MANUAL DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO 1

Manual de Operación y Mantenimiento
MANUAL DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO
1.- INTRODUCCIÓN
El Organismo Operador Municipal de Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento de San
Luis Río Colorado (OOMAPAS) ha decidido depurar las aguas residuales que genera la
población mediante una planta de tratamiento diseñada para recibir un caudal total de 756
l/seg; el sistema estará constituido por cuatro trenes independientes que operarán dos en la
primera etapa y dos más en la segunda etapa. El caudal de diseño para cada etapa fue de 378
l/seg y el de cada tren de tratamiento de 189 l/seg. El tren de tratamiento está formado por una
laguna anaeróbica, una laguna facultativa y dos lagunas de maduración. El diagrama de flujo
de cada tren estará constituido por las unidades siguientes:
Caja de recepción de agua cruda ÆÆÆ Laguna anaeróbica ÆÆÆ Laguna facultativa
ÆÆÆ Laguna de maduración primaria ÆÆÆ Laguna de maduración secundaria
En las lagunas anaeróbicas se remueve la mayor parte de la materia orgánica suspendida, así
como una fracción de los coliformes presentes en el agua cruda. La materia orgánica, los
coliformes y los huevos de helminto que no sean removidos en la laguna anaeróbica, serán
eliminados en gran parte en las lagunas facultativas; las lagunas de maduración recibirán el
efluente de las lagunas anteriores y sirven para remover coliformes, huevos de helminto y
materia orgánica para cumplir con la calidad que fija la normatividad vigente. El arreglo
general de la planta, las características de diseño, y calidad del influente y efluente se
muestran en los cuadros 1, 2 y 3, y en el plano titulado “Lagunas de Oxidación, Planta
General-Funcional”.
El número de unidades que integran los dos trenes de procesos de la planta de tratamiento
propuesta fueron los siguientes:
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Primera Etapa
Tren # 1
Segunda Etapa
Tren # 2
Tren # 3
Tren # 4
Lag. anaeróbica Lag. anaeróbica
1
2
Lag. anaeróbica Lag. anaeróbica
3
4
Lag. facultativa 1 Lag. facultativa 2
Lag. facultativa 3 Lag. facultativa 4
Lag. de Mad. 1
Lag. de Mad. 3
Lag. de Mad. 5
Lag. de Mad. 7
Lag. de Mad. 2
Lag. de Mad. 4
Lag. de Mad. 6
Lag. de Mad. 8
El agua cruda procede de un emisor que se bifurcará y operará en dos etapas, derivándose el
agua desde este punto hasta una caja reguladora de presión, cuyo efluente será cuantificado en
un medidor Parshall, y desde ahí, dirigirlo en primera instancia al canal de distribución de las
lagunas anaeróbicas 1 y 2 que operarán durante la primera etapa; para la segunda etapa se
contará con otra caja de recepción, otro medidor Parshall y un canal de distribución, todos
similares a los de la primera, pero destinándose éstos elementos en el agua que arribará a las
lagunas anaeróbicas 3 y 4. La llegada del agua a cada una de las lagunas anaeróbicas, se hará
en dos puntos simétricos y considerando el ancho de las mismas, utilizando dos tuberías de
24” de diámetro provenientes de cada una de las dos cajas de alimentación (CELA 1-1, 1-2, 21, 2-2, primera etapa, y CELA 3-1, 3-2, 4-1, 4-2, segunda etapa). Las cajas referidas serán
alimentadas por el canal de distribución de cada etapa.
El efluente de cada laguna anaeróbica se extraerá a través de cajas de recolección (CSLA 1-1,
1-2, 2-1, 2-2, primera etapa, y CSLA 3-1, 3-2, 4-1, 4-2, segunda etapa) que conducirán el agua
tratada mediante dos tuberías hasta el canal de recolección y de ahí al canal de distribución de
cada una de las lagunas facultativas. Para ambas etapas se contará con cuatro canales de
distribución, dos por etapa y uno por cada laguna facultativa. En lagunas facultativas el agua
de llegada se hará con tres tuberías (18“de diámetro) conectadas a las tres cajas por laguna
adosadas en el canal de distribución correspondiente. Las claves de cada una de las doce cajas
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de alimentación de las lagunas facultativas son las siguientes: CELF 1-1, 1-2, 1-3, 2-1, 2-2 y
2-3 para primera etapa, y CELF 3-1, 3-2, 3-3, 4-1, 4-2 y 4-3 para segunda etapa.
El agua tratada de cada una de las lagunas facultativas se colectará y conducirá a cada laguna
de maduración a través de tres cajas de recolección por unidad y sumando doce en total (CSLF
1-1, 1-2, 1-3, 2-1, 2-2 y 2-3 para primera etapa, y CSLF 3-1, 3-2, 3-3, 4-1, 4-2 y 4-3 para
segunda etapa), mismas que estarán interconectadas con tuberías (18“ de diámetro) entre
ambas lagunas; de la misma manera, ocurrirá en la interconexión del efluente de las primeras
lagunas de maduración con el influente de las segundas lagunas de maduración, cuya clave de
las doce cajas es la siguiente: CSLM 1-1, 1-2, 1-3, 3-1, 3-2 y 3-3 para primera etapa, y
CSLM 5-1, 5-2, 5-3, 7-1, 7-2 y 7-3 para segunda etapa.
Finalmente el efluente de cada una de las segundas lagunas de maduración será desalojado
también con tres tuberías conectadas a tres cajas colectoras, desde donde será enviada el agua
mediante otras tres líneas independientes hasta los canales de recolección del efluente final de
las lagunas de maduración de la primera y segunda etapa del proyecto. Las cajas de
recolección del efluente de cada uno de los cuatro trenes de tratamiento, que también se
señalan en el plano arriba mencionado (“Lagunas de Oxidación, Planta General-Funcional”)
están identificadas con las claves siguientes: CSLM 2-1, 2-2, 2-3, 4-1, 4-2 y
primera etapa, y CSLM 6-1, 6-2,
4-3 para
6-3, 8-1, 8-2 y 8-3 para segunda etapa.
El lodo que se acumule en el fondo de las lagunas anaeróbicas será extraído cada cinco años,
aproximadamente.
Debido a que en un momento dado las tuberías, cajas y aquellos elementos que regulan el
funcionamiento hidráulico de las lagunas anaeróbicas, facultativas y de maduración puedan
presentar problemas de azolve y taponamiento se deberán programar trabajos de
mantenimiento y limpieza de los sistemas de interconexión de los arreglos lagunares. Con el
fin de que la planta de tratamiento funcione adecuadamente y se produzca un efluente de
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calidad continuo y acorde con la normatividad vigente se elaboró el presente Manual de
Operación y Mantenimiento; mismo que se detalla en las secciones subsecuentes.
II.- OPERACIÓN DEL SISTEMA LAGUNAR
II-1.- INFLUENTE DE LA PLANTA
El agua residual generada en la población considerada ha sido canalizada hasta el sitio de la
planta de tratamiento mediante un emisor, mismo que por convenir en el proyecto y dar
servicio a las dos etapas de la planta de tratamiento, se decidió bifurcar, derivando dos líneas
independientes hasta las dos cajas de recepción de agua cruda que será distribuida en cada tren
de procesos. Los gastos y calidad del agua de diseño empleados para la planta se mencionan
en el capítulo 1 de este documento, resumiéndose como sigue:
Caudales
Gasto mínimo
=
378 l/seg.
Gasto medio
=
755.4 l/seg.
(diseño de procesos)
Gasto máximo
=
1,639.24 l/seg.
(diseño hidráulico)
DBO
=
260 mg/l
SST
=
73 mg/l
Grasas y Aceites
=
28 mg/l
Calidad del agua
Nitrógeno total
PTAR SLRC/CAPA
=
6.1 mg/l
Fósforo tot.
=
29.8 mg/l
Colis tot.
=
1.0 x 10^9NMP/100 ml
Colis fec.
=
1.0 x 10^8 NMP/100 ml
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Temp. de diseño
=
15 °C
II.2.- LAGUNAS ANAERÓBICAS
La alimentación de las cuatro lagunas anaeróbicas se hará con el agua residual previamente
colectada y cuantificada (Figura 1). Dado que en el sistema de bombeo de agua cruda se
encuentran integrados los procesos de cribado y de desarenación, la cabeza de la planta de
tratamiento no contará con los procesos de pretratamiento. El efluente del medidor Parshall a
primera etapa será conducido al canal de distribución, el cual lleva el agua a las cuatro cajas
que alimentan a las lagunas anaerobicas 1 y 2 (cajas CELA 1-1. 1-2, 2-1 y 2-2). Cada una de
las cuatro cajas colectoras de agua tiene un dispositivo de control (compuertas), y distribuye
un caudal deseado a cada una de las cuatro tuberías (24” de diámetro) que alimentan por abajo
a las dos lagunas anaeróbicas 1 y 2, específicamente en el punto medio de la profundidad
efectiva, propiciando con esto, que el flujo total que llegue a esta unidad se distribuya
uniformemente a la entrada de cada laguna y mejore su funcionamiento. Para la alimentación
de las lagunas anaeróbicas 3 y 4 se seguirá el mismo mecanismo de operación de las lagunas
anaeróbicas 1 y 2, y tomando en cuenta el sistema de alimentación que ofrecen las cajas
CELA 3-1. 3-2, 4-1 y 4-2.
Con el fin de anticipar las necesidades de operación de las dos lagunas, el arreglo arriba
descrito permite cierta flexibilidad operativa, pudiéndose aplicar ciertas alternativas: conducir
los 189 l/seg por cada uno de los trenes de tratamiento de cualquiera de las dos etapas, o
encauzar todo el flujo por sólo uno de los dos trenes de cada etapa, quedando en un momento
dado fuera de operación uno de ellos. De acuerdo a lo anterior, y tomando en cuenta la DBO
(260 mg/l) y un caudal por tren de tratamiento de 378 l/seg, la carga orgánica de cada opción
de operación sería la siguiente:
¾
Dos lagunas operando (189 l/seg por laguna)
Tren #1, 2, 3 y 4
¾
=
8,484.65 kg/día
Una sola laguna operando (378 l/seg por laguna)
Tren # 1 o 2
=
16,969.31 kg/día
Tren # 3 o 4
=
16,969.31 kg/día
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Es evidente que cuando se quiera pasar el total del caudal de cada etapa de tratamiento (378
l/seg ) por una sola laguna anaeróbica esta unidad se sobrecargará de materia orgánica, además
de abatirse el tiempo de retención a un 50% de su diseño, propiciando seguramente la
disminución de la eficiencia de remoción del sistema y obteniendo un efluente con una DBO
por encima de la requerida; sin embargo, bajo estas condiciones la probable ventaja será que
siempre se estaría tratando el caudal de diseño en las lagunas subsecuentes, aún cuando se le
estuviera dando mantenimiento a éstas unidades o se sacara de operación por diversas razones
cualquier laguna anaeróbica. Otra alternativa, sería para el caso en que la planta estuviera
operando a su máxima capacidad (dos etapas) y se sacara de operación una laguna anaerobica,
dosificar el caudal en partes iguales en las tres lagunas anaeróbicas que estuvieran operando,
resultando con esto un efecto menor en el efluente global de la planta.
Similarmente al sistema de alimentación, el agua de salida de cada una de estas unidades
también se hará por medio de dos tuberías (24“ de diámetro) por laguna que descargarán al
canal de recolección y de ahí al de distribución del agua a las respectivas cajas (cajas CELF
1-1, 1-2 y 1-3 del tren 1, CELF 2-1, 2-2 y 2-3 del tren 2, CELF 3-1, 3-2 y 3-3 del tren 3 y
CELF 4-1, 4-2 y 4-3 del tren 4), las cuales alimentaran el agua efluente al sistema lagunar
facultativo. Como se mencionó antes, las cajas colectora referenciadas contarán con un
mecanismo de flujo (compuertas), con el cual se podrá controlar la salida y entrada del agua
de cada una de ellas.
