i-177 - tratamiento de aguas servidas de pequeños poblados en la

XXVII Congresso Interamericano de Engenharia Sanitária e Ambiental
I-177 - TRATAMIENTO DE AGUAS SERVIDAS DE PEQUEÑOS POBLADOS
EN LA SUB CUENCA DEL RIO HUATANAY
Carlos Hugo Loaiza Schiaffino(1)
Ingeniero Civil en la UNSAAC - PERU - Master studies in the Institute of Sanitary and
Environmental Engineering in the Faculty of Civil Engineering - University of Kansas U.S.A. Profesor Principal a Dedicación Exclusiva en la línea de Hidraúlica de la Facultad
de Ingeniería Civil en la Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco. Miembro
activo de la Asociación Peruana de Ingeniería Sanitaria y Ambiental.Gandador del Mejor
Trabajo Técnico en el XIII Congreso Nacional de Ingeniería Sanitaria y Ambiental - APIS
- Lima - PERU.
Dirección(1): Urbanización San ta Mónica A-17 - Wanchaq - Cusco - Perú - Tel: (084) 223394 / (084)
691975.
RESUMEN
El presente trabajo ha sido premiado como el mejor trabajo técnico en el XIII Congreso Nacional de
Ingeniería Sanitaria y Ambiental desarrollado en la ciudad de Lima Perú, del 7 al 11 de Noviembre de 1,999,
y es el resultado del Proyecto Integral de Manejo Ambiental de la Sub cuenca del río Huatanay, que se
elaboró en el Instituto de Manejo de Agua y el Medio Ambiente, adonde el autor participó en calidad de
consultor, estableciéndose tres áreas de contaminación como son: Agua, Suelos y Aire, por lo que se
desarrolló el presente proyecto dentro del área de contaminación del agua.
En la actualidad, aún se tiene el concepto de que las lagunas de estabilización son la solución para el
tratamiento de aguas domésticas contaminadas para poblaciones pequeñas en la sierra, es en este proyecto
que se desecha esta alternativa, por ser antieconómica y generar además problemas directos de
contaminación en zonas relativamente estrechas como son las poblaciones de la sierra cuya característica es
la de asentarse en valles angostos, adonde el uso de la tierra en zonas relativamente llanas es muy solicitado.
El presente proyecto tiene la característica de analizar los problemas que generaría la construcción de
lagunas de estabilización en las poblaciones cercanas a la ciudad del Cusco y el efecto que causaría de
construirse las mismas, con el costo alto de terrenos ubicados en las partes bajas de las poblaciones distantes
aproximadamente un promedio de cinco kilómetros.
Se presentan los criterios de diseño y las normas empleadas para el diseño de los sistemas de tratamiento
mediante tanques IMHOFF.
Se han realizado análisis de costos de construcción e implementación, toda vez que se requiere de un periodo
de divulgación y capacitación de las poblaciones beneficiadas, así como de la organización de los mismos,
para operar adecuadamente las plantas de tratamiento.
PALABRAS-CLAVE: Tratamiento de Aguas, Tanques IMOFF, Rio Huatanay.
INTRODUCCION
Me permito presentar el presente trabajo como homenaje al desaparecido Ingeniero Alejandro Vinces Araoz,
pionero de la Ingeniería Sanitaria y Ambiental en el Perú, quien tuvo a bien inaugurar el XIII Congreso
Nacional de Ingeniería Sanitaria y Ambiental el 7 de Noviembre de 1,999 en la ciudad de Lima - Perú.
El proyecto de tratamiento de aguas servidas de pequeños poblados en la sub cuenca del rio Huatanay, se desarrolla
en la región, departamento y provincia del Cusco; en los distritos de Saylla, Tipón, Oropesa y Lucre.
La ubicación hidrográfica se enmarca dentro de la cuenca del río Vilcanota, Sub cuenca del río Huatanay y
micro cuencas de Saylla, Tipón, Oropesa y Lucre.
La zona de tratamiento del proyecto se encuentra ubicada dentro del área de expansión urbana de la ciudad
del Cusco, siendo los beneficiarios directos 1,635 familias de 4 centros urbanos que son afectados por la
contaminación de la sub cuenca del río Huatanay, principal emisor de las aguas contaminadas de la ciudad
del Cusco.
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La sub cuenca baja del río Huatanay está compuesto por 14 micro cuencas, en las cuales se encuentran igual
número de pequeños poblados y núcleos urbanos con una población total de 8,172 habitantes. La dimensión
poblacional varía entre 425 habitantes en Tipón y 4,007 en Oropesa. La tasa de crecimiento demográfico fue
de 2.48% anual en el periodo censal 1981 - 1993, ritmo que significa un crecimiento acelerado, que
probablemente se incremente más en la medida de su cercanía a la ciudad del Cusco y por la falta de otras
zonas importantes de expansión urbana .
Las actividades principales de la población son la agricultura, ganadería, la artesanía y el procesamiento de
alimentos. Todas estas actividades se desarrollan en muy pequeña escala, aunque alguna de ellas, como la
producción de chicharrones en Saylla y la panificación en Oropesa involucran prácticamente a toda la
población.
Los niveles de ingreso de las familias es bajo y las oportunidades de empleo son muy escasas, de manera que
esta parte de la micro cuenca configura una situación de pobreza y pobreza extrema según los criterios de
estratificación de FONCODES.
Las actividades agropecuarias se realizan en las laderas y en el fondo del valle. El fondo del valle es amplio,
aproximadamente 2 km. de ancho promedio, de pendiente plana, pero se trata de tierras con nivel freático
alto, consecuentemente son susceptibles de inundarse por desbordes del río Huatanay. Esta zona es la que
sufre más los efectos nocivos de la contaminación por las aguas servidas que discurren por el río. No obstante
que la ciudad del Cusco dispone de una planta de tratamiento de aguas servidas, esta no llega a disminuir
significativamente el contenido de coliformes totales (10E07) antes de descargar las aguas tratadas al cauce
del río Huatanay.
