Unidades integradas de tratamiento y uso de aguas

UNIDADES INTEGRADAS DE TRATAMIENTO Y USO DE AGUAS RESIDUALES
Ing. Julio Moscoso
1.
ALGUNOS CASOS DE SISTEMAS INTEGRADOS
1.1
El Valle del Mezquital, México
El uso de las aguas residuales para riego en el Valle del Mezquital data de fines del siglo
pasado, como consecuencia de las obras de drenaje del Valle de México.
La zona metropolitana del Valle de México, con una población de alrededor de 18 millones
de habitantes, genera 1.660 millones de metros cúbicos de aguas residuales al año, equivalentes a un
aforo de 53 m3/s. De este volumen, el Valle del Mezquital recibe anualmente 1.350 millones de metros
cúbicos (43 m3/s). Se estima que para el año 2000 este volumen se incremente hasta los 2.000 millones
de metros cúbicos anuales.
La infraestructura hidráulica para riego del Valle del Mezquital está conformada por seis
presas con una capacidad de almacenamiento de 350 millones de metros cúbicos y 1.825 km de
canales. Esta infraestructura permite un tratamiento parcial de las aguas residuales, reduciendo la
colimetría de 108 a 104 por 100 ml.
Sobre una superficie regada de 70.000 ha asignadas a 45.000 familias de agricultores, se
cultivan principalmente maíz y alfalfa y, en menor proporción, avena, cebada, frijol, trigo, calabaza,
chile, jitomate y tomate. La productividad hortícola es muy alta pero está restringida por razones
sanitarias. Se estima que en 1993 la producción de maíz y alfalfa obtenida en 60.000 ha alcanzó un
valor total de 45 millones de dólares y la producción hortícola realizada en 5.700 ha generó 26 millones
de dólares.
Actualmente, el Gobierno de México proyecta desarrollar un sistema de tratamiento para
estas aguas, con una inversión superior a los 600 millones de dólares para reducir los riesgos a la salud.
La evaluación de los conocimientos y experiencias adquiridas en este experimento espontáneo permitirá
seleccionar la tecnología más apropiada a las características particulares del caso.
- 2 1.2
Complejo bioecológico de San Juan, Lima, Perú
El complejo de lagunas de San Juan de Miraflores, construido en 1964, está ubicado a 15
km al sur de Lima y tiene una extensión de 120 ha que comprende:
Unidades
Lagunas de estabilización
Unidad de acuicultura
Viveros forestales
Bosque artificial
Parcelas de frutales
Área agrícola
Parque zonal
Área administrativa
Hectáreas
23
4
2
15
4
60
10
2
Las lagunas de estabilización tratan un caudal promedio de 250 l/s con un período de
retención de 14 días, que permite atender las necesidades de riego del proyecto y de otras zonas
agrícolas y forestales vecinas (300 ha).
La unidad de acuicultura produce 12 t de tilapia del Nilo por año y atiende un mercado
particular de "peces vivos". El vivero tiene capacidad de producir 20.000 plantones para el desarrollo
de nuevas áreas verdes en la ciudad. El bosque está conformado por eucaliptus, asociados con
casuarinas, molles y otras especies. El parque zonal comprende áreas verdes (jardines) y franjas de
eucaliptus y los campos agrícolas experimentales poseen cultivos de pecanas y chirimoyos. El área
agrícola está dedicada principalmente al cultivo de forrajes, como alfalfa y maíz chala.
En San Juan existen alrededor de 60 cabezas de ganado vacuno que aprovechan la
producción de forrajes. También algunos agricultores cuentan con un número pequeño de ganado
ovino. La vegetación sembrada en los taludes internos de los estanques piscícolas es cortada
periódicamente por pastores de ovinos del lugar.
1.3
Módulo piloto de tratamiento y reuso de aguas residuales en agricultura, acuicultura y
forestales de La Molina, Lima, Perú
La Universidad Nacional Agraria La Molina está implementando este módulo piloto de
tratamiento y reuso de aguas residuales en agricultura, acuicultura y forestales en las Viñas de La
Molina, sobre un terreno que abarca 22,8 ha y está compuesto por las siguientes unidades:
Unidades
Centro de engorde (existente)
Área (m2)
32.000
- 3 Vivero forestal (existente)
Lagunas de estabilización
Granja piscícola
Área agro-forestal
Área forestal alta
Área forestal perimétrica
4.400
31.400
78.200
41.000
27.500
13.500
La planta de tratamiento consta de una batería de dos lagunas de estabilización (primaria y
secundaria) con un espejo de agua de 26.000 m2 y con capacidad suficiente para tratar 13 l/s de aguas
residuales, hasta alcanzar una calidad sanitaria adecuada para riego de campos forestales, agrícolas y
los estanques piscícolas.
