 39

1.13 IDENTIFICACION DE LA SITUACION ACTUAL .............................................. 39

1.13.1 Situación actual de la estación elevadora en Valverde .......................................... 39

1.13.2 Descripción del área de estudio ............................................................................. 40

1.13.3 Ubicación áreas de aporte estación Valverde: ....................................................... 43

1.13.4 Características de la zona de estudio ..................................................................... 44

1.14 ANALISIS DE LA CARACTERIZACION DEL AGUA RESIDUAL .................. 45

1.14.1 Análisis de los parámetros de laboratorio.............................................................. 45

1.14.2 Requerimiento de la descarga ................................................................................ 48

1.15 PLANTEAMIENTO DE ALTERNATIVAS ............................................................ 49

1.15.1 Pre-Tratamiento ..................................................................................................... 50

1.15.2 Tratamiento primario ............................................................................................. 50

1.15.3 Tratamiento secundario ......................................................................................... 53

1.16 SELECCIÓN DE ALTERNATIVAS ........................................................................ 57

1.16.1 Alternativa propuesta ............................................................................................. 57

1.16.2 Tren de tratamiento ................................................................................................ 64

1.16.3 Eficiencia del tren de tratamiento de la propuesta ................................................. 68

1.17 LINEAMIENTOS PARA LA IMPLEMENTACION ............................................. 71

1.17.1 Parámetros básicos de análisis ............................................................................... 71

1.17.2 Selección del área de emplazamiento PTAR Valverde ......................................... 77

1.17.3 Costos de inversión ................................................................................................ 79

CONCLUSIONES ................................................................................................................... 83

RECOMENDACIONES ......................................................................................................... 84

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS .................................................................................. 85

ANEXOS .................................................................................................................................. 88

INDICE DE TABLAS

Tabla 1. Composición de las aguas residuales ............................................................................ 6

Tabla 2. Composición de las aguas residuales ............................................................................ 7

Tabla 3. Etapas de Tratamiento de Aguas Residuales ............................................................... 15

Tabla 4. Los principales métodos que se emplean tratamiento de lodos ................................... 28

Tabla 5. Aplicación de métodos de cálculo para la estimación de la población futura tabla .... 31

Tabla 6. Periodos de diseño (años) ............................................................................................ 32

Tabla 7. Valores del Coeficiente k2 .......................................................................................... 33

Tabla 8. Rangos y definiciones de calificación ........................................................................ 37

Tabla 9. Ponderación de los criterios......................................................................................... 37

Tabla 10. Tabla de resultados matriz QFD ................................................................................ 38

Tabla 11. Datos de parámetros básicos Laboratorio CASA.UMSS ......................................... 46

Tabla 12. Datos de parámetros básicos Laboratorio Alba Rancho Semapa .............................. 47

Tabla 13. Clasificación de Rio Rocha por tramos ..................................................................... 48

Tabla 14. Valores límites permisibles del efluente.................................................................... 49

Tabla 15. Matriz cualitativa de selección alternativa de tratamiento primario ......................... 52

Tabla 16. Matriz cualitativa de selección alternativa de tratamiento primario ......................... 55

Tabla 17. Matriz QFD para Selección de Alternativas de Pretratamiento ................................ 57

Tabla 18. Matriz de Resultados Pretratamiento ....................................................................... 57

Tabla 19. Matriz QFD para Selección de Alternativas Tratamiento Primario .......................... 59

Tabla 20. Matriz de Resultados Tratamiento Primario.............................................................. 60

Tabla 21. Matriz QFD para Selección de Alternativas Tratamiento Secundario ...................... 61

Tabla 22. Matriz de resultados tratamiento secundario ............................................................. 62

Tabla 23. Eficiencia del tratamiento con los parámetros de Laboratorio CASA análisis 2017 68

Tabla 24. Eficiencia del tratamiento con los parámetros de Laboratorio Alba Rancho 2019 ... 68

Tabla 25. Tabla Elementos presentes en el agua tratada y parámetros de agua para riego ....... 70

Tabla 26. Tabla Sensibilidad o tolerancia de algunos cultivos al boro (B) del agua de riego ... 71

Tabla 27. Datos población por distrito ...................................................................................... 72

Tabla 28. Proyección de la población periodo de diseño 20 años ............................................ 73

Tabla 29. Determinación del caudal de la Planta ...................................................................... 76

Tabla 30. Requerimiento de Terreno para Procesos Alternativos ............................................. 77

Tabla 31. Costo tratamiento de lodos activados ........................................................................ 79

Tabla 32. Costo del personal lodos activados ........................................................................... 80

Tabla 33. Costos de mantenimiento para lodos activados ......................................................... 81

INDICE DE FIGURAS

Figura 1. Vertido de aguas contaminadas al canal Valverde ..................................................... 40

Figura 2. Departamento de Cochabamba .................................................................................. 41

Figura 3. Distritos del Municipio de Cercado ........................................................................... 41

Figura 4. Distrito 9 – Zona Maica ............................................................................................. 41

Figura 5. Estación elevadora de Valverde ................................................................................. 42

Figura 6. Tramo canal Valverde – Intersección Rio Rocha (Zona de Estudio) ......................... 42

Figura 7Área Distritos 2, 3, 4 (Dentro del área de prestación de servicios ............................... 43

Figura 8. Área Zona la Maica –Área que aún no cuenta ........................................................... 43

Figura 9. Ganado zona Maica .................................................................................................... 44

Figura 10. Cultivos de choclo ................................................... ¡Error! Marcador no definido.

Figura 11. Emplazamiento del área de proyecto ....................................................................... 78

Figura 12. Líneas de aducción ................................................................................................... 78

INDICE DE ESQUEMAS

Esquema 1. Elementos sistema sanitario de aguas residuales ................................................... 13

Esquema 2. Niveles de tratamiento para diferentes reusos. ...................................................... 17

Esquema 3. Esquema tratamiento de fangos ............................................................................. 63

Esquema 4. Tren de tratamiento aguas residuales Valverde ..................................................... 65

Esquema 5. Propuesta planta de tratamiento de aguas residuales Valverde ............................. 66

INDICE DE ANEXOS

ANEXO 1. Informes de los análisis de laboratorio .................................................................. 88

ANEXO 2. Cuadro N° a-1 valores máximos admisibles de parámetros en cuerpos receptores

................................................................................................................................................... 91

ANEXO 3. Eficiencias de remoción de contaminantes por tecnologías .................................. 93

ANEXO 4. Consideraciones para la ponderación del peso de criterios ................................... 95

ANEXO 5. Directrices para interpretar la calidad de las aguas para riego .............................. 96

ANEXO 6. Contenido máximo de elementos traza presentes en el agua de riego ................... 97

1

INTRODUCCION

La generación de aguas residuales es una consecuencia inevitable de las actividades humanas,

estas actividades modifican las características de las aguas de partida, contaminándolas e

invalidando su posterior aplicación para otros usos.

El presente documento, corresponde a la propuesta de una alternativa de tratamiento de

efluentes líquidos que se adapte a la zona y que el efluente cumpla con la normatividad

ambiental vigente, de manera que no se genere problemas con la población circundante,

asimismo se plantean alternativas de depuración de las aguas residuales considerando

diferentes criterios de elección respecto al tema técnico, ambiental, económico y social.

Dentro de los sistemas de plantas de tratamiento, existen sistemas que ya han cumplido con su

vida útil o donde la tecnología implementada no es la adecuada a las condiciones sociales,

económicas y ambientales. Plantas de tratamiento abandonadas por falta de operación y

mantenimiento donde el crecimiento de la población hace que la tecnología o el

dimensionamiento ya no sea el adecuado, siendo necesaria la rehabilitación de las

instalaciones, ampliación o finalmente la construcción de una nueva planta.

Por lo que, esta propuesta pretende ser una alternativa para responder a la inquietud de la

población circundante, en virtud a que, si bien las plantas de tratamiento son importantes y

aportan a la reutilización de las aguas, la insuficiente tecnología o las fallas en el sistema

pueden causar malos olores y constituirse focos de infección, que atenta contra la salud de la

comunidad.

Una vez identificado el problema que consiste en que: SEMAPA como empresa municipal de

Agua Potable y Alcantarillado, que tiene la disposición final de las aguas residuales

recolectadas de los distritos 2,3,4 de la ciudad de Cochabamba y lleva a la estación elevadora

de Valverde donde se hace un pre tratamiento y seguidamente va al cauce del Rio Rocha; de

manera que al no realizar un tratamiento completo afecta severamente a la población y su

entorno del distrito 9 en la zona del canal Valverde (Maica norte) produciendo impactos

ambientales negativos, contaminación hídrica de forma directa e indirecta especialmente en

los cursos de agua receptores.

Por lo que para superar ese problema se establece en el presente documento propuestas de

alternativas de solución, a través del siguiente contenido:

2

Inicialmente, se realiza una descripción de la situación actual de la Estación de Valverde en

cuanto a su ubicación, instalación y condiciones de funcionamiento; posteriormente se

identifica el horizonte de la presente propuesta a través de los objetivos (general y específico)

y la justificación del mismo.

Posteriormente, se realiza: a) la fundamentación teórica, donde se identifica las condiciones de

las plantas de tratamiento; b) la estrategia metodológica donde se realiza la descripción y

características de la zona de estudio, las condiciones socioculturales; se describe las

alternativas existentes, para que en los resultados se establezca la más adecuada.

3

CAPITULO I

PROBLEMÁTICA, ANTECEDENTES Y OBJETIVOS

1.1 PROBLEMÁTICA

La generación de aguas residuales es una consecuencia inevitable de las actividades humanas.

Estas actividades modifican las características de las aguas de partida, contaminándolas e

invalidando su posterior aplicación para otros usos.

A nivel mundial existe capacidad inadecuada del tratamiento de las aguas residuales,

especialmente en países poco desarrollados como Bolivia. Esta situación ha existido

desde por lo menos los años 70 y es debido a la superpoblación, a la crisis del agua y al

costo de construir sistemas de tratamiento de aguas residuales. (Mirtza Medina).

Dentro de los sistemas de plantas de tratamiento, existen sistemas que ya han cumplido con su

vida útil o donde la tecnología implementada no es la adecuada a la población, al lugar o

plantas de tratamiento abandonadas por falta de operación y mantenimiento donde el

crecimiento de la población hace que la tecnología o el dimensionamiento ya no sea el

adecuado, siendo necesaria la rehabilitación de las instalaciones, ampliación o finalmente la

construcción de una nueva planta.

La empresa SEMAPA tiene disposición final de las aguas residuales recolectadas de los

distritos 2,3,4 de la ciudad de Cochabamba a la estación elevadora de Valverde realizando un

pre tratamiento, seguidamente al cauce del Rio Rocha sin realizar un tratamiento completo

afecta severamente a la población y su entorno del distrito 9 en la zona del canal Valverde

(Maica norte) produciendo impactos ambientales negativos, contaminación hídrica de forma

directa e indirecta especialmente en los cursos de agua receptores.

Pese a esto, los agricultores de la zona a lo largo del canal usan esas aguas para regar sus

cultivos y, en algunos casos, incluso beben este líquido. Provocando una serie de infecciones

gastrointestinales especialmente en los niños menores de 5 años siendo el más vulnerable ante

esta amenaza, además de contaminar las aguas del Rio Rocha.

4

La propuesta del estudio a la problemática en la zona del canal Valverde se plantea

alternativas de depuración de las aguas residuales considerando diferentes criterios de elección

respecto al tema técnico, ambiental, económico y social.

1.2 ANTECEDENTES

La estación elevadora Valverde en un inicio se planifico para el bombeo de las aguas

residuales desde la zona de Valverde hasta la PTAR Alba Rancho, reduciendo la

contaminación ambiental de la Maica Norte familias que habitan en el lugar estuvieron

viviendo en medio de una fuerte contaminación, Actualmente por diferentes conflictos

sociales hasta la fecha no se logró concretar un sistema completo de tratamiento, la estación

recibe las aguas de los distritos 3 y 4 de la ciudad de Cochabamba y de otras conexiones

clandestinas mismos que son descargados después de una separación de solidos de manera

directa(Fig. 1.2) al canal de riego de Valverde y posteriormente al Rio Rocha generando

muchas molestias a la población(Fig. 3.1.1. e), reclaman por los malos olores.

Figura 1.2.- Vertido de aguas contaminadas al canal Valverde (Fotografía propia)

La Gerencia de Proyectos de SEMAPA dentro el marco de sus competencias está encarando

gestiones necesarias para contar con los estudios que identifiquen las mejores alternativas de

solución que cumpla con las demandas ambientales y sociales que considere los aspectos

técnicos, avances de tecnologías y el económico, durante varios años han intentado diferentes

alternativas de tratamiento sin embargo debido a la mala planificación urbana y falta de apoyo

5

interinstitucional, no se logró consolidar un área que permita realizar las gestiones para el

diseño e implementación de una planta de tratamientos de aguas residuales en Valverde.

1.3 OBJETIVOS

Objetivo General

Proponer una alternativa de tratamiento de efluentes líquidos para la zona de Valverde que

cumpla con la normatividad ambiental vigente, de manera que no se genere problemas con la

población circundante.

Objetivos Específicos

-Identificar la situación actual

-Analizar las características del agua residual.

-Plantear alternativas de tratamiento.

-Seleccionar la alternativa acorde al criterio: técnico, ambiental, económico y Social.

- Desarrollar ciertos lineamientos para la implementación de la propuesta.

1.4 JUSTIFICACION DEL TEMA

El canal de riego de Valverde por varios años ha sido contaminado por las aguas residuales de

los distritos mencionados, ocasionando una serie de problemas en la salud de la población de

la zona (Infecciones gastrointestinales), problemas ambientales debido a la contaminación del

suelo a consecuencia de regar los cultivos con las estas aguas en especial las parcelas de

cholo, además sobre todo la contaminación del Rio Rocha, asimismo ocasiona problemas en la

economía al no tener la eficiencia de producción agrícola como era anteriormente, finalmente

a causa de esta problemática ocasiona malos olores en el lugar.

En consecuencia a todos los problemas que genera la contaminación este trabajo propone

alternativas para el tratamiento de aguas residuales, en base al Reglamento ambiental

Boliviano (Ley Nº 1333) que si es implementado beneficiará de manera directa a los

pobladores y mejorando las condiciones de toda la zona.

6

CAPITULO II

MARCO TEORICO

1. AGUAS RESIDUALES

1.4.1 Definición:

Las aguas residuales son líquidos procedentes de las actividades desarrollados por el ser

humano, caracterizadas por presentar una fracción de agua y un elevado porcentaje de residuos

contaminantes (LOPEZ,2015:77)

1.4.2 Tipos y composición general de las aguas residuales:

Según (METCALF, 1995:124), la composición de las aguas residuales se refiere a las

cantidades de constituyentes físicos, químicos y biológicos presentes en este tipo de aguas.

Las aguas residuales se determinan por su composición física, química y biológica. (LOPEZ,

2015) existen parámetros preestablecidos para fijar los principales componentes que ayudan a

la caracterización de las aguas, tal como se muestra en la Tabla 1.

Tabla 1. Composición de las aguas residuales

AGUA

RESIDUAL

Agua

(99.9%)

Solidos

(0.1%)

Orgánicos

(70%)

Proteínas

Carbohidratos

Grasas

Inorgánicos

(30%)

Arenas

Sales

Metales

Fuente: López, 2015 Depuración de aguas residuales.

Respecto a la contaminación que pueden portar las aguas residuales hay que decir que se trata

de una variedad casi tan amplia como las acciones que el ser humano puede realizar sobre el

agua. Se pueden encontrar productos químicos procedentes de uso doméstico (jabones,

detergentes, cosméticos, etc.), productos sólidos (papel higiénico, toallitas “desechables” de

algodón, plásticos de diversos tamaños, etc.), metales pesados y muy contaminantes

procedentes de la industria (plomo, zinc, mercurio, cadmio, bromo, etc.), y también restos

7

orgánicos, procedentes, principalmente, de la materia fecal y los orines. (METCALF,

1995:126)

Existen diferentes formas de denominar a las aguas residuales, las cuales se detalla en la

siguiente tabla 2.

Tabla 2. Composición de las aguas residuales

TIPOS DE AGUAS RESIDUALES

Tipos Definición Características

Agua

Residual

Domestica

Producidas en las diferentes actividades al interior de

las viviendas, colegios, etc.

Aguas

Negras

Son las que contienen orina y heces fecales

(inodoros y urinales).

Aguas

Grises

Estas aguas principalmente contiene

detergente y grasas, provienen de lavaplatos,

lavadoras, lavados, agua de ducha.

Los contaminantes

están presentes en

moderadas

concentraciones.

Agua

Residual

Urbana

Hacen referencia a aquellas aguas que tienen aguas

residuales domésticas y aguas residuales industriales.

También aquellas aguas que incluyen las aguas de

correntía pluvial.

Contiene materia

orgánica, nutrientes

y patógenos, etc.

Agua

Residual

Industrial

Dentro de este tipo de aguas residuales se encuentran

todas aquellas aguas residuales que han sido vertidas

desde un lugar con finalidad industrial.

Su contenido

depende del tipo de

industria y/o

procesos

industriales.

Fuente: Elaboración propia a partir de Metcalf & Eddy (1995).

1.5 CARACTERIZACIÓN DEL AGUA RESIDUAL

Para caracterizar un tipo de agua desde el punto de vista de sus constituyentes es necesario

realizar un análisis de sus parámetros físicos, químicos y biológicos.