Con esa calidad de aguas es que se desarrolla la agricultura de la zona baja de la sub cuenca, cuyos productos
abastecen el mercado de la ciudad del Cusco.
El ámbito del proyecto está integrado por cuatro poblaciones, que para los efectos de la formulación
pertenecen a dos categorías, agrupadas en función del número de sus habitantes. Tipón y Saylla representan
al estrato de poblados con menor de 3 mil habitantes, Lucre y Oropesa representan a centros urbanos entre 3
y 10 mil habitantes. Esta forma de estratificación obedece al tipo de tecnología del sistema de tratamiento de
aguas servidas que se plantea establecer. Los cuatro poblados están dotados de servicios básicos de corriente
eléctrica, agua y desague; los sistemas de alcantarillado de tres de ellos conducen las aguas servidas al río
Huatanay, y el cuarto (Lucre) contamina directamente la laguna de Huacarpay. En las circunstancias actuales
la descarga de los desagües en el río, en la medida que su grado de contaminación es menor que las aguas
del Huatanay, no constituye un problema grave, pero si cambian las circunstancias actuales, el vertido de los
desagues se tornará en un problema serio.
El problema central es planteado en los siguientes términos: La Municipalidad Provincial del Cusco se
prepara a resolver el problema del tratamiento deficiente, en cantidad y calidad, de las aguas servidas de la
ciudad; los proyectos para atenuar la contaminación y el deterioro de los recursos naturales en las micro
cuencas de la sub cuenca alta del río Huatanay mejorarán la calidad de los cursos de agua, de esa manera la
calidad de las aguas que discurrirán por el río Huatanay mejorará significativamente. Pero ese avance sería
revertido si acaso no se toman las medidas precautorias para el tratamiento de la aguas servidas de los
poblados mencionados.
De lo manifestado, se desprende claramente la necesidad de intervenir para no amenazar los avances que se
pudieran conseguir en la des contaminación del río Huatanay. Aceptando esta premisa se planteo la
interrogante ¿Cual es la tecnología más adecuada para intervenir eficientemente en el proceso de des
contaminación de las aguas del Huatanay?. Para resolver el problema planteado se encuentran dos
alternativas, cada una con diferentes efectos y viabilidades: El tratamiento de aguas servidas mediante
lagunas de estabilización (oxidación), y el procesamiento con tanques IMHOFF.
En la actualidad, la técnica de las lagunas de estabilización como solución para el tratamiento de las aguas
servidas de pequeños poblados ha sido utilizado en forma generalizada por los programas del Gobierno y por
instituciones privadas de desarrollo. Esta experiencia no ha mostrado resultados positivos fehacientes en la
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región de la sierra. Los factores causales que aparecen señalados con mas frecuencia son: la lentitud del
proceso de oxidación y la deficiente organización vecinal para la operación y mantenimiento.
La lentitud del proceso de oxidación resultado de la baja temperatura, la escasez de oxigeno, la amplitud de
la diferencia térmica entre día y noche (promedio de 20 °C cada día) , y la baja presión atmosférica, tienen
como consecuencia que las lagunas sean de mayores dimensiones y el periodo de tratamiento se alargue (2 a
3 más que en la costa o la selva) lo que incrementa el costo de tratamiento y dificulta su localización por
escasez de tierras y la oposición de los pobladores vecinos a las instalaciones. En el caso de la cuenca baja del
río Huatanay se tendría una desventaja adicional, por que dado el alto numero de poblaciones se crearía una
especie de archipiélago de lagunas , las que alterarían drásticamente el paisaje despertando un probable
fuerte rechazo de los pobladores y deprimiendo el flujo turístico a la ruinas de Tipón y Piquillaccta,
principalmente. Sus ventajas son el bajo costo de instalación y facilidad de operación.
La otra alternativa es la instalación de los llamados tanques IMHOFF que consisten en una fase preliminar de
tratamiento mediante cribados gruesos y finos con rejas, para luego entrar a un desarenador. La segunda
fase consiste en el tratamiento anaeróbico en los tanques IMHOFF, de donde las aguas fluyen hacia un filtro
intermitente de arena; el proceso finaliza con la desinfección del agua clarificada en un tanque clorinador de
contacto. Sus ventajas son el reducido espacio que se requiere, su fácil localización, costo de construcción
similar al de las lagunas. Sus desventajas son el mayor costo de operación y mantenimiento, así como la
necesidad de un operador capacitado y el abastecimiento de fluido eléctrico.
OBJETIVOS
Objetivo Principal
El objetivo principal del proyecto es el de recuperar las aguas servidas de las poblaciones pequeñas de la Sub
cuenca baja del río Huatanay, para su uso en irrigación.
Objetivos Específicos y Resultados Esperados
Los objetivos específicos así como los resultados esperados se han correlacionado en una tabla que se muestra
a continuación:
Cuadro Nro. 01: Objetivos y Resultados
Objetivos específicos
1. Control de la contaminación de la parte baja de la
Sub cuenca del río Huatanay.
2. Recuperar las aguas servidas para la irriga
ción.
Resultados esperados
1. Cauces naturales y río Huatanay desconta
minados en la parte baja de la Sub cuenca.
2. Descontaminación de las áreas agrícolas de
la parte baja de la Sub cuenca del río Hua
tanay.
