Entrega 2 PTA listo corregida

UNIVERSIDAD TECNICA FEDERICO SANTA MARIA
Departamento de Obras Civiles
Proceso de Tratamiento de Aguas
SEGUNDA ENTREGA
TRABAJO DE INVESTIGACIÓN
PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS
SERVIDAS Y AGUA POTABLE PARA
RAHUE BAJO- OSORNO
Integrantes :
Profesor
Fecha
:
:
Javier Casanova M.
Matthias Breytmann S.
Matías Wulf R.
José Gundelach
01/06/09
Trabajo Semestral 2009
Proceso de Tratamiento de Aguas
ÍNDICE
1.
INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................... 4
2.
OBJETIVOS ................................................................................................................................... 4
3.
RESUMEN .................................................................................................................................... 5
4.
RESUMEN ANALÍTICO .................................................................................................................. 5
RAHUE BAJO - OSORNO ...................................................................................................................... 6
5.
ANTECEDENTES DE LA CIUDAD ................................................................................................... 6
5.1.
Proyección de la ciudad....................................................................................................... 6
Figura 1. Crecimiento total y natural:según regiones 2000 a 2020 por cien habitantes ............ 6
5.2.
Proyección de la Población ................................................................................................. 7
Figura 2. Tabla de censos año 1990-2002 ................................................................................... 7
Figura 3. Gráfico de crecimiento poblacional censos 1990-2002 ............................................... 8
Figura 4. Tabla de crecimiento poblacional estimado hasta año 2030 ....................................... 8
Figura 5. Gráfico de crecimiento poblacional estimado hasta año 2030 .................................... 9
5.3.
Índice habitante por vivienda ............................................................................................. 9
5.4.
Calidad o Estado del agua a tratar: ..................................................................................... 9
5.5.
Consumos y Caudales de Aguas Servidas ......................................................................... 10
Figura 6. Estimación de caudales recuperados hasta el año 2030............................................ 10
6.
5.6.
Capacidad .......................................................................................................................... 10
5.7.
Eficiencia ........................................................................................................................... 10
UBICACIÓN Y EMPLAZAMIENTO ............................................................................................... 11
Figura 7. Foto satelital del lugar elegido para la planta de tratamiento de aguas servidas. .... 12
Figura 8. Ubicación de la PTA servidas respecto al plan de regulación comunal...................... 12
7.
TRATAMIENTO DE AGUAS SERVIDAS ........................................................................................ 12
Figura 9. Diagrama de flujo de una planta de tratamiento de aguas servidas ......................... 14
7.1.
DESCRIPCIÓN INDIVIDUAL DE LAS ETAPAS PARA DEPURAR EL AGUA .............................. 14
7.1.1.
Tratamiento Preliminar ............................................................................................. 14
Figura 10. Unidad de cribado y desarenación ........................................................................... 15
Figura 11. Diagrama de Tratamiento Preliminar ....................................................................... 15
2
Trabajo Semestral 2009
Proceso de Tratamiento de Aguas
Figura 12. Canaleta Parshall ...................................................................................................... 16
7.1.2.
Tratamiento Primario ................................................................................................ 16
7.1.3.
Tratamiento Secundario:........................................................................................... 18
7.1.4.
TRATAMIENTO TERCIARIO ........................................................................................ 21
7.1.5.
Tratamiento de lodos activados ................................................................................ 22
7.2.
ELECCIÓN DE PLANTA DE TRATAMIENTO PARA RAHUE BAJO .......................................... 24
Figura13. Diagrama de flujo de la planta de tratamiento de aguas servidas ........................... 25
Figura 14. Diagrama detallado del proceso de tratamiento de agua. ...................................... 25
8.
PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE ........................................................................ 26
8.1.
Consumo de agua potable ................................................................................................ 26
Figura 15. Estimación del consumo de agua potable hasta el año 2030 .................................. 26
8.2.
Ubicación y Emplazamiento .............................................................................................. 27
Figura 16. Foto satelital del lugar elegido para la planta de tratamiento de agua potable...... 28
Figura 17. Ubicación de la PTA potable respecto al plan de regulación comunal. ................... 28
8.3.
Capacidad: ......................................................................................................................... 28
8.4.
Eficiencia: .......................................................................................................................... 28
8.5.
Proceso de Tratamiento de Agua Potable......................................................................... 29
Figura 18. Floculador de flujo horizontal. ................................................................................. 30
Figura 19. Floculador tipo Cox y tipo Alabama. ........................................................................ 30
9.
CONCLUSIONES ......................................................................................................................... 33
10.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................................. 34
11.
ANEXO ................................................................................................................................... 35
3
Trabajo Semestral 2009
Proceso de Tratamiento de Aguas
1. INTRODUCCIÓN
El tratamiento de las aguas naturales tiene por objetivo eliminar los microorganismos, sustancias
químicas, caracteres físicos y radiológicos que sean nocivos para la salud humana. Habitualmente las
fuentes de abastecimiento de agua para las plantas de tratamiento son las fuentes superficiales como ríos,
lagos, arroyos, las cuales por naturaleza se consideran contaminadas y deben ser tratadas.
Además por el uso natural que sufre el agua producto del ser humano, el agua nuevamente es
contaminada y el agua servida o residual debe ser tratada tanto para proteger la salud pública como para
preservar el medio ambiente. El agua es un elemento vital y como se sabe, sin agua no habría vida.
Antes de tratar cualquier agua servida se debe conocer su composición. Esto es lo que se llama
caracterización del agua. Permite conocer qué elementos químicos y biológicos están presentes y entrega la
información necesaria para que los ingenieros expertos en tratamiento de aguas puedan diseñar una planta
apropiada al agua servida que se está produciendo.
Una Planta de tratamiento de aguas servidas debe tener como propósito eliminar toda
contaminación química y bacteriológica del agua que pueda ser nociva para los seres humanos, la flora y la
fauna de manera que el agua sea dispuesta en el ambiente en forma segura.
El proceso, además, debe ser optimizado de manera que la planta no produzca olores ofensivos
hacia la comunidad en la cual está inserta. Una planta de aguas servidas bien operada debe eliminar al
menos un 90% de la materia orgánica y de los microorganismos patógenos presentes en ella.
Para el presente estudio se está trabajando con el sector de Rahue Bajo, en la ciudad de Osorno,
sector de alrededor 18000 habitantes, donde el principal curso de agua es el Río Rahue. Sector para el cual
se proyectará una planta de tratamiento de agua potable y aguas servidas
2. OBJETIVOS

Caracterizar el sector de Rahue Bajo, en la ciudad de Osorno.

Estimar la Población en el sector a 20 años.

Proyectar una planta de tratamiento de agua potable y aguas servidas en función de la demanda de
agua potable de la población proyectada y volúmenes de aguas servidas generados por los mismos,
especificando el tipo de planta, procesos y operaciones involucradas.

