Planta de Totorilla

PLANTA DE TRATAMIENTO DE TOTORA DE AYACUCHO

INFORME GENERAL ASPECTOS GENERALES DE LA PLANTA DE TOTORA

EPSASA – Empresa Prestadora de Saneamiento de Ayacucho S.A. (EPS AYACUCHO S.A.) Empresa encargada del sistema de tratamiento de agua potable y alcantarillado en la ciudad de Ayacucho como en la ciudad de Huanta, y del sistema de tratamiento de aguas servidas  MISIÓN Satisfacer de manera sostenible con equidad y liderazgo, la demanda de prestación de Servicios de Saneamiento.  VISIÓN Brindar a la población el servicio de agua potable y alcantarillado, con competitividad, eficiencia y eficacia empresarial y protegiendo el medio ambiente. La empresa EPSASA posee un sistema de administración y organización multisectorial, a través de una Junta General de Accionista y un Directorio, encargados de delinear sus políticas de gestión y operación en la región.           

Junta General de Accionistas Municipalidad Provincial de Huamanga Municipalidad Distrital de San Juan Bautista Municipalidad Distrital de Carmen Alto Municipalidad Distrital de Jesús Nazareno Municipalidad Provincial de Huanta El Directorio está representado por Dos representantes de las Municipalidades Un representante de la Cámara de Comercio Un representante de los Colegios Profesionales Un representante del Gobierno Regional

La Planta de Tratamiento de Aguas Servidas de la Totora: PTAS – TOTORA, se ubica hacia la zona NE de la ciudad de Ayacucho.  Las aguas servidas, es el producto del uso del agua potable en los domicilios, comercios, mercados, ya sea en el aseo personal, preparación de alimentos, lavado de ropa, limpieza, evacuación de desechos y otros.

Esquema general de operación de la Planta de Tratamiento de Aguas Servidas de la – TOTORA

G Gases

AR Aguas Residuales

       

PTAS – TOTORA Sistema de Rejas Desarenadores Medidor de caudal Tanques IMHOFF Filtros Percoladores Lagunas Facultativas Lagunas de Maduración Lechos de secado

SR Sólidos Residuales (sólidos, arena, lodos secos)

AT Aguas Tratadas

MARCO TEÓRICO  Las aguas servidas o también denominadas como aguas negras, son las aguas residuales provenientes fundamentalmente del uso doméstico, colectados en una instalación urbana, conformadas principalmente por sustancias fecales, orina y residuos acuosos de operación doméstica (lavados y limpieza) que son eliminados a través de un sistema de alcantarilla, por las que se conocen también como aguas cloacales.  Las aguas residuales, de acuerdo a su fuente pueden son: o Aguas domésticas o urbanas (en mayor parte, sobre el 90%) o Aguas residuales industriales o Aguas de usos agrícolas (que escurrirse) o Aguas pluviales  Las aguas servidas tienen una gran connotación e importancia en la salud pública, requieren un conocimiento pleno de sus efectos en la salud a fin de establecer el manejo y tratamiento adecuados a fin de mitigar la contaminación ambiental y proliferación de enfermedades adversas a la salud.  Las aguas servidas están formadas por cerca de un 99% de agua y un 1% de materiales solubles en solución y de sólidos en suspensión. Estos sólidos pueden clasificarse en orgánicos e inorgánicos.  En la caracterización de las aguas servidas, los parámetros característicos, mencionados en la Directiva Europea, son: o Temperatura y Ph o Sólidos en suspensión totales (SST) o o Materia orgánica valorada como DQO y DBO (a veces TOC) o Nitrógeno total Kjeldahl (NTK) o Nitrógeno amoniacal y nitratos o Complementariamente existen también otros parámetros que deben tenerse en cuenta como son el fósforo total, nitritos, sulfuros, sólidos disueltos, etc. Es importante determinar los coliformes.