La granja piscícola está conformada por seis estanques de producción con 60.000 m2, tres
estanques de pre-cría con 2.880 m2 y cuatro estanques de reproducción con 800 m2. Una campaña
anual debe producir 26 t de tilapia viva de 250 g/pez para ser comercializadas durante todo el año.
Inicialmente se propone utilizar como campo agrícola 5 ha asignadas a los estanques
piscícolas de producción con el propósito de cultivar forrajes. A medida que se incremente el caudal
efluente de las lagunas se irá construyendo el resto de los estanques piscícolas.
El componente forestal tiene un propósito productivo, además de conformar un cordón
perimetral. El área forestal periférica permitirá la producción de semilla de especies forestales comerciales que luego serán germinadas en el vivero para su posterior comercialización.
El campo agro-forestal de 41.000 m2 será acondicionado con canales para el riego por
gravedad con los efluentes de las lagunas de estabilización. Esta área tendrá el propósito de cultivar
algunas especies forestales ornamentales hasta tallas de 2 m, aparentes para ofertarse a municipalidades
y particulares de Lima metropolitana. Durante el período de crecimiento de estos árboles, se intercalará
cultivos agrícolas como camote, papa, frijoles y maíz, entre otros.
En la unidad forestal con una extensión total de 8,6 ha se pretende obtener la siguiente
producción anual:
Plantas de vivero
Árboles ornamentales jóvenes
Semilla de árboles ornamentales
Leña y carbón
1.4
100.000 unidades
82.000 unidades
2.400 kg
4.700 kg
Además de los productos señalados, se espera desarrollar una producción apícola.
Proyecto de las Pampas de San Bartolo, Lima, Perú
La experiencia de San Juan ha permitido sustentar el Proyecto de Reuso de Aguas Servidas
con fines de Riego al Sur de Lima (Pampas de San Bartolo), con la finalidad de crear un entorno
ecológico mediante la conversión de 8.000 ha de terrenos eriazos ubicados a 30 km al sur de Lima. El
riego de esta área se realizará mediante conducción de un caudal de 3,5 m3/s generados en la zona sur
- 4 de la ciudad de Lima.
El Proyecto de San Bartolo pretende lograr una producción alimentaria de aproximadamente
200.000 t anuales para abastecer la ciudad de Lima y generar 10.000 nuevos puestos de trabajo.
En una primera etapa se implementarán 4.700 ha que serán manejadas con los siguientes
cultivos:
Cultivo
Área (ha)
Producción (t)
2.700
9.000
Maíz grano
400
2.000
Maíz forraje
550
57.000
Alfalfa (forraje)
300
6.000
Pasto Rhodes
250
6.000
Hortalizas varias
500
20.000
Total
4.700
100.000
Algodón
El hecho de haberse destinado 70% del área a la producción de forrajes sustenta un
importante programa agropecuario, cuya meta es lograr una producción anual de 22 millones de litros
de leche y el sacrificio de 3.500 cabezas de ganado vacuno.
Un 1989 la Agencia Internacional de Cooperación del Japón (JICA) realizó un estudio
sobre la conducción y tratamiento mediante lagunas de estabilización de 4 m3/s para el riego de 4.700
ha de las Pampas de San Bartolo. Se ha estimado una inversión de US$98 millones, de la cual 78%
corresponde al sistema de conducción.
- 5 1.5
El Programa Nacional de Reuso de Aguas Residuales del Perú
El Ministerio de Agricultura, a través de su Programa Nacional de Reuso de Aguas
Residuales para Riego Agrícola, ha proyectado invertir US$97,5 millones para desarrollar 18.000 ha
agrícolas. La primera etapa considera la implementación de 9.461 ha en las siguientes ciudades:
- San Bartolo (Lima)
- Ventanilla (Lima) 550 ha
- Villa El Salvador (Lima)
- Trujillo (La Libertad)
- Chiclayo (Lambayeque)
- Piura (Piura) 1,000 ha
- Ica (Ica)
450 ha
2.
