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81,9(56,'$'�'(�&+,/(�� )$&8/7$'�'(�&,(1&,$6�),6,&$6�<�0$7(0$7,&$6�(6&8(/$�'(�,1*(1,(5,$�<�&,(1&,$6�(6&8(/$�'(�3267*5$'2�� (9$/8$&,Ï1�,17(*5$/�'(�3/$17$6�'(�75$7$0,(172�'(�$*8$6��6(59,'$6�<�$/7(51$7,9$6�'(�75$7$0,(172�(1�/2&$/,'$'(6�585$/(6�&21&(175$'$6��$3/,&$&,21(6�(1�/$6�5(*,21(6�5�0��<�9,,��

�0(025,$�3$5$�237$5�$/�7Ë78/2�'(�,1*(1,(52�&,9,/��7(6,6�3$5$�237$5�$/�*5$'2�'(�0$*,67(5�'(�/$�,1*(1,(5,$��0(1&,21�5(&85626�<�0(',2�$0%,(17(�+,'5,&2�� ,*1$&,2�$/%(572�'811(5�62/$5,

PROFESOR GUÍA: MARÍA PÍA MENA PATRI

MIEMBROS DE LA COMISIÓN: ANA MARIA SANCHA

RUBEN SALGADO

SANTIAGO DE CHILE ENERO 2004

EVALUACIÓN INTEGRAL DE PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS SERVIDAS Y ALTERNATIVAS DE TRATAMIENTO EN LOCALIDADES RURALES CONCENTRADAS. APLICACIONES EN LAS REGIONES R.M. Y VII Conscientes del crecimiento que ha experimentado el saneamiento rural en nuestro país en los últimos 5 ó 7 años y de la diversidad de sistemas de tratamiento que se han instalado, es que se ha realizado este estudio, en donde se evaluaron plantas existentes de biodiscos y aireación extendida. El estudio de casos se realizó para cinco plantas de tratamiento de aguas servidas (PTAS) de comunidades rurales concentradas (población entre 150 y 3000 habitantes, densidad no inferior a 15 viviendas por km de calle), ubicadas en las Regiones R.M. y VII; tres de ellas correspondieron a la tecnología de biodiscos y las dos restantes a lodos activados en modalidad aireación extendida. Los muestreos se llevaron a cabo durante el período octubre-diciembre 2002, con posterior seguimiento en terreno. Los resultados mostraron que las PTAS cumplen por lo general con la normativa ambiental vigente en cuanto a los parámetros DBO5, SST y NKT, sin embargo fallan en reiteradas ocasiones para la calidad bacteriológica. El estudio de casos fue apoyado además con el uso de un modelo matemático analítico creado para la aireación extendida, el cual fue utilizado también para el diseño de una PTAS modelo. A pesar de que la calidad de los efluentes puede considerarse relativamente buena, una serie de problemas detectados hicieron que se pongan en duda estos sistemas como futuras alternativas. El escaso seguimiento y asesoría, la falta de mantenimiento preventivo, la falta de capacitación de os operadores, el escaso presupuesto de los organismos administradores y algunos problemas operacionales, entre otros, dejan de manifiesto la necesidad de innovar con tecnologías de tratamiento de diseño simple, costo-eficientes, con bajo costo de O&M y de operación sencilla. Se estudian entonces las alternativas no convencionales de lagunas aireadas y humedales artificiales (constructed wetlands), realizándose además un completo análisis económico,

concluyéndose que ambas resultan factibles técnica y económicamente, además cumplen con el criterio de autosustentabilidad en el largo plazo (mediante el pago de una tarifa por parte de los usuarios) lo cual es fundamental en el éxito de proyectos en comunidades de este tipo. Finalmente, en base a la investigación realizada, se recomienda a las autoridades competentes que prefieran los sistemas no convencionales, dentro de los cuales las lagunas aireadas y wetlands son una opción conveniente, siempre y cuando sea posible, por sobre los convencionales (lodos activados y biodiscos) como alternativa de tratamiento adecuada para localidades rurales concentradas. Se sugiere además promover e impulsar toda iniciativa que busque desarrollar e investigar con más profundidad acerca de este tipo de tratamientos naturales para zonas rurales concentradas en Chile.

7$%/$�'(�&217(1,'26�

1 INTRODUCCIÓN .............................................................................................. 1

2 TRATAMIENTO DE AGUAS SERVIDAS EN PEQUEÑAS COMUNIDADES .. 3

2.1 CAUDALES ........................................................................................... 3

2.2 CARACTERÍSTICAS DEL AGUA SERVIDA ......................................... 5

2.3 OPCIONES PARA EL MANEJO DE LAS AGUAS SERVIDAS .............. 5

2.3.1 Sistemas de Recolección de las Aguas Servidas. .......................... 6

2.3.2 Sistemas de Tratamiento para Pequeñas Comunidades ................ 8

2.3.3 Disposición del Efluente Líquido ................................................... 18

2.3.4 Tratamiento y Disposición de Lodos ............................................. 18

3 EXPERIENCIA INTERNACIONAL ................................................................... 3

3.1 EXPERIENCIA EUROPEA .................................................................... 3

3.1.1 Pequeñas Plantas de Tratamiento en Suiza (Boller & Deplazes, 1990)[9] 3

3.1.2 Pequeñas Plantas de Tratamiento en Chipre (Hadjivassilis, 1990)[9]

5

3.1.3 Pequeñas Plantas de Tratamiento en Grecia (K.P. Tsagarakis et al., 2000) [10] .................................................................................................. 8

3.1.4 Pequeñas Plantas de Tratamiento en Inglaterra (Rowland & Strongman, 2000) [10] ................................................................................... 10

3.2 EXPERIENCIA LATINOAMERICANA .................................................. 12

3.2.1 Brasil ............................................................................................. 12

3.3 RESUMEN EXPERIENCIA INTERNACIONAL .................................... 15

4 SITUACIÓN NACIONAL EN LA SANEAMIENTO DE PEQUEÑAS COMUNIDADES ..................................................................................................... 1

4.1 PROGRAMA NACIONAL DE AGUA POTABLE RURAL ..................... 34

4.2 SITUACIÓN NACIONAL EN EL SANEAMIENTO DE PEQUEÑAS COMUNIDADES ............................................................................................. 35

4.3 CATASTRO NACIONAL DE P.T.A.S. EN LOCALIDADES RURALES CONCENTRADAS ......................................................................................... 36

4.4 SELECCIÓN DE P.T.A.S EN APR’S ................................................... 37

4.5 DESCRIPCIÓN P.T.A.S. ...................................................................... 39

4.5.1 Introducción .................................................................................. 39

4.5.2 Sistemas de Biodiscos .................................................................. 39

4.5.3 Sistemas de Aireación Extendida ................................................. 41

4.5.4 Resumen Sistemas de Tratamiento Elegidos .............................. 43

4.6 ADMINISTRACIÓN Y TARIFAS .......................................................... 43

4.7 PLAN DE MUESTREO ........................................................................ 45

4.7.1 Resumen Plan de Muestreos ........................................................ 45

5 DIAGNÓSTICO DE OPERACIÓN PLANTAS DE TRATAMIENTO ................ 33

5.1 INTRODUCCIÓN ................................................................................. 50

5.2 DIAGNÓSTICO CUALITATIVO ........................................................... 50

5.2.1 Planta de Tratamiento de Aguas Servidas de María Pinto ........... 50

5.2.2 Planta de Tratamiento de Aguas Servidas de San Enrique .......... 51

5.2.3 Planta de Tratamiento de Aguas Servidas de Santa Elena .......... 51

5.2.4 Planta de Tratamiento de Aguas Servidas de Santa Claudia ....... 52

5.2.5 Planta de Tratamiento de Aguas Servidas de Cordillerilla ............ 53

5.3 DIAGNÓSTICO CUANTITATIVO ......................................................... 54

5.3.1 Características Afluentes .............................................................. 54

5.3.2 Eficiencias de los Sistemas de Tratamiento ................................. 55

5.3.3 Características Efluentes .............................................................. 60

5.3.4 Comparación Distintos Sistemas .................................................. 66

5.4 FICHA TÉCNICA OPERACIONAL ....................................................... 69

5.5 COMENTARIOS Y CONCLUSIONES ................................................. 70

6 MODELAMIENTO MATEMÁTICO AIREACIÓN EXTENDIDA ....................... 33

6.1 INTRODUCCIÓN ................................................................................. 77

6.2 MODELO PROPUESTO ...................................................................... 78

6.2.1 Motivación..................................................................................... 78

6.2.2 Alcances y Limitaciones del Modelo ............................................. 78

6.2.3 Ecuaciones Básicas del Modelo Propuesto .................................. 79

6.2.4 Resumen Fórmulas del Modelo .................................................... 94

6.2.5 Operación del Modelo ................................................................... 95

6.3 DISEÑO P.T.A.S. MODELO .............................................................. 101

6.3.1 Generalidades ............................................................................ 101

6.3.2 Uso del Modelo ........................................................................... 101

6.3.3 Diseño de Otras Unidades .......................................................... 104

6.3.4 Comentarios Diseño PTAS Modelo ............................................ 109

6.3.5 Análisis Crítico Memorias de Cálculo Revisadas ........................ 111

6.4 EVALUACIÓN CORDILLERILLA ....................................................... 112

6.4.1 Parámetros de Entrada ............................................................... 112

6.4.2 Coeficientes Cinéticos ................................................................ 113

6.4.3 Resultados Modelo Cordillerilla .................................................. 114

6.4.4 Seguimiento en Terreno ............................................................. 115

6.5 EVALUACIÓN SANTA ELENA .......................................................... 115

6.5.1 Parámetros de Entrada ............................................................... 115

6.5.2 Coeficientes Cinéticos ................................................................ 116

6.5.3 Resultados Modelo Santa Elena ................................................. 116

6.5.4 Seguimiento en Terreno ............................................................. 118

6.6 COMENTARIOS Y CONCLUSIONES ............................................... 120

7 ALTERNATIVAS DE TRATAMIENTO NO CONVENCIONALES ................... 33

7.1 LAGUNAS AIREADAS ....................................................................... 125

7.2 WETLANDS ....................................................................................... 135

7.3 BIOFILTRACIÓN + RHIZOFILTRACIÓN Y LOMBRIFILTRACIÓN .... 142


7.4.1 Aspectos Técnicos ...................................................................... 144

7.4.2 Rangos Poblacionales ................................................................ 146

7.4.3 Comentarios y Conclusiones Finales .......................................... 146

8 EVALUACIÓN ECONÓMICA ....................................................................... 125

8.1 INVERSIONES EN SOLUCIONES SANITARIAS .............................. 125

8.2 INVERSIONES EN P.T.A.S. .............................................................. 126

8.3 ANÁLISIS ECONÓMICO ALTERNATIVAS ....................................... 126

8.3.1 Ingresos ...................................................................................... 127

8.3.2 Costos ........................................................................................ 127

8.3.3 Resultados Evaluación Económica ............................................. 130

8.3.4 Análisis de Sensibilidad .............................................................. 132

8.3.5 Comparación con Biofiltración + Rhizofiltración y Lombrifiltración 133


9 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................. 33

9.1 P.T.A.S. SOMETIDAS A EVALUACIÓN ............................................ 162

9.2 FUTURAS P.T.A.S. ............................................................................ 162

9.3 RECOMENDACIÓN FINAL ............................................................... 163

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................. 1624 �ANEXOS Anexo Reseña Tratamiento Biológico Anexo Diseño Lagunas Aireadas Anexo Datos Sistema Aireación Anexo Fotográfico Anexo Resultados Análisis de Laboratorio Anexo Diseño Digestor Aeróbico Anexo Aforo Caudales Afluentes Anexo Balances de Masas Anexo Evaluación Económica Anexo Requerimientos de Area Wetland Sub-Superficial Anexo Plan de Muestreo ��

�� &$3,78/2�,�,1752'8&&,Ï1�� ,1752'8&&,Ï1�

�

Capítulo I Introducción

Universidad de Chile Programa de Magíster en Ciencias de la Ingeniería Mención Recursos y Medio Ambiente Hídrico 1

,1752'8&&,Ï1� En 1964 nace en Chile el Programa Nacional de Agua Potable Rural (APR), como respuesta a los graves problemas de morbilidad y mortalidad infantil en los sectores rurales. Su objetivo fue solucionar el déficit de abastecimiento de agua potable en las localidades rurales concentradas, es decir, aquellas concebidas inicialmente con una población entre 150 y 3000 habitantes, pero que con el tiempo pueden haber crecido por sobre esta cifra, y una concentración no inferior a 15 viviendas por kilómetro de calle. Para fines del 2004 se espera que la población rural concentrada esté totalmente cubierta, con lo cual se tendría el problema del abastecimiento del agua potable prácticamente resuelto [1]. Sin embargo, estrechamente ligado al uso del agua potable está la problemática de las aguas servidas generadas, las que sin una disposición adecuada representan problemas ambientales y un potencial riesgo para la salud de la población. Dentro de este contexto es que se enmarca la política medioambiental que ha adoptado nuestro país para sanear las aguas servidas, la cual ha tomado mayor fuerza en, aproximadamente, los últimos 5 años. Mediante la construcción de sistemas de tratamiento de aguas servidas, se ha logrado una disminución en los riesgos de transmisión de enfermedades presentes en las excretas humanas, además de contribuir a la descontaminación de los cauces superficiales. Los problemas enfrentados por pequeñas comunidades hacen que muchas veces los objetivos de saneamiento sean más difíciles de cumplir que en grandes comunidades. Costos per cápita elevados (no se producen economías de escala en sistemas de pequeño tamaño), presupuestos limitados (menores ingresos per cápita), y requerimientos exigentes en el efluente en relación a los recursos económicos disponibles, son algunos de los factores que motivan la búsqueda de soluciones adecuadas a estos problemas específicos. Específicamente hablando de localidades rurales concentradas, el saneamiento aún es muy precario y la tarea que queda por realizar es grande. Se ha instalado una serie de sistemas de tratamiento a lo largo del país, principalmente convencionales, de los cuales se conoce poco acerca de cómo han funcionado y de los cuales tampoco se sabe con certeza si son la alternativa adecuada para este tipo de comunidades. Es precisamente aquí que nace la idea de este trabajo de investigación, orientado, por una parte, a poner en evidencia las virtudes y falencias que han tenido algunos de los principales sistemas instalados y, por otra parte, a proponer otras alternativas de tratamiento que se escapen algo de lo convencional, como lo son las lagunas aireadas y los wetlands de flujo sub-superficial. El REMHWLYR� IXQGDPHQWDO de este trabajo entonces es definir alternativas realmente factibles (técnica y económicamente) para ser instaladas en localidades rurales concentradas.

Capítulo I Introducción


Dentro de los REMHWLYRV� HVSHFtILFRV�� planteados para alcanzar el objetivo fundamental, se pueden mencionar los siguientes:

• Realizar un catastro de P.T.A.S. existentes en zonas rurales

concentradas. • Realizar un estudio de casos, de donde se puedan desprender las

principales virtudes y falencias de los sistemas instalados.

• Dar recomendaciones respecto de la aplicabilidad y necesidades de mejoramiento de los sistemas de tratamiento, basado en la experiencia de las plantas en funcionamiento.

• Modelar con fines de evaluación y de diseño el proceso de aireación

extendida.

• Investigar acerca de otras alternativas de tratamiento adecuadas para este tipo de comunidades, fuera de las que se incluyen en el estudio de casos.

• Evaluar económicamente las distintas alternativas.

• Efectuar recomendaciones respecto de las alternativas que resulten

realmente factibles (técnica y económicamente) de acuerdo a los resultados del estudio de casos y de la investigación en otras alternativas de tratamiento.

El documento final de este estudio se espera permita respaldar a los tomadores de decisión en cuanto a cuál es la alternativa adecuada de tratamiento para localidades rurales concentradas, en base a la experiencia obtenida del estudio de casos así como de la investigación realizada para evaluar otras alternativas de tratamiento para este tipo de comunidades en nuestro país.

��&$3Ë78/2�,,�75$7$0,(172�'(�$*8$6�6(59,'$6�(1�3(48(f$6�&2081,'$'(6�� 75$7$0,(172� '(� $*8$6� 6(59,'$6� (1� 3(48(f$6�&2081,'$'(6

Capítulo II Tratamiento de Aguas Servidas en Pequeñas Comunidades


�� &$8'$/(6�� &DXGDO�GH�$JXDV�6HUYLGDV�\�VX�)OXFWXDFLyQ�

�El caudal medio diario de aguas servidas que ingresa a una Planta de Tratamiento de Aguas Servidas puede ser calculado mediante la siguiente expresión, válida tanto para pequeñas como medianas y grandes comunidades[2]:

[ ] allinfasas QQFRPoblaciónDotaciónd/lQ ++⋅⋅= (2.1) donde, Dotación= Dotación media de agua potable [l/hab-d]

Población= # de habitantes FRas= Factor de Recuperación de aguas servidas (0.8-0.9) Qinf= Caudal de infiltración desde la napa subterránea. Qall= Caudal proveniente de aguas lluvias.

D��'RWDFLyQ��Para el caso de Chile, los valores establecidos en las Normas de Diseño para el Programa Rural del Servicio Nacional de Obras Sanitarias del año 1984 [3] hablan de una dotación media de entre 60 y 100 [lts/hab-día]. Indagando un poco más en la bibliografía [4] (Rodriguez, 1996) se encuentra que los valores de dotación de agua potable rural obedecen a una distribución zonal dentro del país, con valores entre 85 y 110[lts/hab-día] para la zona centro (regiones IV a VII). Sin embargo, en conversaciones sostenidas con personal del Área de Estudios del Departamento de Programas Sanitarios del MOP, ya se habla en la actualidad de valores más elevados, del orden de los 150 [lts/hab-día], en base a información empírica proveniente de revisión de estudios. Presuntamente este aumento sería atribuible a la incorporación de sistemas de alcantarillado en localidades rurales, lo cual evidentemente significa una aumento en las necesidades de agua con respecto a la situación con pozos negros. Sin existir aún un documento legal que respalde esta cifra, la dotación de ��>OWV�KDE�GtD] será la utilizada en el diseño de las plantas de tratamiento en el capítulo V de esta tesis, por considerarse que corresponde a un valor actualizado y razonable. E��&DXGDO�GH�,QILOWUDFLyQ��Con respecto al caudal de infiltración, las localidades rurales muchas veces tienen aportes provenientes de la napa subterránea, producto de la recarga que sufre el acuífero en sectores de riego cercanos a la población. Al momento de cuantificar este efecto se pueden tomar valores referenciales que hablan de �� >O�V�+D@ (considerando el área que abarca el sistema de colectores), ó de



�� >O�V�.P@ (considerando la longitud total del sistema de colectores), sin embargo en la práctica se han observado valores desde 0 a 2[l/s/Km] [5]. Lo descrito anteriormente corresponde a alcantarillado tradicional. Para alcantarillado en PVC estos aportes se pueden considerar nulos. F��&DXGDO�GH�DJXDV�OOXYLDV��El caudal de aguas lluvias en localidades rurales se puede considerar despreciable ya que, a diferencia de zonas urbanas, éstas no cuentan en general con pavimentación de calles ni sistemas colectores de aguas provenientes de lluvias. G��)DFWRUHV�GH�3XQWD��Para efectos de verificación del funcionamiento de algunas de las unidades, los caudales máximos diarios y horarios se pueden calcular a partir de los siguientes factores de escalamiento aplicables a pequeñas poblaciones, los cuales ponderan al caudal medio diario.

7DEOD��)DFWRUHV�GH�(VFDODPLHQWR�

Residencia Individual

Establecimiento Comercial

Comunidad pequeña

Factor Escalamiento Rango Típico Rango Típico Rango Típico Peak horario 4-8 6 6-10 8 3-6 4,7 Peak diario 2-6 4 4-8 6 2-5 3,6 Peak semanal 1,25-4 2 2-6 3 1,5-3 1,75 Peak mensual 1,2-3 1,75 1,5-4 2 1,2-2 1,5 )XHQWH: Metcalf & Eddy (1995)

Para realizar un cálculo más preciso del caudal máximo horario, se recomienda la utilización del coeficiente de Harmon, M, que está determinado por la siguiente expresión:

[ ]1000

4

141

habPobM

++= (2.2)

válida para poblaciones entre 100 y 100.000 habitantes aproximadamente. Luego,

MQQ diariomediohorarioimomax ⋅= (2.3)

Estos factores de punta son de suma importancia a la hora de diseñar unidades de tratamiento, especialmente las trampas de grasa para pequeños establecimientos comerciales y tanques de sedimentación secundaria en plantas de tratamiento prefabricadas. H��7DVD�GH�FUHFLPLHQWR�SREODFLRQDO��



Si bien en las Normas de Diseño para el Programa Rural del Servicio Nacional de Obras Sanitarias del año 1984 se habla de una tasa de crecimiento anual de un 2% para efectos de diseño con un período de previsión de 20 años, estudios más actualizados (Rodriguez, 1996) recomiendan utilizar un valor del orden del 3% anual para las zonas centro y sur del país en vista de que en muchas de las localidades rurales se ha superado el 2% previsto. Se utilizará entonces una tasa de crecimiento anual de un �� y un período de previsión de �� DxRV para el diseño de las plantas de tratamiento de aguas servidas más adelante en el Capítulo V de esta tesis. �� &$5$&7(5Ë67,&$6�'(/�$*8$�6(59,'$� A partir de los factores unitarios de carga provenientes de la caracterización de las aguas servidas domésticas del DS Nº609/98 [6], combinados con los valores de caudal de aguas servidas que se detallan al pie de la Tabla 2.2, se obtienen valores típicos de composición del agua servida doméstica en Chile, los cuales se muestran a continuación.

7DEOD��&RPSRVLFLyQ�GHO�$JXD�6HUYLGD�GH�5HVLGHQFLDV�,QGLYLGXDOHV��

)DFWRU�8QLWDULR� 9DORU� GH�FDUJD� � 5DQJRD� �3DUiPHWUR� >.J�KDEÂG@� 8QLGDG� 0LQLPR� 0D[LPR� 7tSLFRE�'%2�� 0,040 mg/l 200 400 310 66� 0,035 mg/l 175 350 270 1.7�1� 0,008 mg/l 40 80 60 )yVIRUR�7RWDO� 0,0008 mg/l 4 8 6 *UDVD� - mg/l 45 100 60 &ROLIRUPHV�WRWDOHV� - NMP/100ml 1,E+06 1,E+8 1,E+07 7HPS�� ºC 15 26 21 3K� - 5 8 7,2

a Rango de concentraciones basado en caudales de 100 y 200 [l/hab-d] b Basado en un flujo promedio de 130 [l/hab-d] y aproximado a la decena más cercana )XHQWH� Adaptado de Metcalf & Eddy (1995) utilizando factores de carga unitarios DS Nº609/98

Los valores presentados en la Tabla 2.2 son sólo referenciales. Se pueden presentar variaciones para cada localidad que se estudie en particular. �� 23&,21(6�3$5$�(/�0$1(-2�'(�/$6�$*8$6�6(59,'$6� Cuando no es posible instalar sistemas de tratamiento individual para cada casa o lote de casas, debido a espacios reducidos o debido a que los suelos no son aptos para tales fines (escasa capacidad de infiltración) o debido a que el número de casas es tal que no resulta económicamente factible, se opta por instalar sistemas que traten las aguas servidas de toda la comunidad. Estos sistemas constan básicamente de tres componentes, a saber:



1. Un sistema de alcantarillado que recolecte las aguas de la comunidad y las conduzca hacia la planta de tratamiento.

2. Algún sistema de tratamiento de las aguas servidas. 3. Un sistema de disposición del efluente.

En la Tabla 2.3 se muestran los principales sistemas de manejo de aguas servidas disponibles hoy en día en cuanto a recolección, tratamiento y disposición de las aguas servidas.