1.5.1 Características físicas:

Las características físicas más importantes del agua residual son:

8

a) Sólidos: El agua residual contiene distintos tipos de materiales sólidos que van desde

hilachas hasta materiales coloidales, en la caracterización de las aguas, los materiales

más gruesos son removidos usualmente antes de analizar los sólidos. (CRITES, 2000)

Sólidos totales (ST): Son los residuos remanentes después que la muestra ha sido

evaporada y secada a una temperatura específica (103 a 105 º C).

Sólidos suspendidos totales (SST): Son una fracción de los ST retenidos en un filtro con

un tamaño específico de filtro medida después de que se ha secado a una temperatura

específica.

Sólidos disueltos totales (SDT): Son aquellos que pasan a través del filtro, que son

evaporados y secados a una temperatura específica, la medida comprende coloides y SD.

Sólidos sedimentables: Son sólidos suspendidos que se expresan como milímetros por

litros, los cuales se sedimentan fuera de la suspensión dentro de un rango de tiempo

específico. (CRITES, 2000)

b) Temperatura: La temperatura de las aguas residuales es siempre más elevada que la

temperatura del agua de suministro. La temperatura del agua es un parámetro muy

importante dada su influencia sobre el desarrollo de la vida acuática, las reacciones

químicas, las velocidades de reacción, los procesos biológicos y el uso con fines benéficos.

El incremento de temperatura puede alterar sistemas ecológicos, causar problemas en la

industria, etc.

La temperatura óptima para el desarrollo de la actividad bacteriana se sitúa entre los 25 y

los 35 º C. (METCALF, 1995:72)

Temperatura normalmente TAR > TAR

c) Olores: Los olores son debidos a los gases liberados durante el proceso de

descomposición de la materia orgánica. El agua residual reciente tiene un olor peculiar,

algo desagradable, que resulta más tolerable que el del agua residual séptica. La

problemática de los olores está considerada como la principal causa de rechazo a la

implantación de instalaciones de tratamiento de aguas residuales, Los olores molestos

pueden reducir el apetito, inducir a menores consumos de agua, producir desequilibrios

respiratorios, náuseas y vómitos, y crear perturbaciones mentales.

9

d) Color: El agua residual reciente suele tener un color grisáceo. Sin embargo, al aumentar el

tiempo de transporte en las redes de alcantarillado y al desarrollarse condiciones más

próximas a las anaerobias, el color del agua residual cambia gradualmente de gris a gris

oscuro, para finalmente adquirir color negro. Llegado este punto, suele clasificarse el agua

residual como séptica. (METCALF, 1995:72)

1.5.2 Características químicas:

El estudio de esta característica son los siguientes:

a) Materia orgánica: Cerca del 75% de los sólidos en suspensión y del 40% de los sólidos

filtrables de agua residual de concentración media son de naturaleza orgánica. Provienen

del reino animal y vegetal. Los principales grupos de sustancias orgánicas presentes en el

agua residual son las proteínas (40-60%), hidratos de carbono (25-50%), grasas y aceites

(10%). Otro compuesto orgánico presente en la urea, principal constituyente de la orina.

(METCALF, 1996:73)

Grasas de animales y vegetales. Las grasas y aceites pueden tener diversa procedencia

animal, vegetal o mineral. Además, interfieren enormemente en la actividad biológica

impidiendo la transferencia de oxígeno y acumulando materia flotante desagradable.

Otras sustancias orgánicas:

Pesticidas: Residuos agrícolas.

Fenoles: Vertidos industriales.

Agentes tensioactivos: Aguas residuales domésticas, industriales y comerciales,

responsables de la aparición de espuma.

Medida de contenido orgánico:

Los métodos más empleados para medir el contenido orgánico de las aguas residuales y

superficiales son la demanda bioquímica de oxigeno (DBO5), y la demanda química de

oxigeno (DQO).

Demanda bioquímica de oxigeno (DBO5)

El parámetro de contaminación orgánica más empleado, la DBO5 a 5 días. La

determinación del mismo está relacionada con la medición de oxígeno disuelto que

10

consumen los microorganismos en el proceso de oxidación bioquímica de la materia

orgánica.

La cantidad de oxígeno usado en la estabilización materia orgánica y nitrogenada por

acción de los microorganismos en condiciones de tiempo y temperatura especificados

(generalmente cinco días y 20°C). Mide indirectamente el contenido de materia orgánica

biodegradable. (ESPIGARES, 1985:67)

Demanda Química de oxígeno (DQO)

La Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO) se usa como una medida de la cantidad de

oxígeno requerido para oxidación de la materia orgánica biodegradable, presente en la

muestra de agua, como resultado de la acción de oxidación aerobia (RAMALHO, 2003:48)

b) Materia inorgánica: Debido a que las concentraciones de los diferentes constituyentes

inorgánicos pueden afectar mucho a los usos de agua, conviene examinar la naturaleza de

algunos de ellos.

Metales pesados: Vertidos industriales. Entre ellos podemos destacar el níquel (Ni), el

manganeso (Mn), el plomo (Pb), el cromo (Cr), el cadmio (Cd), el cinc (Zn), el cobre (Cu),

el hierro (Fe) y el mercurio (Hg). Muchos de estos metales también están catalogados

como contaminantes prioritarios.

Nitrógeno. La importancia del nitrógeno radica en que es esencial para la síntesis de

proteínas, necesitan conocer sobre la presencia de este nutriente para evaluar el tratamiento

del agua residual mediante procesos biológicos. El contenido total de nitrógeno está

compuesto por nitrógeno amoniacal, nitritos, nitratos y nitrógeno orgánico. (CRITES,

2000:73).

Fosforo. Este es esencial para el crecimiento de algas y otros organismos biológicos. El

contenido de fosforo en aguas residuales municipales puede variar entre 4 y 15 mg/l.

(METCALF, 1996:99)

c) Gases: Los gases que con mayor frecuencia se encuentran en aguas residuales brutas son

el nitrógeno (N2), el oxígeno (O2), el dióxido de carbono (CO2), el sulfuro de hidrógeno

(H2S), el amoniaco (NH3), y el metano (CH4). Los tres primeros son gases de común

presencia en la atmósfera, y se encuentran en todas las aguas en contacto con la misma.

11

Los tres últimos proceden de la descomposición de la materia orgánica presente en las

aguas residuales. Si bien no se encuentran en el agua residual sin tratar, existen otros gases

con los cuales debe estar familiarizado un ingeniero sanitario. Tal es el caso, por ejemplo,

del cloro (C12) y el ozono (O3) (desinfección y control de olores), y los óxidos de azufre y

nitrógeno (procesos de combustión). (METCALF, 1995:71)

1.5.3 Características biológicas:

Se tomará conocimientos de los principales grupos de microorganismos biológicos y

organismos patógenos presentes en las aguas residuales, así como aquellos que intervienen en

los tratamientos biológicos.

Microorganismos: La eliminación de la DBO Carbonosa, la coagulación de los sólidos

coloidales no sedimentables, y la estabilización de la materia orgánica se consiguen

biológicamente, gracias a la acción de una variedad de microorganismos, principalmente

bacterias. Los microorganismos se utilizan para convertir la materia orgánica carbonosa

coloidal y disuelta en diferentes gases y tejido celular. Dado que el tejido celular tiene un peso

específico ligeramente superior al del agua, se puede eliminar por decantación. (METCALF,

1995:410).

a) Bacterias: El papel que desempeñan las bacterias en los procesos de descomposición y

estabilización de la materia orgánica, tanto en el marco natural como en las plantas de

tratamiento de aguas residuales, es amplio y de gran importancia. Las bacterias

presentes en el agua residual pueden ser de origen fecal o implicado en el proceso de

biodegradación. En las aguas residuales brutas predominan especies pertenecientes a

grupos como: Escherichia, Salmonella,etc. Se trata de una bacteria con forma de

filamento, enrollada en hélice sobre sí misma. Habita en medios donde abunda la

materia orgánica disuelta. (CRITES, 2000:59)

b) Organismos patógenos: Los organismos patógenos que se encuentran en las aguas

residuales pueden proceder de deshechos humanos que estén infectados o que sean

portadores de una determinada enfermedad. Las principales clases organismos

patógenos presentes en aguas residuales son las bacterias, los virus, los protozoos y el

grupo de los helmintos. Los organismos bacterianos patógenos pueden ser excretados

12

por el hombre causan enfermedades como la fiebre tifoidea y paratifoidea, la

disentería, diarreas y cólera. (METCALF, 1995:106)

1.6 PARÁMETROS BÁSICOS DE MEDICIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA

Para el cumplimiento se considera La Ley Nº 1333 Del Medio Ambiente en artículo 5º

determinan los límites máximos de parámetros permitidos en cuerpos de agua, en el Cuadro Nº

A-I del Anexo A, en el artículo 6º menciona los parámetros básicos a considerar para el

control de la calidad del agua. (LEY Nº 1333,1992)

Parámetros a tomar en cuenta al momento de realizar una caracterización de las aguas

residuales.

1.6.1 Parámetros físicos:

Son olor, color, turbiedad, pH, temperatura.

1.6.2 Parámetros químicos:

DBO5, DQO, Oxígeno Disuelto, Arsénico Total, Cadmio, Cianuros, Cromo Hexavalente,

Fosfato Total, Mercurio, Plomo, Aldrin, Clordano, Dieldrín, DDT, Endrín, Malatión,

Paratión.(LEY Nº1333,1992)

1.6.3 Parámetros microbiológicos:

Son Coliformes fecales.

1.7 ELEMENTOS DEL SISTEMAS DE TRATAMIENTO A.R.

Los elementos que comprenden un sistema sanitario incluyen:

13

Esquema 1. Elementos sistema sanitario de aguas residuales

Fuente: Elaboración propia

1.8 TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES

El tratamiento de las aguas residuales consiste en una serie de procesos físicos, químicos y

biológicos que tienen por objeto reducir la concentración de la carga contaminante, con el

objeto de que cumpla con los límites permisibles establecidos en la norma y ser asimilados de

forma natural por los cauces receptores.

1.8.1 Planta de tratamiento de aguas residuales

En su forma más simple, una planta de tratamiento de aguas residuales retiene sólidos, reduce

la materia orgánica y los contaminantes y restaura la presencia de oxígeno en el agua. En la

reducción de la materia orgánica y de los contaminantes se emplea microorganismos que

degradan la materia orgánica en el agua residual. Las bacterias y los micro-organismos son

luego separados del agua. La restauración del oxígeno es importante ya que el agua debe tener

suficiente oxígeno para sostener la vida. El objetivo del tratamiento es producir agua limpia (o

efluente tratado) o reutilizable en el ambiente y un residuo sólido o fango (también llamado

biosólido o lodo) convenientes para la disposición o rehúso. Es muy común llamarlo

depuración de aguas residuales para distinguirlo del tratamiento de aguas potables.

(RODRIGUEZ, 2017:87)

Recolección de las aguas residuales

Pretratamiento de aguas residuales

Tratamiento de aguas residuales

Reutilización o vertimiento del

efluente

Manejo de biosólidos y de

lodos

14

1.8.2 Procesos unitarios del tratamiento de aguas residuales

Los metodos individuales suelen clasificarse en operaciones fisicas unitarias, procesos

quimicos unitarios y procesos biologicos unitarios. Los procesos y operaciones unitarias se

conbinan y

complementan para dar lugar a diversos niveles de tratamiento de las aguas.(METCALF,

1995:343)

1.8.2.1 Procesos físicos unitarios

Los metodos de tratamiento en los que predomina la accion de las fuerzas fisicas se conocen

como operaciones fisicas unitarias. Puesto que la mayoria de estos metodos han evolucionado

directamente a partir de las primeras observaciones de la naturaleza por parte del hombre,

fueron los primeros en ser aplicados al tratamiento de las aguas residuales. La medicion de

caudales, desbaste, dilaceracion, homogenizacion de acudales, mezclado, floculacion,

sedimentacion, flotacion, transferencia de gases y filtracion son operaciones unitarias tipicas.

(METCALF, 1995:834)

1.8.2.2 Procesos químicos unitarios

Los metodos de tratamiento en los cuales la eliminacion o conversion de los contaminantes se

consiguen con la adicion de productos quimicos o gracias al desarrollo de ciertas reacciones

quimicas, se conocen como procesos quimicos unitarios. Fenomenos como la precipitacion,

adsorcion y la desinfeccion son ejemplos de los procesos de aplicación mas comun en el

tratamiento de aguas residuales. En la precipitacion quimica, el tratamiento se lleva a cabo

produciendo un precipitado que se recoge por sedimentacion. En la mayoria de los casos, el

precipitado sedimentado no solo contendra los constituyentes que puedan haber reaccionado

con los prodctos quimicos añadidos, sino que tambien estara compuesto por algunas sstancias

arrastradas al fondo durante la sedimentacion del precipitado. La adsocrcion es un proceso

mediante el cual s elimina compuestos especificos de las aguas residuales sobre superficies

solidas basandose en las fuerzas de atraccion entre cuerpos. (METCALF, 1995:834)

15

1.8.2.3 Procesos biológicos unitarios

Estos tratamientos se basan en el uso de microbios que descomponen y asimilan las sustancias

presentes en el efluente. Los procesos de tratamientos en los que la eliminación de los

contaminantes se lleva a cabo gracias a la actividad biológica se conocen como procesos

biológicos unitarios. La principal aplicación de los procesos biologicos es la eliminacion de las

sustancias organicas biodegradables presentes en el agua rsidual en forma, tanto coloidal,

como en disolucion. Basicamente, estas sustancias se convierten en gases, que se liberan a la

atmosfera, en en tejido celular biologico, eliminable por sedimentacion. Los tratamientos

biologicos tambien se emplean para eliminar el nitrogeno contenido en el agua residual.

Mediante un adecuado control del medio, el agua rsidual puede tratar biologicamente en la

mayoria de los casos. Por tanto es responsabilidad del ingeniero asegurar la adecuacion y el

control efectivo del medio. (METCALF, 1995:840)

1.8.3 Etapas de tratamiento de las aguas residuales

En las depuradoras convencionales de aguas residuales se distinguen dos líneas de tratamiento:

•Línea de agua: incluye los procesos o tratamientos que permiten reducir los contaminantes

presentes en las aguas residuales.

•Línea de lodos: en ella se tratan la mayor parte de los subproductos que se originan en la línea

de agua. (RAMALHO, 2003:156)

El proceso de tratamiento del agua residual se puede dividir en cuatro etapas (Tabla 3)

pretratamiento, primaria, secundaria y terciaria. Algunos autores llaman a las etapas preliminar

y primaria unidas como etapa primaria.

Tabla 3. Etapas de Tratamiento de Aguas Residuales

Pre-tratamiento Tratamiento

Primario

Tratamiento

Secundario

Tratamiento

Terciario

OBJETIVO:

Eliminación de objetos

gruesos, arenas y grasas.

OPERACIONES

BASICAS:

-Desbaste

-Tamizado

-Desarenado

OBJETIVO:

Eliminación de la

materia sedimentable y

flotante.

OPERACIONES

BASICAS:

-Decantación primaria

-Tratamientos físico-

OBJETIVO:

Eliminación de la

materia orgánica

disuelta o coloidal.

OPERACIONES

BASICAS:

-Degradación

bacteriana

OBJETIVO:

Eliminación de sólidos en

suspensión, material orgánica

residual, nutrientes y

patógenos.

OPERACIONES BASICAS:

-floculación

-Filtración

16

-Desengrasado químicos (coagulación-

floculación )

-Decantación

secundaria

-Eliminación de nitrógeno y

fosforo

-Desinfección

PROCESOS FISICOS PROCESOS FISICOS

Y QUIMICOS

PROCESOS

BIOLOGICOS

PROCESOS FISICOS,

QUIMICOS Y

BIOLOGICOS.

Fuente: Elaboración propia en base a la Alianza por el agua Manual de Depuración de A.R.

1.8.4 Trenes de tratamiento

Es importante hacer notar que dependiendo de los contaminantes que deben de ser removidos

de las aguas residuales, se pueden desarrollar un número casi ilimitado de alternativas o trenes

de tratamiento, usando las operaciones y los procesos unitarios. Pueden modificarse sin

dificultad para considerar otras alternativas y así realizar el cálculo de las eficiencias esperadas

en los sistemas incluidos con los procesos alternos que se desean incorporar (Esquema 2).

(METCALF,1995:860)

17

Esquema 2. Niveles de tratamiento para diferentes re usos.

Fuente: Comisión Nacional Del Agua Manual De Agua Potable, Alcantarillado

Y Saneamiento (2007, México)

18

1.9 ALTERNATIVAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

1.9.1 Criterios de selección del tratamiento de las aguas residuales

Se deben tener en cuenta una serie de criterios que inciden en el tratamiento de las aguas

residuales se describen a continuación: (CÓRDOBA, 2017:214).

Técnico: Análisis y comparaciones de concentración y eficiencia de remoción por etapas de

las alternativas de diseño técnico, según la versatilidad del tratamiento, calidad de efluente

tratado cumpliendo los límites permisibles de la Ley 1333 de categoría del cuerpo receptor.

Económico: Ver que las alternativas sean económicamente viables para considerar su

implementación del proyecto.

Social: Considerando usos y costumbres de los actores sociales, así como la aceptación del

mismo, siendo un criterio de peso para la selección de la misma el control en la emisión de

olores.

Ambiental: Propuesta que considere menores impactos ambiental y sustentabilidad.