4.300 ha
475 ha
1.386 ha
1.300 ha
Modelo integrado de tratamiento y uso de aguas residuales
Actualmente, el CEPIS promueve unidades integradas de tratamiento y uso de aguas
residuales, donde se combinan diferentes componentes (agrícola, acuícola y forestal) para diversificar la
producción, mejorar la eficiencia y reducir los riesgos de inversión.
Se plantea la implementación de módulos de 100 hectáreas, consistentes en una planta de
tratamiento de lagunas de estabilización, integrada a las actividades productivas de piscicultura,
horticultura, espárragos y algodón. Este módulo estaría abastecido por 100 l/s de agua residual
proveniente de una población de 50.000 habitantes.
La distribución del área en los módulos localizados en los contextos tropical y subtropical
son los siguientes:
Actividad
Lagunas de estabilización
Piscicultura
Horticultura
Espárrago
Algodón
Servicios
Contexto
Tropical
Contexto
subtropical
9 ha
9 ha
11 ha
30 ha
39 ha
2 ha
20 ha
16 ha
11 ha
30 ha
21 ha
2 ha
El sistema de tratamiento ha sido dimensionado para asegurar el abastecimiento de agua
para las 100 ha y garantizar la calidad exigida para cada uso. En general, se requiere efluentes de
lagunas primarias libres de parásitos para forestación, algodón y forrajes, y efluentes de lagunas
secundarias con un nivel de 100.000 a 1.000 coliformes fecales por 100 ml para abastecer las
actividades piscícola, hortícola (incluidos los espárragos).
Las actividades productivas elegidas confieren al módulo la factibilidad de un manejo
autosostenido y generan ingresos a partir del primer año de operación. Se estima que cada módulo
- 6 tendría la siguiente producción anual:
Contexto
Pescado vivo
Tomate
Melón
Sandía
Bróculi
Pepinillo
Zapallito
Col
Lechuga
Betarraga
Espárrago
Algodón
Tropical
Subtropical
63 t
1.012 t
160 t
160 t
10.800 doc.
3.900 doc.
180 t
108 t
53 t
408 t
46 t
68 t
12 t
13.600 doc.
4.500 doc.
9.600 doc.
32.400 doc.
50.000 atados
120 t
58 t
El flujo de caja para la evaluación económico-financiera de los módulos en ambos contextos
y para un período de 10 años se realizaron sobre la base de un crédito con las siguientes condiciones:
Contexto
Plazo de financiamiento
Período de gracia
Tasa de interés al rebatir
Tasa de riesgo
Tropical
Subtropical
3 años
1 año
18,0%
20,0%
5 años
2 años
16,0%
10,0%
La inversión inicial, costos operativos anuales, ingresos anuales, así como los indicadores de
rentabilidad, valor actual neto (VAN) y tasa interna de retorno (TIR), se resumen a continuación (en
US$):
Contexto
Inversión inicial
Gastos operativos anuales
Ingresos anuales
VAN económico-financiero
TIR económico-financiero
Tropical
Subtropical
354.000
248.000
566.000
252.000
71%
518.000
246.000
458.000
125.000
42%
Los requerimientos de mano de obra para cada módulo serán los siguientes:
Tipo de personal
Profesional
Técnico
Obrero
- 7 Lagunas de estabilización
Piscicultura
Horticultura
Espárrago
Algodón
Servicios
Total
3.
1
1
1
1
1
1
1
1
2
2
1
1
2
2
15
15
5
3
6
8
42
Programa de créditos rotativos
Según el Ministerio de Agricultura del Perú, existe un caudal de aguas residuales
provenientes de las ciudades costeñas que permitiría incorporar al agro aproximadamente 18.000 ha de
tierras eriazas. Por lo tanto, se estima que podrían implementarse un total de 180 empresas de 100 ha
cada una, de las cuales 120 unidades se ubicarían en zonas subtropicales de la costa.
Se propone la creación de un Fondo de Créditos Rotativos, que permita financiar la
implantación de las 180 empresas agropecuarias similares en la costa peruana.
Para posibilitar la implantación de las 180 empresas se requerirá de un financiamiento de
US$12.868.800, a ser entregados en tres armadas iguales durante los tres primeros años. El
financiamiento tendrá un plazo de 20 años, con una tasa de interés de 6% a rebatir y un período de
gracia de 4 años. El cronograma del servicio de la deuda figura en el cuadro 2.
La disponibilidad del crédito permitirá financiar 70% de la inversión inicial y del capital de
trabajo de las primeras 24 empresas, el cual será otorgado por una entidad crediticia local a un plazo
de 5 años, al 12% a rebatir y 2 años de gracia.
