instituto tecnológico de la construcción tesis profesional

ITC
INSTITUTO TECNOLÓGICO
DE LA CONSTRUCCIÓN
PROYECTODEUNAPLANTADETRATAMIENTODEAGUARESIDUALEN
LAZONAMETROPOLITANADELVALLEDEMEXICO
TESIS PROFESIONAL
QUE PARA OBTENER EL TITULO DE:
LICENCIADO ENINGENIERÍA DE CONSTRUCCIÓN
PRESENTA:
ARMANDOPAZ ROCHA
DHIECTOR DE TESIS:
HECTOR SILVESTRE SANDOVAL VALLE
LICENCIATURA EN INGENIERÍA DE CONSTRUCCIÓN CON
RECONOCIMIENTO DE VALDDEZOFICIAL DE ESTUDIOS DE LA
SECRETARIA DE EDUCACIÓN PUBLICA SEGÚN ACUERDO No.84330 DE
FECHA 27 DE NOVIEMBRE DE 1984.
MÉXICO, D.F.2000.
AGRADECIMIENTOS
- ADIOSPORSERTANGENEROSO.
- AMISPADRESPORHABERLLEGADOASERLO
QUEHOYSOY.
- AMIHERMANAPORSUAPOYOINCONDICIONAL
SIEMPRE.
- AMISMAESTROSPORTODASUDEDICACIÓNY
ESMERO.
"ELHOMBREGRANDESABECUANDOYEN
QUEESPEQUEÑOELHOMBREPEQUEÑONOLO
SABEYTIENEMIEDODESABERLO."
LAGRANDEZADEUN HOMBRE
LAGRANDEZADEUNHOMBRESEMIDE
PORLAGRANDEZADESUSSUEÑOS,
PORLAGRANDEZADELAPERSONAAMADA,
PORLAGRANDEZADELVALORQUEREDIME
YDELAFELICIDADQUECOMPARTE.
LAGRANDEZADEUNHOMBRESEMIDE
PORLAGRANDEZADELAVERDADQUEPROFESA,
PORLAGRANDEZADELSERVICIOQUERINDE,
PORLAGRANDEZADELDESTINOQUEFORJA
YDELAVIDAQUEVIVE.
ROY WHITBY
JUSTIFICACIÓN.
Lacrecienteurbanización esunarealidad enelmundo cambiante dehoy.En lospaísesen
desarrollo, la falta de oportunidades de trabajo en las áreas rurales, la declinación de las
economías de subsistencia y la esperanza de acceder a una vida mejor han propiciado el
nacimiento de las modernas megalopolis. Desafortunadamente, la infraestructura urbana,
las instituciones y losrecursosnaturales disponibles han resultado a menudo insuficientes
para responder al ritmo de expansión de los nuevos asentamientos. En todo el mundo se
plantea una pregunta central: "¿cómo integrar los principios del desarrollo sostenido bajo
circunstancias de esta naturaleza?". El agua es un recurso vital insustituible. Su
abastecimiento, localización y desecho presenta numerosos retos, los cuales deben ser
enfrentados parasatisfacer lascrecientesdemandasdeestasnuevasáreas.
El subsidio que a través de la historia se ha otorgado ha limitado las posibilidades
gubernamentales deexpandir lared,tratar elaguay mejorar eldrenaje, asícomo financiar
las reparaciones del sistema. Recientemente, las autoridades mexicanas ha intentado
establecerunaadministraciónmáseficiente delabastecimientodeaguaenlaregión.
Porestarazón,esnecesarioprestarmásatenciónalcontroldelademandadeagua,através
del establecimiento de programas educativos enfocados a la conservación y rehusó. La
necesidad de tener una mayor conciencia respecto a los problemas de la hidrología
regional;elrecursodelaguaresidualrecuperada;laproteccióndelacalidaddelosrecursos
existentes;laforma delograruna mayor eficiencia en el usoy los cambios institucionales
que pennitan un mejor abastecimiento de agua. Todo esto con el objeto de mejorar el
sistema existente, tiene también el fin de orientar a quienes se encarguen de aplicar las
políticasdestinadasamejorar lacantidadycalidaddelaguaexistenteenlazona.
PROYECTODEUNAPLANTADETRATAMIENTODEAGUA
RESIDUAL ENLAZONAMETROPOLITANA DELVALLEDE
MEXICO.
1.- INTRODUCCIÓN
1.1.-HISTORIA
1.2. -LEGISLACIÓN APLICABLE.
1.3.- NORMAOFICIALMEXICANA- 001-(NOM-001-ECOL-1996)
2. - PROBLEMÁTICA ACTUAL DE LA ZONA METROPOLITANA DEL VALLE
DE MEXICO.
2.1.- ZONAMETROPOLITANA DELVALLEDEMEXICO.
2.2. -DESCRIPCIÓN DELACUIFERO Y SUEXPLOTACIÓN.
2.2.1. -CARACTERÍSTICAS FÍSICASE HIDROGEOLOGICAS.
2.2.2. - DESCENSO DEL NIVEL DE AGUA DEL ACUIFERO Y
HUNDIMIENTO DEL TERRENO.
2.2.3. -BALANCEDEAGUADEL ACUIFERO.
2.3. -ABASTECIMIENTO YDISTRIBUCIÓN DE AGUASDEDESECHO.
2.3.1. -CARACTERÍSTICAS DELAS AREASDE SERVICIO.
2.3.2.-FUENTESDE AGUA
2.3.3. -TRATAMIENTODEL AGUA.
2.3.4.-SISTEMADEDISTRIBUCIÓN DEL AGUA.
2.3.5. -RECOLECCIÓN YDESECHODEAGUASRESIDUALES.
2.3.6.-TRATAMIENTODE AGUASRESIDUALES.
2.3.7.-REUTILIZACION YRECICLAJEDE AGUASRESIDUALES.
3. - PROCESOS Y VARIABLES PARA LA SELECCIÓN DE UN PROCESO DE
TRATAMIENTO DEAGUAS RESIDUALES.
3.1. - PROCESOS Y NIVELES DE TRATAMIENTO PARA EL
RESIDUAL.
AGUA
3.1.1. -PROCESOSPARAELTRATAMIENTO DEL AGUARESIDUAL.
3.1.1.1. -PROCESOSFÍSICOS.
3.1.1.2. -PROCESOS QUÍMICOS.
3.1.1.3.-PROCESOSBIOLÓGICOS.
3.1.2. -NIVELES DE TRATAMIENTO.
3.1.2.1. -TRATAMIENTO PRELIMINAR.
3.1.2.2. -TRATAMIENTO PRIMARIO.
3.1.2.3.-TRATAMIENTO SECUNDARIO.
3.1.2.4. -TRATAMIENTO TERCIARIO O AVANZADO.
3.1.2.5.-TRATAMIENTO YDISPOSICIÓNDELLODO.
3.2.-VARIABLESPARALA SELECCIÓN DELPROCESO.
3.2.1. -CARACTERÍSTICAS DEL AGUA.
3.2.2. -DISPOSICIÓN FINALDEL AGUA TRATADA.
3.2.3. - DISPOSICIÓN DE RESIDUOS O SUBPRODUCTOS DEL
TRATAMIENTO.
3.2.4. -CONDICIONES AMBIENTALES.
3.2.5.-AREADISPONIBLE.
3.3 - SELECCIÓNDELPROCESO.
3.3.1. - REMOCIÓN
SUSPENDIDOS.
DE
SOLIDOS
SEDIMENTABLES
3.3.2. -REMOCIÓNDEMATERIAORGÁNICA BIODEGRADABLE.
3.3.2.1.-SISTEMASAEROBIOS.
3.3.2.2. -SISTEMAS ANAEROBIOS.
Y
3.3.2.3.-PROCESOS ACOPLADOS
3.3.2.4.-REMOCIÓNDENUTRIENTES
3.3.2.5.-REMOCIÓNDEAGENTESPATÓGENOS
3.3.2.6.-TRATAMIENTO DELODOAEROBIO
3.5.-PROCESOSAEROBIOS
3.5.1. -LAGUNASDEESTABILIZACIÓN AIREADAS
3.5.2.-PROCESODELODOSACTIVADOS.
3.5.3.-FILTROSPERCOLADORES.
3.5.4. -SISTEMADEDISCOSBIOLÓGICOS ROTATORIOS
3.5.5.-FILTROSUMERGIDOAEROBIO.
3.6.-PROCESOSANAEROBIOS.
3.6.1.-FOSASÉPTICAYTANQUEIMHOFF
3.6.2.-LAGUNASANAEROBIAS.
3.6.3.-DIGESTORANAEROBIO.
3.6.4.-REACTORDECONTACTO ANAEROBIO
3.6.5.-FILTROANAEROBIO.
3.6.6. - REACTOR ANAEROBIO DE LECHO DE LODOS CON FLUJO
ASCENDENTE.
(UASB).
4.- COMPONENTES YCALCULO DEUNAPLANTADE TRATAMIENTO.
4.1. -DESCRIPCIÓN DE LOS COMPONENTES DE LA PLANTA DE
TRATAMIENTO.
4.1.1.-UNIDADDEPRETRATAMENTO.
4.1.1.1.-CRIBADO
4.1.1.2.-DESARENADOR.
4.1.1.3.-TANQUEDE HOMOGENEIZACION
4.1.1.3.1 -BOMBAS DE ALIMENTACIÓN.
4.1.1.4.-UNIDAD AFORADORA (PARSHALL).
4.1.2.-REACTOR UASB.
4.1.2.1. -ALIMENTACIÓN DEL AGUA.
4.1.2.2.-PURGA DELODOS.
4.1.2.3.-SALIDA DELBIOGAS.
4.1.2.4.-SALIDADE AGUA.
4.1.3. -FILTRO PERCOLADOR.
4.1.3.1.-SISTEMADE ALIMENTACIÓNDE AGUA.
4.1.3.2.-SISTEMADE RECIRCULACION.
4.1.4. -SEDIMENTADOR.
4 15.-TANQUE DECONTACTOCONCLORO.
4 15.1.-DOSIFICADO DECLORO.
4.2. -OPERACIÓN DEL SISTEMADE TRATAMIENTO.
4.2.1.-UNIDADDEPRETRATAMIENTO.
4.2.1.1.-BOMBAS DEALIMANTACIÓN.
4.2.2.-REACTOR UASB
4 2.3.-FILTRO PERCOLADOR.
4.2.3.1.-SISTEMADE RECIRCULACION.
4.2.4. -SEDIMENTADOR.
4 2 5 -TANQUEDECONTACTODECLORO.
4.2.5.1.-DOSIFICADODE CLORO.
4.3.-CALCULODELAPLANTADE TRATAMIENTO.
4.3.1.-ESTIMACIÓN DELCAUDAL DE AGUAS ESALOJADO
4.3.1.1.-CANAL DESARENADOR.
4.3.2.-TRATAMIENTO PRIMARIO.
4.3.2.1.-CÁRCAMODE AGUAS NEGRAS
4.3.3.-TRATAMIENTO SECUNDARIO.
4.3.3.1.-REACTOR ANAEROBIO.
4.3.4.-DISEÑODELSEDIMENTADOR YCOLECTORDEGASES.
4.3.5.-CALCULO DELFILTROBIOLÓGICO DE ALTATASA.
4.3.6.-CALCULO DEL SEDIMENTADOR SECUNDARIO
4.3.7. -CALCULO DELTANQUE DE CONTACTO CONCLORO.
4.3.8.-LECHO DESECADODELODOS.
5. -CONCLUSIONES.
"N
CAPITULO 1
INTRODUCCIÓN
1.1.-HISTORIA.
Losmétodosdedepuraciónderesiduosseremontan alaantigüedadysehanencontrado
instalacionesdealcantarilladoenlugaresprehistóricosdeCretayenlasantiguasciudades
asirías.Lascanalizacionesdedesagüeconstruidasporlosromanostodavíafuncionan en
nuestrosdías.Aunquesuprincipal función eraeldrenaje, lacostumbreromanadearrojar
losdesperdiciosalascallessignificaba quejuntoconelaguadelasescorrentías viajaban
grandes cantidades de materia orgánica. Hacia finales de la edad media empezaron a
usarse en Europa, primero, excavaciones subterráneas privadas y, más tarde, letrinas.
Cuandoéstasestabanllenas,unosobrerosvaciabanellugarennombredelpropietario.El
contenidodelospozosnegrosseempleabacomofertilizante enlasgranjascercanasoera
vertidoenloscursosdeaguaoentierrasnoexplotadas.
Unossiglosdespuésserecuperólacostumbredeconstruirdesagües,ensumayorparteen
forma de canales al aire o zanjas en la calle. Al principio estuvo prohibido arrojar
desperdicios en ellos, pero en el siglo XIX se aceptó que la salud pública podía salir
beneficiada si se eliminaban los desechos humanos a través de los desagües para
conseguir su rápida desaparición. Un sistema de este tipo fue desarrollado por Joseph
Bazalgette entre 1859y 187S con el objeto de desviar el agua de lluvia y las aguas
residuales hacia la parte baja del Támesis, en Londres. Con la introducción del
abastecimiento municipal de agua y la instalación de cañerías en las casas llegaron los
inodorosy losprimeros sistemas sanitarios modernos. Apesar de que existían reservas
respectoaéstosporeldesperdicioderecursosquesuponían,porlosriesgosparalasalud
queplanteabanyporsuelevadoprecio,fueron muchaslasciudadesquelosconstruyeron.
AcomienzosdelsigloXX,algunasciudadese industrias empezaron a reconocer queel
vertido directode desechos en los ríos provocaba problemas sanitarios. Esto llevó a la
construccióndeinstalacionesdedepuración.Aproximadamente enaquellosmismosaños
seintrodujo lafosa séptica comomecanismopara eltratamiento delas aguasresiduales
domésticas tanto en las áreas suburbanas como en las rurales. Para el tratamiento en
instalaciones públicas se adoptó primero la técnica del filtro de goteo1. Durante la
segunda década del siglo, el proceso del lodo activado, desarrollado en Gran Bretaña,
supusounamejorasignificativa porloqueempezóaemplearseenmuchaslocalidadesde
esepaisy detodo elmundo.Desdeladécadade 1970,sehageneralizado en el mundo
industrializadolacloración,unpasomássignificativo deltratamientoquímico.
1.2.-LEGISLACIÓN APLICABLE.
' Enesteproceso, unacorrientede aguas residualess e distribuyeintermitentementesobre unlecho o columnade algún
meofo poroso revestido con una peBculagelatinosa de microorganismosque actúan como agentes destructores. La
malariaorgánica de lacorrientede agua residuales absorbidaporlapelículamicrobianay transformada en dióxidode
carbonoy agua.B procesodegoteo,cuandovaprecedidodesedimentación,puede reducircercadeun 85%/aDBO.
DBO-Eslacantidadde oxigenoempleado duranteladescomposición de lamateriaorgánica. Esta es unameduladela
cantidadpresante de la materiaorgánicabiodegradable.La DBO se determina diluyendo una muestra de aguas de
desecho con aguaque contieneuna cantidadconocidade oxigeno disueltoy almacenandolamezcla durante5 días a
20°C.Se mideelcontenidodeoxigenoalfinalde dtehoperiodoyse presenta ladeferenciacomolaDBO.
Segúnlaleydeaguasnacionales,máximoordenamientoenlarepúblicaenmateriadeagua,
todadescargadeaguaresidual,deberecibirtratamiento antesde suvertimiento acuerpos
de agua, tales como ríos, lagos, lagunas, presas o similares, o bien, a las redes de
alcantarillado administradas por la federación, los estados o los municipios. La norma
oficial mexicana NOM-001-ECOL-1996, será la que establecerá los limites de calidad de
agua que tendrán que cumplir todos los estados y municipios de México. Así como su
clasificación parasurehusoodisposición.
Así mismo la comisión sancionara los casos mencionados en el articulo 119de la ley de
aguasnacionalesconlosmontosmencionadosenelartículo 120de lamisma.
Artículo 119.-"Lacomisión"sancionara,conformealoprevistoporestaleylassiguientes
faltas:
I.- Descargar en forma permanente, intermitente o fortuita aguas residuales en
contraversión a lo
dispuesto en la presente ley en cuerpos receptores que sean
bienes nacionales, incluyendo aguas marinas, así como cuando se infiltren en
terrenosqueseanbienesnacionalesoenotrosterrenoscuandopuedancontaminarel
subsuelo o el acuífero, sin perjuicio de las sanciones que fijen las disposiciones
sanitariasydeequilibrioecológicoyprotecciónalambiente;
II- Explotar, usar o aprovechar aguas nacionales residuales sin cumplir con las
normas oficiales mexicanas en materia de calidad y condiciones particulares
establecidasparatalefecto.