METAS DEL PROYECTO
a) Las metas principales del proyecto se han definieron de la siguiente manera;
b) Control de la Contaminación de la parte baja de la Sub cuenca del río Huatanay;
c) Coordinación inter institucional, organización y capacitación de los centros poblados beneficiados de los
cuatro centros urbanos;
d) Elaboración de Proyectos de Plantas de Tratamiento a nivel de ejecución;
e) Construcción de la Planta de Tratamiento de Aguas Servidas con Tanques IMHOFF, para el centro
poblado de Saylla, para un caudal medio diario proyectado de 208,000 litros por día;
f) Construcción de la Planta de Tratamiento de Aguas Servidas con Tanques IMHOFF, para el centro
poblado de Tipón. para un caudal medio diario proyectado de 84,320 litros por día;
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g) Construcción de la Planta de Tratamiento de Aguas Servidas con Tanques IMHOFF, para el centro
poblado de Oropesa. para un caudal medio diario proyectado de 795,200 litros por día;
h) Construcción de la Planta de Tratamiento de Aguas Servidas con Tanques IMHOFF, para el centro
poblado de Lucre. para un caudal medio diario proyectado de 537,280 litros por día.
CARACTERÍSTICAS GENERALES
Las características demográficas de la poblaciones proyectadas a treinta años, muestran poblaciones variadas
desde 1,054, hasta 9,940 habitantes, siendo la de mayor concentracion la de Oropesa.
Cuadro Nro. 02: Características Demográficas de las Poblaciones:
CENTRO URBANO
POBLACION
(1,993)
1,032
425
4,007
2,708
8,172
1.- SAYLLA
2.- TIPON
3.- OROPESA
4.- LUCRE
TOTAL
POBLACION PROYECTADA
(2,030)
2,600
1,054
9,940
6,716
20,310
En función a las proyecciones demográficas se proyectaron los caudales de agua contaminada para cada una
de estas poblaciones, Los caudales calculados para el presente proyecto, están basados en un consumo medio
de 100 litros por persona por día en función a las características típicas de la zona y al hábitat de la
población, siendo el caudal de aguas servidas el 80% del consumo medio para todos los casos., observándose
caudales de agua contaminada par la población de Oropesa de hasta 89, 460 litros por hora, equivalentes a
24.85 litros por segundo
Cuadro Nro. 03: Caudales Proyectados de Agua Contaminada
CENTRO URBANO
1.- SAYLLA
2.- TIPON
3.- OROPESA
4.- LUCRE
CAUDAL MEDIO
DIARIO
Qm (l/dia)
208,000
84,320
795,200
537,280
CAUDAL MAXIMO
DIARIO
Qmax d (l/dia)
374,400
151,776
1’431,360
967,104
CAUDAL MAXIMO
HORARIO
Qmax h (l/hora)
23,400
9,486
89,460
60,444
En función a los tipos de tratamiento proyectados para cada centro urbano se determinaron las superficies
mínimas proyectadas inicialmente con lagunas de estabilización en poblaciones pequeñas y con tanques
IMHOFF para poblaciones mayores a los 3,000 habitantes, observándose en conjunto, que los sistemas de
tratamiento con lagunas de estabilización requieren de superficies mucho más extensas que las requeridas por
sistemas con tanques IMHOFF.
Cuadro Nro. 04: Tipos de Tratamiento - Superficies Mínimas de ocupación y Costos de
Terrenos
CENTRO
URBANO
1.- SAYLLA
2.- TIPON
3.- OROPESA
4.- LUCRE
TIPO DE
TRATAMIENTO
Lagunas de Estabilización
Lagunas de Estabilización
Tanques IMHOFF
Tanques IMHOFF
AREA MINIMA
(M2)
30,000
12,000
2,000
2,000
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COSTO DEL TERRENO
U.S. $
300,000
120,000
20,000
20,000
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Es en base a este pre diseño que se analizaron los costos de ubicación de cada uno de los sistemas llegándose
a definir que los costos por m2 en la zona son de U.S. $10.00, además de la discrepancia ambiental y de los
agricultores a construir estos sistemas. En el caso de Saylla y Tipón los costos solamente de terreno se
elevaron hasta U.S. $300,000.00 y U.S. $ 120,000.00 respectivamente, es decir se tendría un incremento en
más del 10,000 % con respecto a los costos de las plantas de tratamiento con tanques IMHOFF.
Es por esta razón que se alteró el diseño original de las lagunas de estabilización por el de los tanques
IMHOFF.
CARACTERÍSTICAS GENERALES DE DISEÑO
Para el diseño de los sistemas de tratamiento se adoptaron las características y normas nacionales e
Internacionales vigentes cono son:
a) La Ley General de Aguas (Decreto Ley N° 17752) del Ministerio de Salud en su Reglamento de los
Títulos I, II y III, en la parte que concierne a las funciones del Ministerio de Salud en los Aspectos de
Preservación de las Aguas y Uso de Aguas Servidas con Fines de Irrigación, en el artículo 78, califica el tipo
de agua para riego de vegetales de consumo crudo y bebida de animales como agua del TIPO III, con los
valores límites a ser cumplidos por los efluentes de las Plantas de Tratamiento.
b) El Clean Water Act de 1,977, que promulgó el Sistema Nacional de Eliminación y Descargas de Polutantes, en el
cual se regulan las descargas de aguas contaminadas tratadas clasificándolas como Aguas de Clase I, donde las
aguas de Clase I, son aguas en contacto para recreación y vida acuática, y que tienen que cumplir los sistemas de
tratamiento de aguas residuales bajo las siguientes características: Aguas en contacto para los deportes, para jugar y
actividades de tiempo libre, donde el cuerpo humano esta en contacto con la superficie del agua y aptas para el
crecimiento y propagación de los pescados , otras vidas acuáticas y vida salvaje.
