universidad estatal amazónica tema

UNIVERSIDAD ESTATAL AMAZÓNICA
TEMA:
“PROPUESTA PARA EL TRATAMIENTO DE AGUAS
RESIDUALES DE LA CABECERA PARROQUIAL DE
FÁTIMA.”
AUTOR:
HENRY ALEXANDER DURAN HERRERA
CARRERA:
INGENIERÍA AMBIENTAL
TUTOR:
ING. MCS. MARCO MASABANDA
PUYO – PASTAZA – ECUADOR
ABRIL- 2012
1
PRESENTACIÓN DEL TEMA:
“PROPUESTA PARA EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
DE LA CABECERA PARROQUIAL DE FÁTIMA.”
_______________________
Ing. Edison Samaniego.
Presidente del Tribunal
Miembro 1
______________________
Ing. Leo Rodríguez Badillo.
Miembro 2
_______________________
Ing. Wagner Ramírez.
Miembro 3
2
AGRADECIMIENTO
Agradezco a Dios, por regalarme su bendición, sus dones de entendimiento y sabiduría,
para recibir los conocimientos impartidos por los profesores en las aulas.
A la Escuela de Ingeniería Ambiental de la Universidad Estatal Amazónica, que me abrió
sus puertas para formarme como profesional, a mis profesores y todos los docentes de la
misma, que pacientemente me ilustraron con sus conocimientos.
A mis Padres, Hermano, Hermanas, que siempre me acompañaron en los problemas que
he tenido que enfrentar a lo largo de mi vida, por ello nunca me permitieron rendirme y me
impulsaron a seguir adelante y cumplir con este objetivo, que con su ejemplo y
perseverancia me ha enseñado que las personas dependen de sí mismo para poder
cumplir las metas y propósitos planteados en la vida, gracias mamá, papá y a mis
queridos hermanos.
Al Gobierno Autónomo Descentralizado Parroquial de Fátima por haberme prestado las
facilidades correspondientes para la realización de este proyecto.
Al Lic. Rodrigo Fiallos presidente del Gobierno Autónomo Descentralizado Parroquial de
Fátima por la ayuda prestada para hacer posible la realización del presente documento.
A mi tutor de Tesis, Mcs. Ing. Marco Masabanda, quien ha sido el principal coparticipe en
la realización de este proyecto, aportando con sus conocimientos en la ejecución del
proyecto.
A mis amigos, Juan Caiza, Juan Villena, y el resto de compañeros de aula que de una u
otra manera siempre estuvieron para ayudarme y poder cumplir el objetivo que nos
planteamos hace cinco años atrás, graduarnos de Ingenieros Ambientales.
A Todos mil gracias.
I
DEDICATORIA
A mi madre Laura Carlota Herrera, quien me dio la vida; quien me ha dado todo su cariño,
su amor, comprensión de forma incondicional, a ti mamita querida porque eres la mejor
madre del mundo y porque te amo con todo mi corazón. Porque que con tu ejemplo,
consejos y apoyo incondicional me has enseñado que la perseverancia y mucho trabajo
es fundamental para cumplir con todos los objetivos que me he propuesto a lo largo de mi
vida, por ti el presente trabajo es una realidad.
A mi padre Cesar Enrique Duran López, quien siempre me ha dado su apoyo
incondicional y ha sabido dar un consejo de perseverancia y de que constancia y
dedicación podemos cumplir nuestras metas planteadas, a ti papi que me has demostrado
el ejemplo de perseverancia para alcanzar lo que nos proponemos.
A mis hermanos, Ligia, Lucia, María, Lilian, Fanny, Nelly, Cecilia y Claudio que de una u
otra manera siempre me han apoyado en todas y cada una de las metas que me he
planteado a lo largo de mi vida y es por ello que son la razón y el impulso para llegar a ser
un profesional competente, responsable y útil para la sociedad.
En general a todas las personas que me han apoyado en toda mi etapa estudiantil,
profesores, familiares, amigos, conocidos, para ellos también dedico el presente trabajo.
II
RESPONSABILIDAD
Yo, Henry Alexander Durán Herrera declaro que el trabajo aquí descrito es de mi autoría,
previo a la obtención del título de Ingeniero Ambiental; que no ha sido presentado antes
para la obtención de ningún grado o calificación profesional.
______________________________
Henry Alexander Durán Herrera
C.I. 160044156-0
III
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla N° 1. Contaminantes de importancia en aguas residuales.
5
Tabla N° 2. Efectos indeseables de las aguas residuales
6
Tabla N° 3. Condiciones meteorológicas del INHAMI de la cuidad de Puyo.
40
Tabla N° 4. Operacionalización de la variable independiente.
44
Tabla N° 5. Operacionalización de la variable dependiente 1.
45
Tabla N° 6. Operacionalización de la variable dependiente 2.
46
Tabla N° 7. Población de la Cabecera Parroquial de Fátima.
50
Tabla N° 8. Población de diseño de la cabecera parroquial de Fátima.
50
Tabla N° 9. Población de la cabecera parroquial de Fátima por género.
53
Tabla N°10. Numero de entrevistas y encuestas a realizar.
55
Tabla N° 11. Dotaciones por nivel de servicio (SSA).
55
Tabla N° 12. Tiempo requerido para digestión de lodos.
60
Tabla N° 13. Grado de tratamiento en los filtros biológicos.
62
Tabla N° 14. Propiedades físicas de los medios de contacto
para los filtros biológicos.
63
Tabla N° 15. Resultados de la pregunta 1.
65
Tabla N° 16. Resultados de la pregunta 2.
55
Tabla N° 17. Resultados de la pregunta 3.
66
Tabla N° 18. Resultados de la pregunta 4.
67
Tabla N° 19. Resultados de la pregunta 5.
68
Tabla N° 20. Resultados de la pregunta 6.
69
Tabla N° 21. Resultados de la pregunta 7.
70
Tabla N° 22. Interpretación de los resultados físicos, químicos,
bacteriológicos de la caracterización de las aguas (Anexo D),
con los límites permisibles de descarga a un cuerpo de agua
dulce según el TULAS (Anexo C).
72
Tabla N° 23. Comparación de relaciones de parámetros
DBO5/DQO utilizados para caracterizar aguas residuales.
Tabla N° 24. Datos obtenidos del Aforamiento.
76
77
IV
Tabla N° 25. Dimensionamiento de la Fosa Séptica.
90
Tabla N° 26. Dimensionamiento del Lecho de Secado.
93
Tabla N° 27. Dimensionamiento del Filtro biológico.
98
Tabla N° 28. Análisis de Precios Unitarios.
108
V
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura Nº 1: Lugar de localización del área de estudio.
39
Figura N° 2. Mapa hídrico de la parroquia Fátima.
42
Figura N° 3. Mapa de las curvaturas y nivel de alturas de la Parroquia Fátima. 42
Figura N° 4. Uso del suelo de la parroquia Fátima.
43
Figura N° 5. Población masculina de la cabecera parroquial de Fátima.
51
Figura N° 6. Población femenina de la cabecera parroquial de Fátima.
51
Figura N° 7. Proceso metodológico de la investigación.
64
Figura N° 8. Porcentajes del análisis de la pregunta 1.
65
Figura N° 9. Porcentajes del análisis de la pregunta 2.
66
Figura N° 10. Porcentajes del análisis de la pregunta 3.
67
Figura N° 11. Porcentajes del análisis de la pregunta 4.
68
Figura N° 12. Porcentajes del análisis de la pregunta 5.
68
Figura N° 13. Porcentajes del análisis de la pregunta 6.
69
Figura N° 14. Porcentajes del análisis de la pregunta 7.
70
Figura N° 15. Aforamiento Volumétrico.
77
Figura N° 16. Curva Caudal -Tiempo.
78
Figura N° 17. Propuesta de Tratamiento de aguas residuales.
82
VI
ÍNDICE DE APÉNDICE
CAPITULO I
1. INTRODUCCION
a. Objetivos
b. Hipótesis
1
1
2
2
CAPITULO II
3
2. REVISION DE LITERATURA
3
2.1. Definición, clasificación, características y naturaleza
de aguas residuales
3
2.1.1. Clasificación
4
2.1.1.1. Aguas residuales urbanas
4
2.1.1.2. Aguas Negras
4
2.1.1.3. Aguas Grises
4
2.1.1.4. Aguas residuales industriales
4
2.2. Características de las aguas residuales
5
2.3. Naturaleza de las aguas residuales
6
2.3.1. Polución del agua
6
2.3.2. Origen y cantidad
7
2.3.3. Clasificación de los contaminantes
7
2.3.4. Contaminantes habituales en las aguas residuales
8
2.3.5. Principales indicadores para el control de la calidad del agua
(ICA)Color, Olor y Sabor
8
2.4. Tratamiento de aguas residuales
10
2.4.1. Tratamiento preliminar
13
2.4.1.1. Tipos de procesos en el tratamiento preliminar
13
2.4.2. Tratamiento primario
14
2.4.2.1. Tipos de procesos en el tratamiento primario
15
2.4.2.1.1. Sedimentación de aguas residuales
16
2.4.2.1.2. Flotación
16
2.4.2.1.3. Floculación
17
2.4.3. Tratamiento secundario
17
2.4.4. Tratamiento terciario
18
2.5. Tratamiento biológico de las aguas residuales
19
2.5.1. Sistemas anaerobios
21
2.5.1.1. Tanque IMHOFF
22
2.5.1.2. Tanque SEPTICO
23
2.5.1.3. Filtro Anaerobio de Flujo Ascensional
23
2.5.1.4. Tanques UASB
24
2.5.2. Consideraciones ambientales
26
2.6. Efectos en el medio receptor de las aguas residuales
27
2.7. Tratamientos de lodos
28
2.7.1. Compostaje de lodos
28
2.8 Plantas de tratamiento de aguas residuales
19
2.8.1. Funcionamiento de una depuradora
19
2.8.2. Principios de diseño, operación y mantenimiento de PTAR 31
2.9 Marco Legal
33
2.9.1. Constitución política de la república del Ecuador
33
2.9.2. Ley de Gestión ambiental
34
2.9.3. Ley de prevención y control de la contaminación ambiental 36
VII
2.9.4. Código orgánico de organización territorial autonomías
Y descentralización (COOTAD)
2.9.5. Texto unificación de legislación ambiental
CAPITULO III
3. MATERIALES Y METODOS
3.1. Localización y duración del experimento
3.2. Condiciones meteorológicas
3.2.1. Clima
3.2.2. Temperatura
3.2.3. Pluviosidad
3.2.4. La nubosidad
3.2.5. Diagnostico del área de influencia
3.2.5.1. Hidrografía
3.2.5.2. Topografía
3.2.5.3. Suelo
3.3. Materiales y equipos
3.4. Operacionalización de variables
3.5. Factores de estudio
3.5.1. Caracterización de las aguas residuales
3.5.2. Afectación a la calidad de agua
3.6. Diseño experimental
3.6.1. Estadística Descriptiva
3.6.2. Población de diseño
3.6.2.1. Población actual de la cabecera parroquia
de Fátima
3.6.2.2. Población futura de diseño
3.6.3. Población y Muestra
3.7. Mediciones experimentales
3.7.1. Dotación Básica
3.7.2. Caudal de diseño
3.7.2.1. Aforo Volumétrico
3.7.3. Periodo de diseño
3.7.4. Determinación hidráulica del sistema propuesto
3.7.4.1 Parámetros de Diseño de la Planta de
Tratamiento de Aguas Residuales.
3.7.4.2. Tratamientos preliminares
3.7.4.2.1. Desarenador
3.7.4.2.2. Rejillas
3.7.4.3. Tratamientos primarios
3.7.4.3.1. Fosa Séptica
3.7.4.3.2. Dimensiones internas de una
fosa séptica
3.7.4.3.3. Lechos de secado
3.7.4.3.3.1. Tiempo de requerir para
Digestión de lodos
3.7.4.3.3.2. Frecuencia de retiro de lodos
3.7.4.4. Tratamientos secundarios
3.7.4.4.1. Filtros biológicos
3.7.4.4.2. Descripción del proceso
3.7.4.4.3. Grado de tratamiento
36
37
39
39
39
40
40
41
41
41
41
41
42
43
44
47
47
49
49
50
50
50
51
53
55
55
55
55
56
57
57
57
57
58
58
59
59
60
60
60
61
61
61
62
VIII
3.7.4.4.4. Geometría
3.7.4.4.5. Medio de soporte
3.7.4.4.6. Tipos de filtro según su carga
3.8 Manejo de experimento
62
62
63
64
CAPITULO IV
4. RESULTADOS EXPERIMENTALES
4.1. Análisis de los resultados de las encuestas realizadas a la
Población de la cabecera parroquial de Fátima.
4.2. Interpretación de los resultados obtenidos
4.3. Análisis de calidad del agua.
4.3.1. Interpretación de los parámetros físicos obtenidos.
4.3.2. Interpretación de los parámetros químicos obtenidos.
4.3.3. Interpretación del parámetro biológico obtenido.
4.3.4. Análisis de las características principales de la aguas.
4.4. Relación entre DBO y DQO.
4.5. Resultados del Aforamiento Volumétrico
65
65
CAPITULO V
5. PROPUESTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
5.1. Identificación del Problema
5.2. Justificación del proyecto.
5.3. Beneficiarios del proyecto.
5.4. Consideraciones del proyecto.
5.5. Bases del diseño.
5.6. Descripción del sistema de tratamiento de aguas
residuales propuesto.
5.6.1. Esquema de la propuesta a implementarse.
5.7. DISEÑO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE
AGUAS RESIDUALES.
5.7.1. DISEÑO DEL TRATAMIENTO PRELIMINAR.
5.7.1.1. Dimensionamiento de la rejilla.
5.7.1.2. Diseño del desarenador.
5.7.2. DISEÑO DEL TRATAMIENTO PRIMARIO.
5.7.2.1. Diseño de la Fosa Séptica.
5.7.2.2. Diseño del Lecho de Secado.
5.7.3. DISEÑO DEL TRATAMIENTO SECUNDARIO.
5.7.3.1. Diseño del Filtro Biológico.
5.8. CARACTERÍSTICAS DE LAS FOSAS SÉPTICAS.
5.8.1. Tubo de entrada.
5.8.2. Dispositivo de entrada y salida.
5.8.3. Remoción de lodos digeridos.
5.8.3.1. Para remoción mediante bomba.
5.7.3.2. Para remoción por presión
hidrostática.
5.8.4. Tapones de Inspección.
5.9. CARACTERÍSTICAS DE LOS FILTROS ANAEROBIOS.
5.9.1. Material.
5.10. OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE LA FOSA SÉPTICA.
5.10.1. Operación.
5.10.2. Mantenimiento.
80
80
80
80
81
81
81
65
70
71
73
74
75
75
76
77
82
75
83
83
83
83
86
86
90
93
93
98
98
98
98
99
99
99
100
100
101
101
101
IX
5.10.3. Cuando y como sacar el lodo.
5.10.4. Control de olores.
5.11. OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL
FILTRO BIOLÓGICO.
5.11.1. Mantenimiento del filtro biológico.
5.12. SEGURIDAD E HIGIENE.
5.12.1. Infecciones corporales.
5.12.2. Gases o vapores nocivos.
5.13. PRESUPUESTO.
5.14. Discusión general.
102
102
103
103
105
106
107
108
111
CAPITULO VI
6. Conclusiones
113
113
CAPITULO VII
7. Recomendaciones
115
115
CAPITULO VIII
8. Resumen
116
116
CAPITULO IX
9. Summary
117
117
CAPITULO X
BIBLIOGRAFIA
118
118
CAPITULO XI
121
121
123
125
127
129
131
ANEXO A
ANEXO B
ANEXO C
ANEXO D
ANEXO E
ANEXO F
Plano 1. Planta de Tratamiento Fosa Séptica –
Filtro Biológico.
Plano 2. Fosa Séptica – Tanque repartidor.
Plano 3. Filtro Biológico – Lecho de Secado –
Tubería de Oxidación.
132
133
134
X
CAPITULO I
1. INTRODUCCION
El tratamiento apropiado para aguas residuales comprende los estudios de diseño y de
operación de sistemas de tratamiento de aguas residuales (STAR), domesticas,
municipales e industriales, donde es necesario aplicar la metodología que permitirá
identificar cada problema específico, caracterizarlo, definir los criterios de tratamiento y
establecer las operaciones y procesos de tratamiento óptimo para lograr los
requerimientos definidos y concretar el diseño correspondiente. La prevención de la
contaminación del agua y del suelo sólo es posible si se definen técnicas apropiadas
de tratamiento y disposición de las aguas residuales, sin embargo ningún programa de
control tendrá éxito si no se cuenta con los recursos financieros para su implantación,
operación y mantenimiento permanente.
La propuesta para el Tratamiento de Aguas Residuales (TAR), evitará arrojar aguas
residuales crudas a un río o a un cuerpo de agua, en exceso de la capacidad de
asimilación de contaminantes del agua receptora, éste se verá disminuido en su
calidad y aptitud para usos benéficos por parte del hombre, por ello unos de los
objetivos básicos de los STAR es proteger la salud y promover el bienestar de los
individuos miembros de la sociedad. Y la necesidad obligatoria de implementar el TAR
optimo, para el Gobierno Autónomo Descentralizado (GAD) Parroquial de Fátima,
debido a la visión líder que impulsa en la oferta de servicios de turísticos de calidad,
preservando y conservando nuestro ecosistema, recursos naturales y los cuerpos de
agua existentes dentro de la área de influencia directa.
El Gobierno Autónomo Descentralizado (GAD) Parroquial de Fátima se encuentra
ubicada a una Longitud de 77° 00´ 00´´ Oeste y 01° 24´ 40´´ de Latitud Sur, a 7.42 Km
de la parroquia urbana Puyo, en la vía Puyo-Tena, el estudio del TAR tiene como
finalidad de remover la cantidad de materia orgánica contaminante del efluente previo
a la descarga hacia los cuerpos de aguas, con el propósito de cumplir los Límites
máximos permisibles para la descarga de Efluentes a corrientes de agua dulce según
lo previsto en el TULAS Libro VI. Tabla 12 a.
1
a. OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL

Realizar un estudio para el adecuado manejo de aguas residuales que influyen
en la salubridad de la cabecera parroquial de Fátima.
OBJETIVO ESPECÍFICO

Establecer una posibilidad de mejorar las condiciones sanitarias y ambientales
de la población de la cabecera parroquial de Fátima, en lo cual se aportará al
desarrollo social y económico del sector.

Elaborar una alternativa de solución a la falta de un sistema de evacuación y
tratamiento de las aguas residuales, que inciden en la calidad de vida de los
pobladores de la cabecera parroquial de Fátima.

Evaluar los resultados de los análisis físico-químico y microbiológico
realizados.
b. HIPOTESIS
HIPÓTESIS GENERAL

La implementación de un sistema de tratamiento de aguas residuales mejorará
la calidad de vida de los habitantes de la cabecera parroquial de Fátima del
Cantón y Provincia de Pastaza.
HIPÓTESIS ESPECÍFICAS

Los procesos anaerobios y aerobios a proponer cumplirán los parámetros y
criterios ambientales vigentes.