Se deberá proponer alternativas adecuadas a la realidad del país, que se contemple procesos en

el tratamiento que sean económicamente sostenibles. Tecnologías que requieran un gasto

mínimo de energía, compactas y además de ser sustentable en el tiempo; de producción

mínima de lodo, estabilización de lodos y subproductos, la alternativa seleccionada deberá

adecuarse a las condiciones topográficas del predio propuesto para su emplazamiento.

1.9.1.1 Pretratamiento de aguas residuales

El pretratamiento de las aguas residuales se define como el proceso de eliminacion de los

constituyentes de las aguas residuales cuya presencia pueda provocar problemas de

mantenimeinto y funcionamiento de los diferentes procesos, operaciones y sisemas auxiliares.

Como ejemplos de pretratamientos podemos citar el desbaste y dilaceracion para la

aeliminacion de solidos gruesos y trapos, la flotacion para la eliminacion de grasas y aceites y

el desarenado para la eliminacion de la materia en suspension gruesa que pueda causar

obstrucciones en los equipos y un desgaste excesivo de los mismos.

19

Los componentes que hacen el Pre Tratamiento están conformados en una sola línea, mismos

que se detallan a continuación. (MUÑOZ, 2008:96)

1.9.1.1.1 Reja de gruesos y finos.

El primer paso en el tratamiento de un agua residual consiste en la separación de los sólidos

gruesos presentes en la misma. A este proceso se le conoce como desbaste y consiste en hacer

pasar el agua bruta a través de un sistema de barras, alambres o varillas paralelas, rejillas, telas

metálicas o placas deflectoras (tamices), aunque los más habituales son las rejas de barras y

los tamices. (METCALF, 1995:451)

1.9.1.1.2 Desarenador

El desarenado tiene como objeto eliminar partículas más pesadas que el agua, que no se hayan

quedado retenidas en el desbaste, y que tienen un tamaño superior a 200 micras, sobre todo

arena pero también cascaras, semillas, etc. Con este proceso se consiguen proteger los equipos

de procesos posteriores ante la abrasión, atascos y sobrecargas.

Tipos de desarenadores

Existen tres tipos de desarenadores fundamentales:

-Desarenadores de flujo horizontal: Son utilizados en poblaciones pequeñas, consisten en un

ensanchamiento del canal del pretratamiento de forma que se reduzca la velocidad del flujo y

decantes las partículas.

-Desarenadores de flujo vertical: La unidad debe tener un volumen que reproduzca el tiempo

total de floculación que reproduzca el tiempo total de floculación que optimiza el proceso

compuesto por varios canales de compartimiento de diferentes anchos que reproduzcan

velocidades decrecientes. Las pantallas para formar los compartimientos en cada canal pueden

ser tabiques de concreto, placas de asbesto cemento o madera machihembrada.

-Desarenadores de flujo inducido: Los desarenadores de flujo inducido son de tipo

rectangulares aireados. En estos equipos se inyecta aire, creando una corriente en espiral de

manera que permite la decantación de las arenas y genera una corriente de fondo. Además el

aire provoca la separación de la materia orgánica se reduce la producción de malos olores.

(MENDOZA, 2011:247)

20

1.9.1.1.3 Canal Parshall

A la salida de los dos canales desarenadores se ubica el canal Parshall para la medición del

caudal, dotado de caudalímetro Parshall y su correspondiente medidor de ultrasónico.

La canaleta parshall no requiere de limpieza, teniendo esta la capacidad de auto limpiarse. Las

pérdidas de energía que presenta son poco considerables, además, opera con gran exactitud en

caudales variables, por lo que solo requiere una lectura de lámina de agua en flujo libre.

Cumple la doble función de mezclador y medidor de caudal. Son adecuadas para ser utilizadas

en plantas de medianas a grandes, caudales superiores a los 100 l/s. (OLIVERAS, 2016:187)

1.9.1.1.4 Desgrasador

A continuación del canal Parshall se ubica el desgrasador para la eliminación de aceite y

grasas, Es importante tener presente que llegan a la planta de tratamiento aceites y

grasas provenientes de la basura producida por el hombre(restaurantes, lavanderías y

estaciones de servicio contienen cantidades considerables de grasas, aceites y detergentes),

estas grasas pueden causar daños en los procesos de limpieza por su viscosidad, obstruyendo

rejillas, ductos o impidiendo la correcta aireación en los sistemas. Para solucionar este

problema, se colocan trampas para aceites, que pueden ser tan sencillas como tubos

horizontales abiertos en la parte superior dispuestos en la superficie de los tanques, con

el fin de captar la película de aceite que flota en el agua. Para evitar problemas ocasionados

por su presencia, la concentración de grasas y aceites en elefluente debe ser menor a 30mg/L.

Para conseguir que la flotación sea efectiva es necesario que el tanque separador retenga el

agua residual atratar por un tiempo adecuado (PIERLUIGI,2016:77)

1.9.1.2 Tratamiento Primario de las Aguas Residuales

En el tratamiento primario se elimina una fraccion de solidos en suspension y de la materia

organica del agua residual. Esta eliminacion suele llevarse a cabo mediante operaciones fisicas

unitarias tales como el tamizado y la sedimentacion. El efluente del tratamiento primario suele

contener una cantidad considerable de materia orgánica y una DBO alta.

El tratamiento primario persigue la reducción de sólidos suspendidos SS, reducción de la

turbidez, y reducción parcial de la DBO debido a que parte de los SS son materia orgánica

MO. Se eliminará también algo de contaminación bacteriológica (coliformes, estreptococos,

21

etc.). De los SS se tratará de eliminar específicamente los sedimentables. (METCALF,

1995:364)

1.9.1.2.1 Lagunas Anaerobios

Las lagunas anaeróbicas son estanques profundos, 2,5 – 5,0 m, donde la descomposición de la

materia orgánica se produce sin la presencia de oxígeno disuelto, recibiendo cargas orgánicas

elevadas de modo que la actividad fotosintética de las algas es eliminada. Las bacterias que se

desarrollan (anaeróbicas) transforman la materia orgánica produciendo gases como el metano

(CH4), hidrógeno sulfurado ( H2S) y dióxido de carbono (CO2) y otros productos minerales.

(WAGNER, 2010:197)

1.9.1.2.2 Reactor Anaerobio con deflectores (ABR)

Un reactor anaerobio con deflectores (ABR) constituye una mejora a la fosa séptica o tanque

séptico, ya que tiene una serie de cámaras o pistones en las cuales deben fluir las aguas

residuales. Un mayor tiempo de contacto con la biomasa activa (lodo) se traduce en un mejor

tratamiento. Las cámaras o pistones de flujo ascendente proporcionan mayor remoción y

digestión de la materia orgánica. El DBO puede reducirse hasta 90%, que es muy superior a la

eliminación en una fosa séptica convencional. En general, el biogás producido en un ABR

mediante digestión anaerobia no es recolectado ya que es muy poco. El tanque debe ventilarse

para evitar una liberación de gases posiblemente dañina u olorosa. (WAGNER, 2010:247).

1.9.1.2.3 Tanques Imhoff

Un tanque Imhoff consta de dos pisos en los cuales la sedimentación tiene lugar en el

compartimiento superior, la digestión y acumulación de lodos en el compartimiento inferior.

Estas unidades no cuentan con elementos mecánicos que requieran mucho mantenimiento, la

operación consiste en la remoción diaria de la espuma. Se debe retirar periódicamente el lodo

al lecho de secado.

Los tanques Imhoff convencionales son unidades rectangulares o circulares que no cuentan

con calentamiento. La remoción de sólidos sedimentables y la digestión anaeróbica de estos

sólidos es similar a la que ocurre en un tanque séptico. Los sólidos pasan a través de una

abertura, ubicada en la parte inferior de la cámara de sedimentación, al compartimiento

22

inferior, para su digestión sin calentamiento. Las espumas se acumulan en el tanque de

sedimentación y en la zona de venteo de gases. Los gases producidos en el proceso de

digestión, que se desarrollan en el compartimiento inferior, escapan por el punto de venteo de

gases. El diseño del punto inferior de acceso a la cámara de sedimentación impide que los

gases y sólidos -arrastrados por los gases generados en el tanque de digestión- ingresen al

compartimiento donde tiene lugar la sedimentación. (WAGNER, 2010:75).

1.9.1.2.4 Reactor Anaerobio de Flujo Ascendente (RAFA)

El reactor anaerobio de flujo ascendente (RAFA) corresponde propiamente a un tanque Imhoff

más eficiente al que se le han introducido modificaciones al proceso biológico y a su

funcionamiento hidráulico. Estos reactores operan desde hace varios años con eficiencias del

60%, al 80% en la remoción de la materia orgánica de desechos industriales (agroindustria)

con altas concentraciones de DBO y DQO. Han sido utilizados también en el tratamiento de

aguas residuales domésticas, sin embargo; debido a que su tiempo de retención es corto, (4 a 8

horas) su eficiencia en la remoción de patógenos es del 60% al 80%; sin embargo, se

requiriere que sea de un 99.99% para que se genere de 108 CF/100 ml a 103CF/100 ml, por lo

que se hace indispensable un tratamiento complementario, pudiendo ser basado en lagunas de

estabilización facultativas y desinfección, entre otros.(WAGNER, 2010:142)

1.9.1.2.5 Sedimentador-Decantador Primario

Siempre que un liquido que contega solidos en suspension se encuentre en estado de relativo

reposo, los solidos de peso especifico superior al del liquido tienen tendencia a depositarse y

los de menor peso especifico a ascender.

Estos principios basicos se emplean para el proyecto de los tanques de decantacion para el

tratamiento de las aguas residuales. La finalidad del tratamiento por sedimentacion es eliminar

los solidos facilmente sedimentables y del material flotanmte, por tanto reducir el contenido de

solidos en suspension del agua.

Cuando los tanques de sedimentacion primaria se emplean como paso previo a los

tratamientos biologicos, su funcion es la reduccion de la carga afluente a las unidades de

tratamiento biologico. Los tanques de sedimentacion primaria bien dimensionados y

23

explotados con eficiencia, eliminan entre el 50 y 70% de los SS y entre el 30 y el 40% de la

DBO y un 30 y el 40% de DQO.

Normalmente los tanques de decnatacion primaria se proyectan para proporcionar un tiempo

de detencion entre 1,5 y 2,5 horas para el caudal medio del agua residual. Los tanques que

proporcionan tiempos de detnenciones menores (0,5 a 1 h), con menor eliminacion de solidos

suspendido, se usan en ocasiones como tratamiento primario previo a las unidades de

tratamiento biologico. (RODRIGUEZ,2017:88)

1.9.1.3 Tratamiento Secundario de las aguas residuales

El tratamiento secundario de las aguas residuales esta principalmente encaminado a la

eliminacion de los solidos en suspension y de los compuestos organicos biodegradables,

aunque a menudo se incluye la desinfeccion como parte del tratamiento secundario. Se define

el tratamiento secundario convencional como la conbinacion de diferentes procesos

normalmente empleados para la eliminacion de estos constituyentes, e incluye el tratamiento

biologico con lodos activados, reactores de lecho fijo, los sitemas de lagunaje y la

sedimentacion.

Su objetivo básico consiste en reducir la materia orgánica disuelta. El tratamiento básico es

biológico. Se trata de eliminar tanto la materia orgánica coloidal como la que está en forma

disuelta. En ésta etapa se consigue importante rendimiento de eliminación de DBO.

(RODRIGUEZ,2017:68)

1.9.1.3.1 Lagunas facultativas y de Maduración

Las lagunas facultativas son las más usadas y versátiles entre las diferentes clases de lagunas.

En general, su profundidad oscila entre 1.5 a 2.5m y se conocen también como lagunas de

estabilización. El tratamiento se desarrolla por acción de bacterias aeróbias en la capa superior

y de bacterias anaeróbias o anóxicas en la capa inferior, dependiendo de la mezcla que se

induce por acción del viento. El aporte de oxígeno se logra por fotosíntesis y por reaereación

natural superficial. Las lagunas facultativas pueden funcionar como unidades de

almacenamiento para un tratamiento posterior sobre el suelo. Considerando la posibilidad de

generación potencial de malos olores, ademas requiere grandes cantidades de terreno.

24

Las lagunas de maduración tienen especialmente la tarea de eliminar gérmenes patógenos.

Para cumplir esta tarea, se tiene que posibilitar que la luz ultravioleta pueda entrar en todas las

capas. Por esto es necesario limitar la profundidad (entre 1 a 1,5m). (WAGNER, 2010:76)

1.9.1.3.2 Pantanos artificiales (humedales artificiales)

Los sistemas de pantanos artificiales se describen típicamente por la posición de la superficie

del agua y/o el tipo de vegetación presente. Se distinguen especialmente:

• subsurface flow (VBS) wetlands (humedal artificial de flujo subsuperficial)

• free water surface (FWS) wetlands (humedal artificial de flujo superficial)

La remoción biológica es el camino más importante para la remoción de contaminantes en los

wetlands. La captación de los contaminantes a través de las plantas es extensamente

reconocida para la remoción de contaminantes en los wetlands. Los contaminantes que son

también formas de nutrientes esenciales para las plantas, tales como nitrato, amonio y fosfato,

son tomados fácilmente por las plantas del wetland. Sin embargo, muchas especies de plantas

del wetland son capaces de captar e incluso acumular significativamente metales tóxicos,

como cadmio y plomo. La velocidad de remoción de contaminantes por las plantas varía

extensamente, dependiendo de la velocidad de crecimiento de la planta y de la concentración

del contaminante en el tejido de la planta las bacterias y otros microorganismos en el suelo

también captan y almacenan nutrientes y algunos otros contaminantes a corto plazo. La

degradación de la materia orgánica del agua residual se realiza mediante la acción de las

bacterias.

La mayoría de los humedales naturales son sistemas de flujo libre superficial en los cuales el

agua está expuesta a la atmósfera; estos incluyen las zonas pantanosas (principalmente de

vegetación arbórea), y las praderas inundadas (principalmente con vegetación herbácea y

plantas macrófitas emergentes). La grava es el medio más utilizado para su construcción: es

roca triturada, grava, arena y otro tipo de materiales del suelo.

Los wetlands son capaces de proporcionar una alta eficiencia física en la remoción de

contaminantes asociados con material particulado. El agua superficial se mueve muy

lentamente a través de los wetlands, debido al flujo laminar característico y la resistencia

proporcionada por las raíces y las plantas flotantes. La sedimentación de los sólidos

suspendido se promueve por la baja velocidad de flujo y por el hecho de que el mismo es con

25

frecuencia laminar en los wetlands. Las esteras de plantas en los wetlands pueden servir como

trampas de sedimentos, pero su rol primario es la remoción de sólidos suspendidos para limitar

la re suspensión de material particulado.

Un humedal artificial de flujo subsuperficial (VBS, subsurface flow wetlands) necesita un

pretratamiento (eliminación de sólidos) y está diseñado específicamente para el tratamiento de

agua residual, o para la fase final de tratamiento, además está construido típicamente en forma

de un lecho o canal que contiene un medio apropiado. Las principales ventajas de mantener un

nivel subsuperficial del agua son la prevención de mosquitos y olores, así como la eliminación

del riesgo de que la población entre en contacto con el agua residual parcialmente tratada. En

contraste, la superficie del agua en los pantanales naturales y en los humedales artificiales de

flujo libre superficial (FWS, free water surface wetlands) está expuesta a la atmósfera, lo cual

conlleva los riegos del desarrollo de mosquitos y de acceso público (WAGNER, 2010:134)

1.9.1.3.3 Filtro Anaerobio

Al igual que el reactor UASB, este pertenece al grupo de reactores de flujo

ascendente(FAFA). Un filtro anaerobio es un reactor biológico de lecho fijo con una o más

cámaras de filtración en serie. Conforme las aguas residuales atraviesan el filtro, las partículas

son atrapadas y la materia orgánica es degradada por la biomasa activa adjunta a la superficie

del material del filtro.

Con esta tecnología, la eliminación de DBO y sólidos en suspensión puede ser de casi 70%,

pero suele ser de 50 a 60%. La eliminación de nitrógeno es limitada y normalmente no supera

15% en términos de nitrógeno total (NT). (TILLEY, 2018). Cuyas ventajas son las siguientes:

-Menor Producción de Lodo

-Menor superficie de área de secado de lodo

-Remocion de DBO5 convencional dentro norma.

-Tiempos de Retencion Hidraulica bajos.

-Alta calidad del efluente.

-No requiere energía eléctrica

-Bajos costos de operación

-Larga vida útil

26

1.9.1.3.4 Lodos Activados

Las plantas de lodos activos cuentan con una variedad de mecanismos y procesos para usar

oxígeno disuelto y promover el crecimiento de organismos biológicos que remueven

substancialmente materia orgánica.

También pueden atrapar partículas de material y -bajo condiciones ideales- convertir

amoniaco en nitrito y nitrato, -en última instancia- en gas nitrógeno. Son procesos muy

complejos. Normalmente es necesario transformar el nitrógeno amoniacal (NH4-N) en nitrato

(NO3) y después recircular el nitrato en zonas anóxicas (sin oxígeno disuelto), donde las

bacterias usan el oxígeno del nitrato para respirar. Estos procesos necesitan mucho más

volúmen que solamente la degradación de la carga orgánica y mucha más energía; por esto la

eliminación del nitrógeno es cara. El lodo activado es un proceso de tratamiento por el cual el

agua residual y el lodo biológico (microorganismos) son mezclados y aireados en un tanque

denominado reactor. Los flóculos biológicos formados en este proceso se sedimentan en un

tanque de sedimentación, de donde son nuevamente recirculados al tanque de aireación. En el

proceso de lodos activados, los microorganismos son completamente mezclados con la materia

orgánica en el agua residual, de manera que esta les sirve de sustrato alimenticio. Es

importante indicar que la mezcla o agitación se efectúa por medios mecánicos superficiales o

sopladores sumergidos, los cuales tienen doble función:

-Producir mezcla completa y Agregar oxígeno al medio, para que el proceso se desarrolle.