Las características de diseño de cada una de las plantas de tratamiento fueron las siguientes:
Cuadro Nro.05: Características Generales de Diseño de las Plantas de Tratamiento
Característica
Tipo
AREA RURAL - Núcleos de Población Concentrada
(Localidades de 100 a 2,000 habitantes)
130 litros por habitante por día (Plan Nacional
Dotación
de Saneamiento Básico 1981 - 1990 - Vol. No. 2 - 86)
100 litros por habitante por día
Dotación SEDACUSCO
SAYLLA
: 1,032 habitantes
Población 1,993
TIPON
: 425 habitantes
OROPESA
: 4,007 habitantes
LUCRE
: 2,708 habitantes
30 años
Periodo de Diseño
2,000
Proyecto e Inicio Construcción
2,000
Inicio Operación
SAYLLA
: 2,600 habitantes
Población proyectada (2,030)
TIPON
: 1.054 habitantes
OROPESA
: 9,940 habitantes
LUCRE
: 6,716 habitantes
Caudales Totales de Agua Contaminada
SAYLLA
: 208,000 litros por día
TIPON
: 84,320 litros por día
OROPESA
: 795,200 litros por día
LUCRE
: 537,280 litros por día
Sistemas de Tratamiento
Planta de Tratamiento I : 8,667 litros por hora
Planta de Tratamiento II: 3,514 litros por hora
Planta de Tratamiento III: 33,134 litros por hora
Planta de Tratamiento IV: 22,387 litros por hora
* El periodo de diseño de los Sistemas de Tratamiento, está proyectado para 30 años .
Nivel de Servicio
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CARACTERÍSTICAS GENERALES DE DISEÑO DEFINITIVO
Las características finales generales de diseño de las cuatro plantas de tratamiento se han resumido en el
siguiente cuadro como sigue:
Cuadro Nro. 06: Características de Diseño de las Plantas de Tratamiento
Tipo de Planta
Características de Diseño
A) PLANTA DE TRATAMIENTO DE SAYLLA
Convencional
Tipo
Baja
Características
Tratamiento Primario Anaeróbico con Tanques IMHOFF.
Sistema Principal
8” .
Diámetro Colector Principal
2.41 l.p.s.
Caudal Promedio Diario
4.34 l.p.s.
Caudal Máximo Diario
6.51 l.p.s.
Caudal Máximo Horario
Sistema con Lechos de Secado
Lodos
B) PLANTA DE TRATAMIENTO DE TIPON
Convencional
Tipo
Baja
Características
Tratamiento Primario Anaeróbico con Tanques IMHOFF
Sistema Principal
6”
Diámetro Colector Principal
0.98 l.p.s.
Caudal Promedio Diario
1.76 l.p.s.
Caudal Máximo Diario
2.65 l.p.s.
Caudal Máximo Horario
Sistema con lechos de secado
Lodos
C) PLANTA DE TRATAMIENTO DE OROPESA
Tipo
Convencional
Características
Baja
Sistema Principal
Tratamiento Primario Anaeróbico con Tanques IMHOFF.
Diámetro Colector Principal
8” .
Caudal Promedio Diario
9.21 l.p.s.
Caudal Máximo Diario
16.58 l.p.s.
Caudal Máximo Horario
24.87 l.p.s.
Lodos
D) PLANTA DE TRATAMIENTO DE LUCRE
Sistema con Lechos de Secado
Tipo
ConvencionalBaja
Características
Tratamiento Primario Anaeróbico con tanques IMHOFF.
Sistema Principal
8”
Diámetro Colector Principal
6.22 l.p.s.
Caudal Promedio Diario
11.20 l.p.s.
Caudal Máximo Diario
16.79 l.p.s.
Caudal Máximo Horario
Sistema con lechos de secado
Lodos
CARACTERÍSTICAS DE DISEÑO DEFINITIVO DE LAS PLANTAS DE TRATAMIENTO
Las características finales de diseño definitivo de las cuatro plantas de tratamiento se han resumido en los
siguientes cuadros como sigue:
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Cuadro Nro. 07 Características de la Planta de Tratamiento I (SAYLLA)
Característica
Tipo
A) CARACTERÍSTICAS GENERALES
2,000.00 m2.
1) Area
3,200 m.s.n.m.
2) Altitud
Convencional
3) Tipo
Baja
4) Característica
2.41 litros por segundo
5) Capacidad de Tratamiento
8 pulgadas
6) Diámetro del Emisor
2.41 litros por segundo
7) Caudal Promedio Anual en Planta
4.34 litros por segundo
8) Caudal Máximo Diario en Planta
6.51 litros por segundo
9) Caudal Máximo Horario en Planta
110 mg/l
10) Concentración media de DBO
2.10 libras por hora (0.95 kg / hora)
11) Carga Promedio de DBO de Diseño
350 mg/l
12) Concentración Total Sólidos Suspensión
1.38 libras por hora (3.04 kg/hora)
13) Carga de Sólidos en Suspensión
+ 12.60 °C
14) Temperatura de diseño
+ 0.00 °C
15) Temperatura mínima de diseño
+ 12.60 °C
16) Temperatura media anual
+ 22.00 °C
17) Temperatura máxima de diseño
208,000 litros por día
18) Condición de Flujo Promedio Diario
Por gravedad
19) Sistema de Flujo Principal
i) Pre tratamiento :
20) Unidades de Operación
- Emisor Principal
- Canal de Aproximación
- Cámara de Rejas Gruesas
- Cámara de Rejas Finas
- Canal Parshall
- Desarenador
ii) Tratamiento Primario
- Tanque IMHOFF I
- Tanque IMHOFF II
- Filtro Intermitente de Arena I
iii) Desinfección
- Clorinador de Contacto
iv) Tratamiento de Lodos
- Lecho de secado de Lodos
* Sistema de Tratamiento de Aguas Servidas Anaeróbico
21) Observaciones
* Altas variaciones en el caudal en la entrada del emisor
principal
* Variaciones de temperatura muy altas en periodos de
tiempo cortos (20°C en 24 horas, durante todo el año)
* Falta de Oxígeno en el ambiente en general
* Falta de presión atmosférica
B) CARACTERÍSTICAS DEL TANQUE DE
SEDIMENTACIÓN
2.5 horas
Periodo de Retención Promedio
16.50 m.