Las dimensiones de las laguna anaeróbica, al nivel del espejo de agua (Cuadro 1) en ambas
etapas de proyecto son las siguientes:
Largo
(m)
175
Ancho
(m)
51
Tirante de agua (m)
4
Area
(m2)
8,925
Volumen
(m3)
29,371
Relación de taludes internos 1:2
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II.3.- LAGUNAS FACULTATIVAS
El efluente de las lagunas anaeróbicas (Figura 2) se incorporará mediante dos tuberías al inicio
de cada laguna facultativa que con la relación largo-ancho que guardan estas unidades se
podrá manejar y distribuir con uniformidad el flujo, evitando cortos circuitos que impactan
adversamente el funcionamiento de las lagunas. El caudal total de agua de cada uno de los dos
trenes será de 378 l/seg. Las cajas del influente del sistema lagunar facultativo son las
siguientes: cajas CELF 1-1, 1-2, 1-3, 2-1,
2-2, 2-3, 3-1, 3-2, 3-3, 4-1, 4-2 y 4-3
Aún cuando las actividades de limpieza y mantenimiento de las lagunas facultativas se puedan
presentar en lapsos de tiempo muy amplios, se ha analizado la posibilidad de que en un
momento dado cualquiera de las lagunas facultativas de los cuatro trenes puede presentar
problemas diversos que les impidan funcionar, por lo que a reserva de lo que en su momento
determine el OOMAPAS se podrán interconectar los canales de distribución de las lagunas
facultativas 1 y 2, y 3 y 4, de tal manera que cuando se saque de operación cualquiera de las
dos de ambas etapas, la que se quede operando reciba el caudal total de 378 l/seg., subsanando
en parte esta deficiencia, aprovechando operativamente gran parte del tren que presente esta
situación.
No obstante, a lo anterior y suponiendo que por diversas causas tuviera que salir de operación
uno de los dos trenes de lagunas, un tren en funcionamiento podría recibir los 378 l/seg, ya
que los elementos hidráulicos de estas unidades fueron diseñados con un gasto máximo. En
función de la experiencia que se tiene sobre los requerimientos de sacar de operación un
módulo lagunar, se tiene registrado que en un tiempo de 20 años de operación de plantas de
tratamiento similares, el fondo de las lagunas presentó 1 m de altura de material depositado, lo
que permite suponer que por ésta razón las posibilidades de que se tenga que operar el sistema
con un tren de lagunas facultativas se considera a largo plazo.
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Las dimensiones de cada una de las lagunas facultativas, al nivel del espejo de agua, en ambas
etapas de proyecto son las siguientes (Cuadro 2):
Largo
(m)
729
Ancho
(m)
175
Tirante de agua (m)
2
Area
(m2)
127,582
Volumen
(m3)
247,932
Relación de taludes internos 1:2
II.4.- LAGUNAS DE MADURACIÓN
El efluente de las lagunas facultativas (Figura 3) se incorporará mediante cajas y tres tuberías
(18” de diámetro) al inicio de cada laguna de maduración, en donde el flujo como en el caso
de las lagunas facultativas, no requerirá bafles longitudinales ni de otro tipo, ya que con la
relación largo-ancho que guardan estas unidades se podrá manejar y distribuir con
uniformidad el flujo, evitando con esto cortos circuitos que impactan en cierta medida en el
funcionamiento de las lagunas. El caudal total de agua de los cuatro trenes (dos por etapa)
será de 755.4 l/seg.. Las cajas del efluente de las lagunas facultativas serán las mismas que las
del influente del sistema lagunar de maduración primaria son las siguientes: CSLF 1-1, 1-2 y
1-3 del tren 1, CSLF 2-1, 2-2 y 2-3 del tren 2, CSLF 3-1, 3-2 y 3-3 del tren 3 y CSLF 4-1, 4-2
y 4-3 del tren 4.
Similarmente a las cajas de interconexión entre las lagunas facultativas y las de maduración
primaria, las cajas que interconectan las lagunas de maduración primaria y las de maduración
secundaria presentan las mismas características, identificándose como: CSLM 1-1, 1-2 y 1-3
del tren 1, CSLM 3-1, 3-2 y 3-3 del tren 2, CSLM 5-1, 5-2 y 5-3 del tren 3 y CSLM 7-1, 7-2 y
7-3 del tren 4.
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De igual forma que en las lagunas anteriores los elementos hidráulicos de las lagunas de
maduración, también fueron diseñados con el gasto máximo (gasto medio *2.17) resultando de
1,639.24 l/seg para las dos etapas del proyecto, razón por la cual cuando por diversas causas
tuviera que salir de operación uno de los dos o cuatro trenes de lagunas, el caudal total podría
enviarse por los tres trenes disponibles sin problemas de inundaciones de unidades; sin
embargo, desde el punto de vista de la eficiencia de remoción de contaminantes podrían
presentarse diferencias en cuanto a la calidad del agua requerida.
Las dimensiones de cada una de las lagunas de maduración, al nivel del espejo de agua, son
las siguientes (Cuadro 3 y 4):
Largo
(m)
385
Ancho
(m)
175
Tirante de agua (m)
1.5
Area
(m2)
67,375
Volumen
(m3)
98,543
Relación de taludes internos 1:2
III.- ARRANQUE DEL SISTEMA
La operación de la planta en cada etapa se iniciará derivando el agua cruda proveniente del
emisor hasta la caja de recepción de la planta. Como la planta no cuenta con pretratamiento, el
agua residual llegará directamente al sistema lagunar.
Para iniciar la operación del sistema lagunar anaeróbico deberá tomarse en cuenta el flujo de
agua que va a arribar a la planta y el número de trenes que se desea poner en operación, de tal
manera que se asegure en caso de utilizar más de un tren, la apertura correcta que deberá
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considerarse en cada uno de los dispositivos de control hidráulico. Como la primera etapa de
la planta contempla dos lagunas anaeróbicas el flujo de agua proveniente del canal de
distribución alimentará exclusivamente las cajas CELA 1-1. 1-2, 2-1 y 2-2. Cuando arranque
la segunda etapa la operación de las otras dos lagunas anaeróbicas se seguirá el mismo
procedimiento, controlando el flujo de llegada mediante compuertas manuales instaladas a la
entrada de las cajas CELA 3-1,
3-2, 4-1 y 4-2 de las lagunas mencionadas (Figura 1)
El efluente de cada una de las lagunas anaeróbicas se incorpora a los canales de recolección,
que conducen el agua hasta los canales de distribución de las lagunas facultativas,
interconectando las cajas con las tuberías de alimentación de dichas lagunas y derivándose el
total del flujo de cada tren que es de 378 l/seg., Lo anterior se realizará colocando una
compuerta justo en cada una de las salidas de las cajas (Figura 2). Para las lagunas de
maduración se seguirá el mismo método que el de las lagunas facultativas.
Después de haber ajustado el conjunto de compuertas que regulan el gasto de cada una de las
lagunas consideradas, es de esperarse que el sistema no alcance desde su arranque la eficiencia
de diseño; por lo que se requiere de un período de maduración para lograrlo, mismo que
depende de la temperatura, características del agua residual y del desarrollo de la población
microbiana, entre otros factores, pudiendo variar este proceso de semanas a meses.
Para el arranque de la primera etapa de la planta se procederá a llenar las lagunas anaeróbicas
hasta la altura de diseño, esto se logrará con facilidad debido a su área limitada; es
conveniente adicionar cal, de ser necesario, para llevar el pH hasta un valor entre 6.5 y 7.0 que
favorece el desarrollo de los microorganismos adecuados y además ayuda en caso de que se
emitan malos olores.
El efluente de las lagunas anaeróbicas será enviado a las lagunas facultativas, en donde el
crecimiento de las algas no se establece tan rápidamente como en la población de bacterias,
por lo que el período de aclimatación es mayor que para las lagunas anaerobias.
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Los sólidos contenidos en el agua residual sedimentan y gradualmente sellan el fondo de la
laguna, por su gran área se recomienda dividir temporalmente, la laguna en secciones. Es
decir, se construyen uno o dos bordos de tierra con una altura no mayor de 50 cm, los cuales
serán colocados a lo ancho de la laguna, dividiéndola a la mitad o en tercios. Así, la primera
sección se llenará en pocos días y el agua residual se derramará sobre el dique permitiendo
que se llene la siguiente sección dependiendo del tamaño de la laguna y del gasto, la laguna se
llenará hasta su altura de diseño.
Esta medida permite que el fondo de la laguna se llene más rápido y ayuda a prevenir el
crecimiento de plantas acuáticas. En caso de que se cuente con más de una laguna, se
procederá de la siguiente manera: después de llenar la primera laguna por el método antes
indicado, se debe cerrar la alimentación y desviar el agua residual a la segunda laguna para
llenarla por secciones al igual que la primera laguna, permita la aclimatación de la primera
laguna durante un tiempo aproximado de 10 a 20 días, mientras que la segunda laguna se
llena.
Un indicio de aclimatación sucede cuando la laguna se torna de color verdoso. No permita la
entrada de agua residual nueva (fresca) antes de que se logre la aclimatación de la laguna.
Una vez que está llena la segunda laguna, permita su aclimatación desviando el agua residual
a la primera laguna ya aclimatada, descargando el agua tratada en la salida. Si las lagunas
están conectadas en serie el agua tratada pasará de la primera laguna a la segunda y la
descarga se hará por la salida de la segunda laguna. Si las lagunas están conectadas en
paralelo, cuando ya estén aclimatadas, se deberá permitir que el agua residual entre en ambas
lagunas y descargue por cada uno como agua tratada.
IV.- CONTROL DE FACTORES FÍSICOS Y BIOLÓGICOS
IV.1.- CONTROL DEL PROCESO
La operación adecuada de un sistema lagunar requiere que el operador conozca cómo se deben
manejar los posibles problemas que se presentan en las lagunas de estabilización. A
continuación se plantean soluciones a los problemas más comunes que se tienen durante la
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operación de las lagunas de estabilización; sin embargo, la elección de la solución más
apropiada dependerá de los recursos con que cuente la planta. Además es importante que el
operador tenga en cuenta las repercusiones que se pueden provocar, cuando existe el problema
y él no lo soluciona.
Indicadores Visuales
Color
En los sistemas lagunares, la observación de la coloración y apariencia del agua proporciona
datos importantes sobre condiciones generales del proceso, un cambio de éstos puede
pronosticar un cambio en el comportamiento del sistema.
Así, una variación en la coloración y apariencia del agua de la laguna puede ser causada por la
presencia de diferentes tipos de microorganismos o por variaciones en la carga orgánica,
temperatura, pH, intensidad de la luz y volumen del líquido entre otros.
Las lagunas anaeróbicas, facultativas y de maduración pueden presentar diferentes
coloraciones.
Color Verde Obscuro.- Indica que la laguna está operando normalmente.
Color Verde Denso.- Indica un crecimiento excesivo de algas que puede ser resultado de una
reducción de la capa aerobia y que por lo tanto se pueden tener condiciones anaerobias en las
zonas profundas de la laguna.
Color Verde Lechoso.- Usualmente indica que la laguna ha comenzado el proceso de
autofloculación. Esto sucede cuando el pH y la temperatura de la laguna se han elevado hasta
un punto tal, que se produce la precipitación de los hidróxidos de calcio o de magnesio,
acarreando consigo a las algas y otros microorganismos al fondo de la laguna. Este fenómeno
regularmente se presenta en lagunas poco profundas o en la superficie caliente de las lagunas
profundas.
Color Azul-Verde.- Una nata de color azul-verdosa con aspecto oleoso en la laguna es una
indicación de la presencia de algas azul-verde. Algunas de estas especies son formadoras de
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natas que impiden el paso de la luz solar y otras especies producen toxinas, por lo que no
permiten el funcionamiento normal de la laguna.
Color Verde - Amarillento o Blanquecino.- Indica que se inició el proceso de acidificación de
la laguna.
Color Café-Amarillento o Pardo.- Esta coloración es causada por el crecimiento excesivo de
rotíferas o de crustáceos microscópicos como la pulga de agua, los cuales se alimentan de las
algas y pueden acabar con la población íntegra de algas en pocos días. Esto trae consigo la
reducción de oxígeno disuelto y pH, además de la probable emisión de malos olores. Una
coloración rosada se presenta ocasionalmente en las lagunas de maduración debido a las
mismas causas y son el resultado de la falta de manejo del problema en las lagunas anteriores.
Color Rojizo.- Puede indicar en algunos casos, presencia de bacterias reductoras de azufre y
por lo tanto, condiciones anaerobias.
Color Gris.- Generalmente se presenta cuando la laguna ha sido sobrecargada con materia
orgánica y/o el tiempo de retención es tan corto que no se obtiene la completa estabilización
de la materia orgánica.
Color Negro con presencia de materia flotante.- Normalmente indica una rápida degradación
de los lodos del fondo de la laguna, lo cual es provocado por cambios en la composición del
agua residual o por sobrecarga de la laguna produciéndose malos olores.
