CONVERSIÓN DE UNA PLANTA DE BIOFILTROS A

CONVERSIÓN DE UNA PLANTA DE BIOFILTROS A TRATAMIENTO AVANZADO:
El caso de Cayey, Puerto Rico
José A. Martí
Technical Consulting Group
San Juan, Puerto Rico
PALABRAS CLAVE: albañales, tratamiento avanzado, simulación, BioWin, nutrientes, desinfección,
sedimentación, infiltración e influjo, proyecciones de carga, Puerto Rico.
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CONVERSIÓN DE UNA PLANTA DE BIOFILTROS A TRATAMIENTO AVANZADO:
El caso de Cayey, Puerto Rico
José A. Martí
Technical Consulting Group
San Juan, Puerto Rico
En este trabajo se discuten los estudios y el diseño conducentes a la expansión de una planta de
tratamiento secundaria con capacidad de 4.28 MGD (16,200 m3/día), que ha llegado a su capacidad
máxima hidráulica, a una de tratamiento avanzado con remoción de fósforo y nitrógeno por medios
biológicos con capacidad suficiente para servir las necesidades hasta el año 2050. Los temas a cubrirse
incluyen la determinación del nivel de tratamiento a ser provisto, la capacidad de diseño, estudios de
infiltración e influjo, alternativas consideradas para el proceso y los análisis realizados para el diseño final
de la planta, que es una con capacidad máxima diaria de 14.5 MGD (54,900 m3/día). Los análisis
realizados incluyeron simulaciones de proceso y estudios detallados de carga en clarificadores. Se
discutirá también si la solución determinada es apropiada para países en desarrollo. La conversión de la
planta objeto de este trabajo comenzará en 2005 y se espera tomará unos 30 meses.
1.0 Introducción:
La Planta de Alcantarillado Regional de Cayey es propiedad de la Autoridad de Acueductos y
Alcantarillados de Puerto Rico (AAA). La misma fue diseñada entre 1980 y 1984, y terminada de
construir en 1989. La planta provee tratamiento secundario mediante biofiltros de dos etapas de medio
plástico, y sirve a Cayey y Cidra, municipios en el centro de Puerto Rico. Estos municipios eran
originalmente rurales, pero han tenido un desarrollo vasto de 1980 a la fecha. La población total
aumenta de 63,324 (1970) a 90,123 (2000). Ambos se han vuelto suburbios de San Juan. En particular,
la ciudad de Cidra tiene muchos desarrollos de lujo. En ambos municipios hay un componente industrial
significativo (refrescos, farmacéuticas, etc). La planta descarga al Río de la Plata, importante fuente de
abasto de agua potable. Aunque la planta originalmente iba a servir solamente al municipio de Cayey,
luego de que la planta fue construida se conectó el municipio de Cidra, algo no contemplado en la
planificación original. La planta fue diseñada para producir un efluente con DBO y SST de 30 mg/L, lo
que corresponde a la norma norteamericana de tratamiento secundario, la cual aplica en Puerto Rico.
La planta actualmente cumple con sus criterios de diseño, produciendo niveles de DBO y SST en salida
inferiores a los 10 mg/L en operación normal. El personal de operaciones es muy competente y
cuidadoso con su trabajo. Sin embargo, existen una serie de problemas que requirieron cambios
mayores en la planta. El primero es el aumento en flujo producto de la conexión de Cidra, algo no
contemplado en el diseño. En segundo lugar, las autoridades ambientales de Puerto Rico emitieron un
permiso de descarga con límites de tratamiento avanzado (DBO 9 mg/L, P 1 mg/L, NH3 1 mg/L,
NO2+NO3 10 mg/L, etc), y que incluso contiene algunos límites erróneos (Color 15 Pt-Co, metales
mucho menores que los permisibles en agua potable). La planta no puede cumplir con estas
condiciones. En adición a esto, la estación de bombeo principal sufre serios daños durante una
inundación extraordinaria producto del huracán Hortensia en 1996, quedando actualmente en riesgo de
eventual colapso. Todos estos factores hicieron necesario el que se expandiera la capacidad y el nivel
de tratamiento provisto por esta planta. Relataremos los procesos seguidos para cumplir con este
objetivo.
