Anexo 2.10 Tratamiento Adicional para Inyección al Acuífero de

Estudio de Factibilidad para el Reuso de Aguas Residuales
Tratadas dentro de la Zona Urbana de Tijuana, Baja California.
Contrato No. CONTA 07-012
Anexo 2.10 Tratamiento Adicional para
Inyección al Acuífero de Tijuana.
Servicios de Ingeniería e Informática S.C
Anexo 2.10 Tratamiento para Inyección al Acuífero
de Tijuana.
Estudio de Factibilidad para el Reuso de Aguas Residuales
Tratadas dentro de la Zona Urbana de Tijuana, Baja California.
Contrato No. CONTA 07-012
Tratamiento adicional para la inyección del agua residual tratada al Acuífero de
Tijuana.
En las alternativas de reuso del agua residual tratada de Tijuana se propone la inyección de
100 L/s del efluente de las plantas La Morita o Monte de los Olivos al acuífero de Tijuana.
Las plantas tienen sistemas de tratamiento biológico anaerobio-anoxico-aerobio, filtros de
arena y desinfección, cumpliendo así con la calidad del efluente que se presenta en el
cuadro 1.
Cuadro 1. Calidad del agua según las especificaciones de las PTAR La Morita y Monte de
los Olivos.
Parámetros
Temperatura
Grasas y Aceites
Material Flotante
Sólidos Suspendidos Totales
DBO5
Coliformes Fecales
Huevos de Helmintos
Fósforo total
Nitrógeno Amoniacal
Unidades
ºC
mg/L
Influente
mg/L
mg/L
NMP/100 mL
HH/L
mg/L
mg/L
327
420
82
32
22.6
Efluente
40
15
Ausente
20
20
240
1
5
Fuente: Proyecto de Infraestructura Hidráulica para el Saneamiento Ambiental y Suministro de Agua Potable en Baja California (Diseño
Conceptual PTAR). CESPT, CEABC, 2003.
Para realizar la inyección de esta agua tratada al acuífero de Tijuana, se necesita aplicar las
siguientes consideraciones:
 Protección a la salud de la población.
 Evitar contaminación del acuífero.
 Evitar salificación del acuífero por la inyección del agua residual tratada.
Las plantas de tratamiento de las aguas residuales La Morita y Monte de los Olivos
permiten obtener agua tratada de muy buena calidad, removiendo los sólidos suspendidos,
materia orgánica, N y P del agua residual, así como microorganismos patógenos. En el
efluente, sin embargo, se quedan pequeñas concentraciones de todos estos contaminantes,
así como las sales presentes en el agua, ya que el tratamiento avanzado de las dos plantas
tratadoras no incluye su remoción.
Para evitar la contaminación del acuífero por los contaminantes traza que quedan en el agua
residual tratada después del proceso de filtración con arena, en muchos casos de inyección
al subsuelo, se ha propuesto como una barrera de protección al proceso de adsorción con
carbón activado (filtros con CA después de los filtros con arena). En los últimos años, con
el desarrollo de las tecnologías de membranas, cada vez más se usan los procesos de micro
y ultrafiltración.
El acuífero de Tijuana tiene una salinidad media (SD de 2,000-4,000 mg/L), los sólidos
disueltos varían entre 860 mg/L y 3,130 mg/L, con un promedio de 2,413 mg/L, pero
presentándose valores de 4,760-5,020 mg/L en algunas zonas (Southwest Border Project,
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Acuífero de Tijuana.
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Tratadas dentro de la Zona Urbana de Tijuana, Baja California.
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Ground Water Flow Model for the Tijuana River Basin, GJO–2003–408–TAC, OP 13.3–2,
B0004000, 2003).
Por otro lado, el agua residual tratada en las plantas actuales tienen una salinidad similar y
frecuentemente menor que la del acuífero, alrededor de 1,400 mg/L (SCI Ingenieros,
Informe final del proyecto “Identificación y evaluación de alternativas para la disposición
del efluente tratado de las aguas residuales del municipio de Tijuana”, desarrollado para La
Agencia para la Protección de los EEUU, Banco de Desarrollo de América del Norte, CESP
Tijuana, 2004). El agua potable tiene una salinidad máxima de 1,000 mg/L, según la NOM127-SSA1-1994, es decir en el uso del agua se adicionan alrededor de 400 mg/L, lo cual
está dentro del intervalo de las aportaciones típicas de sales en el uso doméstico del agua,
de 300100 mg/L de SDT (Metcalf &Eddy, 2003).
Para evitar el impacto de la inyección del agua residual tratada en la salinidad natural del
acuífero, se propone remover la cantidad de sólidos disueltos adicionada por el uso del agua
potable (los 400 mg/L). Así se inyectaría agua con la salinidad del agua potable (1,000
mg/L de sólidos disueltos). Para lograr esto, se necesita desmineralizar el 40% del agua
residual tratada. El esquema de este tratamiento adicional para la inyección de 100 L/s de
agua al acuífero se presenta en la Figura 1.
Para la remoción de compuestos orgánicos y otros contaminantes presentes en bajas
concentraciones en el efluente se puede proponer la instalación de filtros con carbón
activado antes de las membranas de la ósmosis inversa (Figura 2). Esto mejoraría la
operación de las membranas, disminuyendo los problemas de ensuciamiento y las
necesidades de su regeneración, sin embargo representa un costo de inversión adicional.