Los métodos de tratamiento de aguas residuales mejorará las condiciones de
vida de la población.
2
CAPITULO II
2. REVISIÓN DE LITERATURA
2.1.
Definición, clasificación, características y naturaleza de aguas
residuales.
El término agua residual define un tipo de agua que está contaminada con sustancias
fecales y orina, procedentes de desechos orgánicos humanos o animales, su
importancia es tal que requiere sistemas de canalización, tratamiento y desalojo. Su
tratamiento nulo o indebido genera graves problemas de contaminación. El tratamiento
y su disposición apropiada de las aguas residuales comprenden el conocimiento de las
características físicas, químicas y biológicas de dichas aguas, de su significado y de
sus efectos principales sobre la fuente receptora.
Marsilli (2005), denomina a las aguas servidas como aquellas que resultan del uso
doméstico o industrial del agua. Son residuales, pues habiendo sido usada el agua,
constituyen un residuo, algo que no sirve para el usuario directo; son negras por el
color que habitualmente tienen.
En ocasiones se hace una diferencia entre aguas servidas y aguas residuales, en el
sentido que las primeras solo provendrían del uso doméstico y las segundas
corresponderían a la mezcla de aguas domésticas e industriales.
En todo caso, están constituidas por todas aquellas aguas que son conducidas por el
alcantarillado e incluyen, a veces, las aguas de lluvia y las infiltraciones de agua del
terreno.
Romero (2008), define aguas residuales a aquellas aguas usadas y los sólidos que por
uno u otro medio se introducen en las cloacas y son transportadas mediante el sistema
de alcantarillado.
Cubillos (2000), menciona que de la misma manera que en las aguas naturales, en las
aguas residuales se miden las características físicas, químicas y biológicas, para
establecer principalmente, las cargas orgánicas y de sólidos que transportan a fin de
determinar efectos del vertimiento a cuerpos de agua y seleccionar las operaciones y
procesos de tratamiento que resulten más eficaces y económicos.
En resumen, se puede decir que las aguas residuales o servidas son todas aquellas
aguas procedentes de la actividad humana sea a nivel domiciliario, industrial, agrario,
etc., que han sufrido algún proceso de degradación alterando su calidad original y que
3
si no reciben algún tratamiento afectará al cuerpo de agua más cercano, ocasionando
graves problemas de contaminación.
2.1.1. Clasificación
Según, Rigola (2008), la clasificación se hace con respecto a su origen, ya que este es
el que va a determinar su composición.
2.1.1.1.
Aguas Residuales Urbanas.
Las Aguas Residuales Urbanas, son los vertidos que se generan en los núcleos de la
población urbana como consecuencia de las actividades propias de éstos.
Romero, (2008), define las aguas residuales domésticas (ARD) como los líquidos
provenientes de las viviendas o residencias, edificios comerciales e institucionales.
Glymn J y Gary W (1999), definen como los residuos que excretan los humanos
incluyendo residuos provenientes de cocinas, baños, lavado de ropa y drenaje de
pisos.
Según Rigola (2008), los aportes que generan esta agua son:
“Aguas negras o fecales, Aguas de lavado doméstico, Aguas provenientes del sistema
de drenaje de calles y avenidas, Aguas de lluvia y Lixiviados”.
Las aguas residuales urbanas presentan una cierta homogeneidad en cuanto a
composición y carga contaminante, ya que sus aportes van a ser siempre los mismos.
2.1.1.2.
Aguas negras
Romero, (2008), define las residuales provenientes de inodoros, es decir de
excrementos humanos y orina, ricas en sólidos suspendidos, nitrógeno y coliformes
fecales.
2.1.1.3.
Aguas grises
Romero, (2008), define a las aguas residuales provenientes de tinas, duchas,
lavamanos y lavadoras, aportantes de DBO, sólidos suspendidos, fosforo, grasas y
coliformes fecales.
2.1.1.4.
Aguas Residuales Industriales
Son aquellas que proceden de cualquier actividad o negocio en cuyo proceso de
producción, transformación o manipulación se utilice el agua. Son enormemente
variables en cuanto a caudal y composición, difiriendo las características de los
vertidos, no sólo de una industria a otra, sino también dentro de un mismo tipo de
industria.
Según, Glymn J y Gary W (1999), las aguas residuales industriales incluyen, los
residuos sanitarios de los empleados, los residuos de proceso derivados de la
4
manufactura, aguas de lavado y aguas relativamente poco contaminadas procedentes
de las operaciones de calentamiento y enfriamiento.
Romero, (2008), define como “las aguas residuales provenientes de la descargas de
industrias de manufactura”.
En resumen, plantea que la clasificación del agua residual viene dada por el origen de
las mismas es decir de su procedencia doméstica, industrial, agraria, etc.
2.2.
Características de las aguas residuales
Según Romero, (2008), manifiesta la expresión de las características de una agua
residual puede hacerse de muchas maneras, dependiendo de su propósito especifico;
sin embrago, toda caracterización de aguas residuales implica un programa de
muestreo apropiado para asegurar representatividad de la muestra y un análisis de
laboratorio de conformidad con normas estándar que aseguren precisión y exactitud
en los resultados.
Tabla N° 1. Contaminantes de importancia en aguas residuales.
Contaminante
Parámetro típico de
Impacto ambiental
medida
Materia orgánica
DBO, DQO
biodegradable
Desoxigenación del agua, generación de olores
indeseables.
Materia Suspendida
Patógenos
SST, SSV
Causa turbiedad en el agua, deposita lodos.
CF
Hace el agua insegura para consumo y
recreación.
Amoníaco
NH4+, -N
Desoxigena el agua, es toxico para organismos
acuáticos y puede estimular el crecimiento de
algas
Fósforo
Materiales tóxicos
Ortofosfatos
Puede estimular el crecimiento de algas
Como cada material
Peligroso para la vida vegetal y animal.
tóxico especifico
Sales inorgánicas
Energía térmica
SDT
Limita los usos agrícolas e industriales del agua.
Temperatura
Reduce la concentración de saturación de
oxigeno en el agua, acelera el crecimiento de
organismos acuáticos.
Iones hidrógeno
pH
Riesgo potencial para organismos acuáticos.
Fuente: Romero J (2008).
5
2.3.
Naturaleza de las aguas residuales
Según Rigola (2008), el origen, composición y cantidad de los desechos están
relacionados con los hábitos de vida vigentes. Cuando un producto de desecho se
incorpora al agua, el líquido resultante recibe el nombre de agua residual
2.3.1. Polución del agua
Romero J, (2008), define a una agua residual que causa polución solamente cuando
introduce condiciones o características que hacen el agua de la fuente o cuerpo
inaceptable para el uso propuesto de la misma.
Stoker (1981), Establece la desviación de un estado normal. Cualquier sustancia que
impida el uso normal del agua debe considerarse como un contaminante de la misma.
Tabla N° 2. Efectos indeseables de las aguas residuales
Contaminante
Materia orgánica
Efecto
Desoxigenación del agua, muerte de peces, olores indeseables.
biodegradable
Materia suspendida
Deposición en los lechos de los ríos; si es orgánica se
descompone y flota mediante el empuje de los gases; cubre el
fondo e interfiere con la reproducción de los peces o trastorna la
cadena alimenticia.
Sustancias corrosivas,
Extinción de peces y vida acuática, destrucción de bacterias,
cianuros, metales, fenoles.
interrupción de la auto purificación.
Microorganismos
Las ARD pueden transportar organismos patógenos, los residuos
patógenos.
de curtiembre ántrax.
Sustancias que causan
EL incremento de temperatura afecta a los peces; color, olor y
turbiedad, temperatura,
turbiedad hacen estéticamente inaceptable el agua para su uso
color, olor
público.
Sustancias o factores que
Pueden causar crecimiento excesivo de hongos o plantas
trastornan el equilibrio
acuáticas, las cuales alteran el ecosistema acuático, causan
biológico
olores, etc.
Constituyentes minerales
Aumentan la dureza, limitan los usos industriales sin tratamiento
especial, incrementan el contenido de sólidos disueltos a niveles
perjudiciales para los peces o la vegetación, contribuyen a la
eutrofización del agua
Fuente: Romero J (2008)
6
2.3.2. Origen y cantidad
Para Sáenz (1985), las aguas residuales domesticas se originan principalmente en las
habitaciones, instalaciones sanitarias, lavado de utensilios domésticos, grifos de baño,
lavado de ropa y otros usos domiciliarios. El volumen generado está en función del
nivel de educación y de las costumbres de los habitantes de las ciudades.
Las aguas residuales domesticas son el producto de viviendas que poseen un sistema
de abastecimiento de aguas interconectadas a una red de alcantarillado en la que se
vierte todas las aguas servidas de la vivienda como ser; baño; cocina, etc.
Domenech (1995), afirma que las aguas residuales tienen un origen doméstico,
industrial, subterráneo y meteorológico, y estos tipos de aguas residuales suelen
llamarse respectivamente, domésticas, industriales, de infiltración y pluviales.
Las aguas residuales domésticas son el resultado de actividades cotidianas de las
personas. La cantidad y naturaleza de los vertidos industriales es muy variada,
dependiendo del tipo de industria, de la gestión de su consumo de agua y del grado de
tratamiento que los vertidos reciben antes de su descarga.
2.3.3. Clasificación de los contaminantes
Según Rigola (2008) manifiesta que las sustancias contaminantes que pueden
aparecer en un agua residual son muchas y diversas. Así se tiene a los contaminantes
orgánicos, cuya estructura química está compuesta fundamentalmente por carbono,
hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. Son los contaminantes mayoritarios en vertidos
urbanos y vertidos generados en la industria agroalimentaria.
El componente orgánico a criterio de López (2007), se refiere a la introducción de
materias de procedencia orgánica, normalmente biodegradables, cuya presencia en el
agua residual conduce a la aparición y crecimiento de microorganismos, que utilizan el
desecho orgánico como fuente de alimentación, y como consecuencia de su
crecimiento, ponen en riesgo la salud pública debido a su potencial patógeno.
Según Rigola (2008), los compuestos orgánicos que pueden aparecer en las aguas
residuales son:
Proteínas: Proceden fundamentalmente de excretas humanas o de desechos de
productos alimentarios.
Carbohidratos: Se incluye en este grupo azúcares, almidones y fibras celulósicas.
Proceden, al igual que las proteínas, de excretas y desperdicios.
7
Aceites y Grasas: Son altamente estables, inmiscibles con el agua, proceden de
desperdicios alimentarios en su mayoría, a excepción de los aceites minerales que
proceden de otras actividades.
Otros: Se incluye varios tipos de compuestos, como los tenso activos, fenoles,
organoclorados y organofosforados, etc.
Manifiesta Rigola (2008) que los contaminantes inorgánicos, son aquellos de origen
mineral y de naturaleza variada tales como: sales, óxidos, ácidos y bases inorgánicas,
metales, etc. Aparecen en cualquier tipo de agua residual, aunque son más
abundantes en los vertidos generados por la industria.
2.3.4. Contaminantes habituales en las aguas residuales
Para Rigola (2008), manifiesta que los contaminantes que habitualmente se
encuentran en las aguas residuales, son:
Grasas y aceites: Son todas aquellas sustancias de naturaleza lipídica, que al ser
inmiscibles con el agua, van a permanecer en la superficie dando lugar a la aparición
de natas y espumas.
Arenas: Se entiende como tales, a una serie de partículas de tamaño apreciable y que
en su mayoría son de naturaleza mineral, aunque pueden llevar adherida materia
orgánica.
Residuos con requerimiento de oxígeno: Son compuestos tanto orgánicos como
inorgánicos que sufren fácilmente y de forma natural procesos de oxidación, para ello
van a necesitar consumir oxígeno del medio.
Nitrógeno y fósforo: Tienen un papel fundamental en el deterioro de las masas
acuáticas. Su presencia en las aguas residuales principalmente es debida a los
detergentes y fertilizantes.
Agentes patógenos: Son organismos que pueden ir en mayor o menor cantidad en
las aguas residuales y que son capaces de producir o transmitir enfermedades.
Otros contaminantes específicos: Se incluye sustancias de naturaleza muy diversa
que provienen de aportes muy concretos: metales pesados, fenoles, petróleo,
pesticidas, etc.
2.3.5. Principales indicadores para el control de la calidad del agua (ICA)
Color, Olor y Sabor: A criterio de Guevara (1996), los olores y sabores están
asociados con materia orgánica en descomposición; algas y otros organismos
microscópicos vivos que tienen aceites esenciales y otros compuestos olorosos, sales
inorgánicas y productos metálicos de corrosión, residuos industriales, principalmente
8
sustancias fenólicas; cloro y sus compuestos de sustitución, que actúan como
desinfectantes; compuestos orgánicos sintéticos no biodegradables. Por lo general, el
color es debido a la materia orgánica que proviene de vegetales muertos, sin embargo
el agua puede ser coloreada por sustancias inorgánicas, desechos industriales, hierro
y manganeso en estado natural y por los productos de la corrosión, ocasionalmente,
un exceso de algas puede provocar color.
Turbidez: La turbidez de un agua se debe a la presencia de materias en suspensión
finamente divididas; arcillas, limos, partículas de sílice, materias inorgánicas.
Materia Sólida: La materia sólida presente en un agua suele agruparse en tres
categorías; materias decantables, materias en suspensión y residuos.
La materia decantable se determina dejando en reposo un litro de agua en un cono o
probeta graduada. El resultado se expresa como mililitros de materia decantada por
litro de agua.
pH: Las medidas de pH se realizan con un electrodo de vidrio, el cual genera un
potencial que varía linealmente con el pH de la solución en la que está inmerso. El
electrodo consiste en una célula con un potencial controlado por la actividad del protón
a cada lado de una membrana de vidrio muy fina.
Dureza: También llamada grado hidrotimétrico, la dureza corresponde a la suma de
las concentraciones de cationes metálicos excepto los metales alcalinos y el ion
hidrógeno En la mayoría de los casos se debe principalmente a la presencia de iones
calcio y magnesio, y algunas veces también se unen hierro, aluminio, manganeso y
estroncio.
Acidez y Alcalinidad: La acidez de un agua corresponde a la presencia de anhídrido
carbónico libre, ácidos minerales y sales de ácidos fuertes y bases débiles, además de
la presencia de bicarbonatos y carbonatos de hidróxidos.
Temperatura: El aumento de temperatura acelera la descomposición de la materia
orgánica, aumenta el consumo de oxígeno para la oxidación y disminuye la solubilidad
del oxígeno y otros gases. (Cubillas, 2000)
DBO: La demanda bioquímica de oxígeno (DBO) es una prueba usada para la
determinación de los requerimientos de oxígeno para la degradación bioquímica de la
materia orgánica en las aguas municipales, industriales y en general residuales; su
aplicación permite calcular los efectos de las descargas de los efluentes domésticos e
industriales sobre la calidad de las aguas de los cuerpos receptores. Los datos de la
9
prueba de la DBO se utilizan en ingeniería para diseñar las plantas de tratamiento de
aguas residuales. (Laboratorio de Química Ambiental, 1997)
DQO: A criterio de la Comisión Nacional del Agua de México (Conagua), (2008), mide
la cantidad total de materia orgánica. El incremento de la concentración de este
parámetro junto con la DBO, inciden en la disminución del contenido de oxígeno
disuelto en los cuerpos de agua con la consecuente afectación a los ecosistemas
acuáticos. El aumento de la DQO indica presencia de sustancias provenientes de
descargas no municipales.
Coliformes fecales: Los organismos patógenos que pueden existir en las aguas
residuales son, generalmente, pocos y difíciles de aislar e identificar. Por esta razón se
prefiere utilizar a los coliformes como organismo indicador de contaminación o, en
otras palabras, como indicador de la existencia de organismos productores de
enfermedad. (Romero, 2008)
Se definen como el grupo de organismos coliformes que pueden fermentar la lactosa a
40-45°C. (Marchand, 2002)
Oxígeno Disuelto: es una prueba clave en la determinación de la contaminación del
agua. Los desperdicios orgánicos que se encuentran en el agua son descompuestos
por microorganismos que usan el oxígeno para su respiración, esto quiere decir que
cuanto mayor es la cantidad de materia orgánica mayor es el número de
microorganismos y por tanto mayor el consumo de oxígeno. En muchas ocasiones
esta falta de oxígeno es la causa de la muerte de peces y otros animales acuáticos
más que la existencia de compuestos tóxicos. (Chirinos, et al., 2005)
2.4.
Tratamiento de las aguas residuales.
Según Reynolds (2002), el tratamiento de aguas residuales es necesario para la
prevención de la contaminación ambiental y del agua, al igual que para la protección
de la salud pública. La meta del tratamiento de aguas residuales nunca ha sido
producir un producto estéril, sin especies microbianas, sino reducir el nivel de
microorganismos dañinos a niveles más seguros de exposición, donde el agua es
comúnmente reciclada para el riego o usos industriales.
Rojas (2005), por su parte afirma que la eliminación de agentes patógenos es el
principal objetivo del tratamiento de aguas residuales para aprovechamiento.
La prevención de la contaminación del agua sólo es posible si se definen técnicas
apropiadas de tratamiento y disposición de las aguas residuales. Sin embargo, ningún
programa de control tendrá éxito si no se cuenta con los recursos financieros para su
implantación, operación y mantenimiento permanente.
10
Según Romero (2008), El objetivo básico del tratamiento de aguas es proteger la salud
y promover el bienestar de los individuos miembros de la sociedad.
Autores como Marsilli (2005) y Reynolds (2002), plantean que el tratamiento de aguas
residuales incluye:

Tratamiento preliminar, destinado a la eliminación de residuos fácilmente
separables y en algunos casos un proceso de pre-aireación.

Tratamiento primario que comprende procesos de sedimentación y tamizado.
Frers, (2004), señala que utiliza metodologías físico-químicas para sacarle la
parte más gruesa de sus contaminantes.

Tratamiento secundario que comprende procesos biológicos aerobios y
anaerobios y físico-químicos (floculación) para reducir la mayor parte de la
DBO.

Tratamiento terciario o avanzado que está dirigido a la reducción final de la
DBO, metales pesados y/o contaminantes químicos específicos y la eliminación
de patógenos y parásitos. Además, Sette, Jiménez y de la Lora, (1996),
señalan que el objetivo fundamental del tratamiento terciario es la eliminación
de contaminantes que no se eliminan con los tratamientos biológicos
convencionales.
Además de los anteriores, IDEAM (2005), clasifica el tratamiento terciario en:

Con remoción de Nutrientes

Con remoción de patógenos
García (2005), clasifica las operaciones de tratamiento en:

Procesos físicos:
-
Sedimentación
-
Flotación
-
Filtración

Procesos químicos:
-
Coagulación-floculación

Procesos biológicos:
-
Procesos aerobios
-
Procesos anaerobios
11
Glymn J y Gary W (1999), manifiesta que los contaminantes en suspensión, coloidales
y disueltos (orgánicos e inorgánicos) en las aguas residuales se pueden separar
físicamente, transformarse por medios biológicos o someterse a modificaciones
químicas.
Gutiérrez (s.a) manifiesta que el tratamiento puede ser según la naturaleza del mismo,
pudiendo ser físicos, químicos, térmicos y biológicos.
Físicos: Se basan en provocar un cambio físico en
las propiedades de los
contaminantes más simples y buscan generalmente la disminución de contaminantes
como sólidos pero pueden ser líquidos o gaseosos.
Químicos: Modificar las propiedades químicas de los contaminantes. Se persigue la
destrucción del contaminante o la conversión del mismo en otro producto que sea más
fácilmente separable.
Térmicos: Utilizan elevadas temperaturas para descomponer los contaminantes.
Las especies metálicas pasan a formas más elementales generando cenizas y gases
puros, mientras que los compuestos orgánicos se descomponen en CO2 y H2O y
gases halógenos.
Biológicos: Estos tratamientos utilizan mecanismos biológicos y bioquímicos para
llevar a cabo un cambio químico en las propiedades de los contaminantes.
Se basa en la presencia de microorganismos. Se persigue la doble función de
degradación de los contaminantes orgánicos y formación de flóculos biológicos
fácilmente separables.
Se considera más adecuada o general la clasificación que presenta Metcalf –Eddy
(1985), donde los tratamientos de aguas residuales, se clasifican fundamentalmente
atendiendo a las operaciones unitarias básicas y si el proceso se lleva a cabo
atendiendo a las fuerzas físicas químicas o biológicas y se habla entonces de
procesos unitarios físicos, químicos o biológicos respectivamente.
Según Glymn J y Gary W (1999), manifiesta que en los procesos físicos, la
sedimentación por gravedad es el proceso más común para separar los sólidos en
suspensión de las aguas residuales. Los procesos biológicos la mayor parte de los
componentes orgánicos de la aguas residuales sirve como alimento (sustrato) que
proporciona energía para el crecimiento microbiano, en los procesos químicos incluyen
la oxidación, reducción, precipitación y neutralización, son de uso más común para el
tratamiento de las aguas residuales industriales. Para las aguas residuales
12
municipales la precipitación y la desinfección son los únicos procesos que encuentran
amplia aplicación.
2.4.1. Tratamiento preliminar.
Se establece este tratamiento como antecedente a los tratamientos primarios,
secundarios, o terciarios, pues las aguas residuales pueden venir con desechos muy
grandes y voluminosos que no pueden llegar a las plantas de tratamiento y sirven de
igual manera para aumentar la efectividad de estos procesos.
2.4.1.1.
Tipos de procesos en el tratamiento preliminar.
CEPIS (1991), manifiesta para estos procesos son utilizados las rejillas, los tamices,
los microfiltros y desarenadores.
Las Rejillas: Son aquellos tipos de enrejado que se utilizan para la separación de
sólidos gruesos y se ubican trasversalmente al flujo. Al pasar el agua, el material
grueso queda retenido en el enrejado y debe ser retirados manualmente o con
dispositivos mecánicos adecuados, su principal objetivo es retener basuras, material
sólido grueso que pueda afectar el funcionamiento de las bombas, válvulas,
aireadores, etc. Se utilizan solamente en los desbastes previos, y sirven para que los
desechos no dañen las maquinas. Se construyen con barras de 6 mm de grosor y son
acomodadas aproximadamente a 100 mm de distancia.
Según Romero (2008), manifiesta el cribado es la operación utilizada para separar
material grueso del agua, mediante el paso de ella por una criba o rejilla, puede ser de
cualquier material agujerado ordenadamente, por ejemplo una plancha o lámina
metálica, de madera o de concreto, con agujeros redondeos, cuadrados o de cualquier
forma geométrica. De acuerdo con el método de limpieza, las rejillas o cribas son de
limpieza manual o mecánica.
Los Tamices: Luego de las rejillas se colocan Tamices, con aberturas menores para
remover un porcentaje más alto de sólidos, con el fin de evitar atascamiento de
tuberías, filtros biológicos, con una abertura máxima de 2.5 mm. Tienen una
inclinación particular que deja correr el agua y hace deslizar los desechos por fuera de
la malla. Necesita un desnivel importante entre el punto de alimentación del agua y el
de salida.
Los microfiltros: son planillas giratorias plásticas o de acero por las cuales circula el
agua y recogen los desechos y las basuras en su interior, los microfiltros tiene
13
sistemas de lavado para que así puedan mantener las mallas limpias. Dependiendo de
la aplicación que tengan se selecciona el tamaño de las mallas.
Desarenadores: los desarenadores, en tratamiento de aguas residuales, se usan para
remover arena, grava, partículas u otro material sólido pesado que tenga velocidad de
asentamiento o peso específico bastante mayor que el de los sólidos orgánicos
degradables de las aguas residuales. Romero (2008).
2.4.2. Tratamiento primario.
Según Seoanez (1995), se entiende por tratamiento primario a aquel proceso o
conjunto de procesos que tienen como misión la separación por medios físicos de las
partículas en suspensión no retenidas en el pretratamiento.
El proceso principal del tratamiento primario es la decantación, fenómeno provocado
por la fuerza de gravedad que hace que las partículas suspendidas más pesadas que
el agua se separen sedimentándose. Normalmente, en decantadores denominados
dinámicos, los fangos son arrastrados periódicamente hasta unas purgas mediante
unos puentes móviles con unas rasquetas que recorren el fondo. En los denominados
decantadores circulares, inmensos, el agua entra por el centro y sale por la periferia,
mientras que los fangos son arrastrados hacia un pozo de bombeo de donde son
eliminados por purgas periódicas.
Otros procesos de tratamiento primario incluyen el mecanismo de flotación con aire,
en donde se eliminan sólidos en suspensión con una densidad próxima a la del agua,
así como aceites y grasas, produciendo unas burbujas de aire muy finas que arrastran
las partículas a la superficie para su posterior eliminación.
El tratamiento primario permite eliminar en un agua residual urbana aproximadamente
el 90% de las materias decantables y el 65% de las materias en suspensión. Se
consigue también una disminución de la DBO de alrededor del 35%.
En este tipo de tratamiento lo que se busca es remover los materiales que son
posibles de sedimentar, usando tratamiento físicos o físico-químicos. En algunos
casos dejando, simplemente, las aguas residuales un tiempo en grandes tanques o, en
el caso de los tratamientos primarios mejorados, añadiendo al agua contenida en
estos grandes tanques, sustancias químicas quelantes (La precipitación química o
coagulación es un proceso por el cual se agregan sustancias químicas para que así se
de una coagulación de los desechos y poder retirar así los sólidos) que hacen más
rápida y eficaz la sedimentación.
Para Mujeriego (1990), los objetivos de este tratamiento son:
14
1)
Eliminar la materia decantable orgánica e inorgánica, mediante decantación.
2)
Eliminar la materia flotante y las espumas mediante barrido superficial.
Principalmente se pretende la reducción de los sólidos en suspensión del agua
residual
Dentro de estos sólidos suspendidos pueden distinguirse:

Los sólidos sedimentables: son los que sedimentan al dejar el agua residual en
condiciones de reposo durante una hora, este tiempo también depende del tamaño
del sedimentador

Los sólidos flotantes: definibles por contraposición a los sedimentables.

Los sólidos coloidales.
Ecoamérica (2007), establece que el tratamiento primario es un proceso mecánico que
consiste en la remoción de sólidos insolubles como arena, y materiales como grasas y
espuma. El primer paso es la sedimentación y filtración de sólidos a través de rejillas.
La sedimentación separa tanto los sólidos decantables como aquellos que flotan.
Durante esta decantación primaria existe la tendencia a que las partículas floculables
formen agregados, hecho que puede favorecerse con la adición de compuestos
químicos. El material que flota consiste en aceites, ceras, ácidos grasos y jabones
insolubles que se conocen genéricamente como grasa.
Según Barros (2004), las operaciones que se utilizan en los tratamientos primarios de
aguas servidas son: la filtración, la sedimentación, la flotación, la separación de
aceites y la neutralización; igualmente menciona que el tratamiento primario de las
aguas servidas es un proceso mecánico que utiliza cribas para separar los desechos
de mayor tamaño como palos, piedras y trapos.
Bueno y Gutiérrez, (2001), afirman que la sedimentación es un fenómeno natural que
sustenta una de las operaciones básicas de más antigüedad en ingeniería de
procesos, cuyas aplicaciones más eficientes y económicas, tienen lugar con frecuencia
en el ámbito del tratamiento de efluentes residuales.
2.4.2.1.
Tipos de procesos en el tratamiento primario
La revista Ingeniería de Aguas Residuales (2009), afirma que aunque existen múltiples
procesos que se pueden considerar incluidos dentro del tratamiento primario (filtración,
tamizado, ciertos lagunajes, fosas sépticas, tanques Imhoff...), los principales procesos
se pueden clasificar según:
15

Procesos de separación sólido-líquido:
- Sedimentación, también llamada decantación primaria
- Flotación
- Proceso mixto (decantación-flotación)

Procesos complementarios de mejora:
- Floculación
- Coagulación (proceso físico-químico)
2.4.2.1.1. Sedimentación de aguas residuales
Los diferentes tipos de sedimentación que pueden ocurrir, con base en la
concentración de partículas y en el tipo de partículas.
Según Romero (2008), manifiesta en el tratamiento de aguas residuales se usa la
sedimentación para los siguientes propósitos:

Sedimentación primaria para remover sólidos sedimentables y material flotante de
aguas residuales crudas, reduciendo así el contenido de sólidos suspendidos.

Sedimentación intermedia para remover los sólidos y crecimientos biológicos
preformados en reactores biológicos secundarios, como los procesos de lodos
activados y filtros percoladores.

Sedimentadores secundarios para remover la biomasa y sólidos suspendidos de
reactores biológicos secundarios, como los procesos de lodos activados y los
filtros percoladores.

Sedimentadores terciarios para remover sólidos suspendidos y floculados, o
precipitados químicamente, en plantas de tratamiento de aguas residuales.
2.4.2.1.2. Flotación
Romero (2008), afirma que la flotación se utiliza para separar las emulsiones y las
partículas sólidas presentes en una fase líquida, mediante burbujas diminutas de un
gas, generalmente aire. La separación efectiva de los líquidos y sólidos del residuo,
así como la concentración de los sólidos separados, depende de la generación
suficiente de burbujas de aire por unida de sólidos, expresada como kg de aire
liberado por kg de sólidos.
16
2.4.2.1.3. Floculación.
Según Glymn J y Gary W (1999), manifiesta a los procesos que convierten los sólidos
suspendidos presentes en el agua en forma coloidal, en aglomerados más importantes
alcanzando un estado y tamaño que los vuelve sedimentables, flotables o filtrables,
permitiendo una separación casi completa de los sólidos suspendidos presentes en el
agua.
El proceso de floculación puede ser dividido en dos etapas subsecuentes:

Floculación = Desestabilización + Proceso de transporte
En la primera etapa, suele denominarse simplemente “coagulación”, se neutralizan las
fuerzas que se opone a una combinación o unificación de las partículas coloidales
suspendidas en el agua, lo cual significa que se “desestabiliza” el sistema de
dispersión para permitir la aglomeración. Este proceso ocurre inmediatamente
después de la mezcla del agente de coagulación adecuado y de la subsecuente
mezcla rápida, mientras en el proceso de Transporte se forman los flocs (floculos) los
cuales lentamente van aumentando de tamaño.
2.4.3. Tratamiento secundario
Para Seoanez (1995), la finalidad de este tratamiento es la reducción de la materia
orgánica presente en las aguas residuales una vez superadas las fases de
pretratamiento y tratamiento primario. El tratamiento secundario más comúnmente
empleado para las aguas residuales urbanas consiste en un proceso biológico aerobio
seguido por una decantación denominada secundaria. El proceso biológico puede
llevarse a cabo por distintos procedimientos. Los más usuales son el proceso
denominado fangos activos y el denominado de lechos bacterianos o percoladores.
Existen otros procesos de depuración aerobia de aguas residuales empleados
principalmente en pequeñas poblaciones: sistema de lagunaje, filtros verdes, lechos
de turba o contractores biológicos rotativos.
Son las llamadas tecnologías blandas, pero se citará a las dos primeras.
Los fangos (lodos) activos consiste en un proceso continuo en el que el agua
residual se estabiliza biológicamente en tanques o balsas de activación, en las que se
mantienen condiciones aerobias.
17
Los
lechos bacterianos son tanques circulares rellenos de piedras o materiales
sintéticos formando un filtro con un gran volumen de huecos, destinado a degradar
biológicamente la materia orgánica del agua residual.
Según Arias E y Lastra J (2000), manifiesta que los procesos biológicos más utilizados
son los de fangos activados y filtros percoladores.
El filtro percolador donde el agua residual es roseada sobre la piedra y se deja que
se filtre a través del lecho, este filtro consiste en un lecho formado por un medio
sumamente permeable al que los microorganismos se adhieren y a través del cual se
filtra el agua residual.
Los lodos o Fangos
activados en el tratamiento biológico de aguas residuales
mediante el proceso de fangos activados, se realizan a través de un tanque o reactor
biológico, donde se mantiene un cultivo bacteriano aerobio en suspensión y se realiza
la oxidación de la materia orgánica. El contenido del reactor se conoce con el nombre
de "liquido mezcla". En el proceso de fangos activados, las bacterias son los
microorganismos más importantes, ya que son los causantes de la descomposición de
la materia orgánica del afluente.
2.4.4. Tratamiento terciario
Este busca eliminar los contaminantes orgánicos, los nutrientes como los iones fosfato
y nitrato o cualquier exceso de sales minerales. En el tratamiento terciario de aguas
servidas de desecho se pretende que sea lo más pura posible antes de ser
descargadas al medio ambiente. (Barros, 2004)
Para Seoanez (1995) el tratamiento terciario es el procedimiento más completo para
tratar el contenido de las aguas residuales, pero no ha sido ampliamente adoptado por
ser muy caro. Este tratamiento consiste en un proceso físico-químico que utiliza la
precipitación, la filtración y/o la cloración para reducir drásticamente los niveles de
nutrientes inorgánicos, especialmente los fosfatos y nitratos del efluente final. El agua
residual que recibe un tratamiento terciario adecuado no permite un desarrollo
microbiano considerable. Algunos de estos tratamientos son los siguientes:
Adsorción: Propiedad de algunos materiales de fijar en su superficie moléculas
orgánicas extraídas de la fase líquida en la que se encuentran.
Cambio iónico: Consiste en la sustitución de uno o varios iones presentes en el agua
a tratar por otros que forman parte de una fase sólida finamente dividida (cambiador),
sin alterar su estructura física. Suelen utilizarse resinas y existen cambiadores de
cationes y de aniones. Debido a su alto precio, el proceso de intercambio iónico se
18
utiliza únicamente en aquellos casos en los que la eliminación del contaminante venga
impuesta por su toxicidad o que se recupere un producto de alto valor (eliminación de
isótopos radiactivos, descontaminación de aguas con mercurio, eliminación de
cromatos y cianuros, recuperación de oro, etc.).
Procesos de separación por membranas: Puede realizarse mediante membranas
semipermeables (procesos de ultrafiltración y ósmosis inversa) o por membranas de
electrodiálisis.
De todas formas, en la mayoría de los casos el tratamiento terciario de aguas
residuales urbanas queda limitado a una desinfección para eliminar patógenos,
normalmente mediante la adición de cloro gas, en las grandes instalaciones, e
hipoclorito, en las de menor tamaño. La cloración sólo se utiliza si hay peligro de
infección. Cada vez más se está utilizando la desinfección con ozono que evita la
formación de organoclorados que pueden ser cancerígenos.
2.5.
Tratamiento biológico de las aguas residuales.
Romero (2008) señala que el tratamiento biológico de aguas residuales supone la
remoción de contaminantes mediante actividad biológica. La actividad biológica se
aprovecha para remover principalmente sustancias orgánicas biodegradables,
coloidales o disueltas, del agua residual, mediante su conversión en gases que
escapan a la atmósfera y en biomasa extraíble mediante sedimentación. La actividad
biológica también se usa para remover nitrógeno y fósforo del agua residual.
Existen cuatro grupos principales de procesos biológicos: procesos
aeróbicos,
procesos anóxicos, procesos anaerobios y procesos combinados, aeróbicos con
anóxicos o con anaerobios. Dentro de cada grupo hay, además diferentes tipos,
dependiendo de si el proceso es de crecimiento biológico suspendido, crecimiento
biológico adherido o una combinación de ellos. Así mismo, dependiendo del régimen
de flujo predominante, los procesos biológicos se consideran de flujo continuo o
intermitente y del tipo de mezcla completa, flujo en pistón o flujo arbitrario.
En los procesos de tratamiento aerobio el tratamiento se efectúa en presencia de
oxígeno. Los procesos anaerobios son aquellos en los cuales el tratamiento biológico
ocurre en ausencia de oxígeno. En el proceso anóxico se remueve nitrógeno,
mediante conversión de nitrato en nitrógeno gaseoso, en ausencia de oxígeno. El
proceso anóxico se conoce como desnitrificación anaerobia, pero como las vías
principales de conversión bioquímica no son anaerobias, sino una modificación de las
vías aerobias, se considera más apropiado denominarlo proceso anóxico en vez de
anaerobio.
19
Rodríguez, et al., (2006), los denomina a los sistemas en los que la ausencia de O 2 y
la presencia de NO3: hacen que este último elemento sea el aceptor de electrones,
transformándose, entre otros, en N2, elemento completamente inerte. Por tanto es
posible, en ciertas condiciones, conseguir una eliminación biológica de nitratos
(desnitrificación)
A criterio de Raisman y Gonzales (1998), el tratamiento biológico consiste en el
consumo de matera orgánica contenida en las aguas de desecho y de una parte de las
materias nutriente (nitrógeno y fósforo), por parte de los microorganismos, ya
presentes en dichas aguas. Se tiene los siguientes procesos:
a. Lodos activados: Las aguas de desecho decantadas, son sometidas a un
proceso de oxidación mediante la aportación de aire atmosférico o bien
enriquecido con oxígeno. A mayor aireación mayor coste y mayor
mineralización de los lodos.
b. Lechos bacterianos: Este proceso consiste en hacer circular la masa de agua
de la forma más laminar posible, de modo que se desarrolla una película
bacteriana denominada zooglea, que transforma las materias orgánicas del
agua en presencia de oxígeno en biomasa. La película crece a medida que se
consume materia orgánica y se exfolia bajo la influencia del agua que cae
sobre la misma.
c. Laguna de lodos: Cuando la topografía y el coste de los terrenos lo permita, se
envía el agua a estanques poco profundos, en los que se consume la materia
orgánica por algas gracias al proceso de fotosíntesis.
d. Tratamiento anaeróbico del agua: Se utiliza frecuentemente una variante de la
fosa Imhoff, o fosa de doble etapa. En ella se produce una fermentación
metánica y un elevado consumo de materia orgánica por microorganismos
presentes en el agua y en ausencia de aire.
e. Fosas sépticas: La fosa séptica permite la disgregación de todas las materias
sólidas biodegradables y la fermentación anaeróbica de las aguas de desecho.
La fosa séptica, a criterio de Ramírez (2000), son tanques prefabricados que permiten
la sedimentación y la eliminación de flotantes, actuando también como digestores
anaerobios. Su aplicación está muy extendida por todo el mundo y hoy en día se
fabrica principalmente con Resinas de Poliester Reforzados de Fibra de Vidrio. Se
diseñan fosas sépticas para eliminar las aguas negras.
20
Los elementos básicos de una fosa séptica son: el tanque séptico y el campo de
Oxidación; en el primero de sedimentan los lodos y se estabiliza la materia orgánica
mediante la acción de bacterias anaerobias, en el segundo las aguas se oxidan y se
eliminan por infiltración en el suelo. (Ramírez, 2000)
Para autores como Raisman y Gonzales (1998), los procesos biológicos se clasifican
en:
Aerobios: Son realizados por microorganismos vivos, cuyo metabolismo tiene lugar en
presencia de oxígeno disuelto. Los productos finales son principalmente CO2 y H2O,
con desprendimiento de energía, en parte empleada en la formación de nuevos
microorganismos, de gran importancia en este proceso para las reacciones de
síntesis.
Anaerobios: Son realizados por microorganismos cuyo metabolismo se lleva a cabo
en ausencia de oxígeno, pudiendo verse gravemente afectados por la presencia de
este elemento. Los productos finales mayoritariamente son CH4 y CO2. Las reacciones
de síntesis se realizan con poca extensión lo que obliga a utilizar sistemas de
retención de microorganismos.
Facultativos: Los microorganismos responsables de estos procesos (organismos
facultativos) son indiferentes a la presencia de oxígeno disuelto.
2.5.1. Sistemas anaerobios
A criterio de Romero (2008), los cultivos microbiales son los agentes activos para la
remoción de los contaminantes del agua en los procesos biológicos de tratamiento,
sus principales usos de tratamiento biológico anaerobio son el de remoción de materia
orgánica de las aguas residuales y el de oxidación y estabilización de lodos orgánicos
o biosólidos producidos en el tratamiento biológico y su aplicación depende
principalmente en aguas residuales de concentración alta, con DBO mayor de
1000mg/L.
CEPIS (1991), se establece que el proceso anaerobio es considerablemente más lento
que el aerobio, ya que las baterías metanogénicas poseen un nivel lento de
crecimiento, debido al período de retención prolongado (hasta 30 días).
Rodríguez, J. (2008), manifiesta En términos generales, se registran tres generaciones
de reactores anaerobios, las cuales se caracterizan porque en cada generación se
reduce el tiempo de retención hidráulico (TRH) y mejora el contacto entre el lodo y el
sustrato, lo cual significa menores volúmenes de reactor, costos más bajos, sistemas
más estables y de más fácil operación, se detallan a continuación:
21
a. Reactores de primera generación: el tiempo de retención celular es igual al
TRH, por lo que se requieren TRH muy altos, existe un contacto inadecuado entre
la biomasa y la materia orgánica - Lagunas Anaerobias, Tanque Séptico, Tanque
Imhoff.
b. Reactores de segunda generación: se caracterizan por el hecho de que tienen
mecanismos para retención de los lodos, independizando el tiempo de retención
celular del TRH. Los dos mecanismos más aplicados son a) inmovilización del
lodo por adhesión a material sólido - Filtros anaerobios de flujo ascendente y
descendente; b) separación líquido-sólido del efluente, con el retorno de los
sólidos separados al reactor - UASB, el cual usa un sedimentador.
c. Reactores de tercera generación: para optimizar el contacto entre el sustrato y
la biomasa, esta se adhirió con partículas de arena, alúmina o plástico, las cuales
se expanden - Reactores de lecho fluidizado o expandido.
2.5.1.1.
Tanque IMHOFF
Según Romero (2008),
manifiesta el tanque Imhoff es un sistema de tratamiento
anaerobio de dos pisos. El tanque consta de un compartimiento inferior para digestión
de los sólidos sedimentados y de una cámara superior de sedimentación, los sólidos
sedimentados pasan a través de la abertura del compartimiento superior hacia la zona
de digestión.
Entre las ventajas del tanque Imhoff se señalan las siguientes:

Simple de operar

No requiere personal técnico especializado.

La operación consiste en remover diariamente la espuma y en descargarla sobre
la zona de ventilación, así como en extraer periódicamente los lodos hacia los
lechos de secado.
El tanque Imhoff se diseña, generalmente, de acuerdo con los siguientes estándares:

Área de sedimentación:
I.
Carga superficial = 24 – 50 m/d
II.
Tiempo de retención = 1 – 4 h
III.
Tasa de rebose del vertedero efluente = 2 -7 L/s m
IV.
Pendiente del fondo de la cámara = 1,4/2,0 (V/H)
V.
Tamaño de la abertura = ≥15 cm.
22

Área de digestión:
I.
Volumen = 28 – 85 L/c
II.
Tiempo de almacenamiento de lodos = 3 – 12 meses.
2.5.1.2.
Tanque SÉPTICO.
A criterio de Romero (2008), el tanque séptico se caracteriza porque en él la
sedimentación y la digestión ocurren dentro del mismo tanque, evitando problemas de
complejidad de construcción y excavación profunda del tanque Imhoff. El tanque
séptico consiste esencialmente en uno o varios compartimientos, en serie, de
sedimentación de sólidos.
El tanque séptico nos sirve para:

Eliminar sólidos suspendidos y material flotante.

Realizar el tratamiento anaerobio de los lodos sedimentados.

Almacenar lodos y material.
Por lo tanto la remoción de DBO es un tanque séptico puede ser del 30 al 50%, de
grasas y aceites un 70 a 80 %, de fósforo un 15% y de un 50% a 70% de SS, para
aguas residuales domésticas típicas.
Según Romero (2008), para la localización del tanque séptico se recomienda a tener
en cuenta los siguientes criterios:
1. Para proteger las fuentes de agua, el tanque debe localizarse a más de 15 m de
cualquier fuente de abastecimiento.
2. El tanque debe encontrarse a una distancia mayor de 2 m de cualquier fuente de
abastecimiento.
3. El tanque no debe estar expuesto a inundación y debe disponer de espacio
suficiente para la construcción del sistema de disposición o tratamiento posterior a
que haya lugar.
4. El tanque debe tener acceso apropiado para que su limpieza y mantenimiento
sean fáciles.
2.5.1.3.
Filtro Anaerobio de Flujo Ascensional.
El filtro anaerobio de flujo ascendente es un proceso de crecimiento adherido
propuesto por Young y McCarty en 1969, para el tratamiento de residuos solubles. De
los sistemas de tratamiento anaerobio es el más sencillo de mantener porque, la
biomasa permanece como una película microbial adherida y el flujo es ascensional.
23
A criterio de Romero (2008), el filtro anaerobio está constituido por un tanque o
columna, relleno con un medio sólido para soporte del crecimiento biológico
anaerobio, también son útiles para desnitrificar efluentes ricos en nitratos o como
pretratamiento
en las plantas de purificación de agua y el proceso no utiliza
recirculación ni calentamiento y produce una cantidad mínima de lodo.
En resumen este sistema de tratamiento es sencillo de mantener porque la biomasa
permanece como una película microbial adherida, y como el flujo es ascensional el
riesgo de taponamiento es mínimo. Este filtrousa como medio de soporte de
crecimiento: piedras, anillos de plástico, colocados al azar, la mayor parte de la
biomasa se acumula en los vacíos intersticiales existentes entre el medio, donde
permanece sumergido en el agua residual, permitiendo una concentración de biomasa
alta y un efluente clarificado.
2.5.1.4.
Tanques UASB.
Crites y Tchobanoglous. (2008). Los reactores UASB (del inglés Upflow Anaerobic
Sludge Blanket) son un tipo de biorreactor tubular que operan en régimen continuo y
en flujo ascendente, es decir, el afluente entra por la parte inferior del reactor,
atraviesa todo el perfil longitudinal, y sale por la parte superior. Son reactores
anaerobios en los que los microorganismos se agrupan formando biogránulos.
Características del Tanques UASB
En los sistemas anaerobios de flujo ascendente, y bajo ciertas condiciones, se puede
llegar a observar que las bacterias pueden llegar a agregarse de forma natural
formando flóculos y gránulos. Estos densos agregados poseen unas buenas
cualidades de sedimentación y no son susceptibles al lavado del sistema bajo
condiciones prácticas del reactor. La retención de fango activo, ya sea en forma
granular o floculenta, hace posible la realización de un buen tratamiento incluso a altas
tasas de cargas orgánicas. La turbulencia natural causada por el propio caudal del
influente y de la producción de biogás provoca el buen contacto entre agua residual y
fango biológico en el sistema UASB. En los sistemas UASB pueden aplicarse mayores
cargas orgánicas que en los procesos aerobios. Además, se requiere un menor
volumen de reacción y de espacio, y al mismo tiempo, se produce una gran cantidad
de biogás, y por tanto de energía.
El reactor UASB podría remplazar al sedimentador primario, al digestor anaerobio de
fangos, al paso de tratamiento aerobio y al sedimentador secundario de una planta
24
convencional de tratamiento aerobio de aguas residuales. Sin embargo, el efluente de
reactores UASB normalmente necesitan un tratamiento posterior, para lograr degradar
la materia orgánica remanente, nutrientes y patógenos. Este postratamiento puede
referirse a sistemas convencionales aerobios como lagunas de estabilización, plantas
de fangos activos y otros.
Según Romero (2008), El UASB es un sistema trifásico de alta carga que opera como
un sistema de crecimiento en suspensión. La elevada concentración de biomasa en el
UASB lo hace más tolerante a la presencia de tóxicos.
Consiste esencialmente en una columna abierta, a través de la cual el líquido residual
se pasa a una baja velocidad ascensional. El manto de fangos se compone de
gránulos o partículas además del agua residual. El fenómeno de granulación que rige
la formación de los gránulos constituye la parte fundamental del proceso. El
tratamiento del agua se da cuando se pone en contacto el agua con los gránulos. Los
gases producidos bajo condiciones anaerobias provoca la recirculación interna, lo que
ayuda en la formación y mantenimiento de las partículas biológicas, sobre las cuales
algunas partículas de gas se adhieren. El gas libre y el gas adherido a gránulos se
retienen en el colector de gas en la parte alta del reactor. El líquido que ha pasado a
través del manto contiene algunos sólidos residuales y gránulos biológicos que pasan
a través del sedimentador donde los sólidos se separan del futuro efluente. Los sólidos
retornan por tanto al caer a través del sistema de bafle en la parte alta del manto de
fangos.
Para lograr una operación correcta del sistema se requiere la formación de biomasa
floculenta, y la puesta en marcha suele requerir la inoculación previa del reactor con
grandes cantidades de fangos de algún otro sistema de operación.
El proceso UASB se puede aplicar a una amplia variedad de aguas residuales
industriales. Al igual que en otros tipos de tratamiento de aguas residuales, en los
UASB también son necesarias unas etapas previas de adecuación del influente antes
de ingresarlas al reactor, como por ejemplo, eliminación de aceites y grasas,
desarenado, corrección de pH, tras este tipo de pretratamientos, el UASB puede
convertir el 70-95% de la materia orgánica biodegradable en una corriente de biogas
valorizable. De ahí que sean posibles mayores eficiencias mediante el acople de prey/o postratamientos adecuados que aumente el tiempo medio de residencia celular, la
composición y la resistencia frente a tóxicos del fango.
25
2.5.2. Consideraciones ambientales.
Romero (2008), menciona que en todo proceso biológico, los organismos se
desarrollarán de manera apropiada si se les provee, básicamente lo siguiente:
nutrientes suficientes, ausencia de compuestos tóxicos y condiciones ambientales
apropiadas.
En general las bacterias requieren, principalmente, carbono, nitrógeno, hidrógeno y
oxígeno, en menor proporción fósforo, azufre, potasio, calcio, hierro y magnesio, y
como suplemento nutricional cantidades mínimas zinc y molibdeno. Comúnmente, las
aguas residuales domésticas contienen los nutrientes requeridos para el crecimiento
bacterial, pero algunos residuales industriales puede que no.
Muchas aguas residuales industriales contienen compuestos difíciles o imposibles de
descomponer microbialmente, casos en los cuales hay que utilizar procesos físicoquímicos para removerlos. Algunos materiales, como la lignina, solo pueden ser
descompuestos por bacterias especializadas y son resistentes a la utilización
biológica.
La tolerancia del crecimiento biológico bacterial y demás microorganismos a los
compuestos tóxicos, como los metales pesados, es variable según la biomasa, el tipo
de proceso, el grado de aclimatación, el tipo de residuos y otros factores.
En los procesos aerobios se considera de gran importancia mantener una
concentración adecuada de oxígeno disuelto, generalmente mayor de 1mg/L. En los
procesos anaerobios estrictos debe haber ausencia total de oxígeno. En todo proceso,
la temperatura y el grado de mezcla son factores de gran influencia, además, para
asegurar que los microorganismos crezcan se les debe permitir una permanencia en el
sistema o proceso de tratamiento suficiente para su reproducción, dicho período
depende de su tasa de crecimiento, la cual es función directa de la tasa a la cual
utilizan o metabolizan el residuo.
La actividad metabólica depende de muchos factores ambientales, es decir de las
condiciones de vida. Según la especie y tipo de organismo, los factores ambientales
aceleran, retardan o inhiben su crecimiento. Para cada factor -por ejemplo: intensidad
solar, temperatura, pH, contenido de sólidos disueltos- existen límites dentro de los
cuales los organismos se desarrollan apropiadamente.
En el tratamiento biológico, las enzimas o catalizadores bioquímicos son necesarios
para la descomposición, y su acción es afectada por la temperatura y por el pH. En
general, la mayoría de las enzimas requieren pH entre 3,5 y 9,5.
26
La temperatura del agua residual por tratar afecta los requerimientos de oxígeno en el
proceso aerobio, la producción de lodos y el volumen que necesita el reactor biológico.
La temperatura es un factor muy importante en la evaluación del rendimiento global de
un proceso de tratamiento biológico, pues altera la actividad metabólica de los
microorganismos, las tasas de transferencia de oxígeno y las características de
sedimentación de los lodos. La temperatura máxima para una actividad biológica
aerobia eficiente es del orden de 38 ºC. Para el proceso anaerobio, en general, la
temperatura óptima es de 32-38 ºC.
A criterio del autor si se provee un medio ambiental adecuadamente controlado se
puede asegurar una estabilización efectiva del residuo mediante el control de la tasa
de crecimiento de los microorganismos.
2.6.
Efectos en el medio receptor de las aguas residuales.
Según Rigola (2008), las consecuencias que acarrean los vertidos son:
Aparición de fangos y flotantes: Existen en las aguas residuales sólidos en
suspensión de gran tamaño que cuando llegan a los cauces naturales pueden dar
lugar a la aparición de sedimentos de fango en el fondo de dichos cauces, alterando
seriamente la vida acuática a este nivel, ya que dificultará la transmisión de gases y
nutrientes hacia los organismos que viven en el fondo.
Por otra parte, ciertos sólidos, dadas sus características, pueden acumularse en las
orillas formando capas de flotantes que resultan desagradables a la vista y además,
pueden acumular otro tipo de contaminantes que pueden llevar a efectos más graves.
Agotamiento del contenido de oxígeno: Los organismos acuáticos precisan del
oxígeno disuelto en el agua para poder vivir. Cuando se vierten en las masas de agua,
residuos que se oxidan fácilmente, bien por vía química o por vía biológica, se
producirá la oxidación con el consiguiente consumo de oxígeno en el medio.
Daño a la salud pública: Los vertidos de efluentes residuales a cauces públicos,
pueden fomentar la propagación de virus y bacterias patógenos para el hombre.
Eutrofización: Un aporte elevado de nitrógeno y fósforo en los sistemas acuáticos
propicia un desarrollo masivo de los consumidores primarios de estos nutrientes; zoo y
fitoplancton y plantas superiores.
Otros Efectos: Pueden ser muy variados y van a ser consecuencia de contaminantes
muy específicos, como valores de PH por encima o por debajo de los límites
tolerables, presencia de tóxicos que afecta directamente a los seres vivos, etc.
27
En la concepción clásica del problema de la polución del agua, los ríos se consideran
los receptores naturales de las aguas residuales, con su correspondiente carga de
contaminantes y nutrientes, constituyen el objeto de la regulación, por parte de leyes,
decretos y normas, para establecer la calidad apropiada del agua, de acuerdo con los
diferentes usos aplicables a ella.
A criterio del autor el retorno de las aguas tratadas a los ríos o lagos nos convierte en
usuarios directos o indirectos de las mismas, y a medida que crece la población,
aumenta la necesidad de proveer sistemas de tratamiento que permitan eliminar los
riesgos para la salud y minimizar los daños al ambiente.
2.7.
Tratamientos de lodos.
A criterio de Romero (2008), uno de los principales problemas en el tratamiento de
aguas y aguas residuales es el relacionado con el tratamiento y disposición de lodos,
en los tanques de sedimentación se producen grandes volúmenes de lodos con alto
contenido de agua, su deshidratación y disposición final pueden representar un alto
porcentaje de costo del tratamiento del agua.
Los lodos que se producen en los procesos de tratamiento de agua son principalmente
los siguientes:

Lodo primario proveniente de la sedimentación de aguas residuales

Lodo secundario proveniente del tratamiento biológico de aguas residuales.

Lodos digeridos provenientes de los dos anteriores, separados o mezclados.

Lodos provenientes de la coagulación y sedimentación de aguas y aguas residuales

Lodos provenientes de la plantas de ablandamiento.

