“Tratamiento de las Aguas Residuales gApropiadas, Limpias y la Utilización de los Sub 

productos”

Ing. Godofredo A. Guzmán GonzalesIng. Godofredo A. Guzmán GonzalesCorporación 3G Consultores y Ejecutores EIRL

Son los líquidos que han sido utilizados en las actividades diarias de una

d d (d é l d l )ciudad (domésticas, comerciales e industriales).

Comúnmente las aguas residuales suelen clasificarse como:

Aguas Residuales Municipales. Residuos líquidos transportados por el

alcantarillado sanitario de una ciudad o población y tratados en una plantap y p

de tratamiento municipal

Aguas Residuales Industriales Las Aguas Residuales provenientes de lasAguas Residuales Industriales. Las Aguas Residuales provenientes de las

descargas de Industrias de Manufactura

Las aguas Residuales Municipales están compuestas fundamentalmenteLas aguas Residuales Municipales están compuestas fundamentalmentede residuos orgánicos y productos de lavado, siendo los contaminantesmás importantes las grasas y aceites, la materia orgánica en general y losmicroorganismos patógenosmicroorganismos patógenos.

Las aguas Residuales Industriales en cambio son de contenido muyvariable y dependiente del proceso productivo, lo que impide sugeneralización en cuanto a tratamiento y carga contaminante.

Aguas de lluvia.

CARACTERIZACIÓN:

1) CANTIDAD =Q

2) CALIDAD

Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO)Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO)Demanda Química de Oxígeno (DQO)

C b  O á i   l (CO )Carbono Orgánica Total (COT)

COT > DQO > DBO

Materia orgánica biodegradableg g

Concentraciones típicasp

Mi i l ( 100 L d d ü )Microorganismos presentes en las aguas residuales domésticas

(por 100 mL de desagüe)

T l d B i 109 1010Total de Bacterias 109 – 1010

Coliformes fecales 106 – 109 Estreptococos Fecales 105 – 106 Salmonella typhi 101 – 104 Quistes de protozoarios >103 Huevos de helmintos >103 Virus (unidades formadoras de placa) 102 -104

Fuente ARCEIVALA, S.J. (1981)

¿ Por qué tratar las Aguas Residuales? Contaminación de aguas

Consumo

Río

Consumo

AguasResiduales

Tratamiento¿? Lago

Riego

gRecreación

Uso MarProductos

hidrobiológicos

Usodirecto

hidrobiológicosIMPACTO EN USOS

Ley de Recursos Hídricos ‐ Ley 29338 (Publicado el 31 de marzo de 2009)(Publicado el 31 de marzo de 2009)

La ANA es el ente rector y la máxima autoridad tecnico normativa del SNGRH  Es responsable por el tecnico‐normativa del SNGRH. Es responsable por el funcionamiento de dicho sistemaEjerce jurisdicción administrativa exclusiva en materia Ejerce jurisdicción administrativa exclusiva en materia de aguas, desarrollando acciones de administración, fiscalización  control y vigilanciafiscalización, control y vigilancia

HASTA CUANTO?Legislación

Capacidad asimilativa del asimilativa del cuerpo receptor

Tipo de uso de los efluentesefluentes

Gestión Integral de los Recursos Hídricos –Gestión AmbientalGestión Ambiental

Ley de Recursos HídricosA t id d N i l d l A  (ANA)Autoridad Nacional del Agua (ANA)

Uso Sostenible del AguaCambio ClimáticoCambio Climático

Ministerio del Ambiente (MINAM)ECAsECAsLMPs

Categorías – ECAs AguaCategorías  ECAs AguaDS 002 – 2008 – MINAM

DS 023 – 2009 – MINAM (1)DS 023  2009  MINAM (1)

Categoría 1: Poblacional y RecreacionalSub Categoría A: superficiales destinadas a la Sub Categoría A: superficiales destinadas a la producción de agua potable

A1: pueden ser potabilizadas con desinfecciónA2: pueden ser potabilizadas con tratamiento convencionalA3: pueden ser potabilizadas con tratamiento avanzado

Sub Categoría B  superficiales destinadas para Sub Categoría B: superficiales destinadas para recreación

B1: Contacto primariopB2: Contacto secundario

Categorías – ECAs AguaCategorías  ECAs AguaDS 002 – 2008 – MINAM

DS 023 – 2009 – MINAM (2)DS 023  2009  MINAM (2)