XII- Utilizar volúmenes de agua mayores que los que generan las descargas de
aguas residuales para diluir y así tratar de cumplir con las normas oficiales
mexicanasenmateriaecológicaolascondicionesparticularesdedescarga.
XIV- Arrojar o depositar, en contravención a la ley, basura, sustancias tóxicas
peligrosas ylodos provenientes de los procesos detratamiento de aguas residuales
en ríos, cauces, vasos, aguas marinas y demás depósitos o corrientes de agua, o
infiltrar materialesysustanciasquecontaminenlasaguasdelsubsuelo.
ARTICULO 120.- El no cumplimiento de las disposiciones mencionadas en el articulo
119 seránsancionadasconforme alosiguiente:
I. 100a 1000díasde salario mínimo al incumplimiento delasfraccionesIIyXIV
delarticuloanterior.
II- 500a 10,000díasdesalariomínimoalincumplimiento delasfraccionesI yXH
delarticuloanterior.
1.3.-NORMAOFICIALMEXICANA- 001-(NOM-001-ECOL-1996)
Lanormaqueactualmente seencuentravigenteeslaNormaOficial MexicanaNOM-001ECOL-1997, que establece los límites máximos permisibles de contaminantes en las
descargas de aguas residuales y bienes nacionales, publicada en el diario oficial de la
federación el6deenerode1997.
Esta norma referida a la conservación, seguridad y calidad en la explotación, uso,
aprovechamiento yadministración de las aguasylosbienes nacionales, esexpedidaporla
Secretaria delmedioambiente,recursosnaturalesypesca en lostérminosde laley federal
sobremetrologíaynormalización.
Estanormaentroenvigor eldíasiguiente desupublicación;sinembargo, estableceplazos
parasucumplimiento.(TABLA#1)
TABLA #1.1.-Fechas de cumplimiento de la nom-001-ecol-1996, para los responsables de
lasdescargasdeaguasresidualesmunicipales.
La norma especifica los límites máximos permisibles en las descargas para los
contaminantesbásicos.(TABLA#2)
Además, con respecto a la cantidad de microorganismos, indica que el límite máximo
permisible paralaconcentración decontaminantes patógenosparalasdescargasdeaguas
residuales vertidas a cuerpos receptores es de 1,000 y 2,000 y el número más probable
(NMP) de coliformes fecales por cada 100 ml. Para el promedio mensual y diario,
respectivamente.También para lasdescargasvertidas al suelo (uso enriegoagrícola),el
límitemáximopermisible dehuevosdehelmintos parariegorestringido esde cinco por
litro;parariegoirrestrictoesdeunoporlitro.
Esta norma también indica las concentraciones de contaminantes que debe contener el
agua tratada en función del cuerpo receptor, así como del uso al que se destinara el
liquido, como puede ser uso publico urbano, en riego agrícola, recreación, explotación
pesquera,etc.
EMBALSES NATURALES
Y ARTIFICIALES
RÍOS
AGUAS COSTERAS
EXPLOTACIÓN
PESQUERA,
RECREACIÓN
NAVEGACIÓN Y
OTROS USOS
P.M.
P.D.
P.M.
P.D.
USO
PUBLICO
URBANO
USO EN
RIEGO
AGRÍCOLA
P.M.
P.D.
P.M.
P.D.
P.M.
P.D.
P.M.
P.D.
TEMPERATURA °C.
40
40
NA
NA
40
40
NA
NA
40
40
40
GRASAS Y ACEITES
15
25
15
25
15
25
15
25
15
25
MATERIA FLOTANTE
A
A
A
A
A
A
A
A
A
1
2
1
2
1
2
1
2
75
125
100
175
40
60
75
75
150
100
200
30
60
NITRÓGENO TOTAL
15
25
15
25
5
FOSFORO TOTAL
10
20
10
20
5
PARÁMETROS
SOLIDOS
SEDIMENTABLES (ml/1)
SOLIDOS SUSPENDIDOS
TOTALES
DEMANDA BIOQUÍMICA
DE OXIGENO T.
ESTUARIOS
P.M.
P.D.
P.M.
P.D.
P.M.
P.D.
40
40
40
NA
NA
40
40
15
25
15
25
15
25
15
25
A
A
A
A
A
A
A
A
A
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
125
75
125
100
175
75
125
NA
NA
75
125
75
150
75
75
100
200
75
150
NA
NA
75
150
10
15
25
NA
NA
NA
NA
15
25
NA
NA
NA
NA
10
10
20
NA
NA
NA
NA
10
20
NA
NA
NA
NA
USO EN
RIEGO
AGRÍCOLA
MILIGRAMOS PORLITRO EXCEPTOCUANDOSE ESPECIFIQUE
P.M. =PROMEDIOMENSUAL.
A=AUSENTE
N.A.=NOESAPLICABLE
HUMEDAD
NATURAL
USO EN
RIEGO
AGRÍCOLA
USO
PUBLICO
URBANO
TABLA #1.2.- Limitesmáximospermisiblesendescargasparacontaminantesbásicos.
P.D.=PROMEDIODIARIO.
SUELO
CAPITULO2
PROBLEMÁTICAACTUALDELAZONAMETROPOLITANADEL
VALLEDEMEXICO.
2.1.-ZonaMetropolitana delValledeMéxico.
Porrazoneshistóricasypolíticas,Méxicoesunpaísmuycentralizado, acausadeestolos
servicios gubernamentales y el desarrollo industrial se han concentrado en la Ciudad de
México.Enellaselocalizael45por cientodelaactividad industrial nacionalytienelugar
el38porcientodesuproductonacionalbruto.Laciudad albergacasitodaslasoficinas de
gobierno, los centros de negocios nacionales e internacionales, las actividades culturales,
las universidades y los institutos de investigación más importantes. El rápido crecimiento
de los últimos 50 años se ha caracterizado tanto por la expansión de áreas urbanas y
residenciales planeadas para las clases media y alta, como por las invasiones ilegales de
tierraylosasentamientosnoplanificados enlasáreasperiféricas. Alolargodeltiempo,las
autoridades gubernamentales han prestado atención a estos asentamientos irregulares,
proporcionándoles servicios urbanos que incluyen el abastecimiento de agua, aunque
dichosservicioshansidoinsuficientes einadecuadoslamayorpartedeltiempo.
LaCiudad deMéxicoestáubicada enun valleen laporción sur de laCuenca deMéxico;
este valle, situado aproximadamente a 2,400 metros sobre el nivel del mar (msnm), está
rodeado de sierras de origen volcánico con cumbres que alcanzan alturas superiores a los
5000metros. SusprincipalesjurisdiccionespolíticassonelDistritoFederal(quealbergala
i
I
I
capitaldelpaís),lamayorpartedelEstadodeMéxico,asícomoporcionesmáspequeñasde
losestadosdeHidalgo,TláxcalayPuebla.
Los cálculos de población de la ZMVM son inexactos. Tenia 15 millones de habitantes,
segúnelcensode 1990,perodecontinuar sucrecimiento alritmoactual,seprevéquepara
el año 2000,laZMVMtendrá 22.3 millones. La presión demográfica y el desarrollo han
acarreado,comoesnatural,dificultades paraplanear elaprovisionamiento deloslimitados
recursosdeaguadisponibles.Mientrasqueelcrecimiento delapoblación enlasporciones
urbanizadas delDF hadisminuido, e incluso hadeclinado a partir de los añosochenta, la
inmigración a las zonas aledañas, especialmente el Estado de México, ha sido en gran
medidala responsable deaumento significativo de lapoblación y de laexpansiónurbana.
Las distintas formas de asentamientos ilegales o irregulares han significado una
preocupación al planificar la explotación de los recursos acuíferos. Muchos de estos
asentamientos,conocidoscomo "ciudades perdidas"o "coloniaspopulares,"coneltiempo
se establecen de manera más o menos definitiva. Eventualmente se les proporcionan
servicios públicos, éstos suelen permanecer incompletos durante largos periodos. Los
inmigrantes másrecientesocupan amenudo lasáreasmásinclinadasdelosterrenosaltos,
hecho que representará una mayor complicación a la hora de intentar establecer el
suministrodeaguayelserviciodealcantarillado.
Lalargahistoriacomocentrourbanodelaporciónnortedelvalle(historiaqueseiniciacon
la capital azteca, Tenochtitlan, en el siglo XTV), da fe de su poder de atracción. La
hidrología de esta región incluye un excelente sistema acuífero y un buen número de
manantiales. Sinembargo,laespecial Iocalizaciónfísicade la Ciudad deMéxico ubicada
en un valle alto dentro de una cerrada naturalmente por montañas representa un reto
singular para el suministro de agua aunapoblación urbana degran magnitud. Además,la
ciudad está situada en el lecho de un antigua lago salino, sin un drenaje natural; esto,
aunado aun patrón de lluvias de temporal intensas, dificulta el desagüe de lastormentas.
No existen fuentes importantes de agua superficial cercanas susceptibles de« ser
aprovechadasjunto con la fuente local del subsuelo. Por si fuera poco, la elevación del
valleprovocaquelaimportación deaguaseaunaalternativa costosa.Porúltimo,launidad
arcillosadelsubsuelobajo eláreametropolitanatiendeaconsolidarsedebidoalpesodelos
edificios, lo cual provoca un asentamiento diferencial que, combinado con la
sobreexplotacióndelosacuíferos subyacentes,tienepor efecto elhundimientodelsuelode
laregión.
2.2.-Descripción delacuífero ysu explotación.
2.2.1.-Características físicas ehidrogeológicas.
La Cuenca del Valle de México se localiza en la parte central del Cinturón Volcánico
Transmexicanoytieneunáreaaproximadade9000kilómetroscuadrados.Elvalle,situado
aunaaltitudcercanaalos2,400metrossobreelnivel delmar,eselmásaltodelaregióny
seencuentrarodeadopormontañasquealcanzanelevacionessuperioresalos5000metros.
La temperatura promedio anual es de 15grados centígrados. La mayor parte de los 700
milímetrosdeaguadelluviaquecaenanualmenteenlaregiónseconcentraenunascuantas
tormentasintensas,lascualessepresentanporloregular dejunioa septiembre;duranteel
restodelañolasprecipitacionespluvialessuelenserescasasonulas.
Esta cuenca es una depresión cerrada de manera natural, que a fines del siglo XVIII fue
modificada artificialmente para controlar las inundaciones en la ciudad. Las fuentes de
recargadelaguasubterráneaenlacuencasederivan,engranmedida,delasprecipitaciones
infiltradas y de la nieve derretida en las montañas y cerros que la rodean; este flujo se
desplaza en forma de una corriente subterránea hacia las zonas menos elevadas. En su
estado natural, la cuenca tenía una serie de lagos, desde los de agua dulce en el extremo
superior,hastalossaladosenelextremomásbajo,enlosqueseconcentraba lasaldebidoa
laevaporación.Lacorrientedeaguasubterráneaoriginaba numerososmanantialesalpiede
lasmontañas,asícomopozosenelvalle.
Los depósitos de arcillas lacustres superficiales (por ejemplo, la capa de arcilla existente
tanto en el fondo del lago antiguo como en el del actual) cubren el 23 por ciento de las
elevaciones menos pronunciadas del Valle de México. Los depósitos aparecen en
formaciones divididas,porloqueseconocencomo "capadura".Compuestaprincipalmente
desedimentosyarena,lacapaduraselocalizaentrelos 10ylos40metrosde profundidad
y sólotieneunoscuantosmetrosdeespesor. Alascapasde arcillas lacustres superficiales
que alcanzan una profundidad de 100 metros se les denomina acuitardo, y son
considerablemente menos permeables que la capa dura o los sedimentos aluviales
subyacentes.
Elrellenoaluvial seencuentrapordebajo delasarcillaslacustresytieneunespesor de100
a 500 metros. Este material está interestratificado con depósitos de basalto, tanto del
Pleistoceno como recientes;juntos, abarcan la porción superior del acuifero principal en
explotación. Otra unidad inferior del acuífero, compuesta por depósitos volcánicos
estratificados quetienen de 100a 600 metrosde espesor, alcanzaunaprofundidad queva
de los 500 hasta los 1000 metros, aproximadamente. Esta unidad más profunda está
limitadaporundepósitodearcillaslacustresdelPlioceno.
Tres principales zonas hidrológicas han sido definidas para el Valle de México: la zona
lacustre,arribadescrita, elpiedemonteo zonadetransición ylazona montañosa. Lazona
lacustrecorrespondealaselevacionesdemenoraltura.Laregiónpiedemonteseencuentra
por lo general entre el lecho de los antiguos lagos y las montañas de mayor pendiente.
Aqui, lascapasdearcilla lacustre se intercalan con las de sedimento y arena;en lasáreas
máscercanasalabasedelasmontañas,elpiedemonte estácompuestoengranmedidapor
basalto fracturado deflujosvolcánicos. La formación de basalto es altamente permeable,
con una buena capacidad de almacenamiento, y es considerada como el componente
principaldelacuíferoenexplotación;seencuentraexpuestacercadelaporciónsuperiordel
piedemonte y se extiende por debajo de los depósitos aluviales del valle.El piedemonte,
conocido también como zona de transición, es importante para la recarga natural del
acuífero.
Las montañas que circundan la Cuenca de México son de origen volcánico. La Sierra
Nevadaseencuentrahaciaeleste,mientrasque la SierradelasCruces selocalizahaciael
oeste.LaSierraChichinautzin, enelsur,forma lacadenamásreciente.Suerupciónocurrió
haceaproximadamente600,000años,bloqueandoloqueantesfueundrenaje haciaelsury
cerrando definitivamente la cuenca. La Sierra Chichinautzin es la zona de recarga natural
delacuífero delaZMVM,debidoalaaltapermeabilidad desurocadebasalto.Losgrandes
manantiales de Xochimilco son un punto de descarga del flujo subterráneo; aquí se
localizan algunos de lospozos más productivos del área. Debido a quetoda la cuenca se
encuentra rodeada por montañas, probablemente existan otras zonas de recarga del
acuífero.
Históricamente, el principal acuífero abastecedor de agua estuvo sujeto a la presión
artesiana,demaneraquetodoslospozosdelfondo delvallellevabanelaguaala superficie
sin necesidad de bombeo. Los gradientes hidráulicos naturales provocaban que el agua
ascendiera sobre los acuitardos arcillosos. La proliferación de pozos en los últimos cien
añoshacambiadolascondicioneshidrológicasnaturales.Ahora,losgradientesyelflujoen
las capas superiores de los depósitos se encuentran, generalmente revertidos, hacia las
zonasdemayorextracción.
2.2.2.-DESCENSODELNIVELDEAGUA ENEL ACUÍFERO YHUNDEVHENTO
DELTERRENO
En sus orígenes, en el siglo XIV, la ciudad azteca de Tenochtitlan utilizabaun elaborado
sistema deacueductosparallevar agua de manantial desde laparte másalta delaporción
sur de la Cuenca de México hasta la ciudad situada en tierra y ganado al lago salino de
Texcoco.Trasvenceralosaztecasen 1521,losespañolesreconstruyeron estosacueductos
y continuaron utilizando agua de manantial hasta mediados del siglo XIX. El
descubrimiento en 1846 de aguapotable subterránea proveniente de los pozosartesianos,
provocóunfuror porlaperforación depozos.Hacia estos años,la extracción crecientede
agua de pozo, combinada con los métodos artificiales de drenado del valle, provocó que
muchos manantiales naturales se secaran, que los lagos menguaran y que el agua del
subsuelo perdiera presión, con la subsecuente consolidación de las formaciones de arcilla
lacustre sobre las que se asienta la ciudad. El consecuente hundimiento del terreno ha
constituidounserioproblemaparalaZMVMdesdeprincipiosdelsigloXX.En 1953yase
había demostrado que dicho hundimiento estaba asociado a la extracción de agua
subterránea,porloquemuchospozosdeláreaurbanafueron clausurados.
Uno de los primeros signos de disminución en el nivel del agua subterránea fue el
desecamiento delosmanantiales naturales en los añostreinta, hecho que coincidió conla
explotación intensiva del acuífero principal por medio de pozos profundos (de 100 a200
metrosdeprofundidad). En 1983comenzó el muestreo sistemático delosniveles deagua
enelacuífero. Desdeentonces,elpromedio anual de descenso del agua subterránea vade
0.1a 1.5metrosporañoenlasdiferentes zonasdelaZMVM.Losnivelesdelaguadurante
elperiodoquevade 1986a 1992muestranundescensonetode6a 10metrosenlaszonas
másintensamentebombeadasdeestaregión.