Lodos provenientes de desarenadores y rejillas.
A criterio del autor todos los lodos crudos tienen un contenido bajo de sólidos (1 – 6%),
y sus características dependen del origen, de su edad, del tipo de proceso de cual
provienen y de la fuente original de los mismos.
2.7.1. Compostaje de lodos.
Romero (2008), plantea que el compostaje es la degradación biológica controla de
materiales orgánicos, hasta formar un compuesto estable, de color oscuro, textura
suelta y olor a tierra similar al humus denominado compost, Y su proceso puede
llevarse por vía aerobia o anaerobio.
El compostaje aerobio acelera el proceso de descomposición del material orgánico y
permite obtener altas temperaturas, necesarias para la destrucción de patógenos,
28
mientras que el anaerobio va siempre acompañado de malos olores que no presentan
en el primero, razón por lo cual es poco común hacer compostaje anaerobio.
El proceso de compostaje busca tres objetivos fundamentales:
1. La conversión biológica del material orgánico putrescible en un compuesto estable.
2. La destrucción de patógenos gracias a las altas temperaturas alcanzadas durante el
proceso.
3. La reducción másica del material húmedo, a través de la remoción de agua y de
sólidos totales volátiles.
En general todos los métodos de compostaje incluyen las siguientes operaciones
básicas:
1. Mezclado del material llenante con lodo.
2. Descomposición microbial del material orgánico (compostaje).
3. Clasificación o tamizado del material
4. Recirculación del material grueso
5. Curado del material fino.
6. Almacenamiento y comercialización.
A criterio del autor para un compostaje efectivo como proceso de tratamiento de lodos
se recomienda mantener el compost a 40°C durante por lo menos cinco días y, en
cuatro horas de dicho período, a por lo menos 55°C dentro de la pila, seguido de un
periodo de maduración apropiado para asegurar que la reacción de compostaje logre
su culminación.
2.8.
Plantas de tratamiento de aguas residuales.
Rigola (2008), plantea que la depuración de las aguas residuales es un proceso que
persigue eliminar en la mayor cantidad posible la contaminación que lleva un vertido
antes de que éste incida sobre un cauce receptor, de forma que los niveles de
contaminación que queden en el efluente ya tratado puedan ser asimilados de forma
natural.
2.8.1. Funcionamiento de una depuradora
El agua sucia se vierte al alcantarillado por industrias y zonas urbanas. El agua llega a
la estación depuradora a través de un sistema de colectores. El tratamiento se inicia
en el bombeo de entrada, donde el agua es impulsada a una cota que le permitirá
circular por diferentes elementos de la planta.
29
Unas rejas de desbaste retienen la suciedad sólida más gruesa, es así que la
operación se repite con tamices más espesos, que forman el desbaste de finos. El
pretratamiento continúa y acaba en el desarenador-desengrasador, donde, por
procesos mecánicos, se hunden las arenas y flotan las grasas. En casos de fuertes
contaminaciones industriales, se añaden coagulantes químicos y se produce la
floculación: ello favorece la decantabilidad de la materia en suspensión.
Rodríguez, et al., (2006) afirma que la coagulación-floculación es una operación que
se utiliza a menudo, tanto en el tratamiento de aguas residuales urbanas y potables
como en industriales (industria de la alimentación, pasta de papel, textiles, etc.)
El siguiente paso consiste en separar por medios físicos las partículas procedentes de
la descomposición de la masa sólida (detrito) en el decantador primario, en cuyo fondo
se pretende depositen los fangos primarios. La carga contaminante restante se elimina
por medio biológicos, ya que determinadas bacterias se alimentan de la materia
orgánica, tanto disuelta como en suspensión. Para ello, necesitamos un depósito
llamado reactor biológico y una aportación de oxígeno. En el edificio de sopladores se
aporta al reactor biológico el aire que las bacterias necesitan para poder asimilar la
materia orgánica.
Por su peso, los biosólidos formados en el reactor se depositan en el fondo del
decantador secundario y así se separan del agua. El agua ya limpia retorna a la
naturaleza y continúa su ciclo.
La selección de un proceso de tratamiento de aguas residuales, o de la combinación
adecuada de ellos, para Romero (2008), depende principalmente de:
-
Las características del agua cruda
-
La calidad requerida del efluente
-
La disponibilidad del terreno
-
Los costos de construcción y operación del sistema de tratamiento.
-
La confiabilidad del sistema de tratamiento
-
La factibilidad de optimización del proceso para satisfacer requerimientos futuros
más exigentes.
La mejor alternativa de tratamiento se selecciona con base en el estudio individual de
cada caso, de acuerdo con las eficiencias de remoción requeridas y con los costos de
cada una de las posibles soluciones técnicas.
30
Según el grado de complejidad y tecnología empleada, las Estaciones regeneradoras
de aguas residuales se clasifican como:
a) Convencionales. Se emplean en núcleos de población importantes y utilizan
tecnologías que consumen energía eléctrica de forma considerable y precisan
mano de obra especializada.
b) Tratamientos blandos. Se emplean en algunas poblaciones pequeñas y
alejadas de redes de saneamiento. Su principal premisa es la de tener unos
costos de mantenimiento bajos y precisar de mano de obra no cualificada. Su
grado de tecnificación es muy bajo, necesitando poca o nula energía eléctrica.
2.8.2. Principios de diseño, operación y mantenimiento de PTAR
Según Romero (2008), el tratamiento de aguas residuales abarca un escenario muy
amplio de problemas porque incluye una gran variedad de afluentes y unos requisitos
de efluentes y de métodos de disposición muy diferentes.
El tratamiento de aguas residuales incluye tratamiento de agua de una sola residencia,
de aguas residuales de condominios y urbanizaciones, de aguas residuales de
alcantarillados municipales combinados, así como de aguas grises, negras e
industriales de procesos de manufactura con calidades muy específicas y variables
según el proceso del cual provienen.
El determinante más importante en la selección del sistema de tratamiento lo
constituyen la naturaleza del agua residual cruda y los requerimientos de uso o
disposición del efluente.
La solución de un problema de tratamiento de aguas residuales incluye, generalmente,
cinco etapas principales:
-
Caracterización del agua residual cruda y definición de las normas de vertimiento.
-
Diseño conceptual de los sistemas de tratamiento propuestos, incluyendo la
selección de los procesos de cada sistema, los parámetros de diseño y la
comparación de costos de las alternativas propuestas.
-
Diseño detallado de la alternativa de costo mínimo.
-
Construcción.
-
Operación y mantenimiento del sistema construido.
Las condiciones óptimas de operación y mantenimiento de un sistema de tratamiento
de aguas residuales dependen de las características físicas, sociales y económicas
prevalentes en el sitio de localización de la planta, las cuales deben tenerse en cuenta
31
al definir el diseño del sistema, porque ellas establecen la confiabilidad, flexibilidad,
requerimientos de personal técnico, grado de automatización y control de proceso, y
costos de la operación y mantenimiento.
Un sistema de tratamiento de aguas residuales de diseño y eficiencia excelente, pero
con costos de operación y mantenimiento tan altos que su propietario no tiene
capacidad de sufragar, es mejor no construirlo. La experiencia indica que el costo
inicial y los costos de operación y mantenimiento constituyen el factor primordial al
adoptar una solución de control de contaminación hídrica exitosa. Por otra parte, un
sistema de tratamiento de baja confiabilidad no garantiza la producción de un efluente
de la calidad requerida y convierte la operación del sistema en un problema que obliga
a poner atención y destinar recursos excesivos a esta actividad. La disponibilidad de
personal técnico altamente calificado y de suficientes recursos económicos es
prerrequisito para la adopción de diseños con equipos mecánicos complejos,
consumos permanentes de energía y niveles de control y automatización altos.
Finalmente, la flexibilidad de los procesos para aceptar modificaciones futuras, que
aseguren una optimización factible, mediante la adición de equipos o tecnología
innovadora, es un factor de gran influencia sobre el diseño. En resumen, los
principales factores de importancia en la selección de procesos y operaciones de
tratamiento son los siguientes:
-
Factibilidad: El proceso debe ser factible y por consiguiente compatible con las
condiciones existentes de dinero disponible, terreno existente y aceptabilidad del
cliente o de la comunidad propietaria del mismo.
-
Aplicabilidad: El proceso debe ser capaz de proveer el rendimiento solicitado, es
decir, estar en capacidad de producir un efluente con la calidad requerida para el
rango de caudales previsto.
-
Confiabilidad: El proceso debe ser lo más confiable posible, esto es, que sus
condiciones óptimas de trabajo sean difíciles de alterar, que tenga capacidad de
soporte de cargas y caudales extremos y mínima dependencia de tecnología u
operación compleja.
-
Costos: El proceso ha de ser de costo mínimo. La comunidad o el propietario debe
estar en capacidad de costear todos los compuestos del sistema de tratamiento,
así como su operación y mantenimiento.
-
Características del afluente: Estas determinan la necesidad de pretratamiento
primario o tratamiento secundario, tipo de tratamiento (físico, químico, biológico o
32
combinado), necesidad de neutralización o de igualamiento, así como el tamaño,
cinética y tipo de reactor.
-
Procesamiento y producción de lodos: La cantidad y calidad del lodo producido
determina la complejidad del tratamiento requerido para su disposición adecuada.
Procesos sin problemas de tratamiento y disposición de lodos son los ideales. Para
Mahamud, et al., (1996), la producción de lodos por parte de una instalación de
depuración de aguas residuales es una consecuencia inherente al funcionamiento
de la misma.
-
Requerimientos de personal: Procesos sencillos requieren menos personal, menor
adiestramiento profesional y por tanto son más ventajosos.
A criterio del autor para proveer la ejecución de dichas etapas, se requiere el aporte de
profesionales de la ingeniería química, microbiología, geología, arquitectura, ingeniería
ambiental y sanitaria y por supuesto de la economía. Sin embargo, el papel principal lo
desempeñan el ingeniero ambiental y de saneamiento ambiental, responsables de la
propuesta del sistema y del diseño del sistema de tratamiento respectivamente, y de
quienes depende el éxito del proyecto propuesto.
2.9.
Marco Legal.
Es importante regirse bajo las directrices de las Leyes, Reglamentos y Normas
Ambientales vigentes, para poder alcanzar los objetivos establecidos en la propuesta
de tratamiento de aguas residuales, basándose en la Ley de Gestión Ambiental, el
texto unificado de la Legislación Ambiental Secundaria, Libro IV de la Calidad
Ambiental, promulgada por el Ministerio del Ambiente.
La Constitución Política de la República del Ecuador, aprobada en Referéndum del 28
de Septiembre del 2008. (RO 449: 20-oct-2008).
2.9.1. CONSTITUCIÓN POLÍTICA DE LA REPÚBLICA DEL ECUADOR
Capítulo II
DERECHOS DEL BUEN VIVIR
Sección 1ª
Agua y alimentación
Art. 12.- El derecho humano al agua es fundamental e irrenunciable. El agua
constituye patrimonio nacional estratégico de uso público, inalienable, imprescriptible,
inembargable y esencial para la vida.
33
Art. 13.- Las personas y colectividades tienen derecho al acceso seguro y permanente
a alimentos sanos, suficientes y nutritivos; preferentemente producidos a nivel local y
en correspondencia con sus diversas identidades y tradiciones culturales.
El Estado ecuatoriano promoverá la soberanía alimentaria.
Sección 2ª
Ambiente Sano
Art. 14.- Se reconoce el derecho de la población a vivir en un ambiente sano y
ecológicamente equilibrado, que garantice la sostenibilidad y el buen vivir, sumak
kawsay.
Se declara de interés público la preservación del ambiente, la conservación de los
ecosistemas, la biodiversidad y la integridad del patrimonio genético del país, la
prevención del daño ambiental y la recuperación de los espacios naturales
degradados.
Art. 15.- El Estado promoverá, en el sector público y privado, el uso de tecnologías
ambientalmente limpias y de energías alternativas no contaminantes y de bajo
impacto. La soberanía energética no se alcanzará en detrimento de la soberanía
alimentaria, ni afectará el derecho al agua.
2.9.2. LEY DE GESTION AMBIENTAL
TITULO I
ÁMBITO Y PRINCIPIOS DE LA GESTIÓN AMBIENTAL
Art. 1.- La presente Ley establece los principios y directrices de política ambiental;
determina las obligaciones, responsabilidades, niveles de participación de los sectores
público y privado en la gestión ambiental y señala los límites permisibles, controles y
sanciones en esta materia.
Art.
2.-
La
gestión
ambiental
se
sujeta
a
los
principios
de
solidaridad,
corresponsabilidad, cooperación, coordinación, reciclaje y reutilización de desechos,
utilización de tecnologías alternativas ambientalmente sustentables y respecto a las
culturas y prácticas tradicionales.
CAPITULO IV
DE LA PARTICIPACIÓN DE LAS INSTITUCIONES DEL ESTADO
34
Art. 12.- Son obligaciones de las instituciones del Estado del Sistema Descentralizado
de Gestión Ambiental en el ejercicio de sus atribuciones y en el ámbito de su
competencia, las siguientes:
f) Promover la participación de la comunidad en la formulación de políticas para la
protección del medio ambiente y manejo racional de los recursos naturales; y.
g) Garantizar el acceso de las personas naturales y jurídicas a la información previa a
la toma de decisiones de la administración pública, relacionada con la protección del
medio ambiente.
TITULO III
INSTRUMENTOS DE GESTIÓN AMBIENTAL
CAPITULO I
DE LA PLANIFICACIÓN
Art. 14.- Los organismos encargados de la planificación nacional y seccional incluirán
obligatoriamente en sus planes respectivos, las normas y directrices contenidas en el
Plan Ambiental Ecuatoriano (PAE).
Los planes de desarrollo, programas y proyectos incluirán en su presupuesto los
recursos necesarios para la protección y uso sustentable del medio ambiente. El
incumplimiento de esta disposición determinará la inejecutabilidad de los mismos.
Art. 16.- El Plan Nacional de Ordenamiento Territorial es de aplicación obligatoria y
contendrá los ecosistemas, las necesidades de protección del ambiente, el respeto a
la propiedad ancestral de las tierras comunitarias, la conservación de los recursos
naturales y del patrimonio natural. Debe coincidir con el desarrollo equilibrado de las
regiones y la organización física del espacio. El ordenamiento territorial no implica una
alteración de la división político administrativa del Estado.
CAPITULO II
DE LA EVALUACIÓN DE IMPACTO AMBIENTAL Y DEL CONTROL AMBIENTAL
Art. 19.- Las obras públicas, privadas o mixtas, y los proyectos de inversión públicos o
privados que puedan causar impactos ambientales, serán calificados previamente a su
ejecución, por los organismos descentralizados de control, conforme el Sistema Único
de Manejo Ambiental, cuyo principio rector será el precautela torio.
Art. 20.- Para el inicio de toda actividad que suponga riesgo ambiental se deberá
contar con la licencia respectiva, otorgada por el Ministerio del ramo.
Art. 21.- Los sistemas de manejo ambiental incluirán estudios de línea base;
evaluación del impacto ambiental; evaluación de riesgos; planes de manejo; planes de
35
manejo de riesgo; sistemas de monitoreo; planes de contingencia y mitigación;
auditorías ambientales y planes de abandono. Una vez cumplido ciertos requisitos y de
conformidad con la calificación de los mismos, el Ministerio del ramo podrá otorgar o
negar la licencia correspondiente.
2.9.3. LEY DE PREVENCION Y CONTROL DE LA CONTAMINACION
AMBIENTAL.
Codificación 20, Registro Oficial Suplemento 418 de 10 de Septiembre del 2004.
CAPITULO II
DE LA PREVENCION Y CONTROL DE LA CONTAMINACION DE LAS AGUAS
Art. 6.- Queda prohibido descargar, sin sujetarse a las correspondientes normas
técnicas
y
regulaciones,
a
las
redes de alcantarillado,
o en las quebradas,
acequias, ríos, lagos naturales o artificiales, o en las aguas marítimas, así como
infiltrar en terrenos, las aguas residuales que contengan contaminantes que sean
nocivos a la salud humana, a la fauna, a la flora y a las propiedades.
2.9.4. CÓDIGO ORGÁNICO DE ORGANIZACIÓN TERRITORIALAUTONOMÍAS
Y DESENTRALIZACÓN (COOTAD)
Artículo 54.- Funciones.- Son funciones del gobierno autónomo descentralizado
Municipal las siguientes:
d) Prestar los servicios públicos de agua potable, alcantarillado, depuración de aguas
residuales, manejo de desechos sólidos, actividades de saneamiento ambiental y
aquellos que establezca la ley;
Artículo 137.- Las competencias de prestación de servicios públicos de alcantarillado,
depuración de aguas residuales, manejo de desechos sólidos, y actividades de
saneamiento ambiental, en todas sus fases, las ejecutarán los gobiernos autónomos
descentralizados municipales con sus respectivas normativas. Cuando estos servicios
se presten en las parroquias rurales se deberá coordinar con los gobiernos autónomos
descentralizados parroquiales rurales.
Artículo 577.- Obras y servicios atribuibles a las contribuciones especiales de
mejoras.- Se establecen las siguientes contribuciones especiales de mejoras por:
a) Apertura, pavimentación, ensanche y construcción de vías de toda clase;
b) Repavimentación urbana;
36
c) Aceras y cercas;
d) Obras de alcantarillado;
e) Construcción y ampliación de obras y sistemas de agua potable;
f) Desecación de pantanos y relleno de quebradas;
g) Plazas, parques y jardines; y,
h) Otras obras que las municipalidades o distritos metropolitanos determinen mediante
ordenanza, previo el dictamen legal pertinente.
2.9.5. TEXTO UNIFICADO DE LEGISLACIÓN AMBIENTAL
El TULAS presenta una serie de parámetros para normar y regular la calidad del agua
de consumo humano, y para las diferentes actividades que involucran la utilización del
recurso. Este cuerpo legal contempla parámetros físicos, químicos, bacteriológicos
que norman las características del agua a ser captada y los requisitos de los efluentes
a ser descargados. El TULAS también da regulaciones para la disposición y
tratamiento de desechos sólidos, con el objeto de limitar sus efectos nocivos para la
salud humana y el medio ambiente. Sus disposiciones respecto a los servicios de agua
y saneamiento básico, plantea lo siguiente:
AGUA
En el Libro VI, Anexo I se presenta la Norma de calidad ambiental y de descarga de
efluentes: recurso agua. El objetivo principal de dicha norma es proteger la calidad del
recurso agua, para salvaguardar y preservar la integridad de las personas, de los
ecosistemas y sus interrelaciones y del ambiente en general. En la misma, se
establecen los límites permisibles, disposiciones y prohibiciones para las descargas en
cuerpos de aguas o sistemas de agua potable, los criterios de calidad de las aguas
para sus distintos usos y los métodos y procedimientos para determinar la presencia
de contaminantes en el agua. La norma proporciona los criterios de la calidad del agua
según sus usos:
a) Calidad para aguas destinadas al consumo humano y uso doméstico, previo a su
potabilización
b) Calidad para la preservación de flora y fauna en aguas dulces frías o cálidas, yen
aguas marinas y de estuarios;
c) Calidad para aguas subterráneas;
d) Calidad para aguas de uso agrícola o de riego;
e) Calidad para aguas de uso pecuario;
f) Calidad para aguas con fines recreativos;
37
g) Calidad para aguas de uso estético; calidad para aguas utilizadas para transporte;
h) Calidad para aguas de uso industrial.
AGUA POTABLE Y AGUAS SERVIDAS
En el Libro VI, Anexo I: Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes:
recurso agua, se presentan los criterios generales para la descarga de efluentes, tanto
al sistema de agua potable como a los cuerpos de agua. En esta norma se presentan:
a) Los límites permisibles, disposiciones y prohibiciones para descarga de efluentes al
sistema de agua potable y aguas servidas.
b) Los límites permisibles, disposiciones y prohibiciones para descarga de efluentes a
un cuerpo de agua o receptor, que implica tomar en cuenta las descargas a:
i. Cuerpos de agua dulce
ii. Descarga a un cuerpo de agua marina.
RESIDUOS SÓLIDOS
El Libro VI, Anexo 6: Norma de Calidad Ambiental para el Manejo y Disposición Final
de Desechos Sólidos no Peligrosos. Dicha norma establece los criterios para el
manejo de los desechos sólidos no peligrosos, desde su generación hasta su
disposición final. No tiene regulaciones para los desechos sólidos peligrosos. La
norma determina o establece:
a) Responsabilidades en el manejo de desechos sólidos.
b) Prohibiciones en el manejo de desechos sólidos.
c) Normas generales para el almacenamiento y entrega de desechos sólidos no
peligrosos
d) Normas generales para el barrido y limpieza de vías y áreas públicas
e) Normas generales para recolección, transporte, transferencia y tratamiento de
desechos sólidos no peligrosos.
f) Normas generales para el saneamiento de los botaderos de desechos sólidos
g) Normas generales para disposición de desechos en rellenos manuales y
mecanizados.
h) Normas generales para recuperación de desechos sólidos no peligrosos.
Adicionalmente, tiene relación con la Norma de calidad ambiental del recurso suelo y
criterios de remediación para suelos contaminados (cuyo objetivo la Prevención y
Control de la Contaminación Ambiental, en lo relativo al recurso suelo) y la Norma de
calidad ambiental y de descarga de efluentes: recurso agua).
38
CAPITULO III
3. MATERIALES Y METODOS
3.1.
Localización y duración del experimento
La investigación se realizó dentro del área de influencia directa de la cabecera
Parroquial de Fátima perteneciente al Cantón y Provincia de Pastaza, que se
encuentra ubicada en coordenadas geoespacial, a una Longitud de 77° 00´ 00´´ Oeste
y 01° 24´ 40´´ de Latitud Sur, a 7.42 Km de la parroquia urbana Puyo, en la vía PuyoTena.
Figura 1:Lugar de localización del área de estudio.
Zona de Estudio
Fuente: GADPz y GADPR Fátima
A continuación se detallan aspectos importantes del GAD Parroquial de Fátima.
LÍMITES:
Norte:
Con la parroquia Teniente Hugo Ortiz.
Sur:
Con las parroquias Puyo y Diez de Agosto.
Este:
Con la parroquia Diez de Agosto.
Oeste:
Con la parroquia Mera, del cantón Mera
39
EXTENSIÓN:
La extensión de la parroquia Fátima es de 93 Km2.
RÍOS:
Entre los más importantes: Anzu, Arajuno, Guamanyacu y Puyo.
La administración del GAD Parroquial de Fátima está dirigida por el Lic. Rodrigo
Fiallos.
3.2.
Condiciones meteorológicas.
Para el análisis de las condiciones meteorológicas en la zona de influencia del
proyecto, se utilizaron los datos correspondientes de la cuidad de puyo, obtenidos en
la estación meteorológica Puyo, ubicada en la parroquia Veracruz de la Provincia de
Pastaza, a 960 msnm y aproximadamente a 12 Km al noroeste en línea recta del área
de investigación, se detallada las condiciones meteorológicas en promedio en la zona:
conforme los datos del INAMHI (Instituto Nacional Meteorología e Hidrografía), los
parámetros de precipitación, temperatura y evaporación potencia para el periodo de
2006 a 2011.
La siguiente tabla representa las condiciones meteorológicas de la ciudad de Puyo en
los últimos cinco años, los datos fueron obtenidos de la estación meteorológica del
INHAMI de Puyo.
Se detallan a continuación.
Tabla N° 3.Condiciones meteorológicas del INHAMI de la cuidad de Puyo.
To
To
To
Humedad Precipitación Evaporación Insolación
Media Máxima Mínima relativa
mm
mm
Horas
o
o
o
C
C
C
2006
22,2
29,8
14,5
88,4
13,2
2,3
92,4
2007
21,3
30
14,3
88
13,3
2,4
91,8
2008
21,3
27,1
17,1
88
13,3
2,3
90,2
2009
21,1
26,7
17,9
88
13,2
2,3
94,6
2010
21,8
27,2
18,5
87
13,4
2,4
93,2
2011
21,3
26,4
17,8
88
13,9
2,5
90,8
Promedio 21,35
27,87
16,68
87,90
13,22
2,37
92,17
Año
Fuente: INAMHI Estación de Puyo (M008), Anuarios Meteorológicos (2006 - 2011).
3.2.1. Clima.
Debido al reducido número de estaciones meteorológicas las apreciaciones sobre esta
variable son bastante generales, no obstante, posee un clima tropical húmedo, se
40
encuentra a 953 msnm, conforme los datos del
INAMHI (Instituto Nacional
Meteorología e Hidrografía).
3.2.2. Temperatura.
Las temperaturas máximas registradas alcanzan los 30 °C y las mínimas 14,3 °C,
registrándose un promedio de 21,3 °C. La evapo-transpiración potencial es menor que
la precipitación por lo cual no existen meses secos, teniendo una humedad
atmosférica promedio anual del 89%.
Por las condiciones climáticas existe una gran presencia de nubes por lo que la
heliofanía promedio es del 23%
3.2.3. Pluviosidad.
Es una zona de gran precipitación pluvial y humedad presente a lo largo de todo el
año, la precipitación varía entre los 2.000 mm al occidente, en la parte de las
estribaciones de la cordillera oriental y, alrededor de los 4.700 mm en la llanura
amazónica, con un promedio de 4538 mm anuales.
3.2.4. La Nubosidad
En la parroquia Fátima es por lo general parcial en los centros poblados, mientras que
en la parte alta la nubosidad es más intensa esto se debe por la relación que tienen
con el bosque pero varía por los niveles de precipitación, humedad relativa y
temperaturas desde los 16,68 °C hasta los 21,35 ºC. Fuente: El INAMHI (Instituto
Nacional Meteorología e Hidrografía).
3.2.5. Diagnostico del área de Influencia.
3.2.5.1.
Hidrografía
La red hídrica comprende tres vertientes (ríos) los más importantes que se encuentran
dentro de la parroquia Fátima está el Anzu, Arajuno y el más importante para las
comunidades aledañas y el cantón Pastaza es el río que lleva el nombre de “Puyo”
por su diversidad luego con sus riachuelos .
41
Figura N° 2. Mapa hídrico de la parroquia Fátima.
Fuente: IGM Z17 S
Elaborado por: Técnica GADPRF
3.2.5.2.
Topografía.
La topografía se caracteriza por tener en su mayoría suelos ondulados y quebradas
(m), la parte media y alta con pendientes que oscilan entre 10% y 60% mientras que
en la parte baja son suelos planos con pendientes entre 0,1 y 10%; así mismo en las
parte central de la micro cuenca del rio Puyo, existe pendientes escarpadas que
sobrepasan el 45% y en algunos casos el 90%, considerándolas a estas áreas como
zonas de protección debido a sus bruscas pendientes.
Figura N° 3. Mapa de las curvaturas y nivel de alturas de la Parroquia Fátima.
Fuente: GADPz y GADPR Fátima
42
Las comunidades de Rosal, Florida, Murialdo y el centro parroquial son planas. Las
comunidades de Simón bolívar, Independientes, Libertad (cuenta con pendientes
menores a 45 grados) y Telegrafistas son zonas montañosas.
3.2.5.3.
Suelo.
Figura N° 4. Uso del suelo de la parroquia Fátima.
Fuente: GADPz y GADPR Fátima
El uso del Suelo, en la parroquia Fátima se caracteriza por tener 95% distribuidos, en
un 70% bosques secundarios, pastizales y un 25 en cultivos diferenciados cuyo lecho
superficial es de 5 a 15 centímetros de grosor y posee un agregado de minerales no
consolidados (el mercurio y fosforo) y la poca presencia de partículas orgánicas
producidas por la acción combinada del viento, el agua y los procesos de
desintegración orgánica (hojas secas, huesos de animales muertos, palos viejos,
desechos de los animales y microorganismos(bacterias y hongos)), componentes
esenciales para que la fertilidad del suelo. Por lo anteriormente expuesto en nuestro
territorio el suelo tiene una fertilidad muy baja para la producción de naranjilla, papa
china, yuca, plátano.
Además complementamos este problema con la composición química que se utiliza
para los cultivos anteriormente expuestos los cuales han creado cambios artificiales
resultantes de las actividades humanas (actividad agrícola, forestal, asentamientos
humanos etc.) Que desgastan mucho más el suelo.
43
3.3.
Materiales y equipos
Los equipos y materiales a utilizarse tanto para la toma de datos y muestras serán los
siguientes:
Materiales

Frascos de 1 litro color ámbar.

Refrigerantes.

Cooler.

Frascos estériles para toma de muestras.

Insumo de oficina.

Cinta métrica.

Guantes de nitrilo.

Recipiente de volumen conocido.

Libreta de apuntes.

Flexómetro.

Cronómetro.

Cámara fotográfica.

Balanza.

GPS.

Ph-metro (Peachimetro).

1 laptop.
Equipos
3.4.
Operacionalización de variables.
 Variable independiente: Aguas residuales.
Tabla N° 4. Operacionalización de la variable independiente.
Conceptualización
Dimensiones
Aguas
Las
aguas
residuales
pueden definirse como
Domesticas
Técnicas e
Instrumentos.
Indicadores
Ítems
- Grasas.
- Aceites.
-Materia
orgánica
Biodegradable.
- Sólidos
Suspendidos.
¿Se ha
observado en el
agua de origen
doméstica la
presencia de?
Técnica:
( ) Grasas.
( ) Aceites.
Instrumento:
- Heces.
Observación y
Encuestas
44
las aguas que provienen
del
sistema
- Material
vegetal.
- Sales
minerales.
- Residuos
Alimenticios.
- Materiales
Orgánicos.
- Jabones.
- Detergentes
Sintéticos
de
abastecimiento de agua
de
una
población,
después de haber sido
modificadas por diversos
usos.
Son
aguas
servidas que provienen
del
Libreta de
campo,
fotografías,
cuestionarios.
( ) Heces.
( ) Material
vegetal.
Técnica:
del uso en necesidades
biológicas
( ) Materia
orgánica
Biodegradable.
( ) Sólidos
Suspendidos.
ser
humano.
Aguas
industriales
- Metales
pesados
- Grasas.
- Aceites.
- Pesticidas.
-Materia
orgánica
Biodegradable.
- Sólidos
Suspendidos.
¿Se ha
observado en el
Agua de origen
industrial
presencia de?
Observación y
Encuestas
Instrumento:
( ) Grasas.
( ) Aceites.
( ) Pesticidas.
( ) Sólidos
Suspendidos.
Libreta de
campo,
fotografías,
cuestionarios.
Fuente: Elaboración propia
 Variable Dependiente: Calidad de vida de los habitantes.
Tabla N° 5. Operacionalización de la variable dependiente 1.
Conceptualización
Dimensiones
Indicadores
Ítems
Técnicas e
Instrumentos.
Técnica:
¿Con qué
servicios básicos
Desarrollo
Servicios
cuenta el sector?
Social
Básicos
( ) Luz.
( ) Agua.
( ) Alcantarillado.
La Calidad de Vida es vivir en un
ambiente
digno,
tener
los
desarrollarse
de
Encuestas.
Instrumento:
Libreta de
campo,
fotografías,
cuestionarios.
servicios básicos necesarios para
poder
Observación y
Técnica:
mejor
forma en lo social y económico.
¿Posición
Desarrollo
Económico.
Situación
económica de
sus habitantes.
Económica de
los habitantes?
( ) Medio
( ) Bajo.
( ) Alto.
Observación y
Encuestas.
Instrumento:
Libreta de
campo,
fotografías,
cuestionarios.
Fuente: Elaboración propia
45
 Afectación a calidad de agua.
Tabla N° 6. Operacionalización de la variable dependiente 2.
Conceptualización
Dimensiones
Indicadores
Ítems
Técnicas e
Instrumentos.
Técnica:
Análisis de
laboratorio.
-Temperatura.
Parámetros
Físicos.
-Solidos
Instrumento:
Suspendidos.
Materiales de
-Solidos
toma de
Disueltos.
muestra,
-Solidos Totales.
Materiales
para análisis
de agua en el
laboratorio
acreditado.
Técnica:
Análisis de
laboratorio.
La
calidad
de
agua
es
la
composición
del
agua
en la
medida en que ésta es afectada
Análisis de
por
aguas.
la
sustancias
producida
concentración
ya
sea
por
tóxica
de
o
Instrumento:
-pH.
Parámetros
-DBO
Químicos.
-DQO
-Nitritos, Nitratos
procesos
naturales.
Materiales de
toma de
muestra,
Materiales
para análisis
de agua en el
laboratorio
acreditado.
Técnica:
Análisis de
laboratorio.
Instrumento:
Parámetros
-Coliformes
Biológicos.
Fecales.
Materiales de
toma de
muestra,
Materiales
para análisis
de agua en el
laboratorio
acreditado.
Fuente: Elaboración propia
46
3.5.
Factores de estudio.
Para la elaboración del presente proyecto, se ha tomado como base las Normas de la
Subsecretaria de Agua Potable y Saneamiento Básico. Normas de Diseño para
sistemas de agua Potable y Eliminación de Residuos Líquidos – Poblaciones con
menos de Mil Habitantes (Norma EX – IEOS). Las consideraciones del Código
Ecuatoriano de la construcción. Ingeniería de Aguas Residuales – Metcalf – Eddy.
Normas del Manual de Plantas de Aguas de Rivas Mijares. Manual de Plantas de
Tratamiento de Aguas Residuales URALITA. Tratamiento de Aguas Residuales –
Teoría y Principios de Diseño – Romero J (2008) y CEPIS lima, (2005).
Los factores de estudio dentro de este proyecto a ser analizados son:
3.5.1. Caracterización de las aguas residuales.
En la caracterización de las aguas servidas deben considerarse los siguientes
aspectos:

Características y hábitos de la población en estudio, especialmente en lo que tiene
relación al tipo de alimentación.

Clima, precipitación pluvial, temperatura, humedad.

Sistema de alcantarillado.

Existencia de comercio e industrias.

Condiciones del subsuelo.

