INFORME DE LABORATORIO DE INGENIERA AMBIENTAL

Visita tcnica

PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES EN SAN JUAN DE MIRAFLORESHORARIO: C11-06-AMESA: 2Alumnos:Dominguez Bravo, Evelyn (Responsable)Aliaga Castaeda, HeidyJulca Corsino, Olsteing

Profesor: Zapata Gamarra, Hernn

Fecha de entrega: 2014-12-01

2014 IIOBJETIVOS: Diagnstico y evaluacin del sistema de tratamiento actual, por lagunas de estabilizacin. Identificacin de los problemas que causan el mal funcionamiento de la PTAR DE San Juan. Planteamiento de la alternativa para mejorar la calidad del efluente y lograr segn normas locales.PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES EN SAN JUAN DE MIRAFLORES1. Aspectos generales

1.2. Ubicacin Los terrenos para la planta de tratamiento se ubican en el distrito de San Juan de Miraflores en el lmite con el distrito de Villa El Salvador, pero la planta recibir los aportes de caudal de los pobladores de Villa El Salvador mayoritariamente, ambos distritos pertenecen a la provincia de Lima, departamento de Lima, Per. Geogrficamente est a 76 55 de longitud este, 12 12 de latitud sur y entre los 0 y 165 msnm., del centro de la ciudad de Lima, con direccin sur, se ubica entre los kilmetros 18 y 26 de la carretera Panamericana Sur.

Distrito de villa El SalvadorDepartamento de LimaPer

Figura 1: Ubicacin del distrito de Villa El Salvador1.3. PoblacinSegn el Instituto Nacional de Estadistica e Informatica (INEI), el distrito de Villa El Salvador (VES) tiene una poblacion al ao 2005 de 350,801 habitantes; y una tasa de crecimiento poblacional de 1.61%.

Tabla 1. Evolucin de la poblacin en VES 1993 - 2015AoPoblacin

1993227,052

1998290,695

2005350,801

2015b411,552

a Censo Nacional de Poblacin y Vivienda, INEI. b IMP, 1998.

1.4. Actividades econmicasTabla 2: Principales actividades econmicas del distrito de Villa El SalvadorOrden de importancia Actividad Breve descripcin

4 Minera No metlicos. Cementeras (Cementos Lima).

3 Agricultura Con base en el reso de las aguas residuales tratadas.

1 Industria Cuenta con un parque industrial en una zona nucleada de 153 ha, donde predominan los talleres de carpintera en madera y metales, as como la industria del calzado

1 Industria

1 Industria

5 Turismo y recreacin Existen dos parques recreacionales (Huscar y Huayna Cpac).

2 Otras: Comercio El comercio ha cobrado una importancia creciente (existen aproximadamente 5,000 establecimientos comerciales).

2. Descripcin del rea del estudioEl proyecto San Juan fue concebido en el ao 1959 para tratar los desages del distrito de San Juan de Miraflores y zonas aledaas. Mediante investigaciones se compruebo que en las condiciones ambientales de Lima, era posible utilizar lagunas con cargas hasta de 600 kg de DBO/Ha/d y que con periodos de retencin cortos, de tres das podran reducir el 65% de DBO y el ndice de coliformes en 60%.

Esto permiti a la Junta Nacional de Vivienda construir el complejo de lagunas de oxidacin de San Juan que fueron diseadas para dar servicio a una poblacin de 55,000 habitantes que aportaran un volumen de agua residual de 13,750 m3/d, (160 l/s) para lo cual se disponan de 22 hectreas de terreno, cuyos suelos eran arenosos, permeables.Tabla 3: Caractersticas dimensionales de las lagunas de estabilizacin San Juan.Sistema rea (H) Largo (m) Ancho (m) Profundidad (m)