A su vez, las lagunas anaerobias presentan una coloración gris en condiciones normales de
operación cuando se tratan aguas residuales municipales pudiéndose presentar cambios de
coloración a causa de descargas industriales.
Olor
Por otra parte, también se debe prestar atención a la aparición o cambio en el olor del agua de
la laguna, ya que esto indica que se está produciendo un cambio en el funcionamiento de la
laguna y debe investigarse lo antes posible su causa.
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La emisión de malos olores normalmente es causada por: sobrecarga de la laguna, aumento
repentino en la carga orgánica, cambios en la composición del agua residual, desarrollo de
condiciones anaerobias, etc. Los olores desagradables pueden provenir de los depósitos de
lodo flotante y de la vegetación en putrefacción de la propia agua tratada, etc.
Transparencia
Otro aspecto que se debe considerar es la transparencia de la laguna, ya que ofrece una
excelente indicación relativa de las concentraciones de algas y por lo tanto del oxígeno
disuelto en la laguna.
La transparencia de un sistema de lagunas en serie funcionando sin problema, evidencia un
aumento de transparencia junto con el grado de tratamiento. Así, una laguna primaria
funcionando con una carga orgánica aplicada entre 200 y 400 kg DBO5 /ha-d, en promedio
tienen una transparencia que se aproxima a los 10 cm y una laguna secundaria de la misma
serie ofrece transparencias al rededor de 15 cm. Una transparencia y color fuera de los
esperados en cada tipo de laguna, acompañados de los datos de transparencia, proveen de una
valiosa e inmediata información concerniente a la carga orgánica aplicada o si es el caso de
una laguna de maduración, de algún problema de sobrepoblación de microorganismos
predadores de algas. Hay que tomar siempre en cuenta que estos cambios están, por lo
general, íntimamente relacionados con cambios de carga orgánca y por lo tanto es necesario
estar especialmente alerta en tiempos de cambios estacionales. La transparencia se mide por
medio del Disco Secchi.
Indicadores Analíticos
Localización de Sitios de Muestreo
El control de un proceso de tratamiento se basa en la medición de parámetros, los más
significativos para este sistema son: pH, temperatura, oxígeno disuelto, conductividad
eléctrica, demanda bioquímica de oxígeno (DBO), demanda química de oxígeno (DQO),
sólidos suspendidos totales (SST), grasas y aceites, coliformes, nitritos (NO2), nitratos (NO3)
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, amonio (NH4), nitrógeno proteico, fosfatos totales y ortofosfatos. Ellos proporcionan la
información necesaria para conocer las condiciones en que está trabajando el proceso y es por
esta razón, que es de suma importancia que el operador tome adecuadamente la muestra de
agua residual que servirá para hacer dichos análisis.
Debido a que las lagunas de estabilización se encuentran en reposo, el agua presenta diferentes
características dependiendo de la profundidad a la cual se tome la muestra. En las lagunas
anaerobias se recomienda tomar la muestra a una profundidad de 20 a 30 cm.
Relativo a las lagunas facultativas la mayor concentración de algas se presenta en los primeros
15 cm de profundidad, sin embargo el efluente de agua tratada es tal como se encuentra a más
de 30 cm de la superficie, por lo que es conveniente tomar la muestra a 50 cm de la superficie.
En las lagunas de maduración la toma de muestra debe ser a 50 cm de la superficie.
Para tomar la muestra del influente, se recomienda hacerlo en la estructura inmediatamente
anterior a la entrada de la laguna.
Durante el arranque y cuando se requiere optimizar el funcionamiento de cada una de las
lagunas de la planta de tratamiento tanto para la primera como la segunda etapa se sugiere que
la toma de muestra se realice en los siguientes puntos por etapa (Figuras 4 y 5):
Influente (agua cruda)
Efluente lagunas anaeróbicas 1 y 2,
Efluente lagunas facultativas 1 y 2,
Efluente lagunas de maduración 1, 2 3 y 4
Efluente global del tren lagunar 1 (primera etapa)
Efluente global del tren lagunar 2 (primera etapa)
Efluente final de ambos trenes
Esto permite determinar la eficiencia de remoción de cada elemento y detectar si alguno de
ellos funciona incorrectamente. Una vez optimizado el funcionamiento de cada una de las
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lagunas que integran los dos trenes de tratamiento por etapa, el número de sitios de muestreo
se podría reducir a la siguiente cantidad (Figura 6):
1.- Influente (agua cruda)
2.- Efluente laguna anaeróbica 1 o 2 y 3 o 4
3.- Efluente laguna facultativa 1 o 2 y 3 o 4
4.- Efluente de la laguna de maduración 1 o 2, 3 o 4, 5 o 6 y 7 o 8.
5.- Efluente global del tren lagunar 1 (primera etapa)
6.- Efluente global del tren lagunar 2 (primera etapa)
5.- Efluente global del tren lagunar 3 (segunda etapa)
6.- Efluente global del tren lagunar 4 (segunda etapa)
7.- Efluente global sistema lagunar (primera etapa)
8.- Efluente global sistema lagunar (segunda etapa)
9.- Efluente global planta de tratamiento
Sitios de Muestreo de Rutina
Debido al alto costo que demandan los análisis de laboratorio por cada muestra compuesta que
se desee procesar, en muchas plantas de tratamiento el número de sitios de muestreo se
reducen al influente y efluente del sistema lagunar, considerando que la planta opera en
condiciones estables. La frecuencia de muestreo que se sugiere es de 20 muestras por mes para
cada sitio de tratamiento; en caso de monitorear sólo la entrada y salida de la planta se
requerirían 40 muestras por mes. Con los 20 días monitoreados se estará en la posibilidad de
obtener un promedio mensual y conocer la eficiencia de remoción de contaminantes de la
planta.
Los parámetros de laboratorio señalados al analista que dependerán de las necesidades del
proceso serán determinadas por el jefe de la planta y el supervisor, quienes decidirán cuales de
los parámetros siguientes deberán realizarse: DBO y DQO total y soluble, nitrógeno, fósforo,
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grasas y aceite, coliformes totales y fecales, huevos de helminto, sólidos, metales etc. Las
determinaciones de campo incluyen los parámetros de pH, temperatura del agua y ambiente,
conductividad, trasparencia, color, olor y materia flotante.
Consideraciones de Muestreo
Para evaluar el funcionamiento de la planta de tratamiento es de vital importancia seleccionar
y ubicar sitios de muestreo que aseguren la determinación confiable del nivel de eficiencia de
los procesos intermedios, y por supuesto, del comportamiento global de la planta.
De acuerdo al arreglo lagunar que presenta la planta de SLRC y a los sistemas de
interconexiones que guardan los procesos entre sí, se determinó que para adoptar un control
más estricto del funcionamiento de la planta, deberían incluirse estaciones de muestreo que
permitieran conocer el grado de remoción de contaminantes de cada una de las dos lagunas
anaeróbicas, de cada tren lagunar (1 y 2) y de cada laguna que integran dichos trenes. El
número de sitios propuestos puede disminuir en la medida que se quiera controlar la operación
de la planta y/o por la capacidad de procesamiento de muestras con que cuente el laboratorio.
La descripción y localización de los sitios de muestreo considerados con anterioridad,
haciendo hincapié de los aspectos más relevantes de los mismos son los siguientes (Figuras 4,
5 y 6):
1 Influente a la Planta.- Localizado sobre la caja de llegada del emisor donde se encuentran
totalmente mezclada el agua cruda procedente de la tubería de aguas negras de la localidad.
Con el control de la calidad del agua en este punto, se podrán registrar los caudales y
concentraciones de los parámetros fisicoquímicos de control del proceso, así como los de
carácter bacteriológico (Coliformes y huevos de helminto), con los cuales se podrán conocer
las condiciones de carga hidráulica y orgánica que arriben a la planta, para compararse con las
de diseño. Con esta información se podrá determinar la eficiencia de tratamiento de los
procesos de interés de la planta.
2, 3, 4 y 5 Ubicados a la salida de las lagunas anaeróbicas. Representa el influente de las
lagunas facultativas que estará recibiendo el efluente de las lagunas anaeróbicas Con estos
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puntos de control se podrá tener información de cada laguna por separado, en cuanto a
eficiencias de remoción de contaminantes orgánicos y comportamiento de huevos de
helmintos y coliformes.
6, 7, 8 y 9 Efluente de lagunas facultativas 1, 2, 3 y 4.- Ubicados a la salida de las lagunas
facultativas, también considerados como el influente de las lagunas de maduración 1, 3, 5 y 7.
La información reportada en este lugar será básica para conocer el funcionamiento de este tipo
de lagunas, cuando se compare con los datos del sitio de muestreo 2, 3, 4 y 5
(efluente de
lagunas anaeróbicas de ambas etapas de proyecto).
10, 11, 12 y 13 Efluente de lagunas de maduración 1, 3, 5 y 7.- Ubicados a la salida de las
lagunas de maduración citadas. La información reportada en este lugar será básica para
conocer el funcionamiento de este tipo de lagunas, cuando se compare con los datos de los
sitios de muestreo 6, 7, 8 y 9 (efluente de lagunas facultativas 1, 2, 3 y 4).
14, 15, 16 y 17. Efluente de lagunas de maduración 2, 4, 6 y 8. La información reportada en
este lugar será básica para conocer el funcionamiento de este tipo de lagunas, cuando se
compare con los datos de los sitios de muestreo 10, 11, 12 y 13 (efluente de lagunas de
maduración 1, 3, 5 y 7), pudiendo definir con los datos analizados los niveles de eficiencias de
remoción de materia orgánica, huevos de helmintos y su relación con los valores considerados
en el diseño de éstas unidades. Los sitios 14, 15, 16 y 17 también se considerarán como el
efluente global de los trenes lagunares 1, 2, 3 y 4.
18 y 19 Efluente global de cada sistema lagunar (primera y segunda etapa).- Localizados a la
salida donde se juntan los efluentes de los trenes 1 y 2 (primera etapa) y los efluentes de los
trenes 3 y 4 (segunda etapa). Este sitio será monitoreado por el personal de la planta y las
autoridades interesadas en la calidad de agua de este efluente.
20 Efluente global de la planta de tratamiento.- La muestra colectada en este lugar
corresponderá a una muestra compuesta que se elabore con el efluente de los sistemas
lagunares de la primera (sitio 18) y segunda etapa (sitio 19).
Por otro lado, dentro de la evaluación de las lagunas, se tomará en cuenta el tiempo
deretención de cada unidad monitoreada, debiendo defasar el muestreo del efluente con
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respecto al del influente, de tal manera que las muestras colectadas sean representativas, y
consecuentemente, los datos de laboratorio y las eficiencias de remoción calculada a partir de
la información analítica solicitada.
A continuación se presenta un cuadro de datos de las lagunas para el manejo y defasamiento
de la colección de muestras con respecto al tiempo de retención.
Concepto
Unidad Anaerobia Facultativa Maduración Maduración
Lagunas
No.
4
4
4
4
Gasto/laguna
l/seg
189
189
189
189
Tiempo de retención
Días
1.76
15.19
6.04
6.04
Volumen/laguna
m3
28,636
247,932
98,543
98,543
Area/laguna
m2
8,967
127,582
67,375
67,375
Profundidad
m
4
2.0
1.5
1.5
De acuerdo a la información anterior en donde se están considerando los gastos de diseño de
proyecto de la planta, las dimensiones actuales de las lagunas, volúmenes de proyecto y los
tiempos de retención que resultan para cada laguna, tren y del esquema integral de la planta, se
procederá a colectar las muestras del influente y efluente de cada caso particular, siguiendo el
proceso siguiente:
Asentar con exactitud la fecha y la hora del muestreo
Medir el gasto de entrada en cada caso considerado (por laguna, tren o en el influente de la
planta)
Colectar la muestra del influente en el sitio deseado
Colectar la muestra del efluente, tomando en cuenta el tiempo de retención del cuerpo de agua
monitoreado.
Ejemplo
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Supongamos que el día 5 de febrero del 2003 a las 9:00 de la mañana se realizó un muestreo a
la entrada de una laguna facultativa con un tiempo de retención de 3.98 días, para evaluar el
funcionamiento de ésta se desea conocer la fecha y hora en que deberá de colectarse la
muestra del efluente de esta unidad.
Laguna facultativa
T retención
=
3.98 días = 3 días 23 horas 31 minutos y 12 segundos
Muestreo
=
3 días 23 horas 31 minutos 12 segundos +9
=
4 días 08 horas 31 minutos y 12 segundos
=
9 de febrero a las 08 horas 31 minutos y 12 segundos
horas(muestreo)
Fecha de muestreo
Dado que la variabilidad tanto de caudal como de calidad del agua que ingresa a la planta
ocurre casi siempre a lo largo de cada día, es necesario siempre considerar el tiempo de
retención en la toma de muestras de cualquiera de las lagunas anaeróbicas, facultativas y de
maduración.