Edad de las aguas servidas.
Requisito fundamental antes de proceder a la determinación del grado de tratamiento
a darse a las aguas residuales, es conocer las características del agua residual a ser
tratada en base a cual determinar el grado de tratamiento, aspectos que serán
detallados a continuación:
a) Características físicas.
Las aguas servidas domésticas están constituidas en un 99,9% por agua y el 0,1% por
sólidos suspendidos y disueltos, siendo estos orgánicos e inorgánicos, derivados del
uso domestico, provenientes de las viviendas, comercios o industrias, que descargan
al sistema de alcantarillado.
Las aguas servidas cuando están frescas presentan un aspecto turbio, con un olor a
moho, no desagradable, con un color gris semejante al de una solución jabonosa,
encontrándose cantidades variables de materia flotante, tal como: heces fecales,
trozos de alimentos, basuras, entre otros, con el transcurso del tiempo y con la
reducción del oxigeno disuelto a cero, el color va cambiando a negro, desarrollándose
47
un olor ofensivo y desagradable, debido al sulfuro de hidrogeno, características del
agua séptica, existiendo la presencia de espumas y sólidos flotantes.
La temperatura del agua es mayor al de suministro.
b) Características químicas.
Las aguas servidas contienen compuestos químicos inorgánicos procedentes del
suministro de agua potable y una compleja serie
de
compuestos
orgánicos,
procedentes del procesamiento de los alimentos animales y vegetales y de las
actividades humanas, relacionadas con la síntesis de los mencionados compuestos.
Los compuestos orgánicos están formados generalmente por una combinación de
carbono, hidrógeno y oxígeno, junto con nitrógeno en algunos casos, otros elementos
presentes son: azufre, hierro y fósforo.
Los principales grupos de sustancias orgánicas halladas en las aguas servidas están
constituidas por:

Proteínas (49%-60%), complejos de aminoácidos, que
son
los
que
proporcionan la mayor parte de los nutrientes bacterianos.

Los carbohidratos (25%-50%), constituidos por almidones, azúcares, celulosa.

Grasas y aceites.

Agentes tenso activos presentes en los detergentes.

Fenoles, pesticidas y productos químicos utilizados en la agricultura.
Con el objeto de establecer la concentración de compuestos orgánicos presentes en
las aguas servidas, estas se obtienen de la cuantificación de la demanda de oxigeno
que es necesaria para su estabilización, a través de la demanda bioquímica de
oxigeno DBO, la cual puede definirse como la cantidad de oxigeno necesaria para una
población
de
microorganismos
heterogénea
estabilice
la
materia
orgánica
biodegradable, presente en el agua en condiciones aeróbicas.
En la composición de las aguas servidas existe la presencia de gases como:
Nitrógeno, Oxigeno, Anhídrido Carbónico, Sulfuro de Hidrógeno, Amoníaco y Metano,
estos tres últimos de la descomposición de las aguas.
c) Características biológicas
Las aguas servidas por sus condiciones, son propicias para la presencia de bacterias,
virus, hongos, protozoos, entre otros, donde merecen atención los organismos
coliformes, que son bacterias de los géneros Escherichia coli y aerobacter, que son
utilizados como indicadores de contaminación fecal.
La importancia de las bacterias es muy grande, pues intervienen en la descomposición
de la materia orgánica, cuya acción dependerá de la presencia o no de oxígeno libre,
48
la cantidad de nutrientes, las condiciones ambientales como: temperatura, pH,
alcalinidad, entre otros.
Durante las transformaciones bioquímicas se cumplen los siguientes fenómenos.

Oxidación de la materia orgánica, por bacterias aerobias.

Nitrificación de las proteínas y otros compuestos nitrogenados por bacterias
aerobias.

Reducción de la materia orgánica por bacterias anaerobias, presentes en los
depósitos y estratos líquidos del fondo.
3.5.2. Afectación a la calidad de agua.
Un efluente afecta de forma negativa a la calidad del agua donde ésta se descarga, de
tal forma cambia las características naturales del agua, alterando el equilibrio de este
ecosistema, por tanto es importante realizar los respectivos análisis físicos, químicos y
bacteriológicos a la fuente receptora del agua residual, considerando los siguientes
parámetros:
Laboratorio CESTTA:

Sólidos en suspensión

Sólidos totales disueltos

Sólidos totales

N-Nitritos

N-Nitratos

DQO (Demanda química de oxigeno)

DBO (Demanda bioquímica de oxigeno)

Coliformes fecales

pH

Temperatura
Estos análisis se lo realizaron en el laboratorio del CESTTA de la Escuela Superior
Politécnica de Chimborazo, institución acreditada por el ministerio del ramo.
3.6.
Diseño de la investigación.
En el estudio se utilizo el método estadístico descriptivo para el análisis de la
información:
49
3.6.1. Estadística descriptiva.
Se realizaron comparaciones aritméticas entre los resultados obtenidos en los análisis
de calidad del agua realizados con los valores máximos permitidos en la normativa
vigente respecto a descargas liquidas en cuerpo de agua dulce, el calculo de la
población futura y la muestra a realizar. Para el efecto se aplican herramientas graficas
como histogramas y tablas de datos.
3.6.2. Población de diseño.
3.6.2.1.
Población actual de la cabecera parroquia de Fátima.
Para la determinación de la población actual de la cabecera parroquial de Fátima, se
ha procedido a aplicar los datos proporcionados por el INEC, realizado en el censo del
2010.
COMUNIDAD
Tabla N° 7. Población de la Cabecera Parroquial de Fátima.
Fátima
TOTAL
NIÑOS
JOVENES
ADULTOS
niñ
os
<1
2
hombre
s de 12
a 18
años
hombre
s de 18
a 65
años
niñas<1
2
33
31
64
21
51
mujere
s de
12 a
18
años
30
mujere
s de
18 a
65
años
107
182
3era
Edad
adultos
mayore
s
75
Total
22
22
319
FUENTE: Estructura de la población por edad y genero, INEC 2010.
a. Características de la Población en estudio.

La edad se caracteriza por distribuirse en población joven (de 0 a 14 años),
población madura (de 15 a 64 años) o población anciana (de 65 y más
años).

El sexo o género, hablamos de población masculina (hombres) o población
femenina (mujeres).
50
Figura N° 5. Población masculina de la cabecera parroquial de Fátima.
Habitantes de la cabecera parroquial
de Fátima.
POBLACION DE FATIMA
120
100
80
60
40
20
0
HOMBRES
3era Edad
Adultos
Jóvenes
Niños
15
107
21
33
Fuente: Elaboración propia
Habitantes de la cabecera parroquial
de Fátima.
Figura N° 6. Población femenina de la cabecera parroquial de Fátima.
POBLACION DE FATIMA
80
70
60
50
40
30
20
10
0
MUJERES
3era Edad
Adultos
Jóvenes
Niños
7
75
30
31
Fuente: Elaboración propia
3.6.2.2.
Población futura de diseño.
Un parámetro muy importante para el dimensionamiento del proyecto es la población a
servirse. La planta debe tener la capacidad adicional y suficiente para hacer frente al
futuro crecimiento de la población y a un mayor desalojo de las aguas por persona,
como consecuencia de un mayor desarrollo.
51
Para estimar la población servida se puede adoptar uno o varios métodos de
proyección: aritmético, geométrico, incrementos diferenciales, comparativo, etc.
En la actualidad existen proyectos de urbanización dentro de la cabecera parroquial,
por lo tanto hemos adoptado como índice de crecimiento, la tasa de crecimiento anual
dela cuidad de Puyo que es 3.4%
Para realizar la proyección de la población por los diferentes métodos, tomaremos los
siguientes valores.
= Población actual
= 319 habitantes (Cabecera Parroquial)
= Índice de crecimiento
= 3.4 % (Para la Ciudad de Puyo)
= Período de diseño
= 25 años
a. MÉTODO ARITMÉTICO
Ecu. 3.1
= Población futura por el Método Aritmético
= Población actual
= Índice de crecimiento
= Período de diseño
b. MÉTODO GEOMÉTRICO
Ecu. 3.2
= Población futura por el Método Geométrico
c. MÉTODO MIXTO
Ecu. 3.3
= Población futura por el Método Mixto
52
Tabla N° 8. Población de diseño de la cabecera parroquial de Fátima.
Método Población de Diseño
Aritmético
Geométrico
590 hab.
736 hab.
Mixto
663 hab.
Fuente: Elaboración propia.
Adoptamos los resultados del Método Geométrico por ser el valor más alto y el más
confiable de los métodos.
3.6.3. Población y muestra.
La técnica que utilizaremos será una entrevista al representante del Gobierno
Autónomo Descentralizado Parroquial de Fátima y encuestas a realizar a la población
de la cabecera parroquial de Fátima a los diferentes grupos calculados que se detallan
a continuación:
Tabla. N° 9. Población de la cabecera parroquial de Fátima por género.
NOMINA
HOMBRES
MUJERES
TOTAL
3era Edad
15
7
22
Adultos
107
75
182
Jóvenes
21
30
51
Niños
33
31
64
TOTAL
319
Fuente: Elaboración propia.
Se encuestará solo a la población mayor de edad, no se encuestará a los niños ya que
no están en condiciones de aportar con información relevante para el correspondiente
estudio.
FÓRMULA:
Para calcular el tamaño de la muestra se ha utilizado la siguiente formula:
n
N
e²( N  1)  1
Ecu. 3.4
53
DONDE:
N = Tamaño de la población.
n = Tamaño de la muestra.
e = Margen de error (0.1 al 0.15)
a. CÁLCULO PARA LA TERCERA EDAD
N
e²( N  1)  1
22
n3era Edad 
0.13²(22  1)  1
22
n3era Edad 
0.0169(21)  1
n3era Edad 16
n3era Edad 
b. CÁLCULO PARA LOS ADULTOS
N
e²( N  1)  1
182
n Adultos 
0.13²(182  1)  1
182
n Adultos 
0.0169(181)  1
n Adultos  45
n Adultos 
c. CÁLCULO PARA LOS JOVENES
N
e²( N  1)  1
51
n Jovenes 
0.13²(51  1)  1
51
n Jovenes 
0.0169(50)  1
n Jovenes  28
n Jovenes 
54
Tabla. N° 10. Numero de entrevistas y encuestas a realizar.
NOMINA
MUESTRA
TÉCNICA
Representante
3era Edad
Adultos
1
16
45
Entrevista
Encuesta
Encuesta
Jóvenes
28
Encuesta
TOTAL
90
Fuente: Elaboración propia
3.7.
Mediciones experimentales.
3.7.1. Dotación Básica.
De acuerdo a lo establecido por las normas de la Subsecretaria de Saneamiento
Ambiental (SSA), la Comunidad de la cabecera parroquial de Fátima, tiene un nivel de
servicio Ib, por lo que consultando en la tabla de las Dotaciones por Nivel de Servicio,
le corresponde una dotación básica de
Se detalla a continuación en la
tabla N° 17.
Tabla N° 11. Dotaciones por nivel de servicio (SSA).
Norma
Nivel de
Servicio
Recomendadas*
Clima Frío
Clima Cálido
Clima Frío
Clima Cálido
L/hab/día
L/hab/día
L/hab/día
L/hab/día
10
20
0
Ia
25
30
20
25
Ib
50
65
25
30
Iia
60
85
40
50
Iib
75
100
60
85
Fuente: Normas de Diseño para Sistemas de Abastecimiento de Agua Potable, Disposición de
Excretas y Residuos Líquidos en el Área Rural, publicadas en 1995.
3.7.2. Caudal de diseño.
3.7.2.1.
Aforo Volumétrico.
55
Para obtener el caudal de diseño del sistema de tratamiento de aguas residuales, se
obtuvo mediante el aforamiento del caudal que llega al punto de descarga, donde se
utilizó el método volumétrico, el mismo que permite medir caudales de agua para
luego determinar el volumen utilizado en determinado espacio de tiempo. Para ello es
necesario contar con un recipiente de volumen conocido en el cual se colecta el agua,
anotando el tiempo que demoró en llenarse. Esta operación puede repetirse 2 o 3
veces y se promedia con el fin de asegurar una mayor exactitud. (Bello M. et al,
2000).
3.7.3. Periodo de Diseño
Es el tiempo durante el cual una obra o estructura puede funcionar sin ampliaciones,
no se lo debe confundir con Vida Útil, que es el lapso después del cual, un material,
obra o estructura debe ser remplazado por inservible.
Para adoptar el período de diseño se consideran los siguientes factores:

Vida útil de las estructuras y equipo componente, tomando en cuenta la
antigüedad, el desgaste y el estado de conservación.

Facilidad o dificultad de la ampliación de las obras planeadas.

Tasa de interés.

Comportamiento de las obras durante los primeros años, periodo en el cual no
estarán sujetas a plena capacidad.

Posibilidad de crecimiento anticipado de la población incluyendo posibles
cambios en el desarrollo de la comunidad, comercio e industria.
Se puede considerar que la vida útil de estructuras de hormigón es superior a 30 años,
en tanto que los demás componentes, es de 20 años, así mismo se recomienda para
obras de gran envergadura tales como: diques, embalses, conducciones y redes de
distribución de grandes diámetros un período de diseño entre 20 y 50 años.
Como recomendación general la SSA manifiesta que en ningún caso se debe
proyectar, obras definitivas con períodos menores de 15 años.
En este caso de la parroquia de Fátima se ha previsto realizar una obra de tratamiento
de aguas residuales, en lo referente a obras y estructuras por lo que se adopta un
Período de Diseño de 25 años.
Si se asume que el sistema se construirá en el año 2012 el período de diseño de 25
años para la Parroquia Fátima terminará en el año 2037.
56
3.7.4. Determinación hidráulica del sistema propuesto
Se estableció la determinación hidráulica de las diferentes unidades operacionales que
poseerá la Planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR), para la cabecera
parroquial de Fátima, esta planta estará conformada por una fosa séptica y un filtro
bilógico, y para el mantenimiento de este sistema se tiene previsto a evacuar el lodo
hacia un lecho de secado.
3.7.4.1.
Parámetros para el Diseño de la Planta de tratamiento de Aguas
Residuales.
El objetivo del tratamiento es la remoción de características indeseables de las aguas
residuales a un nivel igual o menor que el determinado en el grado de tratamiento,
para cumplir con los requisitos de calidad del cuerpo receptor, basándose en los
siguientes parámetros;

Horizonte del proyecto (Periodo de diseño)
=

Población futura
=

Caudal de diseño
=

Periodo de retención
=

Limpieza de Lodos
=

Dotación
=
3.7.4.2.
Tratamientos Preliminares.
El tratamiento preliminar del drenaje doméstico retira físicamente los solidos a través
de
unidades
de
tratamiento
como
son;
cribas
medias,
desarenadores,
desengrasadores, medidor y repartidores de caudal.
En estas unidades se evitará al máximo el uso de dispositivos mecanizados como
trituradores y desintegradores. La unidad de tratamiento preliminar que se utilizará en
este proyecto será un desarenador y un sistema de rejillas.
3.7.4.2.1. Desarenador.
Tienen la finalidad de proteger a las unidades que están aguas abajo contra la
acumulación de arena, detritos y otros materiales inertes y también a las bombas
contra desgaste. La inclusión de desarenadores es obligatoria en las plantas que
tienen sedimentadores y digestores. Para sistemas de lagunas de estabilización el uso
57
de desarenadores es opcional y podrán no ser empleados, dejando espacio adicional
para la acumulación de arena de fondo.
Los desarenadores de flujo horizontal serán diseñados para remover partículas de
diámetro medio igual o superior a 0,2 mm. Para el efecto se debe tratar de controlar y
mantener la velocidad de flujo alrededor de 0,30 m/s con una tolerancia del (+/-) 20%.
Para el diseño del desarenador se considera los siguientes aspectos:

El nivel del agua en la cámara se considera horizontal.

La distribución de sedimentos se asume de acuerdo a un diagrama rectangular.

La turbiedad del agua que ingresa al desarenador es constante.

La velocidad media de flujo se asume constante y que no varía a lo ancho de la
cámara ni en el tiempo.

El lavado de los sedimentos se produce en régimen de flujo uniforme.

Las variaciones de velocidad de sedimentación en función de las variaciones
de temperatura del agua se consideran despreciables.
3.7.4.2.2. Rejillas.
Las cribas tienen la finalidad de proteger las bombas y otras unidades de la planta
contra el atascamiento por solidos gruesos y material fibroso. Aun en los procesos de
pretratamiento y de tratamiento más simples como las lagunas, son indispensables
para impedir la obstrucción de vertederos, facilidades de división de flujo y formación
de natas, de modo que se deben utilizarse en toda planta de tratamiento.
3.7.4.3.
Tratamientos Primarios.
El objetivo del tratamientos sedimentación primaria es la reducción del contenido de
sólidos en suspensión (40 al 75%); de la materia orgánica suspendida (20 al 40%)
representada como DBO5, así como del 30 al 60% de los organismos coliformes
fecales y de huevos de helminto de las aguas residuales sujetas a tratamiento.
La clarificación o sedimentación primaria puede llevarse a cabo en forma estática o
mecánica, mediante tanques circulares, rectangulares, cuadrados y con la inclusión de
módulos plásticos (lámelas).
En esta fase utilizaremos una fosa séptica.
58
3.7.4.3.1. Fosa séptica.
Estructura de hormigón armado que tiene como finalidad retener la parte solida de las
aguas servidas por un proceso de sedimentación, y a través del denominado proceso
séptico se estabiliza la materia orgánica de esta agua para lograr transformarla en un
lodo inofensivo.
3.7.4.3.2. Dimensiones Internas de una Fosa séptica.
Para determinar las dimensiones internas de un tanque séptico rectangular, además
de la Norma S090 y de las "Especificaciones técnicas para el diseño de tanque
séptico" publicadas por la Unidad de Apoyo Técnico para el Saneamiento Básico del
Área Rural (UNATSABAR)-CEPIS/OPS-2003, se emplean los siguientes criterios:
a) Entre el nivel superior de natas y la superficie inferior de la losa de cubierta deberá
quedar un espacio libre de 300 mm, como mínimo.
b) El ancho del tanque deberá ser de 0,60 m, por los menos, ya que ese es el espacio
más pequeño en que puede trabajar una persona durante la construcción o las
operaciones de limpieza.
c) La profundidad neta no deberá ser menor a 0,75 m.
d) La relación entre el largo y ancho deberá ser como mínimo de 2:1.
e) En general, la profundidad no deberá ser superior a la longitud total.
f) El diámetro mínimo de las tuberías de entrada y salida del tanque séptico será de
100mm (4").
g) El nivel de la tubería de salida del tanque séptico deberá estar situado a 0,05m por
debajo de la tubería de entrada.
h) Cuando se usen pantallas, éstas deberán estar distanciadas de las paredes del
tanque a no menos de 0,20 m ni mayor a 0,30 m.
i) La parte superior de los dispositivos de entrada y salida deberán dejar una luz libre
para ventilación de no más de 0,05 m por debajo de la losa de techo del tanque
séptico.
j) Cuando el tanque tenga más de un compartimiento, las interconexiones entre
compartimiento consecutivos se proyectaran de tal manera que evite el paso de natas
y lodos.
k) El fondo de los tanques tendrá una pendiente de 2% orientada al punto de ingreso
de los líquidos.
l) El techo de los tanques sépticos deberá estar dotado de losas removibles y registros
de inspección de 150 mm de diámetro.
59
3.7.4.3.3. Lechos de secado
Los lechos de secado son dispositivos que eliminan una cantidad de agua suficiente
para que el resto pueda manejarse como material solido, con un contenido de
humedad inferior al 70%.
En la selección de un método de secado de lodos hay que tener en cuenta la
naturaleza del lodo, los procesos subsecuentes de tratamiento y el método de
disposición final. Los dispositivos del secado de lodo son los siguientes:

Reducir los costos de transportes de lodo al sitio de disposición.

Facilitar el manejo del lodo. Un lodo seco permite su manejo con cargadores,
carretillas, etc.