BATERIA ALTA Primera lnea

Lagunas

P1 0.75 96.15 78.00 1.6

P2 0.51 75.68 64.00 1.6

P3 0.51 73.91 69.00 1.6

P4 0.81 108.00 75.00 1.6

S1 1.86 180.00 111.11 1.6

S2 2.12 222.73 110.00 1.6

Sub total: 6.56

Segunda lnea

P5 0.78 113.33 75.00 1.6

S3 1.16 110.00 90.00 1.6

Sub total: 1.84

Tercera lnea

P6 0.78 151.11 45 1.6

S4 1.08 153.33 60 1.6

Sub total: 1.86

BATERIA BAJA Primera lnea

P7 0.98 153.85 78.00 1.6

P8 1.04 133.00 82.71 1.6

P9 0.86 112.00 61.61 1.6

P10 0.72 117.33 75.00 1.6

S5 1.72 144.00 100.00 1.6

S6 1.48 110.37 135.00 1.6

S7 1.20 88.00 150.00 1.6

S8 1.12 133.00 82.71 1.6

Sub total: 9.12

Segunda lnea

P11 0.80 153.00 58.17 1.6

S9 0.52 85.97 57.00 1.6

S10 0.54 66.25 86.00 1.6

Sub total: 1.86

TOTAL REA 21.24

3. Procesos de la planta de aguas residuales

Figura 2: Diagrama de la planta de tratamiento de San Juan

3.1. Tratamiento preliminarLos tratamientos preliminares son destinados a preparar las aguas residuales para que puedan recibir un tratamiento sin perjudicar a los equipos mecnicos y sin obstruir tuberas ni causar depsitos permanentes en tanques. Sirven tambin para minimizar algunos efectos negativos al tratamiento como, grandes variaciones de caudal, de composicin y la presencia de materiales flotantes, tales como aceites y grasas.

En la planta de San Juan se previeron rejas y desarenadores como parte del tratamiento preliminar.

3.1.1. Cmara de rejasEste dispositivo tena como funcin retener solidos gruesos, era de dimensiones relativamente grande y estaba ubicado en la primera unidad de la planta de tratamiento y se ubicaba en forma transversal al flujo de agua en los canales de ingreso.Las rejas eran empleadas para proteger de obstrucciones las vlvulas, bombas, equipos de aireacin, tuberas, tambin contribuyen a resguardar el aspecto esttico.

Figura 3: Reja fina con limpieza mecanizada.

Cantidad de material retenidoLa cantidad de material que queda en las rejas es influenciada por condiciones locales, costumbres de la poblacin, poca del ao.

Remocin y disposicin final del material retenidoLos tamizados no reciben tratamiento especial, aunque sea aconsejable aadirles cal para controlar olores y moscas. Estos son llevados a un contenedor de all los trasladan, encontrndose actualmente a cargo de una empresa privada.

Figura 4: Remocin material retenido

3.1.2. DesarenadoresLos desarenadores estaban destinados a retener la arena y otros minerales inertes y pesados que se encuentran en las aguas residuales (cascotes, gravas, pedazos de ladrillo, partculas metlicas, carbn, tierra y otros). Estos materiales son originados de operaciones de lavado, as como de infiltraciones, desechos industriales, etc. Estas estructuras suelen colocarse despus de las rejas y antes de los tanques de sedimentacin primaria y/o lagunas primarias.

La remocin de la arena tiene como finalidad proteger las bombas contra desgaste, para evitar obstrucciones de tuberas y para impedir la formacin de depsitos de material inerte en el interior de sedimentadores y digestores.

Figura 5: Desarenador

3.2. Lagunas de estabilizacin

3.2.1. Lagunas de Mezcla completa.La produccin de biomasa activa en esta laguna es resultante de la conversin de slidos solubles y en suspensin a slidos voltiles. La laguna aireada a mezcla completa acta entonces como un biofloculador, lo cual facilita la sedimentacin de estos slidos en la laguna facultativa secundaria.

3.2.2. Lagunas de mezcla parcial En este proceso el oxgeno es abastecido totalmente en forma artificial por medio de aireadores mecnicos y la produccin de oxgeno por fotosntesis est ausente o juega un papel muy reducido en la oxigenacin de la materia orgnica.

El sistema de lagunas aireadas es un mtodo de tratamiento biolgico de aguas residuales en que los organismos vivos aerbicos y los slidos orgnicos, presentes en esas aguas, se mezclan ntimamente en un medio favorable para la descomposicin aerobia de los slidos. La eficiencia del proceso depende del mantenimiento continuo del oxgeno disuelto durante el tratamiento. El nfasis de este proceso es de reducir la carga orgnica del agua residual a valores tolerables antes de descargarla a la masa receptora, as como evitar el problema de malos olores por falta de oxgeno en la primera fase de tratamiento.

Figura 6: Laguna de mezcla parcial

3.3. Sedimentadores

El agua residual en las lagunas aireadas pasa por un proceso de turbulencia en el cual los slidos son mantenidos en suspensin o en el caso de lagunas de mezcla parcial han sedimentado parcialmente, por lom cual la planta tiene una estructura de disposicin de lodos.

3.4. Lagunas de maduracin o pulimento

Estas reciben el efluente tratado de una laguna secundaria o de una laguna de sedimentacin

Figura 7: Laguna de pulimento

Objetivos principales de estas lagunas son:

Presentar las condiciones adecuadas de balance de oxgeno, de modo que se pueda sustentar una adecuada biomasa de algas unicelulares en la parte superior de la laguna.