Elementos básicos de las instalaciones del proceso de lodos activados son:

-Tanque de aireación. Estructura donde el desagüe y los microorganismos (incluyendo retorno

de los lodos activados) son mezclados.

-Tanque sedimentador. El desagüe mezclado procedente del tanque de aireación es

sedimentado separando los sólidos suspendidos (lodos activados), obteniéndose un desagüe

tratado clarificado.

-Equipo de inyección de aire, para activar las bacterias.

Sistema de retorno de lodos. El propósito de este sistema es el de mantener una alta

concentración de microorganismos en el tanque de aireación. Una gran parte de sólidos

biológicos sedimentables son devueltos al tanque de aireación.

-Exceso de lodos y su disposición. El exceso de lodos, debido al crecimiento bacteriano en el

tanque de aireación, es tratado y eliminado.

27

-Es posible combinar las etapas descritas con digestores de lodo. El gas generado se puede

usar para producir energía eléctrica. (WAGNER, 2010:131)

1.9.1.3.5 Biodiscos

Los biodiscos son como su nombre indica unos discos, generalmente de PVC, Polietileno o

Polipropileno, que están girando -parcialmente sumergidos en el agua residual- y que sirven de

soporte para que las colonias de bacterias se adhieran y formen una biomasa constante y

confinada a una superficie determinada, de modo que no se produzcan desprendimientos por

mal funcionamiento o vertidos accidentales. Se trata de sistemas muy estables y con escasas

variaciones en su rendimiento.

Se alojan en varios depósitos de hormigón (por ejemplo) colocados en paralelo, para poder

realizar un proceso de depuración en serie y en varias etapas. Los biodiscos giran a la vez que

están parcialmente sumergidos, de manera que en su recorrido de 360º, una partícula recorre

todas las fases posibles; desde las totalmente aeróbicas cuando está fuera del agua residual

hasta las anaeróbicas cuando está sumergida, y por supuesto, interfases anóxicas que

corresponden a zonas intermedias.

Es perfectamente posible, si se dimensiona correctamente el proceso, conseguir tanto la

eliminación de la materia orgánica disuelta como la del nitrógeno amoniacal (a excepción del

nitrógeno total). (WAGNER, 2010:162)

1.9.1.4 Tratamiento de lodos

Los principales constituyentes del agua residual eliminados en las plantas de tratamiento

incluyen basuras, arena, espumas y lodo. El lodo extraído y producido en las operaciones y

procesos de tratamiento de las aguas residuales generalmente suele ser un líquido o líquido-

semisólido con gran contenido en sólidos entre el 0.25 y el 12 % en peso. El lodo es, por

mucho, el constituyente de mayor volumen eliminado en los tratamientos. Su tratamiento y

evacuación es, probablemente, el problema más complejo al que se enfrentan los ingenieros

sanitarios. El lodo está formado principalmente por las sustancias responsables del carácter

desagradable de las aguas residuales no tratadas. La fracción del lodo a evacuar, generada en

el tratamiento biológico del agua residual, está compuesta principalmente de materia orgánica,

28

y sólo una pequeña parte del lodo está compuesta por materia sólida. Los lodos separados en

el sedimentador primario y aquellos producidos en el tratamiento biológico deben ser

estabilizados, espesados y desinfectados antes de ser retirados del sitio de tratamiento. A

continuación se analizarán procesos que se utilizan para reducir el contenido de agua y materia

orgánica del lodo, y se utilizan además para acondicionar el fango para su reutilización o

evacuación fina tabla 4.

Tabla 4. Los principales métodos que se emplean tratamiento de lodos

PROCESO O EVACUACION

DE FANGOS

OPERACIÓN UNITARIA O METODO DE

TRATAMIENTO

Operaciones preliminares Bombeo de fangos

Trituración de fangos

Almacenamiento y homogenización

Desarenado de fangos

Espesamiento Espesamiento por gravedad

Espesamiento por flotación

Centrifugación

Espesamiento por filtros de banda

Espesamiento por tambor giratorio

Estabilización Estabilización con cal

Tratamiento térmico

Digestión anaerobia

Digestión aerobia

Compostaje

Acondicionamiento Acondicionamiento químico

Acondicionamiento térmico

Deshidratación Filtro de vacío

Centrifuga

Filtro de banda

Filtro de prensa

Lagunaje

Fuente: Metcalf & Eddy (1995)

29

El proceso de tratamiento de lodos :

1.9.1.4.1 Espesamiento:

Procedimiento que se emplea para aumentar el contenido de solidos de fango por eliminación

de parte de la fracción liquida del mismo. La reducción de volumen de fango resulta

beneficiosa para los tratamientos siguientes pues disminuye:

Capacidad de tanques

Cantidad de reactivos químicos

Cantidad de calor necesario para digestores y combustible para incineración

(METCALF,1995:225)

Se ha determinado que se realizara el espesamiento con filtros de banda (tabla )

1.9.1.4.2 Estabilizacion

Objetivo obtener un lodo final libre de patógenos, reducción de olores. Para el proyecto se va a

utilizar estabilización con cal. (METCALF,1995:238)

1.9.1.4.3 Acondicionamiento

Tratamiento químico o térmico del lodo para mejorar la eficiencia del espesado y la

deshidratación, el propósito reducir el potencial zeta añadiendo iones específicos para cambiar

la carga de la partícula. (METCALF,1995:249)

1.9.1.4.4 Deshidratación

La deshidratación extrae la mayor cantidad posible de agua de los lodos. Tecnologías que se

tomará en cuenta será deshidratación con filtro de bandas. Los filtros banda han resultado ser

efectivos para casi todos los tipos de fangos de aguas residuales municipales.

En la mayorfa de los filtros banda, el fango acondicionado es introducido, en primer lugar, en

una zona de drenaje por gravedad donde se produce su espesado. En esta fase, la mayor parte

del agua libre se elimina por gravedad. En algunos casos, esta fase de operaci6n esta asistida

por un sistema de vacio que favorece el drenaje y ayuda a reducir el desprendimiento de

olores. A continuaci6n del drenaje por gravedad, el fango pasa a una zona de baja presion

donde es comprimido entre dos telas porosas opuestas. En algunas unidades, esta zona de

aplicacion de presion baja va seguida de otra de alta presion, en la que el fango se somete a

esfuerzos tangenciales a medida que las bandas pasan a traves de una serie de rodillos.

30

Estos esfuerzos de prensado y tangenciales favorecen la liberaci6n de cantidades adicionales

de agua contenida en el fango. La torta de fango deshidratado se separa de las bandas

mediante rascadores. (METCALF,1995:351)

1.9.1.4.5 Evacuación final

Compostaje:

Mejoramiento del suelo agrícola del sector. La descomposición aerobia se produce de forma

natural en el suelo requiere de unos 30 días para la degradación completa. El lodo

deshidratado se mezcla con un gente esponjante como viruta de madera con una relación de 3

partes de viruta y una de lodo. El calor generado mata los patógenos y se requiere de estar

volteando para asegurar de que las máximas temperaturas lleguen a toda la masa.

(METCALF,1995:409)

1.10 VERTIDO DE AGUAS RESIDUALES

El punto de disposición final de las aguas residuales tratadas, es comúnmente un cuerpo

receptor natural (ríos, arroyos, lagunas, océano). A pesar que es preferible considerar criterios

de reuso o reutilización del agua tratada (sistemas integrados), a veces es técnica o

económicamente inevitable la descarga a un cuerpo receptor.

1.10.1 Normativa sobre el vertido a cuerpos de agua

Según la Ley 1333 del Medio Ambiente, en su Reglamento en Materia de Contaminación

Hídrica, los ríos existentes y medios de descarga naturales que pueden ser usados como

cuerpos receptores pueden categorizarse según su aptitud de uso aguas debajo de la descarga.

Antes de proceder a la descarga directa, se deberá realizar el tratamiento adecuado para llegar

a los niveles de calidad del río para no afectar al entorno ambiental y equilibrio ecosistémico

aguas abajo.

Clasificación De Cuerpos De Aguas

ARTICULO 4º La clasificación de los cuerpos de agua, según las clases señaladas en el

Cuadro Nº 1 - Anexo A del presente reglamento, basada en su aptitud de uso y de acuerdo con

las políticas ambientales del país en el marco del desarrollo sostenible, será determinada por el

MDSMA. Para ello, las instancias ambientales dependientes del prefecto deberán proponer

una clasificación, adjuntando la documentación suficiente para comprobar la pertinencia de

31

dicha clasificación. Esta documentación contendrá como mínimo: Análisis de aguas del curso

receptor a ser clasificado, que incluya al menos los parámetros básicos, fotografías que

documenten el uso actual del cuerpo receptor, investigación de las condiciones de

contaminación natural y actual por aguas residuales crudas o tratadas, condiciones biológicas,

estudio de las fuentes contaminantes actuales y la probable evolución en el futuro en cuanto a

la cantidad y calidad de las descargas.

Esta clasificación general de cuerpos de agua; en relación con su aptitud de uso, obedece a los

siguientes lineamientos:

CLASE “A” Aguas naturales de máxima calidad, que las habilita como agua potable para

consumo humano sin ningún tratamiento previo, o con simple desinfección bacteriológica en

los casos necesarios verificados por laboratorio.

CLASE “B” Aguas de utilidad general, que para consumo humano requieren tratamiento

físico y desinfección bacteriológica.

CLASE “C” Aguas de utilidad general, que para ser habilitadas para consumo humano

requieren tratamiento físico-químico completo y desinfección bacteriológica.

CLASE “D” Aguas de calidad mínima, que para consumo humano, en los casos extremos de

necesidad pública, requieren un proceso inicial de pre sedimentación, pues pueden tener una

elevada turbiedad por elevado contenido de sólidos en suspensión, y luego tratamiento

fisicoquímico completo y desinfección bacteriológica especial contra huevos y parásitos

intestinales.

En caso de que la clasificación de un cuerpo de agua afecte la viabilidad económica de un

establecimiento, el Representante Legal de éste podrá apelar dicha clasificación ante la

autoridad ambiental competente, previa presentación del respectivo análisis costo - beneficio.

1.11 LINEAMIENTOS PARA LA IMPLEMENTACION DEL PROYECTO

1.11.1 Determinación de la población del área de estudio

Los métodos a emplearse deben ser aplicados en función del tamaño de la población, de

acuerdo a lo especificado en la tabla (NB689, 2004)

Tabla 5. Aplicación de métodos de cálculo para la estimación de la población futura tabla

32

Métodos de cálculo geométrico para poblaciones mayores a 100000 habitantes.

Crecimiento geométrico:

Dónde:

Po = Población inicial

Pf = Población final

t = Período de tiempo considerado (años)

i = Tasa de crecimiento %

Tabla 6. Periodos de diseño (años)

Fuente: Norma boliviana 688

Periodo de diseño Planta de Tratamiento que se va a considerar 20 años

33

1.11.2 Cálculo de dotación y caudales de diseño

Considerando la dotación actual de la ciudad de Cochabamba en cerda es de 120 l/hab/día y

una dotación futura Df=135 l/s del plan metropolitano de agua y saneamiento.

Para la determinación de los cálculos se tomaran en cuenta las siguientes formulas

1.11.2.1 Caudal medio diario

Se determina con base en la población del proyecto y dotación, de acuerdo a la siguiente

expresión:

Dónde:

Qm = Caudal medio diario (l/s)

C = Coeficiente de retorno

P = Población

D = Dotación (l/h/d)

1.11.2.2 Caudal máximo diario

Dónde:

Qmáx.d = Caudal máximo diario en l/s

k1 = Coeficiente de caudal máximo diario k1= 1,20 a 1,50

Qmd = Caudal medio diario en l/s

1.11.2.3 Caudal máximo horario

Dónde:

Qmáx. = Caudal máximo horario en l/s

k2 = Coeficiente de caudal máximo horario ver tabla 7

Qmáx.d = Caudal máximo diario en l/s

Tabla 7. Valores del Coeficiente k2

34

Fuente: Norma boliviana 689

1.11.3 Calculo de caudales para alcantarillado y PTAR

1.11.3.1 Coeficiente de Retorno o aporte "C"

Según estudios estadísticos se adoptará un coeficiente de retorno o aporte del 60% al 80% de

la dotación de agua potable. (NB688, 2001)

1.11.3.2 Coeficiente de punta

El coeficiente de punta será obtenido mediante las siguientes ecuaciones:

M = k1*k2

Dónde:

M = Coeficiente de punta

K1 = Coeficiente de máximo caudal diario = 1,2

K2 = Coeficiente de máximo caudal horario = 1,5

1.11.3.3 Caudal por conexiones erradas

El caudal por conexiones erradas será del 5% al 10% del caudal máximo horario de aguas

residuales. (En el proyecto se tomara en cuenta el Fce= 5%) (NB688, 2001)

Qe= Qmh*Fce

Qe = Caudal de conexiones erradas (l/s)

Qmh= Caudal máximo horario (l/s)

Fce= Factor de conexiones erradas

1.11.3.4 Caudal por infiltración

El caudal de infiltración será determinado considerando los siguientes aspectos:

a) La altura del nivel freático sobre el fondo del colector.

b) Permeabilidad del suelo y cantidad de precipitación anual.

35

c) Dimensiones, estado y tipo de alcantarillas, y cuidado en la construcción de cámaras de

inspección.

d) Material de la tubería y tipo de unión. (NB688, 2001)

Qinf= Cinf* Lco

Donde:

Qinf = Caudal de infiltración (l/s)

Cinf = Coeficiente de infiltración en nuestro caso de 0.00005 l/s/m

Lco = Longitud de colectores

1.11.4 Cuantificación de caudales de aporte

Los caudales de aporte que concurren a las redes de alcantarillado sanitario, serán

determinados para el inicio y fin del período de diseño, utilizando las siguientes ecuaciones:

(NB688, 2001)

1.11.4.1 Caudal medio diario

Dónde:

Qm = Caudal medio diario (l/s)

C = Coeficiente de retorno

P = Población

D = Dotación (l/h/d)

1.11.4.2 Caudal máximo horario

Dónde:

Qm = Caudal medio diario (l/s)

M = Coeficiente de punta

1.11.4.3 Caudal de diseño red de alcantarillado

Qd = Qmax + Qinf + Qe

Dónde:

Qd = Caudal de diseño red de alcantarillado (l/s)

36

Qmax = Caudal máximo horario

Qi = Caudal por infiltración

Qe = Caudal por conexiones erradas

1.11.4.4 Caudal de diseño Planta de tratamientos

Qd = Qm + Qinf + Qe

Dónde:

Qd = Caudal de diseño Planta de tratamientos (l/s)

Qm = Caudal medio diario (l/s)

Qi = Caudal por infiltración

Qe = Caudal por conexiones erradas

1.12 SELECCIÓN DE ALTERNATIVA DE TRATAMIENTO DE AGUAS

La toma de decisiones implica en sí misma un problema que puede ser más o menos complejo

en función de los criterios que inciden.

1.12.1 Selección cualitativa

La investigación cualitativa evita la cuantificación. Los investigadores cualitativos hacen

registros narrativos de los fenómenos que son estudiados mediante técnicas como la

observación participante y las entrevistas no estructuradas. La investigación cualitativa abarca

enfoques que por definición, no se basan en medidas numéricas. Se sirve de entrevistas en

profundidad o de análisis de materiales históricos. Utiliza el método discursivo e intenta

estudiar de forma global un acontecimiento o unidad (MENDOZA, 2006)

1.12.2 Selección cuantitativa

La investigación cuantitativa busca cuantificar un fenómeno. Es más estructurada y objetiva,

los datos cuantitativos son numéricos. Piensa en cantidades medibles como la longitud, el

tamaño, la cantidad, el precio y la duración. Los datos se pueden usar para confirmar o

descartar una hipótesis o predecir relaciones. Los datos cuantitativos se analizan utilizando

tablas, gráficos, porcentajes u otras representaciones estadísticas. (MENDOZA, 2006:91)

37

Método de selección de alternativas:

El método cuantitativo que se tomara en cuenta para la selección de alternativas es QFD en

coordinación con Pugh de significado, Desarrollo de la Función de Calidad (Quality Function

Deployment) Es un método gráfico, basado en una matriz, basada en el estudio comparativo

de las diferentes alternativas para conseguir realizar la opción que vaya a conseguir un mayor

beneficio. Con ello se consigue ver los criterios y las limitaciones que presentan las posibles

alternativas al problema de una manera cuantitativa y cualitativa (YOJI, 1983:125).

Comenzamos construyendo la matriz

La valoración será: 3 si es mejor que el criterio base o 1 si es menor, 2 medio. Las

ponderaciones van a depender de los criterios (Tabla 8).

Tabla 8. Rangos y definiciones de calificación

RANGOS Y DEFINICIONES PARA CALIFICACION

CRITERIOS TECNICO ECONOMICO SOCIAL AMBIENTAL

Val

ore

s p

ara

cali

fica

ció

n (

3

may

or

pu

nta

je,

2

med

io y

1 m

eno

r

pu

nta

je)

1

2

3

Los criterios para la toma de decisiones son: técnico, económico, social, ambiental y la

ponderación o peso que se dará se muestra en la tabla 9, la ponderación se está tomando en

cuenta del anexo 4, dependiendo la alternativa se estima el peso del criterio, las posibles

alternativas de tratamiento (se colocan en la primera columna) sobre los criterios, su

ponderación y la calificación según el rango establecido en la tabla 9.