Minimizar la producción de lixiviados al disponer el lodo en un relleno sanitario.
Reducir la humedad para disminuir el volumen del lodo, facilitar su manejo y hacer
más económico su tratamiento posterior y su disposición final.
Por lo tanto los lechos de secado son tanques de profundidad reducida con arena y
grava sobre drenes, sobre los cuales se descarga lodo digerido para secado. El
proceso de secado ocurre principalmente por evaporación.
3.7.4.3.3.1.
Tiempo requerir para digestión de lodos
El tiempo requerido para la digestión de lodos varia con la temperatura, para esto se
empleará la tabla.
Tabla N° 12. Tiempo requerido para digestión de lodos.
Temperatura °C
5
10
15
20
>25
Tiempo de Digestión en días
110
76
55
40
30
Fuente: (UNATSABAR)-CEPIS/OPS-2003
3.7.4.3.3.2.
Frecuencia de retiro de lodos.
Los lodos digeridos deberán retirarse periódicamente, para estimar la frecuencia de
retiros de lodos se usaran los valores consignados en la Tabla N°12.
60
La frecuencia de remoción de lodos deberá calcularse en base a estos tiempos
referenciales, considerando que existirá una mezcla de lodos frescos y lodos
digeridos; estos últimos van ubicados al fondo del digestor. De este modo el intervalo
de tiempo entre extracciones de lodos sucesivas deberá ser por lo menos el tiempo de
digestión a excepción de la primera extracción en la que se deberá esperar el doble de
tiempo de digestión.
3.7.4.4.
Tratamientos Secundarios.
El tratamiento secundario es designado para substancialmente degradar el contenido
biológico de las aguas residuales que se derivan de la basura humana, basura de
comida, jabones y detergentes.
3.7.4.4.1. Filtros biológicos.
Los filtros biológicos podrán tener medio de soporte constituido de material natural,
carrizo o bambú, piedra chancada, escoria de alto horno o de material artificial, como
los fabricados en plástico. En el caso de material natural, la dimensión media deberá
ser de 50 a 100 mm y tan uniforme cuanto sea posible evitando piezas planas o con
caras horizontales. En el caso de uso del material artificial, el material empleado
deberá ser previamente probado en instalación piloto.
Los filtros biológicos tendrán forma circular en planta, y la aplicación del agua residual
a tratar se debe distribuir uniformemente sobre la superficie del medio de soporte por
medio de distribuidores relativos accionados por la reacción de los chorros. Los filtros
serán dimensionados considerando el caudal medio.
3.7.4.4.2. Descripción del proceso.
El filtro biológico con piedra, al igual que el filtro biológico con plástico como medio de
contacto se desempeñan bajo un mismo proceso; poner en contacto aguas servidas
como biomasa (microorganismos) adherida al medio de soporte fijo que es sumamente
permeable, constituyendo un lecho de oxidación biológica
La materia orgánica presente en el agua residual se degrada por la acción de la
población de microorganismos adherida al medio. La materia orgánica del liquido es
absorbida en la película biológica, en cuyas capas externas (0,1 a 0,2 mm) se degrada
bajo la acción de los microorganismos aerobios. Cuando los microorganismos crecen,
aumenta el espesor de la película, y el oxigeno se consume antes de que pueda
61
penetrar en todo el espesor de la película. Por lo tanto, en la proximidad de la
superficie del medio, se crea un ambiente anaerobio.
Conforme la película aumenta de espesor, la materia orgánica adsorbida se
metaboliza antes de que pueda alcanzar los microorganismos situados cerca de la
superficie del medio filtrante. La consecuencia de no disponer de una fuente orgánica
externa de carbono celular es que los microorganismos situados cerca de la superficie
del medio filtrante se hallan en la fase de crecimiento endógena, en la que pierden la
capacidad de adherirse a la superficie del medio, ya que al agotarse el suministro de
substrato disponible, los microorganismos empiezan a consumir su propio protoplasma
para obtener energía para las reacciones de mantenimiento celular. Estas condiciones,
el líquido arrastra la película a su paso por el medio, y se inicia el crecimiento de una
nueva capa biológica.
3.7.4.4.3. Grado de tratamiento.
El grado de tratamiento es la remoción de contaminantes que se puede obtener con
una buena operación y mantenimiento del filtro biológico.
Tabla N° 13. Grado de tratamiento en los filtros biológicos.
Medio de Contacto
DBO
DQO
SS
Piedra
65 – 80%
60 – 80%
60 – 85%
Plástico
65 – 85%
65 – 85%
65 – 85%
ra
Fuente: Ingeniería de Aguas Residuales, Tratamiento, Vertido y reutilización (3 ed).
3.7.4.4.4. Geometría.
El filtro biológico con piedra como medio de contacto será cilíndrico y el filtro biológico
con plástico como medio de contacto será rectangular, y ambos con profundidades de
1,50 m.
3.7.4.4.5. Medio de soporte.
El medio filtrante para las alternativas propuestas es piedra y plástico acuerdo para el
tal fin. El medio de contacto o soporte debe ser durable, resistente al
resquebrajamiento, insoluble y no debe aportar sustancias indeseables al agua
tratada.
62
Tabla N° 14. Propiedades físicas de los medios de contacto para los filtros
biológicos.
Medio
Tamaño
Densidad,
Superficie
nominal, cm
Kg/m3
especifica,
% de huecos
m2/m3
Piedra de río
Pequeña
Grande
Plástico
Convencional
Alta superficie
especifica
ra
Fuente: Ingeniería de Aguas Residuales, Tratamiento, Vertido y reutilización (3 ed); y,
Tratamiento de Agua Residuales, Teoría y Principio de Diseño. (2
da
ed.)
3.7.4.4.6. Tipos de filtros según su carga.
En este estudio se empleará un filtro de baja carga. Filtros lentos en los cuales el agua
hace un solo paso a través del medio de contacto, con cargas volumétricos bajas,
permitiendo además una nitrificación relativamente completa. La perdida de carga a
través del filtro puede ser de 1,5 a 3 m, lo cual puede ser desventajoso si el sitio es
muy plano, sin embargo, el sitio previsto para la implantación de este proyecto es de
pendiente favorable, lo que implica una ventaja al no requerir energía. Este tipo de
filtro es seguro y simple de operar. Producen una composición del efluente bastante
estable, pero crean problemas de olores y moscas.
63
3.8.
Manejo del experimento.
El proceso metodológico seguido para llevar a cabo la recopilación y el procesamiento
de la información que se realiza en este trabajo aparecen reflejados de forma
resumida en la figura 16.
Figura N° 7. Proceso metodológico de la investigación.
Caracterización de la zona de estudio
Diagnóstico del área de estudio
ENTREVISTA
S
OBSERVACION
Análisis de resultados
PROPUESTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS
RESIDUALES.
Determinación hidráulica de unidades
operacionales.
Análisis del agua residual
Establecer los sistemas de tratamiento propuestos.
Detallar las unidades de tratamiento de
aguas residuales.
Establecer un tratamiento adecuado de los lodos
y disposición final
Cumplimiento de la normativa ambiental
vigente
Fuente: Elaboración propia.
64
CAPITULO IV
4. RESULTADOS EXPERIMENTALES
4.1.
Análisis de los resultados de las encuestas realizadas a la población
de la cabecera parroquial de Fátima.
Para determinar las necesidades que tienen los pobladores de la cabecera parroquial
de Fátima, se realizó una encuesta (ANEXO B), dirigida a la muestra establecida en el
presente proyecto, que comprende un total de 89 encuestados quienes fueron
escogidos indistintamente.
A continuación se presentan el análisis y la interpretación gráfica de sus respuestas:
PREGUNTA Nº 1
¿CUÁNTAS PERSONAS CONFORMAN SU FAMILIA?
Tabla N° 15. Resultados de la pregunta 1.
PREGUNTA Nº 1
Alternativa
Muestra Porcentaje %
2 – 3 personas
4 – 5 personas
Más de 5 personas
Total
57
21
11
89
64,04%
23,59%
12,35%
100%
Fuente: Encuesta realizada a una muestra de la Cabecera Parroquial de Fátima.
Figura N° 8. Porcentajes del análisis de la pregunta 1.
¿Cuántas personas conforman su
familia?
12%
24%
2 – 3 personas
64%
4 – 5 personas
Más de 5 personas
Fuente: Elaboración propia.
65
PREGUNTA Nº 2
¿CUÁLES DE LOS SERVICIOS BÁSICOS TIENE SU COMUNIDAD?
Tabla N° 16. Resultados de la pregunta 2.
PREGUNTA Nº 1
Alternativa
Muestra
Porcentaje %
Agua Potable
Alcantarillado
Teléfono
Educación
Total
14
12
28
35
89
15,73%
13,48%
31,47%
39,32%
100,00%
Fuente: Encuesta realizada a una muestra de la Cabecera Parroquial de Fátima.
Figura N° 9. Porcentajes del análisis de la pregunta 2.
¿Cuáles de los servicios básicos tiene su
comunidad?
16%
39%
14%
Agua Potable
Alcantarillado
Telefono
31%
Electricidad
Fuente: Elaboración propia.
PREGUNTA Nº 3
¿TIPO DE SERVICIO HIGIÉNICO QUE CUENTA EL HOGAR?
Tabla N° 17. Resultados de la pregunta 3.
PREGUNTA Nº 1
Alternativa
Muestra
Porcentaje %
Letrina
31
34,83%
66
Inodoro sin conexión
a alcantarillado
36
40,45%
Inodoro conectado a
pozo séptico
8
8,99%
Inodoro conectado a
alcantarillado
No tiene
Total
12
2
89
13,48%
2,25%
100,00%
Fuente: Encuesta realizada a una muestra de la Cabecera Parroquial de Fátima.
Figura N° 10. Porcentajes del análisis de la pregunta 3.
¿Tipo de servicio higiénico que cuenta el hogar?
Letrina
2%
14%
9%
Inodoro sin conexión a
alcantarillado
35%
Inodoro conectado a pozo
septico
40%
inodoro concectado a
alcantarillado
No tiene
Fuente: Elaboración propia.
PREGUNTA Nº 4
¿DÓNDE DESECHA USTED LAS AGUAS SERVIDAS?
Tabla N° 18. Resultados de la pregunta 4.
Alternativa
Pozos sépticos
Alcantarillado
Desagües
Total
PREGUNTA Nº 1
Muestra
Porcentaje %
8
12
69
89
8,98%
13,48%
77,52%
100%
Fuente: Encuesta realizada a una muestra de la Cabecera Parroquial de Fátima.
67
Figura N° 11. Porcentajes del análisis de la pregunta 4.
¿Dónde desecha usted las aguas servidas?
9%
13%
Pozos septicos
Alcantarillado
78%
Desagues
Fuente: Elaboración propia.
PREGUNTA Nº 5
¿CREE USTED QUE ES CONVENIENTE LA REALIZACIÓN DEL SISTEMA DE
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES PARA ESTE SECTOR?
Datos.
Tabla N° 19. Resultados de la pregunta 5.
Alternativa
SI
NO
Total
PREGUNTA Nº 1
Muestra
Porcentaje %
65
24
89
73,03%
26,96%
100%
Fuente: Encuesta realizada a una muestra de la Cabecera Parroquial de Fátima.
Figura N° 12. Porcentajes del análisis de la pregunta 5.
¿Cree usted que es conveniente la realización
del sistema de tratamiento de aguas residuales
para este sector?
27%
SI
73%
NO
Fuente: Elaboración propia.
68
PREGUNTA Nº 6
¿CUALES SON LAS CARACTERISTICAS QUE USTED CREE QUE EL SISTEMA
DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DEBE TENER?
Datos.
Tabla N° 20. Resultados de la pregunta 6.
Alternativa
PREGUNTA Nº 1
Muestra
Porcentaje %
Económico
Confiable
26
18
34
11
89
Duradero
Otros
Total
29,21%
20,22%
38,20%
12,35%
100%
Fuente: Encuesta realizada a una muestra de la Cabecera Parroquial de Fátima.
Figura N° 13. Porcentajes del análisis de la pregunta 6.
¿Cuales son las caracteristicas que usted cree
que el sistema de tratamiento de aguas
residuales debe tener?
13%
29%
Economico
Confiable
38%
Duradero
20%
Otros
Fuente: Elaboración propia.
PREGUNTA Nº 7
¿CÓMO
ESTARIA
USTED
DISPUESTO
A
COLABORAR
PARA
LA
CONSTRUCCIÓN DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
PARA ESTE SECTOR?
Datos.
Tabla N° 21. Resultados de la pregunta 7.
69
PREGUNTA Nº 1
Alternativa
Muestra
Porcentaje %
Mano de obra
Alimentos
C. Económica
Total
41
29
19
89
46,06%
32,58%
21,34%
100%
Fuente: Encuesta realizada a una muestra de la Cabecera Parroquial de Fátima.
Figura N° 14. Porcentajes del análisis de la pregunta 7.
¿Cómo estaria usted dispuesto a colaborar para
la construcción del sistema de tratamiento de
aguas residuales para este sector?
21%
46%
Mano de obra
Alimentos
33%
C. Economica
Fuente: Elaboración propia.
4.2.
Interpretación de los resultados obtenidos.
Pregunta N: 1
Los habitantes de la cabecera parroquial de Fátima de un total de 89 encuestados, el
64% de ellos respondió que sus familias están integrados por 2 – 3 personas, el 24%
que sus familias están integradas de 4 – 5 personas, y el 12% restante respondió que
sus familias están conformadas por más de 5 personas.
Pregunta N: 2
Los habitantes de la cabecera parroquial de Fátima de un total de 89 encuestados, el
39% manifiesta de poseer energía eléctrica durante las 24 horas, el 31% poseen
70
teléfono, el 16% son abastecidos de agua potable, y el 14% restante de la población
encuestada respondió la existencia de alcantarillado.
Pregunta N: 3
La población de la cabecera parroquial de Fátima, en su mayor parte no cuenta con el
servicio de alcantarillado en óptimas condiciones, por lo que se dispone de sus aguas
servidas utilizando otros métodos, así de un total de 89 encuestados el 35% utiliza
letrinas, el 40% tiene inodoro sin conexión a alcantarillado, el 9% utiliza inodoro
conectado a pozo séptico, el 14% manifiesta la utilización de inodoro con conexión a
alcantarillado y el 2% no dispone de un servicio higiénico por lo que realizan sus
necesidades en la intemperie.
Pregunta N: 4
Los habitantes de la cabecera parroquial de Fátima de un total de 89 encuestados
manifestaron, que el 78% de la población depositan sus aguas servidas hacia
desagües, el 13% hacia el alcantarillado, y 9% restante respondió que son
depositados hacia pozos sépticos.
Pregunta N: 5
Los resultados de la pregunta N°5 determina que le 73% de los habitantes de la
cabecera parroquial de Fátima desean la realización del servicio de tratamiento de
aguas residuales, mientras que el 27% no lo desean.
Pregunta N: 6
Los resultados la pregunta N°6 determinan que el 38% de los habitantes desean un
sistema duradero, el 29% desean que sea económico, el 29% desea que sea confiable
y otras características abarcan el 13% de la comunidad encuestada.
Pregunta N: 7
Los resultados de la pregunta N°7 determinan que el 46% de los habitantes aportaran
con mano de obra, el 33% aportaran con alimentos, y el 21% contribuirá
económicamente.
4.3.
Análisis de calidad del agua.
Las normas de calidad no son sino leyes representadas por cifras o valores que deben
imponerse para preservar en primer lugar la salud humana, en segundo lugar la flora y
fauna acuática, y en tercer lugar la calidad de los productos elaborados.
71
Estas normas nos indican los niveles que determinados elementos no deben
sobrepasar, se los determina mediante pruebas de tolerancia, y aquellas que se
aplican al agua descargada que impida la contaminación del cuerpo receptor. Por lo
tanto, las normas correctivas del agua de un sistema de alcantarillado como paso
previo a su disposición deben cumplir con los requerimientos de calidad física, química
y bacteriológica.
Se estableció la comparación de los resultados obtenidos en la caracterización de
aguas, con los límites permisibles establecidos en la norma vigente, para determinar el
cumplimiento de la legislación vigente, se registra en la Tabla N° 22.
Tabla N° 22. Interpretación de los resultados físicos, químicos, bacteriológicos
de la caracterización de las aguas (Anexo D), con los límites permisibles de
descarga a un cuerpo de agua dulce según el TULAS. Libro VI. Tabla 12 a.
(Anexo C).
LÍMITE
PARÁMETROS
UNIDADES
RESULTADO
MÁXIMO
PERMISIBLE
CUMPLIMIENTO
VALOR
Temperatura
SI
pH
SI
Sólidos
Suspendidos
SI
Totales
Sólidos
Disueltos
-
SI
totales
Sólidos Totales
SI
DQO
SI
DBO5
SI
Nitratos
-
SI
Nitritos
-
SI
Coliformes
Fecales
NO CUMPLE
Fuente: Elaboración propia.
Los parámetros de las aguas residuales analizadas presentan valores por debajo de la
norma, debido a que actualmente un porcentaje bajo de las aguas grises y negras
confluyen con las aguas lluvias, presentando una dilución de los parámetros de dichos
parámetros observados.
72
El parámetro biológico Coliformes fecales, se encuentra fuera de la normativa
ambiental según el TULAS, de esta manera confirma la necesidad de implementar un
sistema de tratamiento de aguas residuales domesticas mediante un tratamiento
biológico, para que se adecuen a los límites permisibles vigentes.
4.3.1. Interpretación de los parámetros físicos obtenidos.
a. Temperatura.
Es un parámetro Importante del agua en el agua servida, por su efecto sobre las
características del agua, sobre las operaciones y procesos de tratamientos, así como
el método de disposición final.
El presente estudio se ha establecido que la temperatura a ingresar a la fosa séptica,
aproximadamente es de 19 °C, se manifestará una variación de la temperatura debido
al proceso de descomposición de la materia orgánica que se da en la fosa séptica. El
proceso de descomposición anaerobia y facultativa que se da tiene influencia sobre la
temperatura.
b. Sólidos Suspendidos.
Son aquellas partículas flotantes y que pueden ser perceptibles a simple vista en el
agua.
En este proyecto se ha establecido que el agua al ingresar a la fosa séptica tiene un
contenido de sólidos suspendidos con un valor <50 mg/l, en general la remoción de los
sólidos suspendidos en el tanque séptico es alta.
c. Sólidos Totales
Analíticamente, se define coma la muestra que se obtiene como residuo después de
someter al agua a un proceso de evaporación de entre 103° y 105°C. No se define
como sólida aquella materia que se pierde durante la evaporación debido a su alta
presión de vapor. Los sólidos sedimentables se definen como aquellos que se
sedimentan en el fondo de un recipiente de forma rectangular (fosa séptica), en el
transcurso de un periodo de 60 minutos, constituyendo una medida aproximada de la
cantidad de fango que se obtendrá en la decantación primaria del agua residual.
El presente estudio se ha establecido que los sólidos totales a ingresar a la fosa
séptica, será aproximadamente con un valor de 178 mg/lt.
73
4.3.2. Interpretación de los parámetros químicos obtenidos.
a. pH.
La expresión usual para medir la concentración de ion hidrogeno en una solución está
en términos del pH, el cual se define como el logaritmo negativo de la concentración
de ion hidrogeno: pH = -Log10[H+].
El presente estudio se ha establecido que el pH en el agua al ingresar a la fosa
séptica, tiene un valor de 6,71 la variación que sufrirá el pH, en el proceso generado
en el tanque séptico, no será significativo. Este valor del pH es apto para la existencia
de la mayor parte de la vida biológica y los diversos procesos de tratamiento en
especial para cualquier proceso biológico.
b. Demanda Bioquímica de Oxigeno (DBO5).
La mayoría de la materia orgánica que contamina el agua es descompuesta por
bacterias, protozoarios y diversos organismos. Ese proceso de descomposición se
lleva a cabo mediante reacciones que requieren de oxigeno. El oxigeno disuelto en el
agua puede ser consumido por la fauna acuática a una velocidad mayor a la que es
remplazado por la atmosfera, lo que ocasiona que los microorganismos compitan por
el oxigeno y se vea afectada la distribución de la vida acuática.
Una medida cuantitativa de la contaminación del agua por materia orgánica es la
determinación de la rapidez con la que la materia orgánica consume oxigeno por la
descomposición bacteriana y se le denomina DBO. Es por tanto, una medida del
componente orgánico que puede ser degradado mediante procesos biológicos
(biodegradable).
En la caracterización del agua al ingresar a la fosa séptica, se ha determinado la DBO5
su valor de 36 mg/l.
c. Demanda Química de Oxigeno (DQO).
La demanda química de oxígeno (DQO) es la cantidad de oxigeno necesaria para
oxidar toda materia orgánica y oxidable presente en el agua servida. Es por tanto solo
una medida representativa de la contaminación orgánica del agua.
Entonces se puede decir que la DBO y la DQO difieren en lo siguiente: la DBO
representa la cantidad de la materia biodegradable, mientras que la DQO representa
tanto la materia orgánica biodegradable como no biodegradable.
74
El este estudio se ha establecido que el agua antes de ingresar a la fosa séptica
presenta la DQO un valor de 106 mg/l.
4.3.3. Interpretación del parámetro biológico obtenido.
a. Coliformes fecales.
La bacteria Escherichia coli, y el grupo coliforme en su conjunto, son los organismos
más comunes utilizados como indicadores de la contaminación fecal del agua. Las
bacterias coliformes son microorganismos que residen en su intestino grueso y
abundan en las agua negras. Los análisis bacteriológicos se expresan en términos de
“número más probable” (índice NMP) en 100ml de agua.
La cantidad de coliformes en el agua que ingresará es de 3800 NMP/100ml. Y su
forma más segura de remover los coliformes es mediante la desinfección de la aguas,
según el destino del agua, la eliminación de bacterias se realiza por filtración,
esterilización por luz ultravioleta, cloración u ozonización. Pero lo más empleado
universalmente es la cloración.
4.3.4. Análisis de las características principales de la aguas.
El agua es el elemento básico en la vida de todo ser viviente, de manera tal que la
salud del hombre se ve afectada positiva o negativamente por la calidad del agua que
utiliza, es que el agua al ponerse en contacto con el medio ambiente natural o
modificado por el hombre se vuelve peligrosa, causando enfermedades en el medio.
El agua puede contener aguas bacterias saprofitas que arrastra el suelo; también
pueden contener tipos de parasitarios que se descargan en el agua con los
desperdicios de la vida animal por donde atraviesa el agua o debido a las costumbres
del hombre de disponer los desperdicios en las corrientes de aguas.
Las bacterias que se encuentran con mayor frecuencia en esta agua, son los
gérmenes, y colibacilos que causan enfermedades al ser humano y en menor grado a
los animales.
Conclusiones.
1. De acuerdo con las normas vigentes, para que una agua sea considerada apta
para ser descargada en un cuerpo receptor hídrico, debe cumplir con los
siguientes
requisitos
de
calidad
físico-químico
y
bacteriológico,
específicamente las concentraciones de determinados parámetros no deben
exceder de los límites fijados por las normas.
75
2.
Las características físicas de los ríos cambian durante el año, pues presentan
valores altos de turbiedad y de color, sin embargo se estima que estos
parámetros sufren variaciones notables durante la estación invernal, al tratarse
de fuentes superficiales, expuestas a la escorrentía y procesos erosivos,
durante las precipitaciones.
3. En base a lo indicado anteriormente, estas aguas requieren que se dé un
grado de tratamiento adecuado, a las aguas provenientes del sistema de
alcantarillado, antes de su descarga, siendo el principal objetivo del tratamiento
de remoción de los elementos contaminantes y microorganismos patógenos.
Nos referimos a las consideraciones básicas, que de acuerdo a las normas deben
cumplirse para garantizar un adecuado servicio y que deben cumplir con el Código
Ecuatoriano de la Construcción Parte IX Obras Sanitarias relacionado a las “Normas
para el estudio y Diseño de Sistemas de Agua Potable y Disposición de Aguas
Residuales para Poblaciones Menores a 1000 habitantes”
4.4.
Relación entre DBO y DQO.
Al usar estas relaciones, se debe recordar que ellas cambiaran significativamente de
acuerdo con el tratamiento que se haya realizado a los residuos, como se muestra en
la Tabla N° 23.
Tabla N° 23.Comparación de relaciones de parámetros DBO5/DQO utilizados para
caracterizar aguas residuales.
Tipo de agua residual
DBO5/DQO
No tratada
0,3 – 0,8
Después de sedimentación primaria
0,4 – 0,6
Efluente final
0,1 – 0,3
Fuente: Romero J, (2008).
Los valores de la relación DBO5/DQO en aguas residuales no tratadas oscilan entre
0,3 y 0,8. Si la relación DBO5/DQO para aguas residuales no tratadas es mayor que
0,3; los residuos se consideran fácilmente tratables mediante procesos biológicos. Si
la relación DBO5/DQO es menor de 0,3; el residuo puede contener constituyentes
tóxicos o se pueden requerir microorganismos aclimatados para su estabilización.
Para establecer la relación entre DBO y DQO del efluente, se utilizan los valores
medios obtenidos en la caracterización mediante el método estadístico de análisis.
76
Debido a que la relación DBO5/DQO es de 0,34 estas aguas residuales domesticables
se consideran fácilmente tratables mediantes procesos biológicos.
4.5.
Resultados del Aforamiento Volumétrico.
Los resultados obtenidos del aforamiento volumétrico del caudal, del punto de
descarga que posee las aguas residuales domesticas de la cabecera parroquial de
Fátima con una ubicación geoespacial 01°25´49,15´´S; 77°59´52,25´´W. El trabajo
realizado consistió con la utilización de un recipiente de 20 litros de capacidad
volumétrica y un cronometro, con la finalidad de medir el tiempo de llenado durante un
periodo de 15 horas de aforamiento, con el objetivo de determinar el caudal de diseño
para la planta de tratamiento de las aguas residuales, para la cabecera parroquial de
Fátima, donde se obtuvo los siguientes valores detallados a continuación en la Tabla
N° 18.
Figura N° 15. Aforamiento Volumétrico.
Tabla N° 24. Datos obtenidos del Aforamiento.
N.-
Hora
Volumen
Tiempo
Caudal
(
Caudal
1
5:00
20
22,1
)
0,90
(
)
78,190
2
6:00
20
12,89
1,55
134,057
3
7:00
20
12,08
1,66
143,046
4
8:00
20
13,06
1,53
132,312
77
5
6
7
8
9
9:00
10:00
11:00
12:00
13:00
20
20
20
20
20
17,09
18,11
18,78
15,09
14,67
1,17
1,10
1,06
1,33
1,36
101,112
95,417
92,013
114,513
117,791
10
14:00
20
13,13
1,52
131,607
11
15:00
20
17,89
1,12
96,590
12
16:00
20
18,9
1,06
91,429
13
14
15
17:00
18:00
19:00
Caudal Mínimo
Caudal Máximo
20
20
20
18,4
13,55
13,22
1,09
1,48
1,51
93,913
127,528
130,711
Figura N° 16. Curva Caudal-Tiempo.
1,80
1,66
1,60
1,55
Curva Caudal - Tiempo
1,53
1,52
1,40
1,33
Caudal (lts)
1,20
1,51
1,36
1,17
1,10
1,48
1,12
1,06
1,06
1,00
1,09
0,90
0,80
Caudal (lts/seg)
0,60
Lineal (Caudal (lts/seg))
0,40
0,20
0,00
0:00
2:24
4:48
7:12
9:36
12:00
14:24
16:48
19:12
21:36
Tiempo (s)
Fuente: Elaboración propia.
78
Para determinar el caudal de diseño hemos adoptado la siguiente expresión.
⁄
⁄
⁄
⁄
Por lo tanto el caudal que ingresará a la planta de tratamiento de aguas residuales,
será
⁄
.
79
CAPITULO V
5. PROPUESTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES.
5.1.
Identificación del Problema
En la parroquia de Fátima existen deficiencias, en lo que respecta a la dotación de
servicios básicos para la población y uno de ellos es la carencia de tratamiento de
aguas servidas dentro de la cabecera parroquial y sus comunidades.
La cabecera parroquial y sus aguas servidas que generan la población, son evacuadas
en forma constante día a día por la red de alcantarillado sanitario que recorre por la
calles de la parroquia, llegando a su punto de descarga un cuerpo de agua (riachuelo),
afluente de importancia para el rio Arajuno, el mismo que baña con sus aguas a las
comunidades de la parroquia.
Esto produce en la actualidad que las aguas de este cuerpo de agua (riachuelo), se
encuentren contaminadas ocasionando malos olores e inclusive ocasionando
enfermedades de la piel como hongos, sarnas, sarpullidos entre otros, siendo
principalmente afectados los niños convirtiéndose este un problema que va creciendo
paulatinamente debido a la deficiencia de un sistema de purificación y tratamiento del
agua, con consecuencias en la salud, medio ambiente, y sobre todo al desarrollo de la
ciudadanía.
Por lo señalado anteriormente el problema de la carencia de un tratamiento de aguas
residuales en el sector, se propone una PTAR que contemple todas las unidades
principales del proceso séptico.
5.2.
Justificación del proyecto.
La descarga de aguas residuales domesticas, en las corrientes y cuerpos
superficiales, conducen al deterioro de la calidad de las aguas de dicho cuerpo
receptor hasta un grado tal que puedan alterar y perturbar el equilibrio ecológico del
ecosistema y del medio ambiente en general.
Las aguas servidas presentan en su composición, una serie de sustancias orgánicas e
inorgánicas, en solución o en suspensión, unos biodegradables o transformables en el
medio acuático, merced a la acción bioquímica de los microorganismos o por
reacciones químicas y otros no.
Para evitar estos fenómenos es preciso proceder a modificar las características físicoquímicas y biológicas del agua residual, antes de verterlas a los cuerpos receptores,
para lo cual es menester proceder a implementar un sistema de tratamiento que
80
reduzca efectivamente las concentraciones de las sustancias presentes en el agua
residual disminuyendo hasta niveles aceptables.
Dentro de este contexto, las necesidades básicas de los pobladores de la cabecera
parroquial de Fátima para su desarrollo obligan a contar con un adecuado sistema
para el tratamiento de las aguas servidas producidas por la población, y debido a los
graves problemas sanitarios ocasionados por la descarga hacia los cuerpos de agua,
es imperativo la construcción de un planta de tratamiento enmarcada dentro de los
parámetros técnicos y recomendaciones de la Subsecretaria de Saneamiento
Ambiental que permitan descargar las aguas servidas con el menor impacto ambiental
posible.
5.3.
Directos:
Beneficiarios del proyecto.
Familias y habitantes que conforman la cabecera parroquial en la
zona urbana, 319 habitantes.
Indirectos:
Todo el resto de habitantes que visitan la Parroquia Fátima y
hacen uso de los servicios básicos.
5.4.
Consideraciones del proyecto.
1. La posibilidad de una participación activa de los moradores de la cabecera
parroquial y sus comunidades, además de brindar una participación activa en la
construcción, operación y mantenimiento de la obra a ejecutarse.
2. Al momento las autoridades y la ciudadanía se encuentran motivadas con las
expectativas de la realización de la PTAR, con una aspiración en convertirse en el
menor tiempo en una población prospera en crecimiento que permita salvaguardar la
vida de los ciudadanos y tener un adecuado tratamiento de las aguas servidas.
5.5.
Bases del diseño.
Para la elaboración del presente proyecto, se ha tomado como base las Normas de la
Subsecretaria de Agua Potable y Saneamiento Básico. Normas de Diseño para
sistemas de agua Potable y Eliminación de Residuos Líquidos – Poblaciones con
menos de Mil Habitantes (Norma EX – IEOS). Las consideraciones del Código
Ecuatoriano de la construcción. Ingeniería de Aguas Residuales – Metcalf – Eddy.
Normas del Manual de Plantas de Aguas de Rivas Mijares. Manual de Plantas de
Tratamiento de Aguas Residuales URALITA. Tratamiento de Aguas Residuales –
Teoría y Principios de Diseño – Romero J (2008) y CEPIS lima, (2005).
81
5.6.
Descripción
del
sistema
de
tratamiento
de
aguas
residuales
propuesto.
Todas las formas de tratamiento natural van siempre precedidas por algún tipo de
tratamiento mecánico. En este caso se realiza las siguientes operaciones: tamizado y
separación de flotantes y grasas.
El primero mediante la implementación de una rejilla inclinada en el canal de llegada
del emisario a la planta (Caja distribuidora de caudales). Mediante la implementación
de un desarenador con el objetivo de proteger a las unidades que están agua abajo
contra la acumulación de arena, entre otros materiales.
Para la eliminación de sólidos suspendidos y sólidos más gruesos que puedan obstruir
los sistemas de distribución y crear condiciones desagradables, se lleva a cabo el
proceso de sedimentación primaria con las ventajas adicionales de disminución de las
cargas contaminantes valoradas por la DBO5 y por los sólidos suspendidos. Este
proceso se lleva a cabo en la fosa séptica.
En el presente caso se utiliza un filtro biológico ascendente como tratamiento
secundario, y consiste en un tanque reservorio con fondos y paredes impermeables,
relleno de un medio compuesto por grava de diferentes tamices, sobre el cual se
recoleta el agua filtrada que ha pasado por un proceso anaerobio.
Los efluentes del filtro anaerobio pueden ser utilizados para irrigación de las áreas
verdes circundantes reforestadas y utilizadas a la vez como cercas vivas, o
descargadas a los cursos de agua.
5.6.1. Esquema de la propuesta a implementarse.
Figura N° 17. Propuesta de Tratamiento de aguas residuales.
Afluente.
Fosa Séptica
LECHO DE
SECADO
Filtro
Biológico
ascendente
Efluente.
Vertido final.
Disposición final
de Lodos.
Fuente: Elaboración propia.
82
5.7.
DISEÑO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES.
Se diseñara una fosa séptica para la digestión de lodos, luego de lo cual se
implementará un proceso de filtración a través de un filtro biológico de flujo ascendente
previo a la descarga, y además un lecho de secado para el tratamiento de lodos
provenientes de la fosa séptica.
5.7.1. DISEÑO DEL TRATAMIENTO PRELIMINAR.
Datos de Diseño
 Horizonte del proyecto (Periodo de diseño)
=
 Población futura
=
 Caudal de diseño
=
 Periodo de retención
=
 Limpieza de Lodos
=
 Dotación
=
5.7.1.1.
Dimensionamiento de la rejilla.
Tipo de rejilla seleccionada
-
Manual
:
Ahorro de energía
-
Con inclinación
:
79°
-
Separación entre barras
:
3.0 cm
-
Grosor de la barra
:
10x10 o 12x12 mm
-
Numero de rejillas
:
1
-
Velocidad de paso y aproximación:
5.7.1.2.
0.60 m/s.
Diseño del desarenador.
a. Tamaño de las partículas a ser retenidas.
En el presente caso se sugiere que el desarenador tenga la capacidad de retener
partículas de diámetro mayor a 3 cm por cuando en sistemas de alcantarillado
sanitario estas fracciones presentan el 30% de la totalidad de sedimentos.
b. Velocidad de flujo.
Considerando que es el diseño de un desarenador hay una cantidad de variables, es
necesario imponerse algunos valores en base a las recomendaciones normativas.
83
La velocidad media de flujo que garantiza una adecuada tasa de sedimentación y
dimensiones adecuadas para estas estructuras, se recomienda asumir igual a
c. Profundidad media del desarenador.
Considerando que este tipo de desarenador requiere de operaciones de limpieza
hidráulica, se recomienda cámaras de mediana profundidad para facilitar el desalojo
de los materiales depositados en ellas.
d. Velocidad de lavado.
Para garantizar el lavado hidráulico de los sedimentos se ha considerado el tamaño
de los sedimentos a ser removidos y el calado de agua. Para un tirante menor de 0,40
m y sedimentos de hasta 3 cm de diámetro, se requiere de velocidades de limpieza de
aproximadamente
.
e. Cálculo del desarenador de limpieza hidráulica y lavado periódico.
El cálculo del desarenador se hace para el caudal de diseño de la planta de
tratamiento. Se considera que el desarenador sea de una sola cámara por el cual
pequeño, así como por la alimentación a los tanques sépticos, debe ser continua y no
debe interrumpirse por ningún motivo su funcionamiento.
f.
Según Normas del Manual de Plantas de Aguas de Rivas Mijares (1976), el
caudal de diseño de la cámara se hace para 2.55 veces el caudal de agua
servida a ser tratado mediante la siguiente formula.
⁄
Ecu. 4.5
Donde
⁄
⁄
g. La sección hidráulica desarenador se calcula por la formula.
Ecu. 4.6
84
Donde:
⁄
⁄
h. Ancho de la cámara del desarenador.
Ecu. 4.7
Donde:
Esta dimensión es sumamente pequeña y por razones de operación y mantenimiento
se adopta 0,9 m.
i.
La longitud del desarenador se calcula mediante la fórmula.
( )]
[
Ecu. 4.8
Donde:
Para sedimentos de hasta 3 cm; de diámetro y temperatura de agua de 15°, la
velocidad de sedimentación es de
.
[
(
)]
85
Por lo tanto las dimensiones del desarenador son:
5.7.2. DISEÑO DEL TRATAMIENTO PRIMARIO.
Datos de Diseño
 Horizonte del proyecto (Periodo de diseño)
=
 Población futura
=
 Caudal de diseño
=
 Periodo de retención
=
 Limpieza de Lodos
=
 Dotación
=
5.7.2.1.
Diseño de la Fosa Séptica.
Los principales factores a ser considerados en el dimensionamiento de la capacidad
de la fosa séptica son las siguientes:

Cantidad de aguas servidas diarias a tratar

Periodo de retención de 1 a 3 días; generalmente 24 horas.