2.0 Determinación de las condiciones de carga de diseño
El primer paso en el proceso fue determinar las condiciones de afluente que la planta tendrá que
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manejar durante su vida útil. Esto se efectuó mediante los siguientes pasos:
2.1 Estudio infiltración e influjo (I/I)
Debido a que el caudal afluente a la planta aumenta considerablemente en tiempo de lluvia, se decidió
efectuar un estudio para determinar si los niveles de I/I en el sistema requieren acciones correctivas.
Luego de estudiar las redes de alcantarillado, se seleccionaron 18 registros clave donde se instalaron
medidores de flujo Marsh McBirney de canal abierto. Además, se instalaron dos pluviómetros en puntos
clave de cada municipio. El hallazgo principal es que los sistemas reciben un exceso de influjo (agua
pluvial entrando alcantarillado la superficie). La cantidad total de influjo queda dentro de los límites
aceptables prescritos por EPA, por lo que se decidió diseñar el sistema para manejar el total del I/I
identificado. Sin embargo, en zonas donde los niveles de I/I son localmente elevados, se identificaron
acciones correctivas.
2.2 Proyecciones de población
Luego de un proceso de planificación detallado, se prepararon proyecciones de población y generación
de efluentes para la región. En base a estas proyecciones, se determinaron las siguientes condiciones
de afluente para diseño, correspondientes al año 2050. Este año fue seleccionado porque la población
de Puerto Rico tiene una alta densidad y crece a una tasa lenta.
Condición
MGD
m3/dia
gpm
ft3/seg
m3/seg
Flujo promedio diario
9.5
36,000
6,600
14.7
0.41
Flujo máximo diario
14.5
55,000
10,073
22.4
0.63
Flujo máximo instantáneo
29.0
110,000
20,140
45.0
1.26
2.3 Proyecciones de carga
Para determinar las condiciones de carga del afluente se evaluaron los datos históricos durante la
operación de la planta, y se realizaron análisis especiales adicionales. Un hallazgo significativo es que
ocurría nitrificación parcial en los biofiltros de la planta, lo que probablemente se debe a la temperatura
ambiente (unos 24ΒC promedio). Luego de esto, se determinó usar un afluente con las siguientes
características:
Parámetro
mg/L
#/día
kg/día
DBO5
233
18,500
8,315
SST
298
23,600
10,732
NTK
47
3,723
1,693
P total
7
554
252
Se presumió que la masa de DBO, SST, NTK y P a ser manejada por la planta será constante, o sea, que
no aumentará en el día de mayor caudal de afluente. Esto es así porque en el día de mayor caudal se
observará el efecto del influjo de agua de lluvia a la planta, lo que tenderá a diluir la masa de
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contaminantes que entra a la misma.
3.0 Calidad de efluente para diseño:
La calidad de efluente que debe lograr la planta luego de la expansión se determinó revisando la
reglamentación aplicable. Los límites de permiso no-racionales fueron identificados y se determinó una
estrategia para su manejo. Luego del análisis, resultó evidente que el efluente tenía que cumplir con
requisitos de tratamiento avanzado: DBO < 10 mg/L, NO2+NO3 < 10 mg/L y fósforo total < 1 mg/L. Se
encontró que el principal problema es el nitrógeno, ya que la planta actual, mediante adición de polímeros,
consigue efluentes del orden de 1.5 mg/L de fósforo sin el uso de filtros terciarios, por lo que el nivel de 1
mg/L podría obtenerse mediante la optimización de las dosis de coagulantes e implementando la filtración
terciaria. Sin embargo, este no es el caso del nitrógeno, que requiere manejo especial para ser removido.
4.0 Alternativas de proceso evaluadas:
Debido a que el proceso actual resulta sumamente eficiente en remover DBO a bajo costo, los esfuerzos
iniciales se concentraron en tratar de preservar en lo posible proceso actual.