Presentar las condiciones adecuadas de mortalidad bacteriana, lo cual se da cuando la poblacin de algas al alimentarse bsicamente del sistema carbonatado, en las horas de mayor insolacin o de mayor actividad fotosinttica, consume los bicarbonatos y carbonatos, produciendo un notable incremento del pH y al mismo tiempo una gran mortalidad bacteriana.

Asegurar una adecuada remocin de nemtodos intestinales.

Asegurar una adecuada remocin de DBO.

Tabla 4: Caractersticas promedio del afluente a las Lagunas de San Juan.PARMETRO CONCENTRACIN (mg/l)

Alcalinidad 247.60

Conductividad 1177.00

DBO5 174.30

DQO 332.30

N NH3 29.30

N Orgnico 17.20

N NO3 0.04

N NO2 0.08

P total 4.41

ST 1024.00

SST 582.80

SO4 240.30

Coliformes Fecales (NMP/100ml) 5.19 x 107

Fuente: SEDAPAL, 19963.1. Sistema desinfeccinEl proceso de desinfeccin se realiza para eliminar los microorganismos patgenos que pueda haber en el agua que ha sido sometida a los tratamientos primarios y/o secundarios.La desinfeccin se aplica antes del vertido de las aguas tratadas y los agentes qumicos utilizados son: cloro y sus compuestos (cloro gas; hipoclorito, dixido de cloro).

Figura 8: Edificio de cloracin

4. Condiciones y problemas encontrados en la planta4.1. Condiciones actuales

Tabla 5: Caractersticas actuales en la Ptar de San JuanUbicacin:Distrito San Juan Miraflores.

Caudal de diseo800 l/s, sin embargo tiene limitacin por la excesiva carga orgnica que llega a la planta. Actualmente trata 400 l/s

Sist. de Tratamiento:Sistema de Pretratamiento: Rejas Desarenadores

Sistema de Tratamiento: Lagunas de Mezcla Completa Lagunas de Mezcla Parcial SedimentadoresSistema de Desinfeccin

Caractersticas Constructivas:Fondo y taludes de Concreto.

Componentes Rejas(5), desarenadores (5) Lagunas de Mezcla Completa (8) Lagunas de Mezcla Parcial (12) Sedimentadores(8) y Lechos Secado (10) Instalaciones de cloracin(2)

Fuente: SEDAPAL

Tabla 6: Descripcin actual del Ptar de San JuanCARACTERSTICAS DESCRIPCIN

Area Total (Ha)38 Has

EntornoUrbano

Tipo de DesageDomstico

Caudal - DBO de diseo800 l/s - 250 mg/l

Sistema de TratamientoLagunas Aireadas

Uso de EfluenteRiego de reas verdes

Tabla 7: Mejoras actuales del Ptar de San Juan

OBRAS de MejoramientoSe ha mejorado el entorno ecolgico de la Planta mediante la implementacin de las reasverdes

Implementacin estacionamientoMaquinaria Pesada

4.2. Problemas detectados

4.2.1. Distribucin inadecuada de los caudales de ingresoLos altos caudales que ingresa a la planta, ha provocado el paso incontrolado de agua residual a las batera altas bajas; esto causa que estas trabajen con sobredimensionamiento para las que fueron diseadas de retencin y tratamiento.

4.2.2. Alta carga de agua residualLas lagunas de la batera alta trabajan sobrecargadas, debido a la reduccin del rea que se efectu para limpieza de sedimento que se est efectuando luego de 5 aos en varias lagunas, siendo esta la causa principal de los olores existentes en la zona.

4.2.3. Alimentacin inadecuada a las lagunasLa forma de alimentacin a las lagunas primarias, hace que no exista una buena distribucin de slidos, provocando azolvamiento (formacin de depsitos de lodos) en la zona contigua al ingreso.

4.2.4. Agua tratada malas condicionesLa calidad actual del efluente del sistema se encuentra fuera de norma para el uso que se destina que es el de riego agrcola.

4.2.5. Alta carga de arenaLa arena que ingresa se ha vuelto un problema evidente en toda la planta, debido a que no puede ser retenido completamente en el tratamiento primario este pasa a las lagunas sedimentndose y provocando la reduccin de su altura, por lo tanto existe menor espacio para el tratamiento.

5. Alternativas de Tratamiento

5.2. Lodo activadoEste proceso incorpora un tratamiento primario seguido por aeracin y sedimentacin final. El efluente de los clarificadores primarios se mezcla con el lodo que contiene microorganismos activos; luego, la mezcla es aireada en un reactor por un perodo de tiempo que flucta entre 0.5 y 24 horas.