�7DEOD��2SFLRQHV�3DUD�HO�0DQHMR�GH�ODV�$JXDV�6HUYLGDV�)XHQWH�GH�DJXD�VHUYLGD� 6LVWHPD�5HFROHFFLyQ� 6LVWHPD��7UDWDPLHQWR� 'LVSRVLFLyQ�(IOXHQWH�/tTXLGR�

• Residencias Individuales

• Instalaciones públicas

• Alcantarillado tradicional

• Alcantarillado de pequeño diámetro (con fosa séptica)

• Alcantarillado en presión con y sin fosa séptica

• Alcantarillado al vacío

• Tratamiento Primario

-Grandes tanques sépticos -Tanques Imhoff • Tratamiento

Secundario -Unidad aeróbica / anaeróbica -Lodos activados -Reactores Batch -Lagunas aireadas -Filtros de medio granular con recirculación -Zanjas de oxidación -Tratamiento en suelos -Pantanos artificiales -Filtros percoladores -Biodiscos

• Sistemas de absorción en suelos

• Descargas a cuerpos de agua

superficiales • Pantanos

artificiales • Reuso en riego • Reuso en

industrias • Combinación de

las anteriores

)XHQWH: Metcalf & Eddy (1995) Cada uno de los ítems de recolección, tratamiento y disposición se revisarán por separado a continuación. �� 6LVWHPDV�GH�5HFROHFFLyQ�GH�ODV�$JXDV�6HUYLGDV�� Cuando la densidad de población de zonas rurales crece hasta un nivel en que los sistemas de tratamiento individual ya no son rentables, la opción de construcción de un sistema de alcantarillado debe ser analizada. Los tipos de recolección de aguas servidas son: sistema de alcantarillado convencional con flujo gravitacional, alcantarillado de pequeño diámetro con flujo gravitacional de pendiente variable, alcantarillado de pequeño diámetro con funcionamiento en presión y alcantarillados que funcionan con vacío. La elección del tipo de alcantarillado dependerá básicamente de la topografía del lugar y de los costos asociados.



D��6LVWHPD�GH�$OFDQWDULOODGR�&RQYHQFLRQDO�FRQ�)OXMR�*UDYLWDFLRQDO� Este sistema es de uso muy común por lo que su funcionamiento está más que probado en la práctica y además bien documentado. Se conoce mucho acerca de su diseño, construcción y operación. Donde la topografía lo permita, lo más probable es que se elija un sistema de este tipo. E�� $OFDQWDULOODGR� GH� 3HTXHxR� 'LiPHWUR� FRQ� )OXMR� *UDYLWDFLRQDO� GH�3HQGLHQWH�9DULDEOH� El funcionamiento de este sistema se basa principalmente en el hecho de que la salida del sistema de alcantarillado se debe encontrar a una cota más baja que la entrada y más baja que la cota de conexión de cualquiera de las casa al sistema. La topografía local puede subir o bajar en los tramos intermedios y el flujo se producirá de todas maneras siempre y cuando se cumplan las condiciones descritas anteriormente. Este sistema de alcantarillado se utiliza en conjunto con fosas sépticas con el fin de remover sólidos del agua servida. La idea es que el alcantarillado de pequeño diámetro no se obstruya con sólidos provenientes del agua servida, para lo cual se utilizan filtros y otros dispositivos de seguridad. F��$OFDQWDULOODGR�GH�SHTXHxR�GLiPHWUR�FRQ�IXQFLRQDPLHQWR�HQ�SUHVLyQ��En este tipo de sistemas el agua servida doméstica es recolectada a una fosa o tanque séptico, de donde luego se bombea hacia la línea del alcantarillado que va en presión. Los principales componentes de este sistema se muestran en la Figura 2.1.

)LJXUD��6LVWHPD�GH�$OFDQWDULOODGR�HQ�3UHVLyQ�

)XHQWH: Metcalf & Eddy (1995)



En muchos casos existe un tanque de retención seguido de una bomba trituradora, tal como se observa en la Figura 2.1, de manera de evitar que los sólidos ingresen al conducto en presión. El agua de la línea de alcantarillado en presión es llevada luego a un colector gravitacional o a la planta de tratamiento directamente, según sea el caso. G��$OFDQWDULOODGRV�TXH�IXQFLRQDQ�FRQ�YDFtR� El sistema es muy similar al anterior salvo que esta vez en lugar de tener tuberías en presión se tienen tuberías al vacío. Esto es posible gracias a la instalación de una válvula de vacío en el lugar de la bomba trituradora de la Figura 2.1. Las conexiones están debidamente selladas de manera de mantener los niveles de vacío que se requieren. El vacío en la tubería de transmisión es mantenido mediante una bomba de vacío ubicada en una estación de bombeo, generalmente cerca de la planta de tratamiento. �� 6LVWHPDV�GH�7UDWDPLHQWR�SDUD�3HTXHxDV�&RPXQLGDGHV� En zonas rurales donde no es posible instalar sistemas de absorción in situ se utilizan sistemas centralizados de recolección, tratamiento y disposición de las aguas residuales. La manera más común es utilizar un alcantarillado en presión o gravitacional que transporte las aguas desde las casas hacia la planta de tratamiento. Las opciones de tratamiento a considerar serán los sistemas convencionales, tales como grandes tanques sépticos, tanques Imhoff, filtros con recirculación en medios granulares, plantas compactas y plantas (obras civiles) diseñadas individualmente para una comunidad en específico; y los sistemas no convencionales que se verán más adelante, en el Capítulo VII, “Alternativas de Tratamiento No Convencionales”. Para mayores antecedentes acerca de los fundamentos del tratamiento biológico, ver Anexo “Reseña Tratamiento Biológico”. �� 6LVWHPDV�&RQYHQFLRQDOHV� *UDQGHV�WDQTXHV�VpSWLFRV�R�WDQTXHV�,PKRII�HQ�VLVWHPDV�FHQWUDOL]DGRV�� Antes de abordar los tanques de gran tamaño se debe conocer en qué consisten los tanques sépticos y los tanques Imhoff de tamaño regular, los cuales se utilizan típicamente para viviendas unifamiliares. D��7DQTXHV�6pSWLFRV��Los tanques sépticos consisten en tanques prefabricados utilizados como una combinación de sedimentador, filtrador de materiales en superficie y como digestor anaeróbico que funciona sin mezclar y sin calefaccionar el agua servida. Existen de diversos materiales tales como concreto, fibra de vidrio, acero,



polietileno, etc. Se utilizan como medio de tratamiento in situ para residencias individuales y pequeñas comunidades donde no se posee sistemas de alcantarillado. En la Figura 2.2 se muestra un tanque convencional de doble compartimento y en la Figura 2.3 uno de compartimento simple equipado con una bóveda filtradora.

)LJXUD��7DQTXH�&RQYHQFLRQDO�GH�'REOH�&RPSDUWLPHQWR�


)LJXUD��7DQTXH�&RPSDUWLPHQWR�6LPSOH�(TXLSDGR�FRQ�%yYHGD�)LOWUDGRUD�

)XHQWH: Metcalf & Eddy (1995) La idea del doble compartimento es reducir la descarga de sólidos en el efluente, sin embargo se ha probado que la configuración de la Figura 2.3 es más



eficiente para este mismo propósito. El agua debe seguir un recorrido a través de pantallas y filtros en donde los sólidos quedan retenidos. En ambos sistemas el agua con materiales flotantes, aceites y espumas queda en las capas superficiales y los sólidos sedimentables se van al fondo del tanque, de manera que el efluente corresponde al líquido entre estas dos capas, que está más clarificado. La materia orgánica retenida en el fondo del tanque experimenta descomposición facultativa y anaeróbica, transformándose en compuestos más estables tales como anhídrido carbónico (CO2), metano (CH4) y ácido sulfhídrico (H2S). A pesar de que el volumen de sólidos acumulados en el fondo del tanque está constantemente siendo reducido por la descomposición anaeróbica, siempre existe acumulación neta de lodos en el fondo. Algunos de ellos son resuspendidos por los gases de la descomposición y frecuentemente se adhieren a la parte inferior de la capa de espuma, aumentando el grosor de esta última. Debido a que la acumulación a largo plazo de espumas y lodos en los tanques reduce la capacidad efectiva volumétrica, éstos se deben limpiar periódicamente mediante un bombeo que extraiga dichos materiales. El efluente de estos sistemas comúnmente es infiltrado al terreno mediante pozos absorbentes o drenes. En algunos casos, es sometido a tratamiento posterior con el fin de recuperar el agua para uso en riego. E��7DQTXHV�,PKRII��La remoción de sólidos sedimentables y la digestión anaeróbica de éstos en un tanque Imhoff es similar a la del tanque séptico. La diferencia está en que en el tanque Imhoff la sedimentación ocurre en un compartimento superior y la digestión anaeróbica de los sólidos sedimentados en un compartimento inferior, tal como se muestra en la Figura 2.4.

)LJXUD��7DQTXH�,PKRII�




Los sólidos pasan a través de una abertura en el fondo del compartimento de sedimentación hacia la zona no calefaccionada inferior donde ocurre la digestión. Las espumas se acumulan en el compartimento de la sedimentación y el gas producido en el compartimento inferior es evacuado mediante conductos de ventilación. Los lodos acumulados en el fondo del compartimento inferior son bombeados periódicamente. F��7DQTXHV�6pSWLFRV�GH�*UDQ�7DPDxR��A pesar de que los tanques sépticos se utilizan para residencias individuales, los tanques sépticos de gran tamaño se utilizan para pequeñas comunidades. En general se utilizan grandes tanques divididos en varias secciones, usualmente tres, y son diseñados con un tiempo de retención hidráulico de alrededor de 1día. Los tanques tipo Imhoff se utilizan ocasionalmente debido a la simplicidad de su operación y a que no requieren supervisión técnica de nivel elevado. No tienen equipamiento mecánico que requiera mantención. La operación consiste en remover la espuma diariamente, revertir el flujo de aguas servidas dos veces por mes para uniformar los sólidos en los dos extremos del compartimento de digestión, y llevar periódicamente los lodos a campos de secado. 8VR�GH�)LOWURV�GH�0HGLRV�*UDQXODUHV�FRQ�5HFLUFXODFLyQ�HQ�6LVWHPDV�&HQWUDOL]DGRV�� En lugares donde un mayor grado de tratamiento es requerido, el uso de filtros de arena con recirculación puede ser considerado. Un esquema con los principales componentes de este sistema se muestra en la Figura 2.5.

)LJXUD��6LVWHPD�GH�)LOWUR�GH�$UHQD�FRQ�5HFLUFXODFLyQ�

)XHQWH: Metcalf & Eddy (1995) El efluente del pre-tratamiento (tanque séptico por ejemplo) entra al tanque de recirculación que tiene capacidad suficiente para almacenar el flujo de medio día o de hasta un día entero. Una bomba lleva el agua del tanque de recirculación hacia el filtro de arena, donde se aplica el agua servida durante



aproximadamente cinco minutos cada media hora. El agua tratada que pasó a través del filtro pasa nuevamente al tanque de recirculación. Los niveles de olor son bajos ya que el efluente de la unidad de pre-tratamiento llega a un tanque de recirculación que contiene un agua tratada. La alta calidad del efluente producido, la fácil operación, y los bajos costos de mantenimiento son las principales virtudes de este sistema. 6LVWHPDV�FRQ�3ODQWDV�GH�7UDWDPLHQWR�3UH�)DEULFDGDV� Actualmente se encuentran disponibles en el mercado plantas conocidas como plantas compactas [24], éstas son plantas prefabricadas para el tratamiento de aguas servidas en comunidades pequeñas. A pesar de que este tipo de plantas se encuentra disponible en tamaños de hasta 3800 m3/d, se usan generalmente en el rango de 38 a 950 m3/d [1]. �D��7LSRV�GH�3ODQWDV�GH�7UDWDPLHQWR�3UH�IDEULFDGDV� Los tipos de plantas de tratamiento prefabricadas más comunes son aireación extendida, estabilización por contacto, reactores batch, biodiscos y tratamiento físico químico. A continuación se revisan brevemente cada uno de estos sistemas. �$LUHDFLyQ�([WHQGLGD��Corresponde a una variante del proceso convencional de lodos activados, en donde los tiempos que permanecen los sólidos en el sistema suelen ser de entre 20 y 30 días, funcionando en la fase endógena de la curva de crecimiento, lo cual requiere una carga orgánica reducida y períodos de aireación prolongados. �Por lo general no se utiliza clarificación primaria en este tipo de plantas. El sistema de aireación debe proveer la agitación suficiente para mantener los sólidos en suspensión de manera de evitar el depósito de los mismos en los tanques de aireación. Para obtener un rendimiento óptimo se sugiere que la carga orgánica, expresada en términos de la razón alimento/microorganismos (F/M), esté en el rango 0.05-0.15 [Kg DBO5/Kg SSVLM] [1]. Otro punto crítico es el diseño del tanque de sedimentación secundaria y sus estructuras relacionadas. Debido a la incertidumbre de la operación en terreno, es aconsejable que la tasa superficial correspondiente al caudal máximo horario esté en el rango de 24 a 32 [m3/m2-d] [7]. Se debe tener además un sistema efectivo para el retorno de lodos hacia la zona de aireación. A pesar de que la aerotransportación ha sido utilizada para estos fines, no es aconsejable ya que la tasa de recirculación no puede ser ajustada fácil y confiablemente. El tanque de sedimentación secundaria debe estar equipado además con un sistema colector de espuma. (VWDELOL]DFLyQ�SRU�FRQWDFWR��



�Este sistema de tratamiento es adecuado cuando la mayor parte de la DBO5 del agua servida se encuentra en forma de coloides y partículas en suspensión. El proceso de estabilización por contacto se utiliza en plantas compactas para reducir el volumen del tanque de aireación en comparación con el proceso de aireación extendida. Debido a los cortos tiempos de contacto que se utilizan, entre 20 y 40 minutos, el proceso de estabilización por contacto debiera utilizarse en conjunto con unidades uniformadoras de caudal o para flujos grandes con variaciones menores entre el caudal peak y el caudal promedio. 5HDFWRUHV�6HFXHQFLDOHV�SRU�7DQGDV��6HFXHQFLQJ�%DWFK�5HDFWRUV��Los reactores batch secuenciales corresponden nuevamente a una variante del proceso de lodos activados, con la diferencia de que todas las fases del proceso biológico ocurren en un solo estanque, tal como se aprecia en la Figura 2.6. Los SBR son sistemas de lodos activados que operan en el tiempo en lugar de en el espacio (EPA, 1993).

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)XHQWH: CAS Water Engineering Inc., 2000.

El proceso no requiere de estanques separados para la aireación y la sedimentación. Los sistemas SBR constan de dos o más tanques que operan en paralelo, o de un tanque ecualizador y un tanque reactor en serie. El reactor, parcialmente lleno con agua de ciclos anteriores y con biomasa aclimatada, es llenado con el agua servida que ingresa a la planta. Una vez que el reactor se llena, éste opera como un sistema convencional de lodos activados pero sin el flujo continuo de afluente o de descarga del efluente. La aireación y



la mezcla se descontinúan luego de completarse las reacciones biológicas, para sedimentar los sólidos y remover el sobrenadante. El exceso de biomasa se purga en cualquier punto de este ciclo. Existen diversos diseños, entre ellos de flujo continuo basados en el caudal afluente o en el tiempo, de flujo discontinuo basados en el caudal afluente o en el tiempo, basados en volumen, sistemas de ciclo intermitente con aireación jet, etc. Al igual que en el caso de la aireación extendida, se recomienda la operación en el rango para la carga orgánica (F/M) de entre 0.05 y 0.15 [Kg DBO5/Kg SSVLM][1]. Si la extracción de lodos se desea hacer a intervalos de tiempo más largos, se debe considerar el volumen adicional adecuado para el almacenaje provisorio de estos sólidos. %LRGLVFRV��5RWDWLQJ�%LRORJLFDO�&RQWDFWRUV�5%&¶V��El sistema biologico de tratamiento con biodiscos consta generalmente de discos de material sintético, alineados verticalmente, unidos por un eje horizontal que rota de manera de sumergir y airear el medio de cultivo sucesivamente, tal como se aprecia en la Figura 2.7.

)LJXUD��3ODQWD�3UHIDEULFDGD�GH�%LRGLVFRV��5%&��

)XHQWH: Metcalf & Eddy (1995) Diversos autores en la bibliografía [8] concuerdan en que los biodiscos han presentado a través de los años serios problemas en cuanto a la tecnología. Se han presentado frecuentemente fallas en el eje, fatiga del material de soporte, y problemas con los rodamientos del motor del eje. En cuanto a la operación, los principales problemas lo constituyen los bajos niveles de oxígeno disuelto en el medio, la escasez de biomasa adherida a los biodiscos y la acumulación de sólidos en lugares no deseados.



Para asegurar un funcionamiento adecuado, los biodiscos debieran estar cubiertos para protegerlos del viento, proteger el cultivo adherido de ser lavado por lluvias intensas, evitar problemas de congelamiento, evitar problemas con olores y evitar también problemas de vandalismo. =DQMDV�GH�2[LGDFLyQ��Las zanjas de oxidación corresponden a una variante del proceso convencional de lodos activados de mezcla completa, con prolongados tiempos de aireación, con una configuración típica de óvalo o de anillo como la que se muestra en la Figura 2.8.

)LJXUD��3�7�$�6�FRQ�7UDWDPLHQWR�%LROyJLFR�SRU�=DQMD�GH�2[LGDFLyQ�

)XHQWH: Parsons Engineering Science, 1999.

Las zanjas de oxidación tienden a operar en modalidad aireación extendida, con largos tiempos de retención celular de manera de favorecer la remoción de materia orgánica y con un esquema muy similar al de los lodos activados convencionales para el descarte y la recirculación de los lodos. Son aplicables a lugares con poca población, con espacios reducidos, en donde además se puede requerir la remoción de nutrientes. El sistema puede ser diseñado para desnitrificar y para remover fóforo. 7UDWDPLHQWR�)tVLFR�4XtPLFR��El diagrama de flujo típico para este tipo de planta compacta se muestra en la Figura 2.9.

)LJXUD��3ODQWD�GH�7UDWDPLHQWR�)tVLFR�4XtPLFR�



)XHQWH� Metcalf & Eddy, 1995. El tratamiento preliminar generalmente consiste de rejas y desarenación. La primer etapa del proceso físico químico es la coagulación, seguida de una decantación con extracción del manto de lodos. A continuación el agua tratada pasa a través de un filtro de medio granular para remover los sólidos residuales y luego a través de un filtro de carbón activado para remover trazas residuales de materia orgánica. Debido al problema del manejo y disposición de los lodos y el elevado costo de operación, este tipo de tratamiento no se utiliza ampliamente. Las plantas de tratamiento físico químico se utilizan para la remoción de ciertos contaminantes específicos (por ejemplo Arsénico) o en zonas de clima frío debido a su confiabilidad sometida a temperaturas bajas, su tamaño pequeño y la posibilidad de operar o no operar dependiendo de las condiciones climáticas. E��$VSHFWRV�GHO�'LVHxR�\�2SHUDFLyQ�GH�3ODQWDV�3UH�)DEULFDGDV� Los principales factores que alteran significativamente el funcionamiento de las plantas pre-fabricadas con tratamiento biológico son los siguientes: 1-Fluctuaciones en el flujo: En pequeñas comunidades es común que se tengan fluctuaciones bruscas en el flujo y en las concentraciones de contaminantes que llegan a la planta. Esto causa que los procesos no operen en el rango óptimo para el cual fueron diseñados y como consecuencia de esto las eficiencias sean menores. En el caso en que los caudales sean muy bajos por ejemplo, los conductos diseñados para auto-limpiarse no funcionarán de manera adecuada. 2-Retorno de lodos adecuado: En sistemas de lodos activados, se debe mantener una concentración de microorganismos adecuada y una edad de lodos controlada. 3-Sistemas adecuados de remoción de espumas y grasas del clarificador final: En sistemas de lodos activados, las grasas y aceites que se acumulan deben ser removidas, de manera de evitar que éstas interfieran en el correcto funcionamiento de la planta.



4-Desnitrificación en el clarificador: Producto de la liberación de nitrógeno gaseoso, se produce resuspensión de lodos y una baja eficiencia en la clarificación final del agua. 5-Extracción, manejo y disposición apropiada de lodos: El descarte del exceso de bacterias y su posterior disposición final deben estar claramente establecidos. 6-Control adecuado de los sólidos suspendidos en el licor mezclado (SSLM): En sistemas de lodos activados, se debe mantener una adecuada concentración de biomasa en los tanques de aireación de manera de favorecer el tratamiento. 7-Control de la formación de espumas: Se lleva a cabo mediante el control de parámetros tales como el descarte de lodos, el pH en los tanques de aireación, los niveles de oxígeno disuelto en el sistema, la concentración de microorganismos (SSLM) y la razón alimento/microorganismos (F/M) entre otros. 8-Cambios bruscos de temperatura: Tanto cambios estacionales como fluctuaciones entre el día y la noche producen efectos en el tratamiento ya que la mayoría de los microorganismos involucrados son altamente termo sensibles. 9-Control adecuado de las tasas de oxigenación: El suministro de oxigeno para la oxidación de la materia orgánica y la nitrificación en algunos casos debe ser controlado de manera de producir el ambiente adecuado para que ocurran estos procesos. 10-Diseño adecuado ante sobrecargas de materia orgánica y sólidos: Esto ya que las sobrecargas pueden causar problemas de olor y baja eficiencia en el tratamiento. F��0HMRUDPLHQWR�GHO�UHQGLPLHQWR�GH�3ODQWDV�3UH�)DEULFDGDV� El funcionamiento de las plantas pre-fabricadas puede ser mejorado dimensionando las unidades conservadoramente, en especial las unidades de sedimentación secundaria, y previendo medios efectivos para el bombeo y manejo de los caudales de recirculación o de extracción de lodos entre otros. 3ODQWDV�GH�7UDWDPLHQWR�,QGLYLGXDOHV� Alternativo al uso de plantas compactas de tratamiento existe la posibilidad de construir una planta de tratamiento adecuada para algún lugar en específico. Los tipos más comunes de plantas individuales para pequeñas comunidades son los siguientes. 1. Lodos activados modalidad aireación extendida 2. Lodos activados modalidad zanjas de oxidación 3. Lodos activados modalidad reactores batch secuenciales 4. Biodiscos 5. Filtros percoladores



6. Lagunas facultativas Muchas veces se utilizan combinaciones de distintas alternativas de tratamiento con el fin de lograr objetivos específicos de tratamiento. Lo importante será, independiente de si se utilicen los distintos sistemas por separado o combinados, adoptar criterios adecuados en el diseño de las unidades. Al momento de diseñar plantas de tratamiento individuales se debe tener especial cuidado en no copiar el diseño de plantas de tratamiento de gran tamaño llevándolas a menor escala, ya que por lo general los resultados en el funcionamiento no son los mismos. �� 6LVWHPDV�1R�&RQYHQFLRQDOHV� Este tipo de sistemas se analizan con detalle más adelante en el Capítulo VII “Alternativas de Tratamiento No Convencionales”. �� 'LVSRVLFLyQ�GHO�(IOXHQWH�/tTXLGR��Los métodos de disposición del efluente líquido variarán dependiendo del grado de tratamiento que se le haya dado al agua servida. Los principales métodos de disposición del efluente proveniente de tratamientos secundario y tratamientos más avanzados son los que se resumen en la Figura 2.10.