Cualquier análisis desde el más sencillo al más complejo, basa en gran medida la confianza y
reproducción de sus resultados, en la persona encargada de tomar las muestras, que en este
caso es el operador.
La toma de muestras para los análisis de laboratorio es muy importante y delicada, debido a
que resultados dudosos pueden ser ocasionados por una mala técnica en la obtención de las
muestras, por falta de limpieza de los recipientes de colección de muestras o por un mal
criterio en el lugar de la colecta de las muestras; trayendo consigo pérdidas económicas
importantes.
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Normas Generales
Previamente al muestreo, toda persona encargada debe tener en cuenta las siguientes normas
de prevención:
Personales : El encargado de muestreo debe estar provisto de guantes de hule de manga larga,
para evitar contaminación tanto en su persona como en la muestra a tomar. Una vez realizado
el muestreo, debe sumergirlos por media hora en una solución de cloro al 0.5 % (diluir 50 ml.
de hipoclorito de sodio al 10% en 1 litro de H20)
Materiales : Todo material usado para colectar la muestra debe estar totalmente limpio y
exento de residuos sólidos o líquidos. Debe lavarse previamente con abundante agua y si es
necesario con un detergente apropiado para ser posteriormente enjuagado y lavado con agua
fresca, hasta asegurar la total higiene del recipiente muestreador.
Recipientes de Muestreo
Para muestreos de análisis físicos y químicos (sólidos en todas sus forma, D.B.O. oxígeno
disuelto etc.), se usan normalmente garrafones de plástico, inertes, de aproximadamente 5
litros de capacidad, provistos de tapa plástica con rosca. Se sugiere que sean de un color
uniforme debidamente identificados mediante números.
Para muestreos de tipo bacteriológico (coliformes totales), se usan frascos de vidrio neutro, de
120 ml de capacidad, con tapa esmerilada, cubierta con doble envoltura, la primera de papel
aluminio y otra de papel café (kraft), debidamente identificados. Esterilizados previamente en
el laboratorio, para abrir el frasco en el momento del muestreo, se gira previamente la tapa
para asegurarse que no esté pegada, luego se desprende con sus envolturas sosteniéndola en la
mano, se llena el frasco. El cierre del frasco debe desplazar un pequeño volumen de agua en
desperdicio. Debe insistirse en proceder con absoluta higiene, evitando en todo momento que
los dedos toquen la boca de los frascos. Para la medición de los volúmenes de muestra
necesarios, se usan probetas graduadas generalmente de 500 ml. de capacidad o vasos de
precipitado con graduación propia.
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Muestreo
Antes de iniciar el muestreo, debe enjuagarse el elemento muestreador 3 veces con el agua a
colectar.
Evite la aereación excesiva de la muestra en el momento de la colecta de muestras para los
distintos parámetros, en especial para oxígeno disuelto y D.B.O.
Evite la toma de muestras en zonas de puntos muertos como canaletas auxiliares de desagüe,
secados, etc.
Tampoco tome la muestra junto a las paredes o el fondo del ducto, sino
buscando la zona más representativa (normalmente a una profundidad mínima de 15 cm. y en
el centro geométrico del ducto).
Determine en lo posible, la temperatura y el pH del agua a colectar, junto con la colecta de la
muestra.
Coloque la boca del aparato muestreador en sentido contrario al flujo; o bien, desplace el
frasco horizontalmente para crear una contracorriente.
Si la muestra es colectada de una válvula de muestreo, debe previamente dejarse escurrir el
líquido a muestrear, por lo menos 1 minuto antes de tomar la muestra para obtener el agua del
cuerpo principal muestreado y no de la tubería final.
Las medidas generales para conocer el volumen y preservación de las muestras que serán
sometidas a análisis incluyen las recomendadas por el Standard Methods, APHA.
Frecuencia de Muestreo
La frecuencia que se sugiere para tomar las muestras está especificada en la tabla de abajo;
pero ésta deberá ser ajustada de acuerdo a las instrucciones del supervisor, el cual deberá
contactar con el laboratorio que llevará a cabo el análisis de las muestras para saber el día y la
hora en que podrá recibirlas.
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Si el laboratorio se encuentra a cierta distancia las muestras del influente y efluente deberán
ser colocadas y preservadas por el operador.
Frecuencia de Muestreo
Parámetro
Veces /mes
Transparencia
20
pH
20
Temperatura
20
Conductividad eléctrica
20
Oxígeno Disuelto
20
DBO total y soluble
20
DQO total y soluble
20
Sólidos Suspendidos (9 formas)
10
Sólidos sedimentables
20
Huevos de helminto
2
Coliformes totales y fecales
10
Cabe mencionar que una vez que se conozca el comportamiento de la planta y se opere en
forma óptima y estable la frecuencia de muestreo podría disminuirse hasta el nivel que
consideren los responsables de la operación de la planta.
Parámetros de Campo
Se denomina parámetro de campo a la determinación que se realiza en el mismo lugar en que
se toma la muestra. Los parámetros de campo de mayor importancia son: pH, temperatura,
oxígeno disuelto conductividad eléctrica y transparencia. Estos están a cargo del operador y a
continuación se explica la forma en que se realiza la medición.
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Determinación de pH
El pH es una medida que expresa el grado de acidez o nivel básico de un líquido. La escala de
valores de pH comprende de cero a 14. El agua con un valor de pH de 7.0 se encuentra en el
punto medio de la escala y se considera neutra. Mientras más fuerte es la intensidad de la
acidez menor será el valor del pH. Un valor de pH de cero indica que la muestra es muy ácida
y un valor de pH de 14 indica que la muestra es intensamente alcalina.
A. Equipo sugerido
Potenciómetro con electrodo de Calomel.
Pipeta con agua destilada.
Vaso de precipitado de 500 ml.
Soluciones Buffer de pH 4.0 y 7.0.
B. Procedimiento
1. Se deposita en un vaso de precipitado una muestra representativa, previamente
homogeneizada
2. Se introduce el electrodo en el vaso de precipitado, se lee la lectura cuando el valor
permanece constante. Es importante enjuagar el electrodo cada vez que se tome una lectura.
Nota : Antes de usar el potenciómetro, deberá ser calibrado con las soluciones buffer de pH
4.0 y 7.0.unidades
Temperatura
La temperatura es un parámetro muy importante, teniendo influencia sobre el contenido de
oxígeno disuelto y sobre la actividad de los microorganismos.
A. Equipo sugerido.
Pipeta con agua destilada
Termómetro (0 a 100) ºC
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B. Procedimiento
Antes de sumergir el termómetro debe estar perfectamente seco.
Sumergir el termómetro 3 cm bajo de la superficie del líquido, agitarlo y hacer la lectura 30
segundos después.
Hacer esta lectura con el termómetro en movimiento.
La lectura de la temperatura debe efectuarse en el lugar de muestreo y con el bulbo dentro de
la muestra.
Lavar el termómetro con agua limpia y secarlo para que se encuentre en condiciones de
efectuar la siguiente determinación.
Oxígeno Disuelto.
El oxígeno es un gas que se disuelve en el agua residual bajo su forma molecular O2. La
solubilidad de éste depende especialmente de la temperatura y presión atmosférica, viéndose
afectado además por el movimiento del agua residual, profundidad, acción de la luz, nivel de
nutrientes y de la cantidad de microorganismos presentes.
Su medición se puede realizar por dos métodos básicos: por titulación siguiendo el método
Winkler o utilizando un equipo dotado de electrodos.
En caso de tener un equipo especializado siga las instrucciones para su uso, a continuación se
describe la metodología para medir oxígeno disuelto en un oxímetro YSI; de no contar con
éste, la determinación deberá ser hecha por titulación, para lo cual usted sólo tendrá que fijar
la muestra para su posterior titulación..
A. Equipo.
Oxímetro YSI (con electrodo de membrana).
Membranas
Solución para el electrodo de membrana
Pipeta con agua destilada
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Termómetro
Matraz Erlenmeyer ó frasco Winkler
B. Calibración del Oxímetro
Se verifica que no haya burbujas en el electrodo, si hay burbujas es necesario cambiar la
solución y la membrana, dicha solución ya viene preparada con 5.25g de KCI y 1/6 ml de
Kodack Photo-Flo.
Se gira el botón a RED LINE y la aguja debe coincidir, con la marca roja.
Posteriormente se gira el botón a ZERO y la aguja debe coincidir, con el cero de la escala.
Enseguida se gira el botón a donde indica la temperatura y se deja durante 5 minutos. Pasado
dicho tiempo se toma la temperatura y se busca en la tabla que viene especificada en el
aparato, el valor adjunto en mg/l y se multiplica por el factor de cambio de presión.
5 Girar la perilla a la posición CAL. y registrar la lectura en mg/l
C. Determinación.
Se deposita en una matraz Erlenmeyer la muestra a analizar, rápidamente se introduce el
electrodo en la muestra.
Luego se pone a funcionar un agitador para lograr la homogeneidad de la muestra. En los
equipos que no cuentan con un instrumento para medir la temperatura, se mide con un
termómetro sencillo ( 0 a 100 º C ), ambas mediciones deben ser simultáneas.
El valor de medición se lee directamente en mg O2/l. Los resultados se reportan en mg/l
NOTA : Con respecto a la conservación del electrodo, a su preparación para la calibración y
medición así como la verificación de las mediciones para determinar errores, o para conocer
indicaciones de uso, se deben consultar las instrucciones que se entregan junto con cada
equipo.
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Conductividad Eléctrica
Dentro de los métodos de análisis, que comúnmente se realizan en el campo, se encuentra la
determinación de dicho parámetro que es función de la presencia de sólidos disueltos en las
muestras de aguas residuales.
Para este análisis se utiliza el conductímetro; sin embargo, también se puede utilizar un
potenciómetro; en el cual se determina tanto el pH como la conductividad eléctrica del agua
residual.
A. Equipo sugerido.
Potenciómetro
Medidor de Conductividad
Probeta de 250 ml.
B. Procedimiento
1. Se deposita agua destilada en una probeta de 250 ml, se introduce el electrodo agitando, los
movimientos verticales para expulsar cualquier burbuja de aire presente dentro del mismo. El
electrodo deberá estar cubierto casi por completo de agua.
2. Cada lectura que se realice con el electrodo deberá ser enjuagado con agua destilada,
asegurándose de lavar el interior del electrodo, evitando de esta manera que las lecturas no
sean representativas de la muestra en turno.
NOTA : Los aparatos de lectura (potenciómetros o conductímetros ) actuales no necesitan de
un precalentamiento, basta con un ajuste semanal de la calibración.
Transparencia
La medición de la transparencia permite determinar la penetración de la luz en el agua; es muy
fácil de realizar y es una buena indicación de la concentración de algas en la laguna.
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Esta determinación se realiza con un disco Secchi, que es un disco metálico de 20 cm de
diámetro, dividido en cuatro partes iguales, pintadas de blanco y negro en cuadrantes en forma
alternada. El disco está sujeto en su punto central a una cuerda o a una regla.
Para efectuar la medición, se introduce el disco en el agua hasta que justamente no pueda ser
detectado. La profundidad es medida en la varilla ya que ésta cuenta con graduación. La
penetración de la luz en la laguna es el doble de la profundidad indicada.
Esta medición se debe efectuar dos veces por semana en cada laguna, de preferencia al medio
día.
Cálculo de Parámetros de Control
Eficiencias
La eficiencia del tratamiento generalmente se reporta en relación de los parámetros de DBO ó
DQO, sólidos suspendidos totales y coliformes. Para asegurar eficiencias de remoción de
contaminantes reales se deberá realizar la colección de muestras en función del tiempo de
retención, tal y como se indicó en la sección de “Consideraciones de Muestreo”.
Su cálculo se realiza mediante la aplicación de la siguiente formula.
% Rem = Ce - Cs x 100
Ce
donde,
% Rem = Porcentaje de Remoción ( % )
Ce=
Concentración de Entrada ( mg/l )
Cs=
Concentración de Salida ( mg/l )
Para el caso de coliformes, Ce y Cs tienen unidades de NMP (número más probable ).
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Ejemplo
Calcule la eficiencia de un sistema lagunar cuyo DBO de entrada es 173 mg/l y de salida es 30
mg/l. Además, la concentración de sólidos suspendidos totales de entrada es 350 mg/l y de
salida es 30 mg/l.