Cuando el acuífero somero fue bombeado en forma extensiva, hacia 1850 y los últimos
años del mismo siglo, el hundimiento del terreno ya tenía lugar. Cerca de 1895, el
hundimiento había alcanzado unpromedio decinco centímetros por año.Conel creciente
bombeoefectuado enelperiodoquevade 1948a 1953,elhundimiento habíallegadoalos
46centímetrosporañoenalgunasáreas.Elhundimiento netoenlosúltimoscienañosha
hechodescenderelniveldelsuelodelaZMVMunpromediode7.5metros.Elresultadoha
sido un daño extensivo a la infraestructura de la ciudad, que abarca los cimientos de los
edificiosyelsistemadealcantarillado.
Porellugarqueocupaenelfondo delvalle,laCiudaddeMéxicosiemprehaestado sujeta
a las inundaciones. Uno de los problemas más serios causados por el hundimiento es el
descenso del nivel de la Zona Metropolitana respecto al lago de Texcoco el punto bajo
natural de la porción sur de la cuenca. En 1900, el fondo del lago era 3 metros más
profiíndo queelnivelmediodelcentro delaciudad. Alrededor de 1974,elfondo dellago
ya se encontraba dos metros más arriba. Estos cambios han agravado el problema de las
inundaciones y han orientado la evolución del complejo sistema de drenaje creado para
controlarlas. Aprincipios del siglo XIX, el drenaje de la ciudad era conducido mediante
gravedadporelllamadoGranCanaldelDesagüe,parafinalmentedesembocarporeltúnel
deTequisquiac,alextremonortedelvalle.Hacia 1950,elhundimiento delaciudaderaya
tan serio que hubieron de construirse diques para confinar la corriente de agua pluvial;
asimismo, fue necesario bombear para elevar el agua del drenaje subterráneo al nivel del
canal del desagüe.Elaumento relativo del nivel del lago continuó amenazando a laZona
Metropolitana de la Ciudad de México con inundaciones, lo que llevó a la necesidad de
trabajar enel sistema dedrenaje profundo y en lasexcavaciones parahacermáshondo el
lagodeTexcoco.
En 1953, debido al severo hundimiento del centro de la ciudad, se clausuraron muchos
pozos,altiempoqueseiniciólaconstrucción deotrosnuevosenlasregionesmeridionales
de Chalco, Tláhuac y Xochimilco. La velocidad normal de bombeo, 12.2metros cúbicos
porsegundo,haprovocadoenestaregiónhundimientosydescensodelosnivelesdelagua.
Se han formado varios lagos en las depresiones creadas por la caída de los niveles del
terreno enel área debombeo. Alcontinuar lostrabajos debombeo, estos lagos continúan
expandiéndose.
2.2.3.-BALANCEDEAGUADELACUÍFERO
Escomúnrecurriraunbalancedeaguaparadeterminarelvolumendeaguadisponiblepara
serutilizada;asimismo,cuandoseconsideranecesario, seintentahacerunbalancedeagua
subterránea.
Las estimaciones del comportamiento de un sistema de agua subterránea se hacen menos
precisas debido aquetodos los datos que intervienen en los cálculos (propiedades de los
medios,geología del subsuelo ydefinición de los sistemas deflujo)poseenun margende
error inherente que los hace inciertos. Finalmente, casi todos los sistemas de agua
subterránea responden a laspresiones con mucha mayor lentitud quelos sistemas deagua
superficial, demodoquelosbalancesdeaguano seemplean muya menudo,exceptopara
consideracionesalargoplazo.Otracomplicaciónconsisteenqueelbalancedeaguaparael
acuífero puedeserdeltododistintoalcorrespondiente al sistemadeaguasubterránea ensu
conjunto; gran parte del agua que ingresa al agua subterránea puede no llegar al acuífero
principalencuestión.
Pormucho,lamejor maneraparadeterminarelbalancedelaguadeunacuífero, esutilizar
registrosparaellargoplazodebombeoydenivelesdeaguasubterránea. Losdescensosen
los niveles de agua demuestran que el volumen de agua que está saliendo del sistema es
mayorqueelqueingresa,loqueindicaunestadodesobreexplotación.Losacuíferosmenos
explotadospermanecen enunestadodequasi-equilibrium. Entalescasos,puedenesperase
fluctuaciones cíclicas o estacionales, pero a falta de grandes variaciones climáticas los
nivelesdeaguaalargoplazopermanecenestablesencondicionesnaturales.
Medicionesdecampohanprobadoqueelnivelfreático delaporción superiordel acuífero
principal queabastece ala Ciudad deMéxico hadescendido, aproximadamente,unmetro
por año; según estos cálculos la sobreexplotación del acuífero está ocurriendo desde
principiosdeestesiglo,porlomenos.Cuántotiempopodríadurarestaclasedeexplotación
esunapreguntaquehasidopuestaadebate.
2.3.-AbastecimientoyDistribución deAguasdeDesecho.
2.3.1.-Características delasAreasdeServicio
La administración de los servicios de agua y de desagüe en la ZMVM corresponde, en
forma dividida,alDistritoFederalyalEstado deMéxico;dentrodesusrespectivoslímites
jurisdiccionales,cadaentidad esresponsable delabastecimiento deaguapotable,asícomo
de recolectar y disponer de las aguas residuales. Por su parte, la Comisión Nacional del
Aguatiene laresponsabilidad dellevar elaguaenbloquea lasáreasdeservicio,operarla
mayoríadelospozosprofundos deabastecimientoyorganizaraquellosaspectosrelativosa
lostrabajos hidráulicosquetenganporobjetoconducirelaguadesdelascuencasvecinas.
DeacuerdoconlaComisiónEstataldeAguasySaneamientodelEstadodeMéxico,lazona
metropolitana seextiende aleste, norte y oeste del Distrito Federal, en 17municipios del
EstadodeMéxico,conunáreatotal de2,269kilómetros cuadrados. Aligual queenelDF,
un área más pequeña- aproximadamente 620 kilómetros cuadrados recibe el servicio de
distribución de agua yde los sistemas de drenaje. Juntas, las dos áreas metropolitanas de
servicioequivalena1,287kilómetros.
Según el censo de 1990, el 94 por ciento de los 15.1 millones de habitantes de la Zona
Metropolitana del Valle de México reciben el servicio a través de redes de distribución
conectadas directamente a las casas, o bien a una toma común de distribución en el
vecindario.EnelDistrito Federal hay un nivel de servicio de abastecimiento más alto(97
por ciento) que en el Estado deMéxico (90.5 por ciento).El resto de los residentes tiene
queobtenerelaguadelaspipassuministradasporelgobierno,ocomprarlaacamionescon
tanquespropiedad deempresasprivadasquelavendenaunprecio relativamente alto.Los
valores promedio de uso percápita reportados para el Distrito Federal y el Estado de
México son de 364 y 230 litros diarios, respectivamente. Las autoridades atribuyen el
hecho de que el uso per capita sea superior en el Distrito Federal debido a su mayor
desarrollo y actividad industrial. Adicionalmente, en el Estado de México hay muchos
pozos industriales privados cuya existencia no se refleja en los cálculos. El consumo per
capitanoesexcesivocuandosecompara coneldelosEstadosUnidosquevaría de250a
1,120 litrospordía,conunpromediodiariode660litros.
DISTRITO
FEDERAL
ESTADODE
MEXICO
1,504
667
2,269
620
8.3
364
6.8
230
67
17
16
80
17
3
AREA TOTAL DE LA ZMVM (KM2)
AREA
SERVIDA POR
LOS
SISTEMAS
DE
DISTRIBUCIÓN DEAGUAYDRENAJE (KM2)
POBLACIÓN DE LAZMVM (MILLONES)
CONSUMO DIARIO DE AGUAPER CAPITA (LITROS)
CONSUMO DEAGUAPOR RUBRO (%):
DOMESTICO
INDUSTRIAL
SERVICIOS URBANOSY COMERCIALES
TABLA2.1.-CaracterísticasdelaZonaMetropolitanadelValledeMéxicoydelservicioy
consumodeaguaenelDistritoFederalyenlazonaconurbadadelEstadodeMéxico.
Unaspectoimportantedelserviciodeaguaeselmontonoregistrado depérdidasdebidasa
fugas enel sistema de distribución. En losEstados Unidos, seutiliza a menudo el 15por
cientoparaestimarempíricamente estaspérdidas,afalta dedatosprecisos.Elestimadode
15 porcientodepérdidashasidoempleadoporlaComisiónNacionaldelAguaenMéxico,
parafinesde planeación; sin embargo, esta misma Comisión, acepta que las pérdidas de
agua porfiltracionesen la ZMVM fluctúan de manera muy amplia y que éstas podrían
llegaraserdel40porcientoenalgunasporcionesdeláreadeservicio.
2.3.2.-FuentesdeAgua
Actualmente, eluso deagua enlaZMVM esdeaproximadamente 60metros cúbicos por
segundo (mes). Aproximadamente 43 m3/seg, casi el 72 por ciento del agua utilizada, se
obtiene de distintas baterías de pozos que se encuentran explotando el acuífero de la
Cuenca de México. En conjunto, el Distrito Federal y el Estado deMéxico tienen 1,089
pozos registrados, a profundidades quevan de 70 a 200 metros. Esta cifra no incluye los
pozosdemayorprofundidad, operadosporlaComisiónNacional del Agua.Existetambién
ungran númerodepozosnoregistrados, muchos deloscuales seencuentran en elEstado
deMéxico.Lospozosselocalizanporlogeneral encuatrocamposdiferentes, ubicadosen
elinterioryenlosalrededoresdelaZMVM. SelesconocecomocamposdepozosdelSur
(Xochimilco),Metropolitano,Este(regióndeTexcoco)yNorte.Fuentesdeabastecimiento
de agua relativamente menores, pero importantes a nivel local, se derivan de las aguas
superficiales de la cuenca, en gran medida represas de pequeños ríos y manantiales
superficiales. El agua traída de las cuencas del Cutzamala y el Lerma contribuye con
alrededor deun26porcientoalabastecimientototal.Excepto enelcasodelríoMagdalena
y la presa Madin, las mismas fuentes de agua en bloque dan servicio a las áreas
metropolitanasdelDistritoFederalyelEstadodeMéxico.
Elagua superficial de la Cuenca del Valle deMéxico contribuye sólo conalrededor del2
porciento(1.4mes)alabastecimiento deaguadelaZMVM.ElríoMagdalenaproporciona
el agua para el Distrito Federal, mientras que la presa Madin, en el río Tlalnepantla,
abastecealEstado deMéxico.Cuandoseencuentran disponibles,seempleanlospequeños
arroyos y manantiales naturales, fuentes quetambién ingresan directamente al sistema de
distribución.
Hacialadécadadelosañostreinta,elcontinuohundimientodelsuelo,junto conlatomade
concienciadequelasreservasde agua subterránea delaCuenca deMéxico comenzabana
agotarse, urgieron a las autoridades a explorar fuentes de agua fuera de esta región. En
1941seiniciólaconstrucción deunacueducto de 15kilómetros,paratrasladar aguadesde
lospozosdelacuencadelríoLerma,sobrelalíneadivisoriaconla SierradelasCruces.En
1982sediocomienzoalproyectoCutzamala,pararepartiraguasuperficial desdelacuenca
delríodel mismo nombre,auna distancia de 127kilómetros yconuna elevación netade
1,200 metros. En la actualidad, el proyecto Lerma-Cutzamala es un sistema combinado
paratrasladar aguatantodelríoCutzamala como delacuenca del río Lerma;este sistema
contribuyeconun26porcientoaltotaldeaguaproporcionadaalaZMVM.
FUENTES DE AGUA EN BLOQUE
DISTRITO
FEDERAL
ESTADO DE
MEXICO
TOTAL
22.7
0.2
20.3
0.5
0.5
0.2
43.0
0.2
0.5
0.7
FUENTES IMPORTADAS
RIO CUTZAMALA
CAMPOS DEPOZOS DEL LERMA
7.6
4.3
3.0
1.0
0.6
5.3
ABASTECIMIENTO TOTAL DE AGUA
35.3
25.0
60.3
CUENCA DEL VALLE DE MEXICO
CAMPOS DE POZOS
RIO MAGDALENA
PRESA MADIN
TABLA 2.2.-Origen ycantidad del agua enbloque proporcionada a las áreas de servicio
delDistritoFederalydelEstadodeMéxico.Todoslosvaloresestánenmetroscúbicospor
segundo(mes).
ElsistemaLerma-Cutzamala acarrea 10.6mesdeaguadesdeelríoCutzamala. Despuésde
ser tratada cerca de los puntos de recolección, el agua del río Cutzamala es conducida a
travésdeunacueducto.Elaguasubterránea importadadelacuencadelLerma(4.3mes)es
desinfectada con cloro e incorporada a este acueducto antes de integrarse al sistema de
distribución de laZMVM. Otro acueducto abastece al Estado de México con 1.0 mesde
aguasubterránea,tambiénobtenidadelacuencadelLerma.
El gobierno federal ha identificado otras fuentes de agua en las cuencas vecinas para su
potencial contribución al abastecimiento de agua de la ZMVM. Según la Comisión
Nacional del Agua, la cantidad de agua potencialmente disponible de estas cuencas suma
43.7 m3/seg, cifra que iguala el total de extracción del acuífero. El Comité desconoce los
costos por acarreo de agua desde estas áreas.En la actualidad, el gobierno planea traer 5
m3/seg de agua desde la cuenca del Temascaltepec; además, está considerando la
posibilidad deacarrear 14.2m3/segdesdelacuencadelAmacuzac.
2.3.3.-Tratamiento delAgua
Dosplantasparatratamiento deaguaprocesan lasfuentes deaguasuperficial enlaCuenca
de México antes de enviarla a la ZMVM. En el Distrito Federal opera la planta del Río
Magdalena, lacual aplicaunproceso abasealumcoagulación/floculación1, sedimentación
porgravedad,filtracióndearenasrápidasydesinfección concloro.LaComisiónNacional
delAguaoperaunaplantadeaguassuperficiales enlapresaMadin,queabastecealáreade
servicio delEstado deMéxico yemplea un proceso detratamiento similar al de la planta
Magdalena.
La Comisión Nacional del Agua se encarga de dar tratamiento al agua importada del río
Cutzamala en la planta llamada Los Berros. Éste consiste en precloración, alum
coagulación/floculación, sedimentación porgravedad yfiltraciónde arenasrápidas.Por lo
general, dicha planta trata 10.6 mVseg de agua, es decir que de algún modo opera por
1
Cuandoseusacomotratamientoterciario,lacoagulación-floculacion-sedimantacionmejoraeltratamiento
totaldelaguadedesechoproporcionandounmedioparalaremocióndecantidadesexcesivasdesólidos.
encima de su capacidad (10 m3/seg). Los tratamientos se efectúan cerca de la fuente de
extracción, antesdequeel aguapenetre al sistemaLerma-Cutzamala para sertransportada
alaZMVM.
Eltratamientodelasfuentes deaguasubterráneaconsisteenaplicarleselprocedimientode
cloraciónparaobtenerunvalordeclororesidualtotalde2.0miligramos/litro,antesdeque
ingresen al sistema de distribución. De manera adicional, existen 326 estaciones de
recloración a lolargo del sistema dedistribución, quetienen porobjeto mantener el cloro
residualanivelconveniente.ElDistritoFederalposeetresplantasdetratamiento,diseñadas
originalmente para influir en los niveles de tratamiento avanzado del agua subterránea,
incluyendo la extracción de gases disueltos, coloración, turbidez, hierro, reducción de la
dureza,filtraciónycloración. Estasantiguasplantas seencuentran enmalascondicionesy
de acuerdo con la Dirección General de Construcción y Operación Hidráulica del
Departamento delDistritoFederal(DGCOH),ahorasóloaplican ladesinfección concloro.
Sin embargo, existen otras plantas piloto que realizan tratamientos avanzados de agua
subterránea,enformaexperimental.
2.3.4.-SistemadeDistribución deAgua
El área de servicio del Distrito Federal abarca casi 11,000 kilómetros de líneas de
distribución y243tanquesdealmacenamiento, conunacapacidad total de 1.5 millonesde
metroscúbicos.Elaguaprovienedetodaslasfuentes individualesqueentranalsistemade
distribución común.ElDistritoFederalconstruyeenlaactualidad unalíneadetransmisión
deagua(elAcueductoPeriférico), destinadaatransportar aguadesdeelsistemaCutzamala
queentraalsistemadedistribuciónporeloestealasporcionessuryestedelDF.