 Las aguas residuales dependiendo de la concentración de sus diversos componentes se clasifican en fuerte, media y débil. CONSTITUYENTE

FUERTE

MEDIA

DÉBIL

Sólidos, en total Disueltos, en total Suspendidos, en total

1200 850 350

700 500 250

350 250 100

Demanda Bioquímica de Oxigeno

300

200

100

Nitrógeno Amoniaco Libre Fósforo

85 50 20

40 25 10

20 12 6

 Las aguas servidas o residuales deben ser tratadas necesariamente, para proteger la salud pública así como para preservar el medio ambiente.  Una Planta de Tratamiento de Aguas Servidas debe tener como propósito eliminar toda contaminación química y bacteriológica del agua que pueda ser nociva para los seres humanos, la flora y la fauna de manera que el agua sea dispuesta en el ambiente en forma segura.  La planta no debe producir olores ofensivos hacia la comunidad en la cual está inserta. Una planta de aguas servidas bien operada debe eliminar al menos un 90% de la materia orgánica y de los microorganismos patógenos presentes en ella. UN TRATAMIENTO TÍPICO COMPRENDE LAS SIGUIENTES ETAPAS:  Pretratamiento  Tratamiento Primario  Tratamiento Secundario  Tratamiento Terciario (según el caso) PRETRATAMIENTO  Etapa preliminar, que debe cumplir dos funciones vitales:  Medir y regular el caudal de agua que ingresa a la planta  Extraer los sólidos flotantes grandes y la arena (a veces, también la grasa).

TRATAMIENTO PRIMARIO  Tiene como objetivo eliminar los sólidos en suspensión por medio de un proceso de sedimentación simple por gravedad o asistida por coagulantes y floculantes.  En esta etapa se elimina por precipitación alrededor del 60 al 70% de los sólidos en suspensión. En la mayoría de las plantas de tratamiento existen varias configuraciones de sedimentadores primarios, que pueden ser circulares, cuadradas o rectangulares. TRATAMIENTO SECUNDARIO  Es una etapa de reacción bioquímica, tiene como objetivo eliminar la materia orgánica en disolución y en estado coloidal mediante un proceso de oxidación de naturaleza biológica seguido de sedimentación.  Se clasifica de acuerdo a la dependencia de oxígeno del medio en sistemas aeróbicos y anaeróbicos. TRATAMIENTO AERÓBICO  En el proceso de fangos activados el residuo se estabiliza biológicamente en un reactor bajo condiciones aeróbicas. El ambiente aeróbico se logra mediante el uso de aireación por medio de difusores o sistemas mecánicos. Una vez que el agua residual ha sido tratada en el reactor, la masa biológica resultante se separa del liquido en un tanque de sedimentación y parte de los sólidos sedimentados son retornados al reactor; la masa sobrante es eliminada o purgada a fin de regular la formación de biomasa.

TRATAMIENTO ANAERÓBICO  Es usual operar una instalación de tratamiento anaeróbico de fango concentrado con un reactor de mezcla completa y mínima recirculación celular cuyo objeto es el calentamiento contenido en el tanque. Los microorganismos se dividen en dos grupos:  Bacterias formadoras de ácidos, estas hidrolizan y fermentan compuestos orgánicos complejos a ácidos simples, de los cuales los más corrientes son el ácido acético y el ácido propiónico.  Bacterias formadoras de metano, estas convierten los ácidos formados por las bacterias del primer grupo en gas Metano y CO2.

PLANTA DE TOTORA  La planta de tratamiento de aguas servidas de Totora recibe las aguas residuales de los distritos de Ayacucho, San Juan Bautista, Carmen Alto y Jesús Nazareno, que corresponden a una cobertura de más del 60% de la población total.  Condiciones Iniciales o entrada:

Caudal diario Caudal medio horario Caudal pico : Caudal mínimo Temperatura entrada Coliformes fecales : DBO : DQO

: 443 L/s hasta 618 L/s (2020) : 537 L/s - 697 L/s 769 L/s - 989 L/s : 274 L/s - 435 L/s : 15 ºC (medio) 8 1x10 - 4x108 NMP/100mL 204 - 208 mg/L : 408 - 417 mg/L

 Condiciones Finales o salida del efluente: Coliformes fecales : 3,4x103 - 9,1x103 NMP/100mL DBO : 17 mg/L

INGENIERÍA DEL PROCESO 1.- Rejilla gruesa Nº 1 En el canal de entrada, de 1 m de ancho, se encuentra instalada una rejilla vertical metálica gruesa con una inclinación atenuada, de unos 2 ½ pulg de apertura, por la cual atraviesa las aguas servidas, reteniéndose sobre la rejilla diversos materiales sólidos mayores como botellas, plásticos, palos, etc., las que van siendo removidas manualmente por los operadores de acuerdo a su grado de acumulación.