Largo
4.10 m.
Ancho
2.00 m.
Alto
67.65 m2.
Area
67.65 m2.
Area Total
112.00 m3
Volumen
112.00 m3.
Volumen Total
01
Número de Unidades
C) CARACTERÍSTICAS DEL TANQUE IMHOFF
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Característica
Periodo de Retención
Volumen Total
Tiempo de Digestión
Area Total
Volumen
Area
Largo
Ancho
Profundidad
Temperatura promedio de diseño
Temperatura mínima de diseño
Temperatura máxima de diseño
Número de Unidades
Equipamiento
D) CARACTERÍSTICAS DEL FILTRO
INTERMITENTE DE ARENA
Largo
Ancho
Altura del lecho
Area
Volumen
Altura de Capa Filtrante
Area Total
Volumen Total
Tipo de Material de Filtro
Diámetro medio de arena
Coeficiente de Uniformidad
Temperatura mínima de diseño
Temperatura mínima promedio de diseño
Temperatura máxima de diseño
Número de Unidades
Sistema de Operación
Equipamiento
E) CLORINADOR DE CONTACTO
Largo
Ancho
Alto
Area
Pendiente del Fondo
Volumen
Temperatura mínima de diseño
Temperatura mínima promedio diseño
Temperatura máxima de diseño
Número de Unidades
Equipamiento
Tipo
2.5 horas
500.00 m3
180 días
50.00 m2.
250.00 m3.
25.00 m2.
5.00 m.
5.00 m.
10.00 m.
12.58 °C
0.03 °C
23.69 °C
02:
! Una bomba de lodos
! Una tubería de 4” con válvula para limpieza y Bombeo de
lodos.
20.00 m.
20.00 m.
1.20 m.
400.00 m2
480.00 m3.
0.90 m.
400.00 m2
360.00 m3
Arena graduada
0.35 - 1.00 m.m.
3.5
12.60 °C
0.00 °C
22.00 °C
01
Hidraúlico:
! Una tubería cribada con válvula para drenaje de agua
tratada
10.00 m.
0.50 m.
1.00 m.
5.00 m2.
8.35 %
5.00 m3
12.60 °C
0.00 °C
22.00 °C
01
! Un clorinador
! Un evaporador
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Cuadro Nro. 08: Características de la Planta de Tratamiento II (TIPON)
Característica
Tipo
A) CARACTERÍSTICAS GENERALES
2,000.00 m2.
1) Area
3,250 m.s.n.m.
2) Altitud
Convencional
3) Tipo
Baja
4) Característica
0.98 litros por segundo
5) Capacidad de Tratamiento
8 pulgadas
6) Diámetro del Emisor
0.98 litros por segundo
7) Caudal Promedio Anual en Planta
1.76 litros por segundo
8) Caudal Máximo Diario en Planta
2.65 litros por segundo
9) Caudal Máximo Horario en Planta
110 mg/l
10) Concentración media de DBO
0.18 libras por hora (0.39 kg/hora)
11) Carga Promedio de DBO de Diseño
350 mg/l
12) Concentración Total Sólidos Suspensión
0.56 libras por hora (1.23 g/hora)
13) Carga de Sólidos en Suspensión
+ 12.60 °C
14) Temperatura de diseño
+ 0.00 °C
15) Temperatura mínima de diseño
+ 12.60 °C
16) Temperatura media anual
+ 22.00 °C
17) Temperatura máxima de diseño
84,320 litros por día
18) Condición de Flujo Promedio Diario
Por gravedad
19) Sistema de Flujo Principal
i) Pre tratamiento :
20) Unidades de Operación
- Emisor Principal
- Canal de Aproximación
- Cámara de Rejas Gruesas
- Cámara de Rejas Finas
- Canal Parshall
- Desarenador
ii) Tratamiento Primario
- Tanque IMHOFF I
- Tanque IMHOFF II
- Filtro Intermitente de Arena I
iii) Desinfección
- Clorinador de Contacto
iv) Tratamiento de Lodos
- Lecho de secado de Lodos
* Sistema de Tratamiento de Aguas Servidas Anaeróbico
21) Observaciones
* Altas variaciones en el caudal en la entrada del emisor
principal
* Variaciones de temperatura muy altas en periodos de tiempo
cortos (20°C en 24 horas, durante todo el año)
* Falta de Oxígeno en el ambiente en general
* Falta de presión atmosférica
B) CARÁCTERÍSTICAS DEL TANQUE DE
SEDIMENTACIÓN
2.5 horas
Periodo de Retención Promedio
16.50 m.
Largo
4.10 m.
Ancho
2.00 m.
Alto
67.65 m2.
Area
67.65 m2.
Area Total
112.00 m3
Volumen
112.00 m3.
Volumen Total
01
Número de Unidades
C) CARÁCTERÍSTICAS DEL TANQUE IMHOFF
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Característica
Periodo de Retención
Volumen Total
Tiempo de Digestión
Area Total
Volumen
Area
Largo
Ancho
Profundidad
Temperatura promedio de diseño
Temperatura mínima de diseño
Temperatura máxima de diseño
Número de Unidades
Equipamiento
D) CARÁCTERÍSTICAS DEL FILTRO
INTERMITENTE DE ARENA
Largo
Ancho
Altura del lecho
Area
Volumen
Altura de Capa Filtrante
Area Total
Volumen Total
Tipo de Material de Filtro
Diámetro medio de arena
Coeficiente de Uniformidad
Temperatura mínima de diseño
Temperatura mínima promedio de diseño
Temperatura máxima de diseño
Número de Unidades
Sistema de Operación
Equipamiento
E) CLORINADOR DE CONTACTO
Largo
Ancho
Alto
Area
Pendiente del Fondo
Volumen
Temperatura mínima de diseño
Temperatura mínima promedio diseño
Temperatura máxima de diseño
Número de Unidades
Equipamiento
Tipo
2.5 horas
500.00 m3
180 días
50.00 m2.