El sistema del Estado de México tiene aproximadamente 800 kilómetros de líneas de
distribución y 32 tanques de almacenamiento, con una capacidad de 440,000 metros
cúbicos.ElEstadodeMéxicooperaunalíneadetransmisión deagua de49kilómetros(el
Macrocircuito) paratransportar elagua queingresa por la parte oeste del área de servicio
(incluyendo el agua importada desde el sistema Lerma-Cutzamala) a la parte este de la
zona. En la actualidad se trabaja para elevar la capacidad de esta línea de transmisión,
aumentarelvolumendeaguaprovenientedelsistemaCutzamala-Lermaa7.3mesyofrecer
servicioaláreaestedelsistema.
Las áreas de servicio del Distrito Federal y del Estado de México comparten el agua de
todaslasfuentes, exceptoladelríoMagdalena(quesurtesóloalDistritoFederal)yladela
presa Madin (que sólo surte al Estado de México). Las áreas de servicio de agua del
Distrito Federal y del Estado de México dentro de la ZMVM están divididas en cinco
distritoscadauna;elaguaentraalsistemadedistribuciónpor"puntosdeingreso"ubicados
en uno o más sitios de cada distrito de servicio. El agua subterránea es extraída de los
distritos y entra directamente al sistema de distribución. También se recolectan otras
cantidades de agua procedentes de las baterías de pozos ubicadas fuera de las áreas de
servicio,así como dealgunas fuentes de agua superficial en el interior de la cuenca ydel
Sistema Lerma-Cutzamala. El agua recolectada enun determinado distrito de servicio no
necesariamenteingresaal sistemadedistribución del mismo distrito.Por ejemplo, elagua
extraída de los pozos del distrito de servicio sur, al parecer ingresa al sistema de
distribución en los distritos de servicio este y central. El sistema de distribución es
complejo yestáinterconectadoentodalaZMVM.
2.3.5.-RECOLECCIÓN YDESECHODEAGUASRESIDUALES
Un solo sistema derecolección o de drenaje funciona tanto para lasáreas de servicio del
DistritoFederal como para lasdel Estado deMéxico en laZMVM. Cada área de servicio
tienesupropiareddedrenaje; sinembargo,todoslosdrenajes descarganeventualmenteen
los interceptores generales del sistema general de drenaje, el cual conduce las aguas
residualespor cuatro salidasartificiales localizadasenelextremonortedelacuenca. Enel
Distrito Federal, la red del sistema abarca cerca de 10,000 kilómetros de largo, con 68
estaciones debombeo,numerososdiquesylagunaspara controlar elflujo,111kilómetros
de canales abiertos, 42 kilómetros de ríos utilizados principalmente para drenaje y 118
kilómetrosdetúneles2.
Lasdescargasdeaguasresiduales domésticas eindustriales,asícomoelaguadelluvia,se
recolectan en una red secundaria consistente en un pequeño sistema de tuberías por
vecindario; después, son conducidas a través de la red principal al Sistema General de
Drenaje, paraserexpulsadasdelacuenca haciaelnorte.ElEstadodeMéxicoreporta que
elflujototalentiempodesecaparalaZMVM(flujo queconsisteprincipalmente enaguas
residuales municipales sin tratar) se estima en 44.4 mes. En época de lluvias, la región
recibe muchas tormentas de gran intensidad y corta duración. Una sola tormenta puede
~Segúnelcensode 1990,el82porciento delos 15millonesde habitantesde laZona Metropolitana dela Ciudadde
Méxicorecibelosserviciosdelsistemadedrenaje;el6porciento,aproximadamente,utilizafosas.
producir hasta 70milímetros delluvia (alrededor de 3 pulgadas),lo querepresenta un 10
porcientodeltotaldelaprecipitaciónanual.Debidoalpatróndelluviasyaloirregulardel
terreno,elsistemadedrenajegeneralfue diseñadoparaacarrear200mesenunperíodode
45horas.
2.3.6.-TratamientodeAguasdeResiduales
Por lo general, el 90 por ciento de las aguas residuales municipales de la ZMVM
permanece sin tratamiento y se desvía al exterior de la Cuenca de México a través del
sistema general de drenaje. Las aguas residuales sin tratar se utilizan para irrigar 80,000
hectáreasdesembradíosenelValledelMezquital,enelEstadodeHidalgo,haciaelnorte.
La corriente queregresade lairrigación sedrena hacia tributarios delríoPanuco,elcual
desembocaenelGolfodeMéxico.
Aproximadamenteel10porcientodelasaguasresidualestratadasenlaZMVMsereutiliza
a nivel local en distintos proyectos, tales como la recarga de agua subterránea y la
irrigación del paisaje urbano en la ciudad. Existen 13 plantas de tratamiento de aguas
residualesenelDistritoFederaly 14eneláreadeserviciodelEstadodeMéxico,lascuales
tratanunflujototalde2.62y 1.69m3/seg,respectivamente.
Elniveldemuchoscontaminantesenlasaguasresidualesyelflujocombinado durantelas
épocas de estiaje y de lluvia, es similar y a veces mayor que el de las aguas residuales
típicasenEstadosUnidos.Laaltaconcentracióndesólidostotales,sólidostotalesdisueltos
yfósforo, así comodeuna menor cantidad denitritosynitratos,podría serresultado dela
descarga de aguas residuales provenientes de zonas industriales. El flujo total de las 13
plantas de tratamiento en el área de servicio del Distrito Federal equivale sólo al 55 por
ciento delacapacidad para laquehan sido diseñadas por ejemplo, 2.6 contra 4.6mes.El
tratamiento secundario en todas estas plantas se proporciona mediante la aplicación del
procesodesedimentacióndelodosactivados.
CONTAMINANTE
RANGO DE
CONCENTRACIÓN
FLUJO EN FLUJO EN
TIEMPO
TIEMPO
DE
DE
ESTIAJE
LLUVIA
PROMEDIO
EN
ESTADOS
UNIDOS
LIGERO MEDIO FUERTE
SOLIDOS TOTALES
SOLIDOS
TOTALES
DISUELTOS
SOLIDOS
TOTALES
SUSPENDIDOS
SOLIDOS ASENTADOS.
NITRATOS
NITRITOS
FOSFORO
DBO
1,800
1,611
1,800
1,445
350
250
720
500
1,200
850
179
357
100
220
350
2.0
0.3
0.06
30
240
2.33
0.030
0.06
30
187
5
0
0
4
110
10
0
0
8
220
20
0
0
15
400
—
192
0.60
6.8
181
Todoslosvaloresenmg/1.
TABLA 2.3.-Caraaerísticas delflujode aguas residuales en el Gran Canal al salir dela
CuencadeMéxico.
Los tratamientos terciarios, cuando se aplican, consisten en los métodos de
coagulación/floculación, sedimentación, filtración de arena y desinfección. En caso de
aplicarladesinfección, seañadecloroparalograrunresiduototalde 1 mes,seaenlaplanta
detratamientooenelpuntodereutilización.
Las plantas de tratamiento de aguas residuales en el Distrito Federal están especialmente
ubicadasparaabastecer adeterminadaszonas dentro del área de servicio. Por lotanto,las
características de las aguas residuales sin tratar pueden ser distintas en cada planta,
dependiendodelorigendelaguaporejemplo,residual,domésticooindustrial
Elfuncionamiento delasplantasdeElRosario,AcueductodeGuadalupeyColegioMilitar
no ha sido eficiente. Se reporta que los principales problemas asociados con el agua
residual en estas tres plantas son el alto contenido de grasa, aceites, fósforo, nitritos y
nitratos, la escasa eliminación de la alcalinidad y la dureza, así como alta conductividad
eléctrica. Se sabe que una elevada concentración de aceite y grasa causa problemas
operativos en diversos procesos detratamiento secundario yterciario. De lastres plantas
mencionadas,únicamenteelRosarioproporcionatratamientoterciario,perountratamiento
terciario que sólo reduce la concentración de fósforo. La unidad de operación y los
procesos empleados en esta planta no están lo suficientemente bien diseñados como para
eliminar los nitritosy losnitratos. Sereporta que la calidad del afluente tratado en las 10
plantas restantes cumple con los requerimientos que demanda su propósito específico de
rehuso.
PLANTA
CAPACIDAD
ORIGINAL (mes)
FLUJO
REAL
PRACTICA
TIPO DE
TRATAMIENTO DE REUSO
(mes)
CHAPULTEPEC
COYOACAN
CIUDAD DEPORTIVA
SANJUAN DE ARAGÓN
TLATELOLCO
CERRO DELA ESTRELLA
BOSQUE DELAS LOMAS
ACUEDUCTO DE GUADALUPE
EL ROSARIO
SANLUIS TLAXIATEMALCO
RECLUSORIO SUR
IZTACALCO
COLEGIO MILITAR
CAPACIDAD TOTAL
0.160
0.400
0.230
0.500
0.022
3.0
0.055
0.08
0.025
0.075
0.030
0.013
0.020
4.623
0.106
0.336
0.080
0.364
0.014
1.509
0.027
0.057
0.022
0.055
0.013
0.010
0.018
2.621
SECUNDARIO
SECUNDARIO
SECUNDARIO
SECUNDARIO
SECUNDARIO
SECUNDARIO
SECUNDARIO
SECUNDARIO
TERCIARIO
TERCIARIO
SECUNDARIO
TERCIARIO
SECUNDARIO
RCI,n>u
RCLIPU
n>u
RCI,n>u
IPU
RALIA
IPU
IPU
RCI,BPU
RCI,RAÍ
RCI,IPU
RCI,n>u
RCI,IPU
RCI: Represasderecreoconcontactoesporádico;RAÍ:Recargadeaguasubterráneapor
inyección;IPU:Irrigacióndelpaisajeurbano;IA:IrrigaciónAgrícola.
TABLA 2.4.-Plantasdetratamiento deaguasresiduales eneláreade servicio delDistrito
Federal.
Los problemas relacionados con el manejo, tratamiento y eliminación de los residuos
fecales sólidos que suelen generarse en las plantas de tratamiento de aguas residuales,
constituyenuntemadelamayorimportancia.Estosresiduospuedenserpeligrosossinose
tratan o se desechan en forma adecuada. Sin embargo, ya que el tratamiento de aguas
residualesenlaZMVMsellevaacaboprincipalmente conelpropósitoderehusomásque
de tratarlas para su eliminación, los residuos contenidos son aparentemente vertidos
nuevamentealdrenaje, sinningúntratamiento.
MANTA
CAPACIDAD
ORIGINAL (mes)
FLUJO
REAL (mes)
TDPODE
TRATAMIENTO
PRACTICA
DE REUSO
PINTORES
NAUCALLI
SANJUAN IXHUATEPEC
NEZAHUALCOYOTL
UNIVERSIDAD
DE
CHAPINGO
LAGO DE TEXCOCO (2
PLANTAS
DE
TRATAMIENTO)
TERMOELÉCTRICA VALLE
DE MEXICO
SAN CRISTOBAL
LECHERÍA
FORD
CHILUCA
REVILLAGIGEDO CHILUCA
LAESTADÍA CHILUCA
0.005
0.040
0.150
0.200
0.040
0.005
0.030
0.030
NA
0.040
SECUNDARIO
SECUNDARIO
SECUNDARIO
SECUNDARIO
ND
IPU
IPU
RI
IPU
IPU
1.50
1.000
SECUNDARIO
IA.L
0.450
0.250
SECUNDARIO
RI
0.400
0.030
0.030
20
20
20
0.250
0.010
0.030
20
20
20
SECUNDARIO
SECUNDARIO
SECUNDARIO
ND
ND
ND
RI
RI
RI
IPU
RI
RI
CAPACHIAD TOTAL
2.905
1.685
IPU: Irrigación delpaisajeurbano; IA:Irrigación agrícola; RI:Reutilización industrial;
ND:Nodisponible; L:Expansióndellago.
TABLA1 5 .-Plantas detratamiento deaguasresiduales enel área de servicio delEstado
deMéxico.
23.1. -REUTILIZACIÓN YRECICLAJE DEAGUA
Porreutüizacióndel agua se entiende la práctica de recuperar aguas degradadas para
empleadas, luego deaplicarlesun nivel detratamiento adecuado, confinesprácticos. Por
reciclaje delagua seentiende lacapturayrecuperación deaguasdegradadas,paravolvera
usadasenel mismo proceso quelasgeneró; a menudo, el reciclaje puede llevarse acabo
sin un tratamiento excesivo del agua por ejemplo, mediante el empleo de un sistema
industrialdeenfriamiento deciclocerrado.Lasaguasresiduales municipales,queincluyen
elaguageneradaenresidencias,establecimientoscomerciales,yamenudoeninstalaciones
industriales, son la fuente de agua de rehuso de que se dispone más a menudo, luego de
aplicárselesungradosatisfactorio detratamiento.
Otrasfuentes deaguadegradadahansidotomadasencuentaparasurehusoporejemplo,el
agua de lluvia de desagüe yel flujo que regresa dela irrigación agrícola. Sinembargo,la
calidaddeestasotrasfuentes esmenospredeciblequeladelaguamunicipaltratada,porlo
quelaconvenienciaonodesurehusonoestansegura.
Lasactividadesderehuso del agua en la ZMVMcomenzaron de manera oficial en 1984,
conelProgramaNacionaldeUsoEficiente delAgua.Losproyectosparaelrehusodelagua
formaron parte de un programa más amplio destinado a reducir la pérdida de agua y
mejorar los ingresos económicos por este concepto. Durante el periodo 1990-1992, el
programa se concentró en varias actividades para el rehuso del agua en la ZMVM, que
incluyeron la protección de las zonas naturales de recarga del acuífero, la recarga del
acuífero conaguadelluviayaguasresidualesmunicipalesrecuperadas,asícomoelusode
aguasresidualesrecuperadasdelossectoresindustrialydeservicios.
Esteprograma nacional abarcóelestablecimiento denuevosreglamentosparaladescarga
deaguasresiduales enelDistrito Federal;en 1990,seestablecieron lasdisposiciones para
un programa industrial de "pretratamiento" un importante requisito previo para las
actividades de recuperación y rehuso. Distribuyéndose de la manera siguiente: 83 por
cientoparala irrigación delpaisaje urbano ydepósitosenáreasrecreativas; 10por ciento
para uso industrial; 5 por ciento para irrigación agrícola; 2 por ciento para usos
comerciales,como,porejemplo,ellavadodeautomóviles.
El Estado de México ha implementado un programa específicamente diseñado para
aumentarelusodeaguasresiduales municipales.Lasfinalidadesdelprograma incluyen:el
desarrollo de estudios de viabilidad para la construcción de sistemas de tratamiento
adicional,asícomodeunared dedistribución querepartalasaguasresiduales recuperadas
parasurehuso;Lapromoción deproyectosderehusodelaguaentrelossectoresprivadoy
público;larehabilitación de lasplantas existentes paratratamiento de aguas residuales,la
preparación de manuales de operación y mantenimiento, así como de otros registros
destinados a mejorar la administración de los sistemas de tratamiento y rehuso; la
preparación de un cálculo cuantitativo del agua potable utilizada en la actualidad para
diferentes actividades, que es susceptible de sustituirse con aguas residuales recuperadas.
Bajo esteprograma,lasactividadesderehusopotencialdel aguaqueincluyen lairrigación
agrícola, el uso industrial, el paisaje urbano y la recarga de los acuíferos han sido
localizadasdentrodedistritosespecíficos deservicioeneláreadelEstadodeMéxico.Para
elaño2000,elEstadodeMéxicopretendetenercuatroplantasparaeltratamientodeaguas
residualesnuevas,conunacapacidadtotalde8.6mes.
APLICACIONESPARAELREUSODEAGUAS
RESIDUALES
PROBLEMAS
CONTAMINACIÓN DEL AGUA SUPERFICIAL Y
SUBTERRÁNEASINOSEMANEJACORRECTAMENTE.
EFECTO
EN
LA
CALIDAD
DEL
AGUA
IRRIGACIÓNDECOSECHASYVIVEROS
PARTICULARMENTE EN LAS SALES, EN LA TIERRA Y
LASCOSECHAS.
PROBLEMASDE SALUDPUBLICA RELACIONADOSCON
AGENTESPATÓGENOS.