Tabla 9. Ponderación de los criterios

CRITERIOS

TECNICO ECONOMICO SOCIAL AMBIENTAL Opción criterio

Peso Criterio 40% 25% 20% 15%

A: ALTERNATIVA

CALIFICACION

1,2 O 3 B: ALTERNATIVA

38

En la tabla 10 de resultados se realizaran las operaciones, al multiplicar el peso del criterio por

la calificación dando un valor R, procediendo a completar los valores seguidamente en la

casilla de puntaje total se hará la sumatoria de los valores R de cada criterio(S). El puntaje de

la opción más alta es la recomendable para el proyecto

Tabla 10. Tabla de resultados matriz QFD

MATRIZ DE RESULTADOS

Opción criterio PUNTAJE TOTAL

A: ALTERNATIVA R S

B: ALTERNATIVA

CAPITULO III

ESTRATEGIA METODOLOGICA

Procedimientos para la elaboración y análisis del proyecto

TAREAS PARA EL CUMPLIMIENTO DEL OBJETIVO

Investigar y realizar la comparación entre métodos de tratamiento que se adecuen a la nuestro medio.

OBJETIVO 3: Plantear

alternativas de Tratamiento

TAREAS PARA EL CUMPLIMIENTO DEL OBJETIVO

-Solicitar información a la empresa Semapa.

-Atreves del internet se investigara en Libros, Tesis de apoyo,

OBJETIVO 1: Identificacion de la situacion actual

39

CAPITULO IV

RESULTADOS Y ANALISIS

1.13 IDENTIFICACION DE LA SITUACION ACTUAL

1.13.1 Situación actual de la estación elevadora en Valverde

La actual estación elevadora de Valverde,

cuenta con un cárcamo de bombeo de H°A° en

cuyo ingreso existen rejillas para la

TAREAS PARA EL CUMPLIMIENTO DEL OBJETIVO

-Comparación de la calidad del afluente respecto a los limites permisibles de la Normativa en cuerpos de agua.

OBJETIVO 2: Analizar la

caracterización del agua residual

TAREAS PARA EL CUMPLIMIENTO DEL OBJETIVO

-Mediante el análisis multicriterio se realizara las matrices de selección mas eficiente.

OBJETIVO 4: Seleccionar la

alternativa acorde al criterio: Técnico,

Económico, Social,

Ambiental

TAREAS PARA EL CUMPLIMIENTO DEL OBJETIVO

-Respecto a la información proporcionada determinar parámetros básicos para el análisis: Población y el caudal para su posterior diseño. En base a la NB688-NB689

OBJETIVO 5: Desarrollar ciertos

lineamientos para la implementación de la

propuesta

40

retención de materiales gruesos, pero en la actualidad su funcionamiento es irregular (según el

informe de Semapa). Esta cámara cuenta con una compuerta con tornillo sin fin para su

apertura y cierre; estructuralmente se encuentra en buenas condiciones. Posteriormente el

vertido es directo hacia el Canal existente en la zona (Canal Valverde), para finalmente

desembocar al cauce del rio Rocha.

Figura 1. Vertido de aguas contaminadas al canal Valverde

1.13.2 Descripción del área de estudio

1.13.2.1 Localización y ubicación del área de estudio

La provincia de Cercado pertenece al departamento de Cochabamba de Bolivia (Figura 2). Se

encuentra ubicada al suroeste del Departamento de Cochabamba (Figura 3), forma parte de la

micro región del Valle Central, junto con los municipios de Sipe Sipe, Vinto, Quillacollo,

Tiquipaya, Colcapirhua y Sacaba. Limita al este con la Provincia Chapare, al oeste con la

Provincia Quillacollo y al sur con la Provincia Capinota y la Provincia de Esteban Arze. La

zona de estudio se encuentra en el distrito 9 de Cochabamba zona La Maica (Figura 4),

específicamente se realizará el análisis en la Maica norte.

41

Figura 2. Departamento de Cochabamba

Figura 3. Distritos del Municipio de Cercado

La zona de la Maica se divide en 7 barrios son:

➢ Maica Arriba

➢ Maica Central

➢ Maica Chica

➢ Maica Norte

➢ Maica Sud

➢ Alba Rancho.

Figura 4. Distrito 9 – Zona Maica

La estación Elevadora de Valverde está ubicada en el Distrito.9 (Maica norte-zona Valverde)

de la ciudad de Cochabamba Ubicada a 19k, en la zona sud oeste de la ciudad., 66º12´35.85”

de longitud Oeste y 17º24´08.14” de latitud Sud y una altura media de 2554 m.s.n.m. (Figura

5)

Zona Maica

D9

42

Figura 5. Estación elevadora de Valverde

En la figura 6 se observa el recorrido del efluente contaminado de la estación Valverde hacia

el rio Rocha

Figura 6. Tramo canal Valverde – Intersección Rio Rocha (Zona de Estudio)

43

1.13.3 Ubicación áreas de aporte estación Valverde:

Área que ingresa a la Estación de Valverde D2, D3, D4 de Cercado de la ciudad de

Cochabamba.

Figura 7Área Distritos 2, 3, 4 (Dentro del área de prestación de servicios

de SEMAPA-Área de aportación actual a la estación Elevadora de Valverde)

Figura 8. Área Zona la Maica –Área que aún no cuentacon servicio de alcantarillado sanitario

(Actualmente no aporta)

44

1.13.4 Características de la zona de estudio

1.13.4.1 Actividad económica

Este es un sector completamente agrario, dedicado a la

producción de leche (Figura 9), es por eso que se puede

observar de la manera clara el desarrollo de esta zona,

la pelea de gallos es considerada también una forma de

actividad económica en la zona, ya que en la zona

existen varios galeros los cuales organizan riñas.

Figura 9. Ganado zona Maica

1.13.4.2 Suelos

En el mapa de Aptitudes de Uso de la Tierra, resalta

en primer lugar aquellos suelos cuya mayor vocación

es la producción agrícola para forraje del ganado

lechero, que sin embargo presentan riesgo de

salinización y contaminación por nutrientes residuales Figura 10. Cultivos de choclo

si es que no se tiene cuidado en un manejo eficiente de los suelos y aguas de riego.

Estas han sido clasificadas como Tierras para uso Agropecuario Intensivo, en razón de que

este uso constituye el único medio de lograr que rindan mayores beneficios para los

productores y que estos continúen en la actividad agropecuaria y no urbanicen sus terrenos.

Otro tema en relación con la economía es la producción del choclo anteriormente utilizaban

agua de la angostura, actualmente la producción se riega con aguas servidas de SEMAPA

desfavoreciendo a los sembradíos (Figura 10).

1.13.4.3 Actividad cultural

Una de sus actividades culturales de la población de la Maica es la fiesta de la Tajra que se la

realiza cuando culmina el carnaval en todo Cochabamba, también se implementó la feria de la

ambrosia en la cual participan los productores lecheros, los productores agrarios con el choclo,

todo tipo de comidas típicas de la Maica, los derivados de la leche, etc.

45

1.13.4.4 Identificación de amenazas

El crecimiento acelerado y mala planificación territorial genera alto grado de vulnerabilidad

ante contaminación (carencia de infraestructura y servicios básicos), se presenta

contaminación al cauce del Rio Rocha de aguas residuales sin tratamiento, clandestinas y

basura doméstica y de todo tipo.

1.14 ANALISIS DE LA CARACTERIZACION DEL AGUA RESIDUAL

1.14.1 Análisis de los parámetros de laboratorio

1.14.1.1 Valores de parámetros contaminantes en el afluente

La estación elevadora contiene un cárcamo de bombeo, donde se determinó la muestra

representativa para el análisis antes de la descarga final hacia el canal, punto de muestreo del

que se tiene datos de los parámetros de los análisis del laboratorio C.A.S.A Universidad

Mayor de San Simón del año 2017 (Tabla 11)(Anexo 1) y el análisis de laboratorio físico-

químico del laboratorio de biología, de la Planta de Tratamientos en Alba Rancho SEMAPA

del 2019 del mes de marzo (no cuenta con parámetros de Nitrógeno y Fósforo).

(Tabla 12)(Anexo 1)

Los valores del afluente, con respecto a la normativa se encuentran fuera de los límites

permisibles (Tabla 14) para realizar la descarga en el cuerpo de agua del rio Rocha

mencionados en el marco teórico.

El cuerpo receptor de la Estación Valverde (Canal Valverde) presenta a lo largo de su

recorrido contaminación orgánica e inorgánica (Tabla 11), ya que los valores DBO, DQO,

Nitrógeno total, coliformes, material en suspensión, sobrepasan los valores establecidos por el

Reglamento en Materia de Contaminación Hídrica (Ley Nº 1333), por lo que se concluye que

las aguas están seriamente contaminadas. Los mismos que son transmitidos aguas abajo hacia

el Río Rocha.

La relación entre los contaminantes orgánicos son más altos en comparación con los

inorgánicos por lo tanto las aguas residuales son descargas de efluentes de tipo doméstico y de

negocios por eso la presencia del amoniaco en el afluente, pero es en pequeña proporción.

46

Con el objetivo que las aguas se reutilicen agricultura, se analizara si la propuesta cumple con

las condiciones que se requiere.

Tabla 11. Datos de parámetros básicos Laboratorio CASA.UMSS

Parámetro UNIDADES CONCENTRACION

PARAMETRO UNIDAD CONCENTRACION

DBO5 mg/L 354,0

DQO mg/L 437

SS mg/L 280

S.T mg/L 1194

Grasas y Aceites mg/L 47

Nitrógeno total (N) mgNorg/L 89.2

N-Amoniacal mgN-NH3/L 52,86

Fósforo total (P) mgP/L 15,66

Temperatura (°C) Verano Invierno

27,00 13,00

47

p.H - 7.23

Temperatura °C 27

Parametro TECNICA CONCENTRACION

Coliformes Totales NMP 4,7 x 107

Coliformes Termo

Tolerantes NMP 4,7 x 107

Fuente: Resultados de laboratorio Centro de Aguas y Saneamiento

Ambiental de la UMSS. Noviembre 2017

Tabla 12. Datos de parámetros básicos Laboratorio Alba Rancho SEMAPA

Fuente: Resultados de laboratorio Planta de tratamiento de Alba rancho marzo 2019

PARAMETRO UNIDAD CONCENTRACION

DBO5 mg/L 316

DQO mg/L 998

SS mg/L 432

S.T mg/L 1278

Temperatura (°C) Verano otoño

27,00 26

Parámetro UNIDADES CONCENTRACION

p.H - 7.35

Parametro TECNICA CONCENTRACION

Coliformes Totales NMP 2.3 x 107

Coliformes fecal NMP 1.3x107

48

1.14.2 Requerimiento de la descarga

Con el proyecto se pretende reusar las aguas en lo posible para riego, cumpliendo los límites

permisibles nacionales según la demanda social, además de cumplir con los parámetros de

vertido de la ley Nº 1333 según la categoría del cuerpo receptor.

De acuerdo a resolución administrativa de fecha 12 de octubre 2018, el Viceministerio de agua

y medio ambiente, biodiversidad, cambios climáticos y de gestión y desarrollo forestal en

ejercicio de sus funciones resuelve y aprueba la clasificación del cuerpo de agua del Rio

Rocha del departamento de Cochabamba de acuerdo al siguiente detalle ver tabla 13.

Tabla 13. Clasificación de Rio Rocha por tramos

Municipio Clase Asignada Observaciones

Sacaba (Molino Blanco a

Curubamba – Huayllani) C

Clasificación por su aptitud

de uso

Sacaba (Huayllani al límite

Jurisdicción Cercado) C

Clasificación por su aptitud

de uso

Cochabamba D Clasificación por su calidad

actual

Colcapirhua D Clasificación por su calidad

actual

Quillacollo D Clasificación por su calidad

actual

Vinto D Clasificación por su calidad

actual

Sipe Sipe (Desde el límite

con el municipio de Vinto

hasta las rieles de Suticollo)

D Clasificación por su calidad

actual

Sipe Sipe (Pasando las rieles

de Suticollo hasta la

intersección con el rio

Tapacarí)

C Clasificación por su aptitud

de uso

Fuente: MMAyA

49

1.14.2.1 Valores de parámetros requeridos en el efluente

A continuación se muestra en la tabla 14, algunos valores de los parámetros básicos

permisibles para el cuerpo receptor.

Tabla 14. Valores límites permisibles del efluente

PARAMETRO UNIDAD

Valores límites

permisibles del efluente

Clase D

DBO5 mg/L < 60

DQO mg/L < 30

SS mg/L <200 – 10000***

Grasas y Aceites mg/L 1

Nitrógeno total (N) mgNorg/L 12 c. N

N-Amoniacal mgN-NH3/L 4

Fósforo total (P) mgP/L 1

PARAMETRO UNIDAD Valores límites

permisibles del efluente

Coliformes Fecales (CF/100) <50000y<5000en80%

Fuente: LEY Nº 1333 Cuadro N° A-1 Valores Máximos Admisibles De Parámetros En Cuerpos

Receptor

Lamentablemente no se cuenta con los análisis de la calidad del agua en la intersección del

canal Valverde con el rio rocha, por el contrario la clasificación mostrada anteriormente en la

tabla 13 nos da la noción que el rio está clasificado en la peor categoría de calidad, por lo tanto

el afluente sin tratar mantiene al rio Rocha en esa categoría, solo la empeora y la sigue

contaminando.

1.15 PLANTEAMIENTO DE ALTERNATIVAS

En base a los análisis de laboratorio analizados en el punto anterior se requiere dar alternativas

de tratamiento que mejore la calidad del afluente, permitiendo que el agua se reuse o se vierta

PARAMETRO UNIDAD

Valores límites

permisibles del efluente

Clase D

p.H - 6.0 a 9.0

Temperatura °C +/-3°C de C

50

en el rio con una mejor calidad, por lo tanto se propone plantear las alternativas y realizar la

selección.

Análisis de selección cualitativa de los tratamientos

1.15.1 Pre-Tratamiento

Para el presente trabajo se ha seleccionado dos alternativas para la metodología de pre-

tratamiento de las aguas residuales, Manual y Automatico (Selección en la matriz

cuantitativa).

Opcion “A”.- Tramiento Manual, es decir que durante la operación, mantenimiento la

limpieza será realizada de forma manual.

Opción “B”.- Tratamiento Automatico, es decir se hará uso de energía eléctrica que de forma

automática (equipos mecanizados) realicen los trabajos descritos anteriormente.

1.15.2 Tratamiento primario

Para el presente trabajo se ha seleccionado tres alternativas para la metodología de

Tratamiento primario de las aguas residuales:

Opcion “A”.- Lagunas Anaerobios.

Las lagunas anaeróbias pueden usarce como una primera etapa en una planta de tratamiento se

diseñan para para tratar líquidos con alto contenido de materia orgánica, ubicadas en zonas

rurales apartadas. Opera en ausencia de oxigeno disuelto y tienen un bajo periodo de retencion

(1 a 5 dias).

El agua presenta una coloración gris o negra en condiciones de fermentación del metano o

coloración rosada por presencia de bacterias sulfato reductoras. Los efluentes presentan un

elevado contenido de nitrógeno amoniacal y sólidos suspendidos, por lo que requieren un

tratamiento posterior. Considerando la posibilidad de generación potencial de malos olores, las

lagunas anaeróbias requieren ser cubiertas o aisladas de zonas pobladas, ademas requiere

grandes cantidades de terreno.

Opcion “B”.-Reactor anaerobio con deflectores (ABR)

51

Un Reactor Anaeróbico con Deflectores (ABR) es una fosa séptica mejorada debido a la serie

de deflectores por debajo de los cuales se fuerza el flujo de las aguas residuales. El mayor

tiempo de contacto con la biomasa activa (lodos) resulta en un tratamiento mejorado.

La mayoría de los sólidos de sedimentación son eliminados en la cámara de sedimentación en

el inicio del ABR, que normalmente representa el 50% del volumen total. Las cámaras de flujo

ascendente proporcionan eliminación adicional y digestión de la materia orgánica: la DBO

puede reducirse hasta un 90%, lo cual es muy superior a la fosa séptica convencional. Al irse

acumulando los lodos, se requiere el desazolve cada 2 o 3 años. Los parámetros críticos de

diseño incluyen un tiempo de retención hidráulica (TRH) entre 48 y 72 horas, velocidad de

flujo ascendente de las aguas residuales de menos de 0.6 m/h y el número de cámaras de flujo

ascendente (2 a 3)

Opcion “C”.- Tanques Imhoff.

El tanque imhoff es una unidad de tratamiento primario cuya finalidad es la remoción de

sólidos suspendidos. Para comunidades de 5000 habitantes o menos, los tanques imhoff

ofrecen ventajas para el tratamiento de aguas residuales domésticas, ya que integran la

sedimentación del agua y a digestión de los lodos sedimentados en la misma unidad.