)LJXUD��$OWHUQDWLYDV�GH�'LVSRVLFLyQ�GHO�(IOXHQWH�/tTXLGR�$OWHUQDWLYD�GH�'LVSRVLFLyQ 3ULPDULR 6HFXQGDULR 7HUFLDULRAbsorción subsuperficial x x xInfiltración rápida x x xDisposición con spray x xAplicación por goteo xRiego xPantanos construidos x xDescarga a cursos superficiales x xReuso indirecto x)XHQWH��0HWFDOI��(GG\��

Las alternativas que se muestran son nada más que una referencia, ya que para poder disponer del efluente, al menos en el caso de Chile, se deberán cumplir las normas aplicables a cada caso en particular. �� 7UDWDPLHQWR�\�'LVSRVLFLyQ�GH�/RGRV�



Una línea típica de tratamiento de lodos consiste de unidades de espesamiento, digestión, deshidratado y disposición final. El tratamiento de los lodos puede resultar ser un tema muy amplio e interesante de estudiar, sin embargo queda fuera de los alcances de esta tesis, por lo que se dará sólo una breve descripción de los procesos típicamente utilizados en pequeñas comunidades. �&DUDFWHUtVWLFDV�/RGRV��Los lodos secundarios (lodos activados) son de color café oscuro, fácilmente digeribles, con tendencia a ponerse sépticos, tienen un elevado contenido de agua (>99%) y un contenido de materia orgánica entre 70% y 90% aproximadamente [1]. (VSHVDPLHQWR: El espesamiento se lleva a cabo generalmente en espesadores de tipo gravitacional o de flotación por aire disuelto. Para el espesamiento gravitacional el grado de espesamiento varía entre 2 a 5 veces la concentración del lodo que ingresa, con un máximo de un 10%. Para espesamiento por flotación de aire disuelto, el grado varía entre 2 a 8% y el máximo es de un 4-5% [1]. 'LJHVWLyQ: El objetivo principal del tratamiento (digestión) es reducir el contenido de patógenos, eliminar olores desagradables y eliminar el potencial de putrefacción (energía disponible para la actividad microbiológica). La idea es lograr, mediante el tratamiento adecuado de los lodos, un subproducto estable (con respecto a los patógenos y a la atracción de vectores), principalmente orgánico, que puede ser benéficamente utilizado. A este subproducto, que por lo general cumple con los requerimientos establecidos en la normativa para su aplicación en la agricultura u otros usos benéficos, se le conoce con el nombre de “Biosólido”. Una de las alternativas más comunes consiste en la digestión aeróbica de los lodos, proceso que utiliza el principio básico de la respiración endógena para la oxidación del material celular. Sin embargo, la digestión aeróbica de lodos es considerada un proceso que significativamente reduce patógenos (PSRP), con lo cual se logran lodos solamente de clase B, es decir lodos con restricción de aplicación agrícola. Para lograr lodos de clase A, es decir lodos sin restricción de aplicación agrícola, se deben utilizar procesos que fuertemente reducen patógenos (PFRP), como es el caso del compostaje (Proyecto de Reglamento para el Manejo de Lodos No Peligrosos Generados en Plantas de Tratamiento de Aguas, CONAMA, 2000). 'HVKLGUDWDGR: El proceso de deshidratación se lleva a cabo típicamente en lechos de secado, donde básicamente se dejan escurrir y evaporar los lodos por un período de tiempo determinado, del orden de unas tres semanas dependiendo del clima y de las características del lecho de secado en particular, de manera tal que se reduzca el contenido de agua de los mismos (contenido de sólidos del orden del



30% para un lodo deshidratado) y con ello lograr una reducción del volumen de lodos generados. 'LVSRVLFLyQ�)LQDO��La disposición final del lodo dependerá básicamente del nivel de tratamiento alcanzado. Si el lodo no puede ser utilizado benéficamente en la agricultura, lo más probable es que éste se acumule en los terrenos de la planta de tratamiento o se lleve a rellenos sanitarios. 3URGXFFLyQ�SHU�FiSLWD�\�FRVWRV��La producción per cápita en Chile, para lodos provenientes de un tratamiento de aireación extendida sin sedimentación primaria, es variable dependiendo de las características de las aguas servidas tratadas. Se ha recomendado para Chile un valor aproximado del orden de los 16 Kg de lodo seco por habitante por año (K & P, 1998), sin embargo este valor debe ser verificado para cada condición en particular. Para zonas urbanas, los costos de tratamiento y disposición de lodos pueden representar hasta un 60% de los costos de operación de una planta de tratamiento. Es por ello que las investigaciones recientes apuntan hacia la disminución de la producción de lodos (Canales et al. 1994, Ratsak et al. 1994, Sakai et al. 1992).

� &$3Ë78/2�,,,�(;3(5,(1&,$�,17(51$&,21$/�� (;3(5,(1&,$�,17(51$&,21$/�

Capítulo III Experiencia Internacional

�� (;3(5,(1&,$�(8523($� La información recopilada de los países Europeos no es directamente exptrapolable a países como el nuestro, principalmente producto del menor ingreso per cápita que percibimos. Sin embargo, representa un buen ejemplo de transferencia tecnológica desde países desarrollados hacia países en vías de desarrollo. �� 3HTXHxDV� 3ODQWDV� GH� 7UDWDPLHQWR� HQ� 6XL]D� �%ROOHU� � 'HSOD]HV��>�@��En Suiza más de 900 plantas de tratamiento sirven al 90% de la población, de las cuales un 30% son diseñadas para servir a menos de 1000 habitantes. A pesar de que la mayoría de las plantas de tratamiento son de tamaño pequeño, la cantidad de agua cruda tratada en plantas para menos de 1000 habitantes corresponde sólo a un 2% del total del país. A pesar de los bajos volúmenes, para las autoridades suizas es un tema de gran importancia ya que en regiones alpinas y pre-alpinas este problema de contaminación causa problemas locales en ríos y arroyos como crecimiento de hongos, depositación de lodos y mortandad de peces entre otros. Parámetros en consideración Los parámetros principales considerados como contaminación potencial en zonas rurales de Suiza son, en orden de importancia, los siguientes: Materia orgánica (DBO5, carbón orgánico disuelto, particulado y total), compuestos nitrogenados (NH4, NO2, NO3), ácido sulfídrico (H2S) y fósforo (P). Estos se detallan a continuación. 0DWHULD� RUJiQLFD: Según la ley Suiza la concentración en ríos no debe sobrepasar los 2gCOT/m3 de manera de evitar el crecimiento de organismos heterotróficos, hongos y protozoos. Sin embargo existe además una normativa para pequeños ríos en donde se considera el aumento adicional tolerable, de acuerdo a la concentración de materia orgánica que el río contenga antes de la descarga. Debido a los distintos grados de biodegradabilidad del agua tratada o no tratada, el aumento tolerable se define de acuerdo al tipo de tratamiento que se aplique, como se muestra en la Tabla 3.1.

7DEOD��$XPHQWR�0i[LPR�7RUHODEOH�GH�&DUEyQ�2UJiQLFR� $XPHQWR�Pi[LPR�GH�FDUEyQ�RUJiQLFR�

SHUPLWLGR�HQ�HO�DJXD�UHFHSWRUD�>J&27�P�@�7LSR�GH�7UDWDPLHQWR� 'LVXHOWR�� 3DUWLFXODGR� 7RWDO�Fosa Séptica 0,2 0,2 0,4 Sedim.Primaria Trat. Biológico sin nitrificación 1-1,5 1 2,5

Trat. Biológico con nitrificación 5-7 3-5 10


&RPSXHVWRV�QLWURJHQDGRV: En Suiza los niveles de emisión de amoniaco están fijados de acuerdo a la capacidad potencial de utilización del oxígeno presente en acuíferos fuentes de agua potable. Sin embargo este criterio rara vez se aplica en ríos pequeños, donde es más común fijar los límites de acuerdo a la toxicidad en peces. De acuerdo a este último criterio los límites son 0.082g N-NH3 /m3 y 0.05-0.1g N-NO2/m3. Estos límites llevan implícito los siguiente límites para el amonio, a pH neutro: 0.5g N-NH4/m3 a 10°C; 0.3g N-NH4/m3 a 10°C , 0.2g N-NH4/m3 a 10°C. ÈFLGR� 6XOIKtGULFR� Puede causar problemas de contaminación donde se descarga agua servida en condiciones de baja oxigenación. El ácido tóxico H2S se oxida rápidamente en el ambiente aeróbico y por lo tanto puede ser un problema muy local solamente. Generalmente se encuentra en aguas servidas domésticas en el rango 3-18gS/m3. Problemas de olor asociados a la presencia de éste ácido se pueden resolver precipitando el azufre con sales de fierro. )yVIRUR� Contribuye a la eutroficación de ríos y lagos. Sin embargo el aporte de las pequeñas comunidades es muy bajo (2%) en relación al total del país. Tecnología de Tratamiento Actual La distribución estadística del número y tipo de tratamiento biológico utilizado en Suiza de acuerdo al tamaño de planta (población equivalente P.E.) se muestra en la Figura 3.1 (datos a 1990).

)LJXUD��'LVWULEXFLyQ�GHO�WLSR�GH�WUDWDPLHQWR�SRU�3�(��

Se observa que para tamaños pequeños (población equivalente aprox. 1000 habitantes) predominan tecnologías tales como los biodiscos y filtros percoladores por sobre lodos activados, sistema que es utilizado para poblaciones mayores. La aireación extendida es la modalidad más utilizada en las plantas de menor tamaño. Estudios realizados acerca del tema concluyen que las plantas pequeñas pueden funcionar tan bien como una grande siempre y cuando se diseñen


adecuadamente y se operen con el conocimiento necesario. Entrenamiento precario de los operadores y falta de mantenimiento son las principales causas del mal funcionamiento de estas plantas. Tendencias Futuras Los investigadores han concluido que, con respecto al número de plantas de tratamiento pequeñas, aún existe una tremenda necesidad de construir nuevas plantas para satisfacer las necesidades. Las tecnologías estarán más adaptadas a las condiciones que requieran los cursos de agua receptores, no obstante las tendencias apuntan hacia lo siguiente: • Colectores más separados espacialmente. • Aumento en la utilización de unidades ecualizadoras de caudal. • Preferencia de pequeñas plantas por sobre colectores de gran tamaño. • Aplicación más frecuente de procesos de biofilm. • Dentro de la variada gama de posibilidades, los biodiscos y los filtros de

arena tendrían una mayor aplicación en el corto plazo, debido a su operación sencilla y satisfactoria. Sistemas tales como los de lagunas no son muy probables de masificarse en Suiza puesto que su sensibilidad a cambios de temperatura los hace muy inestables.

�� 3HTXHxDV�3ODQWDV�GH�7UDWDPLHQWR�HQ�&KLSUH��+DGMLYDVVLOLV��>�@��Chipre es un país semi-árido con recursos hidráulicos limitados. Bajo este contexto surge como idea fundamental el buen uso y reutilización del agua. Ligado directamente a ello está la construcción de pequeñas plantas de tratamiento que nacen como solución a la falta de colectores en los poblados, protegiendo los recursos naturales y dando oportunidad de reutilizar un bien que es económicamente escaso y que por lo tanto posee un elevado precio. Método de tratamiento Uno de los métodos más utilizados en Chipre es el de lodos activados modalidad aireación extendida con posterior filtración en arena. El proceso comienza con un tratamiento preliminar en donde se trituran los sólidos que llegan con el agua servida, de manera de aumentar la tasa de decaimiento de las partículas al hacerlas más chicas. Además se remueve aceites y grasas en esta etapa, provenientes principalmente de la dieta y hábitos alimenticios de las personas de esta zona. Luego viene el tratamiento secundario, diseñado para funcionar en un proceso de lodos activados modalidad aireación extendida. El alto tiempo de retención hidráulico (24-48hrs), la edad de los lodos entre 20 y 30 días y la baja carga orgánica aseguran una buena remoción de DBO y una buena estabilización de


los lodos. Esto debido a que los microorganismos trabajan en la fase endógena de su crecimiento, consumiendo su propio protoplasma. La unidad biológica consta de tres partes: tanque de aireación, tanque de sedimentación y digestión anaeróbica o tanque de lodos, las cuales se muestran en la Figura 3.2.

)LJXUD��7UDWDPLHQWR�6HFXQGDULR�SRU�/RGRV�$FWLYDGRV�

1. bomba trituradora 9. retorno lodo 2. trampa grasa 10. lodo descarte 3. tanque aireación 11. recolector sobrenadante 4. difusores aire 12. tanque cloración 5. recolector espuma 13. efluente tratamiento secundario 6. tanque sedimentación 14. tanque almacenamiento lodos 7. vertedero triangular 15. sobrenadante lodos 8. bombeo aire 16. sopladores aire 17. sistema distribución aire El licor mezclado fluye desde el tanque de aireación hacia el sedimentador donde el lodo decanta. Este lodo decantado es recirculado hacia el tanque de aireación nuevamente para ser mezclado con el agua servida cruda. El exceso de lodos es bombeado al tanque de almacenamiento de exceso de lodo, en tanto que el sobrenadante de este es recirculado hacia el tanque de aireación. El efluente clarificado, con bajo contenido de sólidos y de materia orgánica, fluye hacia el tanque de cloración en donde permanece en contacto por aproximadamente una hora. Sin embargo, la relación materia orgánica/sólidos en el efluente producido por el tratamiento secundario es de 20:30 (DBO5/SST), la cual no es apta para regadío de pastos, árboles y otros ya que la legislación de Chipre exige una relación 10:10(DBO5/SST). Es por ello que se hace necesaria la etapa de tratamiento terciario, consistente de doble filtración con adición de agentes desinfectantes y coagulantes como se muestra en la Figura 3.3.


)LJXUD��3ODQWD�GH�7UDWDPLHQWR�7HUFLDULR�

18.tanque ecualizador 23. dosificación sulfato aluminio 19. bombeo 24. dosificación poli electrolito 20. filtro de arena I 25. retrolavado 21. filtro de arena II 26. efluente tratamiento terciario 22. dosificación cloro 27. estanque almacenamiento El agua proveniente del tratamiento secundario se mezcla con un oxidante de manera de eliminar bacterias y contaminantes orgánicos para luego fluir a través del primer filtro en donde queda retenida la mayor parte de la materia suspendida y coloidal. La turbiedad que atraviesa el primer filtro es retenida en el segundo filtro, con la ayuda de coagulantes y floculantes. Comentarios En Chipre se ha encontrado que el mantenimiento adecuado forma parte importantísima en el correcto funcionamiento de las plantas, al igual que un buen entrenamiento de sus operadores. Mantenimientos de rutina, llevados a cabo por operadores, incluye mediciones del índice volumétrico de lodos y mediciones de oxígeno disuelto en el tanque de aireación, además de cloro residual y pH del agua tratada. Se ha visto que las pequeñas plantas de tratamiento pueden ser una alternativa muy eficaz para tratar aguas servidas domésticas, produciendo inclusive agua de calidad apta para uso en regadío. La combinación de lodos activados modalidad aireación extendida y filtración en arena con ayuda de coagulación/floculación demuestra ser una tecnología avanzada, con un alto grado de eficiencia en el tratamiento. El reuso del agua en regadío se presenta como una alternativa interesante a la hora de presentar beneficios en el desarrollo inmobiliario y como prevención de la contaminación del medio ambiente.


�� 3HTXHxDV�3ODQWDV�GH�7UDWDPLHQWR�HQ�*UHFLD� �.�3��7VDJDUDNLV�HW� DO��>��@� Para Grecia, el gran número de pequeñas comunidades ha hecho que surja una preocupación por el medio ambiente y por el tratamiento efectivo de las aguas servidas. El porcentaje de personas que viven en pequeñas comunidades es bajo en relación al total, sin embargo estas pequeñas comunidades están localizadas en zonas turísticas donde es fundamental mantener un medio ambiente libre de contaminación. Sistemas de Tratamiento Este estudio corresponde al análisis de un total de 147 plantas de tratamiento de aguas servidas municipales cada una de ellas con una población equivalente de menos de 10.000 habitantes. Del total de la población servida con tratamiento de aguas residuales en Grecia, sólo un 3.2% es servida por plantas pequeñas de tratamiento. La distribución por tamaños se muestra en la Tabla 3.2 a continuación.

7DEOD��'LVWULEXFLyQ�37$6�VHJ~Q�5DQJR�3REODFLRQDO�3REODFLyQ�HTXLYDOHQWH� �3ODQWDV� 3�(�WRWDO� 3�(�WRWDO��DFWXDO�500-2000 56 66100 25490 2001-4000 25 72660 27500 4001-6000 29 154222 46100 6001-8000 16 117386 27600 8001-10000 21 203400 49600 7RWDO� 147 613768 176290

El detalle de los distintos sistemas utilizados se muestra en la Tabla 3.3.

7DEOD��'HWDOOH�GH�ORV�'LVWLQWRV�6LVWHPDV�(QFXHVWDGRV�3URFHVR� ��3ODQWDV� 3�(�WRWDO� 3�(�WRWDO��DFWXDO�Tratamiento Primario 2 5000 4000 &XOWLYRV�VXVSHQGLGRV� Lodos activados convencional 1 10000 10000 Lodos activados aeración extendida 110 512368 128500 Reactores batch secuenciales 5 32700 9100 Aeración extendida c/ decantación intermitente 1 1000 1000 &XOWLYRV�$GKHULGRV� Filtros percoladores 2 20000 10000 Filtros biológicos aereados sumergidos 2 1200 600 6LVWHPDV�1DWXUDOHV� Lagunas de estabilización 13 18600 4950 Pantanos construidos 2 4700 2400 Silvicultura hidropónica 9 8200 5740 Total 147 613768 176290


de donde se deduce que los sistemas que predominan en número son la aireación extendida, lagunas de estabilización y silvicultura hidropónica. Evaluación funcionamiento Según los autores, del total de 147 plantas pequeñas de tratamiento, sólo 71 estaban operando para el año 1997. Para estas 71 los resultados en cuanto a rendimiento y su organismo responsable se muestra en la Tabla 3.4, de donde se deduce que un porcentaje inferior al 25%, con respecto al total, funciona bien.

7DEOD��(YDOXDFLyQ�GHO�5HQGLPLHQWR�HQ�%DVH�DO�2UJDQLVPR�5HVSRQVDEOH� 5HQGLPLHQWR� 2UJDQLVPR�UHVSRQVDEOH�RSHUDFLyQ� �3ODQWDV� 0DOR� 5HJXODU� %XHQR�Municipalidad 17 6 6 5 Empresa especializada 10 3 6 1 Servicio técnico 5 2 2 1 Comunidad 39 9 22 8 Total 71 20 36 15 Las causas de las fallas en el rendimiento se deben principalmente a operadores mal entrenados u operación sin el respaldo técnico y científico necesarios. Además, en Grecia el sector de las aguas es gobernado por el Ministerio de Agricultura, Ministerio de Obras Públicas y Medio Ambiente y el Ministerio del Desarrollo, lo cual pone en evidencia la falta de un organismo a nivel nacional que se ocupe de centralizar la administración de estos servicios. Para el caso particular de las lagunas de estabilización se estableció que una de las causas del rendimiento moderado fue que estas lagunas eran en su mayoría copias de un prototipo de laguna que se había construido para ser monitoreada de manera de optimizar su operación, y que no alcanzó a mostrar resultados antes de que se construyeran el resto de las plantas. Tendencias Futuras �Actualmente en Grecia se está llevando a cabo la implementación de un sistema nuevo de administración local llamado Ioannis Kapodistrias, en donde las pequeñas autoridades se juntan para formar municipalidades, lo cual además permitiría la formación de organismos especializados en el manejo de los colectores y del agua servida. En cuanto al tipo de tratamiento seleccionado, al parecer existe una tendencia a seguir optando por el tratamiento del cual más experiencia se tiene hasta el momento, que son los lodos activados modalidad aireación extendida. Eso sí se da especial énfasis al entrenamiento adecuado que deben tener los operadores para asegurar un buen funcionamiento de las plantas.


�� 3HTXHxDV� 3ODQWDV� GH� 7UDWDPLHQWR� HQ� ,QJODWHUUD� �5RZODQG� �6WURQJPDQ��>��@��En Inglaterra la empresa Southern Water, perteneciente al grupo Scottish Power, es la encargada de proveer servicios de recolección de aguas lluvias y tratamiento de aguas servidas a una población total de 4.95 millones en el sud-este del país. Poseen 392 plantas de tratamiento de aguas servidas, de las cuales 242 son consideradas pequeñas (<2000 habitantes). Los sistemas de tratamiento encuestados corresponden a aireación extendida, biodiscos, filtros percoladores y pantanos artificiales. Causas de las Fallas �En la Figura 3.4 se muestran las principales causas del funcionamiento pobre en pequeñas plantas de tratamiento.