Espacio de lodos (limpieza cada 2 a 3 años).
a. Cálculo de volumen del líquido. (Capacidad efectiva)
Para el cálculo del volumen del líquido aplicaremos la normativa según SSA (lb), la
dotación por persona en la zona rural es de 65lt/día y aplicando la población futura
calculada en el presente proyecto de 736 habitantes, con un periodo de diseño de 25
años.
Ecu. 4.9
Donde:
86
De acuerdo con la normativa vigente manifiesta que el Volumen liquido de aguas
servidas a ingresar a la planta de tratamiento es el 70% del Caudal estimado de la
población en estudio, se calcula mediante la formula.
Ecu. 4.10
Por lo tanto el volumen del liquido de la fosa séptica es de
La fosa séptica tiene generalmente una sección rectangular, siendo el largo dos veces
el ancho.
L (2)
B (1)
Por lo tanto, el cálculo de las dimensiones de la fosa séptica son las siguientes:
Ecu. 4.11
Donde:
87
√
√
√
La fosa séptica tendrá las siguientes dimensiones internas.
b. Altura del Líquido.
La altura del liquido en una fosa séptica no debe ser menor a 1.2 metros, para el
dimensionamiento esta altura se impone el diseñador. Por lo tanto adoptamos una
altura
c. Volumen de lodos.
88
Para la determinación del volumen de lodos lo que se hace es multiplicar el # de
personas que van a utilizar la fosa séptica por la cantidad de lodos producida entre
limpieza (30 – 60 lts/persona/2años)
Ecu. 4.12
Donde:
d. Altura de Lodo
Con el área obtenida calcularemos la altura del lodo a poseer durante los 2 años,
previo a su limpieza de lodos.
Ecu. 4.13
e. Altura entre el nivel del líquido y la losa.
La altura entre el nivel del líquido y la losa de cubierta de la fosa séptica, debe haber
una altura que varía entre 30 y 40 centímetros, Por lo tanto adoptamos una altura de
.
f.
Profundidad Total de la fosa séptica.
Ecu. 4.14
.
89
Tabla N° 25. Dimensionamiento de la Fosa Séptica.
Parámetros de Diseño
Representación Unidad Magnitud
Población futura
Caudal estimado
Área del tanque
Largo
Ancho
Altura
Volumen del líquido de la fosa séptica.
Tiempo de retención hidráulica
Volumen de almacenamiento de lodos
Altura del Liquido
Altura de Lodos
Altura entre el nivel del líquido y la losa de
cubierta de la fosa séptica.
Profundidad Total la fosa séptica.
Fuente: Elaboración propia.
5.7.2.2.
Diseño del Lecho de Secado.
Datos de diseño:
 Horizonte del proyecto (periodo de diseño)
=
 Población (
=
 Caudal de diseño
=
a. Carga de sólidos que ingresa al sedimentador (
).
Ecu. 4.15
Donde:
90
b. Masa de sólidos que conforman los lodos (
)
Ecu. 4.16
Donde:
.
c. Volumen diario de lodos digeridos (
).
Ecu. 4.17
Donde:
Fuente: Tratamiento de Aguas Negras y Desechos Industriales (UNATSABAR)-CEPIS/OPS2003.
d. Volumen de lodos a extraerse del tanque (
).
Ecu. 4.18
91
Donde:
e. Área del lecho de secado (
).
Altura asumida
Ecu. 4.19
√
√
Por lo tanto las dimensiones de los lechos de secados son las siguientes:
Con lo que estas dimensiones cubrimos el volumen a tratar.
92
Tabla N° 26. Dimensionamiento del lecho de secado.
Parámetros de Diseño
Representación Unidad
Magnitud
Población futura
Caudal de diseño
Carga de Sólidos que ingresa al
sedimentador
Masa de Sólidos que conforma los lodos.
Volumen diario de lodos digeridos.
Volumen de lodos extraerse del Tanque.
Área del lecho de secado
Ancho del lecho de secado
Largo del lecho de secado
Altura del lecho de secado
Fuente: Elaboración propia.
5.7.3. DISEÑO DEL TRATAMIENTO SECUNDARIO.
5.7.3.1.
Diseño del Filtro Biológico.
Datos de diseño:
 Horizonte del proyecto (periodo de diseño)
=
 Población
=
 Caudal de diseño
=

=
 1
=
 Tasa de Aplicación Hidráulica (
=
 Tiempo de retención
=
736
a. Según Rivas Mijares (1976), el caudal estimado que pasa al Filtro
Biológico se calcula de la siguiente manera:
Ecu. 4.20
Donde:
93
Según el manual de plantas de aguas residuales de URALITA se recomienda un
tiempo de retención de 80% del tiempo adoptado para el diseño del tanque séptico.
b. Por lo tanto el tiempo de retención es de 80% de 0.5 días es decir 0.4 días.
Una vez obtenidos los valores, calculamos el volumen del filtro.
Ecu. 4.21
Donde:
(
(
))
b. Según Normas el Manual de Plantas de Aguas de Rivas Mijares (1976),
para el filtro biológico recomienda que para una tasa de Aplicación
Hidráulica (TAH) de 1 a 5
de filtro:
Donde:
94
c. Cálculo del área del filtro.
Ecu. 4.22
Donde:
.
(
)
d. Cálculo del volumen del filtro biológico.
Ecu. 4.23
Donde:
Con la finalidad de utilizar un tanque de hormigón armado y adaptarlo a un filtro
biológico se adopta un tanque circular tomando en cuenta los siguientes datos.
95
Con el diámetro y altura del agua asumida, procedemos a calcular el volumen total del
filtro biológico.
Ecu. 4.24
Donde:
e. Cálculo del período de retención.
Ecu. 4.25
Donde:
[
]
96
El periodo de retención calculado es mayor al asumido, es decir el filtro funciona desde
un periodo de retención de 12 horas hasta 13,24 horas.
f.
Chequeo de la Tasa de Aplicación Hidráulica
Ecu. 4.26
La tasa de aplicación hidráulica recomendada por Rivas Mijares (1976), es
de
Donde:
Por lo tanto las dimensiones del filtro son las siguientes:
97
Tabla N° 27. Dimensionamiento del Filtro biológico.
Parámetros de Diseño
Representación Unidad
Magnitud
Población futura
Caudal de diseño
Tasa de Aplicación hidráulica
Tiempo de retención
Tiempo de retención asumido
Caudal estimado que pasa por el Filtro
Biológico.
Volumen del Filtro.
Área del Filtro.
Altura del Filtro.
Diámetro del Filtro.
Volumen Total del Filtro Biológico.
Periodo de retención calculado.
Chequeo de la Tasa de Aplicación
hidráulica.
Fuente: Elaboración propia.
5.8.
CARACTERÍSTICAS DE LAS FOSAS SÉPTICAS.
5.8.1. Tubo de entrada.
Al considerarse de una fosa séptica de dimensiones considerables, se ha previsto que
la generatriz inferior del tubo de entrada del desecho líquido se localice, por lo menos
a 0,05m por encima de la generatriz superior de la tubería de salida.
5.8.2. Dispositivo de entrada y salida.
Las fosas sépticas propuestas poseen dispositivos de entrada y salida, los mismos
que deben ser colocados según lo que se indican en los planos y si es el caso,
siguiendo también lo que indican las especificaciones técnicas, ya que la mala
ubicación de estos accesorios afectara el correcto funcionamiento de la fosa séptica.
5.8.3. Remoción de lodos digeridos.
Para la remoción de forma rápida los lodos digeridos, la fosa séptica propuesta debe
considerar uno de los dos tipos de remoción de lodos, de acuerdo a su construcción:
98
5.8.3.1.
Para remoción mediante bomba.
Es recomendable de un tubo de limpieza fijo, con un diámetro mínimo de 150mm,
fijando su extremo inferior a 0,20m del fondo, y su parte superior a 0,10m debajo de la
tapa de inspección de la fosa, por donde se introducirá la tubería de succión de la
bomba.
5.8.3.2.
Para remoción por presión hidrostática.
Cuando las condiciones locales lo permitiesen, el sistema puede ser instalado, en
sustitución a lo especificado en:
Un sifón hidráulico con carga hidrostática mínima de 1,20 m y un diámetro mínimo de
100mm.
En fosas sépticas con capacidad superior a 6000litros donde se pretenda remover
solamente el lodo digerido por presión hidrostática o por bombas, la inclinación del
fondo debe ser superior a 45 grados con respecto a la horizontal.
5.8.4. Tapones de Inspección.
Elaborados para fines de inspecciones o eventual remoción de lodo digerido, las fosas
sépticas propuestas en el proyecto, poseen entradas dotadas de tapas de sellado
hermético, comúnmente conocidas como bocas de visita, se ha establecido una
dimensión mínima de 0,60 x 0,60 m.
Por lo tanto las bocas de visita deben precisar el nivel del terreno, cuando sea el caso
de la losa superior de la fosa séptica esta debajo del nivel del terreno, deben ser
construidas chimeneas de acceso, con una sección transversal de dimensión mínima
de 0,60 x 0,60 m, las fosas sépticas con compartimiento cuya profundidad sea superior
a 2 m o de dimensiones considerables deben tener por lo menos 2 aberturas para la
inspección, criterios acogidos en la elaboración de los planos.
La parte superior de la tubería de descarga o tubo de limpieza de lodo debe fijarse en
posición coincidente con la boca de visita.
Para evitar los inconvenientes de malos olores que suelen ocurrir en el inicio de la
operación de las fosas sépticas es recomendable la introducción de 50 a 100 litros de
lodo proveniente de fosas antiguas y a ausencia de este, la misma cantidad de suelo
rico en humus.
99
Cuando la fosa séptica sea implementada y entre en funcionamiento, produzca malos
olores es conveniente introducir substancias alcalinizantes, por ejemplos la cal.
5.9.
CARACTERÍSTICAS DE LOS FILTROS ANAEROBIOS.
El filtro anaerobio es un de tratamiento biológico del efluente que resulta del tanque
séptico, de flujo ascendente, que funciona en condiciones anaerobias, cuyo medio
filtrante se permanece sumergido, de acuerdo con las siguientes condiciones:
1. El filtro anaerobio es de forma cilíndrica con un fondo falso perforado.
2. El medio filtrante debe tener una altura igual a 0,90 m que es constante para
volumen. El material filtrante debe colocarse de acuerdo al detalle del lecho
filtrante indicado en planos.
3. La profundidad recomendable mínimo del filtro anaerobio es de 1,80 m para
cualquier volumen de agua.
4. El diámetro máximo no debe exceder a tres veces la profundidad útil.
5. El volumen útil mínimo es de 1250 litros.
6. La carga hidrostática mínima del filtro es de 0,10 m, por lo tanto el nivel de salida
del efluente del filtro debe estar a 0,10 m abajo del nivel del tanque séptico.
7. El fondo falso debe tener aberturas de 0,03 m, espaciadas 0,15 entre sí.
8. El dispositivo de salida debe consistir de vertedor tipo canal, con 0,10 bajo de
nivel superior del liquido en la fosa, debe pasar por el centro de la sección o
situarte en una cota que mantenga el nivel del efluente a 0,30 m del lecho filtrante.
5.9.1. Material.
Las fosas sépticas y los filtros anaerobios establecidos serán construidos en hormigón
armado u otro material que nos de las condiciones necesarias de seguridad,
durabilidad, estanqueidad y resistencia a agresiones químicas de los desechos.

Las tuberías serán preferentemente de PVC.

El material filtrante será limpio y exento de materias extrañas.

Deben estar ubicados en sitios que en el futuro puedan conectarse fácilmente a
un colector público.

Debe existir facilidad de acceso, a fin de dar facilidades a la remoción periódica de
lodo digerido.
100
5.10.
OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE LA FOSA SÉPTICA.
En general cualquiera que sea el tipo de fosa séptica, está no deberá producir malos
olores a niveles que causen molestia y el agua de salida no debe acarrear natas ni
espumas.
Las aguas que salen de cualquier fosa séptica son todavía peligrosas, por lo que
deben desalojarse con mucho cuidado.
5.10.1. Operación.
Para que este nivel de tratamiento mediante la fosa séptica funcione bien, se
recomienda seguir los siguientes pasos:
1. Antes de iniciar el uso de la fosa séptica, llenarla con agua y anotar la fecha de
inicio de funcionamiento.
2. Cuidar que las etapas de las bocas de inspección estén bien colocadas.
3. No arrojar basuras ni directamente por las bocas de inspección, ni por la tubería
que conduce las aguas servidas a la fosa séptica.
4. No conectar ni los bajantes, ni los desagües de las lluvias, a la red que transporta
las aguas hasta la fosa séptica.
5. No arrojar manteca derretida en los desagües que llevan las aguas servidas a la
fosa séptica.
6. No conectar desagües de tanques elevados o de tanques de lavanderías.
5.10.2. Mantenimiento.
Antes de iniciar cualquier actividad de mantenimiento del operador deberá tener por lo
menos botas de caucho, guantes de caucho, ropa de trabajo y mascarilla simple.
Cuando y como sacar la espuma de la fosa séptica.
Cada cuatro meses se debe realizar las siguientes actividades:
1. Destapar la boca de inspección y dejar que se ventile por unos 30 minutos. No
encender fósforos ó cigarrillos, ya que el gas de la fosa séptica.
2. Retirar la espuma o natas que estén flotando sobre el agua con un cernidero de
malla fina de plástico, la que debe estar provista de un mango largo para facilitar
el trabajo.
3. La espuma retirada enterrarlo, por lo menos a una profundidad de 30cm.
4. Tapar la boca de inspección.
101
5. Lavar la tapa, zonas vecinas, las herramientas utilizadas.
6. Realizar un buen aseo personal.
5.10.3. Cuando y como sacar el lodo.
Después del primer año de funcionamiento ó después de que haya pasado un año
desde la última limpieza de lodo, medir la profundidad de la capa de lodo por lo menos
cada 4 meses y cuando se tenga las siguientes condiciones, se procederá a sacar un
lodo de acuerdo a los siguientes pasos:
1. Escoger un día preferentemente en época de verano y en que no haya entrada de
aguas servidas ó estas sean mínimas, ó si existe desvío, utilizarlo para
independizar la fosa séptica.
2. En fosas sépticas cerradas como lo propuesto, destapar las bocas de inspección y
dejar que se ventile por lo menos 30 minutos. No encender fósforos ó cigarrillos,
ya que el gas de la fosa séptica es explosivo.
3. En fosa sépticas pequeñas, excavar una zanja que de un volumen un poco mayor
a la mitad del tamaño de la fosa séptica, esta zanja servirá para colocar el lodo
que se va a sacar de la fosa séptica.
4. Sacar el lodo de preferencia usando una bomba para lodo manual o eléctrico, en
el último de los casos se realizará la extracción manual.
5. Para la extracción manual puede utilizarse un recipiente metálico de dimensiones
adecuadas que ayuden al trabajo.
6. Se dejará de seguir sacando el lodo cuando se vea que le lodo está muy diluido ó
si el nivel del agua en la fosa ha bajado a la mitad.
7. La zanja utilizada para depositar los lodos debe ser tratada con la misma tierra
resultante de la excavación, y esta zanja puede ser nuevamente excavada y
reutilizada después que haya pasado por lo menos un año del último uso.
8. El material extraído de esta zanja luego de un año de enterramiento puede ser
utilizado en la agricultura.
9. Terminada la extracción del lodo, tapar la fosa, lavar la tapa, y áreas vecinas,
lavar la herramienta y equipo y hacer un buen aseo personal.
5.10.4. Control de olores.
Cuando se presente un fuerte olor se procederá a hacer lo siguiente:
1. Preparar agua con cal, colocando en un recipiente, por cada 10 litros de agua,
media libra de cal, mezclar y luego dejar reposar por unos 5 minutos.
102
2. Arrojar lo suficiente cantidad de esta agua con cal, poco a poco (más o menos un
balde de 20 litros en media hora), en la entrada, hasta que un papel indicador de
pH sumergido en la parte media de la fosa tenga un color verde azulado. (Que
indica un valor de pH > 7.0)
5.11.
OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL FILTRO BIOLOGICO.
Para la operación y mantenimiento del filtro biológico se debe seguir procesos
similares a los anotados anteriormente, y además se debe realizar las siguientes
actividades:

Revisar las cajas de revisión cada 6 meses.

Si no se observa acumulamiento de agua, el sistema está funcionando bien.
Si se observa acumulamiento de agua, el sistema está fallando y deberá tomarse las
siguientes medidas;
1. Observar si hay aumento de la cantidad de agua que sale de la fosa séptica y
descubrir las causas, para cortar ese aumento de la cantidad de agua.
2. Si luego de las correcciones anteriores el acumulamiento de agua continua, habrá
que sacar el material pétreo del filtro anaerobio y lavar las piedras a presión o con
una solución de hipoclorito de calcio, a fin de desprender los crecimientos
biológicos.
5.11.1. Mantenimiento del filtro biológico.
El filtro bilógico requiere el siguiente mantenimiento:
1. Chequear la cantidad de agua que va al filtro. Tienen que ser igual en cada
tubería, con el mismo caudal del agua en cada agujero. Si no están nivelados eso
significa que hay taponamiento en las tuberías de distribución, los orificios tapados
son por lo general resultado de la operación deficiente del tanque séptico. Se
debe inspeccionar por lo menos dos veces a la semana el sistema de distribución
y reparase aquellos que se encuentren obstruidos o dañados, limpiar los orificios
con un cepillo de alambre, y se puede aplicar por los orificios agua a presión con
manguera.
2. Limpiar la superficie del filtro, debe mantenerse libre de acumulaciones de hojas u
otras basuras, para ello deben quitarse los arboles o arbustos muy próximos al
103
filtro. En caso de ser necesario se debe construir una cubierta o techo, la
necesidad de utilizarla depende de las condiciones ambientales de la zona cuando
exista excesiva precipitación.
3. Revisar el canal recolector y quitar el lodo para el mantenimiento limpio. De ser
posible, todos los días se debe inspeccionar e impedir que ingrese agua lluvia,
tierra o cualquier otro material, a través de los orificios de ventilación, al sistema
de drenaje inferior.
4. Moscas en el filtro, éstas viven y se multiplican en un ambiente que alterna entre
mojado y seco. Por lo que va a ser muy común en este filtro ya que es de baja
carga. Las moscas (psychoda) pueden presentarse en la unidad que estén
funcionando normalmente; debido a que la mosca del filtro es uno de los
organismos biológicos naturales que se alimentan de los lodos y de película que
se forma en los filtros, ayudando además al proceso de descomposición de la
materia orgánica. No obstante una cantidad excesiva de estas moscas indica que
la vida biológica del filtro no está en equilibrio. Para corregir el exceso de insectos
se debe asegurar que el sistema de distribución este funcionando correctamente
manteniendo un remojo uniforme del medio, conservar las paredes del filtro
mojadas, o analizar probablemente una sobrecarga orgánica por deficiencia de la
operación del pozo séptico.
5. No debe usarse insecticidas para librar de estas plagas al filtro infestado, ya que
en su empleo provoca la producción de especies resistentes y además una
dosificación demasiado fuerte puede exterminar toda la vida biológica que es
necesaria y deseable en el filtro. Se puede dosificar el filtro con cerca de 1mg/L de
cloro durante unas pocas horas a la semana.
6. Olores, resultan cuando el proceso de tratamiento se vuelve anaerobio. Se debe
tomar medidas como; revisar la ventilación del filtro, y desagüe para determinar si
hay obstrucciones en la circulación, revisar si hay exceso de cultivos biológicos, y
revisar el filtro y sus alrededores para determinar si hay cultivos o escombros.
7. Inundación o estancamiento, resulta de la obstrucción de los vacíos en el filtro,
los cuales pueden ser causado por excesivos cultivos bilógicos. Es importante
resaltar que el tratamiento biológico fallara si el tanque séptico que está lleno no
se vacía inmediatamente, este descuido puede provocar una obstrucción en el
filtro. Para prevenir esto se puede tomar cualquiera de la siguientes medidas:
104
remover los escombros de la superficie del medio; agitar, remover o reacomodar
el medio filtrante con un rastrillo y aplicarle una corriente de agua, de ser posible a
presión; dejar que porciones del filtro se seque por varias horas para causar el
desprendimiento del exceso de cultivos cuando se van a mojar; dosificar el filtro
con cerca de 5mg/L de cloro durante unas pocas horas de la semana; y verificar el
funcionamiento de la unidad de tratamiento primario y corregir los defectos de
operación.
8. Inspeccionar, mediante los orificios de ventilación, por lo menos cada 6 meses si
es que las platinas de la parrilla tienen un aspecto de gran deterioro o corrosión
que conlleva a la caída del medio filtrante, de ser necesario deben remplazados
por nuevas platinas.
9. Verificar si el canal de desagüe del sistema de drenaje no está obstruido, esto lo
puede causar el desprendimiento de película biológica. Para ello se debe lavar el
desagüe completamente.
5.12.
SEGURIDAD E HIGIENE.
En general los peligros de accidente son prácticamente los mismos en los pozos de
inspección, en las estaciones de bombeo o en las plantas de tratamiento, estos
riesgos son:

Daños físicos

Infecciones corporales

Peligros ocasionados por gases nocivos o gases venenosos y falta de oxigeno.