La diferencia de condiciones entre el crédito recibido y los otorgados a las empresas
agropecuarias permitirá la conformación de un fondo rotativo para generar un total de 180 empresas al
término de 21 años. Tanto los gastos de preinversión como los administrativos podrán ser asumidos por
los intereses generados por los pagos depositados transitoriamente en el sistema crediticio local.
4.
Asistencia técnica y capacitación
Dado que el uso adecuado de las aguas residuales tratadas en actividades agropecuarias es
aún poco difundido, será conveniente desarrollar cursos de capacitación, dirigidos a los técnicos
responsables de estudios de preinversión y de operación y mantenimiento de los módulos de
producción. Este programa podrá desarrollarse en un Centro de Demostración y Capacitación en
- 8 Tratamiento y Uso de Aguas Residuales, que el CEPIS planea implementar en el complejo de lagunas
de estabilización de San Juan de Miraflores, Lima, Perú. Esta labor será complementada en la empresa
modelo, donde se abordarán especialmente los aspectos de gestión.
Las nuevas tecnologías a desarrollarse en el Centro de San Juan serán aplicadas en la
empresa modelo y luego serán transferidas a las demás empresas agropecuarias, con la finalidad de
incorporar otras actividades y sistemas más eficientes que aprovechen el área usada provisionalmente
para el cultivo de algodón y sustituyan algunos cultivos hortícolas, produciendo mayor rentabilidad al
sistema.
Se ha estimado que el programa de créditos rotativos tendría la capacidad de generar
alrededor de 6.000 puestos permanentes de trabajo (600 puestos profesionales), además de 26.000
empleos indirectos atribuibles a la comercialización de los productos alimenticios.
- 9 5.
Referencias bibliográficas
-
Comisión Nacional del Agua. 1995. Propuesta para la Creación del Centro de Estudios
sobre Uso de Aguas Residuales en el Valle de Mezquital. México, DF: Secretaría de
Medio Ambiente, Recursos Naturales y Pesca, Gerencia Regional de Aguas del Valle de
México.
-
Comisión Nacional del Agua. 1995. Propuesta de Proyectos a Desarrollar por la
Gerencia del Lago Texcoco, en el marco de actividades para la creación del Centro de
Estudios relacionados con el Reuso de Aguas Residuales en la Agricultura. México,
DF: Secretaría de Medio Ambiente, Recursos Naturales y Pesca, Gerencia Regional de
Aguas del Valle de México.
-
Perú, Ministerio de Transportes, Comunicaciones, Vivienda y Construcción. 1993.
Complejo biotecnológico de San Juan de Miraflores. Lima: Dirección General de Medio
Ambiente.
-
Perú, Ministerio de Transportes, Comunicaciones, Vivienda y Construcción. 1994.
Venciendo al desierto. Lima: Dirección General de Medio Ambiente.
-
Perú, Ministerio de Vivienda y Construcción. 1991. Actualización del estudio de
factibilidad del aprovechamiento de aguas servidas tratadas con fines de riego en las
pampas de San Bartolo - Lima; informe parcial. Lima: Programa de Protección
Ambiental y Ecología Urbana; Programa Nacional de Drenaje y Recuperación de Tierras; y
Servicio de Agua Potable y Alcantarillado de Lima.
-
Moscoso, J. 1991. Perfil de proyecto Fondo Rotatorio para la Implementación de
Empresas Agropecuarias bajo Riego con Aguas Residuales Tratadas. Lima: CEPIS.
-
Moscoso, J. 1991. Perfil de proyecto Implementación de una Empresa Modelo de
Tratamiento y Reuso de Aguas Residuales en Lima, Perú. Lima: CEPIS.
-
Moscoso, J. 1993. Módulo Piloto de Tratamiento y Reuso de Aguas Residuales en
Agricultura, Acuicultura y Forestales en Las Viñas de La Molina; perfil de proyecto.
Lima: Universidad Nacional Agraria La Molina.
-
Moscoso, J. 1993. Estudio de caso del reuso de aguas residuales en el Perú.
Universidad Nacional Agraria La Molina. Taller Regional para las Américas sobre
Aspectos de Salud, Agricultura y Ambiente vinculados al Uso de las Aguas Residuales.
Instituto Mexicano de Tecnología del Agua, Jiutepec, Morelos, México. Noviembre.