CONTAMINACIÓN DEL AGUA SUPERFICIAL Y
IRRIGACIÓNDELPAISAJEURBANO
SUBTERRÁNEASINOSEMANEJACORRECTAMENTE.
EFECTO
EN
LA
CALIDAD
DEL
AGUA
PARQUES, PATIOS DE ESCUELA VALLAS DE
PARTICULARMENTE EN LAS SALES, EN LA TIERRA Y
CARRETERAS, CAMPOS DE GOLF, CEMENTERIOS,
CINTURONES VERDES, USOS RESIDENCIALES, LASCOSECHAS
ETC..
PROBLEMASDE SALUDPUBLICA RELACIONADOSCON
AGENTESPATÓGENOS.
COMPONENTES DEL AGUA RESIDUAL RECUPERADA
RECICLAJEYREUTILIZACION INDUSTRIAL
RELACIONADOS CON ESCAMADURAS, CORROSION,
ENFRIAMIENTO,
ALIMENTACIÓN
DE CRECIMIENTOBIOLÓGICOYOBSTRUCCIÓN.
CALENTADORES,
AGUA
PROCESADA PROBLEMAS DE SALUD PUBLICA PARTICULARMENTE
LA TRANSMISIÓN ATOMIZADA DE AGENTES
CONSTRUCCIÓNPESADAETC..
PATÓGENOSALENFRIARELAGUA
PROBLEMAS DE SALUD PUBLICA CAUSADOS POR
USOSURBANOSNOPOTABLES
ELEMENTOS PATÓGENOS QUE SE TRANSMITEN EN
PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS, AERE FORMAATOMIZADA
EFECTOS DE LA CALIDAD DEL AGUA EN
ACONDICIONADO,AGUAPARAINODOROS,ETC..
DESCAMACIÓN,CORROSION,CRECIMIENTOBIOLÓGICO
YOBSTRUCCIÓN.
CONEXIONESCRUZADASENLASTUBERÍAS
RECARGADEAGUASUBTERRÁNEA
PRODUCTOS QUÍMICOS ORGÁNICOS EN LAS AGUAS
RESIDUALESRECUPERADASYSUSEFECTOSTÓXICOS.
SOLIDOS,NITRATOSY AGENTESPATÓGENOSTOTALES
RELLENODE AGUASUBTERRÁNEA CONTROLDE
DISUELTOS
EN
LAS
AGUAS
RESIDUALES
LA INTRUSION DE SAL, CONTROL DE
HUNDIMIENTOS,ETC..
RECUPERADAS.
PROBLEMAS DE SALUD DEBIDOS A BACTERIAS Y
USOSRECREATIVOSYAMBIENTALES
VIRUS.
REPRESAS,
LAGOS
Y
ESTANQUES, NEUTRMCACION DEBIDO AL FOSFORO Y A LOS
AGRANDAMDSNTO DE PANTANOS, PESQUERÍAS, NITRATOSALRECIBIRELAGUA
FABRICACIÓNDEHIELO,ETC..
TOXICIDADQUEAFECTAALAVIDAACUÁTICA
REUTILIZACION COMOAGUAPOTABLE
COMPONENTES DE LAS AGUAS RESIDUALES
RECUPERADAS, EN ESPECIAL RESTOS DE PRODUCTOS
MEZCLADA COMO AGUA DEL ACUIFERO,
QUÍMICOSYSUSEFECTOSTÓXICOS.
ABASTECIMIENTODEAGUADETUBOATUBO.
ASPECTOYACEPTACIÓNDELPUBLICO.
PROBLEMAS DE SALUD RELACIONADOS CON LA
TRANSMISIÓN
POR
AGENTES
PATÓGENOS,
ESPECIALMENTEDEVIRUS.
IRRIGACIÓN AGRÍCOLA
TABLA 2.6.-Aplicacionesparalareutilización deaguasresiduales municipales recicladas
yprincipales problemasrelacionadosconcadauso.
Las industrias del Distrito Federal reciclan o rehusan 2.4 mes de aguas residuales,
principalmenteparaprocesosdeenfriamiento. Esta cantidad representa un aumento de25
porcientoconrespectoalnivelderehusoen 1990ydeldobleconrelacióna 1988. Muchas
industrias tienen el potencial para reciclar o rehusar el agua. La industria privada ha
mostrado ya interés en los beneficios del rehuso. Por ejemplo, 26 empresas privadas del
área de Vallejo, en la ZMVM, iniciaron en 1989 un programa de rehuso, para lo cual
establecieronunacompañíapromotoraconfinescomercialesAguasIndustríalesde Vallejo.
Esta compañía rehabilitó unavieja planta municipal paratratamiento de aguasresiduales;
hoy,distribuyeaguarecuperada asuscompañíasaccionistasauncostoigual atrescuartas
partes del preciofijadopor el gobierno para la tarifa de agua potable. Asimismo, se ha
estimadoquela industria rehusa la mayorparte delasaguasresidualestratadas enelárea
de servicio del Estado de México. El mercado potencial para las aguas residuales
recuperadasvaría según eltipo detratamientos empleados, pero puede verse influenciado
porlaspolíticasgubernamentalesrelativasalastarifas paraelaguayalotorgamientodelas
licenciasparaelusodeaguasresiduales.
Unamayorrecuperación deaguasresiduales,asícomounesquema derehusomásamplio,
se desarrollan actualmente en el lago de Texcoco, junto con programas de control y
disminución de tolvaneras. Históricamente, el lago de Texcoco cubría gran parte de las
zonasmásbajas situadasenlaporciónsurdelaCuencadeMéxico.Entreunatemporadade
lluviayla siguiente,ellecho pocoprofundo y salino del lago se secaba yproducía serias
tolvaneras. Para responder a este problema, se estableció en 1971 el Plan Texcoco. La
soluciónconsistíaencrearestanquespermanentesmáspequeñosadentrodellechograndee
irregular, asícomoenrehabilitar lasáreasproblemáticas parauna futura expansiónurbana
y agrícola, mediante elempleo derompevientos yde métodos dereforestación, irrigación
agrícolaymejoramientodeldrenaje, entreotros.
Esinteresante observar que loslagos artificiales másperdurables secrearon utilizando las
lecciones aprendidas del problema del hundimiento. Las altas tasas de bombeo
consolidaron lasarcillasehicieron descender hasta4 metrosel antiguo lecho del lago.El
programa de reutilización del Plan Texcoco incluye la construcción de una laguna
habilitada para el tratamiento de aguas residuales, así como la recuperación del agua de
lluviarecolectadaparalairrigaciónagrícola.Deestamanerasereemplazaráelaguapotable
queactualmenteseutilizaparaestepropósito.
Las aguas residuales han sido añadidas a varios estanques de recreación en el Distrito
Federal a través de varios proyectos de reutilización. Una parte de las aguas residuales
tratadas porocho delasplantas detratamiento de aguas residuales del Distrito Federal se
utilizó para este propósito. Uno de los proyectos más significativos es el uso de aguas
residuales municipales recuperadas para mejorar el ecosistema lacustre de los históricos
canalesdeXochimilco.
La recarga artificial de agua subterránea ha sido usada en la región desde 1943 como un
método para reducir las inundaciones, y esto todavía se aplica en la actualidad. Los
primeros proyectos abarcaban la retención del desbordamiento y la ampliación de la
superficie, la modificación de los canales, y los pozos de infiltración. Muchos de estos
proyectossellevaronacaboenelbasaltoaltamentepermeabledelaszonasaltasylograron
tasas deinfiltración muy altasen los periodos delluvias torrenciales. Larecarga artificial
usandopozosdeinyección sedesarrolló primero enel Distrito Federal alrededor de1953.
Se reportaron cifras de inyección de agua de 0.1 a 0.3 mes; Sin embargo, la fuente o la
calidaddelaguaderecarganosemidióenesosprimerosproyectos,ylamitaddelospozos
fueron cerrados después debido a problemas operacionales. En 1970 se perforaron
alrededor de 56pozos conelpropósito deinfiltrar el agua de lluvia. Estos pozostenían la
capacidad de manejar en conjunto hasta 35 mes de agua. Aunque los pozos no estaban
diseñados para la recarga, el agua de lluvia llegó probablemente al acuífero. El
DepartamentodelDistritoFederal estátambién desarrollando unsistema derepresasenlas
laderasdelaMagdalenaContreras,conelfinderecolectar elaguadelluviaypromoverla
infiltración natural.
ElDDFconstruyó dosplantaspilotopara eltratamiento deagua en 1983,para estudiar el
potencial del tratamiento avanzado de aguas residuales del afluente secundario para su
rehuso como agua potable, y para examinar su potencial para tratar agua subterránea
contaminada. Conbaseenlosresultadosdelasplantaspiloto,seconstruyó otrainstalación
con el mismo propósito, con la capacidad de 0.3 mes, y diseñada tanto para tratar agua
subterránea como parala reutilización potable directa. El objetivo del proyecto derehuso
era mezclar el agua residual recuperada con agua subterránea tratada para añadirla
directamente al sistema de distribución. Normalmente, el agua residual recuperada seusa
paraprocesosquenorequierenaguapotable.
ElProyecto Texcoco estállevando a cabo estudios sobre el rehuso como agua potablede
manera indirecta del agua residual recuperada atravésde larecarga artificial del acuífero
empleando tratamientos secundario y avanzado de aguas residuales municipales. El
afluentefinalpuede serutilizado en represas de infiltración o pozos de inyección. Enun
programa separado llevado a cabo por el DDF, un estudio a nivel de planta piloto está
inyectandoaguaquepasódeltratamientoavanzadodirectamente alacuifero aunritmode
0.05mes.Seutilizanpozosdemonitoreoparadetectarloscambiosdelacalidaddelaguay
delosnivelespiezométricos.
CAPITULO3
PROCESOSYVARIABLESPARALASELECCIÓNDEUN
PROCESODETRATAMIENTODEAGUASRESIDUALES
3.1.- Procesosynivelesdetratamiento para elagua residual.
3.1.1.- Procesospara eltratamiento delagua residual.
Los contaminantes del agua pueden ser removidos por operaciones químicas,físicasy/o
biológicas. Generalmente las plantas de tratamiento utilizan la combinación de los tres
métodos.
3.1.1.1. -Procesos físicos
Son aquellos procesos en los que por medio de la interacción de fuerzas físicas como
pueden ser lagravedad, la diferencia de cargas o la concentración, podemos eliminar una
partedeloscontaminantes.
3.1.1.2. -Procesosquímicos.
Son aquellos tratamientos que funcionan a través de la adicción al agua contaminada de
productos químicos o se efectúan reacciones químicas donde no intervengan
microorganismos,comoagregarcloro.
3.1.1.3. -Procesosbiológicos.
Sontodosaquellosprocesosdetratamientoenloscualesintervienen microorganismos,los
cuales remueven o transforman los contaminantes presentes, este tipo de tratamiento se
utiliza para la remoción de materia biodegradable todos estos contaminantes son
transformados por los microorganismos en materia celular y energía para su organismo.
Estos procesos pueden ser aerobios y anaerobios, el proceso anaerobio tiene una baja
producción de lodos de desecho por el contrario al proceso aerobio que si lo tiene
pudiéndonosprovocarincosteabilidadennuestroproyecto.
3.1.2.-Nivelesdetratamiento.
Sedenominatratamiento de aguas de desecho a cualquier proceso al que se sometan las
aguasdesechoparaeliminarcualquierconstituyentedañinoyreducirsupeligrosidad. Ylos
tiposdetratamientopuedendividirseoclasificarse como:tratamientopreliminar,primario,
secundarioyalgunasvecesterciario.
Eltratamiento preliminar consiste en la eliminación de los elementos quepuedan afectar
nuestras alcantarillas o nuestra planta de tratamiento o pueden ser operaciones unitarias
paraprepararlosdesechosparauntratamientomásimportante.
El tratamiento primario es aquel que consiste en eliminar los sólidos flotantes y en
suspensión, tanto finos como gruesos, algunas veces constituye el primero y único
tratamiento.
El tratamiento secundario es aquel donde se aplican tratamientos biológicos. La materia
orgánicatodavíapresenteseestabilizaconprocesosaerobios.
El tratamiento terciario es aquel consistente en eliminar en un alto grado todas aquella
materiaensuspensión,coloidalesyorgánicas.
3.1.2.1.-Tratamiento preliminar.
Es aquel tratamiento donde se eliminan todos aquellos materiales o componentes que
puedenafectar laoperaciónymantenimientodenuestraplanta,comopuedenserobjetosde
gran volumen, grasas, arenas, animales muertos,troncos, etc. Estetratamiento se efectúa
pormediodecribas.
3.1.2.2.-Tratamiento primario.
Esaqueltratamientoendonde,dondepodemoseliminargranpartedemateriasólidapesada
utilizando la fuerza de gravedad como principio y generalmente se lleva a cabo por
sedimentación.
3.1.2.3.-Tratamientosecundario.
Esla etapa deltratamiento dondepodemos eliminar aquella materia orgánica por medios
biológicosdebidoasubajocostoyalta eficiencia.
3.1.2.4.-Tratamiento avanzado.
Es aquel tratamiento que se realiza después del tratamiento secundario a fin de eliminar
compuestos nobiodegradables y nutrientes. Algunos de estos métodos son la coagulación
química,floculación,sedimentación,carbónactivado,etc.
3.1.2.5.-TratamientoydisposicióndelIodo.
Ellodocomprendelossólidosyloslíquidosqueloacompañan,eliminadosdeldesechoen
el cribado ytratamiento. Los sólidos los podemos eliminar en forma de cernido, arenilla,
lodo primario,lodo secundario ynata. Muchasvecessehacenecesariotratar ellodo para
hacerposibleunaremoción segurayeconómica. Eltratamiento haseleccionar dependede
la cantidad y Características del lodo, de su naturaleza y de sus costos de evacuación y
tratamiento.
El cribado es putrescible y desagradable. Puede eliminarse por quema, entierro, molidoy
retornoaldesechoomolidoytransferencia aundigestordelodo.Lacantidaddecribadoes
variableydependedelasCaracterísticasdedesecho.
La arena y otros productos arenosos pueden estar presentes en cantidades ampliamente
variables. El lodo varia en cantidad y Características, generalmente mas del 90%es agua
quecontienesólidosensuspensión.
Loslodos queremueveeltratamiento deaguasdedesecho puedencontener hasta un97%
deagua.Elobjetodeltratamientodelodosessepararlossólidosdelaguayregresarestaa
laplantadetratamientodeaguasdedesechoparasuprocesamiento.Eltratamientodelodos
puederequerir:
1. Acondicionamiento El lodo setrata con substancias químicas o con calor de manera
quesepuedasepararelagua.
2.-Espesamiento
Remocióndel aguatanto como seaposible mediante gravedad o
por flotación.
3.-Estabilización
Los procesos con la digestión del lodos se emplean para
estabilizar(hacerlosmenosmalolientesyputrescibles)lossólidos
orgánicosdemodoquepuedansermanejablesoempleadoscomo
acondicionadores de suelos sincrear molestias o peligros parala
salud.
4.-Drenado
Remoción posterior del agua por secado del lodo con calor o
succión.
5.-Reducción
Los sólidos se convierten a una forma estable por proceso de
incineraciónuoxidaciónhúmeda.
3.2.-Variables para laselección delproceso.
3.2.1.-Características delagua.
Este concepto es uno de los de mas importancia debido a que, nos permite hacer una
cuantificacion delacantidad decontaminantes presentesenelagua.Laclasificación deun
agua residual consiste en determinar mediante una serie de pruebas de laboratorio, la
concentración deloselementosycompuestosquímicosybiológicosqueesténpresentesen
unaseriedemuestrasrepresentativas.Élnúmeroytipo decompuestosvariadebido aluso
queselehayadadoaesta.Deestamaneraaldefinir suusoydisposiciónfinal,nosseráde
granayudaparadeterminar eltipodecontaminantesquesedeberánremover,asícomoala
calidadfinaldeseada.
3.2.2.-Disposición final delagua tratada.
Unobjetivo delapresentetesisescontribuir dealguna manera alasolución de losgraves
problemasrelacionadosconlasecasesderecursos acuíferos enMéxico,elrehuso deagua
ya sea de origen industrial o domestico es una posible solución; ya que el uso de esta
contribuyeenormementeaaliviarlaproblemáticaactual.Elaguaresidualtratadapuedeser
usadaendiversasactividadescomo:enelriegodeáreasverdes,lavadodeautos,usoenla
construcción, control de incendios, descarga de sanitarios, recarga de acuíferos, e incluso
aunque incosteable para consumo humano. Su rehuso también es posible para el sector
industrial como:sistemasdeenfriamiento, transporte demateriales,descarga ensanitarios,
riegodejardines, etc.. que de alguna manera contribuye a la recuperación parcial de la
inversión. Así de esta manera podemos identificar tres tipos de disposición en el agua
tratada que consisten en: descarga a drenaje o alcantarillado, en su rehuso y en su
disposiciónencuerposdeaguacomoríos,lagosyrecargadeacuíferos.