Ce DBO = 173 mg/l
% Rem = Ce - Cs x 100
Ce
Cs DBO = 30 mg/l
% Rem DBO = 173 - 30 x 100
173
% Rem DBO = 82.7%
Ce SST = 350 mg/l
% Rem SST = 350 -100 x 100
350
Cs SST =100 mg/l
% Rem SST = 71.43 %
Tiempo de Retención
Se define como el tiempo teórico requerido para que a una velocidad de flujo determinada
(preestablecida), el agua residual pase a través de una unidad de tratamiento. Este parámetro
es sumamente importante en la colección de muestras del influente y efluente de cada laguna o
tren de tratamiento; la relación que guarda el tiempo de retención con la importancia de la
colección de muestras se describe en la sección denominada “Consideraciones de Muestreo”.
El tiempo de retención hidráulico (TRH) se puede calcular por la siguiente ecuación:
TRH = V
Q
donde,
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TRH = tiempo de retención hidráulico.
V = volumen de la laguna (m3)
Q = gasto de la laguna (m3/día)
Generalmente el tiempo de retención se expresa en horas (h) o en días (d)
Ejemplo
Las lagunas anaeróbicas de una planta de tratamiento tienen un volumen de 1 183,950 m3 y un
gasto de llegada de 1300 l/s. Calcule el tiempo de retención hidráulico (TRH) del conjunto de
lagunas.
V= 1,183 950 m3
Q= 1300 l/s
Haciendo la conversión de unidades para el gasto,
Q=
Q=
1300 l/s x m3/1000 l x 86,400 s/día
112,329 m3/d
TRH = V =
Q
1,183,950 m3 = 10.54 d
112,320 m3/d
Carga Orgánica
La carga orgánica es la cantidad de materia orgánica contenida en el agua residual y puede ser
calculada en diferentes modalidades:
Puede referirse a kilogramos o gramos de DBO5 por habitante y por día (kg o g DBO5/hab-d),
si el intervalo fuera de 40 a 80 g DBO5/hab-d; en la determinación de este parámetro se
tomará un valor de 60 g DBO5 /hab-d.
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Ejemplo 1
Si la DBO5 unitaria es de 60 g/hab-d, cuál es la concentración de DBO5 promedio si la
aportación de aguas residuales es de 225 l/hab-d.
60g DBO5/hab-d
Conc. DBO (mg/l) = 60 g/hab-día / 225 l/hab-día
Conc. DBO (mg/l) = 0.26667 g/l
Conc. DBO (mg/l) = 266.7 mg/l
Ejemplo 2
Calcule la carga orgánica diaria aportada por una población de 376,250 habitantes a razón de
60 g DBO5/hab-d.
Carga Orgánica =
(376, 250 hab) (60g DBO5/hab-d)
Carga Orgánica =
22, 575,000 g/día
Carga Orgánica =
22,575 kg/día
Ejemplo 3
Calcule la carga orgánica diaria en el agua residual producida en la población anterior, con
una aportación de 225 l/hab-d y una concentración de DBO5 de 0.173 g/l
Caudal diario = 225 l/hab-d * 376,250 hab
Caudal diario = 84,656,250 l/día
Caudal diario = 979.82 l/seg
Carga Orgánica diaria (kg/día)
= 979.82 l/seg * 173 mg/l * 86,400 seg/día * kg/1x10^6
mg
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Carga Orgánica diaria (kg/día)
= 14,645.6 kg/día
Ejemplo 4
Si un sistema de lagunas facultativas recibe un gasto de 1,300 l/s, con una concentración de
DBO5 de 121 mg/l y tiene una superficie de 147.45 hectáreas (ha). ¿Cuál es la carga orgánica
recibida por hectárea y por día?
Carga Orgánica
= [1,300 l/seg * 121 mg/l * 86,400 seg/día * kg/1x10^6 mg] / 147.45 ha
Carga Orgánica
= [13,590.72 kg/día de DBO ] / 147.45 ha
Carga Orgánica
= 92.17 kg/día-ha
IV.2.- FORMATOS DE CONTROL
Para llevar a cabo el control de la planta de tratamiento se colectará toda la información que se
genere en las instalaciones, misma que será vaciada en los formatos que contemplen la fecha
y hora de muestreo, nombre de parámetro, sitio de muestreo, tipo de muestra, observaciones,
etc. para posteriormente procesarlos e interpretarlos y, de ahí evaluar la operación de la planta
y proceder a fijar las condiciones operativas que resulten más viables para asegurar el buen
funcionamiento del sistema de tratamiento. A continuación se muestran algunos formatos que
pueden ser de utilidad para el control del muestreo y evaluación del comportamiento del
proceso.
Determinaciones de Campo
Concepto
Muestras simples
Hora
Caudal
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08:00
12:00
16:00
20:00
24:00
04:00
l/seg
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pH
Unid.
T. amb.
°C
T. agua
°C
Cond.
µmhos/cm
Mat. Flot.
Color
Transp.
Olor
O.D.
mg/l
Determinaciones de Laboratorio
Concepto
Muestras compuestas
Fecha
1 enero
DBO tot
mg/l
DBO sol
mg/l
DQO tot
mg/l
DQO sol
mg/l
Coli.tot.
NMP/100ml
Coli. Fec
NMP/100ml
H-Helm
H/litro
GyA
2 enero
3 enero
4 enero
5 enero
31 enero
Promedio
mg/l
Sólidos
Otros
Evaluación de Eficiencias
Las lagunas de estabilización de la planta han quedado fijas en su geometría, dimensiones,
profundidades, tiempos de retención, etc, siendo muy limitado el número de acciones que
pueden influir significativamente en el resultado del proceso de tratamiento y lograr mejorías
en la calidad del efluente. Sin embargo, ya que su diseño es conservador; y se contemplan
largos tiempos de retención, se pueden asimilar sobrecargas hidráulicas y orgánicas, así como
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de otras alteraciones que pueda sufrir el proceso por diversas causas, lográndose generalmente
eficiencias uniformes y aceptables.
Esto establece que las condiciones operativas de la laguna estarán marcadas desde el diseño
mismo y será poco probable su modificación en la etapa operativa. Sin embargo, es
indispensable el realizar la eficiencia del tratamiento correspondiente a las consideraciones
que se establecieron en la etapa de diseño.
Esencialmente, las lagunas de estabilización se utilizan para remover microorganismos
patógenos (relacionados con microorganismos coliformes) y para remover la mayor fracción
posible de la demanda bioquímica de oxígeno (DBO). De esta forma los principales
parámetros de control son el número más probable (NMP) de microorganismos coliformes y
las concentraciones de DBO, SST, Alcalinidad total y a la fenolftaleína, convirtiéndose éstos
en análisis rutinarios que deben realizarse al influente y al agua tratada. Es recomendable
evaluar la eficiencia de las lagunas en la remoción de grasas y aceites, nitrógeno y fósforo
(también de metales pesados, si fuera necesario). Convirtiéndose en parámetros que se evalúan
periódicamente; por otro lado, es necesario identificar si las condiciones ambientales limitan
la actividad biológica y por lo tanto es necesario medir el pH, temperatura, oxígeno disuelto y
concentración de salinidad, que puede ser determinada por la conductividad eléctrica.
Finalmente, dado que las reacciones biológicas provocan modificaciones de pH, es necesario
confirmar que las condiciones de alcalinidad sean apropiadas para que estas variaciones en los
valores de pH no lleguen a ser un obstáculo de la actividad biológica.
Es conveniente destacar que en gran medida las condiciones aeróbicas del sistema dependen
de la actividad fotosintética de las algas, la cual se encuentra en relación directa con las
posibilidades de penetración de la luz en el medio acuoso; esto a su vez depende
principalmente de la concentración de color y turbiedad del medio líquido, convirtiéndose en
parámetros que es conveniente determinar.
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Todos estos parámetros se determinan por medio de análisis de laboratorio, que deberán ser
realizados por personal especializado, limitándose generalmente la responsabilidad del
operador a realizar algunas pruebas de campo y a tomar muestras para su entrega al
laboratorio. Los resultados de los análisis deberán ser interpretados por el supervisor, quien
tendrá asimismo la obligación de indicar las modificaciones requeridas en las rutinas de
operación. Si los resultados de los análisis siguen indicando baja calidad de efluente, a pesar
de tomar las medidas requeridas, pudiera ser necesario realizar modificaciones importantes
sobre el sistema lagunar. A continuación se incluye un formato en el que se pueden determinar
las eficiencias de remoción de los principales contaminantes que son factibles de removerse en
cada una d ellas lagunas que integran el sistema lagunar como el de SLRC.
Parámetro
Unidad
DBO tot
mg/l
DBO sol
mg/l
DQO tot
mg/l
DQO sol
mg/l
Coli.tot.
NMP/100ml
Coli. fec
NMP/100ml
H-Helm
H/litro
GyA
Agua
Cruda
Efl. Lag. Anaerob
Efl. Lag. Facultativa
Valor
Valor
Ef %
Ef %
Efl. Lag. Mad.
Valor
Ef %
mg/l
Otros
V.- MANTENIMIENTO DE LAS LAGUNAS DE ESTABILIZACIÓN
Este concepto será aplicado a la planta para la conservación de las unidades construidas y
equipo para asegurar su funcionamiento continuo en condiciones óptimas de rendimiento.
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V.1.- INSTRUMENTOS Y MATERIALES
El mantenimiento de las lagunas, bordos y áreas exteriores requiere de un mínimo de equipo,
herramientas de mano y materiales, entre ellos se puede nombrar :
Picos, palas y un par de carretillas; equipo para corte de pasto y maleza (mecánico y manual),
podadora, machete, azadón, rastrillo y bieldo; cedazo manual para el retiro de sólidos
flotantes; herramienta de carpintería: serrotes, martillo de oreja, cepillo, escofina, etc;
herramienta de plomería y mecánico: soplete llaves diversas, cortador de tubo, guías de
desazolve, desarmadores, taladro, brocas, martillo de bola, alicates, cinta métrica, etc.
El almacén deberá contener un mínimo de material de construcción y herramienta de
albañilería: piedra, tabique, arena, cemento, tubos de albañal, alambre, clavos, mangueras; así
como cuchara de albañil, plana, maceta y cinceles, barra, nivel, mallas o cribas, cepillos de
alambre y de raíz, un mínimo de madera y postes para reparar compuertas, reponer cercas, etc;
además de refacciones usuales para el equipo electromecánico instalado.
Por otra parte, también se requiere de material de limpieza como: cubeta, cepillos o escobas,
jerga, detergente, etc.
Ropa de trabajo y equipo de protección para todo el personal: overol, botas, mangas e
impermeable, casco y gorra, guantes de hule y de carnaza, linternas de mano.
Para el mantenimiento de la superficie de la laguna se requiere contar con una lancha - que
permita su transporte de una a otra laguna- con un pequeño motor fuera de borda y remos. La
lancha deberá ser insumergible y será requisito obligatorio para todo el personal que la aborde
el utilizar un chaleco salvavidas.
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V.2.- TIPOS DE MANTENIMIENTO
Mantenimiento Preventivo
Es el mantenimiento que se realiza par conservar en buen estado de las instalaciones y equipo
de la planta; asegurando su buen funcionamiento y alargando su vida útil. Consiste en la
ejecución de rutinas de trabajo que se realizan con mayor o menor frecuencia para prevenir
desperfectos.
Los dispositivos que requieren inspección y mantenimiento continuo (por lo menos una vez al
día) son : vertedores, compuertas, estructuras de interconexión, de entrada y salida; así mismo,
se deben verificar las condiciones superficiales de la laguna.
Por otra parte, existen actividades de mantenimiento que se realizan en períodos más largos de
tiempo, como pueden ser semanas, meses o años. En estas se incluyen la reparación de
bombas, compuertas, cercas y señales, pintura de elementos afectados por la corrosión,
revisión de la profundidad de los lodos de las lagunas, conservación de los taludes, entre otras.
Mantenimiento Correctivo
Consiste en la reparación inmediata de cualquier daño que sufran los equipos e instalaciones.
Debido a que existe equipo que requiere reparación especializada, el operador deberá contar
con un directorio que le permita contactar con el personal capacitado para ello.
V.3.- MANTENIMIENTO DE UNIDADES Y EQUIPOS.