Identificar el lugar óptimo para el emplazamiento de la planta.
4
Trabajo Semestral 2009
Proceso de Tratamiento de Aguas
3. RESUMEN
El trabajo consiste en una investigación para determinar la factibilidad técnica de las instalaciones de
una planta de tratamiento de aguas servidas y agua potable. Para ello se estudian cada una de las
características de dichas plantas para determinar cual de ellas satisface de mejor forma las necesidades de la
población de Rahue Bajo en Osorno.
Respecto de ambas plantas se realiza un estudio de cada una de las operaciones y procesos que ocurren
en las distintas unidades de ellas lo que ayudará a comprender y evaluar el correcto tratamiento. Respecto
de la planta de tratamiento de aguas servidas se busca reducir la contaminación presente en el agua para
minimizar el impacto ambiental que tiene el verter dichas aguas a los ríos Rahue y Damas. Y en cuanto a la
planta de tratamiento de agua potable se busca reducir algunos elementos químicos, bacterias y organismos
patógenos para que el agua cumpla con las normas chilenas y sea apta para su utilización como agua
potable.
4. RESUMEN ANALÍTICO
La planta de tratamiento proyectada debe reunir ciertos requisitos indispensables para su
implementación, como lo son un bajo costo, ya que la población objetivo es de escasos recursos, ya que es
de importancia entregarle a toda la población un servicio al que puedan acceder, lograr un alto grado de
depuración del agua, reducir la degradación de los recursos hídricos, entre otros. Considerando estos
antecedentes se considera óptima la construcción de una planta de tratamiento de aguas servidas del tipo
lodos activados, la cual por sus características contribuirá al desarrollo sustentable del medio.
El proceso biológico en el proceso del tratamiento de las aguas servidas es un proceso natural, el cual es
controlado por microorganismos, los cuales están presentes en el agua servida y permiten transformar las
sustancias orgánicas solubles.
Mediante el tratamiento se busca reducir la Demanda Bioquímica de Oxigeno, los sólidos suspendidos
volátiles, sólidos volátiles, nitrógeno, fosforo, coliformes fecales.
Por otro lado, la potabilización del agua es un proceso que incluye diversas etapas y procesos, entre los
que distinguen la floculación, sedimentación, filtración etc. Los cuales deben ser realizados con suma
rigurosidad, ya que esta será el agua que los habitantes del sector usaran para su consumo, por lo cual debe
cumplir con los estándares necesarios que son exigidos por la normativa vigente en el país.
5
Trabajo Semestral 2009
Proceso de Tratamiento de Aguas
RAHUE BAJO - OSORNO
5. ANTECEDENTES DE LA CIUDAD
5.1. Proyección de la ciudad de Osorno
Desde antaño la ciudad de Osorno está acogiendo un enorme y variado auge constructivo orientado
a la vocación productiva y de servicios que tiene.
La recuperación de la agricultura y de la ganadería, las industrias procesadoras que ahora se van a
crear para aprovechar las oportunidades de exportación que abren los acuerdos internacionales al evitar el
escalonamiento arancelario, están transformando el paisaje de toda la provincia.
En la actualidad se están construyendo y recuperando plantas industriales orientadas a la leche, la
carne y frutas. Además debido al aumento del comercio en el lugar debido a la intensa actividad se están
construyendo centros comerciales generales y especializados, centros turísticos, casinos y hoteles, clínicas,
establecimientos de producción y de servicios.
En cuanto al sector público se están construyendo, puentes en varios sectores urbanos y rurales, la
costanera de los ríos Damas y Rahue, escuelas y liceos, postas y consultorios. Esto es un claro índice del
desarrollo que ha alcanzado la ciudad de Osorno en los últimos años. Además, Osorno experimenta también
avances en el área de educación y de salud privadas en un largo listado de iniciativas.
Este auge de construcciones de mediana y gran envergadura se debe al tamaño o masa crítica que
ha alcanzado Osorno por su población actual, sus recursos, sus ingresos y sobre todo las proyecciones que
tiene el Osorno de los próximos años.
Entre los años 2000 y 2020, se prevé que la población del país crecerá en promedio un 0,9%. En las
proyecciones de la población en regiones tienen una fuerte importancia las migraciones, ya que determinan
la diferencia entre el crecimiento natural (nacimientos y muertes) y el crecimiento total, la región de Los
Lagos se espera que sea una de las regiones con mayor crecimiento poblacional debido a un saldo neto
migratorio positivo durante el periodo 2000-2020.
A continuación se presenta el crecimiento proyectado por regiones, estimado por Instituto Nacional
de Estadísticas (INE)
Figura 1. Crecimiento total y natural:según regiones 2000 a 2020 por cien habitantes
6
Trabajo Semestral 2009
Proceso de Tratamiento de Aguas
En general el tiempo de previsión de una planta de tratamiento de aguas servidas es de 15 a 20 años.
Para este trabajo se considera una previsión para 20 años por lo que se proyectan las variables que influyen
en el diseño para ese período.
5.2. Proyección de la Población
En base a lo investigado para la primera entrega del trabajo en que la población de Rahue Bajo es
aproximadamente el 13,68% de la población de la ciudad de Osorno, pero este sector de la ciudad es el que
presenta la mayor tendencia al crecimiento, en base a los antecedentes poblacionales existentes se estima
que la población en el sector de Rahue Bajo crecerá en torno al 1.75% anual, alcanzado una tasa de
crecimiento para el año 2030 en torno al 38,67% de la población actual, ya que el sector es netamente
residencial y por su ubicación geográfica.
El Instituto Nacional de Estadísticas (INE) entrega la siguiente medición de población en el sector de
Rahue Bajo (considerándola un 15% de la población de Osorno).
Año
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
Habitantes
14659,58
14975,20
15288,84
15603,87
15918,79
16233,25
16428,59
16622,89
16816,37
17012,18
17202,76
17394,62
17585,78
Figura 2. Tabla de censos año 1990-2002
Considerando esta población se procede a estimar la población para el año 2030, graficando la
población histórica te tiene:
7
Trabajo Semestral 2009
Proceso de Tratamiento de Aguas
Figura 3. Gráfico de crecimiento poblacional censos 1990-2002
Se observa que la correlación en los datos es bastante alta, se aproxima mucho a 1 (R2=0.9852), con
lo cual con la curva que mejor la representa, en este caso una logarítmica, se procede a estimar la población
hasta el año 2030, arrojando:
Año
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
Población
Estimada
17966,97
18206,28
18445,47
18684,54
18923,49
19162,32
19401,03
19639,62
19878,10
20116,46
20354,69
20592,81
20830,81
21068,70
Año
2017
2018
2019
2020
2021
2022
2023
2024
2025
2026
2027
2028
2029
2030
Población
Estimada
21306,46
21544,11
21781,64
22019,05
22256,35
22493,52
22730,58
22967,53
23204,35
23441,06
23677,65
23914,13
24150,49
24386,73
Figura 4. Tabla de crecimiento poblacional estimado hasta año 2030
8
Trabajo Semestral 2009
Proceso de Tratamiento de Aguas
Figura 5. Gráfico de crecimiento poblacional estimado hasta año 2030
Con lo cual se obtiene una población estimada para el año 2030 de 24.387 habitantes. Además por
las condiciones naturales del terreno, población existente, actividades económicas realizadas, nivel
educacional se considera que el 98% de la población es de tipo residencial, siendo el 2% restante del tipo no
residencial.
5.3. Índice habitante por vivienda
De acuerdo a la población que corresponde al sector de Rahue Bajo, el instituto Nacional de
Estadísticas (INE) considera 5 habitantes por cada vivienda, el cual se estimará constante para el periodo
proyectado de la planta al año 2030.
La cantidad de viviendas proyectadas es:
Año
2008
2030
Población
18645,00
24386,73
Viviendas
3729,00
4877,35
Con lo cual se estima un crecimiento del número de viviendas del 30,79% las cuales la nueva planta debe
abastecer.
5.4. Calidad o Estado del agua a tratar:
Como se explicó con más detalles en la entrega anterior el agua a tratar, que será extraída del Río Rahue,
presenta las siguientes características:
Físicas: La temperatura es alta y refleja la temperatura del lago Rahue (entre 10 y 18,7 °C), baja turbiedad y
colores preferentemente altos.
Químicos: pH cercano al neutro (7), conductividad baja. El Nitrito, Fósforo total y Fósforo soluble se
presenta en bajas cantidades, el Nitrato, Amonio y el Nitrógeno total presentan altas concentraciones por
temporadas (algunos meses del año) y el Nitrógeno orgánico mantiene altas concentraciones.
9
Trabajo Semestral 2009
Proceso de Tratamiento de Aguas
5.5. Consumos y Caudales de Aguas Servidas
La proyección de los consumos de aguas servidas que son descargadas por los habitantes al sistema
de alcantarillado, se relaciona con la cobertura de aguas servidas, el coeficiente de recuperación y la
facturación anual de aguas servidas.
En la actualidad en la ciudad de Osorno son tratadas en un 100% las aguas servidas generadas por
la población, por lo cual con la nueva planta se busca mantener el nivel de alcance de cobertura.
Se considerará un coeficiente de recuperación de 0,8 constante, el cual es proporcionado por la
Súper Intendencia de Servicios Sanitarios (SISS), el cual indica que el 80% del agua consumida por persona es
recuperada mediante el proceso de tratamiento de aguas servidas, el 20% restante se estima que se pierde
en actividades como el riego, etc.
Entonces, la siguiente tabla representa la estimación de los caudales recuperados para el año 2030.
Año
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
Caudal recuperado
[m^3/Año]
808976,40
818925,18
828869,02
838807,91
848741,86
858670,88
868594,97
878514,13
888428,38
898337,71
908242,13
Año
2020
2021
2022
2023
2024
2025
2026
2027
2028
2029
2030
Caudal recuperado
[m^3/Año]
918141,65
928036,27
937925,99
947810,83
957690,78
967565,85
977436,04
987301,36
997161,82
1007017,42
1016868,16
Figura 6. Estimación de caudales recuperados hasta el año 2030
5.6. Capacidad
De acuerdo a la información investigada, la cual fue adjuntada en la tabla anterior de caudales
recuperados, se tiene que el total de aguas residuales para el sector estudiado para el año 2030 es de
1016868,16 [m^3/año], dividiendo esta cifra por 365 da aproximadamente 2800 [m^3/día], que es el caudal
diario que la planta de tratamiento de aguas servidas de Rahue Bajo debe ser capaz de ofrecer a la
comunidad para un periodo de previsión de 20 años.
5.7. Eficiencia
La eficiencia de las plantas de tratamiento varía dependiendo de su objetivo, el diseño de la planta
y las condiciones de operación. Para una planta de tratamiento de aguas residuales según el Programa de
Descontaminación de Aguas Servidas y Residuos Industriales Líquidos Orgánicos de la Fundación para la
Transferencia Tecnológica, el proceso logra reducir los siguientes parámetros: 95% de la DBO, 93% de los
10
Trabajo Semestral 2009
Proceso de Tratamiento de Aguas
Sólidos Suspendidos Volátiles; 96% de los Sólidos Volátiles; 70% del Nitrógeno; 70% del Fósforo; 99,9% de
Coliformes fecales. Por lo que la planta a efectuarse como mínimo debería optar a dichos valores.
6. UBICACIÓN Y EMPLAZAMIENTO
La planta de tratamiento de aguas servidas se ubicará al costado del camino Caipulli al sur de la ciudad
de Osorno aproximadamente en las coordenadas 40°35’S 73°0.9’O, en la ribera opuesta del sector de Rahue
bajo. Esta posición fue seleccionada en base al plan de regulación comunal de Osorno que proporciona
ciertos límites para la construcción industrial y también aguas abajo de la ciudad para que la población no se
vea en contacto con esta agua, ya que si bien el agua es saneada el resultado de todo el tratamiento no es
agua potable, aunque sí, buena y adecuada para el riego de los sectores agrícolas muy abundantes al sur de
la comuna de Osorno. Cabe destacar también que la planta estará ubicada al mismo nivel del río para la
facilitación de evacuación de las aguas previamente tratadas.
En las siguientes imágenes se puede ver el lugar elegido para la construcción de la planta de aguas
servidas tanto en una foto satelital como en la imagen del plan regulador:
11
Trabajo Semestral 2009
Proceso de Tratamiento de Aguas
Figura 7. Foto satelital del lugar elegido para la planta de tratamiento de aguas servidas.
Figura 8. Ubicación de la PTA servidas respecto al plan de regulación comunal.
7. TRATAMIENTO DE AGUAS SERVIDAS
Para el diseño de una planta de tratamiento de aguas servidas para la localidad de Rahue Bajo es
necesario estudiar todas las alternativas de tipos de plantas de tal forma de seleccionar cuidadosamente la
que mejor se adapte a la realidad del sector basándose en una argumentación técnica, económica y social.
Para ello es necesario definir cada una de las etapas que permiten el buen funcionamiento de la planta.
El tratamiento del agua se realiza mediante diversas operaciones y procesos mediante los cuales se
pueden lograr modificar las características del agua transformándola nuevamente a su estado sanitario
inicial librándola de los elementos que la contaminan. Una forma de aislar cada uno de los fenómenos y
estudiarlos por separado son mediante un modelo de análisis de fenómenos unitarios que por definición
corresponden a:
Operaciones Unitarias: son aquellos mecanismos de tratamiento en que actúan fuerzas físicas que
provocan efectos determinísticos fáciles de modelar.
Procesos Unitarios: son aquellos mecanismos en que intervienen fuerzas que no son del tipo físico, pueden
tener un comportamiento aleatorio. Ej: reacciones químicas.
Luego, en cada una de las unidades que tendrá la planta de tratamiento para la localidad de Rahue
Bajo en Osorno se asocia un fenómeno unitario. Por lo que las unidades que se deberán diseñar de acuerdo
a las características del lugar ya sean económicas, poblacional, demanda son las siguientes:
12
Trabajo Semestral 2009
Proceso de Tratamiento de Aguas
Dentro de las operaciones se tiene:












Cribado
Conducción
Coagulación
Floculación
Mezcla
Desarenado
Sedimentación
Filtración
Mezcla
Dilución
Evaporación
Otras
Dentro de los procesos se tiene:


Desinfección
Digestión
Cada uno de los procesos y operaciones mencionadas anteriormente ocurren dentro de distintas
unidades de tratamiento. Para ello, se pueden distinguir las siguientes unidades de tratamiento que
permiten disminuir en forma importante los contaminantes del agua con el fin de lograr una depuración
total de ésta:







Tratamiento preliminar: rejas, desarenador, desgrasador.
Medidor de caudal
Tratamiento primario: aireador, sedimentador primario (en algunos casos)
Tratamiento secundario: sedimentador secundario o filtro percolador
Digestión de lodos: digestor y espesador
Lechos de secado
Cámara de contacto: desinfección
La siguiente figura resume lo explicado anteriormente y muestra la secuencia del proceso por el cual
debe pasar el agua durante el tratamiento:
13
Trabajo Semestral 2009
Proceso de Tratamiento de Aguas
Figura 9. Diagrama de flujo de una planta de tratamiento de aguas servidas
7.1. DESCRIPCIÓN INDIVIDUAL DE LAS ETAPAS PARA DEPURAR EL AGUA
7.1.1. Tratamiento Preliminar
El objetivo del tratamiento preliminar es regular y eliminar de las aguas servidas aquellos constituyentes
que pudiesen dañar un obstruir los equipos de bombeo, o interferir con los procesos posteriores del
tratamiento. Por lo tanto, las unidades para el tratamiento preliminar consisten en:
 Cámara de Rejas: esta operación suele llamarse también cribado y sirve para eliminar sólidos de
grandes tamaños tales como, restos de maderas, papel, basuras, escombros, materiales flotantes,
etc.
 Desarenador: cumple con la función de eliminar sólidos pesados, como la arena, grava e incluso
objetos metálicos.
 Desgrasador: sirve para eliminar cantidades excesivas de aceites y grasas.
El proceso de cribado es una de las principales etapas del tratamiento preliminar en el tratamiento de
aguas residuales. Consiste básicamente en retener y/o separar de ellas, todos los cuerpos o constituyentes
gruesos o de gran tamaño que pueden obstruir o dañar el funcionamiento de bombas, tuberías o que
generan daños al proceso, o a las unidades de tratamiento.
14
Trabajo Semestral 2009
Proceso de Tratamiento de Aguas
Figura 10. Unidad de cribado y desarenación
La función principal del desarenador es la separación de los sólidos inorgánicos tales como arenas,
grava y objetos metálicos, entre otros, aprovechando el efecto de la gravedad sobre los cuerpos pesados, los
cuales tienden a depositarse cuando el agua fluye a velocidades lentas. Los desarenadores son canales en
los cuales se transporta el agua residual a una velocidad relativamente baja, para permitir la sedimentación
de arenas y todas las partículas de peso y diámetro considerablemente alto, sin que se logre depositar la
materia orgánica presente en el agua. Esta unidad está construida con hormigón armado y sus dimensiones
se deben especificar de acuerdo a la demanda existente del líquido a tratar.
Existen variadas formas de funcionamiento de los desarenadores, a continuación se presentan las más
comunes:



Convencional: Es de flujo horizontal, el más utilizado en Chile. Las partículas se sedimentan al
reducirse la velocidad con que son transportadas por el agua. Son generalmente de forma
rectangular y alargada, dependiendo en gran parte de la disponibilidad de espacio y de las
características geográficas. La parte esencial de estos es el volumen útil donde ocurre la
sedimentación.
Desarenadores de flujo vertical: El flujo se efectúa desde la parte inferior hacia arriba y las
partículas se sedimentan mientras el agua sube. Pueden ser de formas muy diferentes: circulares,
cuadrados o rectangulares. Se construyen cuando existen inconvenientes de ubicación o de
espacio. Su costo generalmente es más elevado.
Desarenador de flujo inducido: son de tipo rectangulares aireados. En estos equipos se inyecta aire
por medio de un mecanismo suplante creando una corriente en de manera que permita la
decantación de las arenas y genere una corriente de fondo. Además el aire provoca la separación
de las materias orgánicas. De esta forma, dado que el depósito está aireado y se favorece la
separación de la materia orgánica, se reduce la producción de malos olores.
Figura 11. Diagrama de Tratamiento Preliminar
15
Trabajo Semestral 2009
Proceso de Tratamiento de Aguas
Medidor de Gasto:
Esta unidad sirve como aforo ya que permite medir el caudal de agua residual que ingresa diariamente
con el fin de poder llevar una medición y a su vez un mejor control de los procesos. La medida del volumen
total tratado en una planta o en los colectores en un día, mes o año permite realizar comparaciones,
proyecciones y determinar el rendimiento. Además la información correspondiente al volumen total tratado
en unidades separadas contribuye a la adecuada operación y mantenimiento de aquellas unidades.
Concretamente, la medición de caudal tiene las siguientes funciones:
 Proveer datos sobre eficiencia operativa, especialmente en el manejo de las etapas tales como el
bombeo, sedimentación, desinfección, etc.
 Provee datos para preparar registros de rendimiento.
 Se usa para estimar la cantidad de líquido cloacal recibido de barrios sub-urbanos o de
establecimientos industriales. Esto se realiza en caso que las cargas para el tratamiento dependan
de comunidades o establecimientos.
Los instrumentos que permiten medir el caudal son los siguientes:
 Tubo de Venturi
 Canaleta Parshall
 Medidor Electromagnético
 Vertederos
La más utilizada es la canaleta Parshall, que está constituida por tres partes fundamentales que son: la
entrada, la garganta y la salida. En la garganta se realizan mediciones mediante instrumentos electrónicos o
análogos que determinan inicialmente la altura del escurrimiento del agua y velocidad.
Figura 12. Canaleta Parshall
7.1.2. Tratamiento Primario
Los tratamientos primarios que reciben las aguas residuales consisten principalmente en: la
remoción de sólidos suspendidos floculentos ya sea mediante sedimentación o floculación, en la
neutralización de la acidez o alcalinidad excesiva y en la remoción de compuestos inorgánicos mediante
precipitaciones químicas.
Además, en el caso de algunas aguas residuales industriales, es a veces necesario proveer de un
tratamiento preliminar para reducir la concentración de ciertos compuestos que pueden ser tóxicos a los
microorganismos hasta límites tolerables.
16
Trabajo Semestral 2009
Proceso de Tratamiento de Aguas
Es preciso enfatizar la importancia que tienen los tratamientos primarios en los sistemas de
tratamiento de aguas residuales, pues mediante una adecuada y eficiente operación se puede reducir
efectivamente la carga contaminante de dicha agua.
A continuación se detallan cada una de las operaciones que se realizan. Cabe destacar que por
espacio la mayoría de estas operaciones se realizan en una unidad que contenga el conjunto de operaciones
de tratamiento primario.
Floculación:
Es el proceso hidrodinámico en el que se efectúan las colisiones de partículas desestabilizadas
favoreciendo la agregación (cohesión) entre ellas, logrando formar aglomerados de partículas coloidales que
unidas entre sí alcanzan un peso que las hace sedimentables por gravedad.
Los floculantes inorgánicos más empleados son:






Sales de Aluminio. (Sulfatos y cloruros ferrosos y férricos, etc.).
Sales (sulfatos) y óxidos de Calcio.
Sales de Magnesio.
Sales de Zinc.
Ácido sulfúrico.
Fosfatos.
Los floculantes sintéticos son polímeros lineales de elevado peso molecular, solubles en agua,
efectivos generalmente en concentraciones muy pequeñas y poseen grupos activos distribuidos a lo largo de
sus cadenas, que tiene gran afinidad por las superficies sólidas. El principal mecanismo de floculación de
estos es la formación de puentes o enlaces.
La principal sal de aluminio usada es el sulfato de aluminio líquido o sólido. El intervalo de acción
frente al pH. En términos de la solubilidad del hidróxido metálico formado indica que el óptimo se sitúa
entre 6 y 7.5 unidades de pH. La reacción teórica producida por el sulfato en el agua es la Sedimentación.
Coagulación:
En esta etapa se incorporan ciertos compuestos químicos que permiten desarrollar el fenómeno de
la coagulación, que tiene como objetivo remover las partículas coloidales mediante una serie de enlaces
entre las partículas que generarán una de mayor volumen y peso, que como consecuencia por la gravedad
decantará. Esta operación acelera notablemente el tiempo de sedimentación de algunos compuestos ya
que por naturaleza del coloide, éste puede tardar 100 años en sedimentarse naturalmente, en cambio
mediante esta acción tarde solo entre 0.5 y 3 horas.
Aireador:
Al agua se le agrega aire a través de difusores dispuestos en el fondo del estanque. El aire
transferido al agua es a través de pequeñas burbujas con lo cual los microorganismos presentes en el agua
pueden degradar la materia orgánica. Estas burbujas permiten una mezcla continua del agua y la suspensión
del material orgánico lo que facilita su degradación.
El proceso es diseñado de manera tal que la población microbiológica oxide la materia orgánica en
la etapa de crecimiento endógeno, resultando una pequeña producción de biomasa. Los microorganismos
construyen flóculos de lodo que aglomeran los sólidos suspendidos que no fueron bloqueados en el
tratamiento preliminar.
17
Trabajo Semestral 2009
Proceso de Tratamiento de Aguas
Sedimentación:
La sedimentación es la operación más simple y de mayor utilización para el tratamiento de aguas
residuales. En efecto, la sedimentación se usa como tratamiento primario y complemento a los tratamientos
secundarios en la mayoría de los sistemas de tratamientos biológicos de aguas residuales.
La separación de los sólidos por gravedad se basa en la diferencia que existe entre los pesos
específicos del líquido y el de las partículas. Para que se produzca la separación entre el líquido y el sólido se
pueden observar dos formas: que aquellas partículas que tienen un peso específico mayor que el del agua
sedimenten o que aquellas otras con un peso específico menor que el del agua floten. Ambas formas de
separación mencionadas anteriormente se denominan operaciones de sedimentación y flotación
respectivamente.
El criterio para diseñar un sedimentador es la carga superficial que admite, la cual corresponde al
caudal dividido por la superficie total del estanque. La eficiencia de la sedimentación primaria varía bastante
dependiendo de la cantidad de sólidos suspendidos existentes y de otras variables bioquímicas. En términos
generales puede decirse que entre mayor sea la carga superficial, menor será la eficiencia de la
sedimentación en la remoción sólidos en suspensión. Normalmente se espera una remoción que oscila entre
un 40 y 70% de los sólidos sedimentables y de un 20-40% de la DBO.
Cabe destacar que no siempre se cuenta con un sedimentador primario, por lo que el agua servida
pasa directamente al tratamiento secundario luego de haber pasado por las operaciones de floculación,
coagulación y aireación.
Luego el agua proveniente del estanque primario es oxigenada en forma activa mediante la
inyección de aire en los denominados estanques de aireación.
7.1.3. Tratamiento Secundario:
Se conoce como tratamiento secundario al proceso de purificación por medio de procesos
biológicos, además de la clarificación posterior cuando ésta sea necesaria, a que son sometidos los efluentes
de un tratamiento primario denominándose tratamiento completo al conjunto de tratamiento primario y
secundario.
Además dentro de esta etapa se encuentra uno de los fenómenos más importantes que es la
biodegradación de la materia orgánica a través de la combinación de procesos anaerobios y aerobios para
que se generen las bacterias responsables de realizar la descomposición y asimilación de los nutrientes
provenientes del agua residual y consecuentemente la reducción de la contaminación (medida como DBO y
DQO). En esta etapa se reducen aproximadamente el 90% de los microorganismos patógenos que existen en
el agua.
El proceso biológico es un proceso natural controlado que usa los microorganismos presentes en el
agua servida y los que se desarrollan en el estanque secundario. Estos microorganismos se alimentan de los
sólidos orgánicos en solución y estado coloidal produciendo su degradación a dióxido de carbono y agua y
además dan origen a una gran biomasa bacteriana que se precipita en el estanque secundario. En
consecuencia, transforma las sustancias orgánicas solubles y coloidales en microorganismos, que son de
mayor tamaño, los cuales floculan y por tanto, sedimentan.
Para tratar el agua, se pueden utilizar mecanismos aeróbicos y anaeróbicos para transformar la
materia orgánica presente en el fluido, los cuales tienen diferentes características para descomponer la
materia. De acuerdo al diseño de la planta, se debe tener en cuenta que ambos procesos generan
subproductos los cuales se pueden apreciar en la siguiente tabla:
18
Trabajo Semestral 2009
PROCESOS AERÓBICOS
 Dióxido de Carbono
 Nitritos
 Nitratos
 Sulfatos
Proceso de Tratamiento de Aguas
PROCESOS ANAERÓBICOS
 Ácido sulfhídrico
 Metano
 Amoníaco
 Hidrógeno
 Nitrógeno
Los sub-productos de la descomposición aeróbica son estables e inofensivos, mientras que los
anaeróbicos son inestables y de características malolientes. Esta última descomposición se aplica
generalmente en el acondicionamiento de lodos y en aquellos casos en que la materia orgánica se encuentre
en concentraciones altas por lo que en el tratamiento secundario predominan los procesos aeróbicos.
Entre los dispositivos más comunes para el tratamiento secundario se tienen los filtros percoladores
o llamados también biofiltros.
Filtros Percoladores:
Consisten en una capa de piedra picada, escoria o grava gruesa de profundidad de 0.9 a 3.6 m a
través de la cual se hacen pasar los afluentes de las aguas negras previamente clarificadas mediante un
tratamiento primario. El objetivo de la unidad es retener los sólidos disueltos, dividirlos del líquido cloacal y
oxidarlos para formar un material más estable.
El filtro cumple con la función de purificar el líquido cloacal mediante la acción biológica de los
organismos que crecen en el medio. La abertura entre piedras es grande y no se puede separar los sólidos
por acción filtrante, por lo cual es necesario disponer de superficie suficiente para el desarrollo de la
actividad biológica. Al tener contacto con el fluido, en la superficie del material filtrante se siembra una
variedad de microorganismos que adquieren en conjunto un aspecto de película gelatinosa que permite
realizar el proceso aeróbico transformando la materia orgánica que circula por dicho filtro.
Cabe destacar que este tipo de medio filtrante tiene grandes espacios entre si por lo que descargan
los sólidos retenidos aglomerándose y floculando en las superficies de las piedras hasta que por su propio
peso y por la acción de enjuague del agua se desprenden de las mismas para salir en los afluentes.
Generalmente se utilizan filtros percoladores giratorios que están construidos con un cilindro hueco
que gira sobre un eje vertical que tiene fijada en su base dos o cuatro tubos horizontales opuestos que se
comunican interiormente con el cilindro. Se introduce el efluente por medio del tubo alimentador de tal
forma de llenar el cilindro y sus brazos; como hay orificios o surtidores en un lado de los brazos se genera
una fuerza que permite poner en marcha el aparato mientras dura el flujo del líquido haciéndolo girar en
sentido contrario al de los surtidores.
Los filtros, de acuerdo a su diseño, corresponden a unidades de baja y alta tasa dependiendo de las
características de operación de cada uno.
El principio de funcionamiento del filtro consiste en que el agua previamente tamizada y decantada
es roseada sobre el medio filtrante, en este caso grava o piedra, sobre el cual actúan los microorganismos
depuradores, permitiendo se deja que se filtre el agua pero reteniendo parte de sus nutrientes orgánicos en
el lecho. El tamaño de las piedras de que consta el medio filtrante está entre 2.5 – 10 cm de diámetro,
iniciando con diámetros más grandes y finalizando con los más pequeños.
La materia orgánica que se halla presente en el agua residual es degradada por la población de
microorganismos adherida al medio, esta materia es absorbida sobre una capa viscosa (película biológica),
19
Trabajo Semestral 2009
Proceso de Tratamiento de Aguas
en cuyas capas externas es degradada por los microorganismos aerobios, a medida que los microorganismos
crecen el espesor de la película aumenta y el oxígeno es consumido antes de que pueda penetrar todo el
espesor de la película, por lo que se establece un medio ambiente anaerobio, cerca de la superficie del
medio, conforme esto ocurre las materia orgánica absorbida es metabolizada antes de que pueda alcanzar
los microorganismos situados cerca de la superficie del medio filtrante.
Lagunas de Estabilización:
Las lagunas de estabilización son una buena solución para ciudades medianas de hasta 100.000
habitantes y en especial para pequeñas comunidades rurales ya que tienen las siguientes ventajas:
 Menor costo en comparación con plantas de tratamiento tradicionales
 Mayor facilidad de operación y mantención. No es necesario de personal especializado
 Tienen una gran flexibilidad. Son de gran adaptabilidad ya que se pueden ampliar en cualquier
momento si se tiene el terreno suficiente.
 Se utilizan generalmente para tratamiento de aguas servidas domésticas
 Los afluentes sufren un grado de depuración apreciable que permiten ser aprovechados para
regadío, recarga de acuíferos, etc.
 Alta remoción de organismos patógenos.
Una laguna de estabilización es una laguna diseñada con el fin de depurar las aguas servidas cualquiera
que sea su origen o tratamiento previo y se clasifican desde el punto de vista biológico de la siguiente forma:
 Aeróbicas
 Anaeróbicas
 Facultativas
Lagunas Aeróbicas
En este tipo de lagunas ocurren fenómenos químicos y biológicos que logran la reducción de la
contaminación de dichas aguas, expresada en términos de la DBO o en términos del número de coliformes.
En el proceso aeróbico se produce una complementación biológica o simbiosis entre bacterias y
algas que básicamente consiste en lo siguiente:
Las algas, en presencia de luz solar y bajo la acción de un proceso fotosintético utiliza en dióxido de carbono
proveniente de la oxidación bacterial, como fuente de carbono en la síntesis de nuevas algas y al mismo
tiempo liberan el oxígeno presente en la molécula de CO2.
Por otra parte, las bacterias utilizan el oxígeno liberado por las algas, en su función de oxidación
bioquímica de la materia orgánica, en especial en la transformación de hidratos de carbono a dióxido de
carbono el que nuevamente es utilizado por las algas para reiniciar el proceso.
Como producto de esta actividad biológica, la materia orgánica muerta (putrecible) es transformada
en materia orgánica viva (algas) y en compuestos más simples. Se obtiene además una notable reducción
bacterial, debido entre otras cosas, a la falta de nutrientes, al efecto de ciertos antibióticos que se