Últimamente, para el tratamiento avanzado de los efluentes secundarios, se instalan
sistemas de ultra o microfilttración y después de ósmosis inversa. Esta opción no se
desarrolla en este proyecto ya que las plantas de tratamiento de aguas residuales ya tienen
considerados filtros de arena para el tratamiento avanzado.
Para una mejor protección del acuífero, como una tercera opción se puede proponer la
aplicación de un tratamiento adicional por adsorción con CA al efluente de la planta de
tratamiento (60 L/s) que no pasa por ósmosis inversa (Figura 3). Esta opción tendría un
costo de inversión, operación y mantenimiento mayor. Para demostrar la necesidad de su
implementación, se necesita información detallada del estado actual del acuífero en Tijuana
y en su caso de la necesidad de su protección o remediación. En este proyecto se analizará
solo la primera opción de inyección (Figura 1).
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Figura 1. Esquema del tratamiento adicional mediante ósmosis inversa del agua residual tratada de
las plantas La Morita y Monte de los Olivos para su inyección al acuífero de Tijuana: 1-Filtros de
arena de la planta de tratamiento de aguas residuales; 2-Módulo de desinfección de la planta de
tratamiento de aguas residuales; 3- Osmosis inversa; 4- Mezclado y almacenamiento del agua para
la inyección; 5- Inyección del agua.
3
Permeado
Rechazo
(al mar)
40 L/s
1
Efluente
secundario
40 L/s
2
100 L/s
4
60 L/s
5
Efluente de la
planta para
reusos varios
Figura 2. Esquema del tratamiento adicional mediante adsorción y ósmosis inversa del agua residual
tratada en las plantas La Morita y Monte de los Olivos para su inyección al acuífero de Tijuana: 1Filtros de arena de la planta de tratamiento de aguas residuales; 2-Módulo de desinfección de la
planta de tratamiento de aguas residuales; 3-Adsorción con carbón activado; 4- Osmosis inversa; 5Mezclado y almacenamiento del agua para la inyección; 6- Inyección del agua; 7-Regeneración del
CA.
7
3
4
Permeado
40 L/s
Efluente
secundario
1
2
Rechazo
(al mar)
60 L/s
Efluente de la
planta para
reusos varios
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3
5
100 L/s
6
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Figura 3. Esquema del tratamiento adicional del agua residual tratada en las plantas La Morita y
Monte de los Olivos para su inyección al acuífero de Tijuana usando adsorción para el 60% del
caudal inyectado y ósmosis inversa para el resto: 1-Filtros de arena de la planta de tratamiento de
aguas residuales; 2-Módulo de desinfección de la planta de tratamiento de aguas residuales; 3Adsorción con carbón activado; 4- Osmosis inversa; 5- Mezclado y almacenamiento del agua para
la inyección; 6- Inyección del agua; 7-Regeneración del CA; 8-Desinfección UV.
3
7
Efluente
secundario
1
8
60 L/s
100 L/s
2
5
4
40 L/s
Permeado
Efluente de la
planta para
reusos varios
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6
Rechazo
(al mar)
4
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Estimación del costo del tratamiento adicional aplicado al caudal de aguas residuales
tratadas de las plantas de tratamiento La Morita y Monte de los Olivos para su
recarga al acuífero
El caudal total para recarga es de 100 L/s. Se aplica ósmosis inversa a un caudal de 40 L/s
del efluente de las plantas de tratamiento y se mezcla con otros 60 L/s del efluente sin
tratamiento adicional. En el cuadro 2 se presenta el cálculo del costo unitario. Los costos
fueron determinados usando SuperPro Designer (4.7) de Intelligen, Inc., en su parte de
DISEÑADOR MEDIO-PRO para tratamiento de aguas residuales, así como Treatability
Manual, EPA; V.4 Cost estimation, 1998, realizando la respectiva actualización de los
precios con el factor de inflación.
Cuadro 2. Determinación del costo del tratamiento adicional para la inyección de aguas residuales
tratadas al acuífero de Tijuana.
Parámetro o factor
Total costo de inversión (C )*
Energía eléctrica y reactivos químicos
Personal
Materiales
Imprevistos
Total
gastos
de
operación
y
mantenimiento (OM)
fa
fa C
fa C + OM
Costo unitario de los 40L/S tratados con
OI
Costo unitario de la mezcla de 100 L/s
que va a ser inyectada al acuífero
Unidades
Pesos
Pesos /año
Pesos /año
Pesos /año
Pesos /año
Pesos /año
Valor
9,878,000
1,100,000
769,200
1,540,000
300,000
3,709,200
Pesos/año
Pesos/año
Pesos/m3
0.1339
1,322,988
5,032,188
3.989
Pesos /m3
1.596
Notas:
1) * Incluye membranas de acetato de celulosa en configuración espiral, bombas, filtros, tanques para la preparación de soluciones. Es
similar el costo estimado considerando membranas de poliamida o de polisulfonato.
2) Parámetros seleccionados: Presión de 1200 psi; Recuperación de 85%; Operación de 24 h por día y 330 d al año.
3) Factor de amortización fa=i + i/(1+i)n-1 ; i=0.12 -Tasa anual, n=20 - años de recuperación de la inversión.
4) Costo energía eléctrica 0.81 Peso/kWh
La inversión requerida para el tratamiento adicional de 100 L/s del efluente de las plantas
para su inyección al acuífero de Tijuana, con la finalidad de remover la cantidad de sales
que se le adicionan al agua por el uso doméstico, será de 9,878,000 pesos, y el costo
unitario será de 1.596 Pesos /m3.
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