Rejas y Rejillas
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Aunque no existe en la planta el pretratamiento, la descripción y recomendación del cribado si
pueden ser aplicados en los cárcamos de bombeo donde se encuentran instalados éstos
dispositivos. Cuando se trata de dispositivos de limpieza manual se requiere de limpieza
frecuente (se recomienda una limpieza cada 4 hr.); esto es necesario porque a medida que la
basura se acumula en las rejas, bloquea el canal de paso y causa que el flujo de agua residual
se regrese por la línea de drenaje permitiendo que se sedimente mayor cantidad de materia
orgánica y ésta se descomponga produciendo condiciones sépticas. Estas condiciones
producen ácido sulfhídrico, el cual tiene un olor a huevo podrido y causa la corrosión del
concreto, metal y pintura; además, cuando se tiene escasa ventilación se produce una
atmósfera tóxica y explosiva por la acumulación de metano.
La limpieza de las rejas se hace mediante un rastrillo, en donde los residuos acumulados son
deslizados cuidadosamente hacia la plataforma de drenaje, evitando que pasen a través de las
rejas y se introduzcan a la planta. Una vez que los residuos han escurrido, se deben depositar
en un recipiente metálico con tapa y deben ser entregados al servicio de limpia municipal, o
bien vaciados en una zanja y cubiertos con una capa de tierra (tipo relleno sanitario). El
recipiente ya vacío debe ser lavado antes de volver a usarlo para evitar la proliferación de
moscas y emisión de malos olores.
Por otra parte, debido a que estas rejillas están en una atmósfera con humedad, hay que
protegerlas de la corrosión pintándolas cada 6 meses con pintura epóxica, previa limpieza
profunda. Generalmente, las plantas de tratamiento poseen dos canales desarenadores con
sendas rejillas lo cual permite su mantenimiento mientras el otro canal está en operación; su
uso es alterno.
Algunas grandes plantas de tratamiento utilizan una rejilla de barras con limpieza automática,
la cual requiere un mínimo de atención, pero esto no significa que no requiera mantenimiento;
éste consiste en lo siguiente:
Verificar que el rastrillo viaje libremente en todo el ciclo de operación.
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Lubricar todas las partes móviles, tales como: baleros, cadena, etc., periódicamente, de
acuerdo al fabricante.
Pintar cada 6 meses toda la unidad o cuando sea requerido.
En el caso de las rejillas manuales debe evitarse que la acumulación de basuras sea tal que
incremente el nivel de agua, en la zona previa a las rejilla, y ponga en riesgo el rebose de la
corona del canal.
Lagunas de Estabilización
Bordos y Caminos de Acceso
Con el mejoramiento del flujo a la entrada y a la salida de las lagunas, se favorecen las
condiciones de operación, reduciendo en gran medida las zonas muertas, principalmente hacia
los extremos de las lagunas lo que propician la proliferación de maleza que da mal aspecto a
las lagunas y que a su vez resguarda fauna nociva como mosquitos roedores etc.
Es necesario mantener los bordos limpios de maleza acorde a las siguientes recomendaciones:
Se deberá proporcionar regularmente un mantenimiento al zampeado de piedra construido
como protección de los taludes internos de cada laguna, verificando que no existan erosiones
considerables.
En los caminos de acceso se recomienda mantener en buen estado las vías terrestres así como
verificar que las cunetas estén libre de basuras para permitir sin problemas el paso del agua en
época de lluvias y evitar el deterioro de la vialidad. Asimismo se sugiere que se mantenga un
control de crecimiento de la vegetación que sirve de barrera de protección ecológica,
proporcionándole riego continua y un corte en periodos de 8 a 10 meses, para mantener una
posición adecuada del árbol.
No permita que se planten árboles o arbustos en la corona de los bordos o en los terraplenes de
los mismos, ya que sus raíces son profundas y pueden ocasionar fugas.
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Cuando tenga
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necesidad de retirarlos hágalo cuidadosamente, de manera tal que se dañe lo menos posible el
bordo.
Se recomienda sembrar los bordos con una mezcla de pasto que forme una cama uniforme e
impida el crecimiento de plantas altas.
En el talud interno, el pasto debe plantarse de
preferencia 30 cm por arriba del nivel medio del agua; el talud externo y la corona del bordo
deben ser cubiertos con pasto en su totalidad.
El pasto debe podarse regularmente y mantenerse a una altura de 15 cm o menos. Utilice
podadora eléctrica cuando los taludes y recursos lo permitan, de lo contrario utilice una
podadora manual.
Por otra parte, es aconsejable tener una rampa de concreto en alguna de las esquinas de la
laguna con el objeto de permitir el lanzamiento y retiro de los botes de remos. El uso de botes
de motor se recomienda cuando las lagunas presentan dimensiones como las de la planta.
Es importante mantener las cercas en buen estado y así evitar la entrada de animales y
personas ajenas a la planta.
Estructuras de Entrada, Salida, Interconexión y Medición de Flujo
Las cajas de entrada de las lagunas anaerobias, así como las cajas de las facultativas y canales
de interconexión, deberán ser limpiadas diariamente, en forma manual con el uso de palas,
manteniéndolas libres de cualquier materia gruesa flotante para no tener repercusiones en el
funcionamiento de las lagunas.
Sobre el ducto de distribución principal, se deberá tener cuidado que no se acumule de basuras
o cualquier otro material sobre las compuertas que servirán para obstruir el paso a cualquiera
de los canales o tuberías que en un momento dado deterioren la compuerta por el exceso de
peso que sobre éstas generan.
A las compuertas deberán proporcionarles un mantenimiento adecuado a la madera, así como
la reposición total de la compuerta en caso que ésta la requiera.
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En caso de las tuberías del múltiple de entrada y salida de las lagunas anaerobias, así como en
las tuberías insertadas en las cajas de entrada y salida de las lagunas facultativas en cada tren
se deberán desazolvar manualmente, con el uso de un tirabuzón que enganchar el material que
está tapando la tubería. Esto se realizará en periodos largos de tiempo o según se reporte el
acumulamiento de lodos dentro de los programas de medición o batimetría.
Condiciones Superficiales de las Lagunas
Remoción de Materia Flotante
El crecimiento excesivo de algas, la formación de capas de nata y espuma, de manto de lodos,
así como la acumulación de grasas y aceite, madera, papel, hojas y otro tipo de material
flotante son ejemplos de descuido en la operación de las condiciones superficiales. Todos ellos
pueden ser ocasionados por cambios de clima, temperatura del agua, caudal y viento.
El crecimiento excesivo de las algas forma natas que impide el paso de la luz solar,
disminuyendo la fotosíntesis y la producción de oxígeno, provocando una reducción en la
eficiencia de la laguna. A su vez, cuando las algas contenidas en la nata mueren, provocan
malos olores, por lo que es necesario removerlas o destruirlas y dispersarlas con la ayuda de
un chorro de agua de una manguera o con cucharones de mango largo. Si es necesario, utilice
una lancha para alcanzarlas.
Remoción de Natas y Espuma
Cuando las lagunas anaerobias presenten capas de lodos y espumas en la superficie,
provocarán la emisión de malos olores para este caso se deberán realizar los siguientes
trabajos:
Dispersar la materia flotante por medio de un chorro de agua de una manguera o con
cucharones largos.
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Otro problema que frecuentemente ocurre sobre la superficie de las lagunas son las basuras
arrastradas por el viento, tales como hojas, papel, plástico, etc. pueden provocar obstrucciones
en los canales de interconexión, entradas y salidas por lo que se recomienda aplicar una
limpieza constante de la superficie mediante el uso de un cedazo con mango largo y
finalmente depositar los residuos en el relleno sanitario que establezca el personal de la planta.
Determinación de Profundidad de Lodos
En las lagunas se debe medir la profundidad de lodos cada una de ellas cuando menos una vez
al año se recomienda que se realicen un máximo de 9 puntos de medición en las lagunas
anaerobias con el objeto de cubrir toda el área y tener una configuración o perfil de lodos
acumulados confiable, se recomienda que los puntos inicien muy cerca de las estructuras de
entrada a las lagunas, para ello se hará uso de una lancha y un palo de madera (estaca) de
largo mayor que la profundidad de la laguna, este instrumento deberá ir cubierto en la parte
inferior de un trapo de color claro, procurando que quede sujeto mediante cuerdas hasta un
metro de alto.
Para las lagunas facultativas y de maduración se recomienda hacer por lo menos 6 estaciones o
puntos de medición; a la entrada, en la parte central y al final de cada sección,
Método de medición:
Introducir la estaca hasta el fondo de la laguna
Después de un minuto, extraerla lentamente; para que de esta forma las partículas de lodo se
adherirán al trapo y la profundidad que tienen éstos puede ser medida.
Si la profundidad medida es mayor a un tercio de la profundidad de diseño de la laguna, se
debe proceder a su drenado y remoción de los lodos.
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Programa de Mantenimiento
El listado anterior de actividades de operación y mantenimiento ha sido indicado
tentativamente; una vez que el responsable de la planta ha determinado el número de
actividades y la frecuencia en que deberán de realizarse para las instalaciones específicas a su
cargo, podrá hacer un listado real del programa de actividades y frecuencia del mantenimiento
que cada operador deberá realizar y reportar.
Para asegurar su seguimiento deberá llevarse una bitácora de actividades con llenado y entrega
de informes a la supervisión. Esto permitirá al supervisor asegurarse del estado,
funcionamiento y eficiencia de las instalaciones, permitiendo la toma de decisiones en ajuste
de procesos y reparaciones mayores. El operador deberá conservar una copia de la bitácora y
los informes rendidos.
Se entiende por bitácora un breve relato de sucesos y actividades no previstas en los informes
diarios, se llevará sobre un cuaderno, con operador, sucesos acontecidos o un simple informe
de "sin novedad" u "operación normal". La bitácora puede contener el reporte de visitas,
recepción de instrucciones y equipo, materiales, etc.
Cabe señalar, que la conservación de estos reportes y la bitácora es de vital importancia para
realizar una evaluación del sistema lagunar, por lo que es responsabilidad del operador
mantenerlos en buenas condiciones y en un lugar seguro.
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V.4.- MANEJO Y DISPOSICIÓN DE LODOS
Los lodos generados durante la operación de la Planta de San Luis Río Colorado, no
requerirán procesos adicionales para su tratamiento, ya que la mayor parte de los sólidos
suspendidos se depositarán en el fondo de las lagunas anaerobias, realizándose ahí mismo el
proceso de descomposición anaerobia de los lodos sedimentados.
Las lagunas anaerobias fueron diseñadas con una carga volumétrica de 200 g/m3-día y un
factor de seguridad de 35%, resultando con un volumen mayor al requerido; lo anterior
obedeció principalmente a asegurar un volumen adicional en la laguna en donde serán
procesados y almacenados los lodos producidos en el proceso, evitando con esto que el
espacio ocupado por los residuos afecte la eficiencia de esta laguna. La cantidad de sólidos
contenidos en las aguas residuales que se incorporarán a las lagunas anaerobias, se sedimentan
procesándose en este lugar mediante la acción bacteriana que va estabilizando
anaeróbicamente éstos desechos. El volumen diferencial de las lagunas anaerobias destinado
como zona de almacenamiento de lodos es suficiente para cubrir un período de
aproximadamente 5 años, con el cual el lodo tratado estará en condiciones de extraerse y
transportarse hasta el sitio de disposición final que señalen las autoridades normativas.
Digestión Anaeróbica de Lodos
Los lodos almacenados en el fondo de las lagunas anaerobias son estabilizados en ausencia de
oxígeno y en presencia de microorganismos anaeróbicos y facultativos, mismos que se
encargan de digerir la materia orgánica. La digestión anaerobia se lleva a cabo principalmente
en dos etapas:
1. Conversión de materiales orgánicos a volátiles
2. Conversión de ácidos volátiles a metano
Los lodos procesados con este método presentan características relativamente estables,
alcanzando un nivel bajo de descomposición con una producción mínima de olores; con éstas
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características los lodos estabilizados pueden ser colocados en forma definitiva sin generar
condiciones adversas en su entorno. Este producto puede ser empleado en la agricultura,
aplicándose en forma líquida o bien, después de haber sido sometidos a un proceso de
composteo. El tratamiento anaeróbico de los lodos que se realice en las lagunas anaerobias de
la Planta de San Luis Río Colorado, podrá ser evaluado a partir del nivel de destrucción de
materia orgánica; además del pH, concentraciones de ácidos volátiles y la alcalinidad del lodo
estabilizado. En función de la calidad del lodo procesado se estará en la posibilidad de
establecer diversas alternativas que permitan manejar eficazmente los lodos estabilizados en
las lagunas anaerobias.
