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Guía Técnica para la Selección y Diseño de Líneas de Tratamiento de Aguas Residuales

  • Guía Técnica Selección y Diseño Líneas Tratamiento Aguas Residuales

Sobre el blog

Juan José Salas
MÉDICO DEL AGUA y DOCTOR EN QUÍMICA. Director de Servicios Tecnológicos de la Fundación CENTA. 38 años de experiencia en el tratamiento de las aguas residuales, especialmente de los vertidos generados en las pequeñas aglomeraciones urbanas.
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Estimado lector, hace ya casi un año de la última publicación en mi blog de iAgua. Gran parte de culpa de esta demora la tiene la elaboración de la guía que hoy les presento, y de la que ya le hablé en un post anterior.

Han sido cuatro años de duro trabajo, especialmente el último, en el que los amigos al saludarme ya no me preguntaban: ¿qué tal andas?, sino: ¿cómo llevas la guía de Bolivia?

La elaboración de esta guía ha sido coordinada por el Viceministerio de Agua Potable y Saneamiento Básico de Bolivia (VAPSB). La autoría del trabajo corresponde a la Fundación Pública Andaluza CENTA, con la colaboración del Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas (CEDEX) y ha contado con el apoyo del Banco Interamericano de Desarrollo (BID), la Agencia Española de Cooperación Internacional para el Desarrollo (AECID, FCAS) y la Unión Europea.

La guía se estructura en 12 Capítulos, en los que se abordan los siguientes aspectos:

Capítulo 1.- Introducción

Se analizan los objetivos de la guía, su enfoque, la metodología empleada para su elaboración y su estructura.

Objetivos:

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El objetivo general de la guía se centra en disponer de un instrumento técnico que oriente la concepción y diseño de plantas de tratamiento de aguas residuales a nivel nacional, de manera que se puedan seleccionar las líneas de tratamiento más adecuadas y eficaces en las distintas condiciones geográficas y climáticas de Bolivia, y que coadyuve a la reducción de la contaminación de los cuerpos receptores.

A este objetivo general se unen los siguientes objetivos específicos:

  • Proponer una caracterización de las aguas residuales domésticas para cada zona ecológica y segmento poblacional del país.
  • Establecer recomendaciones de carácter técnico que ayuden a la redacción de los proyectos de Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales (PTAR), tanto en lo relativo a la información básica necesaria, como a los datos de partida y aspectos de diseño y construcción de las distintas tecnologías de tratamiento, de acuerdo a las distintas zonas ecológicas.
  • Identificar las líneas de tratamiento más adecuadas en cada zona ecológica.
  • Recoger los aspectos constructivos más relevantes de las diferentes soluciones de tratamiento de aplicación en el territorio boliviano.
  • Definir las principales labores de operación y mantenimiento de estas soluciones.
  • Realizar la estimación de la superficie necesaria para la construcción de las distintas alternativas de tratamiento, así como la estimación de sus costos de construcción y de operación y mantenimiento, por zona ecológica y tamaño poblacional servido.
  • Establecer la metodología base para la selección de la línea de tratamiento más adecuada en cada situación concreta.

Enfoque:

El territorio boliviano se dispone en distintas altitudes sobre el nivel del mar, lo que hace que sus características ambientales sean diferentes, distinguiéndose tres ecosistemas, o zonas ecológicas, principales: el Altiplano, los Valles y los Llanos.

Esta circunstancia justifica que la elaboración de la guía se enfoque en función de esta diversidad de características ambientales, en especial de la temperatura reinante en cada una de las zonas ecológicas del país, dado que el comportamiento de las distintas tecnologías de tratamiento se ve altamente influenciado por este parámetro.

En lo referente al rango de aplicación de la guía, este se ha fijado en el ámbito de los 1.000 a 50.000 habitantes. El valor inferior de este rango se justifica porque las pequeñas poblaciones presentan una problemática específica para el tratamiento de las aguas residuales que en ellas se generan.

La selección del valor superior del rango de aplicación viene motivada por el hecho de que por encima de los 50.000 habitantes tan sólo se encuentran 23 de los 339 municipios bolivianos, que en su mayoría cuentan ya con PTAR, o están en vía de disponer en breve de este servicio.

Metodología:

En la elaboración de la guía se ha seguido un método participativo, al objeto de asegurar la colaboración del personal técnico boliviano (gestores, proyectistas, operadores investigadores, expertos, etc.), con conocimientos en la materia.