La primera alternativa evaluada y descartada fue el uso de filtros de denitrificación luego de los biofiltros,
debido a que requeriría el uso de metanol como fuente de carbono para desnitrificar en los biofiltros, algo
que costaría sobre $700,000 al año, y complicaría la logística operacional. Se evaluaron varios otros
procesos que usarían todo o parte del proceso existente. La evaluación se efectuó con la asistencia del
Dr. Clifford Randall, profesor eméritus del Instituto Politécnico de Virginia, y quien es considerado el
principal experto en procesos de remoción biológica de nutrientes de los Estados Unidos. Las
conclusiones de la evaluación fueron las siguientes:
$
Son poco atractivas las opciones de usar procesos paralelos manteniendo el proceso de biofiltros
existente.
$
Uso de sedimentadores primarios bajaría la DBO y el NTK del afluente a niveles que pueden dar
problemas con la remoción biológica de nutrientes. Para que ocurra la remoción biológica de
fósforo y nitrógeno se requiere tener disponible una cantidad de DBO. El uso de los primarios
bajaría el DBO del afluente a menos de los mínimos aceptables para que se puedan remover los
nutrientes.
$
Uso de biofiltros como tratamiento preliminar removería ácidos volátiles grasos del sistema y haría
mas difícil el proceso de remoción biológica de nutrientes.
$
La topografía del lugar es un factor muy importante. Debido a ella, incorporar los biofiltros como
paso aerobio en proceso tipo Lutzack-Ettinger modificado (anóxico-aerobio) resulta impráctico,
debido al alto costo del bombeo requerido.
Por esto, se decidió investigar un proceso nuevo, de ser posible a localizarse en el área de lechos de
secado existentes, para evitar tener que adquirir terrenos y minimizar la necesidad de movimientos de
tierra grandes. Los lechos de secado serán reemplazados por equipo mecánico de desaguado de lodos en
todo caso, por lo que no es necesario preservarlos. Se decidió investigar mas detalladamente los procesos
de flujo continuo, así como los reactores secuenciales en tandas (RST o “SBR” por sus iniciales en inglés).
5.0 Evaluaciones detalladas
Con esta consideración, se investigaron varias alternativas para obtener un proceso que pudiera ubicarse
en la zona de los lechos de secado. Con la ayuda del Dr. Randall, se desarrolló un proceso, del tipo
Universidad de Ciudad del Cabo Modificado (“Modified University of Cape Town” o “MUCT”), el cual
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también es llamado “VIP” (“Virginia Initiative Plant”) en los EE.UU. Además de esto, se decidió evaluar una
propuesta comercial de un RST recibida de la empresa Aqua-Aerobics, una de las mas activas al
presente.
5.1 Proceso MUCT
El proceso MUCT evaluado fue desarrollado por el Dr. Randall con la ayuda del simulador de proceso
BioWin, desarrollado por Peter Dold, de la firma Envirosym y la Universidad McMaster en Ontario, Canadá.
El proceso consiste de cuatro (4) trenes de proceso en paralelo. Cada uno de los trenes de proceso
consiste de dos zonas anaerobias, seguidas de dos zonas anóxicas y una zona aerobia. La tabla a
continuación muestra las características del proceso:
Reactor
Volumen
total MG/litros
Área Total
ft2/ m2
Área/tren
ft2/ m2
0.08977 MG
Volumen en
cada tren
MG/litros
0.022442 MG
600 ft2
150 ft2
Largo de
diseño
ft/mts
5 ft
339,331 L
84,832 L
55.74 m2
13.94 m2
1.52 m
0.17953 MG
0.044883 MG
1,200 ft2
300 ft2
10 ft
678,623 L
169,656 L
111.49 m2
27.87 m2
3.04 m
0.17953 MG
0.044883 MG
179,656 L
1,200 ft2
300 ft2
10 ft
111.49 m2
27.87 m2
3.04 m
Anaerobio 1
Anaerobio 2
Anóxico 1
678,623 L
0.44883 MG
0.112208 MG
3,000 ft2
750
25 ft
1,697,000 L
434,144 L
278.71 m2
69.68 m2
7.62 m
1.61579 MG
0.403948 MG
10,800 ft2
2,700 ft2
250.84 m2
90 ft
27.43 m
6,107,686 L
1,526,921 L
1,003 m2
2.513456 MG
9,500,863 L
0.628364 MG
2,375,216 L
16,800 ft2
1,561 m2
4,200 ft2
390.20 m2
140 ft
42.67 m
Anóxico 2
Aerobio
TOTALES
Profundidad del agua en los tanques: 20 pies ( 6.10 metros).