Categoría 2: Actividades Marino CosterasS b C t í  C   t ió     lti  d   i  Sub Categoría C1: extracción y cultivo de mariscos bivalvosSub Categoría C2: extracción y cultivo de otras especies Sub Categoría C2: extracción y cultivo de otras especies hidrobiológicasSub Categoría C3: otras actividadesSub Categoría C3: otras actividades

Categorías – ECAs AguaCategorías  ECAs AguaDS 002 – 2008 – MINAM

DS 023 – 2009 – MINAM (3)DS 023  2009  MINAM (3)Categoría 3: Riego de vegetales y bebida de animales

I: Vegetales de tallo bajog jII: Vegetales de tallo altoIII: Bebida de animales

Categoría 4: Conservación del ambiente acuáticoCategoría 4: Conservación del ambiente acuáticoI: Lagunas y lagosII: Ríos

de la costa y sierrade la costa y sierrade la selva

III: Ecosistemas marino costerosEstuariosEstuariosMarinos (500 m de la línea paralela de baja marea hasta los límites territoriales)

ECAs Agua Parámetros Tradicionales (1)Parámetros Tradicionales (1)

CATEGORÍA I: POBLACIONAL Y RECREACIONALDBO DQO OD C.Termotol. C. Totales

Subcategoría (mg/l) (mg/l) (mg/l) NMP/100mL NMP/100mLA1 3 10 >= 6 0 50A2 5 20 >= 5 2000 3000A3 10 30 >= 4 20000 50000A3 10 30 >= 4 20000 50000B1 5 30 >= 5 200 1000B2 10 50 >= 4 1000 4000

CATEGORÍA II: ACTIVIDADES MARINO COSTERASDBO S.S. OD Aceites y G. C. Termotol.

Subcategoría (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) NMP/100mLSubcategoría (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) NMP/100mLC1 n.r. n.r. >= 4 1 <= 14C2 10 50 >= 3 1 <= 30C3 10 70 >= 2,5 2 1000

ECAs Agua Parámetros Tradicionales (2)Parámetros Tradicionales (2)

CATEGORÍA III: RIEGO DE VEGETALES Y BEBIDA DE ANIMALESRIEGO DE VEGETALES TALLO BAJO Y TALLO ALTORIEGO DE VEGETALES TALLO BAJO Y TALLO ALTO

DBO DQO OD Aceites y G. pH Conductividad(mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) Unidad uS/cm

15 40 >= 4 1 6,5 - 8,5 <2000

RIEGO DE VEGETALESRIEGO DE VEGETALESParámetro Unidad Tallo Bajo Tallo Alto

Coliformes Termotolerantes NMP/100 mL 1000 2000Coliformes Totales NMP/100 mL 5000 5000

Enterococos NMP/100 mL 20 100Escherichia coli NMP/100 mL 100 100

Huevos de Helmintos Huevos/litro <1 <1Salmonella sp Ausente AusenteSalmonella sp. - Ausente AusenteVibrio cholerae - Ausente Ausente

ECAs Agua Parámetros Tradicionales (3)Parámetros Tradicionales (3)

CATEGORÍA III: RIEGO DE VEGETALES Y BEBIDA DE ANIMALESCATEGORÍA III: RIEGO DE VEGETALES Y BEBIDA DE ANIMALESBEBIDA DE ANIMALES

DBO DQO OD Aceites y G. pH Conductividad(mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) Unidad uS/cm<=15 40 >5 1 6 5 - 8 4 <=5000

BEBIDA DE ANIMALESParámetro Unidad Valor

< 15 40 >5 1 6,5 8,4 < 5000

Parámetro Unidad ValorColiformes Termotolerantes NMP/100 mL 1000

Coliformes Totales NMP/100 mL 5000Enterococos NMP/100 mL 20

Escherichia coli NMP/100 mL 100Huevos de Helmintos Huevos/litro <1

Salmonella sp. - AusentepVibrio cholerae - Ausente

ECAs Agua Parámetros Tradicionales (4)Parámetros Tradicionales (4)

CATEGORIA 4: CONSERVACIÓN DEL AMBIENTE ACUÁTICOCATEGORIA 4: CONSERVACIÓN DEL AMBIENTE ACUÁTICOLagunas y

Parámetro Unidad Lagos Costa y Sierra Selva Estuarios MarinosRios Ecosistemas Marino Costeros

g yDBO mg/L <5 <10 <10 15 10

Oxígeno Disuelto mg/L >=5 >=5 >=5 >=4 >=4Sólidos Suspendidos Totales mg/L <=25 <=25 100 <=25 400 <=25 100 30Sólidos Suspendidos Totales mg/L <=25 <=25 - 100 <=25 - 400 <=25 - 100 30