2.- Rejilla gruesa Nº 2

Las aguas servidas luego ingresan a una cámara cuadrangular, de unos 4x4 m, en la cual existen dos rejillas metálicas de 1,4 m de ancho que trabajan en paralelo, ancladas con una ligera inclinación en el curso de las aguas servidas, de aproximadamente 2 pulg de apertura, en la cual se retienen los sólidos intermedios tales como plásticos, telas, botellas, palos medianos, etc,

3.- Rejillas de limpieza automática Las aguas servidas se conducen a otra zona de tres canales de flujo, en las que se encuentran instaladas las Máquinas de limpieza HUBER de operación automáticas, cuyas rejillas escalonadas son mucho más finas, con una apertura del orden de los 7 mm, en las que se van reteniendo los materiales particulados menores, como pequeños plásticos, hojas, cáscaras, etc,

4.- Desarenadores Las aguas servidas se distribuyen en tres canales desarenadores, que trabajan en paralelo, construidas en concreto, con fondo de pequeño tramo cónico, los canales son de aproximadamente 1,20 m de ancho x 30 m de longitud, trayectoria en la cual los sólidos de alta densidad arrastrados por las aguas servidas permiten la sedimentación de dichas partículas hacia el fondo, especialmente las partículas de grava, arena, arcillas, etc.

5.- Medidor de Caudal Luego de la operación mecánica del desarenado, las aguas servidas se vuelven a colectar en un canal de ingreso hacia una cámara de distribución, en dicho canal se encuentra instalado un medidor de caudal KAFAGUI de ultrasonido, que es un moderno medidor digital, que registra y almacena información del caudal de aguas servidas, expresado en litros por segundo.

6.- Digestores IMHOFF Los digestores o tanques IMHOFF son construcciones rectangulares de concreto abiertas, de arquitectura especial, debido a la distribución interna de canales de digestión con fondo cónico, por la cual discurren las aguas servidas provocándose la digestión anaeróbica (zona media a fondo) con una remoción media entre en 50 al 60 % del material orgánico controlado como DBO, con una deposición de lodos hacia el fondo del sistema.

7.- Digestores IMHOFF La PTAS – Totora dispone un total de 6 digestores IMHOFF de forma rectangular, que trabajan en forma paralela, con el suministro continuo de las aguas servidas desde la cámara de distribución. Las dos primeras corresponden a la construcción desarrollada en la 1ra. Etapa del proyecto.

8.- Digestores IMHOFF Los digestores HIMHOFF rectangulares tienen una dimensión aproximada de unos 18 m x 30 m, con una profundidad de unos 12 m. Está conformada por tres canales mayores principales de unos 4 m de ancho, que se proyecta a lo largo de los 30 m hasta el fondo. Descarga de Aguas Tratadas

Alimentación de

Alimentación de Aguas Servidas

Descarga de Aguas Tratadas

9.-Lechos de Secado Los lodos descargados periódicamente de los digestores IMHOFF se derivan directamente a los pozos o lechos de secado, que son pozos de concreto con un lecho de arena (relativamente finas) sobre la cual se descargan los lodos, provocando la percolación del agua a través del lecho de arena a un falso fondo colector de líquido; mientras que, la torta de sedimentos se va secando gradualmente al medio ambiente en un promedio de unos 45 a 60 días.

10.-Filtros Percoladores Los líquidos efluentes de los digestores IMHOFF se derivan en dos fracciones; alrededor del 80 % se transfieren a una cámara de carga hidráulica, desde la cual se alimentan a los inyectores rotatorios o rociadores Geiger de los filtros percoladores.

11.- Filtros Percoladores La PLANTA – Totora cuenta con 4 filtros percoladores, que son una estructura cilíndrica de concreto, de 32 m de diámetro x 7 m de altura, que se encuentran rellenas con piedras pómez de gran porosidad, estratificadas con distintos tamaños, desde unas 4 pulg en el fondo hasta 1 pulg hacia la superficie.

12.- Filtros Percoladores Los filtros percoladores contienen adheridas a las gravas del lecho biomasa de ciertos microorganismos aeróbicos que trabajan en el tratamiento secundario degradando también el material orgánico remanente de las aguas residuales dentro del proceso. Se informa una eficiencia media de remoción de unos 70 a 80 % del DBO

13.- Lagunas Facultativas Mientras unos 80 % de las aguas residuales provenientes de los digestores IMHOFF se inyectaban a los filtros percoladores, la diferencia de los 20 % se deriva a dos lagunas facultativas, que tienen la mayor proporción de espejo de agua en la vista panorámica, con la finalidad de reducir también en lodos activos el contenido de la materia orgánica y la presencia de coliformes fecales.