Tiempo de retención hidráulico= 6.35 hrs @ Q = 9.5 MGD
Se usaron las siguientes condiciones para evaluar el proceso mediante el modelo Biowin:
Condiciones usadas para la simulación
Parámetro
Valor usado
9.5 MGD
235 mg/L
473 mg/L
47 mg/L
Caudal afluente
DBO5 afluente
DQO afluente
NTK afluente
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Fósforo total afluente
Sólidos suspendidos inertes
Temperatura
Tiempo retención de biomasa (SRT)
Retorno de lodos activados (RAS)
Tasa de retorno de nitratos (NRCY)
Tasa de retorno de MLSS denitrificado (DNRCY)
7 mg/L
15 mg/L
23 oC
8 días
0.8 Q (7.6 MGD)
4.0 Q (38 MGD)
1.0 Q (9.5 MGD)
Usando los parámetros que están presumidos en el programa, los cuales tienden a ser conservadores, los
resultados de la simulación fueron los siguientes:
Resultados de la simulación
Parámetro
DQO soluble efluente
DBO5 soluble efluente
NTK soluble efluente
N amoniacal soluble efluente
N oxidado en efluente (NO2+NO3)
Fósforo total en el efluente
Fósforo como fosfato en el efluente
Sólidos suspendidos en zona aerobia
Sólidos volátiles en zona aerobia
Tasa de consumo de oxígeno en zona aerobia
Predicción del modelo
27.5 mg/L
1.4 mg/L
1.43 mg/L
0.95 mg/L
7.15 mg/L
0.44 mg/L
0.40 mg/L
4,200 mg/L
3,400 mg/L
71.0 mg O2/L/hr
El modelo presume un clarificador ideal con profundidad de 13.4 pies ( 4 metros). Sin embargo, en la
práctica se recomienda usar clarificadores mas profundos, del orden de 18 pies ( 5.48 metros) y tasas de
desbordamiento o carga superficial entre 400 y 600 gpd/SF en este tipo de plantas.
Se evaluaron dos variantes del proceso MUCT, ambas con las mismas características de reactor
biológico. La primera variante presumió el uso de tres clarificadores nuevos de 125 pies (38 metros) de
diámetro, y la segunda presumía el uso de los dos clarificadores finales existentes y de dos clarificadores
adicionales de 135 pies (41 metros) de diámetro. No se evaluó un caso con cuatro clarificadores nuevos
por problemas de espacio. En ambos casos, se presumió una tasa de diseño de 400 gpd/SF a la tasa de
flujo del día máximo de 14.5 MGD. Se presumió que todos los clarificadores nuevos tendrían una
profundidad efectiva de 18 pies. Debido a la diferencia en nivel, en el segundo caso se presumió que los
clarificadores nuevos estarían localizados en el mismo nivel de los finales existentes.
La energía requerida para aeración fue estimada mediante el uso de un modelo simplificado de lodos
activados que permite estimar el consumo de energía para una tasa de aeración dada. Usando este
modelo, y presumiendo aeradores de burbuja fina, se estimó que el consumo de energía requerido para
proveer aeración sería de 219.6 kwh, lo que equivale a unos $220,000 por año, si el costo del kwh es de
$0.11. Al hacer esto, para ser conservadores, se presumió que toda la DBO y el NTK eran oxidados en su
totalidad mediante aeración, no tomándose ningún crédito por el oxígeno soltado durante la
denitrificación, aunque en la práctica esto ocurre, lo que reduce el costo de operación sobre lo que se
estima aquí.
En ninguno de los dos casos del proceso MUCT se tomó en cuenta el uso de filtración terciaria.