Para dar cumplimiento a este requerimiento, el Ministerio de Medio Ambiente y Agua (MMAyA) constituyó inicialmente los siguientes Grupos de Trabajo: Grupo de Tecnologías, Grupo de Costos de Construcción, Grupo de Operación y Mantenimiento, Grupo de Aspectos Sociales y Grupo de Suministro de Información, en los que han participado, de forma activa, tanto personal propio, como técnicos de otras administraciones, EPSA, universidades, etc.

Igualmente, en las tres misiones llevadas a cabo en Bolivia por la Fundación Pública Andaluza CENTA, a lo largo del período de elaboración de la guía, se ha visitado un gran número de PTAR y se han organizado talleres con los profesionales locales, en los que se han debatido los diferentes contenidos de este documento.

Capítulo 2.- Condicionantes del desarrollo del tratamiento de las aguas residuales en Bolivia

Se analizan las características del territorio boliviano (organización administrativa, demografía, zonas ecológicas, climatología y usos y calidades de las masas de aguas) y se aborda el saneamiento, tanto desde el punto de vista institucional (marco competencial, planificación, normativa y gestión), como del de su situación actual, detallándose las tecnologías de tratamiento que se emplean en las distintas zonas ecológicas y tamaños poblacionales, junto con los diagramas de flujo que se usan para la aplicación de las mismas.


Figura 1.- Actores del sector del agua en Bolivia y sus competencias.

Capítulo 3.- La contaminación de las aguas y su tratamiento

Se analizan los principales contaminantes presentes en las aguas residuales urbanas, se presentan sus concentraciones habituales en este tipo de vertidos y se describen los principales mecanismos para lograr su eliminación.


Figura 2.- Balance de DQO para los procesos anaerobios y aerobios.

Capítulo 4.- Información básica para la redacción de proyectos de plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR)

Se detalla la información básica a recopilar como paso previo, e imprescindible, para la redacción de un proyecto de PTAR, al objeto de garantizar que las instalaciones a implementar se adecúan convenientemente a las condiciones reales del entorno y a las características de las aguas a tratar.


Figura 3.- Información básica para la redacción de proyectos de PTAR.

Capítulo 5.- Líneas de tratamiento adoptadas y aspectos considerados en los dimensionamientos básicos

Se justifica la selección de las líneas de tratamiento, que se desarrollan posteriormente en el Capítulo 7, y se presentan las bases de partida que se emplearán para la elaboración de los dimensionamientos básicos de estas líneas. Estos dimensionamientos se utilizan posteriormente para la estimación de los requisitos de superficie y de los costos de construcción, operación y mantenimiento de las líneas de tratamiento propuestas.


Figura 4.- Tratamientos contemplados en la guía.

Capítulo 6.- Pozo de gruesos, obra de llegada, pretratamiento, medición de caudal y tratamientos primarios

Se abordan las primeras etapas por las que pasan las aguas residuales urbanas a su ingreso en las PTAR (pozo de gruesos, obra de llegada, desbaste, desarenado y desengrasado). Posteriormente, se introducen los tratamientos primarios, representados en esta guía por los Tanques Sépticos, los Tanques Imhoff y los Sedimentadores Primarios. Para todos los elementos del pretratamiento, y para los tratamientos primarios, se abordan sus fundamentos, diseño, principales características constructivas, residuos que generan y sus labores de operación y mantenimiento.


Figura 5.- Tratamientos primarios contemplados en la guía.

En el capítulo también se analiza la medición de los caudales de las aguas residuales que ingresan en las PTAR, tanto en canales abiertos, como en conductos cerrados.

Capítulo 7.- Tratamientos secundarios

Se analizan los distintos tratamientos seleccionados: Filtros Anaerobios de Flujo Ascendente (FAFA), Reactores Anaerobios de Flujo Ascendente (RAFA), Lagunas de Estabilización, Humedales Artificiales de Flujo Subsuperficial, Lombrifiltros, Filtros Percoladores, Contactores Biológicos Rotativos (CBR) y Aireación Extendida, para el tratamiento de las aguas residuales urbanas. Para todos estos tratamientos se describen sus fundamentos y características principales, se analizan los métodos de diseño, se detallan sus características constructivas, sus labores de operación y mantenimiento y se presentan los resultados del dimensionamiento básico llevado a cabo sobre la línea de tratamiento seleccionada, que permite la estimación de los requisitos de superficie, los costos de construcción, operación y mantenimiento.


Figura 6.- Línea de tratamiento propuesta para los Filtros Percoladores.

Capítulo 8. Tratamientos para la eliminación de nutrientes

Se presentan los distintos tratamientos disponibles para la eliminación de nitrógeno y fósforo, planteándose cuatro posibles escenarios, en función de las características del cuerpo receptor de las aguas tratadas en una PTAR, o de la posible reutilización directa de estas aguas: i) tan sólo es necesario nitrificar; ii) se precisa la eliminación de nitrógeno; iii) se precisa la eliminación de fósforo, y iv) se precisa la eliminación conjunta de nitrógeno y fósforo.