Nitrógeno Total mg/L 1,6 1,6 1,6 - -Fósforo Total mg/L 0,4 0,5 0,5 0,5 0,031 - 0,093g

Coliformes Termotolerantes NMP/100mL 1000 2000 2000 1000 <=30Coliformes Totales NMP/100mL 2000 3000 3000 2000 <=30

Límites Máximos Permisibles para efluentes de PTARDS 003‐2010‐MINAM (17 03 10)DS 003‐2010‐MINAM (17.03.10)

Parámetro Unidad LMPAceites y grasas mg/L 20Coliformes Termotolerantes NMP/100mL 10000DBO mg/L 100DBO mg/L 100DQO mg/L 200pH unidad 6,5 - 8,5Sólidos Suspendidos Totales mg/L 150Temperatura °C <35

Verificación de cumplimientoPTAR

ECAsECAs

LMPs

Balance de masasQeCe

Qr Cr + Qe CeC

Qr Co

Qr.Cr + Qe.CeQr + Qe

Co =

Cr (Qr + Qe)

Verificación de cumplimientopQe

PTAR

Ce

Qr Co

Cr (Qr + Qe)

Ce vs LMP Co vs ECA

Verificación de cumplimientopQe

PTAR

Ce = LMP

Qr Co

Cr (Qr + Qe)

La eficiencia requerida en la PTAR estará dada

Co <= ECAen la PTAR estará dadapor los LMPs

Verificación de cumplimientopQe

PTAR

Ce = LMP

Qr Co

Cr (Qr + Qe)

Se requiere de tratamiento adicional

Co > ECAtratamiento adicional para cumplir con los ECAs

Carga Orgánica (Kg DBO/día)g g ( g / )

DBO/díaKgenC0,0864 x DBO x QCt 5=

mg/Len ,DBODBO/día Kgen C,

5

L/sen Q,g,5

QDBO5Población servida

C t ib ió á it DBO/(h bit t dí )Contribución percápita, en gr DBO/(habitante.día)

BM: 40 – 50BM: 40 50Metcalf: 54Norma S090: 50

Población Equivalente (P.E.) para Ind striasIndustrias

DBO/díaKgindustria,ladeCargaP Eante.día)DBO/(habit Kg percápita, ónContribuci

g,gP.E. =

Poblaciones equivalente paraPoblaciones equivalente para distintas industrias

Con base en una contribución de 50 gr DBO/(habitante.día) Tipo de Industria Unidad de Producción Población

Equivalente Almidón:Almidón: de papas de cereales

1 t de papas 1 t de cereales

600 420 – 1200

Verduras enlatadas Frutas en conserva

1 t de producto 1 t de fruta fresca

240 – 600 600

C í 1 hl d 120 420Cervecerías 1 hl de cerveza 120 – 420Vitivinícolas 1 m3 de producto 120 – 170 Producción de margarina 1 t de producto 600 Harina de pescado 1 t de pescado 240 – 570 Matadero 1 t de animal vivo 160 – 480Matadero 1 t de animal vivo 160 – 480Curtiembre 1 t de piel 1200 – 4800 Textiles: teñido cáñamo y lino

d i téti

1 t de telas

1200 – 3600 840 – 3600

840 seda sintética 840Pulpa

1 t de pulpa 1 t de madera

54 – 84 12 – 36

Celulosa de sulfito

1 t de celulosa

4200 – 6720

de sosa y paja 600 Jabón 1 t de jabón 1200 Refinería de petróleo 1 m3 de petróleo 840

CÓMO?

Planta de tratamiento dePlanta de tratamiento de aguas residuales

Criterios de Diseño :Criterios de Diseño :

•Características del Agua Residual•Cuerpo receptor

Criterios para Criterios para escoger elescoger el

tratamiento mástratamiento más

•Posibilidades de Reuso•Normativa legal aplicable•Eficiencia requerida – Calidad del tratamiento mástratamiento más

adecuadoadecuado

qefluente•Requerimientos energéticos•Terreno disponible•Terreno disponible• Complejidad del tratamiento•Disponibilidad de recurso humano especializadohumano especializado•Impacto Ambiental•Sostenibilidad del SistemaC t d i ió O & M•Costos de inversión, O & M