El agua residual se introduce por la parte inferior, ascendiendo lentamente a través del manto

de lodos (gránulos). Los reactores suelen tener en su parte superior un sistema de separación

gas- sólido-líquido. Se consigue una alta elevada velocidad de eliminación de materia orgánica

con rendimientos elevados de depuración. Las aguas residuales fluyen a través de la cámara de

sedimentación, donde se remueven gran parte de los sólidos sedimentables. Estas unidades no

cuentan con unidades mecánicas que requieran mantenimiento y la operación consiste en la

remoción diaria de espuma, en su evacuación por el orificio más cercano y en la inversión del

flujo dos veces al mes para distribuir los sólidos de manera uniforme

Opción “D”.- Reactor anaerobio de flujo ascendente (RAFA)

Los reactores anaerobios de flujo ascendente se utilizan para el tratamiento de aguas residuales

concentradas, es uno de los procesos biológicos que para su buen funcionamiento requiere un

pretratamiento adecuado del agua residual a tratar para que este funcione adecuadamente, ya

que de lo contrario, podría presentarse obstrucciones en las tuberías de alimentación, lo que

ocasionaría un mal funcionamiento en el reactor.

52

La materia orgánica en ausencia de oxígeno molecular, nitratos y sulfatos es convertida a

meta-no y bióxido de carbono por la combinación de la actividad de cinco diferentes grupos

de microrganismos. En el proceso intervienen microrganismos facultativos y anaerobios

estrictos. La temperatura de operación aceptable se encuentra entre 15 y 25º C y a un intervalo

relativamente-te alto de 30 – 40º C, la temperatura óptima para el proceso anaerobio se ha

presentado a 37° C.

Opción “E”.- Sedimentador-Decantador Primario

Un sedimentador es una tecnología de tratamiento primario para aguas residuales. Está

diseñado para eliminar sólidos suspendidos por sedimentación. También se le llama

decantador, tanque de asentamiento o tanque de sedimentación. La baja velocidad del flujo en

un sedimentador permite que las partículas sedimentables se hundan, mientras los

componentes que pesan menos que el agua flotan hacia la superficie.

Los sedimentadores pueden reducir de manera significativa los sólidos suspendidos (remoción

de 50 a 70%) y la materia orgánica (remoción de 20 a 40% de DBO), y garantizar que estos

componentes no afecten negativamente los procesos de tratamiento posteriores.

Los sedimentadores tienen muchas formas; algunas veces incluso cumplen funciones

adicionales. Pueden ser tanques independientes o integrados en unidades de tratamiento

combinadas.

A continuación se realizara la matriz para determinar la selección de todas las alternativas

planteadas anteriormente y se elegirán las más óptimas y viables para el tratamiento del

afluente analizado ver tabla 15.

Tabla 15. Matriz cualitativa de selección alternativa de tratamiento primario

CRITERIOS ALTERNATIVA DE TRATAMIENTO

Opción “A” Opción “B” Opción “C” Opción “D” Opción “E”

Lagunas

anaerobias

Reactor

anaerobio

con

deflectores

Tanque

imhoff

Reactor de

flujo

ascendente(R

AFA)

Sedimentador-

decantador

primario

Terreno de

emplazamiento

(Requiere/No

requiere de grandes

extensiones)

Requiere de

grandes

extensiones

No requiere

de

grandes

extensiones

No requiere

de

grandes

extensiones

No requiere

de

grandes

extensiones

No requiere de

grandes

extensiones

53

Tratamiento para

Población

(Grande/ Pequeña)

Grande Pequeña Grande

Y Pequeña

Media Grande

Generación de

olores

(Alto/Medio/Bajo)

Alto Alto y dañino Medio Medio Medio

Costos de Operación

(Alto/Medio/Bajo)

Bajo Bajo Medio Alto Bajo

Reducción del DBO5

(Alto/Medio/Bajo)

Alto Medio Medio Alto Medio

Remoción eficiente

solidos suspendidos

(Eficiente/Poco

eficiente

Eficiente Poco

eficiente

Eficiente Poco eficiente Eficiente

Producción de lodo

(Alto/Medio/Bajo)

Bajo Medio Medio Bajo Medio

Energía eléctrica

(Requiere

alta/Poco/No requiere

energía)

Requiere

poco

No requiere No requiere Requiere + Requiere poco

TOTAL SUMA DE

VALORACION

20 16 20 15 21

SELECCIÓN

CUALITATIVA

VIABLE NO VIABLE VIABLE NO VIABLE VIABLE

Fuente: Elaboración propia

Analizando la matriz cualitativa para el tratamiento primario del proyecto se ha tomado en

cuenta las ventajas y desventajas que presenta cada tratamiento siendo las opciones más

viables la opción A, C y E de la matriz cualitativa.

1.15.3 Tratamiento secundario

Algunos tipos de tratamiento de aguas residuales correspondiente a esta etapa son:

Opcion “A”.- Lagunas facultativas y de Maduración

La tecnología de las lagunas de estabilización es uno de los métodos naturales más

importantes para el tratamiento de aguas residuales empleado sobre todo en climas cálidos

donde funcionan en forma óptima ya que el calor favorece la degradación de la materia

orgánica

Laguna Facultativa: aquí se realiza la etapa secundaria donde se remueve la mayoría de la

fracción remanente de la DBO5 soluble por medio de la actividad coordinada de algas y

bacterias heterotróficas.

54

Laguna de Maduración: aquí se lleva a cabo la remoción de patógenos y nutrientes

(principalmente Nitrógeno)

Opcion “B”.- Humedales artificiales

La tecnología de humedales artificiales puede ser considerada como un ecosistema en el que

los principales actores son:

El sustrato: sirve de soporte a la vegetación, permitiendo la fijación de la población

microbiana, que va a participar en la mayoría de los procesos de eliminación de los

contaminantes.

La vegetación (macrofitas): contribuye a la oxigenación del sustrato, a la eliminación de

nutrientes y sobre la que su parte subterránea también se desarrolla la comunidad microbiana.

El agua a tratar: circula a través del sustrato y de la vegetación los mecanismos involucrados

en la eliminación de los principales contaminantes presentes en las aguas residuales urbanas,

mediante el empleo de humedales artificiales son:

-Eliminación de sólidos en suspensión mediante procesos de sedimentación, floculación y

filtración.

-Eliminación de materia orgánica mediante los microorganismos presentes en el humedal,

principalmente bacterias, que utilizan esta materia orgánica como sustrato. A lo largo del

humedal existen zonas con presencia o ausencia de oxígeno molecular, por lo que la acción de

las bacterias sobre la materia orgánica tiene lugar tanto a través de procesos biológicos

aerobios como anaerobios.

-Eliminación de nutrientes como el nitrógeno y el fósforo, principalmente mediante

mecanismos de nitrificación – desnitrificación y precipitación.

-Eliminación de patógenos mediante adsorción, filtración o depredación.

-Eliminación de metales pesados como cadmio, cinc, cobre, cromo, mercurio, selenio, plomo,

etc.

Opcion “C”.- Filtro Anaerobio

Al igual que el reactor UASB, este pertenece al grupo de reactores de flujo ascendente,

rellenado con medio filtrante granular o plástico cuyas ventajas son las siguientes:

-Menor Producción de Lodo

-Menor superficie de área de secado de lodo

55

-No requiere equipos electromecánicos

-Tiempos de Retencion Hidraulica bajos.

Opción “D”.- Lodos Activados

Este proceso es el más utilizado para plantas de tratamiento grandes en países

económicamente avanzados. Es un proceso que requiere un alto nivel de energía y de costo

para su buena operación. El nombre de este proceso proviene de la producción de una “masa”

activada (viva) de microrganismos capaces de estabilizar un residuo vía procesos aerobios, el

proceso consiste en introducir el residuo orgánico en un reactor en donde se mantiene un

cultivo bacteriano aerobio. El ambiente aerobio en el reactor se consigue mediante el uso de

difusores o de aireadores mecánicos, que también sirven para mantener el líquido en estado de

mezcla completa.

Opción “E”.- Biodiscos

Una alternativa de tratamiento biológico para aguas residuales cuando no se dispone de

grandes extensiones de terreno, Este sistema de tratamiento biológico secundario es usada para

la remoción de la Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO) y para el pulido de efluentes

nitrificados. Las remociones de Demanda Bioquímica de Oxígeno obtenidas por este sistema

de

tratamiento, varían de 80-95%, dependiendo principalmente del tipo de agua residual por

tratar.

El biodisco presenta numerosas ventajas en comparación con otros sistemas de tratamiento

biológico. En el sistema de tratamiento con biodiscos no existen problemas de ruido.

Además puede eliminarse la sedimentación del agua antes de entrar al biodisco, lo cual no

afecta la capacidad de remoción de la demanda bioquímica de oxígeno. Con el proceso de

biodiscos se eliminan moscas y malos olores. La desventaja es que es un sistema muy

costoso.De igual forma para el tratamiento secundario se realizara el analisis cualitavo para

seleccionar las alternativas mas optimas y viables para el tratamiento ver tabla 16.

Tabla 16. Matriz cualitativa de selección alternativa de tratamiento primario

Criterios ALTERNATIVA DE TRATAMIENTO

Opción “A” Opción “B” Opción “C” Opción “D” Opción “E”

56

Lagunas

facultativas y

de Maduración

Humedales

artificiales

Filtro

Anaerobio

Lodos

Activados

Biodiscos

Terreno de

emplazamiento

(Requiere/No requiere de

grandes extensiones)

Requiere de

grandes

extensiones

Requiere de

grandes

extensiones

No requiere

de grandes

extensiones

No requiere de

grandes

extensiones

No requiere de

grandes

extensiones

Tratamiento para

Población

(Grande/ Pequeña)

Grande Pequeña Medio Grande Medio

Generación de olores

(Alto/Medio/Bajo)

alto Medio Medio Bajo Medio

Costos de Operación

(Alto/Medio/Bajo)

Bajo Bajo Bajo Alto Alto

Reducción del DBO5

(Alto/Medio/Bajo)

Medio Medio Medio Alto Alto

Remoción eficiente

solidos suspendidos

(Alto/Medio/Bajo)

Medio Alto Medio Alto Medio

Producción de lodo

(Alto/Medio/Bajo)

Bajo Bajo Bajo Medio Medio

Energía eléctrica

(Requiere alta/Poco/No

requiere energía eléctrica)

No requiere

energía

eléctrica

No requiere

energía

eléctrica

No requiere

energía

eléctrica

Requiere alta

energía

eléctrica

Requiere alta

energía

eléctrica

TOTAL SUMA DE

VALORACION

18 18 20 21 16

SELECCIÓN

CUALITATIVA

VIABLE NO VIABLE VIABLE VIABLE NO VIABLE

Fuente: Elaboracion propia

Analizando la matriz cualitativa de la tabla 16, para el tratamiento secundario del proyecto

tomando en cuenta las ventajas y desventajas que presenta cada tratamiento siendo las

opciones más viables la opción A, opción C y la opción D de la matriz, La opción B no se va a

considerar en la matriz de selección cuantitativa por ser un tratamiento para pequeña

población.

57

1.16 SELECCIÓN DE ALTERNATIVAS

1.16.1 Alternativa propuesta

1.16.1.1 Pre-Tratamiento

El siguiente tabla 17, muestra criterios de elegibilidad a fin de evaluar y seleccionar alternativa

para el Pre-tratamiento se tomara en cuenta el metodo manual y mecanico.

Tabla 17. Matriz QFD para Selección de Alternativas de Pretratamiento

RANGOS Y DEFINICIONES PARA CALIFICACION

Val

ore

s par

a

cali

fica

ción (

3 m

ayo

r

punta

je,

1 m

eno

r

punta

je)

1 Si Requiere Energía

Eléctrica

Requiere mantenimiento

constante

Mayor Costo de

Inversión

2 Requiere poca energía

3 No Requiere Energía

Eléctrica

El requerimiento de

Mantenimiento es Menor

Menor Costo de

Inversión

Fuente: Elaboracion Propia

De acuerdo a análisis de matriz de alternativas la opción “A” es la más viable en comparacion

al tratamiento automatico por mantener un costo menor haciendo un analisis las condiciones

economicas de la poblacion para optener el servicio que se pretente implementar, tomando en

cuenta las premisas de selección descritas en la Tabla Nº 17

Tabla 18. Matriz de Resultados Pretratamiento

MATRIZ DE RESULTADOS

OPCION REQUERIMIENTO DE

ENERGIA ELECTRICA

OPERACIÓN Y

MANTENIMIENTO

COSTO DE

INVERSION

PUNTAJE TOTAL

TIPO DE

TRTAMIENTO

A: TRATAMIENTO MANUAL 120 20 120 260

B: TRATAMIENTO AUTOMATICO 40 60 40 140

Fuente: Elaboracion Propia

PRE-TRATAMIENTO CRITERIOS

TECNOLOGICO ECONOMICO

OPCION REQUERIMIENTO DE

ENERGIA ELECTRICA

OPERACIÓN Y

MANTENIMIENTO

COSTO DE

INVERSION

Peso Criterio 40 20 40

A: TRATAMIENTO MANUAL 3 1 3

B: TRATAMIENTO AUTOMATICO 1 3 1

58

59

1.16.1.2 Tratamiento primario

En la tabla 19 se determinan los criterios de elegibilidad a fin de evaluar y elegir alternativa de proyecto para el Tratamiento

primario del agua residual.

Tabla 19. Matriz QFD para Selección de Alternativas Tratamiento Primario

RANGOS Y DEFINICIONES PARA CALIFICACION

Val

ore

s p

ara

cali

fica

ció

n (

3 m

ayo

r

pu

nta

je,

1 m

enor

pun

taje

)

1 <50% <30% 0% Mayor área

requerida

Requiere mucho

mantenimiento y

constante

Costo per

cápita > 10

$us/hab

La población tienen

completo rechazo a la

implementación de

este tipo de

tratamiento

Alta generación

de olores

2 50% 30% - 40% 30%-40%

Requiere

mantenimiento

regular

Costo per

capita entre 5

y 9 $us/Hab

La población, unos

están de acuerdo y

otros no

Media

generación de

olores

3 50% -

70% 50% - 70% >40%

Menor área

requerida

El requerimiento de

Mantenimiento es

Menor

Costo per

cápita menor

a 5 $us/Hab

La población tiene

aceptación a la

implementación de

este tipo de

tratamiento

Baja generación

de olores

Fuente: Elaboración Propia

TRATAMIENTO

PRIMARIO

CRITERIOS

TECNICO ECONOMICO SOCIAL AMBIENTAL/

SOCIAL

OPCION

EFICIENCIA

DE REMOCION

SST

EFICIENCIA

DE REMOCION

DBO5

EFICIENCIA

DE REMOCION

DQO

REQUERIMIENTO DE AREA

OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO

COSTO DE INVERSION

INCIDENCIA SOCIAL

GENERACION DE OLORES

Peso Criterio 10 15 10 10 10 20 15 10

A: LAGUNA ANAEROBIA 3 3 1 1 1 3 1 1

C: TANQUE IMHOFF 2 2 1 3 2 2 2 2

E: DECANTADOR PRIMARIO 3 2 2 3 2 2 3 2

60

De acuerdo a análisis de matriz de alternativas la opción “E” resulta como alternativa seleccionada, tomando en cuenta las premisas

de selección descritas en el Tabla 19.

Tabla 20. Matriz de Resultados Tratamiento Primario

Fuente: Elaboración Propia

Se desarrolló cada alternativa propuesta se analizó de tal forma que las opciones E es la más factible para el proyecto (tabla 20), una

de las ventajas del decantador primario trabaja mejor para grandes poblaciones en comparación que el tanque Imhoff. En el aspecto

técnico demuestra que es más eficiente en la remoción de los contaminantes presentes en el agua y en la remoción de los sólidos

suspendidos, un parámetro básico importante, por consiguiente el tratamiento secundario debe ser más eficiente en el aspecto de

remover los contaminantes no removidos en este tratamiento, el tratamiento requiere una menor área en comparación de la laguna

anaerobia, en el tema social de parte de la población, es más aceptable al no generar olores como las otras alternativas. Además el

decantador es una tecnología simple en la operación y mantenimiento y lo más importante que cumpla con las condiciones que se

requiere.

MATRIZ DE RESULTADOS

OPCION

EFICIENCIA

DE

REMOCION

SST

EFICIENCIA

DE

REMOCION

DBO5

EFICIENCIA

DE

REMOCION

DQO

REQUERIMIENTO

DE AREA

OPERACIÓN Y

MANTENIMIENTO

COSTO DE

INVERSION

INCIDENCIA

SOCIAL

GENERACION

DE OLORES

PUNTAJE

TOTAL TIPO

DE

TRTAMIENTO

A: LAGUNA

ANAEROBIA 30 45 10 10 10 60 15 10 190 C: TANQUE IMHOFF 20 30 10 30 20 40 30 20 200 E: DECANTADOR

PRIMARIO 30 30 20 30 20 40 45 20 235

61

1.16.1.3 Tratamiento secundario de las aguas residuales

En la tabla 21, muestra criterios de elegibilidad a fin de evaluar y elegir alternativa de proyecto para el Tratamiento secundario del

agua residua.