Figura 7.- Proceso A2/O para la eliminación conjunta de nitrógeno y fósforo.

Capítulo 9.- Tratamientos de desinfección

Como tecnologías de tratamiento para la desinfección de las aguas tratadas en las PTAR se analizan: la Cloración, la Radiación Ultravioleta y el empleo de Lagunas de Maduración y de Humedales Artificiales de Flujo Superficial. Para todas ellas se describen sus fundamentos y métodos de diseño, se analizan sus características y se presentan los resultados del dimensionamiento básico llevado a cabo, que permite la estimación de sus requisitos de superficie y de sus costos de construcción, operación y mantenimiento.


Figura 8.- Distintas formas del cloro en los tratamientos de Cloración.

Capítulo 10.- Reúso de las aguas tratadas

Se aborda el reúso directo de las aguas residuales tratadas, pasando revista a la situación mundial de esta fuente alternativa del recurso agua, a sus principales beneficios y sus posibles riesgos, a las principales guías y normativas existentes a nivel mundial sobre el reúso de las aguas tratadas, a la situación actual del reúso de las aguas tratadas en Bolivia y en países limítrofes, así como a las principales tecnologías de regeneración, que permiten el reúso las aguas residuales tratadas.


Figura 9.- Procesos para la regeneración de las aguas residuales tratadas.

Capítulo 11.- Tratamientos de lodos

En este capítulo se abordan: el espesamiento de los lodos, su estabilización vía aerobia y anaerobia y su deshidratación, haciendo uso de equipos mecánicos (Centrífugas y Filtros Banda) y de Lechos de Secado y de Humedales Artificiales. Para todos estos tratamientos, se describen sus fundamentos y métodos de diseño y, en el caso de los Lechos de Secado, se presentan los resultados del dimensionamiento básico llevado a cabo, que permite la estimación de sus requisitos de superficie y de sus costos de construcción en las diferentes líneas de tratamiento. Para la realización de estos dimensionamientos básicos se ha cuantificado la cantidad de lodos que se genera en cada una de las líneas de tratamiento seleccionadas, para las distintas zonas ecológicas y tamaños de población analizados.


Figura 10.- Lechos de Secado para la deshidratación de lodos.

Capítulo 12.- Criterios de selección de las líneas de tratamiento

En el último capítulo de la guía se definen los criterios y se desarrolla la metodología, que haciendo uso toda la información presentada en los anteriores capítulos, permite facilitar la toma de decisiones a la hora de seleccionar la línea de tratamiento que mejor se adapta para la depuración de las aguas residuales generadas en cada caso concreto.


Figura 11.- Diagrama de la metodología de decisión propuesta.

Esta metodología pretende, fundamentalmente, establecer un instrumento que permita al personal técnico responsable ordenar el proceso de selección de tecnologías de tratamiento, aportando una fuerte componente de transparencia al mismo.

ANEXOS:

ANEXO I.- Detalles constructivos.

Para las diferentes líneas de tratamiento propuestas en la guía se adjunta un plano básico, con sus principales detalles constructivos.


Figura 12.- Detalles constructivos de una instalación de Aireación Extendida.

ANEXO II.- Cuadro de precios.

Se anexa un cuadro con los precios unitarios empleados para la estimación de los costos de construcción, operación y mantenimiento de las diferentes líneas de tratamiento.

ANEXO III.- Glosario de términos.

Se incluye un glosario de los términos técnicos empleados en la redacción de la guía.

ANEXO IV.- Glosario de unidades.

Se incluye un glosario de las unidades empleadas en la redacción de la guía

En resumen cuatro años de trabajo que se han plasmado en un documento de 1.054 páginas, que contiene 353 figuras y 217 tablas, que se pueden descargar en la página del Viceministerio de Agua Potable y Saneamiento Básico (VAPSB, Bolivia), haciendo uso del siguiente enlace.   

P.D. 1.- Como hace tiempo que no contacto con mis lectores, me permito recordarle que si le ha gustado el post, la mejor forma de manifestarlo es pinchando el corazón azul, que aparece al inicio, y que se rellenará de color tras el pinchazo. MUCHAS GRACIAS E HIDROABRAZO.

P.D. 2.- HACE UNOS MESES QUE ME HE JUBILADO, PERO EL MÉDICO DEL AGUA SIGUE ATENDIENDO A SUS PACIENTES (COMO SIEMPRE).

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