250.00 m3
25.00 m2.
5.00 m.
5.00 m.
10.00 m.
12.58 °C
0.03 °C
23.69 °C
02
! Una bomba de lodos
! Una tubería de 4” con válvula para limpieza y Bombeo de
lodos
25.00 m.
25.00 m.
1.20 m.
625.00 m2
562.50 m3.
0.90 m.
625.00 m2
562.50 m3
Arena graduada
0.35 - 1.00 m.m.
3.5
12.60 °C
0.00 °C
22.00 °C
01
Hidraúlico
Una tubería cribada con válvula para drenaje de agua tratada.
10.00 m.
0.50 m.
1.00 m.
5.00 m2.
8.35 %
5.00 m3
12.60 °C
0.00 °C
22.00 °C
01
! Un clorinador
! Un evaporador
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XXVII Congresso Interamericano de Engenharia Sanitária e Ambiental
Cuadro Nro. 09: Características de la Planta de Tratamiento III (OROPESA
Característica
Tipo
A) CARÁCTERÍSTICAS GENERALES
2,000.00 m2.
1) Area
3,100 m.s.n.m.
2) Altitud
Convencional
3) Tipo
Baja
4) Característica
5) Capacidad de Tratamiento
0.98 litros por segundo
6) Diámetro del Emisor
8 pulgadas
7) Caudal Promedio Anual en Planta
9.20 litros por segundo
8) Caudal Máximo Diario en Planta
16.57 litros por segundo
9) Caudal Máximo Horario en Planta
24.85 litros por segundo
10) Concentración media de DBO
110 mg/l
11) Carga Promedio de DBO de Diseño
1.66 libras por hora (3.64 kg/hora)
12) Concentración Total Sólidos Suspensión
350 mg/l
13) Carga de Sólidos en Suspensión
5.27 libras por hora (11.60 kg/hora)
14) Temperatura de diseño
+ 12.60 °C
15) Temperatura mínima de diseño
+ 0.00 °C
16) Temperatura media anual
+ 12.60 °C
17) Temperatura máxima de diseño
+ 22.00 °C
18) Condición de Flujo Promedio Diario
795,200 litros por día
19) Sistema de Flujo Principal
Por gravedad
20) Unidades de Operación
i) Pre tratamiento :
- Emisor Principal
- Canal de Aproximación
- Cámara de Rejas Gruesas
- Cámara de Rejas Finas
- Canal Parshall
- Desarenador
ii) Tratamiento Primario
- Tanque IMHOFF I
- Tanque IMHOFF II
- Tanque IMHOFF III
- Filtro Intermitente de Arena I
- Filtro Intermitente de Arena II
iii) Desinfección
- Clorinador de Contacto
iv) Tratamiento de Lodos
- Lecho de secado de Lodos
21) Observaciones
* Sistema de Tratamiento de Aguas Servidas Anaeróbico
* Altas variaciones en el caudal en la entrada del emisor principal
* Variaciones de temperatura muy altas en periodos de tiempo
cortos (20°C en 24 horas, durante todo el año)
* Falta de Oxígeno en el ambiente en general
* Falta de presión atmosférica
B) CARÁCTERÍSTICAS DEL TANQUE DE
SEDIMENTACIÓN
2.5 horas
Periodo de Retención Promedio
16.50 m.
Largo
4.10 m.
Ancho
2.00 m.
Alto
67.65 m2.
Area
135.30 m2.
Area Total
112.00 m3
Volumen
224.00 m3.
Volumen Total
02
Número de Unidades
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XXVII Congresso Interamericano de Engenharia Sanitária e Ambiental
Característica
C) CARÁCTERÍSTICAS DEL TANQUE IMHOFF
Periodo de Retención
Volumen Total
Tiempo de Digestión
Area Total
Volumen
Area
Largo
Ancho
Profundidad
Temperatura promedio de diseño
Temperatura mínima de diseño
Temperatura máxima de diseño
Número de Unidades
Equipamiento
D) CARÁCTERÍSTICAS DEL FILTRO
INTERMITENTE DE ARENA
Largo
Ancho
Altura del lecho
Area
Volumen
Altura de Capa Filtrante
Area Total
Volumen Total
Tipo de Material de Filtro
Diámetro medio de arena
Coeficiente de Uniformidad
Temperatura mínima de diseño
Temperatura mínima promedio de diseño
Temperatura máxima de diseño
Número de Unidades
Sistema de Operación
Equipamiento
E) CLORINADOR DE CONTACTO
Largo
Ancho
Alto
Area
Pendiente del Fondo
Volumen
Temperatura mínima de diseño
Temperatura mínima promedio diseño
Temperatura máxima de diseño
Número de Unidades
Equipamiento
Tipo
2.5 horas
750 m3
180 días
75.00 m2.
250.00 m3
25.00 m2.
5.00 m.
5.00 m.
10.00 m.
12.58 °C
0.03 °C
23.69 °C
03
! Una bomba de lodos
! Una tubería de 4” con válvula para limpieza y Bombeo de
lodos
25.00 m.
25.00 m.
1.20 m.
625.00 m2
750.00 m3.
0.90 m.
1,250.00 m2
1,500.00 m3
Arena graduada
0.35 - 1.00 m.m.
3.5
12.60 °C
0.00 °C
22.00 °C
02
Hidraúlico
Una tubería cribada con válvula para drenaje de agua tratada.
10.00 m.
0.50 m.
1.00 m.
5.00 m2.
8.35 %
5.00 m3
12.60 °C
0.00 °C
22.00 °C
02
! Un clorinador
! Un evaporador
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Cuadro Nro. 10: Características de la Planta de Tratamiento IV (LUCRE)
Característica
Tipo
A) CARÁCTERÍSTICAS GENERALES
2,000.00 M2.