•Entorno Social

Consideraciones de Diseño en los t d I ió P bliproyectos de Inversión Publica

LosLos proyectosproyectos dede InversiónInversión PublicaPublica estánestán normadosnormados yy reguladosregulados porpor lalaLeyLey 10911091 deldel 2121 dede juniojunio deldel 20082008.. LosLos requerimientosrequerimientos deldel SNIPSNIP exigenexigenconsiderarconsiderar aa loslos involucradosinvolucrados enen todastodas laslas etapasetapas deldel proyectoproyecto(Estudios(Estudios dede PrePre Inversión,Inversión, InversiónInversión yy PostPost Producción),Producción), asegurandoasegurando lalaSOSTENIBILIDADSOSTENIBILIDAD deldel proyectoproyecto.. LosLos ProyectosProyectos dede InversiónInversión enenSaneamientoSaneamiento BásicoBásico poseenposeen exigenciasexigencias peculiarespeculiares diferentesdiferentes aa otrosotrosSaneamientoSaneamiento BásicoBásico poseenposeen exigenciasexigencias peculiarespeculiares diferentesdiferentes aa otrosotrossectores,sectores, porqueporque lala matrizmatriz dede involucradosinvolucrados eses masmas diversadiversa yy compleja,compleja,tomandotomando enen cuentacuenta 55 aspectosaspectos::

1)1) AspectoAspecto TécnicoTécnico..2)2) AspectoAspecto EconómicoEconómico..3)3) AspectoAspecto LegalLegal3)3) AspectoAspecto LegalLegal..4)4) AspectoAspecto SocialSocial yy MedioMedio Ambiental,Ambiental, yy5)5) Aspecto Institucional Aspecto Institucional ‐‐ Organizacional .Organizacional .

LAGUNA FACULTATIVALAGUNA FACULTATIVA

EVAPORACIÓN 2CO2O

AGUA EFLUENTE2O

RESIDUAL

2O

CO

2CO

HCO3NH =PO

ALGABACTERIA

2CO 3HCO

=3CO

3

3NO4PO

324 NHCOCHacd.org.org.inorg. ++→→+

3CO

INFILTRACIÓN

OXIDACIÓN BIOLÓGICA ANAEROBIAOXIDACIÓN BIOLÓGICA ANAEROBIAMATERIA ORGÁNICA INSOLUBLE

MATERIA ORGÁNICA SOLUBLE

EXOENZIMAS

MATERIA ORGÁNICA SOLUBLE

ACIDOS CELULAS

PRODUCTORAS DE ÁCIDOSBACTERIAS

ACIDOSVOLATILES CO2

H2OTROS

PRODUCTOSCELULAS+ + + +

BACTERIAS METANOGENICAS METABOLISMOENDOGENO

CH4 CO2 CELULAS++

P

–Temperaturas Altas.–Hidráulica Óptima.–Luz Solar o Rayos U.V

Equipos del Laboratorio Básico para el control de parámetros de rutina y de 

campo.

C t  d  G di í    

PANELES

INSUMOS : Cuerpo ReceptorECA Agua Superficial CATEGORIA 4DBO:  <5ppmOD > 5 ppmSST < 25

–Bacterias–Periodos de Retención.–Personal  muy  Calificado – ( 3 turnos ).–Presupuestos Fijos e “intocables”

Caseta de Guardianía y Cerco Perimétrico

S

SOLA

Nt < 1.6P t < 0.4Coliformes Termotolerantes:  <1000 NMP/100mlColiformes Totales:                    <2000 NMP/100mlIluminación de Laboratorio 

Básico, Caseta de Guardianía y Entorno de Planta de T A RR

ES

DISEÑO PRELIMINAR DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES CON TECNOLOGIAS APROPIADAS –UNIA

Lagu

Entorno de Planta de T.A.R

AFLUENTE(DESAGUE CRUDO)

UNIDAD DE ACONDICIONAMIENTO

PREVIOTRATAMIENTO PRIMARIO

TRATAMIENTOSECUNDARIO

TRATAMIENTOTERCIARIO

TRATAMIENTOCUATERNARIO

EFLUENTE TRATADO

na

YQp = Caudal promedio (Diseño de unidades de Tratamiento)

Qmh = Caudal max. Horario (Diseño de

Estación de Bombeo con paneles solares.

Cámara de Rejas Gruesas.

–FiltroBiológico (1)

–FiltroBiológico (2)

–Laguna Facultativa

–Reactor  AnaeróbicoDe Lodos Activo de Flujo Ascendente.

arin

Desinfección con R.U.V.