5.2 Reactor Secuencial en Tandas (RST)
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El proceso RST es muy atractivo en plantas mas pequeñas (menos de 5.0 MGD ó unos 20,000 m3/día),
porque hace todo el tratamiento en un tanque, no habiendo clarificadores, retorno de lodos, recirculación,
etc. En este momento existen sobre 2,500 instalaciones de RST en el mundo, de las cuales hay >1,500
en EE.UU. (sobre 1,000 con RBN). Hay sobre 15 instalaciones de RST en Puerto Rico en industrias,
algunas diseñadas para remover N y P. La primera instalación de RST en Puerto Rico fue en 1986
(McNeil Consumer Products en Las Piedras), la cual está todavía operando. Sin embargo, se han
expresado dudas sobre como funciona este proceso en casos donde ocurren picos grandes de flujo, tales
como los que ocurren en tiempo de lluvia en Cayey, así como en plantas mayores de 5.0 MGD. Debe
notarse que, en casos especiales se han diseñado plantas RST mucho mayores, tales como la nueva
planta de aguas usadas de Dublín, Irlanda con una capacidad de 492,000 m3/día (~120 MGD). Cabe
señalar que el proceso RST es genérico, por lo que está disponible de varios fabricantes, y el de Aqua
Aerobics se usó solo como ejemplo.
El proceso RST propuesto por Aqua-Aerobics presume el uso de cuatro (4) reactores cuadrados de 115
pies x 115 pies (35.1 x 35.1 metros), cada una con dos decantadores, y con volumen efectivo a nivel
máximo de agua de 2.374 MG (8,988 m3). El nivel de agua a ser usado variaría entre un máximo de 24
pies (7.32 metros) y un mínimo de 16.7 pies (5.08 metros), con un promedio de 21.5 pies (6.54 metros).
Esto requiere que las paredes tengan un alto total de no menos de 26 pies (7.92 metros). Habría cinco (5)
ciclos por reactor por día, con duración de 4.8 horas cada uno. La razón F/M ( carga orgánica/biomasa)
usada para diseño es de 0.075 en términos de DBO/MLSS. Cada tanque estaría provisto con difusores de
burbuja fina removibles sin vaciar el tanque, además de un mezclador flotante que permite la mezcla
completa del tanque en condiciones anóxicas y anaerobias.
Aqua-Aerobics estima el consumo de energía del proceso en 7,523 kwh/día (313.45 kwh), lo que equivale
a $302,000/año a un costo de $0.11/kwh. El consumo de energía es mayor que el del proceso de
aeración convencional debido al uso de mezcladores y a que los sopladores de aire del RST son de
mayor tamaño que los de un proceso convencional.
Aqua-Aerobics ofrece un paquete integrado de equipo, que incluye aeración, controles, instrumentación y
decantadores, estando dispuestos a ofrecer una garantía afianzada de proceso (ver Anejo 4).
Según los datos provistos por Aqua Aerobics, el proceso que proponen puede proveer un efluente de las
características siguientes, sin usar filtración terciaria.
Parámetro
DBO5 soluble efluente
NTK soluble efluente
N amoniacal soluble efluente
N oxidado en efluente (NO2+NO3)
Fósforo total en el efluente
Fósforo como fosfato en el efluente
MLSS zona aerobia
MLVSS zona aerobia
Estimado del fabricante
0.67 mg/L
<2.0 mg/L
< 0.5 mg/L
2.90 mg/L
< 0.5 mg/L
< 0.5 mg/L
4,500 mg/L
3,195 mg/L
Se decidió estudiar la viabilidad económica del RST en base a estos números. De encontrarse que el RST
es atractivo económicamente se procedería a efectuar una evaluación detallada independiente usando el
simulador Biowin.
5.3 Análisis Económico
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Se decidió efectuar un análisis económico preliminar tomando en cuenta las partidas principales de cada
alternativa de proceso. Las partidas consideradas se detallan en la tabla adjunta. Luego de tener los
costos capitales y operacionales en base anual, se calculó el Costo Anual Equivalente (CAE) en base a
una amortización de 20 años y una tasa de interés de 8% anual. El uso de CAE’s es el método
recomendado por EPA para comparar alternativas, aunque otros métodos pueden ser igualmente válidos.