Luego de haber transcurrido un tiempo suficiente para que se completen las reacciones biolgicas deseadas, la mezcla es transportada a un estanque de sedimentacin o clarificador, para permitir la separacin por gravedad de los slidos suspendidos. El lquido tratado es normalmente sujeto a desinfeccin para eliminar las bacterias que sobreviven la aeracin y las etapas de clarificacin. Los slidos sedimentados son recirculados al reactor de aeracin para mantener una concentracin apropiada de microorganismos. Sin embargo, una parte de los slidos activados son desechados con el fin de mantener el equilibrio del proceso.

Figura 2: Vista de una planta de lodos activados convencional

5.3. Zanjas de oxidacinEs un proceso de aeracin extendida, en el cual la aeracin se logra mediante cepillos rotatorios (u otros dispositivos) y bombas que impulsan la mezcla a lo largo de un canal ovalado. Debido a que las zanjas de oxidacin requieren largos perodos de detencin, los volmenes del tanque y los requerimientos del rea de terreno son mayores.

Figura 3: Vista de una PTAR modalidad zanjas de oxidacin

5.4. Filtros percoladoresEl proceso implica el cultivo de microorganismos en un lecho de roca o en materiales sintticos, sobre los cuales se distribuye el agua residual permitiendo su percolacin por gravedad. Los microorganismos localizados en los medios filtrantes convierten la materia orgnica del agua residual en masa celular y productos derivados tal como en un sistema de crecimiento suspendido. Los filtros percoladores son precedidos por tratamiento primario y seguido por la clarificacin final para eliminar los slidos desechados por la biomasa del filtro. Mientras que los filtros percoladores usualmente se han considerado apropiados para las aplicaciones de efluente de baja calidad, el diseo y las tcnicas de operacin corrientes pueden dar como resultado un rendimiento que se aproxime al de las plantas con lodos activados.

Figura 4: Filtro percolador de piedra (Tecate, Mxico)

5.5. Lagunas de estabilizacinEl Sistema facultativo requiere normalmente de largos perodos de retencin para que se lleven a cabo los procesos naturales de oxidacin y reduccin. Generalmente, los estanques son dispuestos en unidades en serie y en paralelo, tienen una profundidad de 1.5 a 2 metros, con una capa superficial aerbica y una capa anaerbica en el fondo. La aeracin se realiza mediante proceso de fotosntesis con algas que crecen en el agua, con perodos de retencin para que se lleven a cabo los procesos naturales de oxidacin y reduccin.Lagunas Aereadas: Son ms profundas que las lagunas facultativas y pueden alcanzar un nivel mayor de remocin de DBO5 en menos espacio. Sin embargo, an requieren un perodo mnimo de detencin de 10 das para controlar con seguridad los huevos de helmintos.

Figura 5: Vista de lagunas aireadas de mezcla completa (Planta San Antonio de los Buenos, Tijuana, Mxico)

6. Conclusiones

Se realiz la identificacin y evaluacin del sistema de tratamiento actual, por lagunas de estabilizacin en la planta de tratamiento de aguas residuales de San Juan de Miraflores.

Se idntico los principales puntos que causan el mal funcionamiento de la planta de San Juan como alta carga ingresa a las lagunas, falta de reductores de caudal y exceso de aireacin.

Se plante tres sistemas contingentes (lodo activo, zanjas de oxidacin, filtro percoladores y lagunas de estabilizacin) que pueden ser evaluados para poder cumplir los limites permisibles del agua que va ser utilizado para regado.

7. Recomendaciones

Posible infiltracin en la napa fretica durante la operacin en la planta: El diseo consider la impermeabilizacin de las estructuras de almacenamiento.

Posibles afecciones a la salud por moscas, zancudos y roedores: Franjas de proteccin de amplitud suficiente, manteniendo alejados asentamientos humanos y actividades econmicas, previndose desinfecciones peridicas.

Fugas o salidas accidentales de desages no tratados: Implementacin de medidas estrictas de control, automatizacin de vlvulas de control, sistema SCADA.

Posibles emisiones de olores en el rea de la planta de tratamiento: Implementacin de cerco de rboles en especial en la zona del pre-tratamiento, cinturn ecolgico en todo el permetro de la planta.

8. Bibliografa

Paz, R. E. (2010). Plnata de tratamiento de aguas residuales en San Juan de Miraflores. Piura: Facultad de Ingeneria.Luna, M. G. (2010). Oportunidades de mejoras ambientales por el tratamiento de aguas residuales en el Peru. Fondo Nacional del Ambiente, 37.

18

9. Anexos Diagrama de flujo del proceso

Fuente sedapalUBICACIN DEL PATR DE SAN JUAN Fuente sedapal