Horario (Diseño de unidades de Acondicionamiento)Características Físico –Químico y Microbiológico

Cámara de Rejas Finas

Tanques de Igualación ó compensación.

– Lecho de secado –Sedimentador de Lodos (1)

–Sedimentador de Lodos (2)

acoch

Cajas Distribuidoras y Disipadoras de energía.

– Biohuerto ó Piscigranja– Reuso de sólidos  

para abono

ha

Proyecto: Carmen Felipe-Morales y Ulises MorenoCasa Blanca - Pachacamac

UNITRAR – Universidad Nacional de Ingeniería

d i dLodos Activados

Tratamientopreliminar

Sedimentadorprimario

Tanque de aeración Sedimentadorsecundario

Desinfección

Efluente

Recirculación de lodosAgua residual

d Recirculación de lodos

Bombeo de lodos

cruda

Digestoresde lodos

Lechos de secado de lodos

Difusores

Difusor de membrana

Difusor de tubomembrana tubo

T dTanque de aireación con parrilla deparrilla de difusores

Sopladoresp

ELIMINACIÓN ESPERADA DEELIMINACIÓN ESPERADA DE MICROORGANISMOS

REDUCCIÓN DE ORDENES DE MAGNITUD O

Ó ÍPROCESO DE

TRATAMIENTO BACTERIAS HELMINTOS VIRUS QUISTES

Sedimentación primaria

REDUCCIÓN DE UNIDADES LOGARÍTMICAS

Sedimentación primariaSimpleCon coagulación previa 1-2 1-3 0-1 0-1

Lodos activados 0-2 0-2 0-1 0-1

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

Biofiltros 0-2 0-2 0-1 0-1Zanja de oxidación 1-2 0-2 1-2 0-1Desinfección 2-6 0-1 0-4 0-3Laguna aireada 1-2 1-3 1-2 0-1Lagunas de estabilización 1-6 1-3 1-4 1-4Fuente: Feachem et al (1983)

Comparación de Eficiencias de Remociónp

DQO SS CF

Lodos 90% 90% 90%ActivadosLagunas de 90% 80% 99.99%Lagunas de Estabilización

90% 80% 99.99%

Tratamiento Anaerobio

85% 90% 90%

C ió d C t d C t ióComparación de Costos de Construcción (US$/Percápita)( p )

Lodos Activados 70-150Lodos Activados 70 150

Lagunas de Estabilización

10-30Estabilización

Tratamiento 10-30Tratamiento Anaerobio

10-30

Fuente: Menahem, Banco Mundial

COSTOS DE PLANTAS DE TRATAMIENTOCOSTOS DE PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES (US$/m3)

TRATAMIENTO COSTO DE CAPITAL

COSTO DE O&M COSTO TOTAL

P i i 0 10 0 05 0 15Primario 0,10 0,05 0,15Biológico 0,15 - 0,20 0,05 - 0,10 0,20 - 0,30Químico 0,12 - 0,13 0,07 - 0,08 0,19 - 0,21Remoción de nutrientes 0,17 - 0,28 0,10 - 0,16 0,27 - 0,44Lagunas de estabilización 0,01 - 0,04 0,006 - 0,018 0,016 - 0,058

COSTOS PARA TRATAMIENTO DE LODOSCOSTOS PARA TRATAMIENTO DE LODOS(US$ Kg de lodo seco)

COSTO DE COSTO DETRATAMIENTO COSTO DE CAPITAL

COSTO DE O&M COSTO TOTAL

Deshidratación 0,117 0,075 0,192Estabilización anaerobia y deshidratación

0,158 0,109 0,267

Deshidratación e 0 292 0 217 0 509incineración

0,292 0,217 0,509

Costo de una planta para 100,000 habitantes, capitalizados a una tasa deinterés de 12% y vida útil de 20 añosinterés de 12% y vida útil de 20 años

TECNOLOGIAS APROPIADASTECNOLOGIAS ADECUADAS í d llTECNOLOGIAS ADECUADAS a países en desarrolloTECNOLOGIAS LIMPIAS, con Energías Renovables

“Tratamiento de las Aguas Residuales gApropiadas, Limpias y la Utilización de los Sub 

productos”

Ing. Godofredo A. Guzmán GonzalesC ió   G C l    Ej  EIRLCorporación 3G Consultores y Ejecutores EIRL

godoanselmo@hotmail.com#861422 / 573273 / 961704540