desarrollan en las lagunas y a la acción desinfectante de los rayos ultravioletas del sol.
En estas lagunas se genera un proceso conocido como autodepuración o estabilización natural, en
el que ocurren fenómenos de tipo físico, químico, bioquímico y biológico. Este proceso se lleva a cabo en
casi todas las aguas estancadas con alto contenido de materia orgánica biodegradable. Los parámetros más
utilizados para evaluar dicho comportamiento y calidad en aguas residuales en este tipo de sistema son la
20
Trabajo Semestral 2009
Proceso de Tratamiento de Aguas
demanda bioquímica de oxígeno (DBO) que caracteriza la carga orgánica y el número más probable de
coliformes fecales que caracteriza la contaminación microbiológica.
Lagunas Anaeróbicas
El proceso anaeróbico es producido por otros tipos de microorganismos. Se establece cuando el
medio es mal aireado o cuando las materias orgánicas proporcionadas por los desechos consumen
demasiado oxígeno para que la depuración pueda efectuarse. Los lodos que se van acumulando en el fondo
de la laguna anaeróbica fermenta. Esta fermentación está acompañada de un desprendimiento de gas
carbónico y metano, que arrastra partículas sólidas hacia las capas de aguas superficiales. Este proceso se
caracteriza por un fuerte desprendimiento de gases ofensivos, circunstancia que impide su ubicación cerca
de sectores poblados.
Las reacciones anaerobias son más lentas y los productos pueden originar malos olores. Las
condiciones anaerobias se establecen cuando el consumo de oxígeno disuelto es mayor que la incorporación
del mismo a la masa de agua por la fotosíntesis de las algas y el oxígeno disuelto y que la laguna se torne de
color gris oscuro. El desdoblamiento de la materia orgánica sucede en forma más lenta y se generan malos
olores por la producción de sulfuro de hidrógeno.
Laguna facultativa
En las lagunas facultativas, el medio líquido superior es el lugar de fermentación aeróbica, mientras
que en las capas profundas y en los lodos depositados en el fondo de la laguna se establecen condiciones
anaeróbicas. Hay, entonces, una superposición de los procesos de decantación y oxidación, Además, la
destrucción de materia orgánica se opera en las lagunas gracias a una asociación biológica extremadamente
grande y no exclusivamente por bacterias como en el procedimiento clásico de lodos activados.
En las partes inferiores, las bacterias anaeróbicas estabilizan la materia orgánica en dos fases
sucesivas: por un lado, ciertas enzimas extracelulares hidrolizan la materia sólida y una parte de la materia
solubilizada se difunde hacia la masa de agua superior donde es estabilizada segí procesos aeróbicos; por
otro lado, la materia orgánica restante es transformada por otros grupos de bacterias en metano, gas
carbónico y amoníaco.
En las partes superiores (aeróbica), la materia orgánica disuelta es degradada por las bacterias
aeróbicas y por el oxígeno. Este metabolismo, tan favorable a la multiplicación de las bacterias, produce gas
carbónico, agua, fosfatos y nitratos.
Utilizando los rayos solares como fuente de energía las algas transforman el gas carbónico, el
amoníaco y las materias inorgánicas en protoplasma, siendo esta transformación más intensa en climas
calurosos.
El tratamiento en base a lagunas de estabilización puede ser mejorado ostensiblemente si la
depuración se realiza en lagunas en serie y no como celdas únicas, especialmente si se trata de aguas con
una alta carga orgánica y en forma muy particular para los residuos industriales líquidos de origen orgánico.
7.1.4. TRATAMIENTO TERCIARIO
Cámara de Contacto:
21
Trabajo Semestral 2009
Proceso de Tratamiento de Aguas
En esta unidad ocurren los procesos de desinfección del agua mediante algún agente químico que
elimine por completo cualquier microorganismo patógeno que pueda causar daños al medio ambiente o al
ser humano. Para ello existen diversas formas de lograr este objetivo siendo las más comunes la aplicación
de peróxido de hidrógeno y cloro como desinfectantes químicos.
Desinfección:
Una vez el agua ha pasado por el filtro percolador, se espera una reducción de la DBO del 80%, y
una reducción de DQO del 60%. En caso que dichos parámetros no cumplan con la normativa en Chile, se
deben utilizar oxidantes químicos para reducir aún más los niveles DQO y consecuentemente los de DBO
para poder alcanzar una eficiencia superior al 90% en ambos casos.
Los oxidantes químicos pueden romper moléculas de difícil oxidación natural tales como carbón,
CO2, fenoles de origen orgánico y células de los microorganismos (hongos, bacterias, virus, etc.)
produciendo su desnaturalización y por ende la desinfección del agua. Los procesos de oxidación química
para tratar aguas contaminadas incluyen el uso de sustancias tales como hipoclorito de sodio,
permanganato de potasio, óxido de cloro, compuestos de Yodo, y amonios entre otros siendo los de mayor
importancia el peróxido de hidrógeno y el cloro. Adicionalmente, la oxidación puede ser mejorada
empleando la radiación ultravioleta (luz directa del sol) en unión con cualquiera de estas sustancias pero
para el caso de Osorno, no siempre se tienen índices de radiación altos debido al clima lluvioso que
predomina durante el año.
7.1.5. Tratamiento de lodos activados
Este tipo de tratamiento es muy utilizado en la actualidad debido a sus bajos costos de operación y
mantención, espacio reducido y eficiencia. Desde antaño, la mayoría de las plantas que se han construido
son de tipo Lodos Activados y ayudan considerablemente a mejorar la calidad del recurso hídrico tanto para
la vida de las personas como para el medio ambiente.
Los lodos activados son un proceso de tratamiento por el cual el agua residual y el lodo biológico
(microorganismos) es mezclado y aireado en un tanque denominado aireador. Los flóculos biológicos
formados en este proceso se sedimentan en un tanque de sedimentación, lugar del cual son recirculados
nuevamente al tanque de aireación.
Los lodos se pueden clasificar en dos tipos de acuerdo a su origen: lodos crudos y lodos activados,
siendo los primeros provenientes del tratamiento primario y los activos que se originan en el tratamiento
secundario (biológico).
En el proceso de lodos activados los microorganismos son completamente mezclados con la
materia orgánica en el agua residual de manera que ésta les sirven de alimento para su producción. Es
importante indicar que la mezcla o agitación se efectúa por medios mecánicos (aireadores superficiales,
sopladores, etc.) los cuales tienen la función de producir mezcla completa y agregar oxígeno al medio para
que el proceso se desarrolle.
Digestión Anaeróbica y Aeróbica de lodos:
Consiste en acondicionar la recepción, filtrado, secado y acondicionamiento de los lodos con el fin
de evitar que éstos contaminen de nuevo el agua depurada o la fuente hídrica en forma directa o indirecta.
A través de este tratamiento se hace posible el aprovechamiento de los lodos para la agricultura. Estos son:
La digestión aerobia se hace en un estanque abierto y se requiere estar constantemente inyectando aire. Las
bacterias que realizan este proceso son de tipo aerobias a temperatura ambiente.
22
Trabajo Semestral 2009
Proceso de Tratamiento de Aguas
La digestión anaerobia se realiza en un estanque cerrado llamado digestor. Para este proceso no se
requiere de oxígeno y es realizado por bacterias anaerobias que transforman la materia orgánica en ácido
propiónico, acético y otros compuestos intermedios.
La digestión anaeróbica de lodos es un proceso de acción biológica en que la materia orgánica
altamente degradable se transforma en compuestos más estables que no crean situaciones peligrosas al
disponerse en el medio ambiente, lográndose así un producto que puede ser deshidratado y secado
rápidamente si las condiciones lo ameritan.
La digestión de la materia orgánica, bajo condiciones anaeróbicas, depende de dos grupos de
bacterias que conviven en el mismo medio. Un grupo está constituido por organismos saprófitos facultativos
que se reproducen rápidamente y atacan sustancias orgánicas complejas tales como grasas, hidratos de
carbono y proteínas transformándolas en compuestos orgánicos simples (alcoholes y ácidos volátiles).
Respecto del segundo grupo de organismos, está formado por bacterias formadoras de metano y son
estrictamente anaeróbicas. Éstas convierten los ácidos y alcoholes producidos en la etapa anterior en
metano y dióxido de carbono. Durante el proceso de la digestión se desprenden también otro tipo de gases
como nitrógeno y ácido sulfhídrico en forma más reducida.
Factores que afectan al proceso:
Temperatura: para una digestión rápida se necesita en forma óptima un medio a 38ºC. Si se tienen
condiciones con temperaturas más bajas, el proceso se retarda llegando a tener muy baja actividad a los
4ºC.
Alcalinidad: los organismos que promueven una rápida digestión, buena producción de gas y la menor
cantidad de olor y molestias del barro en digestión actúan en forma eficaz con un pH de 7. En caso que dicho
valor esté por debajo de 6.5 o sobre 7.6, la eficiencia cae bruscamente.
Propósitos de la digestión:
 Transformación de la materia orgánica inestable
 Destrucción de la mayor parte de los organismos patógenos
 Reducción del contenido de humedad
 Producción de un humus estable fácilmente drenable
 Aprovechamiento de los gases generados
 Obtener un material residual que puede ser dispuesto por métodos convenientes.
Lechos de Secado:
El lecho de secado es básicamente una estructura filtrante que permite que los lodos que se generan en
los tanques anaerobios y aerobios sean evacuados, secados y filtrados con el fin de devolver el lixiviado al
tratamiento y evitar así que estos líquidos altamente contaminantes pasen directamente a la quebrada sin
ningún tratamiento.
Cualquiera que sea el origen y naturaleza del lodo digerido, éste debe disponerse. No es aconsejable
hacerlo en su forma líquida y no hay otro remedio sino el de desecarlos. Los lechos de secado se usan en
plantas pequeñas o de tamaño mediano, especialmente cuando se dispone de amplio espacio y cuando hay
gran demanda de barro deshidratado como mejorador de suelos.
Una vez depositado el lodo en el lecho de secado y con un buen drenaje, los gases disueltos hacen que
los sólidos floten, quedando en el fondo un licor relativamente claro que drena rápidamente a través de la
arena (normalmente demora menos de un día). Después de este período la evaporación adquiere
importancia. A medida que el líquido continúa percollando a través de la arena y que la evaporación
23
Trabajo Semestral 2009
Proceso de Tratamiento de Aguas
continúa, la torta de barro se contrae horizontalmente produciendo grietas en la superficie que aceleran la
evaporación en virtud del aumento de superficie expuesta al aire.
7.2. ELECCIÓN DE PLANTA DE TRATAMIENTO PARA RAHUE BAJO
En el diseño de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales para Rahue Bajo, se busca combinar
eficiencia y economía de los procesos de tratamiento mediante procesos que requieren de muy poca
energía eléctrica, bajos costos operacionales, operación, facilidad en la operación y el mantenimiento y alta
eficiencia del proceso.
Este sistema es una de las mejores alternativas para la localidad, ya que está en concordancia con la
realidad económica de la región, debido a que no requiere altos costos de operación y además permite
utilizar operadores con bajo grado de escolaridad, debido a su gran facilidad en la operación.
La planta de tratamiento proyectada utilizará materiales propios de la región, tales como arenas y
material pétreo (gravillas, gravas, piedras), entre otros, de tal forma de aprovechar al máximo los recursos
existentes en la zona.
Además, el diseño propuesto para la Planta de Tratamiento de Aguas cumple con los siguientes principios
ambientales:






El concepto de sostenibilidad en cuanto al ciclo del agua reconociendo su importancia para la
producción de alimentos y para la vida humana.
Justicia social en cuanto a la equidad con respecto al uso del recurso hídrico para todas las clases
sociales. Es decir, brindarle a la población la oportunidad de disfrutar de una mejor calidad de agua,
básica para sus cultivos y uso humano.
Un menor uso de energía eléctrica, la cual es costosa en Chile.
Depuración del agua y reciclaje de la materia orgánica (abono a partir de los lodos orgánicos)
Eliminación o reducción en la degradación de los recursos hídricos y del suelo a largo plazo.
La integración de las actividades humanas preferentemente dentro de los ciclos hidrogeológicos, es
decir, ayudar a la naturaleza a su pronta biodegradación de la materia orgánica, depuración de las
aguas, recuperación de suelos y saneamiento de los ecosistemas.
De acuerdo a las características de la población y su actual situación socioeconómica se requiere de
la construcción de una planta de tratamiento de aguas servidas de tipo Lodos Activados. Este tipo de planta
logrará mejorar la calidad de vida de los habitantes de Rahue y contribuirá al desarrollo sustentable del
medio ambiente.
Respecto de la capacidad que debe tener la planta, en base a la información encontrada se tiene
que el total de aguas residuales para todo Osorno es de 3000 [m^3/día], por lo que interpolando para el
13,68% de la población total de la ciudad, osea para los habitantes del sector estudiado, se puede deducir
que la planta de tratamiento de aguas residuales debe solventar una demanda aproximada de 4200
[m^3/día].
Las unidades que se requieren para dicha planta son:


Cámara de rejas, desarenador, desgrasador.
Canaleta Parshall
24
Trabajo Semestral 2009





Proceso de Tratamiento de Aguas
Aireador
Sedimentador o filtro percolador
Digestor de lodos
Lechos de secado
Cámara de contacto
La siguiente figura muestra un esquema del proceso mediante el cual se tratará el agua:
Figura13. Diagrama de flujo de la planta de tratamiento de aguas servidas
Figura 14. Diagrama detallado del proceso de tratamiento de agua.
25
Trabajo Semestral 2009
Proceso de Tratamiento de Aguas
Luego, resumiendo las etapas y objetivos que tendrá la planta serán las siguientes:
ETAPA
Preliminar
Primaria
Secundaria
Terciaria
OBJETIVO
Remover sólidos gruesos
Remover sólidos en suspensión
Remover sólidos en solución
Remover químicos específicos
PRINCIPIO
Físico
Físico
Biológico y Físico
Químico y Físico
Esta elección se realiza en base a los antecedentes tanto socioeconómicos, demográficos, geográficos,
climatológicos e hídricos estudiados. Cabe destacar que esta obra se debe diseñar para que tenga un
funcionamiento por lo menos hasta el año 2030, y debe satisfacer las necesidades de la comunidad. Para
ello se realiza una estimación de la población que tendrá Rahue Bajo el año 2030 y se diseña para satisfacer
a la población completa en dicho año.
8. PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE
8.1. Consumo de agua potable
La Súper Intendencia de Servicios Sanitarios estima el consumo per cápita de los habitantes de
Osorno en el año 2008 en 142,8 lts/día; con la proyección de población realizada considerando un
crecimiento de 1.75% anual se obtiene un consumo de:
Año
Población
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2021
2022
2023
2024
2025
2026
2027
2028
2029
2030
19401,03
19639,62
19878,10
20116,46
20354,69
20592,81
20830,81
21068,70
21306,46
21544,11
21781,64
22019,05
22256,35
22493,52
22730,58
22967,53
23204,35
23441,06
23677,65
23914,13
24150,49
24386,73
Consumo Diario
Total [m^3/día]
2770,47
2804,54
2838,59
2872,63
2906,65
2940,65
2974,64
3008,61
3042,56
3076,50
3110,42
3144,32
3178,21
3212,08
3245,93
3279,76
3313,58
3347,38
3381,17
3414,94
3448,69
3482,43
Consumo Anual Total
[m^3/Año]
1011220,50
1023656,48
1036086,27
1048509,89
1060927,32
1073338,60
1085743,71
1098142,66
1110535,47
1122922,14
1135302,67
1147677,06
1160045,34
1172407,49
1184763,54
1197113,47
1209457,31
1221795,05
1234126,70
1246452,28
1258771,77
1271085,20
Figura 15. Estimación del consumo de agua potable hasta el año 2030
26
Trabajo Semestral 2009
Proceso de Tratamiento de Aguas
8.2. Ubicación y Emplazamiento
La planta de tratamiento de agua potable se encontrará al norte de la ciudad a un costado del camino La
Misión y exactamente al norte del sector elegido, Rahue Bajo, las coordenadas aproximadas para su
emplazamiento son 40°33’S y 73°0,9’O . La ubicación de la planta, de similar forma, fue determinada por el
plan regulador de la comuna de Osorno, pero esta vez la locación elegida fue aguas arriba de la ciudad en el
mismo Río Rahue, obviamente y a una distancia prudente, de la potencial planta de tratamiento de aguas
servidas, pues se evita el riesgo ante cualquier emergencia o accidente en que el agua de ambas plantas se
mezcle. Esta planta por el contrario a la anterior debe ser ubicada preferentemente a una cota superior a la
del sector, para así no ser necesario el uso de grandes máquinas hidráulicas para su distribución.
Las siguientes figuras muestran el lugar elegido para la instalación de la planta de agua potable:
27
Trabajo Semestral 2009
Proceso de Tratamiento de Aguas
Figura 16. Foto satelital del lugar elegido para la planta de tratamiento de agua potable.
Figura 17. Ubicación de la PTA potable respecto al plan de regulación comunal.
8.3. Capacidad:
En base a los datos obtenidos del consumo de agua de las personas habitantes del sector de Rahue Bajo
y Osorno en general la planta de agua potable deberá ser capaz de solventar una demanda diaria de
3.489.200 litros de agua potable lo que es equivalente a 3.489,2 [m^3/día].
Si no se cuenta con un volumen de almacenamiento de agua potabilizada, la capacidad de la planta debe
ser mayor que la demanda máxima diaria en el periodo de diseño. Además, una planta de tratamiento debe
operar continuamente, aún con alguno de sus componentes en mantenimiento; por eso es necesario como
mínimo dos unidades para cada proceso de la planta.
8.4. Eficiencia:
Para una planta de tratamiento de agua potable: La eficiencia se determina observando si el agua
potable entregada por la planta cumple con la norma establecida por Chile para este ítem, por lo que si la
planta cumple con todos estos requisitos la eficiencia de la planta es de un 100%.
28
Trabajo Semestral 2009
Proceso de Tratamiento de Aguas
8.5. Proceso de Tratamiento de Agua Potable
Al proceso de conversión de agua común en agua potable se le denomina potabilización, incluye los
procesos de mezcla rápida, floculación, sedimentación, filtración y desinfección o cloración y otros
procedimientos establecidos para lograr las condiciones físico-químicas y microbiológicas exigidas en la
norma de calidad del agua potable.
A continuación se realizará la descripción detallada de las diferentes unidades estándares utilizadas para
tratar el agua según el orden de aparición en el tratamiento, éstas son muy similares a las ya vistas en el
proceso de tratamiento de aguas servidas pero enfocadas hacia distintos objetivos.
Captación del Agua
La captación del agua necesaria para el funcionamiento de la planta de tratamiento de agua potable
se realizará del Río Rahue, cuyas principales características del agua se nombraron anteriormente en este
informe y en la entrega anterior. La captación, por tanto, se realizará de manera superficial mediante
cañerías y canales e idealmente con el uso de bombas para poder elevar el agua hasta la planta que debe
estar a la mayor cota posible para después tener mayor facilidad en la distribución. En esta operación se
realiza el primer tratamiento consistente en la retención de sólidos mayores como plantas, palos, peces,
etc., el cual también es conocido como Tamizado, para lo cual se puede utilizar un sistema de rejas o tamices
y así evitar el paso de elementos contundentes y problemáticos para otras unidades de la planta.
Mezcla Rápida
Luego que el agua es captada y pasa por el tamizado viene la etapa de mezcla rápida o también
llamada como etapa de potabilización, la cual consiste en la mezcla del agua con productos químicos como
cal, cloro, sulfato de aluminio, etc. esta mezcla puede realizarse en estanques o también produciendo un
resalto hidráulico en la canaleta por la que viene el agua.
De manera más técnica se denomina mezcla rápida a las condiciones de agitación y tiempo de
retención que debe reunir el agua cuando se dosifica algún producto químico o un primer coagulante, con la
finalidad de que las reacciones de coagulación se den en las condiciones óptimas correspondientes.
Floculación
En esta etapa se produce la unión y aglomeración de partículas coloidales mediante una lenta
agitación del agua que permite el crecimiento de dichas partículas y así su peso específico supere al del agua
y puedan precipitar. Estas partículas se denominan flocs o flóculos y son los causantes de la turbiedad del
agua.
Este proceso es muy similar a la coagulación, ambos con el objetivo de clarificar el agua, pero ésta
más específicamente se refiere al proceso de desestabilización de las partículas suspendidas de modo que se
reduzcan las fuerzas de separación entre ellas por la acción de sustancias químicas conocidas como
coagulantes siendo los más comunes el sulfato de aluminio, cloruro férrico y sulfato férrico, a diferencia de
la floculación que tiene relación con los fenómenos de transporte dentro del líquido para que las partículas
hagan contacto. Esto implica la formación de puentes químicos entre partículas de modo que se forme una
malla de coágulos.
29
Trabajo Semestral 2009
Proceso de Tratamiento de Aguas
Esta unidad representa una restricción al caudal máximo capaz de tratar la planta, ya que para
caudales muy grandes el nivel de agua puede sobrepasar la altura de los muros interiores del floculador.
En plantas de tratamiento de agua flotante los floculadores más comunes son los de flujo
horizontal. En las siguientes imágenes se muestran algunos tipos de floculadores.
Figura 18. Floculador de flujo horizontal.
Figura 19. Floculador tipo Cox y tipo Alabama.
30
Trabajo Semestral 2009
Proceso de Tratamiento de Aguas
Sedimentación
Este proceso sirve para separar las partículas ya floculadas y los sólidos en suspensión que no
fueron removidos en las etapas anteriores. Los flóculos son removidos principalmente por la acción de la
gravedad. Estas partículas se dirigen y quedan en el fondo del sedimentador en la denominada zona de
lodos.
La sedimentación puede ser simple o secundaria. La sedimentación simple se emplea para eliminar
los sólidos más pesados sin necesidad de otro tratamiento especial; mientras mayor sea el tiempo de reposo
del agua en el sedimentador mayor será el número de partículas que caigan a la zona de lodos y
consecuentemente la turbiedad será menor y por tanto el agua será más transparente. El reposo natural
prolongado también ayuda a mejorar la calidad del agua, pues provee oportunidad de la acción directa del
aire y los rayos solares, lo cual mejora el sabor y elimina algunas sustancias nocivas del agua.
La sedimentación secundaria ocurre cuando se aplica un coagulante para producir el asiento de la
materia sólida contenida en el agua.
Para que los resultados sean más satisfactorios suelen instalarse los sedimentadores o
decantadores en serie, seguidos uno de otro, y además mantener con poco espesor la lámina de agua. En
esta forma se va decantando únicamente la capa superior de la lámina, libre ya el agua de partículas sólidas.
Filtración
La filtración tiene por finalidad completar el proceso de retención de sólidos en suspensión, esto es
limpiar el agua de los elementos que no sedimentaron ni fueron removidos en las etapas anteriores. El
material filtrante generalmente es mixto, es decir, formado por capas de más de un elemento como arena,
carbón, grava, etc.
Los sistemas de filtración tratan el agua proveniente de la unidad de sedimentación pasándola a
través de medios granulares (p.ej., arena) que retiran los contaminantes y sólidos que aún quedan en el
agua. Su eficacia varía mucho, pero estos sistemas se pueden utilizar para corregir problemas de turbiedad y
color, así también como tratamiento para eliminar bacterias y virus.
El agua pasa a través de filtros para así cualquier partícula restante se adhiera físicamente y por sí
mismas al material del filtro. Las partículas en suspensión debieron ser desestabilizadas por el coagulante y
por lo tanto se adhieren más fácilmente al material del filtro.
Existen varios tipos de filtración. La filtración convencional, que al igual que otros sistemas de
filtración, produce una mejoría significativa en una amplia diversidad de aguas captadas. Éste se utiliza con
mejores resultados en fuentes con flujo constante y niveles bajos de algas — las cuales pueden obstruir los
sistemas de filtración. Otros tipos de filtración son la directa, con tierra diatomácea, lenta con arena, con
bolsa y cartucho, de cerámica, etc.
Es importante en esta unidad la mantención de los filtros para que así puedan mantenerse
trabajando de manera óptima y cumpliendo el objetivo de su tarea encomendada.
31
Trabajo Semestral 2009
Proceso de Tratamiento de Aguas
Existen varios tipos de filtros, algunos ejemplos son los rápidos y lentos; los monomedios, medio
dobles y los multimedios.
Desinfección
El proceso de desinfección es la etapa final de todo el proceso de tratamiento de agua y tiene el
propósito de reducir y eliminar la presencia de todos los microorganismos potencialmente peligrosos
(principalmente aquellos causantes de enfermedades de transmisión oral) para la salud del ser humano y
que han sobrevivido a todas las etapas anteriores. El agente desinfectante usado es una solución de cloro, es
por esto que esta etapa puede ser llamada Cloración, aunque también pueden agregarse soluciones a base
de bromo (bromación) y ozono (ozonización), además de la aplicación de radiación ultravioleta, así se
garantiza la calidad sanitaria del agua sometida a todas las unidades de la planta.
El poder desinfectante de la cloración (cloro) depende de factores como:
Composición del agua: La composición físico – química del agua (materia orgánica, inorgánica y metales)
interfieren con la acción del cloro al reaccionar con él.