1) Area
3150 m.s.n.m.
2) Altitud
Convencional
3) Tipo
Baja
4) Característica
5) Capacidad de Tratamiento
6.22 litros por segundo
6) Diámetro del Emisor
8 pulgadas
7) Caudal Promedio Anual en Planta
6.22 litros por segundo
8) Caudal Máximo Diario en Planta
11.20 litros por segundo
9) Caudal Máximo Horario en Planta
16.79 litros por segundo
10) Concentración media de DBO
110 mg/l
11) Carga Promedio de DBO de Diseño
1.12 libras por hora (2.46 kg/hora)
12) Concentración Total Sólidos Suspensión
350 mg/l
13) Carga de Sólidos en Suspensión
3.56 libras por hora (7.84 kg/hora)
14) Temperatura de diseño
+ 12.60 °C
15) Temperatura mínima de diseño
+ 0.00 °C
16) Temperatura media anual
+ 12.60 °C
17) Temperatura máxima de diseño
+ 22.00 °C
18) Condición de Flujo Promedio Diario
537,280.00 litros por día
19) Sistema de Flujo Principal
Por gravedad
20) Unidades de Operación
i) Pre tratamiento :
- Emisor Principal
- Canal de Aproximación
- Cámara de Rejas Finas
- Cámara de Rejas Gruesas
- Canal Parshall
- Desarenador
ii) Tratamiento Primario
- Tanque IMHOFF I
- Tanque IMHOFF II
- Filtro Intermitente de Arena I
- Filtro Intermitente de Arena II
iii) Desinfección
- Clorinador de Contacto
iv) Tratamiento de Lodos
- Lecho de secado de Lodos:
21) Observaciones
* Sistema de Tratamiento de Aguas Servidas Anaeróbico
* Altas variaciones en el caudal en la entrada del emisor principal
* Variaciones de temperatura muy altas en periodos de tiempo
cortos (20°C en 24 horas, durante todo el año)
* Falta de Oxígeno en el ambiente en general
* Falta de presión atmosférica
B) CARÁCTERÍSTICAS DEL TANQUE DE
SEDIMENTACIÓN
Periodo de Retención Promedio
Largo
Ancho
Alto
Area
Area Total
Volumen
Volumen Total
Número de Unidades
2.5 horas
16.50 m.
4.10 m.
2.00 m.
67.65 m2.
135.30 m2.
112.00 m3
224.00 m3.
02
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XXVII Congresso Interamericano de Engenharia Sanitária e Ambiental
Característica
C) CARÁCTERÍSTICAS DEL TANQUE IMHOFF
Periodo de Retención
Volumen Total
Tiempo de Digestión
Area Total
Volumen
Area
Largo
Ancho
Profundidad
Temperatura promedio de diseño
Temperatura mínima de diseño
Temperatura máxima de diseño
Número de Unidades
Equipamiento
D) CARÁCTERÍSTICAS DEL FILTRO
INTERMITENTE DE ARENA
Largo
Ancho
Altura del lecho
Area
Volumen
Altura de Capa Filtrante
Area Total
Volumen Total
Tipo de Material de Filtro
Diámetro medio de arena
Coeficiente de Uniformidad
Temperatura mínima de diseño
Temperatura mínima promedio de diseño
Temperatura máxima de diseño
Número de Unidades
Sistema de Operación
Equipamiento
E) CLORINADOR DE CONTACTO
Largo
Ancho
Alto
Area
Pendiente del Fondo
Volumen
Temperatura mínima de diseño
Temperatura mínima promedio diseño
Temperatura máxima de diseño
Número de Unidades
Equipamiento
Tipo
2.5 horas
360.00 m3
180 días
50.00 m2.
180.00 m3
25.00 m2.
5.00 m.
5.00 m.
10.00 m.
12.58 °C
0.03 °C
23.69 °C
02:
! Una bomba de lodos
! Una tubería de 4” con válvula para limpieza y Bombeo de
lodos.
20.00 m.
20.00 m.
1.20 m.
400.00 m2
480 m3.
0.90 m.
800.00 m2
960.00 m3
Arena graduada
0.35 - 1.00 m.m.
3.5
12.60 °C
0.00 °C
22.00 °C
02
Hidraúlico:
! Una tubería cribada con válvula para drenaje de agua
tratada
10.00 m.
0.50 m.
1.00 m.
5.00 m2.
8.35 %
5.00 m3
12.60 °C
0.00 °C
22.00 °C
02
! Un clorinador
! Un evaporador
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14
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PRESUPUESTO
La inversión directa en las obras y acciones complementarias del proyecto total es de U.S.$ 500,000.00,
equivalente a S/.1’700,000.00, dividiéndose en cuatro presupuestos: Saylla: U.S. $ 100,000, equivalente a
S/.340,000.00; Tipón: U.S. $ 50,000, equivalente a S/.170.000.00; Oropesa: U.S. $ 200,000, equivalente a
S/.680,000.00 y Lucre: U.S. $ 150,000, equivalente a S/.510,000.00. Los gastos de personal, administración y
asesorías es de US.$ 35,394.00, equivalente a S/. 120,339.60 ; haciendo un total de US$ 535,394.00,
equivalente a S/.1’820,339.60, para un periodo conjunto de un año de ejecución. El presupuesto no
contempla la operación de los treinta años de periodo de vida útil de las plantas de tratamiento.
CRONOGRAMA
El Cronograma de ejecución de las cuatro plantas de tratamiento se ha calculado en 12 meses desarrollándose
de acuerdo a la siguiente programación:
Cuadro Nro. 11: Cronograma de Ejecución de las Plantas de Tratamiento
Actividades
- Coordinación Inter institucional
- Elaboración de Proyectos
- Construcción de Planta de Tratamiento I
- Construcción de Planta de Tratamiento II
- Construcción de Planta de Tratamiento III
- Construcción de Planta de Tratamiento IV
- Recuperación de las Aguas Servidas para irrigación
Tiempo
1 mes
2 meses
1 año
1 año
1 año
1 año
1año
PROGRAMACIÓN
En función al cronograma se ha desarrollado la programación GANTT, la cual se muestra a continuación.