)LJXUD��&DXVD�GH�/DV�)DOODV�

De lo anterior se desprende que las principales fallas corresponden a sobrecarga hidráulica y/o problemas biológicos. Tomando la iniciativa, esta empresa ha establecido Guías de Diseño Estandarizado, las cuales incluyen los siguientes aspectos. 5DFLRQDOL]DFLyQ��Corresponde a analizar, cuando sea el caso, la posibilidad de enviar las aguas servidas de una planta a otra mientras ésta se repara o se reemplaza por otra. Es decir, mantener al mínimo posible la cantidad de plantas en operación. Esto será factible de realizar siempre y cuando la planta que reciba el exceso de aguas servidas sea capaz de tratar esa sobrecarga. �&RQWURO� GH� &DXGDO�� Tener unidades uniformadoras de caudal de manera de amortiguar las bruscas fluctuaciones que son comunes en pequeñas comunidades.


5HMDV�� Uno de los objetivos de la estandarización es asegurar que todo el material grueso que se junte en las rejas sea trasladado a un contenedor, de manera de evitar que los operadores tengan que estar limpiándolas constantemente. 7UDWDPLHQWR� 3ULPDULR�� Un gran número de plantas pequeñas cuenta con sedimentadores primarios tipo batch, es decir que se llenan y luego después de un tiempo se vacían. Esto hace necesaria la frecuente atención de un operador, lo cual se trataría de evitar mediante el uso de tanques sépticos que se limpien cada uno a tres meses. Para el caso de plantas con mayor tamaño, los sedimentadores primarios contarían con sistemas automáticos de extracción de lodos. �(VSHVDPLHQWR� GH� /RGRV� \� $OPDFHQDPLHQWR�� Para plantas pequeñas (población equivalente < 500habitantes), los tanques sépticos serían los encargados de espaciar al máximo posible los intervalos de extracción de lodos. El tiempo máximo preestablecido es de 3 meses. En el caso de plantas con población equivalente mayor que 500 habitantes, los lodos sedimentarían en tanques primarios para luego ser espesados y llevados periódicamente a tanques de almacenaje de lodos. La recirculación sería controlada de manera que sea lo suficientemente frecuente como para no alterar los procesos biológicos. ��7UDWDPLHQWR�%LROyJLFR��En plantas pequeñas donde no se exijan límites en la descarga de amoniaco, un tanque séptico seguido de una planta compacta como pueden ser biodiscos, filtros aireados sumergidos o pantanos artificiales serían suficientes para el tratamiento. En plantas de mayor tamaño y con mayores exigencias en la descarga, el tratamiento biológico consistiría de filtros percoladores en plantas compactas. �7UDWDPLHQWR� 7HUFLDULR�� Este tratamiento sería provisto por sistemas de pantanos artificiales (wetlands) que proveen un tratamiento terciario muy robusto si el tiempo de retención es el adecuado. �0RQLWRUHR� GH� OD� 7XUELHGDG�� Corresponde a la instalación de aparatos de monitoreo de la turbiedad en tiempo real, a la salida de la planta de tratamiento pero antes de los pantanos artificiales. Esto con el fin de poder monitorear emergencias y asegurar que el pantano proteja al curso receptor hasta que la emergencia pueda ser controlada o remediada. �0RQLWRUHR�HIHFWLYR�GHO�SURFHVR��La mejora constante en equipos de monitoreo hace que esta sea una manera efectiva de mantener el control del proceso de manera de poder tomar decisiones a tiempo.


Comentarios La iniciativa de la empresa Southern Water de tener Guías de Diseño Estandarizado que permitan simplificar y estandarizar las soluciones de tratamiento han permitido hasta el momento que se reduzca el tiempo y costo de esquemas nuevos de inversión y a simplificar la operación y el mantenimiento, cosa que sería útil de considerar para nuestro país. �� (;3(5,(1&,$�/$7,12$0(5,&$1$� Para el caso de Latinoamérica, el material bibliográfico es bastante más escaso que para los países Europeos. Sin embargo, se ha logrado recopilar algunos antecedentes de Brasil que resultan interesantes de considerar. �� %UDVLO� Para fines de los 80 e inicios de los 90 era de amplio conocimiento la crisis por la que atravesaba el saneamiento en Brasil, de acuerdo a las investigaciones realizadas por la ABES (Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental). Hoy en día las cifras son aún alarmantes: la cobertura de alcantarillado urbano alcanza apenas un 30%, con excepción del Distrito Federal (78.95%) y la región del Sudeste (55.36%), en tanto que el porcentaje de municipios que poseen plantas de tratamiento de aguas servidas (PTAS) es inferior al 10% [25]. Adicionalmente, estas PTAS atienden sólo a una parte de la población, muchas veces con problemas operacionales y eficiencias de tratamiento muy bajas (Barros et al., 1995). En el Estado Brasilero de Matto Grosso do Sul, el tipo de tratamiento corresponde mayormente a lagunas de estabilización, biodiscos, métodos de infiltración en suelos, tanques Imhoff y reactores anaeróbicos de flujo ascendente (RALF-Reactor Anaeróbico de Leito Fluidificado), siendo estos últimos los más utilizados, representando cerca de un 77%, seguido de la combinación RALF más Biodiscos [25]. Sin embargo estas tecnologías no siempre han dado los resultados esperados, por lo que se ha visto en el último tiempo la necesidad de innovar con tecnologías de tratamiento de diseño simple, costo-eficientes, con bajo costo de O&M y de operación sencilla. Una de las tecnologías consideradas son los humedales artificiales (constructed wetlands), en los cuales se utilizan plantas acuáticas en un sistema integrado de tratamiento [26] para una pequeña comunidad rural perteneciente al municipio de Botucatu, Brasil. El sistema consiste en: (1) una red de alcantarillado, (2) pre-tratamiento compuesto por tanques sépticos para la decantación del material grueso, y (3) tratamiento compuesto por lechos de piedra para ser utilizado como pre-filtro y plantas acuáticas en medio filtrante compuesto por una mezcla de suelo y cáscara de arroz, tal como se muestra en la Figura 3.5 a continuación (no se muestra la etapa del pre-tratamiento).


)LJXUD��+XPHGDO�$UWLILFLDO�HQ�%RWXFDWX��%UDVLO��

Los parámetros analizados correspondieron a DQO, conductividad eléctrica, pH, turbidez, sólidos totales, fijos y volátiles, sólidos en suspensión, detergentes, aceites y grasas. Las muestras fueron recolectadas durante un año, a intervalos de un mes. Los puntos de muestreo correspondieron a: (1) afluente tanque séptico, (2) efluente tanque séptico o afluente estanque con gravas, (3) efluente estanque con gravas, (4) capa de cáscara de arroz y (5) juncos. Los resultados se muestran a continuación.

7DEOD��5HVXOWDGRV�0XHVWUHRV�HQ�+XPHGDO�$UWLILFLDO�%RWXFDWX��%UDVLO�

3XQWR�GH�0XHVWUHR�

$IOXHQWH�&UXGR�(QWUDGD�7DQTXH�*UDYDV�

6DOLGD�7DQTXH�*UDYDV� &DSD�$UUR]� -XQFR�3DUiPHWUR�S+� 6,7 6,5 6,7 6,9 6,8 '42>PJ�O@� 945 962 261 135 141 &RQGXFWLYLGDG�>P6�FP@� 498 693 782 770 745 7XUELGH]�>178@� 112 92 64 26 27 6yOLGRV�6XVSHQGLGRV>PJ�O@� 1290 159 86 37 47 6yOLGRV�7RWDOHV>PJ�O@� 1630 496 421 379 353 6yOLGRV�)LMRV>PJ�O@� 326 199 191 231 290 6yOLGRV�9ROiWLOHV>PJ�O@� 1304 297 230 148 163 'HWHUJHQWHV>PJ�O@� 5,7 4,4 1,9 1,3 1,3 $FHLWHV�\�*UDVDV>PJ�O@� 0,1 0,03 0,05 0,03 0,03

De acuerdo a los resultados presentados en la Tabla 3.5, se observa que el pH se mantiene prácticamente constante a lo largo del tratamiento, en tanto que la DQO sufre reducciones significativas, del orden de 83%-85%. Para la conductividad eléctrica se tiene un aumento en los valores, en tanto que los sólidos fijos disminuyen producto de la remoción de componentes inorgánicos del agua. El resto de las variables sufre también reducciones considerables, demostrando el potencial del sistema, sobretodo en comunidades rurales.


El sistema de humedales artificiales es utilizado actualmente en investigaciones como método de tratamiento para mejorar la calidad del agua en los ríos urbanos del noreste de Brasil, los cuales se encuentran altamente contaminados y no tienen uso práctico alguno [27]. La contaminación proviene principalmente de descargas de aguas servidas de alcantarillado urbano, excretas de ganado y otros insumos agrícolas. En la Figura 3.6 se muestra el rendimiento luego de 12 semanas de operación de un humedal de flujo subsuperficial construido en el noreste de Brasil (12 tanques con grava, 4.13m2, 0.22m3, 20 7\SKD spp./m2 en cada tanque), en el Estado de Paraiba, cuyo afluente posee pretratamiento en un humedal natural. El tipo de vegetación utilizado corresponde a 7\SKD spp., y las cargas hidráulicas a 38, 29 y 19 [mm/d], generando tiempos de retención de 5, 7 y10 días respectivamente. P2 representa la calidad del efluente del humedal artificial.

)LJXUD��5HQGLPLHQWR�+XPHGDO�$UWLILFLDO�HQ�3DUDLED��%UDVLO�


Los parámetros analizados corresponden a DBO5, Sólidos Suspendidos (SS), Fósforo Total (tP), Ortofosfato soluble(oP), Amoniaco (Am), Coliformes Fecales, Estreptococos Fecales, Colifagos y Bacteriofagos. Los resultados indican que las remociones mejoraron a medida que se aumenta el tiempo de retención hidráulico, obteniéndose los mejores resultados para 10 días. Las remociones también aumentaron luego de la poda de 7\SKD spp., realizada durante la quinta semana de experimentación: 74%-78% en DBO5, 58%-82% en Amoniaco, 90% en Coliformes Fecales, 94-98% en Estreptococos Fecales y 92%-96% en Colifagos y Bacteriofagos. A pesar de que los niveles de coliformes fecales remanentes, del orden de 104 [NMP/100ml], permanecen un tanto elevados, estos se podrían ver mejorados optimizando gradualmente el tiempo de retención del wetland [27]. Producto de este trabajo de investigación se concluyó que el wetland construido demostró tener buenas eficiencias para mejorar la calidad del agua del río contaminado. Lo anterior podría ser de vital importancia para su aplicación en ríos contaminados en zonas agrícolas de nuestro país, dado que las exigencias de los tratados de libre comercio hacen que se requiera de un agua de buena calidad para el riego de los cultivos de exportación. �� 5(680(1�(;3(5,(1&,$�,17(51$&,21$/� (XURSD��La información correspondiente a la experiencia de los distintos países Europeos (Suiza, Chipre, Grecia e Inglaterra), a modo de ejemplo de transferencia tecnológica entre países desarrollados y países en vías de desarrollo como el nuestro, se resume a continuación. En Suiza la instalación de pequeñas plantas de tratamiento de aguas servidas en zonas rurales se ha intensificado en los últimos años, mostrando una preferencia por sistemas de aireación extendida, biodiscos y filtros percoladores. La existencia de condiciones extremas como bajas temperaturas, fluctuaciones diarias y estacionales de concentraciones y de caudal, y la necesidad de tener procesos económicos y confiables hacen que la imitación de los procesos de grandes plantas de tratamiento no sea posible. Es necesario innovar e implementar modificaciones a los procesos estándares para adaptarse a las condiciones locales. Para Chipre el factor detonante en la construcción de 200 pequeñas plantas de tratamiento de aguas servidas fue la industria del turismo que en los últimos años se ha desarrollado notablemente en la zona costera. El sistema utilizado mayormente es el de aireación extendida, seguido de coagulación/floculación y luego filtración en serie con filtros de alta tasa. Se ha demostrado que en Chipre la instalación de estas plantas es una inversión rentable ya que además de descontaminar la zona, el agua tratada se utiliza para regadío.


En Grecia el sistema de tratamiento más común resultó ser el de aireación extendida (75%), seguido de sistemas naturales como lagunas de estabilización (9%) y selvicultura hidropónica (6%). Del total de 147 estudiadas, sólo 71 plantas estaban operando en 1997, de las cuales 15 presentaron un rendimiento bueno, 36 un rendimiento moderado y 20 un rendimiento malo. Se encontró además que las causas del bajo rendimiento eran principalmente mal manejo administrativo e institucional más que fallas técnicas. En el sudeste de Inglaterra, la empresa Southern Water posee 392 plantas de tratamiento de las cuales 242 sirven a comunidades pequeñas con poblaciones de menos de 2000 habitantes. Presiones por mejorar la calidad del efluente así como mejorar las eficiencias de los procesos han sido la razón por la que esta compañía está invirtiendo en conocer cuáles son sus deficiencias y cómo pueden mejorarlas, dentro de lo cual surge la idea de utilizar guías estándar de diseño de plantas cuyo objetivo es simplificar el diseño de nuevas plantas, basado en experiencia de plantas anteriores en aspectos tales como experiencia en la operación o en los esquemas de inversión utilizados. /DWLQRDPpULFD��La información correspondiente a la experiencia latinoamericana, más específicamente para el caso de Brasil, señala que existe aún una gran tarea por realizar en materia de saneamiento. Las tecnologías instaladas (lagunas de estabilización, biodiscos, métodos de infiltración en suelos, tanques Imhoff y reactores anaeróbicos de flujo ascendente entre otros) no siempre han dado los resultados esperados, por lo que se ha visto en el último tiempo la necesidad de innovar con tecnologías de tratamiento de diseño simple, costo-eficientes, con bajo costo de O&M y de operación sencilla, escenario ante el cual los humedales artificiales (constructed wetlands) se proyectan como una alternativa promisoria para países en vías de desarrollo como el nuestro.

��&$3Ë78/2�,9�6,78$&,21�1$&,21$/�(1�(/�6$1($0,(172�'(�3(48(f$6�&2081,'$'(6�� 6,78$&,Ï1� 1$&,21$/� (1� /$� 6$1($0,(172� '(�3(48(f$6�&2081,'$'(6�

Capítulo IV Situación Nacional en el Saneamiento de Pequeñas Comunidades


�� 352*5$0$�1$&,21$/�'(�$*8$�327$%/(�585$/� Tal como se mencionó en la Introducción de esta Tesis, El Programa Nacional de Agua Potable Rural (APR) se creó en 1964, como respuesta a los graves problemas de morbilidad y mortalidad infantil en los sectores rurales. Su objetivo fue solucionar el déficit de abastecimiento de agua potable en las localidades rurales concentradas, es decir, aquellas con una población entre 150 y 3000 habitantes, y una concentración no inferior a 15 viviendas por kilómetro de calle. El programa busca mejorar la calidad de vida de la población en condiciones de pobreza, disminuir la migración del campo a la ciudad (evitando así el aumento de la población en los grandes centros urbanos), mejorar las condiciones de salud de la población rural y potenciar el desarrollo social de las localidades en las cuales se ha establecido el servicio. Una de las principales características del programa de APR es el concepto de participación comunitaria, a través de la cual la explotación del servicio de agua potable rural se entrega a la propia comunidad, que cuenta para ello con la asesoría permanente de las Unidades Técnicas. Esta modalidad ha permitido el desarrollo social, así como la capacitación y educación de los miembros de las localidades beneficiadas. Mediante este sistema, cada comunidad conforma un comité, cuya misión es coordinar la explotación del servicio de APR, es decir, su operación, mantención y administración, de tal forma de lograr un autofinanciamiento operativo. En otras palabras, el objetivo es alcanzar una gestión que permita al menos cubrir los costos de explotación. La población rural abastecida de agua potable por el Programa Nacional de Agua Potable Rural, a diciembre del año 2002 es de 1.361.027 habitantes. Hoy se trabaja para que el año 2004 la población rural concentrada� esté totalmente cubierta�. En la siguiente Tabla 4.1 se hace una comparación de la población rural considerada por el Programa y la población rural catastrada por el INE mediante el último censo. 1 Población rural que cumple con una concentración de más de 15 viviendas por kilómetro de red, posee población entre 3.000 y 150 habitantes, entre otros criterios. 2 El universo de población rural concentrada, considerado por el Programa Nacional de Agua Potable Rural, corresponde al catastro 1996 actualizado.



7DEOD��'DWRV�3URJUDPD�1DFLRQDO�GH�$35 $xR� )XHQWH� 2EVHUYDFLyQ� 3REODFLyQ�5XUDO�

2002 INE Censo 2002 2.026.322

2004 INE Proyectada� 1.992.817

2002 DPS Abastecida 1.361.027

2004 DPS Abastecida Proyectada 1.415.701 )XHQWH: DPS (2003)

Cabe destacar, que la diferencia entre la definición de población rural para el INE y para el Programa Nacional de Agua Potable Rural (APR) hace que los datos no sean totalmente comparables. Parte de las localidades que hoy se cuentan como población rural abastecida por el Programa Nacional de APR, en el último censo realizado el año 2002, no fueron consideradas dentro de las localidades rurales debido a que los planos reguladores han cambiado integrando nuevas zonas al área urbana, esto es reflejo de que los poblados beneficiados por el Programa se transforman en polos de desarrollo local y abandonan las características de ruralidad. Es por esta razón que se estima que existe una superposición de datos de aproximadamente 250.000 habitantes más que los que pueden calcularse de la simple resta de las poblaciones estimadas para el año 2004 (577.116 hab), es decir, luego de la culminación del Programa Nacional de APR para localidades concentradas aún restarían aproximadamente 825.000 (577.116 hab + 250.000 hab) habitantes rurales por abastecer de agua potable [1]. �� 6,78$&,Ï1� 1$&,21$/� (1� (/� 6$1($0,(172� '(� 3(48(f$6�&2081,'$'(6� Los índices de cobertura de agua potable en el sector urbano y rural a nivel nacional son bastante elevados (99.7% y 90.1 % respectivamente, a diciembre del 2002 según Superintendencia de Servicios Sanitarios SISS), al igual que en el sector rural concentrado, el cual presenta un índice de cobertura actual del orden de un 99%, indicando que en materia de agua potable los esfuerzos han sido los necesarios para asegurar una de las necesidades más básicas de la población. Sin embargo, en materia de saneamiento (alcantarillado) los esfuerzos son aún deficientes. Los sectores rurales concentrados por lo general no tienen un sistema de saneamiento: sólo un 5% cuenta con servicios de alcantarillado tradicional, un 16% posee fosas sépticas y el 79% restante utiliza pozo negro (DPS-MOP, 2001).

3 Tasa Intercensal negativa.



Según la SISS [11], a diciembre del 2002 la cobertura de alcantarillado urbano alcanzaba al 94.1%, mientras que la cobertura de alcantarillado rural, según catastros preliminares más actualizados del Departamento de Programas Sanitarios (DPS) del MOP, no supera el 8% (2002), lo que deja en evidencia la necesidad de dar respuesta a esta carencia. De lo anterior se desprende que en lo que a recolección y tratamiento de las aguas servidas generadas se refiere, el saneamiento rural es realmente precario. Además, la realidad nacional con respecto a este tema no está aún documentada. Los sistemas de tratamiento que han sido instalados a lo largo del país se revisan a continuación. �� &$7$6752� 1$&,21$/� '(� 3�7�$�6�� (1� /2&$/,'$'(6� 585$/(6�&21&(175$'$6� Los tipos de tratamiento instalados en el país, de acuerdo al catastro preliminar del DPS-MOP y según se observa en la Figura 4.1 a continuación, son variados e incluyen tecnologías tales como aireación extendida, biodiscos, lagunas de estabilización, decantación primaria y SBR entre otros.

�)LJXUD��'LVWULEXFLyQ�3RUFHQWXDO�6LVWHPDV��GH�7UDWDPLHQWR�D�1LYHO�1DFLRQDO�HQ�$35¶V�6LVWHPDV�GH�7UDWDPLHQWR

Otros11%

Decantación primaria

14%

SBR7%

Lombricultura4%

Lagunas Estabilización

18%

Aireación Extendida

28%

Biodiscos18%

727$/ ��3/$17$6

)XHQWH��(ODERUDFLyQ�SURSLD�� De la Figura 4.1 se desprende que predominan los sistemas de tratamiento por aireación extendida, biodiscos y lagunas de estabilización, considerando localidades que cuentan con recolección por alcantarillado tradicional.



Dentro de la categoría “otros” se cuentan sistemas aeróbicos, anaeróbicos, físico-químicos u otros antes no mencionados. Si se realiza una segmentación de los tipos de tratamiento de acuerdo a la población equivalente (P.E.), se obtienen los resultados de la Figura 4.2.

)LJXUD��7LSR�GH�7UDWDPLHQWR�VHJ~Q�5DQJR�3REODFLRQDO�HQ�$35¶V�7LSR�GH�7UDWDPLHQWR�GH�$FXHUGR�D�OD�3�(�

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��GHO�7RWDO�GH�ODV�3ODQWDV

Biodiscos Aireación Extendida Lagunas EstabilizaciónLombricultura SBR Decantación primariaOtros

727$/ ��3/$17$6

727$/� ��3/$17$6

727$/� ��3/$17$6

727$/� ��3/$17$6

)XHQWH��(ODERUDFLyQ�SURSLD�� De la Figura 4.2 se observa que para poblaciones de hasta 1000 habitantes el sistema más instalado es el de aireación extendida. En el caso de poblaciones entre 1000 y 3000 habitantes, la situación es variada y se reparte principalmente entre los sistemas de decantación primaria, aireación extendida y lagunas de estabilización. Finalmente, para el caso de poblaciones entre 3000 y 6000 habitantes el sistema predominante es el de biodiscos, seguido de aireación extendida y lagunas de estabilización. �� 6(/(&&,Ï1�'(�3�7�$�6�(1�$35¶6� Luego de evaluar el catastro de plantas de tratamiento de aguas servidas a nivel nacional, se seleccionaron cinco plantas de tratamiento, dos de ellas ubicadas en la Región Metropolitana y tres de ellas en la VII Región., para ser evaluadas. En la Región Metropolitana, las plantas de tratamiento de aguas servidas elegidas están ubicadas en las localidades de 0DUtD� 3LQWR (localidad cuyo abastecimiento de agua potable es suministrado por la Cooperativa de APR de María Pinto) y 6DQ�(QULTXH (agua potable suministrada por Comité de APR de Los Rulos), comuna de María Pinto. La ubicación de ambas se muestra en la Figura 4.3.



)LJXUD��8ELFDFLyQ�3�7�$�6��HQ�5�0��

En la VII Región, las plantas de tratamiento de aguas servidas elegidas están ubicadas en las localidades de 6DQWD�(OHQD (agua potable suministrada por el Comité de APR de Los Niches), 6DQWD�&ODXGLD (agua potable suministrada por el Comité de APR de Los Niches) y &RUGLOOHULOOD�(agua potable suministrada por el Comité de APR de Cordillerilla), comuna de Curicó. La ubicación exacta se muestra en la Figura 4.4.