Una observación importante sobre el proceso RST es que, debido al gran tamaño de los tanques, no es
deseable el uso de una estructura monolítica con paredes comunes, ya que el riesgo de agrietamiento es
muy grande. Por esta razón, se consideró el uso de estructuras individuales para cada tanque. Esto
aumentó el costo de las estructuras para esta alternativa. Debe notarse que este factor es posiblemente
una de las razones por las que el proceso RST no resulta atractivo para plantas mayores de 5.0 MGD.
En términos de costo capital, la opción más atractiva es el proceso MUCT en el cual se usan los dos
clarificadores finales existentes, y la mas costosa es el proceso RST, debido al alto costo de los tanques.
Sin embargo, el costo de operación de esta opción es el mayor porque requiere elevar el caudal de
recirculación de lodos activados (RAS) desde el nivel de los clarificadores existentes. El costo
operacional del proceso MUCT donde se usan tres clarificadores nuevos es menor de las tres opciones.
La diferencia en costo operacional es suficiente para que, si se usa el criterio de costo anual equivalente,
la alternativa mas económica es la del proceso MUCT con los tres clarificadores nuevos.
5.4 Otros Factores
La selección de proceso no debe basarse solamente en criterios económicos, sino que debe de tomar en
cuenta factores de operatividad y confiabilidad. Hay dos consideraciones que entendemos importantes.
En el caso del proceso MUCT que aprovecha los clarificadores existentes, el proceso de sedimentación
estaría a una distancia y una diferencia de elevación sustancial del tanque de tratamiento biológico. Esto
es una fuente potencial de problemas y aumenta el riesgo de fallos en el proceso.
En casos donde ocurren grandes variaciones de flujo, tales como el caso de Cayey, el proceso RST
presenta un riesgo de fallos. En momentos donde la carga instantánea llega a los niveles máximos
anticipados (que son tres veces mayores que el flujo promedio diario), la reacción de un RST con control
automático es la de acortar los ciclos de proceso. Esto afecta el grado de tratamiento provisto, y puede
resultar en una situación donde dos tanques descarguen simultáneamente y dos se estén llenando a la
vez, lo que puede crear problemas hidráulicos y requerir que las unidades de tratamiento subsiguientes
sean de una capacidad mayor a la requerida por un proceso de flujo continuo. En plantas pequeñas se
han usado tanques de igualación en el efluente para manejar estos casos, lo que no es viable en una
planta de esta magnitud. Un proceso de flujo continuo es mas resistente a picos de flujo, y no tiene
piezas electromecánicas, tales como los controles de los decantadores, que pueden fallar en momentos
clave.
6.0 Selección final del proceso biológico
Tomando en cuenta los factores antes mencionados, se seleccionó el proceso MUCT usando
clarificadores nuevos. Este proceso es la alternativa de costo anual equivalente menor, además de ser la
mas confiable de las evaluadas.
Aunque el modelo indica que no será necesario añadir agentes
coagulantes para controlar el fósforo en el efluente del MUCT, es una práctica recomendable el proveer
equipo que permita la adición de estos agentes en caso de necesidad. Esto aplica a todo proceso de
tratamiento, tanto el RST como el MUCT, por lo que fue incluido este equipo en el diseño.
7.0 Filtración terciaria
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Los cálculos indican que no debe ser necesaria la filtración terciaria para cumplir con la calidad de
efluente requerida. Sin embargo, por dos razones se decidió proveer la misma. En primer lugar, provee
un margen de seguridad en caso de que ocurran alteraciones de proceso o si hay lodo con malas
características de sedimentación (algo que ocurre a veces en sistemas de remoción biológica de
nutrientes). En segundo lugar, y lo que puede ser mas importante, si es necesario invocar un mecanismo
de dispensa para los requisitos “imposibles” de permiso, será necesario demostrar que se está usando la
“Mejor Tecnología Práctica”.