3.2.3.-Disposición deresiduososubproductos deltratamiento.
Otrofactor importantequedebeconsiderarseparalaeleccióndelprocesodetratamientoes
el tipo y cantidad de subproductos o residuos que el proceso genera. Los residuos del
tratamiento impactan directamente a los costos de operación y en algunos casos llega a
representar un gran inconveniente por su potencial contaminante. Esto quiere decir que
debemos favorecer a un proceso cuyos desechos estén suficientemente estabilizados. Ya
que en caso contrario tendríamos que disponerlo y tratarlo en lugares adecuados
ocasionándonosunincrementoenloscostosdeoperación.
3.2.4.-Condicionesambientales.
Un factor que afecta a nuestro tratamiento son las condiciones ambientales, ya que cabe
recordar quecuando elegimosun proceso enel cual intervendrán factores biológicostales
comobacteriasyalgunosotrosorganismoscomoenzimas.Variaralavelocidaddereacción
deacuerdoalatemperaturapresente.Porejemplo atemperaturasbajas,laactividadesbaja
yporelcontrarioatemperaturasaltaslaactividad esalta.Paracadatipodeprocesoexisten
intervalos de temperatura que se deberán respetar para una operación eficiente de los
mismos.
3.2.5.-Areadisponible.
Existenalgunosprocesosque sonmásversátilesqueotrosenesteaspecto,yaquealgunos
ocupanmenosáreaquelosdemás.Siendoestodegranimportancia dondelosterrenosson
carosoescasos.
3.3.-Selección delproceso.
Aquí se describirán algunas de las características más generales de los procesos más
convencionales paraeltratamiento de aguasresiduales. En elcaso deltratamiento deun
aguaresidual domestica sonaplicableslagran mayoría delosprocesosquímicos,físicosy
biológicos o alguna combinación de estos. En la siguiente tabla se muestra una relación
entre eltipo de contaminante y los procesos que pueden ser aplicados para su remoción,
cabeaclararqueenestatablasolosemencionanlosprocesosmasaplicadosyconocidos.
CONTAMINANTE
SOLIDOSSUSPENDIDOSYSEDIMENTABLES
ORGÁNICOSBIODEGRADABLES
NITRÓGENO
FOSFORO
NITRÓGENO
Y
(SIMULTÁNEAMENTE)
PATÓGENOS
TRATAMIENTODELODOS
FOSFORO
PROCESODETRATAMIENTO
CRIBADO Y DESMENUZADO, REMOCIÓN DE
ARENA, SEDIMENTACIÓN, FILTRACIÓN,
FLOTACIÓN, COAGULACION-FLOCULACIONSEDIMENTACION.
PROCESOSAEROBIOS:
LODOS ACTIVADOS, FILTRO SUMERGIDO,
FILTRO PERCOLADOR, DISCOS BIOLÓGICOS
ROTATORIOS,LAGUNASAIREADAS.
PROCESOSANAEROBIOS:
FOSA SÉPTICA, TANQUE IMHOFF, LAGUNA
ANAEROBIA, DIGESTOR CONVENCIONAL,
FILTROANAEROBIO,REACTORDELECHODE
LODOSCONFLUJOASCENDENTEYREACTOR
DELECHOFLUIDIFICADO.
SISTEMASNATURALESCONSTRUIDOS.
VARIANTES DE PROCESOS QUE COMBINAN
LA
NITRMCACION
CON
LA
DESNITRIFICACIÓN, SISTEMAS NATURALES
CONSTRUIDOS, DESORCIÓN CON AMONIACO
INTERCAMBIO IÓNICO, CLORACION EN EL
PUNTODEQUIEBREYOSMOSISINVERSA.
ADICCION
DE
SALES
METÁLICAS.
COAGULACION-FLOCULACIONSEDIMENTACION CON CAL, REMOCIÓN
BIOLÓGICA DE FOSFORO Y SISTEMAS
NATURALESCONSTRUIDOS.
PLANTAS PAQUETE
CON BIOMASA
SUSPENDIDA PARA LA REMOCIÓN DE
MATERIA ORGÁNICA Y NUTRIENTES QUE
USAN
LA
NITRIFICACION
Y
DESNITRIFICACIÓN BIOLÓGICA Y SISTEMAS
NATURALESCONSTRUIDOS.
GAS CLORO, DIÓXIDO DE CLORO,
HIPOCLORITO DE CALCIO, HIPOCLORTTODE
SODIO, OZONO, LUZ ULTRAVIOLETA Y
LAGUNAS.
DIGESTION
ANAEROBIA,
DIGESTION
AEROBIA,
COMPOSTEO,
SECADO,
INCINERACIÓN,ESTABILIZACIÓNCONCAL.
TABLA #3.1. - Procesos de tratamiento aplicados para la remoción de algunos
contaminantes.
3.3.1.-Remoción desólidossedimentablesysuspendidos.
En la remoción de sólidos suspendidos y sedimentables, se debe aplicar el cribado y la
sedimentación enuna fase inicial del tratamiento, para la remoción de sólidos gruesosy
suspendidos. Lafiltraciónen caso de requerirse se debe aplicar después del tratamiento
terciarioosecundarioyaqueencasocontrario,enelmediofiltranteseretendríantodoslos
sólidos suspendidos (que podrían ser removidos por otras operaciones más económicas)
pudiendollegar aprovocartaponamientos enelfiltro.Lafiltraciónsuelesereficiente enla
remoción de sólidos suspendidos, sin embargo este requiere de un mayor esfuerzo
operacional queunsedimentador.
La precipitación química (COAGULACION-FLOCULACION-SEDIMENTACION) es
utilizada para facilitar laremoción de sólidos enun sedimentador primario,asícomo para
la remoción de fósforo después del tratamiento secundario. En el caso del agua residual
domésticano esjustificable lautilización deuntratamiento químico,pueslaremoción de
sólido,pueden serllevadosacaboencostosmenorespormedio deuntratamientofísicoo
biológico. Además los lodos en un tratamiento químico son producidos en mayores
cantidadesycontienen salesnobiodegradables loquenospodríaocasionar inconvenientes
parasudisposición final.
La flotación es utilizada para la remoción de grasas, aceites o material flotante,
contaminantes que en el primer caso se presentan en grandes cantidades en las aguas
residuales domesticas y en el segundo se pueden aplicar sistemas menos complejos. Las
trampasdegrasassimplespuedenlimitarlaentradadegrasasyaceitesalaplanta.
3.3,2.-Remoción demateria orgánica biodegradable.
3.3.2.1.-Sistemasaerobios.
Enlossistemasdetratamientoaerobiosseidentifican básicamentecincoprocesos,esdecir,
el sistema de Iodos activados, las lagunas aireadas (estabilización) elfiltropercolador, el
filtro sumergidoyeldiscobiológico rotatorio.Losdemássistemasaerobiosexistentesson
variantes,combinacionesomejorassecundariasdeestosprocesosbásicos.
Ladisponibilidaddeláreaeselcriterioquelimitalautilizacióndelagunasdeestabilización
ya que requieren, en comparación un área 70 veces mayor. En centrosurbanos,los altos
costosdelterreno sonelfactor restrictivo enla seleccióndeeste sistema. Sinembargo es
un sistema que prácticamente no requiere de equipo electromecánico, tiene los
requerimientos más bajos de personal, es capaz de producir agua para riego y elimina
coliformes. Todos los demás sistemas biológicos aerobios como sonlos lodos activados,
filtro sumergido,filtropercoladorydiscosbiológicosrotatoriospuedenseraplicadosenel
tratamiento de agua residual doméstica. En este caso la elección de un sistema de
tratamientoestarárestringidobásicamenteasucostodeoperaciónymantenimiento.Enun
aguaresidual conalta concentración de materia orgánica en la cual serequiera aplicar un
tratamiento que produzca un agua residual, es conveniente desde el punto de vista
económico la combinación del proceso denominado UASB con alguno de los procesos
aerobiosanteriormentemencionados.
3.3.2.2.-Sistemasanaerobios.
Los sistemas anaerobios han sido clasificados en tres generaciones, la primera es aquella
queengloba procesos anaerobios caracterizados portener labiomasa en suspensión y con
sistemas de distribución de agua residual no adaptados para lograr homogeneidad en su
distribución.Enlosdesegundageneración,losmicroorganismossonretenidosenelreactor
por medio de un soporte (empaque) para que se adhieran, en forma debiopelicula obien
por medio de su sedimentación. En estos sistemas se ha separado el tiempo de retención
hidráulica del celular y se ha mejorado considerablemente el sistema de distribución del
agua. Además,eldiseño delas instalaciones hapermitido su modulación y compactación.
Los reactores de tercera generación poseen también los microorganismos en una
biopelicula. Pero el soporte se expande o fluidifica con altas velocidades de flujo. Los
resultados más importantes obtenidos durante el desarrollo tecnológico a través de las
generaciones dereactores son ladisminución deltiempo deretención hidráulica de díasa
horas, lacreación deinstalaciones compactas, así como el incremento enlaeficiencia del
tratamientodeaguaresidual.
Dentrodelosprocesosdeprimerageneración,lasfosas sépticasylostanques immhofhan
sidoutilizados ampliamente debido a su bajo costo de inversión así como de operación y
mantenimiento. Sin embargo este tipo de sistema poseen baja eficiencia de remoción de
contaminantes únicamente se limitan a la remoción de sólidos suspendidos en un 60%y
prácticamentenoremuevenmateriaorgánicasoluble.Unatecnologíaquesustituyeysupera
al tanque ImhofF, considerando el mismo costo de inversión y operación, es el reactor
anaerobiodelechodelodosconflujoascendente.Estereactorremuevedeun70a80%de
la materia orgánica en suspensión y soluble. Las lagunas anaerobias presentan el mismo
inconveniente delasaerobias,necesitan ocuparuna superficie extensa deterreno.Elfiltro
anaerobio es un reactor que retiene la biomasa anaerobias un empaque lo que le confiere
mayorversatilidad ensuoperación,sinembargoelempaqueprovocauncostoadicional.El
procesodecontactoanaerobiocomprendeun digestor completamente mezclado yrequiere
de un agitador y un sedimentador así como un equipo de bombeo de lodo, lo que afecta
directamente a los costos de inversión y de operación. Por otro lado existe el reactor
anaerobio de lecho de lechofluidificadoy aunque posee una capacidad de remoción del
orden de 4 a 5veces mayor que los otros reactores anaerobios, no ha sido aplicado con
amplitud debido a su compleja operación. Con base a lo anterior se puede recomendar
ampliamente la utilización del reactor anaerobio de lecho de lodos con flujo ascendente
(UASB) que ha probado ser una tecnología barata y eficaz en la remoción de
contaminantes. Esta tecnología es ampliamente utilizada en Europa y en algunos países
americanoscomo:Brasil,Cuba,ColombiayempiezaaserloenMéxico.
3.3.2.3.-Procesosacoplados.
Losprocesos acoplados aerobios-anaerobios aumentan la eficiencia del tratamiento delas
aguasresiduales.Enlaetapaanaerobiaseeliminalamayorcantidaddemateriaorgánicaen
el agua residual y en la aerobia se pule el afluente anaerobio. La calidad del agua es
recomendada para surehuso enriego,lavado decochesycalles e inclusive en ladescarga
desanitarios,con una adecuada desinfección entodos los casos. Una de lasventajas más
importantes que ofrece este tipo de acoplamiento, además del decremento del costo de
inversión yoperación,esdeladisminución enmasde 5veceslaproduccióndelodoalser
comparada esta con la de un sistema aerobio solo además de que el lodo producido se
encuentraestabilizado.
3.3.2.4.-Remoción denutrientes.
El contenido de nutrientes en el agua provoca problemas como la eutroficacion acelerada
enlagosfavorece elcrecimientodealgas,provocandounconsumodeoxigenoadicionalen
los cuerpos acuíferos, son tóxicos para los organismos acuáticos superiores y reduce la
eficiencia decloración del agua.Por estasrazonespara lograrunacalidad deaguatratada
quepuedaser dispuesta encuerpos acuíferos, esnecesario eliminar losnutrientesdelagua
residual. Enel caso del rehuso del agua en actividades no restringidas, este aspecto no es
necesario pero sí deseable. Para la remoción de nutrientes es posible aplicar procesos
fisicoquimicos, pero sus elevados costos y generación de lodo no fácilmente tratable, los
hacen en muchos casosno recomendables. Lautilización de sistemasbiológicos para este
objeto es lo más adecuado. Existen sistemas de tratamiento con biomasa suspendida que
están capacitados para la remoción simultanea de nitrógeno y fósforo. Los sistemas con
biomasafijaúnicamenteremuevennitrógeno.
Porotraparteexisteunagranvariedad de sistemasdetratamiento deaguasquehacenuso
de plantas vegetales, llamados estos "sistemas naturales construidos". Ejemplos de ellos
son el filtro de lecho de raíces (wetland) con flujo subsuperficial o superficial, el
tratamiento conbase en lama o lirio acuático, etc. Estos sistemas poseen la capacidad de
eliminareficientemente simultáneamentemateriaorgánicaynutrientes.
3.3.2.5.-Remoción deagentespatógenos.
Esta esrecomendable en todo afluente de una planta de tratamiento y debe ser realizada
cuandoelaguatratadaseadestinada arehuso.Elclorodebidoalaaltadisponibilidad enel
mercado y a la experiencia acumulada es el desinfectante mas utilizado. Sin embargo la
desinfección conluzultravioleta notieneunefecto residual,porloqueserecomiendaque
elaguatratada séreuseo disponga inmediatamente enunadosis adecuada, el cloro posee
unefecto residual por loquesuuso esrecomendable cuando haya que almacenar elagua
parasuposteriordisposiciónorehuso.
Otrotratamientoqueseriatambiénposibleconsiderar esladesinfección conozono,peroel
costodeinversiónesaltoalcompararloconlosotrosdostratamientos.
3.3.2.6.-TratamientodeIodoaerobio.
Eltratamiento del lodoinicia con sudeshidratación con el objeto de manejar menosagua
durante la estabilización de este. La deshidratación puede llevarse a cabo en
sedimentadores, ensistemasdeflotación,en centrífugas, etc. unavez concentrado ellodo
este se somete a cualquiera de los siguientes procesos de estabilización: digestión
anaerobia, oxidación aerobia, composteo, tratamiento con cal o tratamiento con calor.
Durante el proceso de estabilización la fracción de sólidos suspendidos volátiles es
reducida, esdecir el lodo se mineraliza. Alfinalizarla etapa de estabilización, el lodo se
sometedenuevacuenta aunproceso dedeshidratación donde frecuentemente esusadoel
acondicionamientoquímicoconjuntamente confiltrospresaobanda.
Eltratamientodelodoaerobiodebeserrealizadopormediodeunadigestiónanaerobia.La
digestiónaerobiaylaincineracióntienen encomúnelaltocostodeinversiónyoperación.
Enelsegundocasosedebeinstalarequipodecontrolparaevitarlacontaminacióndelaire.
El sistema de composteo requiere mano de obra para el mezclado de laspilas, ademásde
demandar mayor área para su localización. La utilización de lechos de secado tiene el
inconveniente deproducir malosoloresyderequerirunárea extensapara su localización,
sinembargodebidoala sencillezensuoperación se hautilizado confrecuencia. Seaclara
que los lechos de secado no estabilizan el lodo, solamente lo deshidratan, por lo que es
necesariountratamiento,quepuedeserlaestabilizaciónconcalenbaseseca.
3.5.-Procesosaerobios.
3.5.1.-Lagunasdeestabilización aireadas.
Enestossistemaslasimbiosisentrebacteriasyalgasseaprovechaparadegradarlamateria
orgánica;lasprimerasconsumen lamateria orgánicayoxigeno produciendo CO2,mientras
que lassegundas consumen CO2y producen oxigeno por medio de la fotosíntesis, lo que
mantieneconcentraciones deoxigeno disueltasadecuadasenlazonasuperior delalaguna.