)LJXUD��8ELFDFLyQ�3�7�$�6��HQ�9,,�5HJLyQ�

Se optó por estas P.T.A.S. por considerarse que son representativas de sistemas de tratamiento instalados en varias localidades a nivel nacional, además susceptibles a seguir siendo instalados en el futuro. Adicionalmente se consiguieron las facilidades en cuanto a movilización, alojamiento y permisos para realizar los estudios en las localidades escogidas.



�� '(6&5,3&,Ï1�3�7�$�6�� ,QWURGXFFLyQ� De las cinco plantas de tratamiento de aguas servidas elegidas, tres de ellas corresponden al sistema de tratamiento biológico por biodiscos y dos al sistema de aireación extendida. Por tratarse de plantas muy similares entre sí para un mismo tipo de tratamiento biológico, las descripciones se harán comunes al tipo de tratamiento. Los sistemas de tratamiento de aguas servidas, a grandes rasgos, están compuestos por una etapa preliminar de rejas, un tratamiento secundario de aireación extendida o biodiscos y una desinfección final con cloro. Además, se cuenta con una línea de tratamiento aeróbico de lodos. La línea de tratamiento general se esquematiza en la Figura 4.5.

)LJXUD��/tQHD�GH�7UDWDPLHQWR�*HQHUDO�

Tratamiento Preliminar Tratamiento Secundario Desinfección Efluente Tratado

línea lodos

Espesamiento

Tratamiento Lodo

Deshidratado

Disposición Final Lodos Tratados

Ingreso Agua Cruda

Las distintas etapas del proceso de tratamiento se detallan en los Puntos 4.5.2 y 4.5.3 a continuación, donde se diferencian los procesos según corresponda al sistema de biodiscos o al de aireación extendida. �� 6LVWHPDV�GH�%LRGLVFRV�� 'HVFULSFLyQ�GH�ODV�37$6�FRQ�%LRGLVFRV��Las distintas etapas del proceso, en orden con respecto al flujo normal del agua, se presentan a continuación. El detalle de las unidades se puede ver en el Anexo Fotográfico.



1. Separación de Sólidos Gruesos El tratamiento preliminar está compuesto por una unidad de rejas gruesas (25mm) de limpieza manual, donde se remueve material como pueden ser envases de plástico, restos de ropa, pequeños juguetes, objetos flotantes, etc. 2. Elevación A fin de elevar el caudal hasta la unidad de tratamiento, se cuenta con un pozo de elevación inmediatamente después de la cámara de rejas. Este consta de un equipo de impulsión con 3 bombas sumergibles para 10 [l/s] a 12 m.c.a. 3. Separación de Sólidos Finos Posteriormente, el agua ingresa a un filtro rotatorio autolimpiante, de acero inoxidable, y con separación entre barras de 0.75mm. En éste se remueve material más fino que en la etapa anterior, como pueden ser semillas, hojas, pelos y restos de comida entre otros. 4. Tratamiento Biológico A continuación, sigue el tratamiento secundario compuesto por una unidad de 5 biodiscos (discos rotatorios de contacto) de eje horizontal, donde se produce la degradación biológica de la materia orgánica disuelta y la oxidación de sólidos suspendidos remanentes. Un reactor biológico rotativo de contacto consiste en una serie de discos circulares de poliestireno, o cloruro de polivinilo, situados sobre un eje, a corta distancia unos de otros. Los discos están parcialmente sumergidos en el agua residual y giran lentamente en el seno de la misma. Estos se pueden apreciar en la Figura 4.6.

)LJXUD��6LVWHPD�GH�%LRGLVFRV��

)RWR: Planta Sarmiento, VII Región (2002) En el funcionamiento de un sistema de este tipo, el cultivo bacteriano se desarrolla adherido a la superficie de los discos, hasta formar una película biológica sobre la superficie mojada de los mismos. La rotación de los discos pone la biomasa en contacto, de forma alternativa, con la materia orgánica



presente en el agua residual y con la atmósfera, para la adsorción de oxígeno. La rotación del disco induce la transferencia de oxígeno y mantiene la biomasa en condiciones aerobias. La rotación también es el mecanismo de eliminación del exceso de sólidos en los discos, por medio de los esfuerzos de corte que genera. Los sólidos que se desprenden son arrastrados luego hacia el clarificador secundario. 5. Sedimentación Secundaria Luego se tiene un sedimentador secundario, circular y de fondo cónico, donde el efluente es clarificado y de donde los lodos son extraídos hacia la línea de lodos. 6. Sistema de Desinfección Posteriormente el efluente clarificado es llevado a una cámara de cloración cuyo objetivo es remover elementos patógenos remanentes del tratamiento secundario. Las cámaras de cloración son de tipo floculador (“around the end”) con dosificación de cloro líquido. 7. Tratamiento de Lodos Estas plantas cuentan con una línea de tratamiento de lodos, compuesta por un espesador gravitacional, un digestor aeróbico mecánico y finalmente 3 canchas de secado de lodos. El proceso de las PTAS con tratamiento biológico de biodiscos se puede sintetizar en el siguiente esquema de la Figura 4.7.

)LJXUD��(VTXHPDWL]DFLyQ��3URFHVR�%LRGLVFRV�Biodiscos

espesamientogravitacional

Digestión aeróbica(aireación mecánica)

rejas bombeo Sed.Sec.

canchas secado

efluente clarificadocloración con cloro líquido

�� 6LVWHPDV�GH�$LUHDFLyQ�([WHQGLGD�� 'HVFULSFLyQ�GH�ODV�37$6�FRQ�$LUHDFLyQ�([WHQGLGD��La secuencia de las unidades de tratamiento es la siguiente:



1. Separación de Sólidos Gruesos El tratamiento preliminar está compuesto por una unidad de rejas gruesas (25mm), de limpieza manual, donde se remueve material grueso arrastrado por las aguas servidas. 2. Elevación A continuación se tiene un pozo de elevación, que consta de un equipo de impulsión con 3 bombas sumergibles. 3. Regulador de Flujo El caudal de aguas servidas que eleva el sistema de bombeo ingresa a un estanque regulador de flujo, el cual permite que ingrese un caudal constante a la planta, enviando el exceso de flujo nuevamente a la cámara de elevación. 4. Cámara de Repartición Luego el agua ingresa a una cámara de repartición cuya función es dividir el flujo en partes iguales, de manera de formar dos líneas de tratamiento paralelas que pasan al tratamiento secundario. 5. Tratamiento Biológico El sistema de aireación extendida corresponde a una variante del proceso de lodos activados convencionales, en donde se utiliza la fase endógena de la respiración microbiana, con períodos de aireación prolongados. El residuo orgánico se introduce en un reactor, donde se mantiene un cultivo aerobio en suspensión. El contenido del reactor se conoce con el nombre de “licor mezclado”. En este caso, la unidad de tratamiento secundario consta de cuatro estanques de aireación, dos en cada una de las líneas, seguidos de un estanque de sedimentación secundaria en cada una de las líneas de tratamiento. 6. Sistema de Desinfección Posteriormente, el agua ya clarificada ingresa a una cámara de contacto de cloro en pastillas, donde el efluente es desinfectado. Su utilización posterior es en acequias de riego de viñedos y frutales. 7. Tratamiento de Lodos La línea de lodos está compuesta por tanques de digestión aeróbica mediante la inyección de aire y canchas de secado con fondo de material graduado y sistemas de drenaje. El proceso de tratamiento biológico con aireación extendida se puede sintetizar en el siguiente esquema que se muestra en la Figura 4.8 a continuación.



)LJXUD��(VTXHPDWL]DFLyQ�3URFHVR�$LUHDFLyQ�([WHQGLGD�Aireación extendida

Digestión Aeróbica(aireación por inyección de aire

rejas bombeo Sed.Sec.

canchas secado

efluente clarificadocloración con pastillas

�� 5HVXPHQ��6LVWHPDV�GH�7UDWDPLHQWR�(OHJLGRV�

En la Tablas 4.2 y 4.3 se resumen las características principales de los sistemas elegidos.

7DEOD��5HVXPHQ�&DUDFWHUtVWLFDV�6LVWHPDV�(OHJLGRV��/tQHD�$JXD��5HJLyQ /RFDOLGDG

7LSR�7UDWDPLHQWR6HFXQGDULR

3REODFLyQ�6DQHDGD��

7UDW��3UHOLPLQDU

,PSXOVLyQ 7UDW�6HFXQGDULR 'HVLQIHFFLyQ'LVSRVLFLyQ�)LQDO�(IOXHQWH�

/tTXLGR

María Pinto 670 Estero PuangueSan Enrique 1100 Canal Riego

Los Niches-Sta.Claudia 1650 Canal Riego

Los Niches-Sta.Elena1175 2 bombas Aireación extendida Canal Riego

Cordillerilla 1965Sedimentador

rectangular Canal Riego

Cloro en pastillas

Cloro líquido

R.M.

VII

3 bombas para 10lps a

12m.c.a.

5 Biodiscos A=9300m2

Sedimentador circular 6,6mt

diámetro y 3,5mt profundidad

Rejas 25mm Aireación extendida

BiodiscosRejas 25mm

Filtro Rotatorio 0,75mm

*de acuerdo a info. del organismo administrador.

7DEOD��5HVXPHQ�&DUDFWHUtVWLFDV�6LVWHPDV�(OHJLGRV��/tQHD�/RGRV��5HJLyQ /RFDOLGDG

7LSR�7UDWDPLHQWR�6HFXQGDULR

/LQHD�ORGRV 'LVSRVLFLyQ�)LQDO�/RGRV

María Pinto Relleno para compostSan Enrique Relleno para compost

Los Niches-Sta.Claudia Abono para Frutales

Los Niches-Sta.ElenaTerreno planta tratamiento

Cordillerilla Terreno planta tratamiento

Espesador Gravitacional Digestor aeróbico mecánico Disposición en canchas de secado

Digestor aeróbico(inyección) Disposición en canchas de secado

R.M.

Biodiscos

VII Aireación extendida

�� $'0,1,675$&,Ï1�<�7$5,)$6�� En el caso de las Plantas de Tratamiento ubicadas en la VII Región, es decir Cordillerilla, Santa Elena y Santa Claudia, los organismos responsables de la administración son los Comités de Agua Potable Rural correspondientes a cada localidad, tal como se muestra en Figura 4.9.



)LJXUD��(VTXHPD�$GPLQLVWUDWLYR�3�7�$�6��9,,�5HJLyQ�

Comité de APRCordillerilla

Planta de Tratamiento deCordillerilla

Comité de APRLos Niches

Planta de Tratamiento deSanta Elena

Planta de Tratamiento deSanta Claudia

Para el caso de las plantas de tratamiento ubicadas en la Región Metropolitana, es decir María Pinto y San Enrique, el organismo responsable es la I. Municipalidad de María Pinto, tal como se aprecia en la Figura 4.10.

)LJXUD��(VTXHPD�$GPLQLVWUDWLYR�3�7�$�6��5�0��

Con respecto a la tarifa que se les cobra a los usuarios, estas son las que se muestran en las Tablas Tabla 4.4 y Tabla 4.5, para el agua potable y para la recolección y tratamiento respectivamente.

7DEOD��7DULIDV�$JXD�3RWDEOH�� 7DULIDV�$JXD�3RWDEOH>��P�@�&RQVXPR��0HQVXDO�>P�@� 0DUtD�3LQWR��&20$3,�� 6DQ�(QULTXH��$35�/RV�5XORV�� /RV�1LFKHV� &RUGLOOHULOOD��

0 (cargo fijo $) 1300 1200 1100 800 1-10 90 100 150 160 11-20 110 120 150 160 21-40 150 150 150 160 41-50 200 200 150 160 51-75 260 250 150 160 76-100 310 300 150 160 101-200 360 350 150 160

201 en adelante 400 400 150 160



7DEOD��7DULIDV�SRU�$OFDQWDULOODGR�\�7UDWDPLHQWR�

2UJDQLVPR�5HVSRQVDEOH� &DUJR�)LMR>�@� &DUJR��9DULDEOH>��P�@�Comité APR Los Niches 0 120 Comité APR Cordillerilla 1300 100 COMAPI 0 95 Comité APR Los Rulos 0 103

En la Tabla 4.4 se puede observar que la estructura tarifaria consiste de un cargo fijo y otro variable. Los Comité de la VII Región no diferencian en el cargo variable del agua potable de acuerdo al consumo. De la Tabla 4.5, se observa que el Comité de APR de Cordillera se distingue del resto, en el sentido de que tiene un cargo fijo por alcantarillado y tratamiento. El costo variable, en tanto, para las distintas localidades, oscila alrededor de los 100 [$/m³]. �� 3/$1�'(�08(675(2� Con el objeto de realizar una evaluación cuantitativa acerca del funcionamiento de las PTAS en cuestión, se realizó un plan de muestreo consistente en muestras a la entrada y a la salida de cada planta, de manera de verificar las eficiencias de los distintos sistemas de tratamiento. El plan de muestreos se dividió en cuatro campañas, separadas a intervalos de dos y media semanas aproximadamente. Se analizaron un total de 40 muestras (afluente y efluente de cada una de las 5 plantas, en cada una de las cuatro campañas), cada una de ellas con 6 parámetros a caracterizar, los cuales se detallan en el Anexo Plan de Muestreo. �� 5HVXPHQ�3ODQ�GH�0XHVWUHRV� La información resumida se presenta en la siguiente Tabla 4.6.

7DEOD��5HVXPHQ�3ODQ�GH�0XHVWUHR�)HFKD�,QLFLR� )HFKD�7pUPLQR� 3DUiPHWURV�$QDOL]DGRV� 7RWDO�0XHVWUDV�

14/10/02 17/12/02

SST, SSV, SSF, DBO,

DQO, NKT y Coliformes Fecales.

�

40

�

��&$3Ë78/2�9�',$*1Ï67,&2�'(�23(5$&,Ï1�3/$17$6�'(�75$7$0,(172�� ',$*1Ï67,&2�'(�23(5$&,Ï1�3/$17$6�'(�75$7$0,(172�

Capítulo V Diagnóstico de Operación Plantas de Tratamiento


�� ,1752'8&&,Ï1� En este capítulo se presenta inicialmente un diagnóstico cualitativo, es decir lo atribuible a observaciones de las visitas a terreno, acerca del funcionamiento de las plantas de tratamiento de aguas servidas. Posteriormente se presentan los resultados de los análisis de laboratorio y con ello el diagnóstico de la parte cuantificable de la evaluación a la que fueron sometidas las plantas de tratamiento. �� ',$*1Ï67,&2�&8$/,7$7,92� �� 3ODQWD�GH�7UDWDPLHQWR�GH�$JXDV�6HUYLGDV�GH�0DUtD�3LQWR� El tratamiento preliminar, compuesto por una unidad de rejas y un posterior filtro rotatorio, funcionaba de manera correcta ya que el efluente de esta unidad no presentaba sólidos gruesos en suspensión al momento de las visitas. Siguiendo la línea de tratamiento, en la etapa de tratamiento secundario se observó durante las sucesivas visitas crecimiento de biomasa bacteriana sólo en los primeros biodiscos, ya que los últimos (en el sentido del flujo del agua) presentaban gran cantidad de algas, atribuibles a distintas condiciones de sustrato, oxígeno disuelto y cantidad de luz con respecto del biofilm adherido al inicio de los biodiscos. El sedimentador secundario se observaba funcionando de manera adecuada, con un mínimo de resuspensión de lodos. La dosificación con cloro líquido no se realizó durante los meses octubre-diciembre 2002 por razones de costos. A pesar de algunos problemas operativos ya mencionados, el efluente producido por la planta se observaba bien clarificado al momento de las visitas. En la línea de lodos, tanto el espesador gravitacional como el digestor aeróbico mecánico se encontraban funcionando de manera adecuada. El lodo en las canchas de secado no emitía malos olores, lo cual indicaría que éstos fueron bien estabilizados durante el proceso. Sin embargo, no se encuentra resuelta aún la disposición final de éstos. Según conversaciones sostenidas con el operador, esta planta estaría operando prácticamente a plena capacidad recién al tercer año de su puesta en marcha, lo cual indicaría que el período de previsión de la obra civil habría sido corto. La cercanía al estero Puangue representaba un riesgo de inundación en la planta, con los consiguientes daños materiales y detención de la operación de ésta, hecho que se ha presentado durante el invierno del 2002 según conversaciones sostenidas con el operador.



�� 3ODQWD�GH�7UDWDPLHQWR�GH�$JXDV�6HUYLGDV�GH�6DQ�(QULTXH� El tratamiento preliminar funcionaba de manera adecuada, con características similares a la Planta de María Pinto, es decir, no se presentaban sólidos gruesos posteriores a esta etapa. Los biodiscos funcionaban con un cultivo adherido un tanto escaso a comienzos de septiembre del 2002, presuntamente como resultado de haber estado detenida la planta durante 2 meses por un problema con el rotor del biodisco. No se detectó formación de algas en ninguno de los biodiscos durante las visitas. Recién para noviembre/diciembre del 2002 se observaba un cultivo de biomasa adherido más importante. El sedimentador secundario se observaba funcionando de manera adecuada en todas las visitas, salvo la del 25/11/02 cuando se observaron problemas de resuspensión. La desinfección con cloro líquido inicialmente (visita 14/10/02) no funcionaba por razones de costos. Para la visita del 4/11/02 la planta de tratamiento se encontraba efectuando cloración, sin embargo se le habían removido los tabiques de la cámara de contacto con cloro por presentar daños materiales. Posteriormente, en la visita del 25/11/02, la cloración se encontraba nuevamente suspendida. La línea de lodos funcionaba de manera adecuada, ya que el lodo no emitía olores desagradables en las canchas de secado. Se notó un descuido en la mantención general de la planta, es decir pastos largos en el terreno y malezas en las canchas de secado. �� 3ODQWD�GH�7UDWDPLHQWR�GH�$JXDV�6HUYLGDV�GH�6DQWD�(OHQD� La etapa de tratamiento preliminar compuesto por rejas funcionaba de manera adecuada para su diseño. En la etapa de aireación del tratamiento secundario se observó gran cantidad de espuma color café oscuro, viscosa, durante todas las visitas, lo cual delata la presencia de bacterias filamentosas, tal como se explica en detalle más adelante en el Capítulo VI, en el seguimiento en terreno realizado a Santa Elena (sección 6.5.4). Además, se notaron diferencias entre las líneas paralelas, las cuales deberían funcionar en forma similar. Los flocs formados no eran de igual consistencia, la cantidad y densidad de la espuma tampoco era la misma. En terreno se efectuaron pruebas de sedimentación de cono con licor mezclado de un tanque de aireación de cada línea, obteniendo diferencias notables entre una línea y otra.



Las unidades de sedimentación secundaria no funcionaban de manera adecuada, ya que el nivel del agua fluctuaba mucho dependiendo de si las bombas en el pozo de impulsión estaban en funcionamiento. Por esta misma razón, se notó que las tuberías recolectoras del sobrenadante tampoco funcionaban de manera adecuada. En la cámara de contacto con cloro se detectó resuspensión, producto de la acumulación de lodos en su fondo. Según conversaciones con el operador y observaciones de terreno, se habría perforado la losa para poder extraerlos cada cierto tiempo, descargándolos directamente al receptor final. El espesador gravitacional de lodos se encontraba en desuso. La unidad de digestión aeróbica de lodos se encontraba funcionando de manera adecuada, para luego dar paso al secado en las canchas. La disposición final del lodo era el terreno de la planta de tratamiento. Cabe señalar que antiguamente se utilizaban pequeños estanques cónicos para el secado de los lodos mediante el uso de sacos de arena como filtro (sin arena en su interior), como los de la Figura 5.1. Sin embargo, este sistema se encontraba en desuso y fue reemplazado por las canchas de secado, ya que los poros de los sacos de arena se obstruyeron rápidamente, impidiendo el paso del agua a través de ellos.

)LJXUD��'HVKLGUDWDGR�GH�/RGRV�HQ�'HVXVR�

�� 3ODQWD�GH�7UDWDPLHQWR�GH�$JXDV�6HUYLGDV�GH�6DQWD�&ODXGLD� El tratamiento preliminar, compuesto por una unidad de rejas y un posterior filtro rotatorio, funcionaba de manera correcta ya que el efluente de esta unidad no presentaba sólidos gruesos en suspensión. Las rejas presentaban óxido. En el tratamiento secundario se pudo observar formación de algas en las últimas unidades de biodiscos, en el sentido del flujo. Sin embargo, el resto de los biodiscos presentaban un cultivo adherido adecuado. Algunos de éstos presentaban fatiga de material producto del uso. Durante las visitas del mes de



noviembre del 2002 se observaron problemas serios con el rotor del biodisco, el cual presentó fallas mecánicas en el sistema de rodamientos. En el sedimentador secundario se observó resuspensión de lodo del fondo. A pesar de esto, el efluente estaba bien clarificado la mayoría del tiempo. En la línea de lodos, la digestión aeróbica se observaba funcionando adecuadamente. El lodo en las canchas de secado no emitía malos olores. Cabe resaltar que el espesador gravitacional no se encontraba en funcionamiento, básicamente por un problema de cotas según lo que dio a entender el operador de la planta. Éste debía ser elevado por lo menos 1 metro más para que operara correctamente. Se apreció un muy buen cuidado de la planta por parte del operador, es decir unidades bien mantenidas, terreno sin basuras, y en general un lugar limpio y ordenado. �� 3ODQWD�GH�7UDWDPLHQWR�GH�$JXDV�6HUYLGDV�GH�&RUGLOOHULOOD� La etapa de tratamiento preliminar compuesto por rejas funcionaba de manera adecuada para su diseño. En la etapa de aireación del tratamiento secundario se observó una buena formación de floc. No se observó formación de espumas en estas unidades. En las unidades de sedimentación secundaria se observó que al momento en que entraban en funcionamiento las bombas aireadoras en el tanque de aireación, se producían amplias fluctuaciones del nivel del agua, a tal punto que los vertederos recolectores del efluente clarificado se ahogaban totalmente. En uno de los tanques de sedimentación se observó resuspensión de lodos, produciendo que el lodo escapase hacia la cámara de contacto con cloro. Se observó además, en esta unidad, un problema con el diseño del sistema recolector del sobrenadante, ya que éste no se adaptaba a las fluctuaciones del nivel del agua en el sedimentador, por lo que la remoción de sólidos flotantes no era completamente efectiva. En la cámara de contacto con cloro se detectó resuspensión de lodo, producto de la acumulación de éste en su fondo. La unidad de digestión aeróbica de lodos se encontraba funcionando de manera adecuada, para luego dar paso al secado en las canchas. Cabe señalar que esta planta, al igual que la planta de Santa Elena, poseía pequeños estanques cónicos para el secado de los lodos, los cuales se encontraban en desuso por las mismas razones que en el caso de Santa Elena.