Cuadro Nro. 12: Programación GANTT de Ejecución de las Plantas de Tratamiento
Actividades
Meses
2
2
2
2
2
1) Coordinación Inter institucional.
X
2)Elaboración de Proyectos
xxxxx
3) Construcción P.T. I (SAYLLA)
xxxx
xxxxx
xxxxx
xxxxx
xxxxx
4) Construcción P.T. II (TIPON)
xxxx
xxxxx
xxxxx
xxxxx
xxxxx
5) Construcción P.T.III (OROPESA)
xxxx
xxxxx
xxxxx
xxxxxx xxxxx
6) Construcción P.T.IV (LUCRE)
xxxx
xxxxx
xxxxx
xxxxx
xxxxx
7) Recuperación de Aguas para Irrigación
xxxx xxxxx
Xxxxx
xxxxx
xxxxx
2
xxxxx
xxxxx
xxxxx
xxxxx
xxxxx
CONCLUSIONES
El diseño de las lagunas de estabilización para el tratamiento de las aguas servidas domésticas de las
poblaciones pequeñas de la sierra debe ser reconsiderado con la alternativa de los Tanques IMHOFF, por sus
costos y eficiencia técnica.
Los sistemas de tratamiento de aguas domésticas contaminadas, deben ser desarrollados para mostrar la
eficiencia de los mismos sobre todo en poblaciones ubicadas en altitudes mayores a los 2,500 metros.
El presente proyecto beneficia directamente a 8,172 personas que están ubicados en los centros urbanos de
Saylla, Tipón, Oropesa y Lucre, establecidos en el área de influencia directa del proyecto.
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15
XXVII Congresso Interamericano de Engenharia Sanitária e Ambiental
Son beneficiarios indirectos los agricultores de la zona baja de la sub cuenca del río Huatanay, quienes
recibirán aguas descontaminadas para su uso directo en la irrigación de sus parcelas, así como se
beneficiarán en la comercialización de sus productos.
Así mismo se beneficiará el medio ambiente de la zona influyendo directamente esta mejora en el incremento
del turismo local y nacional hacia las ruinas de Tipón y Pikillaqta.
La construcción de las plantas de tratamiento son técnicamente factibles.
La naturaleza de las obras son las de Ingeniería Civil y Sanitaria. Entre los profesionales locales se dispone
de un numero suficiente para realizar el proyecto en conjunto. Sin embargo se debe tener en cuenta que la
elaboración de los proyectos deberá contar con la asesoría de especialistas en la materia.
Por ser un proyecto de interés social cuenta con el apoyo y posible participación instituciones públicas y
privadas cuyos profesionales participarán en las definiciones finales de la concepción y ejecución de las obras
civiles.
Por ser este un proyecto de carácter social cuenta con el apoyo económico del gobierno para realizarlo,
ubicándose dentro de los lineamientos de Saneamiento Ambiental Nacional, que el Estado Peruano impulsa.
La recuperación de las aguas servidas con fines de irrigación son una de las prioridades técnicas a nivel
mundial, por cuanto permite recuperar tan importante recurso para la vida, esta meta se halla diseñada en los
lineamientos de la Política del Estado Peruano en sus capítulos correspondientes a los del medio ambiente,
recuperación y manejo de los recursos hídricos a nivel nacional.
De manera específica, los lineamientos nacionales del desarrollo sostenido del Medio Ambiente y de la
Constitución Política del Estado Peruano, han desarrollado el Proyecto Capacidad 21 del Consejo Nacional
del Medio Ambiente, el que cuenta con un proyecto para la región del Cusco que se denomina: Agenda
Ambiental Regional 1,999 - 2,000, proyecto elaborado por la Comisión Ambiental Regional del Cusco. El
presente proyecto se halla enmarcado en el frente verde, cuyo objetivo estratégico es la utilización sostenible
de los recursos naturales, con el objetivo específico de incrementar la producción de agua y promoción de su
adecuado aprovechamiento.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
AMERICAN SOCIETY OF CIIVL ENGINEERS; “Water Treatment Plant Design” ; Editorial
McGraw -Hill, Inc.- New York - 1,990.
AMERICAN WATER WORKS ASSOCIATION; “Water Quality and Treatment* ; Editorial McGraw
-Hill, Inc.- New York - 1,990.
COMITÉ CONSULTIVO DE SANEAMIENTO; “Proyecto de Norma de Saneamiento S.010 Plantas
de Tratamiento de Aguas Residuales”; SENCICO; Lima; 1,996.
CORBITT Robert; “Standard Handbook of Environmental Engineering” ; Editorial McGraw -Hill,
Inc.- New York - 1,990.
DEPARTAMENTO DE SANIDAD DEL ESTADO DE NUEVA YORK; “Manual de Tratamiento de
Aguas Negras” ; Editorial LIMUSA S.A. - México - 1,995.
FAIR Gordon, GEYER Jhon, OKUN Daniel; “Purificación de Aguas y Tratamiento y Remoción de
Aguas Residuales - Ingeniería Sanitaria y de Aguas Residuales” ; Editorial LIMUSA S.A. - México 1,996.
METCALF & EDDY INC.; “Wastewater Engineering - Treatment Disposal Reuse” ; Editorial
McGraw -Hill, Inc.- New York - 1,991.
LOAIZA Carlos, FRANCO Efrain, COLQUE Víctor; “Proyecto de Gestión Ambiental Sostenible en la
Sub Cuenca del Río Huatanay”; Instituto de Manejo de Agua y Medio Ambiente; Cusco; 1,999.
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