Para el sistema de filtración terciaria, se evaluaron dos alternativas principales: (1) el sistema de filtro de
arena y puente movible, y (2) el sistema de filtros de tela rotativo. Ambos sistemas son de pérdida de
carga mínima, para evitar el tener que bombear a través de los filtros. Debido a su menor costo, mayor
sencillez y confiabilidad, se decidió utilizar el sistema de filtros rotativos de tela.
8.0 Desinfección y Post-aeración
La normativa prevalente en Puerto Rico requiere la desinfección de los efluentes previo a su descarga.
Tradicionalmente, esto se ha efectuado mediante cloración. Sin embargo, debido a que la planta descarga
en un importante abasto de agua, se desea minimizar la posibilidad de la formación de productos tóxicos
como resultado de la cloración. Además, las nuevas normas de seguridad imponen serias restricciones al
uso del cloro. Por esta razón, el diseño incorpora un sistema de desinfección mediante lámparas de alta
eficiencia de luz ultravioleta. Se han provisto dos (2) sistemas, cada uno con 100% de capacidad.
Además, se ha dejado el equipo de cloración existente en la planta, lo que permitiría clorar el efluente en
caso de extrema emergencia. Para proveer post-aeración al efluente, se aumentó la capacidad de
aerador de cascada existente, que aprovecha la topografía del terreno para proveer un efluente saturado
antes de la descarga.
9.0 Manejo y desaguado de lodos
En sistemas de remoción biológica de nutrientes no es deseable la digestión de los lodos, porque se corre
el riesgo de que el fósforo removido en forma biológica escape durante el proceso de digestión y retorne
al proceso. Por esta razón, se decidió eliminar los digestores anaerobios de la planta actual. Uno de estos
será convertido en un tanque para almacenar cienos en estado óxico, sin permitir que ocurra digestión, y
el segundo en un tanque para pretratar las descargas de camiones que vacían sistemas sépticos.
El nuevo proceso ocupará la zona de los lechos de secado existentes. Por tanto, es necesario proveer un
nuevo sistema de desagüe de lodos. Los lechos de secado fueron descartados porque requieren terreno
adicional, son ineficientes y costosos de operar. Se evaluaron varias alternativas, que incluyeron las
prensas de placas, prensas de correas y centrífugas. Las prensas de correas fueron seleccionadas por
ser eficientes, económicas de operar, altamente confiables y conocidas en Puerto Rico.
10.0 Sistemas de control e instrumentación
El diseño incorpora un sistema de control totalmente automatizado, donde un ordenador industrial recibe
datos de todos los equipos y procesos de la planta, y permite al operador controlar el proceso desde un
terminal. Se provee también capacidad para monitorear todo el proceso a través de líneas de datos.
11.0 Aplicabilidad del proceso a países en desarrollo
Aunque el producto de este diseño es una planta de un alto grado de sofisticación, el proceso básico
(sistema MUCT y clarificadores) resulta muy similar al de una planta de lodos activados convencional., y
en volumen de tanques, resulta incluso algo menor. En las zonas anóxicas, el oxígeno proveniente de los
nitratos y nitritos es usado para remover DBO, lo que reduce la necesidad de aeración. Es por estas
razones que los procesos de remoción biológica de nutrientes similares al usado pueden tener cabida en
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los países en desarrollo en casos donde sea necesario evitar la eutroficación de las aguas receptoras o
proteger una fuente de agua potable de un nivel excesivo de nitratos y nitritos. Debe recordarse que gran
parte de estos procesos, incluso el usado en este caso, fueron inicialmente desarrollados en África del
Sur, donde se utilizan con gran éxito al presente.
El autor es ingeniero ambiental y se desempeña como ingeniero principal en Technical Consulting
Group, firma consultora en San Juan, Puerto Rico. Su correo electrónico es jmarti@technicalconsulting.com. El autor agradece la colaboración del personal de la Autoridad de Acueductos y
Alcantarillados de Puerto Rico en este proyecto, y especialmente la del personal de operaciones de la
planta de Cayey.
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