�� ',$*1Ï67,&2�&8$17,7$7,92� �� &DUDFWHUtVWLFDV�$IOXHQWHV��&DXGDOHV��Durante las sucesivas visitas a terreno se aforaron, mediante el uso de un recipiente graduado y un cronómetro, los caudales de entrada a las plantas de tratamiento, a distintas horas del día según la hora en que se efectuara la visita. Dado que los datos obtenidos representan valores puntuales y no una medición continua a través de un período de tiempo prolongado (para una misma P.T.A.S., se aforó siempre durante horas de la tarde o durante horas de la mañana), la información es muy escasa y no se pueden inferir mayores conclusiones con respecto a las variaciones horarias que presentan los caudales afluentes a lo largo del día, salvo que la tendencia es que los caudales aumenten hacia las horas de la tarde. Los caudales aforados fluctuaron aproximadamente entre los 2 y los 10 [l/s]. 6yOLGRV�6XVSHQGLGRV�9ROiWLOHV�Si se analiza la composición de la parte volátil de los sólidos suspendidos afluentes al tratamiento (detalles en Anexo Resultados Análisis de Laboratorio), se obtiene que en promedio el contenido de sólidos volátiles con respecto de los sólidos totales es de un 81%. Sin embargo estos valores medios fluctúan entre 74.8% y 86.6% dependiendo de la planta de tratamiento que se considere, por lo que a futuro (capítulo VI) serán tratados por separado de acuerdo a la planta que corresponda. 5DQJRV�GH�ORV�3DUiPHWURV�Además, se han establecido los valores medios para los parámetros de entrada a las PTAS de acuerdo a las mediciones de terreno. Cada valor mostrado en la Tabla 5.1 corresponde al promedio de 20 muestras. Detalles de los resultados de las mediciones de terreno se encuentran en el Anexo Resultados Análisis de Laboratorio.

7DEOD��5DQJRV�3DUiPHWURV�$IOXHQWHV�3DUiPHWUR� 9DORU�0HGLR�>PJ�O@� V �>PJ�O@�SST 199 154 NKT 56 27

DBO5 158 110 DQO 406 337

Coli Fecales 7.5 x 106 3.3 x 106 * σ corresponde a la desviación estándar de las mediciones. )XHQWH: Elaboración propia (2003)



De los valores anteriores se desprende que existen amplias fluctuaciones en los contaminantes que ingresan a las plantas de tratamiento, principalmente debido a que se trata de muestras puntuales y no compuestas. �� (ILFLHQFLDV�GH�ORV�6LVWHPDV�GH�7UDWDPLHQWR�� En la siguiente sección se presentan los resultados correspondientes a las eficiencias de remoción de contaminantes, para los parámetros DBO5, SST, NKT y Coliformes Fecales. �� 3ODQWD�GH�7UDWDPLHQWR�GH�0DUtD�3LQWR� Se puede apreciar en la Figura 5.2 que la planta posee un nivel medio de remoción del orden del 80% para los parámetros DBO5 (eficiencia c/r a DBO5 total) y SST, en tanto que para el NKT es un tanto más bajo y alcanza un valor cercano al 50%.

)LJXUD��(ILFLHQFLDV�0HGLDV�GH�5HPRFLyQ�3ODQWD�0DUtD�3LQWR�(ILFLHQFLDV�0HGLDV�GH�5HPRFLyQ�0DUtD�3LQWR

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

DBO5 SST NKT

��5H

PRFLy

Q

0

20

40

60

80

100

120

140

160

remoción conc. media afluente conc. media efluente

&RQF�

�>PJ�O

@

�En cuanto a la eficiencia bacteorológica, se puede apreciar en la Figura 5.3, que las eficiencias son de aproximadamente 2 ordenes de magnitud (o ciclos logarítmicos), y se deben al tratamiento previo a la etapa de cloración ya que al momento de las visitas no se estaba clorando el efluente. A pesar de tener 2 ordenes de magnitud en remoción de coliformes fecales, ésta no es suficiente como para cumplir con la norma de 1000 [NMP/100ml]. El análisis del cumplimiento de la norma para coliformes fecales, al igual que para el resto de las plantas, se hará con más detalle en la Sección 5.3.3.2.

)LJXUD��(ILFLHQFLD�%DFWHULROyJLFD�0DUtD�3LQWR�



&ROLIRUPHV�)HFDOHV�0DUtD�3LQWR

1,E+00

1,E+01

1,E+02

1,E+03

1,E+04

1,E+05

1,E+06

1,E+07

1,E+08

14-10-2002 04-11-2002 25-11-2002 16/12/2002

&��)��

>103��

��PO@

afluente efluente norma

* * * *

��>103��PO@

nota: * sin cloro

�� 3ODQWD�GH�7UDWDPLHQWR�GH�6DQ�(QULTXH�Para el caso de la Planta de Tratamiento de San Enrique, las eficiencias medias de remoción de DBO5, SST y NKT se muestran en la Figura 5.4. Se observa que las remociones medias son superiores en todos los casos al 90%, con lo que se demuestra que el tratamiento es altamente eficiente para estos parámetros. Los niveles de remoción de NKT son elevados, lo cual indica que en la planta se está llevando a cabo el proceso de nitrificación.

)LJXUD��(ILFLHQFLDV�0HGLDV�GH�5HPRFLyQ�3ODQWD�6DQ�(QULTXH�(ILFLHQFLDV�0HGLDV�GH�5HPRFLyQ�6DQ�(QULTXH

010

20

30

4050

60

7080

90

100

DBO5 SST NKT

��5H

PRFLy

Q

0

20

40

60

80

100

120

140


&RQF�

�>PJ�O

@

Con respecto de la eficiencia bacteriológica, expuesta en la Figura 5.5, lo interesante es notar que se obtuvieron diferencias notables entre la segunda y la cuarta campaña de muestreo, debido a que para la segunda campaña, la cámara de contacto con cloro tenía los tabiques de separación rotos, situación que fue corregida para la cuarta campaña. Para la primera y tercer campaña la cámara de contacto se encontraba en reparación, por lo que no se estaba



clorando el efluente. Se concluye por lo tanto que el sistema de cloración es efectivo siempre y cuando los tabiques se encuentren en buenas condiciones.

�)LJXUD��(ILFLHQFLD�%DFWHULROyJLFD�6DQ�(QULTXH�&ROLIRUPHV�)HFDOHV�6DQ�(QULTXH

1,E+00

1,E+01

1,E+02

1,E+03

1,E+04

1,E+05

1,E+06

1,E+07

1,E+08

14-10-2002 04-11-2002 25-11-2002 16/12/2002

&��)��

>103��

��PO@


��>103��PO@

* *

nota: * sin cloro

�� 3ODQWD�GH�7UDWDPLHQWR�GH�&RUGLOOHULOOD�

Para el caso de la Planta de Tratamiento de Cordillerilla, la eficiencia en cuanto a la remoción de DBO5 es del orden de un 50%, principalmente asociado a problemas con el sistema de cañerías del sedimentador secundario, lo cual producía que ingresara aire o una corriente de agua con velocidad por el fondo del sedimentador, resuspendiendo de esta forma el floc que pudiera haber sedimentado. Las eficiencias en remoción de SST y NKT son aproximadamente de 75% y 65% respectivamente, tal como se aprecia en la Figura 5.6.

)LJXUD��(ILFLHQFLDV�0HGLDV�GH�5HPRFLyQ�3ODQWD�&RUGLOOHULOOD�(ILFLHQFLDV�0HGLDV�GH�5HPRFLyQ�&RUGLOOHULOOD

0

10

20

30

40

50

60

70

80

DBO5 SST NKT

��5H

PRFLy

Q

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200


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En cuanto a la eficiencia bacteriológica del tratamiento, se observan en la Figura 5.7 disminuciones de 2 a 3 ordenes de magnitud, sin llegar al cumplimiento de la norma, salvo para el caso de la cuarta campaña (17/12/02), en donde la reducción es bastante más significativa y se cumple la norma.

�)LJXUD��(ILFLHQFLD�%DFWHULROyJLFD�3ODQWD�&RUGLOOHULOOD�&ROLIRUPHV�)HFDOHV�&RUGLOOHULOOD

1,E+00

1,E+01

1,E+02

1,E+03

1,E+04

1,E+05

1,E+06

1,E+07

1,E+08

15-10-2002 05-11-2002 26-11-2002 17/12/02

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>103��

��PO@


��>103��PO@

�� 3ODQWD�GH�7UDWDPLHQWR�GH�6DQWD�(OHQD� La Planta de Tratamiento de Santa Elena demostró tener eficiencias medias superiores al 90% para los parámetros SST y DBO5, y superior al 80% para el parámetro NKT, tal como se observa en la Figura 5.8.

)LJXUD��(ILFLHQFLDV�0HGLDV�GH�5HPRFLyQ�3ODQWD�6DQWD�(OHQD�(ILFLHQFLDV�0HGLDV�GH�5HPRFLyQ�6DQWD�(OHQD

0

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40

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80

100

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DBO5 SST NKT

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0

50

100

150

200

250

300

350

400


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@



Con respecto a la eficiencia bacteriológica, se logran disminuciones de 1 ó 2 ordenes de magnitud, salvo para el caso de la 1er campaña en que la disminución es del orden de 3 ciclos logarítmicos, tal como se aprecia en la Figura 5.9 .

)LJXUD��(ILFLHQFLD�%DFWHULROyJLFD�3ODQWD�6DQWD�(OHQD�&ROLIRUPHV�)HFDOHV�6DQWD�(OHQD

1,E+00

1,E+01

1,E+02

1,E+03

1,E+04

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1,E+06

1,E+07

1,E+08

15-10-2002 05-11-2002 26-11-2002 17/12/02

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��>103��PO@

*

nota: * sin cloro

�Las remociones bacteriológicas no son suficientes para el cumplimiento de la norma. Cabe señalar, además, que para la segunda campaña la muestra se tomó sin cloro para ver la efectividad del sistema de cloración. En la Figura 5.9 se puede observar que las diferencias en disminución de patógenos con o sin cloración son del orden de 1.5 ciclos logarítmicos, comparando la primera y segunda campañas. Dados los antecedentes presentados tanto por la P.T.A.S. de Cordillerilla como por la P.T.A.S. de Santa Elena en cuanto a eficiencias de desinfección (Figura 5.7 y Figura 5.9), se concluye que HO�VLVWHPD�GH�FORUDFLyQ�FRQ�SDVWLOODV�QR�HV�OR�VXILFLHQWHPHQWH�HILFLHQWH como para cumplir con los requisitos de la norma en cuanto a coliformes fecales. La razón fundamental detrás de esto es que la pastilla de cloro tiene propiedades higroscópicas, lo cual permite que ésta absorba humedad y pierda efectividad. �� 3ODQWD�GH�7UDWDPLHQWR�GH�6DQWD�&ODXGLD� La Planta de Tratamiento de Aguas Servidas de Santa Claudia posee eficiencias de remoción cercanas al 85-90% para los parámetros que se observan en la Figura 5.10.



)LJXUD��(ILFLHQFLDV�0HGLDV�GH�5HPRFLyQ�3ODQWD�6DQWD�&ODXGLD�

(ILFLHQFLDV�0HGLDV�GH�5HPRFLyQ�6DQWD�&ODXGLD

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10

20

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��5H

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60

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100

120

140

160

180

200


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En cuanto a las eficiencias bacteriológicas, éstas llegan hasta los 7 ciclos logarítmicos, tal como se observa en la Figura 5.11. El sistema de cloración con cloro líquido en estanque tipo floculador demuestra ser eficiente, además de cumplir la norma de 1000 coliformes fecales [NMP/100ml] en todas las ocasiones.

)LJXUD��(ILFLHQFLD�%DFWHULROyJLFD�3ODQWD�6DQWD�&ODXGLD�&ROLIRUPHV�)HFDOHV�6DQWD�&ODXGLD

1,E+00

1,E+01

1,E+02

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15-10-2002 05-11-2002 26-11-2002 17/12/02

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��>103��PO@

�� &DUDFWHUtVWLFDV�(IOXHQWHV� Los gráficos con los resultados del análisis de laboratorio para las muestras de los efluentes pueden ser consultados en el Anexo Resultados Análisis de



Laboratorio. En la siguiente sección se presenta la situación resumida con la calidad de los efluentes analizados. �� 6yOLGRV�6XVSHQGLGRV�9ROiWLOHV� Se obtuvo un contenido medio de 78.98% de sólidos suspendidos volátiles con respecto a los sólidos suspendidos totales en el efluente de las plantas de tratamiento. Los valores fluctúan entre 71.8% y 84.5%, de tal forma que se considerarán a futuro (capítulo 4) los valores específicos por planta. �� 5HVXPHQ�&XPSOLPLHQWR�1RUPDV� En la Tabla 5.2 se muestra la situación resumida en cuanto al cumplimiento del Decreto Supremo Nª90 del Ministerio Secretaría General de la Presidencia, que regula contaminantes por descargas de residuos líquidos a aguas continentales y superficiales. No se considera capacidad de dilución en los cuerpos receptores.

7DEOD��&XPSOLPLHQWR�1RUPD�'�6��1��3ODQWD 3DUiPHWUR &DPSDxD�� &DPSDxD�� &DPSDxD�� &DPSDxD��María Pinto DBO5 NO SI SI SI

NKT SI SI SI SISST SI SI SI SIColiformes Fecales NO NO NO NO

San Enrique DBO5 SI SI SI SINKT SI SI SI SISST SI SI SI SIColiformes Fecales NO NO NO SI

Cordillerilla DBO5 NO SI SI SINKT SI SI SI SISST NO SI SI SIColiformes Fecales NO NO NO SI

Santa Elena DBO5 SI SI SI SINKT SI SI SI SISST SI SI SI SIColiformes Fecales NO NO NO NO

Santa Claudia DBO5 SI SI SI SINKT SI SI SI SISST SI SI SI SIColiformes Fecales SI SI SI SI

&XPSOLPLHQWR�'�6��1��

�Se puede apreciar, de la Tabla 5.2, que las normas no son cumplidas en 17 de las 80 ocasiones en que se analizaron muestras, es decir una cifra cercana al 21% de las ocasiones. Al analizar el detalle por planta, se tienen las siguientes situaciones. 0DUtD�3LQWR��



La Planta de Tratamiento de María Pinto no cumplió con la norma en 5 de las 16 muestras analizadas, lo cual se ve reflejado en porcentajes en la Figura 5.12. En la mayoría de los casos la falla se produjo para el parámetro coliformes fecales, es decir en 4 muestras de un total de 5, en tanto que el límite para el parámetro DBO5 fue sobrepasado en 1 muestra, lo cual se muestra nuevamente como porcentajes en la Figura 5.13.

31%

69%

% del tiempo que no cumple% del tiempo que cumple

0DUtD�3LQWR�&XPSOLPLHQWR�1RUPD

�

20%

80%

% fallas que corresponden a DBO5% fallas que corresponden a C. Fecales

0DUtD�3LQWR�3DUiPHWUR�HQ�TXH�)DOOD

)LJXUD��&XPSOLPLHQWR�'�6��1��3ODQWD�0DUtD�3LQWR� )LJXUD��(VSHFLILFDFLyQ�3DUiPHWUR�)DOOLGR�3ODQWD�0DUtD�3LQWR� La falla en coliformes fecales es absolutamente predecible ya que en ninguna de las ocasiones el efluente había sido clorado. La falla en DBO5 no era de esperar, y corresponde a un valor de 47[mg/l] para un límite máximo de 35[mg/l], tal como se puede apreciar en la fecha 14/10/02 de la Figura 5.14. Lo anterior se explica a causa de una elevada concentración de SST, de 73 [mg/l], para esa misma fecha, atribuible a la resuspensión de lodos en el clarificador secundario, lo cual causaba que aumentase la cantidad de material orgánico en suspensión en el efluente.

)LJXUD��0DWHULD�2UJiQLFD�0DUtD�3LQWR�



'%2��0DUtD�3LQWR

0

50

100

150

200

14/10/02 4/11/02 25/11/02 16/12/2002

'%2�

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��>PJ�O@

�6DQ�(QULTXH�Para la Planta de Tratamiento de San Enrique el porcentaje de incumplimiento de la norma es de un 19%. El 100% de las fallas corresponden al parámetro Coliformes Fecales. Estos resultados se muestran en las Figuras 5.15 y 5.16.�

19%

81%


6DQ�(QULTXH�&XPSOLPLHQWR�1RUPD

�

100%

% fallas que corresponden a C. Fecales

6DQ�(QULTXH�3DUiPHWUR�HQ�TXH�)DOOD

)LJXUD��&XPSOLPLHQWR�'�6��1��3ODQWD�6DQ�(QULTXH� )LJXUD��(VSHFLILFDFLyQ�3DUiPHWUR�)DOOLGR�3ODQWD�6DQ�(QULTXH�El hecho de que esta planta no haya cumplido con la norma de coliformes fecales se debe principalmente a una de las siguientes razones:

• No se estaba clorando por decisión de la I. Municipalidad de María Pinto • Sí se estaba clorando, pero los tabiques de la cámara de contacto con

cloro se encontraban dañados. �&RUGLOOHULOOD�La Planta de Tratamiento de Cordillerilla demostró tener problemas de incumplimiento de la norma el 31% del tiempo. De las muestras fallidas, los



porcentajes fueron DBO5:20% ; SST:20% y Coliformes Fecales:60%, tal como se aprecia en las Figuras 5.17 y 5.18.

31%

69%


&RUGLOOHULOOD�&XPSOLPLHQWR�1RUPD

�

20%

20%60%

% fallas que corresponden a DBO5% fallas que corresponden a SST% fallas que corresponden a C. Fecales

&RUGLOOHULOOD�3DUiPHWUR�HQ�TXH�)DOOD

)LJXUD��&XPSOLPLHQWR�'�6��1��3ODQWD�&RUGLOOHULOOD� )LJXUD��(VSHFLILFDFLyQ�3DUiPHWUR�)DOOLGR�3ODQWD�&RUGLOOHULOOD�La falla en los parámetros DBO5 y SST es atribuible al problema detectado con las cañerías de aire en el sedimentador secundario, el cual producía una resuspensión del floc sedimentado, aumentando de esta manera la concentración de dichos contaminantes en el efluente. Esta falla es apreciable en la primer campaña solamente, ya que para el resto de las campañas ya se había corregido el problema. Se llegó a la conclusión, después de ver los resultados que se muestran en las Figuras 5.19 y 5.20, donde se observa que para las campañas segunda a cuarta se cumplen las normas para DBO5 y SST, que efectivamente el problema pasaba por la resuspensión en el clarificador secundario.

)LJXUD��6yOLGRV�6XVSHQGLGRV�7RWDOHV�3ODQWD�&RUGLOOHULOOD�667�&RUGLOOHULOOD

0

100

200

300

400

500

600

15/10/02 5/11/02 26/11/02 17/12/02

667>P

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��>PJ�O@



)LJXUD��'%2��3ODQWD�&RUGLOOHULOOD�'%2��&RUGLOOHULOOD

01020304050607080

15/10/02 5/11/02 26/11/02 17/12/02

'%2�

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��>PJ�O@

Con respecto a los Coliformes Fecales (ver Figura 5.7), las fallas son atribuibles al sistema de cloración con cloro en pastillas, tal como se verificó para el caso de la Planta de Santa Elena que utiliza el mismo sistema de cloración y para la cual se realizaron pruebas con y sin cloro como se explica en el Punto 5.3.2.4. �6DQWD�(OHQD��La Planta de Tratamiento de Aguas Servidas de Santa Elena presenta problemas con la calidad bacteriológica del agua, tal como se aprecia en las Figuras 5.21 y 5.22.

25%

75%


6DQWD�(OHQD�&XPSOLPLHQWR�1RUPD

�

100%

% fallas que corresponden a C. Fecales

6DQWD�(OHQD�3DUiPHWUR�HQ�TXH�)DOOD

)LJXUD��&XPSOLPLHQWR�'�6��1��3ODQWD�6DQWD�(OHQD� )LJXUD��(VSHFLILFDFLyQ�3DUiPHWUR�)DOOLGR�3ODQWD�6DQWD�(OHQD��Las causas del incumplimiento de la norma para Coliformes Fecales se atribuyen al sistema de cloración en pastillas, anteriormente explicado en el punto 5.3.2.4. �



6DQWD�&ODXGLD�La Planta de Tratamiento de Aguas Servidas de Santa Claudia no presenta problemas con el cumplimiento de las normas para ningún parámetro, como se observa en la Figura 5.23.

100%

% del tiempo que cumple

6DQWD�&ODXGLD�&XPSOLPLHQWR�1RUPD

�)LJXUD��&XPSOLPLHQWR�'�6��1��3ODQWD�6DQWD�&ODXGLD�� &RPSDUDFLyQ�'LVWLQWRV�6LVWHPDV� En primer lugar se debe señalar que la Planta de Tratamiento de Cordillerilla muestra eficiencias medias más bajas en comparación con el resto de la Plantas de Tratamiento, debido a que se encuentra considerado en ese promedio la 1er campaña, en donde se obtuvo una bajísima eficiencia por el problema de resuspensión en el clarificador secundario. Esta situación se ve reflejada en las Figuras 5.24, 5.25 y 5.26. Por ello, resulta lógico realizar la comparación con el resto de las Plantas de Tratamiento, de donde se desprende que no hay una tecnología que predomine por sobre la otra. Los niveles de eficiencia alcanzados son similares entre las tecnologías de biodiscos y aireación extendida, para los distintos parámetros en comparación.

)LJXUD��&RPSDUDFLyQ�7HFQRORJtDV�SDUD�HO�3DUiPHWUR�'%2��



(ILFLHQFLDV�PHGLDV�GH�5HPRFLyQ�GH�'%2�

0

20

40

60

80

100

120

María Pinto San Enrique Cordillerilla Santa Elena Santa Claudia

��5H

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(Biodiscos) (Biodiscos) (air. ext.) (air. ext.) (Biodiscos) �

)LJXUD��&RPSDUDFLyQ�7HFQRORJtDV�SDUD�HO�3DUiPHWUR�667�



(ILFLHQFLDV�PHGLDV�GH�5HPRFLyQ�GH�667

0102030405060708090

100

María Pinto San Enrique Cordillerilla Santa Elena SantaClaudia

��5H

PRFLy

Q

(Biodiscos)(Biodiscos)(Biodiscos) (air. ext.)(air. ext.)

)LJXUD��&RPSDUDFLyQ�7HFQRORJtDV�SDUD�HO�3DUiPHWUR�1.7�(ILFLHQFLDV�PHGLDV�GH�5HPRFLyQ�GH�1.7

0

20

40

60

80

100

María Pinto San Enrique Cordillerilla Santa Elena SantaClaudia

��5H

PRFLy

Q

(Biodiscos) (Biodiscos) (air. ext.) (air. ext.)(Biodiscos)

�A modo de ejemplo se presenta la siguiente Tabla 5.3 en donde se aprecia que las diferencias entre una tecnología y otra, en términos de eficiencia, son inferiores al 15%. Se ha comparado la Planta de Tratamiento de Santa Elena versus la planta de tratamiento que presente la más elevada eficiencia de las restantes, sin incluir Cordillerilla, que por coincidencia resultó ser siempre San Enrique.