Un sistema de tratamiento basado en lagunas generalmente se compone de dos o tres
estanques,conectadosenserie.Laprimeraesdeltipofacultativa (zonaaerobiaenlaparte
superioryzonaanaerobiaenlaparteinferior) conunaprofundidad entre 1y 1.5 metros;La
segunda es de tipo de oxidación (no hay zonas anaerobias) con una profundidad de 1
metros. Siseinstalaunatercerlagunaseráconobjeto dedarunpulimientoalaguatrataday
abatir laconcentración enmicroorganismos coliformes.
Como criterios generales de diseño pueden considerarse de 6 a 8m de terreno por
habitante, con tiempos de retención hidráulicos entre 40 y 60 días. Con esto se logra una
eficiencia enlaremocióndeDB0 5 solubledelordendel95%yencoliformes del99%.Las
lagunas aireadas se distinguen de las facultativas principalmente por que seles suministra
oxigeno mediante mecanismos de aireación artificial, generalmentelograda con aireadores
flotantes. Enestamodalidaddelproceso,dependiendodelaprofundidad ydelapotencia de
agitación instalada, setendrán zonas aerobias y anaerobias. Su profundidad varia entre 2y
3m2delagunaporhabitantecontiemposderetención de20días.Loslodosquesegeneran
en lagunas deben ser evacuados en intervalos de tiempo de 1 a 3 años y su grado de
estabilizaciónpermiteladisposiciónencampooenrellenosanitario.
LAGUNA AIREADA
AQUÍ
Atr»idof$
\
3.5.2.-Proceso delodosactivados.
Alfitor§$
Alrtilortt
En losprocesos de lodos activados, los microorganismos se encuentran mezclados con la
materia orgánica que digerirán para crecer y sobrevivir. Cuando los microorganismos
crecen y son mezclados con la agitación del aire estos tienden a agruparse (floculacion)
paraformar unamasaactivademicroorganismos denominada lodo activadoya lamezcla
de este lodo con el agua residual se llama licor mezclado. El licor mezclado fluye del
tanque de aireación a un clarificador secundario donde el lodo activado sedimenta. Una
porcióndellodosedimentadodebeserretomado altanquedeaireación para manteneruna
apropiada relación sustrato- microorganismo y permitir así una adecuada degradación de
lamateriaorgánica.
Debidoaqueeneltanquedeaireaciónseproducelodoactivadoporlareproducción delos
microorganismos, una cierta cantidad debe ser desechada del sistema con el objeto de
mantener constante su concentración en eltanque de aireación; esto es lo que se conoce
comolododepurga.Porotraparte,unrequerimiento básicodelsistema delodosactivados
es su adecuada aireación, que puede ser realizada mediante difusores o aireadores
mecánicos. En el reactor completamente mezcladas las partículas que entran altanque de
aireación son inmediatamente difundidas en todo el volumen del reactor logrando una
homogeneidad completaenelmismo.Laconcentración decontaminantes enelreactores,
idealmente,lamismaentodoelvolumendeltanque.
LODO ACTIVADO
AQUÍ
rtéltuit
it lutott
3.5.3.-Filtros percoladores.
Este esun sistema que permite poner al agua residual en contacto con cultivos biológicos
adheridos aunempaque, suficientemente espaciado para quecircule el aire.El material de
empaque debe contar con una amplia relación área/volumen, ser durable y de bajo costo.
Los filtros percoladores se clasifican en función de la carga orgánica alimentada en baja
media y alta tasa. Con los sistemas de baja tasa se obtienen las mejores eficiencias en la
remoción de DBO5 (90 al 95%) y un efluente nitrificado. Los filtro de media y alta tasa
tieneneficiencias del85al90%y suefluente esta soloparcialmente nitrificado, ademásen
estos sistemas se requiere de la recirculacion del efluente, lo que significa un gasto
energéticoadicional.
O *u é
f ftu m rt
tm
3.S.4.-Sistemadediscosbiológicos rotatorios.
Este sistema consiste en un empaque circular giratorio en el cual se encuentra la biomasa
adherida.Eldiscorotasobresuejelentamenteconun40%desusuperficie sumergidaenel
aguaresidual,mientrasqueelrestoentraencontactoconelaire,labiopelicula interacciona
conelaireyelaguaenforma sucesiva.
El agua tratada pasa posteriormente a un sedimentador secundario, en donde se separa la
biopeliculadesprendida,queconstituyeloslodosdepurgadelsistemayquehayquetratar
antesdesudisposiciónfinal.Elprocesonorequiererecirculacion ysuscostosdeoperación
sonreducidos. Engeneral,serealiza arreglos dedosotrestanquesdediscosbiológicosen
serie, lo que puede llevar a altas eficiencias de remoción de materia orgánica y en la
nitrificación.
BI0DISC0
Disco» 0« rustico
Aguí
rttlduil
3.5.5.-Filtrosumergidoaerobio.
Este sistema consiste de un tanque empacado con elementos plásticos o piedras El
empaque que provee área para la adherencia de los microorganismos, se encuentra
sumergido en el agua residual. Él oxigeno debe ser incorporado al agua mediante unos
difusores deairepuestosenelfondo delreactor acoplados aunsistemadecompresión
El material de empaque puede ser sustituido por piedras, plástico, materiales cerámicos e
inclusive materiales de origen vegetal. Un filtro sumergido no contiene partes móviles \
combina un tratamiento con base en biopelicula y biomasa en suspensión características
que le confieren una concentración alta de microorganismos, proporcionándole capacidad
paraeltratamiento dealtascargasdemateriaorgánicayestabilidad ensuoperación.
FILTRO SUMERGIDO
Agut rulttiil
3.6.- Procesos anaerobios.
3.6.1.- Fosaséptica ytanque ImhofT.
Lafosasépticapuedeconsiderarseundigestorconvencional aescalareducida. Suusoseha
limitadoatrataraguasdedesechodecasashabitación, escuelas,etc.generalmenteenzonas
ruralesendondenoexisteelserviciodedrenaje.
Eltanque Imhoff es un sistema un poco mas elaborado que una fosa séptica, ya que crea
dos compartimentos distintos, el de decantación y el de digestión. Esto impide que el
biogasformado enlacámaradedigestiónalterelascondicioneshidráulicasdelacámarade
decantación,lograndodeestaformaunincrementoenlaeficacia deoperación.
3.6.2.-Lagunas anaerobias.
Este es un proceso rústico empleado en aguas de desecho industriales evacuadas a
temperatura mayor a la del ambiente y con cierto contenido de sólidos suspendidos
sedimentables. Consiste en tanques profundos de hasta 10mts. En donde las condiciones
anaerobias prevalecen, con la excepción de una pequeña zona en la superficie. Un punto
particularmente problemático son los malos olores asociados con estos sistemas y los
tiemposderetenciónhidráulicasonengeneralmayoresalos7 días.
3.6.3.-Digestoranaerobio.
Este sistema es aplicado principalmente para la estabilización de lodos de desecho
provenientes del proceso de lodos activados, aunque en la actualidad sus limitadas
eficiencias hanhechoqueseasustituidoporlaversióncompletamente mezclada(altatasa).
Consiste de un tanque cerrado sin agitación y sin calentamiento, en donde el desecho a
tratar se estratifica en zonas definidas. La zona microbiana ocupa cerca del 30% del
volumentotaldeltanque,yposeetiemposderetenciónhidráulicamayoresde30días.
3.6.4.-Reactor decontactoanaerobio.
Consiste en un reactor completamente mezclado acoplado a un decantador que separa la
biomasa para que sea recirculada al reactor. Es el equivalente anaerobio de los lodos
activados.Elproblemaconestesistemaloconstituyelainadecuada separacióndeloslodos
anaerobios en el decantador, puestienen la tendencia de flotar, debido a las burbujas de
biogas atrapadas enélfloculo.Esto sepuede llegar a solucionar colocando un sistema de
desgasificación entreelreactor y el decantador. Lostiempos de retención hidráulicos son
delordende5 días.
3.6.5.-Filtroanaerobio.
Este sistema consiste en un reactor de flujo ascendente o descendente empacado con
soportesplásticosopiedrasde3a 5cm.Dediámetroenpromedio.Elcoeficiente devacío
debe ser grande para evitar taponamientos, lo que se puedetraducir en un área especifica
inferior a 100m2/m3.
3.6.6.-Reactoranaerobio delechodelodosconflujoascendente.(UASB)
Estereactor estaconstituido poruna camade lodoslocalizada enel fondo del reactorcon
unvolumenaproximadode 1/3delvolumentotaldeeste.
Enlapartesuperiordelreactor secolocaelsistemadecaptación debiogascuyafunción es
la de captar el biogas formado y favorece la buena sedimentación de los granulos
anaerobios quepudieronhaber atravesado, lascampanas colectoras debiogas.Estoquiere
decirqueenlapartesuperiordelascampanasselocaliza lazonadesedimentación delodo
libredelaagitaciónproducidaporelbiogas.
Lazonaubicada entre lacama de lodosy lascampanas colectoras debiogas sedenomina
lechodelodosozonadeexpansióndelodo.Enellasealojaellodoexpandidoporlaacción
delbiogas.
La particularidad de este reactor radica en el hecho de retener dentro del reactor los
microorganismosenformadegranulosofloculos,loqueaumentafuertemente eltiempode
retencióncelular.Conestoesposibleoperarelsistemaconreducidostiemposderetención
hidráulica y con volúmenes de reactor limitados, conservando buenas eficiencias en la
remociónde materiaorgánica.Porotra parte, seobtiene ademásuna mayor estabilidad en
suoperación,unciertogradoderesistenciaaproductostóxicos,avariacionesalaentraday
aperiodossinalimentación.
Elreactor anaerobio delecho delodos altenerflujoascendente permiteuna selección de
microorganismos, y favorece la formación de un lodo con buenas propiedades de
floculacion y sedimentación,quedacomoresultadounacama delodosenlaparte inferior
del reactor. En este tipo de reactor se procura eliminar las necesidades de agitación
mecánica y la formación de zonas muertas, mediante una adecuada distribución de las
entradasdeaguaenlabasedelreactor.
Elaspectofundamental deestetipodereactorloconstituye loslodosgranulares,necesarios
parauncorrectofuncionamiento. Alarrancarestetipodereactor, loideal esinocularlocon
un volumen suficiente de este tipo de material. Un arranque sin este procedimiento es
también posible, dada lacapacidad de algunas aguas residuales para desarrollarlo, peroel
tiempoparaalcanzarlosnivelesdeoperacióndeseadosseriadealrededor de6meses.
CAPITULO4
COMPONENTESYCALCULODEUNAPLANTADE
TRATAMIENTO.
4.1.- DESCRIPCIÓN DE LOS COMPONENTES DE LA PLANTA DE
TRATAMIENTO.
El sistema de tratamiento esta integrado por: cribado, desarenador, homogeneización,
tratamientobiológico,filtrado,sedimentadoyclorado.
4.1.1. -UND3AD DE PRETRATAMIENTO.
4.1.1.1.-CRD3ADO.
Consiste en un registro provisto de una criba, que consta de una serie de barras
rectangulares de metal de 3/16" * 1" y una inclinación de 60° para retener la basura que
pueda traer consigo el agua y así evitar obstrucciones, tanto en el impulsor de la bomba,
como enlastuberías.También consta deuna charola paralarecolección dedichabasura.
4.1.1.2.- DESARENADOR
El objetivo de esta unidad esretener partículas pequeñas y pesadas por sedimentación, a lo
largo de un canal doble de 3.15m. de longitud por 0.20m. de ancho en cada uno de los
canales. Esta unidad es de operación alterna, y cuyo funcionamiento es por medio de
compuertas manuales; teniendo el fin de proteger las tuberías y el equipo mecánico así
como impedir laacumulación deestosmaterialesenelfondo del reactor.
4.1.1.3.-TANQUEDE HOMOGENEIZACION.
Es indispensable que exista una homogeneizacion adecuada para evitar que lleguen al
reactor UASB corrientes muy concentradas, que incluso provoquen la muerte de los
microorganismos. También es importante suministrar un caudal constante enel transcurso
del día para quetodo el volumen reciba el mismo tratamiento. En este sentido, eltanque
cumplelasdosfunciones, unadehomogeneizar ylaotracomocárcamo debombeo,cuyas
dimensionesson3m.*3m.*3.40m.de profundidad.
4.1.1.3.1. - BOMBASDEALIMENTACIÓN.
Son dosbombas sumergibles, cuyo propósito es desmenuzar los desechos orgánicos para
favorecer ladegradacióndelosmismosyevitarlaobstrucciónenlainstalaciónhidráulica.
Estasbombas sonmarcaBARNES,modelo SP-5,de2HP. tipo trituradorasyuna desus
funciones esladealimentardeuncaudalconstantealaunidaddepretratamiento.
La bomba tiene la descarga roscada de 2", y se suministra con 7 m. De cable de
alimentación.Elcabletienetresconductorescalibre 12WGtipo SJ:negro,blancoyverde,
losconductoresnegroyblanco,sonlaslíneasdealimentación yelconductor verde,esde
tierraefectiva. Laversión automática delabombacuentaconuninterruptor dearranquey
parointegrado;esteesdeltipoflotador,conmicroswitch.Elcabledelflotador (pera)esde
calibre 14AWG,lomismoquesuinterconexiónconelcabledealimentacióninterna.
4.1.1.4.-UNIDADAFORADORA (PARSHALL).
Elaforador Parshallesunelementocalibradoparalamedicióndeaguaencanalesabiertos,
que consiste en una sección convergente con piso a nivel, una sección de garganta con
fondo inclinado ascendente.Enlasecciónconvergente secolocaun elemento quepermite
medir la altura del agua. En este caso elflujode agua de diseño en el reactor es de 0.7
lt/seg,loquecorrespondeaunaalturadeagua(tirante)de5.31cm.Aunquedebidoaquese
producenondas,puedefluctuarde4.81a5.81cm.
4.1.2. -REACTORUASB.
Esunaunidaddeconcretoarmadodeseccióntransversal rectangular, dondesellevaacabo
ladegradación de la materia orgánica por medio demicroorganismos que no requieren de
aire,siendopartefundamental delproceso.
4.1.2.1.-ALIMENTACION DELAGUA.
Tiene un sistema de alimentación diseñado de tal manera que permite distribuir el agua
haciaelfondodelreactorydetectar cualquierproblemadetaponamiento,pormediodeuna
cajapartidora.LatuberíadealimentaciónesdePVChidráulicode2Vz\
4.1.2.2.-PURGADELODOS.
El sistema consta detuberías dediámetro de4" quepermiten mantener ciertacantidad de
lodos,yencasodequeseexcedan sevierten altanquedelodospormediodedosválvulas
demariposadefierrofundido de4" Estaselocalizaaunaalturade 1.2m. sobreelniveldel
piso.
4.1.2.3.-SALIDA DELBIOGAS.
EnelreactorUASBexisteunasalidaparaelbiogasqueesdetubodePVChidráulicode2
Vi\ quedescargaenlapartesuperiordelmismo.
4.1.2.4.-SALIDA DEAGUA,
Lasalidadeaguasehaceporconducto deunacanaletarecolectoraqueseencuentradentro
delreactorUASB,estalaconduceporgravedadalagárgola,colocadafuera delreactor.
4.1.3. - FILTRO PERCOLADOR.
Esuntanque debaseempacada. La alturatotal esde4.10m. incluyendo el soporte.Dicho
soporteesunaestructurademaniposteríadeseccióncircular.Estecomponentemedianteun
sistemarociadorpercolaelaguacontinuamenteporelmedioplásticodeempaquehastaun
drenaje inferior. Al paso del agua por el soporte asistente donde crean las bacterias
aerobias,elaguacompleta elproceso dedepuración de materiabiodegradable, arrastrando
alavezparte deestabiomasa,controlandoasísucrecimiento.
4.1.3.1.-SISTEMA DE ALIMENTACIÓN DE AGUA.
Esta conformado por tubería de fierro galvanizado ytubería de PVC, así como un sistema
deaspersoresqueprovocan queelaguasedistribuyademanera homogénea.
4.1.3.2.-SISTEMA DE RECIRCULACION.
Consta de dos bombas centrifugas horizontales marca BARNES modelo 3SE-203 de V2
H P ; quedebenrecircular un caudal de 1.17 lps del filtro percolador alagárgoladel reactor
UASB.
4.1.4. -SEDIMENTADOR.