Manejo de los Lodos
Para el manejo de los lodos removidos de las lagunas se revisaron diversas alternativas,
tomando en cuenta la
disponibilidad de terreno dentro de la planta, factibilidad para
reutilizarse en la agricultura, recuperación de zonas erosionadas y los costos que representan
la adopción de cualquiera de ellos. Las alternativas consideradas fueron las siguientes:
1. Composteo de Lodos
3. Lagunas de Evaporación
2. Rellenos Sanitarios
4. Incorporación en Suelos
A continuación de presenta una descripción de cada una de las alternativas antes comentadas.
Composteo de Lodos.
El composteo de lodos es la descomposición termofílica aerobia de los constituyentes
orgánicos presentes en el lodo estabilizado hasta un material relativamente estable (humus).
Las actividades que ejercen las bacterias, hongos y actinomicetos en este proceso de
oxidación-descomposición producto de un proceso de tratamiento de aguas residuales están
influenciadas por los factores ambientales, afectando la velocidad y comportamiento de los
ciclos del composteo. La volatilidad y tipo de materiales, contenido de humedad,
concentración de oxígeno, relación carbono/nitrógeno, la temperatura y el pH son elementos
determinantes en el proceso. El proceso de composteo es considerado completo cuando el
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producto puede ser almacenado sin presentar olores indeseables y cuando los organismos
patógenos han sido reducidos a un nivel que permite manejar este material con un riesgo
mínimo.
La composta producida a partir de lodos residuales de origen municipal puede suministrar una
parte de los requerimientos de nutrientes para el desarrollo de cultivos. El lodo composteado
puede mejorar la calidad de tierras que contienen excesivas cantidades de arena y arcilla; otros
beneficios de la composta son:
1. Incrementa el contenido y retención de agua en tierras arenosas
2. Aumenta la agregación
3. Incrementa la aereación y permeabilidad en terrenos arcillosos
4. Incrementa la infiltración en terrenos arcillosos
5. Incrementa la población bacteriana
La presencia en la composta de compuestos químicos orgánicos, organismos patógenos, o
metales pesados pueden restringir el uso del material para la aplicación en cultivos de
consumo humano. Los lodos municipales tienen una composición más uniforme, haciendo
más fácil las actividades de operación. La composta de lodos municipales tiene más ofertas en
el mercado debido a que su composición final no presenta plásticos, metales y vidrio,
comunmente encontrados en otros productos composteados. Para la elaboración de la
composta se podrá utilizar algún agente de abultamiento o mejorador que pueda adquirirse en
la zona de estudio, pudiendo ser excremento de ganado y paja de trigo o de algún otro vegetal
que se produzca en este lugar.
Rellenos Sanitarios
En esta alternativa de manejo de lodos contribuyen factores de tipo técnico y económico que
son determinantes en la construcción de rellenos sanitarios, tal es el caso de los costos que
representan el transporte de los lodos, en el cual se deberá considerar la cantidad y distancia
de los lodos transportados desde el sitio de la planta hasta el lugar que se localice el relleno
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sanitario. Otro aspecto importante que deberá considerarse es el acondicionamiento del
relleno, en el cual se contemplan los diversos aspectos del terreno, como son: topografía,
tamaño, calidad del suelo, nivel freático, tipo de acuífero, etc.
El espacio que se requiere para el manejo del lodo dentro del terreno y los materiales deben
ser considerados también en esta alternativa, ya que el área requerida y las obras en la misma
abarcarían una superficie extensa. Técnicamente ésta alternativa es apropiada porque se
dispone adecuadamente el lodo residual evitando alteraciones en el entorno ecológico; sin
embargo, su costo es considerable y no recuperable, por lo que deberá tomarse en cuenta en el
manejo definitivo de los lodos de la Planta de San Luis Río Colorado.
Lagunas de Evaporación
La disposición de lodos en las lagunas es un método simple, de costo relativamente bajo y con
requerimientos mínimos de operación y mantenimiento, especialmente en plantas de
tratamiento pequeñas. Si las lagunas son llenadas con lodos estabilizados de las lagunas
anaerobias, estas se diseñan con tiempos largos de secado, por medio del proceso físico de
percolación, y principalmente de evaporación. El proceso es relativamente simple y requiere
de remociones periódicas del sobrenadante, el cual es retornado al influente de la planta de
tratamiento, y de excavaciones ocasionales del lodo seco para su transporte al sitio de
disposición final. El producto final sirve como acondicionador de suelo o para relleno de
terrenos. El tiempo de secado para lodos con 30 % de sólidos es generalmente muy largo,
puede llegar a requerir años. La eficiencia de las lagunas depende de las condiciones
climatológicas y del tratamiento previo del lodo. En climas cálidos y secos, los lodos bien
digeridos son económica y fácilmente tratados en éstas lagunas.
Disposición de Lodos en Suelos
No todos los tipos de lodos son apropiados para disponerlos en suelos, a causa de problemas
potenciales de olores y de operación. Los lodos más apropiados para realizar la disposición en
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el suelo son aquellos que han pasado por un proceso de digestión y de deshidratación o
incineración, lodos con contenidos de sólidos igual o mayor a 15%. En general se recomienda
que solo los lodos estabilizados sean dispuestos en el suelo. Existen dos alternativas para
realizar la disposición de lodos en el suelo; relleno de terreno en capas o en zanjas.
Los lodos se podrán incorporar en suelos áridos, ya sea preparando zanjas o mezclándolos con
el suelo de la zona de disposición. Se deberán hacer algunas pruebas a los lodos y suelos, para
determinar su composición y la permeabilidad, para evitar posible alteración de la calidad del
agua del acuífero. Este método es el más económico y solo habrá de considerarse el transporte
del material al sitio de disposición. Las áreas seleccionadas para el depósito de los lodos
tendrán que localizarse alejadas de las zonas urbanas, mientras se determinan los posibles
impactos negativos que puedan presentarse. En todos los casos, la determinación del CRETIB
es una condicionante que se deberá satisfacer para optar por cualquier tipo de manejo, excepto
en la disposición en rellenos sanitarios.
La alternativa de composteo junto con la disposición en rellenos sanitarios, son las opciones
más costosas, sin embargo el producto en este caso puede tener un costo de recuperación por
su venta y en el segundo solo se evitan riesgos y no existe recuperación.
Las ventajas de un lodo composteado en comparación con un lodo que se seca o se dispone
directamente son representativas, por lo tanto, es necesario que se realice un estudio técnico
económico para determinar sus ventajas y desventajas y optar por la mejor alternativa. En el
caso de la composta la comercialización del producto jugará un papel de primordial
importancia para decidirse por éstas.
Manual para el manejo y disposición del lodo
La Planta de Tratamiento de San Luis Río Colorado estará integrada por un sistema lagunar,
que operará en serie con 4 lagunas anaerobias, 4 facultativas y 8 de maduración. En cada una
de estas lagunas se depositará una cantidad determinada de lodos, estimándose las cantidades
mayores en las lagunas anaerobias. Después de que concluya el periodo máximo de
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almacenamiento de lodos, o sea cuando éstos residuos hayan sido estabilizados se procederá a
extraerse, colectarse, transportarse y disponerse en forma definitiva aplicando la metodología
y consideraciones que se indican en los párrafos siguientes.
Vaciado del Agua de la Laguna
Una vez que se haya cumplido el tiempo estimado para la estabilización de los lodos de la
laguna se ajustarán los dispositivos de entrada de las lagunas anaerobias, de tal forma que el
gasto de agua de entrada que será bloqueado en la laguna que se pretenda descargar, sea
distribuido por partes iguales en las lagunas anaerobias que estén en funcionamiento. El
mecanismo utilizado para extraer el agua de las lagunas será mediante una línea de sifón,
complementada con otro sistema de bombeo. El sitio de descarga tanto del sifón como la línea
de bombeo será la laguna anaerobia adyacente a la de descarga, también podrá ser el canal de
distribución de las lagunas facultativas.
Extracción de Lodos
La extracción de los lodos depositados en la laguna previamente descargada de agua se llevará
a cabo con la ayuda de un equipo mecánico que colectará y transportará los lodos desde el
fondo de cada laguna hasta el área en donde se encuentren los camiones que conducirán éste
producto hasta el sitio requerido para su disposición final. En éstos trabajos también se contará
con el personal necesario para retirar y apilar los lodos que no pueda colectar la máquina,
sobre todo aquellos que se encuentran en las esquinas de las lagunas y en las cercanías de las
tuberías de alimentación de éstas unidades.
En resumen, el procedimiento general para el vaciado del agua de las lagunas y extracción de
lodos es el siguiente:
Se iniciará el bombeo parcial de lodos hacia las lagunas para secado de lodos, de tal forma que
sólo sean bombeados los lodos con alto contenido de agua.
El resto de los lodos se dejarán expuestos al sol dentro de la laguna para permitir que se
sequen por un periodo de 15 semanas.
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Una vez que los lodos se encuentren lo suficientemente secos, se procederá a retirar el
material empleando equipo de carga y acarreo de materiales pétreos, al sitio previamente
establecido por la C.N.A., o bien puede utilizarse para mejorar el suelo para cultivos que no
sean para consumo humano. Para esta actividad se estima un tiempo de 10 semanas.
Es recomendable dejar una capa delgada (10 cm) de material depositado en el fondo de la
laguna, para ayuda al restablecimiento del proceso cuando la laguna se ponga nuevamente en
operación, conservando al mismo tiempo un “colchón” que proteja el fondo.
Es importante que el operador revise las estructuras de entrada y salida y efectúe las
reparaciones adecuadas mientras que la laguna se encuentra seca.
Introduzca la estaca hasta el fondo de la laguna y después de un minuto, sáquela lentamente;
de esta forma, las partículas de lodo se adherirán al trapo y la profundidad que tienen éstos
puede ser medida. Si la profundidad medida es mayor a un tercio de la profundidad de diseño
de la laguna, se debe proceder a su drenado y remoción de los lodos.
Acarreo de Lodos
Como se mencionó anteriormente para el transporte de los lodos estabilizados que se saquen
de las lagunas se contará con un a flota de camiones de volteo con una capacidad entre 5 y 7
m3, mismos que deberán presentar condiciones aceptables tanto en la caja de depósito de
lodos, como en las partes electromecánicas de cada unidad, además de incluir neumáticos sin
desgaste excesivo.
Control Rutinario
Debido a que la operación de las lagunas de estabilización es simple, las actividades que
realiza el operador para mantener su adecuado funcionamiento son también relativamente
simples.
Una herramienta básica para que el operador pueda programar sus actividades, es la lista de
inspección; ella contiene las tareas principales que debe observar el operador y su frecuencia
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para que la instalación o planta se encuentre en buenas condiciones y así obtener un efluente
con las características deseadas.
Dentro del control rutinario el operador deberá tener presente una serie de recomendaciones
para mantener un buen funcionamiento de la planta denomina lista de inspección, en esta lista
contiene las tareas principales que debe observar, así como la frecuencia con que debe
realizarlo. En el Cuadro 8 se indica la lista de inspección que debe realizarse en la planta.
Por cada una de las actividades mencionadas en el Cuadro 8 el operador llenará una bitácora
de operación de la planta en la que registrará los resultados obtenidos como
gastos,
condiciones físicas de la planta, anomalías detectadas, etc. Esta bitácora deberá ir con fecha de
las actividades realizadas, así como nombre y firma del operador en turno y deberá ir avalada
por personal de la C.N.A. encargada de la zona.
VI.- ORGANIGRAMA DE PERSONAL
Tomando en cuenta que la planta al igual que otros sistemas de tratamiento operará durante los
365 días del año, con excepción de los periodos en que se pueda encontrar sin funcionar por
diversas causas, se consideró necesario contar con el personal suficiente para cubrir las 24
horas del día, por lo que el personal sugerido abarcará los tres turnos del día y los del fin de
semana (sábados y domingos). La mayor parte del personal propuesto se programará de lunes
a viernes en el turno matutino, cubriendo las áreas de administración, operación y
mantenimiento; en tanto que para los turnos vespertino, nocturno y del fin de semana sólo se
incluirá el personal mínimo para operar la planta.
Se ha previsto que para la operación de la planta de tratamiento se requieren 11 personas: un
jefe de planta, una secretaria, un contador, un auxiliar de contador, un supervisor, cinco
operadores y un vigilante de la planta. Cabe señalar que el personal antes mencionado se
atribuye a las necesidades de las dos etapas de operación del proyecto; sin embargo, durante la
primera etapa se incorporarán la mayoría de las 11 personas, específicamente 9 del total,
excluyendo a un operador y a un peón. Para la segunda etapa el sitio de muestreo del efluente
de la primera etapa se correrá hasta el efluente de la planta global (primera y segunda etapa),
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no aumentando por esta razón, el número de muestras, por lo tanto el operador y peón
adicional cubrirán las necesidades de limpieza general de la planta y colección de la muestra
del efluente global que estará ubicado a mayor distancia.