7DEOD��'LIHUHQFLDV�HQ�(ILFLHQFLDV�GH��



5HPRFLyQ�SDUD�ODV�'LVWLQWDV�$OWHUQDWLYDV��(ILFLHQFLDV�0HGLDV�5HPRFLyQ>�@�

3DUiPHWUR� 6DQWD�(OHQD� 6DQ�(QULTXH� 'LIHUHQFLD�� $LU�([W�� %LRGLVFRV�� NKT 84 94,6 13% DBO5 96,9 91,6 5% SST 95,2 93,1 2%

Si para el caso del parámetro NKT, el cual presenta la mayor diferencia en la Tabla 5.3, se compara Santa Elena (aireación extendida) versus Santa Claudia (biodiscos), la diferencia se reduce a tan sólo un 0.6%, lo cual reafirma la hipótesis de que estos resultados de eficiencias no permiten decidir por una tecnología en particular por sobre la otra. �� ),&+$�7e&1,&$�23(5$&,21$/� A continuación se presenta, a modo de resumen, la ficha técnica con las condiciones de operación recopiladas durante el diagnóstico, para los distintos sistemas de tratamiento.

7DEOD��)LFKD�7pFQLFD�2SHUDFLRQDO�6LVWHPDV�%LRGLVFR�� &DUJD� &DUJD� 7DVD� '%2�� 3ULQFLSDOHV�2EVHUYDFLRQHV�� 4� '%2�� 667� 6HGLP�� WRWDO�HIO�

%LRGLVFRV� >O�V@� >.J�G@� >.J�G@� >P��P��G@� >PJ�O@�

Ma. Pinto 5,1 65 62 12,9 29

Efluente falla en calidad bacteriológica; Falla bomba dosificación cloro líquido.

San Enrique 5,3 46 60 13,4 9,8

Efluente falla en calidad bacteriológica; Mantención general descuidada.

Sta. Claudia 4,2 46 66 10,6 16,8

Efluente de buena calidad; Falla asociada al rotor del Biodisco.



7DEOD��)LFKD�7pFQLFD�2SHUDFLRQDO�6LVWHPDV�$LUHDFLyQ�([WHQGLGD�� &DUJD� &DUJD� 7DVD� �� '%2��

3ULQFLSDOHV�2EVHUYDFLRQHV�$LUHDFLyQ�� 4� '%2�� 667� 6HGLP�� )�0� TF� WRWDO�HIO�([WHQGLGD� >O�V@� >.J�G@� >.J�G@� >P��P��G@� >��G@� >G@� >PJ�O@�

Sta. Elena 2,5 74 77 33 0,29 7,9 10,5

Efluente falla en calidad bacteriológica; Formación excesiva espumas en tanques aireación.

Cordillerilla 5,5 75 87 90 0,11 24 14,7

Efluente falla en calidad bacteriológica; Resuspensión en clarificador secundario.

�� &20(17$5,26�<�&21&/86,21(6� 3ULQFLSDOHV�$VSHFWRV�GH�ORV�6LVWHPDV�(YDOXDGRV� En la sección a continuación se dará el resultado de los principales aspectos de la evaluación a la que fue sometida cada P.T.A.S. �6DQWD�(OHQD�� • El funcionamiento general de la planta es regular. Desde el punto de vista

del análisis de resultados de laboratorio, la planta falla solamente en coliformes fecales. Sin embargo, se observaron durante las sucesivas visitas formación excesiva de espumas en los tanques de aireación, además de resuspensión importante en los clarificadores. El aseo de la planta demostró ser deficiente y se percibían malos olores a sus alrededores.

• En la línea de lodos, las canchas de secado de la planta no daban abasto, lo

cual hacía que éstos fuesen extraídos con poca frecuencia, repercutiendo en la calidad final del efluente.

• Hay que resaltar que el problema con la formación de exceso de espumas en

los tanques de aireación es muy importante, pues delata la presencia de organismos filamentosos como se verá con más detalle en el Capítulo 6. (Punto 6.5.4 acerca del seguimiento en terreno de Santa Elena).

• Se observó acumulación de lodos en la cámara de contacto con cloro. • El sistema de cloración en pastillas no es lo suficientemente eficiente.



&RUGLOOHULOOD��• El funcionamiento en general es bueno, la planta cumple con la mayoría de

las normas, salvo para la calidad bacteriológica, y posee una mantención general muy buena.

• Nuevamente el sistema de cloración con pastillas de cloro no es

suficientemente eficiente. • Se destaca el problema de resuspensión en el clarificador secundario,

producto de fallas en el sistema de cañerías, detectado durante la 1er campaña de muestreo.

6DQWD�&ODXGLD��• De las plantas de tratamiento sometidas a evaluación, ésta resultó ser la

mejor desde el punto de vista de la calidad del efluente, ya que es la única que cumple la norma en todas las ocasiones.

• Se podría decir que la planta funciona muy bien, pero que posee un gran

potencial de falla asociado a la tecnología de los biodiscos (fallas en el rotor). Además, ya ha presentado fallas de este tipo en ocasiones anteriores.

0DUtD�3LQWR��• Funcionamiento general bueno, se cumplen las normas en la mayoría de los

casos salvo para el caso de la calidad bacteriológica. La mantención de la planta es buena.

• En el sistema de cloración la planta presenta serias fallas en la bomba

dosificadora de cloro líquido, a tal punto que la cloración no se lleva a cabo. 6DQ�(QULTXH��• El funcionamiento general es bueno, ya que se cumplen las normas

ampliamente salvo para la desinfección, en donde el sistema presenta fallas por la rotura de los tabiques separadores en la cámara de contacto con cloro.

• La mantención de la planta estuvo descuidada durante las sucesivas visitas. Cabe destacar, para todas las P.T.A.S. evaluadas, el gran esfuerzo realizado por los Comité de APR o las Municipalidades involucradas, en sacar adelante estos proyectos de saneamiento, mediante los cuales se eliminan focos de infección,



malos olores, y se contribuye a la no-contaminación de los cursos de agua superficiales. En general estas son iniciativas muy bien acogidas por la comunidad local. Durante el transcurso de la evaluación se dieron recomendaciones a los organismos responsables de la operación de las plantas, de manera de dar solución a los problemas que se diagnosticaron. $IOXHQWHV�D�/DV�3ODQWDV�GH�7UDWDPLHQWR��Del análisis de los resultados de los afluentes a las Plantas de Tratamiento se desprende que, tal como está documentado a nivel mundial para pequeñas comunidades, las variaciones tanto en las concentraciones de los parámetros que ingresan a las plantas de tratamiento como en los caudales son amplias. Para el caso específico de Santa Claudia, se pudo constatar en conversaciones sostenidas con el operador de la P.T.A.S., que la causa principal del aumento del caudal afluente a la planta de tratamiento era la infiltración de agua desde predios agrícolas cercanos, durante los meses de riego. Es por esta razón que se podría considerar la incorporación de un estanque ecualizador al comienzo de la línea de tratamiento, con el fin de darle el tiempo de detención necesario al agua de manera de amortiguar las fluctuaciones tanto de caudales como de concentraciones que se producen. De esta manera se logra que la operación de la planta esté más de acorde a su diseño y que las eficiencias por lo tanto sean mayores. &RQWDPLQDQWHV�\�&DOLGDG�GH�(IOXHQWHV��Luego de realizar el análisis de los resultados se puede concluir que ninguna de las P.T.A.S. tiene problemas en cumplir la norma para el parámetro NKT. Los efluentes están en la mayoría de los casos muy por debajo del límite máximo de la norma, que es de 50[mg/l]. El nivel más alto alcanzado es el de la Planta de Tratamiento de María Pinto, con un valor de 28.3 [mg/l]. Los efluentes de las Plantas de Tratamiento tampoco tienen problemas en el cumplimiento de la norma para el parámetro DBO5. Sólo dos excepciones lo constituyen María Pinto, muestra del 14/10/02, sin justificación, y Cordillerilla, muestra del 14/10/02, situación en que se excede la norma por un problema de resuspensión en el clarificador secundario atribuible posiblemente a una falla en el sistema de cañerías del sedimentador. La norma para el parámetro SST se cumplió en todos los casos, salvo para la primer campaña con Cordillerilla, nuevamente debido al problema de resuspensión en el clarificador secundario. Cabe señalar que la calidad del efluente no delata la acumulación de lodos en la cámara de contacto con cloro observada en Santa Elena. Según conversaciones sostenidas con el operador, el fondo de la cámara había sido perforado (situación no contemplada en el diseño) para poder extraer los lodos



que no sedimentaban en el clarificador secundario producto del bulking filamentoso. Sin embargo, esta situación es insostenible en el largo plazo ya que la P.T.A.S. no está diseñada para operar de esa forma La falla más frecuente resultó ser la calidad bacteriológica del efluente, ya que en 14 de las 80 muestras no se cumplió con la norma de 1000 Coliformes Fecales [NMP/100ml]. Se puede concluir, por las razones antes expuestas en el Punto 5.3.2.4, que el sistema de cloración en pastillas no es suficientemente eficiente, y que para los sistemas con cámaras de cloración tipo floculador es necesario que los tabiques estén en buenas condiciones, de manera de que se cumplan los tiempos de contacto necesarios. 2SHUDFLyQ�GH�ODV�3ODQWDV�GH�7UDWDPLHQWR��Desde el punto de vista de los resultados de laboratorio se puede decir que las plantas funcionan bien, con la excepción de la eficiencia en la desinfección. Al comparar las tecnologías de aireación extendida versus biodiscos, se concluye que no hay una tecnología que sea significativamente más eficiente que la otra, ya que las eficiencias alcanzadas son prácticamente las mismas. �Las normas no son cumplidas en varias ocasiones, sin embargo no se han clausurado las PTAS en ninguna ocasión, presuntamente a juicio del autor para evitar tener un problema mayor como sería el tener que by-pasear las plantas y descargar directamente a los cursos receptores. Con respecto a la capacitación de los operadores, se constató en terreno que ninguno de ellos posee una capacitación adecuada para el trabajo que realizan. Todos han aprendido sus labores con el transcurso del tiempo y a través del método de ensayo y error. Queda en evidencia, entonces, la falta de cursos de capacitación para los operadores al momento de ser contratados, y de asesoría por parte de expertos para eventuales problemas que puedan surgir durante la operación. (YDOXDFLyQ�SRU�3ODQWD��En la Tabla 5.6 se resume la situación para cada planta de tratamiento. La evaluación ha consistido en incorporar a la planta a la categoría que más le acomode, de acuerdo al siguiente criterio. Muy Bueno: Cumple todas las normas, buen aseo de la planta, no emite olores desagradables. Bueno: Cumple las normas en la mayoría de los casos, falla puntual en sistema cloración o falla reparable de algún sistema, buen aseo. Regular: Falla en uno o más parámetros, exceso de espumas, aseo deficiente. Malo: No cumple las normas, descuido general mantención.

�



7DEOD��)XQFLRQDPLHQWR�*HQHUDO�3ODQWDV�GH�7UDWDPLHQWR�3ODQWD�GH�7UDWDPLHQWR� )XQFLRQDPLHQWR�

María Pinto Bueno San Enrique Bueno Cordillerilla Bueno Santa Elena Regular

Santa Claudia Bueno Cabe destacar que el rendimiento de Santa Claudia podría haber sido clasificado como “muy bueno” si no fuese por las fallas mecánicas que presentó la tecnología de biodiscos durante el período de evaluación. &RPHQWDULRV�\�&RQFOXVLRQHV�)LQDOHV� De modo muy sintético se presentan a continuación las principales conclusiones derivadas del estudio de casos. • Escaso seguimiento y asesoría: Una vez que se instalan los sistemas de

tratamiento, se deja de lado su seguimiento en el tiempo. • Falta mantenimiento preventivo: No se realizan mantenciones orientadas a

prolongar o mantener la vida útil de los equipos. • Escaso presupuesto Comités: No existen fondos de donde se pueda disponer

dinero para emergencias o para mantención preventiva. • Capacidad hidráulica de las PTAS: Las PTAS operan a mayor capacidad

respecto del diseño, principalmente producto de la infiltración de aguas proveniente de predios agrícolas o de la incorporación de sectores de población no contemplados inicialmente en el proyecto.

• Falta capacitación de operadores: No se entrena de manera adecuada al

personal a cargo de la planta. • Problemas asociados a la tecnología de biodiscos: Los rotores de los

biodiscos han presentado fallas mecánicas en reiteradas oportunidades, lo cual representa un problema grave para las comunidades.

• Sistemas de aireación extendida no son necesariamente la alternativa más

adecuada para comunidades rurales. Existe la necesidad de innovar con tecnologías de tratamiento de diseño simple, costo-eficientes, con bajo costo de O&M y de operación sencilla.

��&$3Ë78/2�9,�02'(/$0,(172�0$7(0È7,&2�$,5($&,Ï1�(;7(1','$�� 02'(/$0,(172�0$7(0È7,&2�$,5($&,Ï1�(;7(1','$�

Capítulo VI Modelamiento Matemático Aireación Extendida


�� ,1752'8&&,Ï1� Una herramienta muy útil a la hora de diseñar o evaluar la operación de una Planta de Tratamiento de Aguas Servidas son los modelos matemáticos, ya que en ellos se pueden simular una serie de escenarios que resultan de gran interés para el ingeniero o persona a cargo de la planta, como pueden ser variaciones de parámetros tales como carga, concentraciones, caudales de entrada, tiempos de retención de sólidos, caudales de extracción y recirculación, etc. Dentro de los modelos matemáticos se encuentran los modelos analíticos, semi analíticos y numéricos. Los modelos analíticos corresponden a aquellos modelos en que la solución analítica a las ecuaciones del modelo existe, de manera que no se hace necesario la utilización de métodos numéricos para su resolución. Los modelos semi-analíticos, tal como su nombre lo indica, corresponden a un estado intermedio entre los modelos analíticos y numéricos. Los modelos numéricos, en tanto, involucran la resolución de un problema matemático mediante la discretización y la incorporación de técnicas tales como diferencias o elementos finitos para poder resolver numéricamente las ecuaciones que describen el comportamiento del sistema. En este capítulo se presenta el modelamiento matemático analítico del proceso de aireación extendida en las Plantas de Tratamiento de Santa Elena y Cordillerilla, basado principalmente en el modelo de Lawrence & McCarty con la incorporación de algunas modificaciones recientes propuestas en el modelo de Nannig (2001) [5], con el fin de profundizar en la evaluación de las mismas. Cabe destacar que se ha utilizado un modelo cuya conceptualización esta bien fundada, además de poseer información de entrada de alta confiabilidad, con lo cual se logra que los resultados obtenidos sean confiables. El modelo será utilizado con dos propósitos fundamentales, entre los cuales se distinguen:

• Utilización para la evaluación de plantas que existen actualmente y se encuentran en funcionamiento.

• Utilización para el diseño de una planta de tratamiento en una PTAS modelo.

El modelo es lo suficientemente flexible como para permitir al usuario la variación de algunos de sus parámetros de manera de visualizar la respuesta del sistema ante distintos escenarios. Con ello, se puede llevar un control de los tiempos de retención, relación F/M, suministros de oxígeno, tasas de recirculación y descarte, producción de lodos, y en general todos los parámetros más importantes involucrados, si es esto lo que se desea.



�� 02'(/2�35238(672� �� 0RWLYDFLyQ� Existen, en la actualidad, modelos comercialmente disponibles para la simulación del proceso de lodos activados. La adquisición de estos software, entre ellos los modelos ASM1, ASM2 y ASM3 [12], significa costos económicos elevados e incorporación de procesos tales como la descomposición del sustrato en sus partes soluble y particulada que quedan fuera de los alcances de esta tesis. Es por ello que se propone alternativamente un modelo que opere de manera similar en cuanto a las ecuaciones que rigen el comportamiento del sistema y en el cual se pueda simplificar la representación de los procesos. �� $OFDQFHV�\�/LPLWDFLRQHV�GHO�0RGHOR� Las principales limitaciones del modelo son básicamente las que se arrastran del modelo Lawrence & McCarty, las cuales, de acuerdo a Nannig (2001), son las siguientes:

• El modelo, no contempla explícitamente el aporte de sustrato (DBO) debido a los Sólidos Suspendidos Volátiles presentes en las aguas servidas tanto afluentes como efluentes. En modelos más complejos, se considera la separación del sustrato afluente en sus partes soluble y particulada, cada una sometida a una cinética propia.

• El modelo no es consistente para diseños de procesos de aireación

extendida basados en la razón F/M. Por ejemplo, basado en la ecuación 28, si se considera Kd=0.05 e Y=0.5 en procesos de alta eficiencia, no se podría diseñar para F/M<0.1 ya que esto conduciría a una edad del lodo infinita y una generación de biomasa en exceso nula. Esto último no resulta razonable para procesos de aireación extendida en donde se suele diseñar para valores menores que 0.1.

• El modelo no considera los sólidos suspendidos fijos en el afluente, lo

cual altera el cálculo del volumen del reactor, que debe ser realizados sobre la base de los SSVLM y no de SSLM.

• Se considera que una de las principales limitaciones está asociada al

cálculo de la Biomasa. En general, se estima la concentración de microorganismos o Biomasa activa, X, como los Sólidos Suspendidos Volátiles del Licor Mezclado. De acuerdo con Lawrence&McCarty, ello puede ser razonable si se considera un sustrato soluble, pero no para aguas servidas domésticas, en que hay un aporte de SSV inertes en el afluente. Adicionalmente, una parte de la Biomasa que desaparece por



respiración endógena permanece en el sistema como un residuo no biodegradable, que agrega un término a los Sólidos Suspendidos Volátiles Inertes en el reactor.

• La biomasa en el afluente es considerada despreciable. • El cálculo de los requerimientos de oxígeno considera un factor de

conversión de SSV a DBOU de 1,42, que es válido para DQO biodegradable.

El modelo propuesto por Nannig (2001) incorpora los siguientes aspectos:

• Se consideran en la producción total de lodos los siguientes aportes:

1. Sólidos suspendidos fijos en el afluente. 2. Sólidos suspendidos volátiles no degradables en el afluente. 3. Residuo endógeno generado en el tanque de aireación.

• Se incorpora el cálculo de los Sólidos Suspendidos Fijos en el tanque de aireación a partir de los Sólidos Suspendidos Fijos afluentes. • Se incorpora el cálculo de los Sólidos Suspendidos Volátiles Inertes en el tanque de aireación a partir de los Sólidos Suspendidos Volátiles Inertes en el afluente y la generación de SSVI por respiración endógena.

• Se considera la DBO5 total efluente como la suma de la DBO5 soluble más el aporte de los sólidos suspendidos volátiles en el efluente.

• Al igual que en el modelo de Lawrence & McCarty, se considera la

biomasa afluente despreciable, además no se separa el sustrato afluente en sus fracciones soluble y particulada.

• Los sólidos suspendidos aeróbicamente degradables del afluente se

asumen completamente degradados en el reactor, de manera que estos no influyen en los balances de masas.

�� (FXDFLRQHV�%iVLFDV�GHO�0RGHOR�3URSXHVWR� En esta sección se presentan las ecuaciones básicas que utiliza el modelo, y la derivación de algunas de ellas en base a balances de masas o definiciones comúnmente aceptadas en la literatura [2, 7] del tratamiento biológico de aguas servidas. El proceso biológico en el cual se basa el modelo se presenta esquematizado en la Figura 6.1, donde se muestra el tanque de aireación, el sedimentador secundario, y los respectivos caudales y concentraciones a tener en cuenta a futuro.



)LJXUD��(VTXHPDWL]DFLyQ�3URFHVR�/RGRV�$FWLYDGRV�

El significado de cada uno de los parámetros se presenta a continuación. �� 6LJQLILFDGR�GH�ORV�3DUiPHWURV� En la siguiente Tabla 6.1 se muestra el significado de las variables, coeficientes cinéticos, cuocientes, tasas, caudales, etc., con sus respectivas unidades, que serán utilizados en el modelo.

7DEOD��3DUiPHWURV�GHO�0RGHOR�3DUiP�� 6LJQLILFDGR� 8QLG��F/M Relación alimento/microorganismos d-1

kd Coeficiente de decaimiento endógeno d-1

Ks Concentración del sustrato a la mitad de la tasa máxima de crecimiento

mg/l

k Tasa máxima de utilización del sustrato por masa unitaria de microorganismos

d-1

O2 Requerimiento teórico de oxígeno, incluída nitrificación, para los tanques de aireación.

Kg/d

PxV Producción de lodos volátiles Kg/d PxT Producción de lodos total Kg/d Q Caudal afluente de aguas servidas m3/d Qr Caudal de recirculación m3/d Qe Caudal efluente de agua tratada m3/d Q´w

Caudal de descarte de lodos desde línea recirculación m3/d So Concentración de DBO5 soluble afluente mg/l S Concentración de DBO5 soluble efluente mg/l θ Tiempo de retención hidráulico d θc Tiempo de retención celular medio basado en los sólidos

en el tanque de aireación d

U Tasa específica de utilización del sustrato d-1

XT, XTO, XTR, XTE,

Concentración de sólidos suspendidos totales en el tanque de aireación (SSLM), en el afluente, en la línea de

mg/l



recirculación y en el efluente respectivamente. XV, XVO, XVR, XVE,

Concentración de sólidos suspendidos volátiles en el tanque de aireación (SSVLM), en el afluente, en la línea de recirculación y en el efluente respectivamente.

mg/l

V Volumen del tanque de aireación m3

Y Coeficiente de producción g/g Yobs Producción observada g/g

Una vez identificados los parámetros del modelo se pueden reconocer entonces las ecuaciones que describen el comportamiento del sistema y que explican dichos parámetros, las cuales se presentan a continuación. �� &DXGDO�GH�$JXDV�6HUYLGDV� El caudal medio diario de aguas servidas que ingresa a la planta puede ser calculado mediante la siguiente expresión:

[ ] allinfasas QQFRPoblaciónDotaciónd/lQ ++⋅⋅= (6.1) donde,

Dotación= Dotación media de agua potable [l/hab-d] Población= # de habitantes

FRas= Factor de Recuperación de aguas servidas (0.8-0.9) Qinf= Caudal de infiltración desde la napa subt. Qall= Caudal proveniente de aguas lluvias.