Tabla 21. Matriz QFD para Selección de Alternativas Tratamiento Secundario

RANGOS Y DEFINICIONES PARA CALIFICACION

Val

ore

s p

ara

cali

fica

ció

n (

3 m

ayor

pu

nta

je,

1 m

eno

r p

un

taje

) 1 <60% <30% <60% Mayor área

requerida

Mayor

disponibilidad

de terreno

Requiere mucho

mantenimiento y

constante

Mayor Costo

de Inversión

La población

tienen completo

rechazo a la

implementación de

este tipo de

tratamiento

Alta

generación de

olores

2 60% - 70% 50% - 60% 60% - 80% Requiere

mantenimiento

regular

Baja

generación de

olores

3 80% - 90% 80% - 95% 80% - 95% Menor área

requerida

Menor

disponibilidad

de terreno

El requerimiento

de Mantenimiento

es Menor

Menor Costo

de Inversión

La población tiene

aceptación a la

implementación de

este tipo de

tratamiento

No genera

olores

Fuente: Elaboración Propia

TRATAMIENTO SECUNDARIO

CRITERIOS

TECNICO ECONOMICO SOCIAL AMBIENTAL/

SOCIAL

OPCION

EFICIENCIA

DE

REMOCION

SST

EFICIENCIA

DE

REMOCION

DBO5

EFICIENCIA

DE

REMOCION

DQO

AREA

REQUERIDA

DISPONIBILIDAD

DE TERRENO

OPERACIÓN Y

MANTENIMIENTO

COSTO DE

INVERSION

INCIDENCIA

SOCIAL

GENERACION

DE OLORES

Peso Criterio 10 15 7 7 9 7 20 15 10 A: LAGUNA FACULTATIVA +

MADURACION 2 2 2 1 1 2 3 1 1

C: FILTRO ANAEROBIO 2 2 2 3 3 2 1 3 2 D: LODOS ACTIVADOS 3 3 3 3 3 1 1 3 3

62

De acuerdo a análisis de matriz de alternativas la opción “D” resulta como alternativa seleccionada, tomando en cuenta las premisas

de selección descritas en el Tabla 21.

Tabla 22. Matriz de resultados tratamiento secundario

MATRIZ DE RESULTADOS

OPCION

EFICIENCIA

DE

REMOCION

SST

EFICIENCIA

DE

REMOCION

DBO5

EFICIENCIA

DE

REMOCION

DQO

AREA

REQUERIDA

DISPONIBILIDAD

DE TERRENO

OPERACIÓN Y

MANTENIMIENTO

COSTO DE

INVERSION

INCIDENCIA

SOCIAL

GENERACION

DE OLORES

PUNTAJE

TOTAL TIPO

DE

TRTAMIENTO

A: LAGUNA

FACULTATIVA +

MADURACION 20 30 14 7 9 14 60 15 10 179 C: FILTRO

ANAEROBIO 20 30 14 21 27 14 20 45 20 211 D: LODOS

ACTIVADOS 30 45 21 21 27 7 20 45 30 246

Fuente: Elaboración Propia

Realizando un analisis por todo lo expuesto se opta por la alternativa D (tabla 22) de lodos activados convencional, ya que el área

que se requiere para su implementación no es muy alta, las aguas residuales podrán ser directamente evacuadas al canal Valverde y

al Rio Rocha, procurando que se cumple con los parámetros admisibles, especialmente el de DBO, residuos sólidos, nitrógeno y

fosforo.

Además este tipo de tratamiento bien operado no presenta olores fuera de esta planta, evitándose de esta manera conflictos sociales

con los vecinos del sector y con las actividades que circundan la planta.

En cuanto a los costos de infraestructura son más bajos, resultando sin embargo los costos de operación y mantenimiento un poco

elevados en relación a las anteriores alternativas, sin embargo, con un análisis más profundo se verá el tema para su administración

técnica y financiera de la planta. El reúso del agua se puede aplicar a todo el entorno por ser áreas de cultivos, favoreciendo

económicamente al reutilizar las aguas.

63

1.16.1.4 Tratamiento de lodos

Se propone que los lodos generados del tratamiento primario y secundario sean estabilizados a

través de las siguientes etapas que se muestra a continuación:

Esquema 3. Esquema tratamiento de fangos

Fuente: Elaboración propia

A pesar que el tratamiento de los lodos es costoso, se pueden obtener varios beneficios tanto

económicos para la población en general.

64

1.16.2 Tren de tratamiento

El tren de tratamiento de la alternativa que se propone demuestra que cumple con los criterios de la matriz de selección fectuando

en cuanto a la remocion una eficiente remocion (tabla )de los contaminates, cumpliento el efluente con los limites permisibles de la

ley 1333, ademas el area que se requiere para el emplazamiento de la planta no es muy extensa a comparacion de las lagunas,

respecto al costo son economicas las lagunas pero el efecto social que representa es inaceptable por la poblacion con la generacion

de olores como es en el caso de la planta de tratamientos de alba rancho. A continuacion en la tabla.. se observa el tren de

tratamiento optimo que se propone en el proyecto.

65

Esquema 4. Tren de tratamiento aguas residuales Valverde

66

Esquema 5. Propuesta planta de tratamiento de aguas residuales Valverde

TRATAMIENTO

PRELIMINAR

•Rejas, Desarenador y desgrasador (separación de solidos gruesos)

TRATAMIENTO PRIMARIO

•Decantador primario (remoción de solidos y materia orgánica)

TRATAMIENTO SECUNDARIO

•Lodos activados (remoción de compuestos orgánicos biodegradables y solidos suspendidos)

•Tanque de aireación (Oxigenación del efluente)

•Sedimentador secundario

REUSO

•Riego zonas agrícolas

TRATAMIENTO DE LODOS

•Deshidratación: Filtro banda

REUSO

•Compostaje: Mejoramiento de suelos sector agrícola

67

68

1.16.3 Eficiencia del tren de tratamiento de la propuesta

Se ha realizado el análisis según los parámetros de laboratorio de la calidad del afluente a continuación se observa las tablas 23 y

24.

Tabla 23. Eficiencia del tratamiento con los parámetros de Laboratorio CASA análisis 2017

Fuente: Elaboración propia

Tabla 24. Eficiencia del tratamiento con los parámetros de Laboratorio Alba Rancho 2019

PARAMETROS

2017

CONCENTRACION

AFLUENTE

PRE-TRATAMIENTO

TRATAMIENTO PRIMARIO

REMOSION SUBTOTAL

TRATAMIENTO SECUNDARIO

Calidad del

efluente

PTAR

Valverde

Clase

"D" Obs.

PORCENTAJE REMOCION PORCENTAJE REMOCION

SS DBO5 DQO SS DBO5 DQO

50% - 70% 30% - 40% 30% - 40% 80% - 90% 80% - 95% 80% - 95%

60% 35% 35% 80% 90% 90%

SS 280

168 112 89.6 22.4

<200 –

10000*

**

Ok

DBO5 354 123.9 230.1 207.09 23.01 < 60 Ok

DQO 437 152.95 284.05 255.645 28.405 < 30 Ok

PARAMETROS

2019

CONCENTRACION

AFLUENTE

PRE-TRATAMIENTO

TRATAMIENTO PRIMARIO

REMOSION SUBTOTAL

TRATAMIENTO SECUNDARIO

Calidad

del

efluente

PTAR

Valverde

Clase

"D" Obs.

PORCENTAJE REMOCION PORCENTAJE REMOCION

SS DBO5 DQO SS DBO5 DQO

50% - 70% 30% - 40% 30% - 40% 80% - 90% 80% - 95% 80% - 95%

60% 35% 40% 80% 95% 95%

69

Fuente: Elaboración propia

SS 432 259.2 172.8 138.24

34.56

<200 –

10000*** Ok

DBO5 316 110.6 205.4 195.13

10.27 < 60 Ok

DQO 998 399.2 598.8 568.86

29.94 < 30 Ok

70

En las tabla 23, se observa la eficiencia del tren de tratamiento con los datos de laboratorio de

la facultad de tecnología de San Simón CASA (Tabla ), dando resultados de SS=34.56 mg/l,

DBO5=10.27 mg/l y DQO= 29.94 mg/l, logrando una remoción de SS=92%, DBO5=96.5% y

DQO=97% y en la tabla 24, la eficiencia de la remoción de los datos de laboratorio de la

planta de tratamientos de Alba Rancho Semapa, obteniendo los valores SS=22.4 mg/l,

DBO5=23.1 mg/l y DQO= 28.405 mg/l, logrando una remoción de SS=92%, DBO5 y DQO=

93.5% por lo tanto los valores obtenidos cumplen con los límites permisibles de la norma

según la clasificación" "D" que se encuentra el rio Rocha actualmente parámetros un tanto

complicados de cumplir pero con un buen tratamiento se logra obtener los rendimientos

adecuados.

Para las características obtenidas se pretende reusar el agua tratada, en agricultura. El agua de

riego rara vez contiene concentraciones suficientemente altas de los principales

macronutrientes (nitrógeno, fósforo o potasio), para ser consideradas importantes en el

crecimiento vegetal. No obstante, el agua debe contener concentraciones de los

macronutrientes secundarios como calcio (Ca), magnesio (Mg) y azufre (S); además de

micronutrientes como boro (B), el fósforo enriquece el suelo y promueve buen crecimiento de

plantas, debemos tomar precauciones y aprender a manejarlo de una manera que logre los

mayores beneficios sin causar consecuencias adversas. A continuación veremos si se cumplen

con los parámetros admisibles de la guía de riego tabla 25-26 y (Anexo 5)

Tabla 25. Tabla Elementos presentes en el agua tratada y parámetros de agua para riego

Elemento Concentración Parámetro Permisible

BORO 3.25 2.0- 4.0 Permisible

Ph 7.23 6.5- 8 normal

Cobre 0.051 0.2 Permisible

Zinc 0.21 2 Permisible

Plomo 0.65 5 Permisible

Cadmio 0.0013 0.01 Permisible

Hierro 1.09 5 Permisible

Nitrógeno total 89.2 Mayor A 30 Severo

Fosforo total 15.66 30- 50 Permisible

Fuente: guía técnica para el reuso de aguas residuales en la agricultura (MMAyA)

71

Tabla 26. Tabla Sensibilidad o tolerancia de algunos cultivos al boro (B) del agua de riego

Boro en el agua para riego

(mg/l) Nivel de tolerancia Cultivos

Sensible 0.5 - 1.0

Durazno, cerezo, ciruelo, vid,

cebolla, ajo , trigo, cebada, girasol,

frutillas

Moderadamente sensible 1.0 - 2.0

Arveja, zanahoria, rábano, papa,

pepino

Moderadamente tolerable 2.0 - 4.0

Lechuga, col, apio, avena, maíz,

tabaco, calabaza

Tolerable 4.0 - 6.0 Tomate, alfalfa, remolacha

Muy tolerable 6.0 - 15.0 Esparragos

Fuente: Brithish Columbia wáter quality gudelines,web

Analizando la calidad del agua para riego el parámetro nitrógeno (tabla 25) están fuera del

rango permisible, sin embargo el tratamiento de lodos activados se remueve en un 80 % de

nitrógeno presente en el agua dando una concentración de N = 17.57 mg/l estando en un rango

moderado de concentración, y de fosforo la concentración de F = 15.66 mg/l, el tratamiento

Fosforo en un 14 % dando un resultado de F = 13.46 mg/l de igual forma se encuentra dentro

del rango también el boro es moderadamente tolerable para los cultivos que realizan en el área

(Choclo ). Por lo tanto las características de las aguas tratadas son óptimas para el reuso

agrícola.

1.17 LINEAMIENTOS PARA LA IMPLEMENTACION

A continuación se van a determinar ciertos parametros que han apoyado en la selección como

la población, el caudal y el emplazamiento que se requieren para su posterior diseño final.

1.17.1 Parámetros básicos de análisis

1.17.1.1 Población actual del proyecto

De acuerdo a la página de SIGED INE (2012), la población beneficiada para el proyecto es de:

Mediante la página Siged mapa y la información de las áreas de aporte (figura 7) a la estación

he determinado la población existente que se analizara en el proyecto, y el cálculo de la

determinación de la población futura para el proyecto, se muestran a continuación.

72

Tabla 27. Datos población por distrito

Distrito(parte) Población

Empadronada

Número de

Viviendas

D2-D3 72234 20504

D4 27581 7747

9 6767 1779

Total 106582 30030

Fuente: SIGED INE – CENSO 2012

Determinando la tasa de promedio anual de crecimiento entre los censos 2001-2012

Cochabamba-Cercado: i= 1.82%

Por el método geométrico se realizara la proyección de

la población:

Proyección 2012- 2019 (7 años)

D2-D3

Pf = 72234 (1+ 0.0182) ∧ 7

Pf=81954.596 (hab)

D4

Pf = 27581 (1+ 0.0182) ∧ 7

Pf= 31292.60 (hab)

D9

Pf = 6767 (1+ 0.0182) ∧ 7

Pf= 7677.64 (hab)

Proyección 2019-2039 (20 años)

t= 20 años proyección (tabla 6)

D2-D3

Pf = 81954.596 (1+ 0.0182) ∧ 20

Pf = 117553.39 (hab)

73

D4

Pf = 31292.6 (1+ 0.0182) ∧ 20

Pf= 44885.23 (hab)

D9

Pf = 7677.64 (1+ 0.0182) ∧ 20

Pf= 11012.5932 (hab)

Población total = 117553.39 + 44885.23 + 11012.5932 = 173.451 habitantes

Tabla 28. Proyección de la población periodo de diseño 20 años

Distrito(parte) Población

Empadronada 2012 Proyección 2019 Proyección 2039

D2-D3 72234 81954.596 117553.39

D4 27581 31292.6 44885.23

D9 6767 7677.64 11012.5932

Total 106582 120924.836 173451

Fuente: Elaboración propia

1.17.1.2 Caudales

El periodo de diseño para la planta de tratamiento será de 20 años (Tabla 6)

La dotación actualmente de la ciudad de Cochabamba es de 120 l/ha/día, para el proyecto se

va a considerar la dotación de Plan Metropolitano de Agua y Saneamiento de 135 l/ha/día.

Considerando que el 70% de aguas potables son descargados a la red de alcantarillado (NB

688, 2.3.4).

Calculo de los caudales para el diseño

Caudal medio diario:

Qmd = (173451*135)/86400

Qmd = 271.01 l/s

Caudal máximo diario:

k1 = Coeficiente de caudal máximo diario k1= 1,20

74

Qmáx.d = 1.20* 271.01

Qmáx.d = 325.22 l/s

Caudal máximo horario

Población mayor a 100000 k2= 1.5

Qmáxh. = 1.5* 325.22

Qmáxh.= 485.818 l/s

Calculo de caudales para alcantarillado y PTAR

Coeficiente de Retorno o aporte

"C" = 70 %

Coeficiente de punta

K1 = Coeficiente de máximo caudal diario = 1,2

K2 = Coeficiente de máximo caudal horario = 1,5

M = k1*k2

M= 1.2*1.5

M= 1.8

Caudal medio diario

Qm = 0.7 (173451*135)/86400

Qm = 189.71 l/s

Caudal máximo horario

75

Qmaxh = 1.8* 189.71

Qmaxh = 341.48 l/s

Caudal por conexiones erradas

Fce= 5%

Qe= Qmh*Fce

Qe = 341.48 * 0.05

Qe = 17.07 l/s

Caudal por infiltración

Cinf = 0.00005 l/s/m (dato Semapa)

Lco = 479933,58 m

Qinf= Cinf* Lco

Qinf= 0.00005*479933.58

Qinf= 24 l/s

Caudal de diseño red de alcantarillado

Qd = Qmax + Qinf + Qe

Qd = 341.48 + 24 + 17.07

Qd = 382.55 l/s

Caudal de diseño Planta de tratamientos

Qd = Qm + Qinf + Qe

Qdp = 189.71 + 24 + 17.07

Qdp = 230.78 l/s

A continuación, tabla 29 resumen de todos los parámetros del análisis que se está

considerando para el proyecto:

76

Tabla 29. Determinación del caudal de la Planta

Calculo de dotación y caudales de diseño Cant. Unid. Fuente:

Factor de variación diaria (K1 entre 1,2 y 1,5): 1,2 Numeral 2,3,3,2 (Cap. 2) NB

689

Factor de variación horaria (Poblacion mas de

100000 hab): 1.5

Numeral 2,3,3,3 (Cap. 2) NB

689

Dotación media diaria (Do): 120.00 l/hab/día Dotacion actual diaria

Dotación futura (Df): 135.00 l/hab/día Plan Metropolitano de Agua y

Saneamiento

Consumo medio diario (Qm): 271.01 l/seg Numeral 3,4,1 (Cap. 3) NB 689

Consumo máximo diario (Qmd): 325.22 l/seg Numeral 3,4,2 (Cap. 3) NB 689

Consumo máximo horario (Qmh): 487.83 l/seg Numeral 3,4,3 (Cap. 3) NB 689

Caudal de Diseño (Qdt) Red de Alcantarillado: 382.55 l/seg

Calculo de caudales para alcantarillado y PTAR Cant. Unid. Fuente:

Coeficiente de Retorno: 70% Numeral 2,3,4 (Cap. 2) NB 688

Método Coeficiente de Punta (M): CVC Coef. Variacion

Caudal Numeral 2,3,6 (Cap. 2) NB 688

Coeficiente de Punta (M):M=k1*k2 1.8 Numeral 2,3,6,5 (Cap. 2) NB

688

Coeficiente de Infiltración: 0,00005 l/seg/m Numeral 2,3,5,5 (Cap. 2) NB

688

Longitud aproximada total red de colectores

proyectada: 479933,58 m Longitud aprox. Dato Semapa

Factor por conexiones erradas: 5% al 10% 5% Numeral 2,3,5,6 (Cap. 2) NB

688

Caudal medio diario doméstico (Qm): 189.71 l/seg Numeral 2,3,5,1 (Cap. 2) NB

688

Caudal máximo horario doméstico (Qmh):M*Qm 341.48 l/seg Numeral 2,3,7 (Cap. 2) NB 688

Caudal de Infiltración lineal (Qinf):Cinf*L.colec 24,00 l/seg Numeral 2,3,5,5 (Cap. 2) NB

688

Caudal por conexiones erradas (Qce):Qmh*Fce 17.0739 l/seg Numeral 2,3,5,6 (Cap. 2) NB

688

Caudal de Diseño (Qdt) Red de Alcantarillado: 382.55 l/seg Numeral 2,3,8 (Cap. 2) NB 688

Caudal de Diseño (Qdt) PTAR:Qm+Qinf+Qce 230.78 l/seg

Fuente; Elaboración Propia

77

El Caudal de diseño de la planta para la población de 173451 hab es de 230.78 l/s = 19939.392 m3/d

1.17.2 Selección del área de emplazamiento PTAR Valverde

El área de emplazamiento propuesto (figura 11) depende de la aceptación social, se debe

analizar referente a temas legales sobre el derecho propietario, principalmente el

consentimiento de los vecinos y el tipo de tratamiento más adecuado que cumpla con la

normativa vigente.