VI.1.- JEFE DE PLANTA
Será la máxima autoridad en la planta, su horario será tal que pueda estar disponible a
cualquier hora del día, será el responsable de coordinar a todo el personal de la planta para que
ésta funcione adecuadamente en las diferentes áreas (administrativa, operación y
mantenimiento). Deberá reportar diariamente al organismo operador los resultados de cantidad
y calidad del agua del influente y del efluente de la planta, además de los reportes
administrativos del personal que labora en la misma. Será el responsable directo de todo
cuanto ocurra en las instalaciones de la planta. De preferencia deberá contar con
conocimientos de procesos de tratamiento, operación y mantenimiento, y con una experiencia
superior a 10 años. Su nivel mínimo académico deberá ser el de licenciatura en ingeniería
química o similar.
VI.2.- SUPERVISOR
Le reportará directamente al jefe de planta. Sus funciones serán el control operativo y de
mantenimiento de la planta, deberá tener una escolaridad de licenciatura en ingeniería
química u otra carrera similar y una experiencia no menor de 5 años en diseño y operación y
mantenimiento de plantas de tratamiento. Elaborará los programas de operación del personal,
roll de turnos, formatos de control de los procesos de la planta, reportes de consumo de
reactivos y utensílios y todos los que le indique el jefe de planta.
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VI.3.- OPERADORES
Estarán bajo las ordenes del supervisor. El personal para cubrir este puesto deberá contar con
un nivel académico de licenciatura o técnica en ingeniería química o similar,
tener
experiencia de por lo menos 3 años en operación de sistemas de tratamiento, principios
básicos de electricidad, manejo de medidores de flujo, técnicas de muestreo y análisis de
laboratorio de aguas residuales. Deberá saber interpretar los factores visuales y analíticos que
ocurren en el agua y que son responsables del funcionamiento de las lagunas de estabilización,
tales como color, olor, presencia de flotantes, remoción de materia orgánica (SST, DBO,
DQO), remoción de coliformes y huevos de helminto, etc.
VI.4.- ELECTROMECÁNICOS
Debido a que la planta esta constituida por un sistema lagunar convencional sin los procesos
de cribado y desarenación, las necesidades mecánicas serán mínimas, en tanto que las
eléctricas estarán enfocadas en las necesidades de las oficinas y alumbrado general; al
respecto se propone no contar de tiempo completo con este tipo de personal, sugiriéndose que
cuando suceda algún contratiempo de tipo eléctrico que no pueda ser resuelto por los
operadores en turno, éste sea reportado a las oficinas del organismo operador para que envíen
al técnico requerido y se subsanen éstas anomalías; sin embargo, para reparaciones mayores
como transformadores,
líneas eléctricas, etc. se deberá acudir a la CFE o contratar a
especialistas en esta materia.
VI.5.- ADMINISTRACIÓN
En relación a las necesidades de personal para el área administrativa se propone la
contratación de una secretaria que atendería directamente a los requerimientos de trabajo del
jefe de la planta y que apoye a las labores administrativas, sugiriéndose una persona con
grado académico comercial y con una experiencia mínima de 2 años. Para el control directo
de la administración de la planta se ha contemplado la inclusión de un licenciado en
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contaduría
u otra carrera similar que conduzca eficientemente todos los aspectos
administrativos, los cuales deberá reportar al jefe de la planta, dicho contador podrá ser
aceptado si cuenta con 5 años de experiencia. Para los movimientos externos y pequeños el
contador podrá contratar a un auxiliar de contabilidad cuya escolaridad mínima sea la de
secundaria.
VI.6.- LABORATORIO
Aún cuando la planta no contempla un laboratorio de análisis, será necesario contar con los
requerimientos necesarios para la colección, preservación y elaboración de las muestras,
además de los implementos mínimos para la determinación de los parámetros de campo de
cada muestra simple que se colecte, tales como: termómetro, conductímetro, medidor de pH,
oxímetro, hieleras, refrigerador, etc.
VI.7.- OTROS
Para el control del acceso a la planta y el resguardo de los equipos y las instalaciones se
recomienda la presencia de un vigilante durante las 24 horas del día y que incluya los siete
días de la semana
A continuación se presenta el organigrama del personal técnico y administrativo propuesto
para la planta de tratamiento de SLRC, Sonora.
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Jefe de Planta
Aux. - Contador
Secretaria
Contador
Vigilante
Supervisor
Operador
Operador
Lunes a viernes
Operador
3 Operador
Lunes a viernes
Sabado y domingo
2 peones
VII.- MEDIDAS DE SEGURIDAD
VII.1.- PLANTA DE TRATAMIENTO
En todas las plantas de tratamiento pueden suceder accidentes graves y es por esta razón, qué
el operador tiene la responsabilidad de protegerse a sí mismo, a su personal y a los visitantes
mediante la observación de las siguientes medidas.
Recuerde: los accidentes no suceden ............ se hacen
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VII.2.- LAGUNAS DE ESTABILIZACIÓN
Cuando efectúe la limpieza en compuertas y cajas de entrada de las lagunas deberá asegurarse
que se tenga suficiente espacio para cualquier maniobra de desazolve, así como un apoyo
suficiente para realizar la limpieza de las compuertas con el cepillo.
Sea muy precavido cuando trabaje con el sistema de energía eléctrica (centro de control de
motores). Nunca trabaje equipo eléctrico cuando traiga las manos, zapatos o ropa mojada.
Siempre use guantes de carnaza y cerciórese de bloquear el switch principal de energía y
colocar una tarjeta de seguridad antes de trabajar en el sistema de energía eléctrica
Asegúrese que no existan ningún cable de la parte del alumbrado de la planta sobre el piso o
bordos, en caso de que exista éste, llamar al personal especializado para cualquier reparación e
inclusive para el cambio de una de las lámparas
Tener a la mano y en lugares visibles linternas, botiquines de primeros auxilios, guantes,
cubre-bocas, botas de hule y un bote salvavidas.
Uno de los requerimientos para un operador de lagunas de estabilización es que pueda nadar al
menos 30 metros con la ropa normal de trabajo.
Coloque suficientes extinguidores en lugares accesibles y fáciles de localizar.
Realizar con mucho cuidado los trabajos de muestreo, procurando que los sitios donde se
harán éstos, no haya ningún obstáculo (lodos, basuras, etc.) y en caso de tener un espacio muy
reducido para colocar las muestras procurar que el número de muestras sea suficiente para ser
transportadas con facilidad a un lugar más amplio, y evitar accidentes.
De igual forma para la determinación de la profundidad de lodos deberá tenerse especial
cuidado para realizar esta actividad, llevando en la lancha, un salvavidas, cuerdas y algún tipo
de señalamiento de emergencia.
Realizar campañas de seguridad y de concientización personal acerca de las instrucciones
específicas de seguridad dentro de su planta. Tales instrucciones de seguridad debe incluir
como contactar al centro médico más cercano, al departamento de bomberos y a la policía;
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además se debe proporcionar a los operadores un entrenamiento en técnicas de rescate y
primeros auxilios
Realice campañas de seguridad y concientice a su personal acerca de las instrucciones
específicas de seguridad dentro de su planta. Tales instrucciones de seguridad deben incluir
como contactar al centro médico más cercano, al departamento de bomberos y a la policía;
además, se debe proporcionar a los operadores un entrenamiento en técnicas de rescate y
primeros auxilios.
VII.3.- GASES VENENOSOS Y MEZCLAS EXPLOSIVAS.
El riesgo principal por gases, asociado con el tratamiento de aguas residuales, es la
acumulación del gas proveniente del sistema de drenaje y mezcla con otros gases o aire, lo
cual puede causar la muerte o daño debido a la explosión o a la asfixia por deficiencia de
oxígeno. Los gases que se pueden encontrar en el drenaje son: bióxido de carbono, metano,
hidrógeno, ácido sulfhídrico y bajos porcentajes de oxígeno; tales gases provienen de la
descomposición de la materia orgánica acumulada en los drenajes. El ácido sulfhídrico es
tóxico a muy baja concentración y la característica principal es su olor a huevos podridos.
Cuando vaya a entrar a pozos de visita o estaciones de bombeo, verifique que el sitio haya
sido ventilado cuando menos quince minutos antes.
VII.4.- CONSIDERACIONES DE SALUD PÚBLICA
Los sistemas de tratamiento mediante lagunas airadas, normalmente cuentan con lagunas
adicionales para sedimentación de sólidos y pulimento de las aguas residuales tratadas; éstas
últimas lagunas deben ser utilizadas únicamente para lo que fueron diseñadas y no para
recreación.
Debido a que las lagunas de estabilización en algunos casos pueden representar el único
cuerpo de agua en una localidad, son el centro de atracción con propósitos de recreación para
niños y adultos. Incluso, se han presentado casos de personas paseando en botes de remos
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pescando, cazando patos y más aún, gente nadando. La recreación en estas lagunas debe
evitarse, ya que aunque la remoción de bacterias en las lagunas de estabilización es muy
grande, la posibilidad de contraer una infección es alta.
Para evitar el uso de las lagunas de estabilización como centros de recreación, toda el área
debe ser cercada y protegida con señalamientos que indiquen el tipo de agua en la laguna y los
peligros de infección que se pueden producir, así como las sanciones por infringir las leyes.
Otra consideración importante, es que la profundidad de estas lagunas es de 1.5. m. o más y
que los bordos son muy resbalosos; si alguna persona se llegara a caer en la laguna, le sería
extremadamente difícil salir de ella.
Lo anterior, también debe aplicarse en las cercanías de la descarga de la planta de tratamiento
en el cuerpo receptor.
Otra consideración, es la proliferación de mosquitos, que pueden ser transmisores (vectores)
de paludismo y dengue. De acuerdo con los estudios del servicio de salud pública de los
Estados Unidos, la densidad de población de mosquitos es directamente proporcional a la
cantidad de maleza existente en las lagunas; de ahí la importancia de su remoción.
VIII.- HIGIENE PERSONAL
VIII.1.- BIENESTAR DE LOS TRABAJADORES Y SU FAMILIA.
Nunca se lleve a la boca ningún bocadillo o cualquier cosa, sin antes lavarse muy bien las
manos. Use suficiente jabón.
Absténgase de fumar mientras trabaja en pozos de visita, estaciones de bombeo u otras
unidades de tratamiento donde sus manos puedan ser contaminadas.
Al llegar a la planta deje usted en su casillero su ropa de calle y cámbiese a ropa de trabajo, la
cual deberá ser proporcionada por la empresa. Al final de sus labores, antes de vestir
nuevamente su ropa de calle y marchar a casa, tome un baño meticuloso, con abundante agua
y jabón.
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No saque sus botas y ropa de trabajo fuera de las instalaciones de la planta, ya que pueden
portar microorganismos patógenos; sobre todo, no los lleve a casa. Solicite que el responsable
de la planta de tratamiento les proporcione servicio de lavandería.
Siempre limpie su equipo personal, como son: cinturones de seguridad, mascarillas, guantes,
etc. una vez que fueron usados. Lo anterior, permite que usted pueda reutilizarlo con
confianza.
Mantenga sus uñas bien cortadas y limpias. Las uñas son un excelente transporte de gérmenes
(microorganismos patógenos).
VIII.2.- PRECAUCIONES CONTRA INFECCIONES Y ENFERMEDADES.
Atiéndase cualquier herida o raspadura rápidamente. Cuando se trabaja con aguas residuales,
la herida o raspadura más pequeña es potencialmente peligrosa y se debe lavar
cuidadosamente con agua y jabón, aplicando inmediatamente después un desinfectante que
pudiera ser una solución al 2% de tintura de iodo.
Vea al doctor para que le atienda heridas más graves
Asista a un entrenamiento de primeros auxilios
Todo el personal deberá aplicarse las vacunas contra tifoidea, paratifoidea y tétanos. Es
conveniente llevar un registro de las vacunas de todos los empleados.
Cuando trabaje en el laboratorio, use propipetas (bulbos de succión) para las pipetas en lugar
de usar la boca, de esa manera se evita introducir agua residual u otra sustancia a la boca. No
use los vasos del laboratorio para tomar agua. Nunca prepare comida en el laboratorio.
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