El sedimentador es una unidad de concreto armado, con fondo inclinado y una mampara
vertical, para provocar la sedimentación de los lodos generados en el filtro percolador,
asimismo la separación de espuma que seproduce en el filtro percolador. Para evacuarlos,
existe un paso de tubo de 4" que por medio de vasos comunicantes los lodos pasan a un
registro que se encuentra a un costado del sedimentador, estos para ser transportados al
tanque delodos seutilizan dosbombas autocebantes marcaBARNES,modelo2SE203 de1
HP.
4.1.5.-TANQUEDECONTACTODECLORO.
Esunaunidad deconcreto de 1.6m. *2.00my una profundidad de 1.40m.consta deuna
mamparaensuinteriorde1.70m.dealtura.Enestaunidadsellevaacabolacloración.
4.1.S.1.-DOSIFICADO DECLORO.
El dosificador decloro consta deuna bomba marca PULSATRON modelo LPD4 SAPT
Cl yuntanque de mezclado,ubicados en el interior dela caseta deoperación. Labomba
estaconstruidadeplástico,tieneunatuberíadesucciónydescargade%".Laprimerallega
altanquedemezcladoylasegundaalcanaldeaguaaclorar.Laconcentración delclorose
regulaatravésdeunaperillaubicadaenlaparteposteriordelabomba.Labombaesde127
volts,60HZydeunasalidamáximade25gpm.
4.2.-OPERACIÓN DELSISTEMADETRATAMIENTO.
Unadelasventajas deestetipo deplanta detratamiento, es quesuoperación es sencilla;
sin embargo, su operación requiere sumo cuidado en todos los componentes del sistema,
paraevitarquesepresentenproblemas.
4.2.1. -UNIDADDEPRETRATAMIENTO.
Laoperacióndetodosloselementosqueconforman launidad depretratamiento sellevaa
caboconforme elaguaesconducidaporgravedad.Primero esinterceptadalabasuraporla
criba y la arena sedimentada en el desarenador, el agua continua hasta el tanque de
homogeneización.
4.2.1.1.-BOMBAS DE ALIMENTACIÓN.
La operación de las bombas se hará de manera automática, tienen electro-nivel integrado,
que almomento enqueelaguaalcanza elnivel,estehace que arranque. Para evitar el golpe
de ariete sobrelatubería ylabomba setieneuna válvula deretención (check) encada línea.
Pmr*alTrrlínw at^Mcror'se cuenta con dos bombas, instaladas en el tanque de
homogeneización, quedescarga alaforador Parshall.
El flujo se medirá en el aforador Parshall , en el cual el tirante deberá de ser de
5.31centímetros, el excedente se regulara por medio de la válvula de compuerta localizada
aun costadodelaentradadel sistema detubería alaforador, en laparte superior del reactor
UASB.
4.2.3. -FILTRO PERCOLADOR.
El flujo de alimentación vendrá del reactor UASB, por medio de una tubería de 3", el
escurrimiento espor gravedad.
4.2.3.1.-SISTEMA DE RECIRCULACION.
Esnecesariorecircularuncaudal de 1.17 litrospor segundo delfiltropercolador alreactor
UASBporloqueparaestoseutilizan dosbombascentrifugas deuso alternado, elflujose
regularapormediodeunaválvuladecompuertaexistenteencadalínea,estesedirigiráala
gárgola del reactorUASBpor medio deunatubería galvanizada, para lograr esto sedebe
regularelcaudalmediantelaválvuladecompuertaqueseencuentracercadelasbombasen
cadauna de las líneas. Por otra parte se debe tener cuidado que el caudal recirculado no
desbordeelnivelmáximodelagárgola.
4.2.4. -SEDIMENTADOR.
Aestaunidadelaguallegaporgravedaddelfiltropercolador,pormediodeuncanal,porlo
quenoserequieredecontrolalguno;sin embargo,loquesedebehacer esretirar loslodos
quesehayanacumuladoenelsedimentadordurante7días.
Seevacuaran 81.221itros.delodo cada 7días;cadavez que seextraigan lodoslaalturaen
estetanquebajara 8.50centimetros. sinohaycirculacióndeagua. Siexisteaguacirculando
elaguadescenderá7.44cm.
Otra actividad que se ejecutará, es el retiro de la nata - espuma que se retiene en la
mamparadelsedimentador.Estanatasepuedeponerdirectamenteeneltanqueparalodos.
4.2.5.-TANQUEDECONTACTODECLORO.
4.2.5.1.-DOSHTCADODECLORO.
La operación de labomba dosificadora estará en función del nivel del agua que alcance en
eltanque decontacto decloro,pormedio deun electronivel. De esta manera seevitaque la
bomba trabaje cuando no haya agua que clorar. Así, la solución de cloro es succionada del
contenedor de cloro y transportado a la tubería de descarga a la entrada del tanque de
contacto,donde semezcla.
El dorador o filtro de la manguera de succión del dosificador se debe de colocar 3 a 5cm.
arriba delfondodeltanque,paraevitar que sesuccionen sedimentosquedañenlabomba.
4.3.-CALCULO DELA PLANTA DE TRATAMIENTO.
4.3.1.-ESTIMACIÓN DEL CAUDAL DE AGUAS DESALOJADO.
A.Población
B. Consumo deaguaporhabitante.
360habitantes.
200 lts/día
C.Producción deaguas negrasporhabitante aldía(80%)
160lts/día.
D. Caudaldesalojado promedio (Qp).
Qp= (360H) *(1601/Hdía)= 57,6001/día.
Qp= 57.6m3/dia= 0.00066m3/seg
Qp= 0.66 - 0.7 1/s.
Qmed=0.71/s= 60.48 m3/dia
Qmaxin =M * Q m
;
Qmaxin= 2.82 lps
Qmin = Qmed(0.5) = 30.24 m 3 / día
4.3.1.1. - CANAL DESARENADOR.
Velocidad dedesplazamiento (Vd)= 0.25 m/s
M = 1+ ( 14/(4+ >/POB)).
M = 1+ ( 14/ ( 4 + V0.36)).
Velocidad deasentamiento (Vs)=0.0125m/s
Características delvertedor
a= Alturadelasecciónrectangular delvertedor= 250mm= 0.25 mts.
b=Longitud delasecciónrectangular del vertedor = 170mm= 0.17mts.
c= Constante delvertedorproporcional = 0.61
g= Aceleración de lagravedad = 9.81 m/s2
K=bc2ag=(0.17)(0.61)(2)(0.025)(9.81)=0.05086m2/s.
1< a/h <5condición acumplirparacorroborar nuestra sección rectangular
Calculo delasalturas decontrol(h).
Elgasto debeestar dadoenm3/seg.
hx= ( Q x / K ) + ( l / 3 ) a
hmaxin= 0.13 mts.
hmed= 0.0.09706 mts.
hmin= 0.09018 mts.
Calculo delalongitud(1).
hmaxin= 0.13mts.
L =2 h ( V d / 3 V s ) = 1.73 mts.
Calculo delancho mínimo requerido(W).
W= k / V d
W=0.20mm.
4.3.2.-TRATAMIENTO PRIMARIO.
4.3.2.1.-CÁRCAMO DEAGUAS NEGRAS.
A. Elcaudal promedio estimado esde 0.71/s, que esel correspondiente auna población
360habitantes.
Qmed= 0.7 lts/seg=60.48 m3/dia.
Q^xin^MQm
;
M= l + ( 1 4 / ( 4 + A/POB ) ) .
Qmaxin=2.82 lts/seg.
Qmin =0.35 lts/seg
V= (211.68- 60.48 ) *0.25 - (60.48- 17.28) *0.75= 5.40m3.
Ancho= 3.00mts.
Largo = 3.00mts.
Profundidad = 3.40mts.
4.3.3.-TRATAMIENTO SECUNDARIO.
4.3.3.1.-REACTOR ANAEROBIO.
A. Seconsiderarauntiempo deretención de 8hrsyuncaudal promedio de 0.71/s.
B. Volumen del reactor.
Vr= ( Q p ) * ( T H R )
Vr= (2.52m3/hr)(8hrs.)
Vr=20.16m3.
C. Areadel reactor.
Ar=(Qp) / (Vas).
Vas= Velocidad ascendente (0.9 mts/hr)
Ar=2.8 m2.
D. Dimensiones delreactor,
a. Altura (h):
h= ( V r ) / ( A r )
h= 7.2mts.
b. Largo(1).
L= 1.7mts.
c. Ancho.
Ancho= 1.7mts.
E. Comprobacióndelcalculo.
a. Revisiónporcargaorgánica(Co).
3
Demandaquímicadeoxigeno(DQO)estimadaen0.5KgDQO/m .
3
3
Co=(60.48m /dia)(0.5KgDQO/m )=30.24Kg/dia.
3
Coscada) =Co/Vr= 1.5kgDQO/m /día.
3
3
1.5kg/m día<5kg/'m día(Valorrecomendadoparaestetipodereactores)
b. Revisiónporvelocidadascendente.
TRH= (Ar*h)/Qp
2
3
TRH=(2.8m *7.2mts)/2.52m /hr=8.00hrs.
h=7.2mts.
Vas=h/TRH =0.9m/h<lm/h
Esimportante mencionar queesta velocidad no arrastra sólidospor serinferior a1
m/hr.
4.3.4.-DISEÑODELSEDIMENTADORYCOLECTOR DEGASES.
A. Parámetrosdediseño.
a. No.dedeflectores.
2
b. No.decolectoresinferiores
1
c. No.decolectoressuperiores
2
d. Ángulodeldeflector
45°-50°
e. Ángulodeloscolectores
45°-50°
f.
Alturadedeflectores y
colectores.
0.8m
g. Longitud dedeflectores y
colectores
2.2m
h.Areadepaso(Ap)decolectoresy deflectores.
2
Ap=5*0.2mts. *2.2mts =2.2m
4.3.5.-CALCULODELFILTROBIOLÓGICODEALTATASA.
A. Parámetrodediseño.
3
a. Cargahidráulica
2
15-24.5m /m día
3
b. DBOPromedio
0.32 kgDBO/m .
c. DBO Promedio (Salida del
UASB)
66,4mg/1= 0.0664
3
kgDBO/m
d. Caudal
0.711/seg. =60.48
3
m /dia.
B. Calculodelgasto.
QDBO=0.0664 *60.48=4.02KgDBO/día.
LacargaorgánicadediseñoparaaltatasaesdeCo= 0.32kgDBO/dia.
C. Calculodelvolumendelfiltrobiológico(Vt).
3
Vt= (QDBO)/(CO)=4.02/0.32= 12.56m .
3
2
Seconsideraunacargahidráulica(CH)dediseñode 19.3m /m día.
a. Calculodelárea superficial.
2
Asup=(Caudal derociado)/ (CH)=60.48/ 19.3=3.14m .
•
b. Calculodeldiámetro(D).
2
Asup= (TC*D )/4 .'.D- ((4Ampy(ic))
in
c. Calculodelaaltura(hb).
Hb=(Vt)/(As)= 12.56/ 3.14=4.0m
4.3.6.-CALCULODELSEDIMENTADOR SECUNDARIO.
Las dimensiones del tanque sedimentador secundario se calcularan de
acuerdoalassiguientesecuaciones:
V=(TR*Q)/24
D=
12
((4A)/(K))
A=V/h
Donde:
3
V=Volumen;m .
2
A=Area;m .
TR=Tiempoderetención;hr.
3
Q- Caudal;m /dia.
D=Diámetro;m
Dimensionesdel sedimentador.
Zonadesedimentación.
2
Area
6.0m
Tirante
1.3m.
Volumen
3
7.56m
Zonadeacumulaciónyconcentración delodos.
Profundidad
tolva
Inclinación
Areasuperior
Areainferior
de 0.80m
45°-50°
2
3.0m .
2
0.023m .
4.3.7.-CALCULODELTANQUEDECONTACTOCONCLORO.
Alimentado con agua del tanque sedimentador con un Qmed, sin considerar las
variacionesdelcaudalyconunacalidadestimadadel 85%.
Datosdediseño.
Tiempoderetenciónadecuadoparaunaguacon85%decalidad.
TR=25min.
Tirantedeoperación(TO)= 1.35m
Calculodelvolumenpreliminar.
Vp=TR*Qm.
3
Vp=2.1m
Calculodelárea superficial.
As= Vp/TO
3
As= 2.1m /1.35m.
3
As= 1.55m .
Calculodellargoyanchodeltanque.
LA=AS
3L=4A
2
AS=(4/3)*A
2
A =3AS/4
A=1.25m.
L=1.70m.
*
Calculodelvolumenefectivodeltanque,
VE=VP- (EM)(PTXLM)
3
VE=2.1m - ((0.1)(1.4)(1.7))
3
VE=1.9m .
EM=Espesordelmuro.
PT=Profundidad deltanque.
Calculodeltiempoderetenciónreal.
TR=VE/(QM*60)
TR=22.62min.
Lasdimensionesdeltanquedecloraciónparaabsorberlospicosson
Largo
=
2.00m
Ancho
=
1.60m
Profundidad
=
1.40m
4.3.8.-LECHODESECADODELODOS.
Parámetros fijados:
Tiempodesecado
(TS) =
10días.
Tiempodeextracción
(TE) =
7días.
Volumen de
producidos.
lodos (VPP =
)
Espesordeaplicación
(EA) =
3
0.60m /dia
3 días.
Parámetroscalculados:
Volumengeneradoen15 (VL) =
días
Volumendellecho
=
Areadellecho
=
3
9m /dia
3
8.0m
2
8.0m
Dimensiones:
Longitud
=
3.2m
Ancho
=
2.5m
Espesordelacamadearena
=
0.15 m
fina
Espesordelacamadearena
gruesa
=
Espesordelacamadegrava
media
=
0.15 m
i-
0.15m
Acontinuación se anexan losplanos de cada uno de los componentes en la
plantadetratamientodeaguaresidualpropuesta,todoslosplanosseencuentran enelorden
correspondiente alrecorridodelaguadentrodelaplantainiciandocon:
PL-8 PERFILHIDRÁULICO
PL-3 CANALDESARENADOR
PL-2CARCANODEAGUASNEGRAS
PL-11REACTORANAEROBIO
PL-7TANQUE SEDIMENTADOR
PL-6FILTROBIOLÓGICO
PL-5LECHODESECADODELODOS
PL-10CISTERNA.
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CAPITULO5
CONCLUSIONES
Los procesos para la remoción de la materia orgánica, aplicables en las aguas
residuales, son: lodos activados, procesos a base de lagunas aireadas, procesos
fisicoquimicos yprocesosaerobios-anaerobios.
Los procesos de lodos activados, obtienen un agua tratada de muy buena calidad,
superior ala requerida para el riego de áreas verdesy una eficiencia superior al90%,
medidaenDBO,peropresentanlossiguientesinconvenientes:
- Altainversiónenequipodeaireación.
- Altomantenimientodelasunidadesqueintegraneltrendetratamiento.
- Altoconsumodeenergía.
- Gran generación de lodos productos del tratamiento, lo que ocasiona costos por
manejo, tratamiento y disposición de estos, representando hasta un 50% de la
inversióntotaldelaplanta.
Losprocesosdelagunasaireadasylagunasdeestabilizacióntienenelinconvenientede
requerirunagrancantidaddeenergía,semejante alanecesariaparaelprocesodelodos
activados;en elprimer y segundo caso,también serequiere degran cantidad de área,
aunadaalosinconvenientesqueparaeldesarrollodelasactividadesturísticastienenla
presenciademalosoloresyfaunanociva,comomosquitosyratas.Sueficiencia medida
enDBO,esdel85%.
En los últimos años, se han venido desarrollando digestores anaerobios que,
combinadoscon unproceso simple de depuración, compiten con las eficiencias de los
procesosaerobiosytienenlagranventajadequenorequierenenergíaparaoperar.
Entre los digestores llamados de segunda generación, esta el digestor o reactor
anaerobio de lecho de lodos (UASB) que presenta lasventajas de no requerir grandes
extensionesdeterreno,baja generación delodosbiológicosybajos costos deoperación
ymantenimiento.Estedigestor,juntoconunprocesosimpledeaireacióncomoun filtro
percolador,presentalassiguientesventajas:
- Elárearequeridanoesmayoraladeunprocesoconvencionalcompacto.
- Laeficiencia deremocióndemateriaorgánicaestaentreel80y90%.
- No requiere equipo de aireación, pues el mecanismo de oxigenación es por tiro
natural.
- Al no requerir equipos mayores, su construcción y equipamiento puede realizarse
hastaencuatromeses.
- Lageneracióndelodosbiológicosesapenasunatercerapartedelosobtenidoscomo
resultadodelosprocesosbiológicosconvencionales.
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