14.- Sedimentadores Naturales Integrados Son cuatro pequeñas lagunas (no tanto por su papel de lagunas de estabilización), que se encuentran cercanas a los filtros percoladores cilíndricos, que reciben las aguas tratadas aeróbicamente de los mencionados filtros, con el objetivo de permitir la sedimentación libre o natural de lodos y biomasa provenientes de la bioreacción desarrollada en el lecho de gravas.

15.- Lagunas de Maduración Existen dos lagunas de maduración, que reciben las aguas provenientes de los sedimentadores naturales, teniendo como principal objetivo la reducción de coliformes fecales, en una acción sinergética con la radiación solar que reciben en su espejo de agua, para luego ser conducidos a la laguna de maduración final o pulimento. Las lagunas de maduración 1 y 2, tienen una profundidad aproximada de dos metros, con una capacidad de 24 000 a 32000 m3

16.- Laguna de Pulimento Es la última laguna del proceso de la PTAS – Totora, conocido como la laguna de maduración final, de unos dos metros de profundidad, con una capacidad de unos 32 000 m3, a la cual concurren tanto las aguas de las Lagunas Facultativas 1 y 2 y las de Maduración 1 y 2, así como el líquido drenado de los lechos de secado.

17.- Vertido o Disposición final Las aguas tratadas, con un control de DBO final medio de unos 20 a 25 mg/L son finalmente transportados a través de un canal de descarga con rejilla final del sistema de disipación energética y poder ser vertido al cause del río Alameda.

18.- Laboratorio La planta cuenta con un laboratorio a análisis físico químico y microbiológico, implementado y operativo para los fines y análisis pertinentes, con registro de datos que permitan el mejor control del proceso así como la gestión e informes permanentes con las unidades e Instituciones de Fiscalización y Control pertinentes.

Ubicación y distribución genérica de la Planta

Diagrama de Bloques

Desfogu Lodo

Respiradero de gases

REJILLA GRUESA Nº 1

Aguas Residu les AR

DERIVACIÓN

CÁMARA DE REJILLA GRUESA

REJILLA DE LIMPIEZA AUTOMATICA DESARENADORES MEDIDOR DE CAUDAL

Diagrama de Flujo

OBSERVACIONES DEL PROCESO  Definir las políticas de responsabilidades integradas y holísticas para la buena operación de la PTAS – Totora, tanto en la derivación correcta de las aguas pluviales de la ciudad a colectores diferenciados, pretratamiento y supervisión de vertidos de centros especiales como camales de la ciudad, curtiembres, fábricas en general, clínicas, centros hospitalarios y centros de salud, lubricentros, etc., quienes incorporan sin regulación alguna alta carga de materia orgánica, aceites, sales, metales pesados, tóxicos, detergentes industriales, etc., que son factores determinantes en las variables y parámetros operativos de la planta. Esto implica analizar y definir la responsabilidad y coordinación interinstitucional de EPSASA, Municipalidades, Gobierno Regional, etc.  Es importante analizar el sistema de desagüe y colector de toda la población, puesto que aún existen sistemas de descarga directa especialmente al curso del río Alameda, en tanto que es una corriente hídrica que atraviesa la ciudad, convirtiéndose en un cuerpo receptor de alta carga de basura urbana, residuos de construcción, aguas servidas y diversos vertidos irresponsables que contaminan especialmente en coliformes fecales todo su cauce e interconexiones tributarios, poniendo en grave riesgo las actividades recreacionales, los cultivos de tallo corto, e incluso la salud de poblaciones de aguas abajo.  Estudiar los sistemas de colección de residuos sólidos, tratamiento y disposición adecuada, con una caracterización física, química y microbiológica, que garantice sus usos y aplicaciones adecuadas.  Evaluar y caracterizar la población microbiana en los lodos activados, las cinéticas de las reacciones bioquímicas que suceden tanto en la digestión anaeróbica y aeróbica, sujeta a la optimización de parámetros, como presencia de sustratos, de inhibidores, temperatura de operación, flujo de material, aireación (en el caso del aeróbico), etc., que permitan una operación adecuada de la planta.  Estudiar el sistema de la reacción bioquímica anaeróbica y el balance material en la generación y colección de los gases generados, tales como el H2S y CH4 especialmente, a fin de proponer la desulfurización de la mezcla gaseosa y el aprovechamiento energético del metano, a través de una fuente de generación termoeléctrica.  Análisis del desarrollo de algas en las distintas lagunas de la planta, a fin de manejar un buen balance biológico, tendientes a la eutrofización de los mismos.  Estudiar y analizar un plan de monitoreo instrumentado de la planta, con la instalación de los sensores pertinentes, a fin de conocer el caudal, la temperatura y otras variables en algunos puntos críticos de operación de la planta, que posteriormente permitirán el adecuado control y automatización de la planta.