El área requerida de terreno es calculada por una ecuación desarrollada en la tabla 30. Las

áreas de terreno comprenden todos los espacios necesarios como son edificios, parqueos,

caminos de acceso, zonas de desahogo, etc. El espacio sobrante puede ser plantado con árboles

y arbustos con fines paisajísticos y para amortiguar los olores ofensivos y los ruidos

producidos por las plantas. La ecuación y las áreas de terreno estimados son:

Tabla 30. Requerimiento de Terreno para Procesos Alternativos

Requerimiento de Terreno para Procesos Alternativos

Proceso de

Tratamiento Ecuación

Área de Terreno Requerida (ha) Obs.

15,000 m3/d 10,000m3/d 5,000 m3/d

Lodos

activados c. A= 4.78 Q^ 0.633 2.65 2.05 1.32

Cifras

redondeadas

Lagunas de

oxidación A= 5.00 Q^ 0.723 3.54 2.64 1.6

Cifras

redondeadas

Fuente: Apéndice-9 plantas de tratamiento para aguas residuales, 2001

Donde:

A = área de terreno requerida en hectáreas

Q = caudal de entrada de aguas residuales, en 1,000 m3/día

Q =230.78 l/s = 19939.392 m3/día

Relación:

Q = 15,000 m3/d 2.65 (ha)

Q = 19939.392 m3/d A (ha)

A = (19939.392*2.65) / 15,000

A = 3.52 (ha) Área requerida aproximada

Área propuesta requerida

78

Área requerida propuesta 1.5 (ha) Área cedida

2.0 (ha) Área complementaria(Tramites)

Fuente: Elaboración propia

Es muy importante informar que se ha realizado la identificación del área más factible para la

implementación de la PTAR – Valverde, la cual corresponde a 3.5 hectáreas la misma que se

ubica en lado oeste del Distrito – 9, sobre el ex cause del rio Rocha, de propiedad Municipal, a

continuación plano de ubicación (figura 11).

Figura 11. Emplazamiento del área de proyecto

Fuente: Elaboración propia en base al Analisis Semapa.

En la figura Nº 12, se observa dos opciones de líneas de aducción de la Estación Valverde

hacia el área donde se pretende emplazar el proyecto.

Figura 12. Líneas de aducción

79

Fuente: Elaboración propia en base al Análisis SEMAPA

1.17.3 Costos de inversión

1.17.3.1 Costo de inversión para la planta

A corde a la tabla 31, se estimaron los costos de la planta de tratamientos para el tratamiento

de lodos activados.

Tabla 31. Costo tratamiento de lodos activados

Lodos activados Unidad US$/Cantidad US$/hab.

Pretratamiento(rejas, desarenador) Gbl. 0.5

Tanque sedimentación primaria m3 250 6

Tanque de aireación m3 300 75

Condensador m3 150 1.5

Lodos activados Unidad US$/Cantidad US$/hab.

Lechos de secado m2 20 3

Edificaciones, caminos, tuberías Gbl. 3

Bombas Gbl. 1

Suma 90

Fuente: Wolfgang Wagner. (2010). Recomendaciones para la elección de plantas de

tratamiento de agua residual aptas para Bolivia

Costo inversión para la planta

80

Población 2039 = 173451 (hab)

Tratamiento de lodos activados precio = 90 US$/hab

Costo inversión = 90 US$/hab* 173451 hab

Costo inversión = 15.610.590 US$

1.17.3.2 Costo de operación para la planta

Los costos de operación y mantenimiento son los que se generan para garantizar el buen

desempeño de las operaciones y procesos de tratamiento del agua y asegurar que las

instalaciones sean operadas y mantenidas eficientemente.

Es difícil determinar los costos específicos para todos los tipos de plantas o todas las

combinaciones de etapas posibles; por ello, en el presente libro se agrupan aquellas que tienen

una operación o costos similares, que también dependen de la cantidad de las unidades

paralelas (series), de las características del agua residual, de la construcción de la planta

(calidad) y del grado de mecanización. Debido a esto, los valores expuestos en la Tabla 32 son

sólo orientativos.

Costos específicos del personal

Sistemas con lodos activados

Tabla 32. Costo del personal lodos activados

Fuente: Wagner, 2010

Con tratamiento de lodos separado:

Empleados = 0,0009 • hab ^ 0,8353

Empleados = 0,0009 • 173451 ^ 0,8353

Empleados = 21.40 = 22

Cargo / Función

Nro.

Valor de

referencia

US$/ mes

Jefe de planta 1 600

Ingeniero Eléctrico 1 400

Biólogo, Químico 1 400

Operador 15 257

Peón 7 220

81

Costo jefe de planta

Costos por año jefe de planta = 1* 600* 12

Costos por año jefe de planta =7200 US$

Costos por año ingeniero eléctrico

Costos por año ingeniero eléctrico = 1* 400 * 12

Costos por año ingeniero eléctrico = 4800 US$

Costos por año biólogo y químico

Costos por año biólogo y químico = 2 * 400 * 12

Costos por año biólogo y químico = 9600 US$

Costos por año operadores

Costos por año operadores = 12* 270 * 12

Costos por año operadores = 38880 US$

Costos por año perones

Costos por año perones = 7 * 220 * 12

Costos por año perones = 18480 US$

Costo personal total = 7200 + 4800 + 9600 + 38880 + 18480

Costo personal total = 69360 US$ al año

Costo personal total = 69360/173451 US$/hab*año

Costo subtotal operación por habitante = 0.39 US$/hab*año

1.17.3.3 Costos de mantenimiento

Los costos de mantenimiento serán (estimados):

Los costos anuales de mantenimiento para el tratamiento de lodos activados se muestran a

continuación en la tabla 33

Tabla 33. Costos de mantenimiento para lodos activados

Costos de mantenimiento para lodos activados (estimado)

82

Área de tratamiento

% de los costos de

mantenimiento anual en

relación a los costos de

inversión

% parcial de

los costos de

la inversión

(estimados)

Producto (%)

Pretratamiento 0.7 1 0.007

Tanque aireación 0.7 40 0.28

Aireación 3 25 0.75

Rascadores 1.5 10 0.15

Esperadores 0.7 20 0.14

Lechos de secado 0.3 4 0.012

Totales 1.339

Fuente: Wolfgang Wagner. (2010). Recomendaciones para la elección de plantas de

tratamiento de agua residual aptas para Bolivia

Costo por mantenimiento estimado

Costo por mantenimiento estimado = 0.01339 * 15.610.590

Costo por mantenimiento estimado = 209025.8 US$/ año

Costo por mantenimiento estimado = 209025.8 / 173451

Costo subtotal por mantenimiento estimado = 1.20 US$/ (hab* año)

Costo precio total por habitante = 0.39 US$/ (hab* año) + 1.20 US$/ (hab* año)

Costo precio total por habitante = 1.59 US$/ (hab* año)

Costo del mantenimiento y operación de la planta es de 1.59 US$/ (hab* año)

83

CONCLUSIONES

A partir de los resultados de la investigación del proyecto se tienen las siguientes

conclusiones:

La recopilación de la información permitió estructurar de una mejor forma el proyecto

obteniendo la descripción y las características del área de estudio, en el análisis se ha

considerado los dos resultados de laboratorio del afluente de distintos años se observó la

variación de los parámetros de la carga contaminante haciendo una comparación con los

límites permisibles de la ley Nº1333 están moderadamente altos, se han determinado algunos

parámetros básicos de la población proyectada a 20 años y un caudal de diseño de 230.78 l/s

que servirán para continuar en lo que será el diseño de la planta más adelante.

Asimismo, se ha determinado las opciones de las alternativas de tratamiento, elaborándose

una matriz cualitativa y cuantitativa en base a los criterios: técnicos, económicos, sociales y

ambientales para la selección de las alternativas de los procesos para el tratamiento de las

aguas residuales, resultando como alternativa viable el pretratamiento que se opere de forma

manual, un tratamiento primario de un sedimentador-decantador primario y un tratamiento

secundario por el tratamiento biológico aerobio de lodos activados convencional, como todo

procedimiento genera lodos se ha seleccionado un posible tratamiento. Para verificar si en tren

de tratamiento es el adecuado se ha determinado la eficiencia que representa la propuesta, se

tiene una remoción de SS=92%, DBO5 y DQO= 93.5% según los datos de laboratorio CASA

2017, y una remoción de SS=92%, DBO5=96.5% y DQO=97% del análisis del laboratorio de

Alba Rancho SEMAPA, logrando cumplir con los parámetros de las condiciones de vertido de

clase D del rio Rocha, asimismo se ha determinado el análisis de cumplimiento de agua para la

riego logrando llegar a las parámetros permisibles.

De esta manera se podrá lograr que sr cumpla con la normativa vigente en cuanto al tema

ambiental y en cuanto a lo social respecto a la salud de la población se garantiza que no exista

morbilidad causada por olores y aguas contaminadas.

84

RECOMENDACIONES

Se recomienda que se realice los estudios de la calidad del rio rocha en el punto donde el

canal Valverde vierte las aguas tratadas para tener un mejor análisis para la propuesta. El

proceso de lodos activados requiere atención cuidadosa y una operación de supervisión

competente, incluido un control rutinario de laboratorio, Se debe realizar el estudio y análisis

técnico para el tratamiento y disposición de fangos, es preferible tratarlos para poder

aprovecharlos y un método de desinfección para mejorar aún más la calidad del agua. Se

recomienda continuar con la socialización de la propuesta más a fondo el tema ambiental de la

propuesta y continuar con los aspectos legales e iniciar con el proceso de contratación de la

consultora que desarrolle el estudio a nivel de diseño final de todos los componentes, de igual

forma realizar un análisis más a detalle de lo que sería el costo para la implementación de la

propuesta.

Asimismo, se debe compartir esta propuesta con la comunidad para que se desarrolle un

trabajo conjunto y se pueda instalar las condiciones para que la planta funcione en las mejores

condiciones y sea un trabajo compartido y consensuado que aporte al desarrollo de la

comunidad.

85

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

LIBROS

-Metcalf &Eddy. (1995) Ingeniería de Aguas Residuales (3raE Vol. 1) España: McGraw-Hill.

-R.S. Ramalho. (2003) Tratamiento de Aguas Residuales. Barcelona-España: Reverte, S.A.

-S. Jesús López & S. Martin Calderón. (2015). En Depuración de Aguas Residuales

(Edicion:5.1). España: Elearning S.L.

-Crites R., Tchobanoglous. G. (2000). Sistemas de manejo de aguas residuales para núcleos

pequeños y descentralizados. Tomo 2. Santafé de Bogotá: Mc Graw Hill.

-Comisión Estatal del Agua de Guanajuato. Proyecto Construcción de R.A.F.A., terminación

de Drenaje Sanitario y Descargas domiciliarias para la comunidad de”Mandujano

Atepehuacan” en el municipio de Apaseo el Alto.

-Dr.-Ing. Wolfgang Wagner. (2010). Recomendaciones para la elección de plantas de

tratamiento de agua residual aptas para Bolivia. La Paz - Bolivia: ANESAPA

-Tilley, E., Ulrich, L., Lüthi, C., Reymond, P., Schertenleib, R., Y Zurbrügg, C. (2018):

Compendio de sistemas y tecnologías de saneamiento. Dübendorf (Suiza): Instituto Federal

Suizo para la Ciencia y la Tecnología Acuática (Eawag), 2da. Edición revisada.

--Alianza por el Agua. (2008). MANUAL DE DEPURACIÓN DE AGUAS RESIDUALES

URBANAS. Barcelona: Ideasamares.

-Cubillos Z. Armando (1994) Lagunas de estabilización, Editorial C.I.D.I.A.T, Menda,

Venezuela,

-Julio Rodríguez Humerez Mgr. Ingeniero Civil. (2017). PLANTAS DE TRATAMIENTO DE

AGUA POTABLE Y AGUAS SERVIDAS. Bolivia

NORMAS

-Ministerio Del Agua vice Ministerio De Servicios Básicos. (Abril.2007). En Reglamento

Nacional/NB688. La paz-Bolivia: Instituto Boliviano de Normalización y Calidad.

-Ministerio Del Agua vice Ministerio De Servicios Básicos. (Diciembre, 2004. En Reglamento

Nacional/NB689. La paz-Bolivia: Instituto Boliviano de Normalización y Calidad.

-Reglamento en Materia de Contaminación Hídrica (27 Abril.1992).En REGLAMENTACION

DE LA LEY Nº 1333 DEL MEDIO AMBIENTE .Gaceta Oficial de Bolivia

86

TESIS DE APOYO

-Juan H. Arocutipa. (2013). “Evaluación Y Propuesta Técnica De Una Planta De Tratamiento

de Aguas Residuales En Massiapo Del Distrito De Alto Inambari - Sandia”. peru: Universidad

Nacional Del Altiplano - Puno

-Ing.Jaime Hernandez. (2010). Alternativas para el Tratamiento de las Aguas Grises de Origen

Domestico. Guatemala: Universidad De San Carlos De Guatemala Facultad De Ingeniería

Sanitaria.

-Bach. Cedrón M, Olga Zulema O. Cribilleros Benites, Ana Cecilia. (2017). “Diagnóstico Del

Sistema De Aguas Residuales En Salaverry Y Propuesta De Solución”. Peru: Universidad

Privada Antenor Orrego Facultad De Ingeniería Escuela Profesional De Ingeniería Civil

-Ayala & Gonzales (2018) Apoyo Didáctico En La Enseñanza – Aprendizaje De La

Asignatura De Plantas De Tratamiento De Aguas Residuales

-Fabricio Ortiz Muñoz. (2011). Manual de Tratamientos Biológicos de Aguas Residuales para

poblaciones medianas de la Región Sur del Ecuador. Ecuador: Universidad tecnica de loja.

-Diaz&Elieche. (2009). síntesis y diseño de plantas de tratamiento de aguas residuales.

Argentina: universidad nacional del litoral facultad de ingeniería química.

Web

-DANIEL JAMES. (2019). El 90 por ciento de municipios echa aguas residuales a los ríos y

cultivos.2019, de los tiempos Sitio web: https://www.lostiempos.com/actualidad/cochabamb

a/20190619/90-ciento-municipios-echa-aguas-residuales-rios-cultivos

-Enrique Arriols. (2018). Aguas Residuales y Como se Clasifican. 2019, de. Sitio web:

https://www.ecologiaverde.com/que-son-las-aguas-residuales-y-como-se-clasifican-1436.html

-Rodríguez Miranda, J. P., García Ubaque, C. A., & Pardo Pinzón, J. (2015). Selección de

tecnologías para el tratamiento de aguas residuales municipales. Revista Ternura, Sitio web:

https://revistas.udistrital.edu.co/index.php/Tecnura/article/view/9553/11114

-Diana Córdoba, Alexandra C. Ángela R. (2017). Tratamiento de aguas residuales - Ensayo.

2019, de Universidad de Manizales Sitio web:

https://es.slideshare.net/Alexcastang/tratamiento-de-aguas-residuales-ensayo

-Rodrigo Gonzales. (2012). Matriz de Pugh: Ayuda a la toma de decisiones. 2019, de Grupo

PDCA HOME Sitio web: https://www.pdcahome.com/2569/matriz-de-pugh-ayuda-a-la-toma-

de-decisiones/

87

-Rudy Mendoza Palacios. (2006). Investigación cualitativa y cuantitativa - Diferencias y

limitaciones. 2019, de. Sitio web: https://m.monografias.com/trabajos38/investigacion-

cualitativa/investigacion-cualitativa2.shtml

-Yoji Akao, (1983). Quality Function Deployment: Integrating Customer Requirements Into

Product Design. 2019, de Quality Progress Sitio web: http://asq.org/quality-

progress/2003/03/problem-solving/qfd-explicado.html

88

ANEXOS

ANEXO 1. Informes de los análisis de laboratorio

89

90

91

ANEXO 2. Cuadro N° a-1 valores máximos admisibles de parámetros en cuerpos receptores

92

93

ANEXO 3. Eficiencias de remoción de contaminantes por tecnologías

94

Fuente: Rodríguez Miranda, J. P., García Ubaque, C. A., & Pardo Pinzón, J. (2015) en base a los

autores citados

Calidades y rendimientos obtenibles de los procesos de tratamiento de aguas residuales

95

ANEXO 4. Consideraciones para la ponderación del peso de criterios

Fuente: Rodríguez Miranda, J. P., García Ubaque, C. A., & Pardo Pinzón, J. (2015) en base a los

autores citados

96

ANEXO 5. Directrices para interpretar la calidad de las aguas para riego

97

ANEXO 6. Contenido máximo de elementos traza presentes en el agua de riego