Riesgos radiológicos.
Estos riesgos son de algunos casos inherentes al diseño, una vez reconocidos pueden
corregirse fácilmente o, al menos, protegerse al menos advertencias y procedimientos
adecuados de seguridad.
La prevención de los daños físicos empieza por el orden. Las herramientas, y otros
objetos, no pueden dejarse dondequiera.
En este punto debemos tomar en cuenta que es conveniente colocar señales de
advertencia, barandales cubiertas, entre otras seguridades que nos ayudaran ha evitar
accidentes, a veces basta saber cuándo se debe doblar las rodillas y hacer fuerza con
los músculos de las piernas, para salvarse de un relajamiento o fractura de la espalda.
105
Cuando dos hombres trabajen en equipo, deben coordinar cuidadosamente sus
movimientos y esfuerzos para evitar en lo posible lesiones.
Siempre que sea lo posible se debe reflejar la luz solar hacia dentro de los pozos de
inspección o de cualquier otro espacio cerrado, se debe procurar un alumbrado
excelente y seguro. En otro caso, aun en ausencia de gases inflamables la práctica de
seguridad aconseja el empleo de lámparas a prueba de explosión, de las cuales
existen varios tipos en el mercado.
Para evitar riesgos por descargas eléctricas, al utilizar quipos eléctricos, un tapete de
hule sobre el piso es un factor más de seguridad. Es esencial conectar ha tierra todo el
equipo, las herramientas eléctricas portátiles deben ir conectadas con un cable ha
tierra, y un toma especial con su enchufe. Los accidentes pueden ser y han sido
ocasionados por equipos sin conexión ha tierra.
5.12.1. Infecciones corporales.
Los operarios que manejen aguas negras, están dispuestos ha todos los peligros de
enfermedades de origen hídrico, incluyendo la fiebre tifoidea, la paratifoidea, la
disentería amebiana, ictericia infecciosa y otras infecciones intestinales, también
deben protegerse contra tétanos e infecciones de la piel.
A excepción de lesiones leves, deberá ser un medico el encargado de tratar las
heridas. Se debe contar con un botiquín de primeros auxilios, y se debe procurar que
el o los operarios reciban instrucción de primeros auxilios en la cruz roja. Por pequeño
que parezca un rasguño o cortadura deberá recibir atención médica.
Debe tener un equipo mínimo de seguridad para realizar el mantenimiento de los
componentes de la planta de tratamiento como son; los guantes de algodón
recubiertos de hule, botas de hule, mascarillas, ropa adecuada, casco, gafas
protectoras, entre otros.
No debe fumar en las alcantarillas ni en otro lugar peligroso. Es prácticamente
imposible evitar la contaminación por aguas negras en las boquillas de los cigarrillos,
el fumar constituye una causa potencial de ignición en presencia de un vapor
inflamable.
Mantener las manos por debajo del cuello, es una regla excelente cuando se realiza
en los trabajos de operación de mantenimiento. La mayoría de las infecciones llega al
cuerpo por vía bucal, nasal o por los ojos y oídos. Es por eso que los operarios deben
lavarse las manos antes de fumar o comer.
106
Las herramientas utilizadas, deben ser lavadas, no se deben guardar sucias. Los
equipos de seguridad utilizados no deben ser usados al trasladarse en el bus ó en la
casa; los hábitos personales de limpieza nos ayudaran a evitar infecciones.
5.12.2. Gases o vapores nocivos.
Un gas o vapor nocivo es el que indirecta o directamente destruye o perjudica la salud
de los seres humanos. Estos vapores o gases pueden producir quemaduras asfixia o
envenenamiento. Los gases no venenosos pueden asfixiar sencillamente por excluir
mecánicamente al oxigeno.
Los operarios que entren hacia las alcantarillas o las cámaras que ayudan ha depurar
las aguas servidas deben llevar cinturones de seguridad y dejar por lo menos 2
hombres disponibles arriba. Aunque las pruebas demuestran que no hay peligro la
situación puede cambiar y accidentarse el trabajador. Nadie puede fumar cerca de la
fosa séptica o el filtro biológico y hay que evitar las chispas producidas por las
herramientas, normalmente por el empleo de herramientas de aleación de cobre y
berilio no producen chispas. Deben usarse zapatos de hule y solo alumbrado de
seguridad
ya
aprobado.
Si
el
trabajo
se prolonga
debe
procurarse
salir
esporádicamente.
Antes de realizar los trabajos se deben retirar todas las tapas de los pozos de revisión
para que exista una ventilación adecuada, esto debe procurar hacerse media hora
antes de proceder con los trabajos. Si aún existe peligro evidente por presencia de
gases nocivos pero la emergencia debido que ha un operario se ha accidentado o hay
inundación. Los operarios deben equiparse con aparatos de respiración adecuados, a
demás de tomar todas las medidas ya indicadas, y evitando cualquier causa que
pueda
causar
ignición.
Trabajar
en
atmosferas
de
gases
inflamables
es
extremadamente peligroso y nunca debe intentarse si no por aquellos que conocen
afondo los peligros.
Los operarios que estén encargados de la operación y mantenimiento deben
inmunizarse periódicamente, con la indicación del médico del centro de salud más
cercano. Por lo menos una vez al año los operarios deben realizarse análisis de
sangre, orina, heces fecales y la respectiva revisión médica.
107
5.13.
PRESUPUESTO.
Se realizó el presupuesto de la obra en base a la cuantificación de los volúmenes de obra obtenidos de los planos del diseño.
Para la realización de los precios unitarios se tomo en cuenta los precios de los materiales, las remuneraciones de la mano de obra y cuadrilla,
rendimientos del personal y costos de equipo, fijándose en las características de la zona de estudio y donde se realizará el proyecto.
ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS
Tabla N° 28. Análisis de Precios Unitarios.
UNIVERSIDAD ESTATAL AMAZONICA
INSTITUCIÓN
PROYECTO
PROPUESTA PARA EL TRATAMMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE LA CABECERA PARROQUIAL DE FATIMA
UBICACIÓN
PROVINCIA Y CANTÓN DE PASTAZA, PARROQUIA DE FÁTIMA
OFERENTE
ELABORADO
EGDO. HENRY DURAN
FECHA
21 DE MARZO DEL 2012
TABLA DE DESCRIPCIÓN DE RUBROS, UNIDADES, CANTIDADES Y PRECIOS
RUBRO
DESCRIPCIÓN
UNIDAD
CANTIDAD
P.UNITARIO
P.TOTAL
A
PLANTA DE TRATAMIENTO
A.1
1
TANQUE REPARTIDOR
Replanteo y nivelación superficial
m2
4,25
1,71
7,27
2
limpieza y desbroce
m2
4,25
0,81
3,44
3
Excavación zanja a mano H= 0,00 - 2,00m suelo natural
m3
2,20
9,89
21,76
4
Encofrado - desencofrado muro h= 1-4m tablero contrachapado
m2
9,14
16,64
152,09
5
Hormigón ciclópeo (50% H.S. fc=180 kg/cm 2-50%)e=0,1m
m3
0,24
138,87
33,33
6
H.S fc=210 kg/cm2
m3
1,21
125,22
151,52
7
Acero de Refuerzo fy=4200 kg/cm2
kg
12,32
2,50
30,95
108
B.1
8
FOSA SÉPTICA
Replanteo y nivelación superficial
m2
40,00
1,71
68,40
9
limpieza y desbroce
m2
40,00
0,81
32,40
10
Excavación zanja a mano H= 0,00 - 2,00m suelo natural
m3
100,37
9,89
992,66
11
Encofrado - desencofrado muro h= 1-4m tablero contrachapado
m2
101,03
16,64
1681,14
12
Relleno compactado con material de excavación
m3
7,92
5,85
46,33
13
Desalojo hasta 5,00km
m3
26,00
5,41
140,66
14
Tubería perfilada PVC alcantarillado D= 160mm
m
6,00
21,45
128,70
15
Acero de Refuerzo fy=4200 kg/cm2
kg
109,76
2,50
274,40
16
Hormigón ciclópeo (50% H.S. fc=180 kg/cm 2-50%)e=0,1m
m3
3,79
138,87
526,32
17
H.S fc=210 kg/cm2
m3
23,86
125,22
2987,75
18
Tapa de tol 0,70 x 0,70 con candado
U
6,00
72,21
433,26
C.1
19
LECHO DE SECADO
Replanteo y nivelación superficial
m2
8,75
1,71
14,96
20
limpieza y desbroce
m2
8,75
0,81
7,09
21
Excavación zanja a mano H= 0,00 - 2,00m suelo natural
m3
14,87
9,89
147,06
22
Encofrado - desencofrado muro h= 1-4m tablero contrachapado
m2
18,85
16,64
313,66
23
Tubería perfilada PVC alcantarillado D= 200mm
m
3,50
21,45
75,08
24
Acero de Refuerzo fy=4200 kg/cm2
kg
14,82
2,50
37,05
25
Hormigón ciclópeo (50% H.S. fc=180 kg/cm 2-50%)e=0,1m
m3
0,82
138,87
113,87
26
H.S fc=210 kg/cm2
m3
6,19
125,22
775,11
D.1
27
FILTRO BIOLÓGICO
Replanteo y nivelación superficial
m2
14,52
1,71
24,83
28
limpieza y desbroce
m2
14,52
0,81
11,76
29
Excavación zanja a mano H= 0,00 - 2,00m suelo natural
m3
43,56
9,89
430,81
30
Encofrado - desencofrado especial redondo
m2
37,75
14,95
564,36
31
Mampostería de ladrillo alfadomus-ornamental M-6
m2
464,70
18,87
8768,89
109
32
Malla electrosoldada 10cmx10cmx5mm
m2
13,50
8,51
114,89
33
Malla electrosoldada 5/8" H=1M
m2
13,50
68,80
928,80
34
Acero de Refuerzo fy=4200 kg/cm2
kg
25,40
2,50
63,50
35
Material granular pétreo para filtro (arena, ripio y/o piedra)
m3
29,04
23,15
672,28
36
H.S fc=210 kg/cm2
m3
4,42
125,22
553,47
37
Hormigón ciclópeo (50% H.S. fc=180 kg/cm 2-50%)e=0,1m
m3
3,95
138,87
548,54
E.1
38
CERRAMIENTO PERIMETRAL
Replanteo y nivelación superficial
m2
243,00
1,71
415,53
39
limpieza y desbroce
m2
31,23
0,81
25,30
40
Retiro de la capa vegetal
m3
15,00
3,25
48,75
41
Excavación zanja a mano H= 0,00 - 2,00m suelo natural
m3
5,62
9,89
55,58
42
Cerramiento de malla trigalvanizada 50/10mm 3,4mm
m
1,00
42,20
42,20
43
Hormigón ciclópeo (50% H.S. fc=180 kg/cm 2-50%)e=0,1m
m3
5,99
138,87
831,83
44
Puerta de malla
U
1,00
178,50
178,50
TOTAL
23476,1
SON: VEINTITRÉS MIL CUATROCIENTOS SETENTA SEIS DÓLARES AMERICANOS, CON OO/100. ($ 23,476.10).
Puyo, 21 de Marzo del 2012.
OFERENTE: EGDO. HENRY DURAN
110
5.14.
Discusión general del Proyecto.
El Gobierno Autónomo Descentralizado Parroquial de Fátima se está apuntalando ser un
destino turístico de un alto nivel local y regional, orientado en el desarrollo agro productivo
y turístico, basados en la sustentabilidad y sostenibilidad de los recursos naturales de la
parroquia, creando la necesidad de implementar obras de saneamiento ambiental,
importantes para el desarrollo de la parroquia, en coordinación con el Gobierno Autónomo
Descentralizado Cantonal de Pastaza, y de acuerdo con el Art. 137 del COOTAD vigente,
cabe destacar que leyes y ordenanzas en el ámbito de depuración de aguas residuales y
que rigen dentro del Cantón Pastaza no son aplicadas, ni concientizadas con la población,
las cuales tendrían como objetivo de sancionar a quienes incumplan con las
reglamentaciones de acuerdo a los que infrinjan con verter inadecuadamente los
desechos líquidos, hacia los cuerpos de agua.
Produciendo una alteración en los ecosistemas acuáticos y en su calidad, en la
constitución aprobada en el referéndum del 2008 otorga derechos al medio ambiente y el
derecho del buen vivir de cada ecuatoriano a vivir en un ambiente sano, ecológicamente
equilibrado y libre de contaminación, pero en muchos de los casos no se cumple al no
aplicar las ordenanzas y reglamentos municipales, ni provinciales, ni nacionales,
quedando así el medio ambiente en que nos desarrollamos en un segundo lugar de
menor importancia.
El crecimiento demográfico de la Parroquia Fátima actual ha generado un aumento en la
extracción y consumo del líquido vital, el mismo que ocasiona mayor presencia de aguas
residuales domesticas y, son descargas de aguas residuales crudas en el ambiente,
afectando a la salud y por ende la calidad de vida del ser humano. La misma que necesita
soluciones urgentes orientadas a cubrir servicios como son; el alcantarillado y el
tratamiento de aguas residuales acorde a las necesidades del lugar.
Para el tratamiento de aguas residuales de la Cabecera Parroquial de Fátima que
consiste dicho proyecto, hemos adoptado la utilización de métodos naturales anaeróbicos
y aeróbicos, para la depuración de las aguas residuales, esta planta está constituida por
una fosa séptica que tiene como finalidad retener la parte solida de las aguas servidas
mediante un proceso de sedimentación y, a través del denominado proceso séptico se
estabiliza la materia orgánica presente en el agua residual, para luego ser transformado
en un lodo inofensivo, y unos de los principales objetivos del diseño de la fosa séptica es
111
crear dentro de este una situación de estabilidad hidráulica, que permita la sedimentación
por gravedad de las partículas pesadas. El Filtro Biológico con medio de contacto de
piedra propuesto, cumple con el proceso de poner en contacto las aguas servidas, como
una biomasa (microorganismos) adherida al medio de soporte fijo que es sumamente
permeable, constituyendo un lecho de oxidación bilógica, degradando la materia orgánica
que está presente en el agua residual. Para la estabilización y el tratamiento de lodos, se
elaboró un Lecho de Secado que consiste en el tratamiento que elimina una cantidad de
agua para que el resto se pueda manejarse como material sólido, y lograr los objetivos;
reducir la humedad para disminuir el volumen del lodo, facilitar su manejo, hacer más
económico su tratamiento posterior y su disposición final, apto para el compostaje de
lodos.
La implementación de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales para la cabecera
parroquial de Fátima, como una obra de saneamiento ambiental contribuirá al
mejoramiento de la calidad de vida de cada uno de los habitantes del sector,
disminuyendo la insalubridad y la propagación de enfermedades gastrointestinales, y al
mismo tiempo permitirá combatir la contaminación hídrica que es causada por el agua
residual en el medio ambiente.
112
CAPITULO VI
6. Conclusiones.
7. Se estima que al implementarse este proyecto propuesto, la comunidad de la
cabecera parroquial de Fátima y sus autoridades, contribuirán al mejoramiento del
ecosistema con la reducción de la materia orgánica presente en las aguas
residuales domesticas, y generando un aporte valioso para el desarrollo de la
población por la importancia que tiene la depuración de las aguas residuales,
tomando en consideración el respeto del medio físico, desarrollándose de tal forma
que coexista con el ambiente.
 Se determino mediante los resultados otorgados por el Centro de Servicios
Técnicos y Transferencia Tecnológica Ambiental (CESTTA), del análisis físicoquímico y microbiológico de la muestra realizada. Que el parámetro biológico
coliformes fecales, sobrepasa los límites permisibles vigentes según los dispuesto
en el TULAS (Libro VI, Anexo1, Tabla 12a, Límites de descarga a un cuerpo de
agua dulce), con un valor de
, donde concluimos que existe la
presencia de materia orgánica con 3800 unidades de coliformes fecales
formadoras de colonias, por cada 100 ml de agua existentes en el cuerpo de agua
en estudio.
 El sistema de tratamiento de aguas residuales propuesto es completamente
natural, no habrá ruidos por motores, consumo de energía eléctrica, contaminación
de aire, etc. Por lo tanto el diseño de la Planta de Tratamiento de Aguas
Residuales constará de un tratamiento preliminar, mediante rejillas con una
separación libre entre barras de 30mm, de grosor de 12mm, con el objeto de
retener los sólidos de mayor volumen como son; plásticos, trapos, ramas, etc., lo
cual nos ayudará a obtener un mejor rendimiento de la planta, esto mediante un
desarenador que tiene la finalidad de proteger contra la acumulación de arena,
detritos y otros materiales inertes; Como tratamiento primario el diseño de la Fosa
Séptica, como tratamiento secundario tendremos la utilización del Filtro biológico,
113
y para el manejo adecuado de lodos provenientes de la Fosa Séptica y el Filtro
Biológico, se implementara un lecho de secado para la digestión de los mismos.
 La Planta de Tratamientos de Aguas Residuales diseñada para la cabecera
parroquial de Fátima, estará conformada por un desarenador con dimensiones;
;
;
, la Fosa Séptica con dimensiones:
;
;
;
el Filtro Biológico con dimensiones;
;
;
, y de acuerdo con el estudio
las dimensiones para el tratamiento de lodos, mediante el lecho de secado serán
las
siguientes;
;
;
.
114
CAPITULO VII
8. Recomendaciones.
 Considerar por parte del Gobierno Autónomo Descentralizado Parroquial de
Fátima,
la posibilidad de implementar el sistema de tratamiento de aguas
residuales para la cabecera parroquial de Fátima, para mejorar la calidad de vida
de los pobladores y del medio ambiente.
 Al ejecutar el proyecto se recomienda considerar todas las especificaciones
técnicas y diseños al momento de elaborar las actividades programadas para
garantizar el correcto funcionamiento del sistema descartando defectos de
operación, mantenimiento y construcción.
 Dentro de los procesos de construcción, mantenimiento y operación del proyecto
se debería contratar a personal del sector, creando una fuente de empleo y
educando a la vez a la población, que directa e indirectamente son beneficiados.
 Realizar estudios complementarios acerca de los procesos de descontaminación
natural de los cuerpos hídricos a los cuales sería descargado el efluente de la
planta de tratamiento para establecer medidas para su conservación y protección.
 Realizar campañas de concientización dirigidas a los pobladores de la zona, para
que desarrollen intereses por la importancia del agua y su ahorro; así como
también, se despierte el interés en la preservación y cuidado del medio ambiente,
y de esta manera en los pobladores desarrollen sus actividades diarias en un
ambiente incluyente y sano.
115
CAPITULO VIII
9. Resumen.
El presente proyecto se lo realizó en la Parroquia Fátima, perteneciente al Cantón y
Provincia de Pastaza, con implantación de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales
para la cabecera parroquial de Fátima, con la finalidad de reducir la carga orgánica que
éstas generan y son desalojadas sin previo tratamiento hacia los cuerpos de agua
cercanos al área de influencia del proyecto, realizando un estudio previo; medición de
caudales, tamaño de la población según el censo del 2010 realizado por el INEC,
empleando el método geométrico para una proyección de 25 años y un periodo de diseño
de la obra adoptado de 25 años.
Se efectuó un muestreo diario del agua residual, tomando dos litros para los análisis
físicos químicos y
para el análisis microbiológico, obteniendo como resultados
preliminares para los Coliformes Fecales con un valor promedio de
,
cuyos datos sobrepasan los límites permitidos por el Texto Unificado de Legislación
Ambiental Secundaria (TULAS), aguas residuales provenientes de las actividades diarias
de la población de la cabecera parroquial de Fátima.
Se procedió a realizar el dimensionamiento de la planta de tratamiento, constituida por un
tratamiento preliminar que consiste en al utilización de rejillas que permitirá retener sólidos
de mayor volumen, con una separación libre entre barras de 30mm, de grosor de 12mm,
mediante un desarenador que tiene la finalidad de proteger contra la acumulación de
arena, detritos y otros materiales inertes, con dimensiones:
;
;
; y una Fosa Séptica como tratamiento primario con dimensiones:
;
;
; como tratamiento secundario
tendremos la utilización del Filtro Biológico de dimensiones:
;
;
;
; y para el tratamiento de los lixiviados se propone la
implementación de un Lecho de Secado para la digestión de lodos con dimensiones:
;
;
.
Si esta planta se implementare se lograría mantener límites bajos de contaminación,
además se estaría usando un método de descontaminación biológico, por lo tanto se
recomienda al Gobierno Autónomo Parroquial de Fátima, que está planta sea
implementada para mejorar la calidad de agua, que se vierte hacia los cuerpos de aguas
de importancia para la comunidad y el medio ambiente.
116
CAPITULO IX
10. Summary
The present project has done in Fatima Parrish, belonged to Canton and Pastaza
province, with the implantation of the treatment Plant of residual water for the downtown
Parrish of Fátima, with the aim to reduce the organic charge that they generate and are
spread without previous treatment to the body of water near to the influence area of the
project, doing a previous study, stream water measuring, size of the population according
to the census of 2010 done by INEC, using the geometric method for a projection of 25
years and the design of the work for an adopted of 25 years.
We have done a daily sample of residual water, taking two liters of the chemical and
phykieal analytic 200 ml, for the microbiological analysis, getting as preliminary results for
the fecal coliforms for an the average value of 3800 UFC/100ml with data overpass the
permitted limits for the Unification Text of Secondary Environmental legislation (TULAS),
residual water coming of the daily activities of the population of Fatima downtown Parrish.
We measure the dimension of the treatment of Plant, by a preliminary treatment that
consists with users of litter nets that they are going to retain the solids of mayor volume,
with a separation among bars of 30 mm, of
a thickness of 12mm, using disandor which
has the aim to protect against the sand accumulation, detritus and other inert materials,
with dimensions:
;
with dimensions:
;
, and a septic dump as primary treat mint
;
;
;
, as
secondary treatment we will have the utilization of the biological filter of dimensions:
;
;
; and for the lixiviates treatment we
purpose the implementation of a drying bed for the digestion of muds with dimensions:
;
;
;
If this plant would be implemented we could get the limits under low limits of
contamination, besides this would
be using a decontamination method biologically, thus
we recommend the Parrish Autonomous Government of Fatima, that this plant be
implemented to get a better water quality, that pours to the bodies of water of importance
for the community and the environmental.
117
CAPITULO X
BIBLOGRAFIA
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Colombia.
Escuela
Colombiana
de
Ingeniería.pag17,36,179,181,225,229,249,253,287,345,633,681,688,698,702,835,837
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http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/flujoencanales/residuales/Tipos%20de%
20Tratamiento.htm
120
CAPITULO XI
ANEXOS
ANEXO A
UNIVERSIDAD ESTATAL AMAZONICA
ESCUELA DE INGENIERÍA AMBIENTAL
ENTREVISTA AL DIRIGENTE DE LA COMUNIDAD
DATOS INFORMATIVOS:
PROVINCIA: ………………………………………………………….........................
CANTON: ……………………………………………………………………………..
PARROQUIA: ………………………………………………………………………..
DIRIGENTE: ………………………………………………………………………….
CUESTIONARIO DE PREGUNTAS
1.-
¿Cuáles
son
los
límites
de
la
Parroquia
Fátima?....................…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
……………………………………
2.-
¿Cuál
es
el
número
de
habitantes
que
tiene
la
Parroquia?..............................................................................................................................
........................................................................................................
3.-
¿Cuál
o
cuáles
son
las
fuentes
de
agua
que
tiene
la
Parroquia?..............................................................................................................................
................................................................................................................................................
.....................................................................................
4.-
¿Qué
calidad
tiene
el
agua
que
se
está
consumiendo
en
la
población?...............................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
...................................................................................................................
5.-
¿Cuáles
son
los
servicios
básicos
que
tienen
los
habitantes
de
esta
zona?......................................................................................................................................
................................................................................................................................................
...........................................................................................................................
6.-
¿Cuenta
con
centros
educativos
la
comunidad
y
cuáles
son?........................................................................................................................................
................................................................................................................................................
...........................................................................................................................
121
7.-
¿Cuál
es
la
principal
actividad
de
la
población
de
la
comunidad?............................................................................................................................
................................................................................................................................................
.......................................................................................
8.- ¿La parroquia de Fátima cuenta con un sistema de tratamiento de aguas
residuales?.......SI(......)...........................NO(......)...............................................................P
ORQUE...................................................................................................................................
.................................................................................................................................
9.-
¿Han
recibido
ayuda
por
parte
de
alguna
institución
gubernamental?......................................................................................................................
..................................................................................................................................
10.- ¿Cuál es el estado de las estructuras del actual sistema de alcantarillado de la
Parroquia?..............................................................................................................................
................................................................................................................................................
...............................................................................................................................
11.- ¿Cuentan con centros de salud, o con algún servicio particular de profesionales del
ramo?.........................................................................................................................
.........................................................................................................................................
12.- ¿Tienen servicio de recolección de basura?............................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
13.- ¿Qué tipo de clima tiene la comunidad?..................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
14.- ¿Qué tipo de vías tiene la comunidad?....................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
15.- ¿El actual caudal de agua de consumo humano abastece por completo a toda la
población de la Parroquia?
................................................................................................................................................
..............................................................................................................
GRACIAS POR SU COLABORACIÓN
122
ANEXO B
UNIVERSIDAD ESTATAL AMAZÓNICA
PROPUESTA PARA EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE LA CABECERA
PARROQUIAL DE FÁTIMA, DEL CANTÓN PASTAZA, PROVINCIA DE PASTAZA.
CUESTIONARIO APLICADO A LA POBLACIÓN DE LA CABECERA PARROQUIAL DE
FÁTIMA.
INFORMACION GENERAL
Nombre del encuestado:
…………………………………………………..
Actividad que desempeña:
…………………………………………………..
INFORMACIÓN ESPECÍFICA
1.- ¿CUÁNTAS PERSONAS CONFORMAN SU FAMILIA?
Alternativa
2 – 3 personas
(……)
4 – 5 personas
(……)
Más de 5 personas
(……)
2.- ¿CUÁLES DE LOS SERVICIOS BÁSICOS TIENE SU COMUNIDAD?
Alternativa
Agua Potable
(……)
Alcantarillado
(……)
Teléfono
(……)
Educación
(……)
3.-¿TIPO DE SERVICIO HIGIÉNICO QUE CUENTA EL HOGAR?
Alternativa
Letrina
(……)
Inodoro sin conexión ha alcantarillado
(……)
Inodoro conectado a pozo séptico
(……)
Inodoro conectado ha alcantarillado
(……)
No tiene
(……)
4.-¿DÓNDE DESECHA USTED LAS AGUAS SERVIDAS?
Alternativa
Pozos sépticos
(……)
123
Alcantarillado
(……)
Desagües
(……)
5.-¿CREE USTED QUE ES CONVENIENTE LA REALIZACIÓN DEL SISTEMA DE
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES PARA ESTE SECTOR?
SI______
NO______
¿PORQUE?
………………………………………………………………………………………….……………
…………………………………………………………………………….…………………………
……………………………………………………………….
6.- ¿CUALES SON LAS CARACTERISTICAS QUE USTED CREE QUE EL SISTEMA
DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DEBE TENER?
¿PORQUE?
Económico.(…)……………………………………………………………………………
Confiable…(…)……………………………………………………………………………
Duradero…(…)……………………………………………………………………………
OTROS….(…)…………………………………………………………………………….
7.- ¿CÓMO ESTARIA USTED DISPUESTO A COLABORAR PARA LA
CONSTRUCCIÓN DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES PARA
ESTE SECTOR?
a) MANO DE OBRA
…………
b) PRODUCTOS ALIMENTICIOS
…………
c) CONTRIBUCIÓN ECONÓMICA
…………
GRACIAS POR SU COLABORACIÓN
124
ANEXO C
Límites máximos permisibles para la descarga de Efluentes a corrientes de agua
dulce.
Parámetros
Unidad
Límite máximo
permisible
Aceites y Grasas.
mg/l
0,3
Alkil mercurio
mg/l
No detectable
Aldehídos
mg/l
2
Aluminio
mg/l
5
Arsénico total
mg/l
0,1
Bario
mg/l
2
Boro total
mg/l
2
Cadmio
mg/l
0,02
Cianuro total
mg/l
0,1
Cloro Activo
mg/l
0,5
Cloroformo
mg/l
0,1
Cloruros
mg/l
1 000
Cobre
mg/l
1
Cobalto
mg/l
0,5
Coliformes Fecales
Color real
Remoción > al 99,9 %
unidades
de color
Inapreciable en dilución:
1/20
Compuestos fenólicos
mg/l
0,2
Cromo hexavalente
mg/l
0,5
Demanda Bioquímica de Oxígeno
5
mg/l
100
Demanda Química de Oxígeno
mg/l
250
Dicloroetileno
mg/l
1
Estaño
mg/l
5
Fluoruros
mg/l
5
125
Fósforo Total
mg/l
10
Hierro total
mg/l
10
Hidrocarburos Totales de Petróleo
mg/l
20
Manganeso total
mg/l
2
Materia flotante
Ausencia
Mercurio total
mg/l
0,005
Níquel
mg/l
2
Nitratos + Nitritos
mg/l
10
Nitrógeno Total Kjedahl
mg/l
15
Organoclorados totales
mg/l
0,05
Organofosforados totales
mg/l
0,1
Plata
mg/l
0,1
Plomo
mg/l
0,2
Potencial de hidrógeno
5-9
Selenio
mg/l
0,1
Sólidos Sedimentables
ml/l
1
Sólidos Suspendidos Totales
mg/l
100
Sólidos totales
mg/l
1 600
Sulfatos
mg/l
1000
Sulfitos
mg/l
2
Sulfuros
mg/l
0,5
Temperatura
< 35
Tensoactivos
mg/l
0,5
Tetracloruro de carbono
mg/l
1
Tricloroetileno
mg/l
1
Vanadio
mg/l
5
Zinc
mg/l
5
Fuente: Libro VI. Tabla 12 a. Norma de Calidad Ambiental y de Descarga de Efluentes:
Recurso Agua
126
ANEXO D Análisis de agua.
127
128
ANEXO E
Archivo Fotográfico.
FOTO 1.
FOTO 2
129
FOTO 3.
FOTO 4.
130
ANEXO F
Plano 1. Planta de Tratamiento Fosa Séptica – Filtro Biológico.
Plano 2. Fosa Séptica – Tanque repartidor.
Plano 3. Filtro Biológico – Lecho de Secado – Tubería de Oxidación.
131