 Complementar con un laboratorio de control de procesos, con instrumentos de medición adecuados, que puedan llevar el control y base de datos operativos de la planta, para fines de regulación y operación así como los informes técnicos internos y externos.  Realizar un estudio de balance de materia y energía en la planta, a fin de optimizar su estado operativo así como el reajuste y maximización de la carga operativa, en vista de que, viene trabajando casi a su tope. Podrían evaluarse algunas opciones complementarias como la sedimentación inducida, las velocidades de secado, las cinéticas de reacción bioquímica y los tiempos de residencia.  Estudiar un Plan de Gestión Ambiental en la PTAS – Totora, a fin de definir y establecer el manejo, control y disposición adecuados de los distintos materiales residuales sólidos y gaseosas emanados por la planta, complementado con programas de áreas verdes y forestación compatible con las instalaciones, a fin de crear barreras vivas adecuadamente distribuidas para el control de malos olores, de vectores de insectos (mosquitos), suspensión de partículas finas con contaminantes (PMs), etc.  Proseguir con las obras civiles de accesos, caminos, acondicionamiento de terrenos y áreas libres internas de la planta, sistema de iluminación (nocturna), que permitan mejorar el paisaje y entorno de la planta así como los aspectos de seguridad, dentro de un contexto de un ambiente propicio para el turismo educativo y ecológico, que podría beneficiar a la propia planta.  Desarrollar un programa de educación ambiental en el uso y manejo del agua potable y por consecuencia en la forma de eliminación de las aguas residuales domésticas, así como en la conciencia e interiorización racional de los costos operativos de las plantas, que permitan la operación sostenible y efectiva de los mismos.

CONCLUSIONES 1. La empresa EPSASA es la encargada del sistema de tratamiento de agua potable, alcantarillado y desagüe de la población, así como de la Planta de Tratamiento de Aguas Servidas de la ciudad de Ayacucho. 2. La Planta de Tratamiento de Aguas Servidas, PTAS – Totora, recibe un promedio de 300 L/s de aguas servidas, tratando las aguas en un sistema combinado de pretratamiento, tratamiento primario y secundario, con una reducción de más del 90 % de materia orgánica y sólidos totales, así como de los coliformes fecales, para luego ser vertidos al cauce del río Alameda, que atraviesa por la parte lateral posterior de la planta. 3. El proceso se caracteriza por el uso de rejillas metálicas para retener los sólidos arrastrados por las aguas servidas, con un retiro manual de aceites y grasas, el canal de desarenado, el trabajo de los digestores IMHOFF/RAFA, la batería de filtros percoladores cilíndricos, combinados con las lagunas facultativas y de maduración. 4. Es posible luego de diversos estudios técnicos y de ingeniería, establecer parámetros óptimos de operación e inclusive de incremento de capacidad operativa de la actual planta, integrado a los costos operativos que ello implique, a fin de buscar la sustentabilidad y buen manejo del sistema.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS  Jaime Miranda, Tratamiento Analítico de las Aguas Servidas, Universidad de Chile.  Aguas Servidas, http://encyclopedie-es.snyke.com/articles/aguas_servidas.html,

 Colección Wikilibros, Ingeniería de Aguas Residuales, http://es.wikibooks.org/wiki/Ingenier%C3%ADa_de_aguas_residuales/ , 2006.  SUNASS, Balance y Plan de Acción: 2002 – 2006, Enero 2007.  GTZ – EPSASA, Estudio Socioeconómico Huamanga y Huanta, ProAgua GTZ, 2000.