Concentración del cloro: Esta relación es inversamente proporcional pues a mayor concentración
menor el tiempo de contacto requerido. El tiempo de contacto es el período necesario que requiere
el cloro para eliminar a los microorganismos patógenos presentes aun en el agua, esto pues el cloro
necesita de un tiempo para ejercer su acción el cual dependerá de la resistencia del organismo. Se
recomienda como mínimo un contacto de 30 minutos para asegurarse la muerte de los
microorganismos en condiciones variables del agua.

Temperatura del agua: Mientras mayor es la temperatura menor es el tiempo requerido de
contacto entre los microorganismos y el cloro para que éste provoque su muerte, pues las
reacciones químicas son mayores a altas temperaturas.

pH del agua: El pH del agua afecta a la cloración, pues entre más básica es el agua es menor el
tiempo requerido para eliminar los microorganismos.

Cantidad de microorganismos presentes en el agua: mientras mayor es esta cantidad mayor el
tiempo de contacto del cloro con los microorganismos

Agitación: A mayor agitación se necesitará de menor tiempo de contacto entre el cloro y los
microorganismos, pues el cloro se homogeniza en la masa de agua
Cabe destacar que en Chile posterior al proceso de desinfección se realiza el proceso de fluoración
principalmente por tema de ayuda a la salud dental, pues los fluoruros son los principales actores en cuanto
a la previsión de las caries dentales. Eso, sí la cantidad de flúor debe estar restringida pues cantidades
elevadas producirían efectos contrarios (nocivos) en la salud de las personas.
32
Trabajo Semestral 2009
Proceso de Tratamiento de Aguas
9. CONCLUSIONES
De acuerdo a los temas estudiados en el presente informe es posible rescatar lo siguiente:








Es importante considerar la diversidad de información y catastro de actual situación de la localidad
de Rahue Bajo en sus diferentes aspectos sociales, económicos, geográficos, entre otros que
ayudan a conformar un proyecto con bases de argumentación sólidas que aseguren un correcto
funcionamiento de éste.
El estudio considera la demanda cualitativa y cuantitativa de manera de contextualizar las
necesidades del proyecto en la demanda de los habitantes del sector de acuerdo a sus quehaceres
y calidad de vida. Para ello se realizó un análisis del funcionamiento de una planta de tratamiento
de aguas servidas y de agua potable de tal forma de estudiar cada uno de las etapas del proceso de
tratamiento del agua.
Rahue Bajo, al ser una zona residencial periférica de bajos recursos, no cuenta con la
infraestructura de calidad, esto hace necesario que el gobierno intervenga con iniciativa
respondiendo a la demanda de las juntas de vecinos quienes manifiestan su inquietud frente al
tema para que el gobierno concrete el proyecto.
La ubicación de ambas plantas de tratamiento se seleccionó de acuerdo a los parámetros
hidrológicos estudiados, esto es debido a que los ríos Rahue, principalmente, y Damas en los meses
de invierno, pueden provocar inundaciones en todo el sector de Rahue debido a que la localidad
está fundada sobre terrazas de baja cota. Para ello se ubicó la planta de tratamiento de aguas
servidas en el lugar de mayor altura topográfica de tal forma que no contamine el sector en caso de
una eventual inundación.
La planta de tratamiento de aguas servidas ayuda en forma importante a reducir la DBO, parámetro
que mide la contaminación, de esta forma el agua tratada no contaminará el medio ambiente al ser
vertida nuevamente a los ríos Rahue y Damas. Este tipo de tratamiento asegura la
descontaminación total de los coliformes y bacterias patógenas que pueden causar problemas para
la salud de las personas o el hábitat de la flora y fauna.
En la actualidad, la población cuenta con agua potable proveniente del río Rahue, a pesar de ello
surge la necesidad de instalar una planta de tratamiento de agua potable ya que la calidad del agua
se ha ido deteriorando en el transcurso del tiempo debido a la intensa actividad industrial de la
zona, la cual presenta un considerable aumento en el último tiempo.
En base a lo estudiado en la primera entrega de este proyecto y a lo desarrollado en cuanto a las
plantas de tratamiento en este informe podemos concluir que una planta de tratamiento de agua
potable no tendrá problemas en su funcionamiento, pues el caudal obtenido del Rahue (apoyado
por el del Río Damas), proveerá de el agua suficiente para abastecer la planta tanto en las
estaciones de invierno como en las de verano, no siendo este aspecto un problema para la futura
planta de tratamiento.
A pesar de la escasez de recursos de la población, el proyecto apunta a satisfacer una necesidad
básica de ellos que consta del abastecimiento y derecho a consumo de agua que cumpla con los
estándares de calidad en Chile.
33
Trabajo Semestral 2009
Proceso de Tratamiento de Aguas
10. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS






http://www.imo.cl/conte.htm
http://www.municipalidadosorno.cl
http://es.wikipedia.org/wiki/Osorno#Administraci.C3.B3n
http://www.dga.cl
http://www.conama.cl
http://www.conaf.cl


http://www.sinia.cl/1292/articles-31018_Bueno.pdf
http://64.76.136.197/~imocl/webimo/#


http://www.hannabolivia.com/articulos/articulo.php?id=24
http://www.pantareiwater.com/default.asp?content=3,193,192,0,0,Planta+de+tratamiento+de+lodos+activad
os,00.html
http://www.aguamarket.com/sql/productos/productos.asp?producto=1980&NombreProducto=Planta+Trata
miento+de+Aguas+Servidas
http://www.quiminet.com/pr1/Plantas%2BBiologicas%2Bpor%2BLodos%2BActivados.htm
http://www.geocities.com/CapeCanaveral/lab/7839/lodo.html
http://www.bioaguachile.cl/category/lodos-activados-fosas-septicas-y-estanques/




34
Trabajo Semestral 2009
Proceso de Tratamiento de Aguas
11. ANEXO
Plano regulador de la ciudad de Osorno, zona oscura corresponde a la localidad de Rahue Bajo:
35