Para efectos de verificación del funcionamiento de algunas de las unidades, los caudales máximos diarios y horarios se pueden calcular de la siguiente manera:

FQQ diariomediodiarioimomax ⋅= (6.2)

donde F corresponde al factor de conversión de caudal medio diario a máximo diario, y varía en el rango 2 a 5 según los factores de escalamiento presentados en el Capítulo 2. Para el cálculo del caudal máximo horario se requiere del coeficiente de Harmon, M, que está determinado por la siguiente expresión:

[ ]1000

4

141

habPobM

++= (6.3)

Luego,



MQQ diariomediohorarioimomax ⋅= (6.4)

�� 7LHPSR�GH�5HWHQFLyQ�+LGUiXOLFR� El tiempo de retención hidráulico se define como el tiempo promedio que permanece una partícula de agua en el sistema.

QV

=θ (6.5)

�� 7LHPSR�GH�5HWHQFLyQ�&HOXODU� El tiempo de retención celular se define como el tiempo que permanece una partícula de lodo en el sistema. Corresponde a la cantidad de lodo en el sistema dividido por la cantidad de lodo que abandona el sistema por unidad de tiempo. Si la purga de lodos ocurre desde la línea de recirculación y el balance se realiza para los sólidos suspendidos totales, se tendrá:

TE´wTR

´w

Tc

X)QQ(XQ

VX

−+=θ (6.6)

Normalmente se asume que XTE << XTR , sin embargo en sistemas de aireación extendida la cantidad de sólidos evacuados por el efluente puede ser significativo con respecto a la producción total de lodos. Reordenando la ecuación (6), tenemos

TETR

TEc

T

´w XX

QXVX

Q−

−θ

= (6.7)

�Si se realiza un balance de masas para los microorganismos en el proceso biológico con los límites que se muestran en la Figura 6.1, se tiene lo siguiente.

[ ] *gVE

´wVR

´wVO

V rVX)QQ(XQXQt

XV ⋅+−+−⋅=

∂∂

(6.8)

Para condiciones estacionarias y asumiendo que la concentración de microorganismos (biomasa) que entra al sistema es despreciable, es decir,

0dt

dXV = y 0→VOX

se obtiene



v

*g

v

VE´wVR

´w

X

r

VXX)QQ(XQ

=−+

(6.9)

donde se observa que el lado izquierdo de la ecuación corresponde al inverso del tiempo de retención celular calculado a partir de los SSV, como se aprecia en la ecuación 5.6, por lo que queda entonces,

cv

*g

X

r

θ=

1 (6.10)

En cuanto al crecimiento neto, *

gr , éste es igual a la diferencia entre el

crecimiento bacteriano y el decaimiento endógeno, es decir,

vdg*g Xkrr −= (6.11)

donde la fase de crecimiento logarítmico queda representada como

vg Xr µ= (6.12) con SK

S

sm +

µ=µ (6.13) correspondiente a la expresión de

Monod. Si se combinan (6.12) y (6.13) se obtiene

⇒ SKSX

rs

vmg +

µ= (6.14)

con lo cual, reemplazando (6.14) en (6.11), se obtiene

vd

r

s

vm*g Xk

SKSX

r

g

−+

µ=

��

(6.15)

Si consideramos que la tasa de crecimiento es proporcional a la tasa de consumo del sustrato pero con signo contrario, es decir, sug rYr −= (6.16) , y que la tasa de consumo de sustrato puede ser escrita como

)SK(YSX

rs

vmsu +

µ−= (6.17), donde el cuociente k

Ym =

µ− (6.18),



luego (6.18) en (6.17)

⇒ SKSkX

rs

vsu +

−= (6.19)

Si consideramos el factor específico de utilización del sustrato

SKkS

Us +

= (6.20)

entonces reemplazando (6.20) en (6.19) se obtiene

vsu XUr ⋅−= (6.21) con lo cual reemplazando (6.21) en (6.16) se tiene

vg XUYr ⋅⋅= (6.22)

Ahora, sustituyendo (6.22) en (6.15) se obtiene

vdv*g XkXUYr ⋅−⋅⋅= (6.23)

Si la ecuación (6.23) se reemplaza en (6.10), se obtiene

dc

kUY −⋅=θ1

(6.24)

donde U es el factor específico de utilización del sustrato, que también se puede escribir como:

VX)SS(Q

Uv

o −= (6.25)

con lo que finalmente combinando (6.24) y (6.25) se obtiene

)k(

)SS(YX

cd

ocv θ+θ

−θ=

1 (6.26)

ecuación que será utilizada para relacionar las variables en el modelo.



�� 5HODFLyQ�)�0� La relación alimento/microorganismos corresponde al cuociente entre la carga orgánica y la cantidad de microorganismos en el sistema, es decir,

VXQS

MF

v

o= (6.27)

Para eficiencias superiores al 90%, la relación fundamental entre el tiempo de retención celular y la razón F/M queda dada por:

dc

kMF

Y −⋅≈θ1

(6.28)

�� 0LFURRUJDQLVPRV�HQ�HO�7DQTXH�GH�$LUHDFLyQ� El modelo considera, de manera análoga al modelo propuesto por Nannig, los microorganismos totales en el tanque de aireación compuestos por: (1) sólidos suspendidos fijos y (2) sólidos suspendidos volátiles tanto inertes como biológicamente degradables. En términos de ecuaciones, se tiene lo siguiente.

θθ

= cFOF XX (6.29)

cddc

IOI Xk)f(XX θ−+θθ

= 1 (6.30)

,, ,

fijosssuspendidosólidos

F

X

inertesvolátilesssuspendidosólidos

Ibiomasa

T XXXXV

++=��

(6.31)

donde,

fd= Fracción de Sólidos Suspendidos degradables resultantes de la respiración endógena, adimensional, considerado = 0.8=1-f

XFO= Sólidos Suspendidos Fijos en el afluente. XIO= Sólidos Suspendidos Volátiles Inertes (no degradables) en el

afluente.

XF,XI,XV,XT = Sólidos Suspendidos Fijos, Volátiles Inertes, Volátiles Totales y Totales, respectivamente, en el tanque de aireación.



�� 7DVD�GH�UHFLUFXODFLyQ��U�� Si se realiza un balance de masas, sobre el sedimentador secundario, para los sólidos suspendidos totales, se obtiene lo siguiente:

TRr´wTeeTr X)QQ(XQX)QQ( ++=+ (6.32)

Si se considera XTE despreciable, se obtiene la siguiente relación para la tasa de recirculación:

1

1

−

−==

T

TR

´w

T

TR

r

XX

QQ

XX

QQ

r (6.33)

lo cual escrito de otra forma queda:

1

1

−

θ

θ−

=

T

TR

c

XX

r (6.34)

�� &DUJD�2UJiQLFD�9ROXPpWULFD�7DQTXH�$LUHDFLyQ� Corresponde al cuociente entre la carga de DBO5 que ingresa al tratamiento biológico y el volumen total de los tanques de aireación.

VQSo

avolumétricorgánicaaargc = (6.35)

�� 0DWHULD�2UJiQLFD�(IOXHQWH� La DBO5 total en el efluente corresponde a la suma de la DBO5 soluble más un aporte de los Sólidos Suspendidos Volátiles en el efluente, es decir,

eflefllelubsoefltotal SSVDBODBO ⋅α+= 55 (6.36)

El coeficiente α se puede expresar de la siguiente manera.

dfDBOultDBO

. ⋅⋅=α5

421 (6.37)



Si se realiza un cálculo rápido considerando DBO5/DBOult=0.68 y fd=0.8, se obtiene un valor para α de 0.77. Sin embargo, dado que tanto la razón DBO5/DBOult como el factor fd pueden variar, se obtienen normalmente valores para el coeficiente α del orden de 0.6-0.8. �� 3URGXFFLyQ�GH�/RGRV� La producción de lodos neta será considerada como la diferencia entre la producción de lodos total (considerando los Sólidos Suspendidos Volátiles Inertes afluentes y los Sólidos Suspendidos Fijos afluentes) y los sólidos que escapan en el efluente. Es decir,

eflXTdescarte SSTPSST −= (6.38) Para la producción total de lodos, se han considerado tres términos aportantes luego de revisar la bibliografía al respecto y utilizar la expresión dada por Nannig (2001), en la cual se salvan algunas de las limitaciones del modelo Lawrence & McCarty. Los términos que aportan a la producción total de lodos son los siguientes:

• Incremento en sólidos volátiles producto de la generación de biomasa • Incremento en sólidos volátiles producto del residuo endógeno generado

(sólidos suspendidos volátiles inertes o no degradables) • Aporte de los sólidos suspendidos fijos y sólidos suspendidos volátiles

inertes en el afluente. Lo anterior se puede expresar de la siguiente manera.

,Q)XX(kf)SS(QYP

afluentessólidosaporte

IOFO

P

endógenoresiduoaporte

cd

biomasageneración

oobsXT

XV

⋅++

θ⋅⋅+⋅−=

��

��

��

1 (6.39)

con cd

obs kY

θ+=

1

1 (6.40)

donde,

f= Fracción de Sólidos Suspendidos Inertes (no biodegradable) resultantes de la respiración endógena, adimensional, considerado = 0.2

XFO= Sólidos Suspendidos Fijos en el afluente. XIO= Sólidos Suspendidos Volátiles Inertes (no degradables) en el afluente.

PXV= Producción de Sólidos Volátiles (biomasa + residuo endógeno)



Los sólidos suspendidos del afluentes, tanto fijos como volátiles inertes, quedan representados de mejor manera por las siguientes expresiones.

SSTaflfX SSFFO ⋅= (6.41)

SSTaflfX SSVIIO ⋅= (6.42) donde,

fSSF= Fracción de Sólidos Suspendidos Fijos en el afluente, [mgSSF/mgSST].

fSSVI= Fracción de Sólidos Suspendidos Volátiles Inertes en el afluente, [mgSSVI/mgSST], considerado = 0.2

Adicionalmente, se puede calcular la producción específica de lodos, adimensional, definida a partir de la siguiente ecuación 6.43.

SoQ

PP XT

L ⋅= (6.43)

donde el numerador representa la producción total de lodos definida anteriormente y el denominador la carga orgánica afluente. �� 5HTXHULPLHQWRV�GH�2[tJHQR�HQ�7DQTXH�$LUHDFLyQ� El requerimiento de oxígeno teórico para el proceso biológico puede ser determinado utilizando la DBO5 del afluente y del efluente y la producción de sólidos volátiles. La demanda teórica de oxígeno para la oxidación de la materia orgánica carbonosa queda determinada en forma similar al modelo Lawrence & McCarty por:

[ ] XVP.).()DBOult/DBO(

)Kg/g()SSo(Qd/KgO 421151

5

1013

2−⋅

⋅−=

−

(6.44)

donde la razón DBO5/DBOult se considera constante e igual a 0.68 (válido para aguas servidas domésticas), y el factor 1.15 (DQO biodegradable/DBOult) también es considerado constante, a pesar de que estos puedan variar dependiendo del agua servida que se trate. El factor 1.42 representa la relación entre la biomasa (SSV) y la DBOult. En los casos en que se considere el proceso de nitrificación, es decir la conversión del nitrógeno de amoníaco a nitrato, el requerimiento teórico de oxígeno se puede calcular según la expresión [2]:



[ ]��

�� iónnitrificac

1)Kg/g310()NNo(Q57.4

orgánicamateriaoxidación

XVP42.1)15.1()DBOult/5DBO(

1)Kg/g310()SSo(Qd/Kg2O −⋅−+−⋅

−⋅−=

(6.45)

donde No y N representan las concentraciones, en mg/l, de NKT al comienzo y al final del tratamiento secundario. Sin embargo, el requerimiento teórico de oxígeno debe ser ajustado por las condiciones de terreno. Para ello, se calcula el requerimiento estándar de oxígeno (SOR) bajo condiciones de terreno con la siguiente ecuación:

[ ]α

−β=

−20

2

0241T

sw

a´sw ).(

CCFC

Od/KgSOR (6.46)

donde,

O2= Requerimiento teórico de oxígeno [Kg/d] Csw= Solubilidad del oxígeno en agua limpia, a 20ªC = 9.15[mg/l]

C´sw= Solubilidad del oxígeno en agua limpia a Temp. De operación [mg/l] C= Concentración mínima de oxígeno disuelto a mantener en el tanque

aireación [mg/l] β= Factor de tensión superficial (usualmente= 0.9 para aguas servidas) α= Factor de corrección para la transferencia de oxígeno(usualmente = 0.8-

0.9 para aguas servidas) Fa= Factor de corrección por altitud de la solubilidad del oxígeno T= Temp. Media en tanque de aireación [ªC]

Con la corrección por altitud como sigue:

[ ]

−=

94501

maltitudFa (6.47)

�� )OXMRV�GH�$LUH�HQ�7DQTXH�$LUHDFLyQ� Para el cálculo del flujo de aire se utiliza la siguiente expresión:

[ ]2

3

oaire PSOR

d/mterrenocondbajoaireFlujo⋅γ

= (6.48)

donde,



SOR= Requerimiento estándar de oxígeno bajo condiciones de terreno [Kg/d] γ aire= Densidad del aire =1.2 [Kg/m3] Po2= Contenido de oxígeno en el aire =0.232[g O2/g aire]

Sin embargo, este flujo de aire debe ser corregido según la eficiencia en la transferencia de oxígeno de los difusores de aire (OTE) en condiciones de terreno de acuerdo a la siguiente expresión:

[ ] [ ][ ]unoportotanOTE

d/mterrenodescondicionebajoaireFlujod/mrequeridoaireFlujo

3

3 = (6.49)

Ahora, si se diseña para un flujo de aire superior en 50% al flujo de aire teórico, es decir un factor de seguridad igual a 1.5, se tendrá:

[ ] [ ] 5133 .xd/mrequeridoteóricoaireFlujod/mdiseñodetotalaireFlujo = (6.50)

Una vez calculado el flujo total de aire, el número de difusores se calcula de la siguiente manera:

[ ][ ]difusor/d/mdifusoresindividualflujo

d/mairetotalflujodifusoresdeNúmero

3

3= (6.51)

�� 6RSODGRUHV� La potencia de los sopladores se calcula según la siguiente expresión:

−

= 1

418

2830.

o

ow P

Pe.

wRTP (6.52)

donde,

Pw= Potencia total de los sopladores [KW] w= Flujo de aire [Kg/s] R= Constante de los gases, 8.314 [kJ/k mole °K]

8.41= Constante para el aire [kg/k mole] To= Temp. ambiente del aire [°K] Po= Presión absoluta de entrada [atm] P= Presión absoluta de salida [atm] e= Eficiencia del soplador (0.7-0.8)

El flujo de aire, w, corresponde al flujo total de aire de diseño calculado en la ecuación 6.50 multiplicado por la densidad del aire, γaire=1.2[Kg/m3], es decir,



[ ] [ ]3

3 m/Kgs/maireflujow aireγ⋅= (6.53)

Si se desea incorporar los requerimientos de aire de un sistema de digestión aeróbica con inyección de aire por ejemplo, se debe considerar en el flujo de aire “w” el flujo de aire total, es decir el requerido en los tanques de aireación más el requerido en la digestión aeróbica, tal como se hace en el diseño de una PTAS modelo en la sección 6.3. Esto con el fin de dimensionar un solo soplador que cumpla con los requerimientos de aire de toda la planta. La presión absoluta de salida, P, corresponde a la presión atmosférica más la presión que se debe proveer para suplir las pérdidas en la conducción, ∆ , que dependen de las pérdidas en tuberías, válvulas, uniones, profundidad de sumergencia de los difusores, y en general de la configuración que se adopte para el sistema de aireación. De esta forma,

[ ] [ ]atmatmP ∆+= 1 (6.54)

La presión absoluta de entrada, Po , puede ser calculada, como se vio anteriormente, mediante la siguiente expresión.

[ ]9450

1maltitud

Po −= (6.47)

�� /tQHD�GH�/RGRV�� Para el cálculo de el peso específico de los sólidos en una línea de lodos se ha utilizado la siguiente expresión:

)SW

().

W(

WWS

s

sw

sw

+

+=

001

(6.55)

para lo cual es necesario calcular Ss de la ecuación 6.56,

γ+

γ=

γ v

v

f

f

s

s

SW

SW

SW

(6.56)

donde,

Ws= Fracción sólida =1 (ec. 6.56) ó contenido de sólidos [%] (ec.6.55) Ww= Contenido de agua [%] Wv= fracción volátil (0.7-0.8) Wf= fracción inerte (0.2-0.3)



Ss= Peso específico sólidos secos Sf= Peso específico sólidos inertes=2.2 Sv= Peso específico sólidos volátiles=1

γ= Densidad del agua 1000[Kg/m3] S= Gravedad específica lodo húmedo

Dentro de la línea de lodos, los pesos específicos de los lodos pueden perfectamente ser asumidos como S=1 para concentraciones de sólidos inferiores al 10% sin cometer mayores errores.

'LJHVWLyQ�$HUyELFD��569�� $IOXHQWHV�DO�GLJHVWRU�DHUyELFR�� El caudal de descarte de lodos se calcula con la siguiente aproximación:

TeTr

Tec

T

´w XX

QXVX

Q−

−θ

= (6.57)

Los sólidos suspendidos totales corresponden al aumento en sólidos del reactor biológico menos los sólidos totales que escapan en el efluente de la planta, tal como lo indica la ecuación 6.31. La DBO5 en tanto, se calcula de manera análoga al caso de la DBO5 en el efluente de la línea de agua de la planta, representado por la ecuación 6.36. (IOXHQWHV�GLJHVWRU�DHUyELFR�� Los sólidos suspendidos totales se calculan como:

tesobrenadandigaflremanentesefl SSTSSFSSVSST −+= (6.58)

donde ,

[ ]

−⋅=

1001

%RSVSSVSSV digaflremanentes (6.59)

donde, SSFafl dig= Sólidos Suspendidos Fijos afluentes al digestor [Kg/d] SSVafl dig= Sólidos Suspendidos Volátiles afluentes al digestor [Kg/d] RSV= Reducción de Sólidos Volátiles en el digestor [%]



El caudal se calcula mediante la siguiente expresión:

[ ][ ] [ ]

100

3 %sm/KgS

d/KgSSTQ

⋅γ⋅= (6.60)

donde,

SST= Sólidos Suspendidos Totales efluentes de la digestión aeróbica S= peso específico del lodo húmedo s= concentración de sólidos en el lodo húmedo γ= Densidad del agua=1000[Kg/m3]

La DBO5 es la DBO5 que ejercen los sólidos, y se calcula según la ecuación 6.36 mencionada anteriormente. 6REUHQDGDQWH�GLJHVWRU�DHUyELFR�� El caudal es simplemente la diferencia entre el caudal que entra y el caudal que sale del digestor.

digefldigafltesobrenadan QQQ −= (6.61)

Las cargas (caudal multiplicado por concentración) de sólidos totales y de DBO5 en el sobrenadante se calculan en base a concentraciones típicas dadas en la literatura [2, 7], utilizando el caudal previamente calculado. &DQFKDV�GH�6HFDGR�� $IOXHQWHV�D�ODV�FDQFKDV�GH�VHFDGR�� Las características del afluente a las canchas de secado corresponden a las características del efluente de la digestión aeróbica. /tQHD�GH�UHWRUQR�� El caudal se calcula como un 30% del afluente a las canchas, en tanto que los sólidos suspendidos y la DBO5 se consideran despreciables. (IOXHQWHV�FDQFKDV�GH�VHFDGR�� El caudal corresponde a la diferencia entre lo que entra a las canchas y lo que se devuelve por la línea de retorno, es decir,



retornoaflefl QQQ −= (6.62) Las cargas de sólidos y de DBO5 son iguales a las cargas afluentes, por conservación de masa ya que se consideran despreciables las cargas en la línea de retorno.

�� 5HVXPHQ�)yUPXODV�GHO�0RGHOR� Las principales fórmulas que incorpora el modelo se presentan a continuación.

TeTr

Tec

T

´w XX

QXVX

Q−

−θ

= (6.7)

)k()SS(Y

Xcd

ocV θ+θ

−θ=

1 (6.26)

VX

QS

MF

V

o= (6.27)

1

1

−

θ

θ−

=

T

Tr

c

XX

r (6.34)

eflefllelubsoefltotal SSVDBODBO ⋅α+= 55 (6.36)

[ ]��

�� iónnitrificac

1)Kg/g310()NNo(Q57.4

orgánicamateriaoxidación

XVP42.1)15.1()DBOult/5DBO(

1)Kg/g310()SSo(Qd/Kg2O −⋅−+−⋅

−⋅−=

(6.45)

[ ]α

−β=

−20

2

0241T

sw

a´sw ).(

CCFC

Od/KgSOR (6.46)

−

= 1

418

2830.

o

ow P

Pe.

wRTP (6.52)



,Q)XX(kf)SS(QYP

afluentessólidosaporte

IOFO

P

endógenoresiduoaporte

cd

biomasageneración

oobsXT

XV

⋅++

θ⋅⋅+⋅−=

��

��

��

1 (6.39)

θθ

= cFOF XX (6.29)

cddc

IOI Xk)f(XX θ−+θθ

= 1 (6.30)

,, ,

fijosssuspendidosólidos

F

X

inertesvolátilesssuspendidosólidos

Ibiomasa

T XXXXV

++=��

(6.31)

�� 2SHUDFLyQ�GHO�0RGHOR� La manera en que opera el modelo dependerá básicamente si se trata de una evaluación del funcionamiento de alguna planta de tratamiento, o del diseño de una planta de tratamiento en particular. Sin embargo, para ambos casos el modelo funciona realizando balances de masas en una planilla tipo Excel, iterando hasta converger con algún criterio predeterminado, en este caso que los resultados entre la última iteración y la inmediatamente anterior no difieran en más de un 0.1%. En cada unión o bifurcación de líneas de agua o de lodos se hacen los respectivos balances de caudales y de cargas de contaminantes según corresponda. Hay que recordar siempre que la carga de contaminante se define como el caudal multiplicado por la concentración del contaminante, es decir,

1000

13

⋅

⋅

=

ltmg

Cd

mQ

dKg

aargC (6.63)

donde C representa la concentración del contaminante. �� 8WLOL]DFLyQ�SDUD�OD�(YDOXDFLyQ� Cuando el modelo es utilizado para evaluar el funcionamiento de una planta ya existente, se le proporcionan datos acerca de los parámetros a la entrada y a la salida de la planta, y el modelo entrega resultados acerca de los parámetros de operación de la planta. En la siguiente Figura 6.2 se resume el funcionamiento del modelo. Cada uno de los parámetros se explica con detalle a continuación.



)LJXUD��3DUiPHWURV�GH�(QWUDGD�\�6DOLGD�GHO�0RGHOR��(YDOXDFLyQ��

ModeloY, Kd

Q, Concentraciones,Temperaturas,Volumen Tanque aireación

Parámetros de OperaciónDimensionamiento Sist. Aireación

'DWRV�GH�HQWUDGD�� En la siguiente Tabla 6.2 se resumen los parámetros de entrada al modelo.

7DEOD��3DUiPHWURV�GH�(QWUDGD�DO�0RGHOR��(YDOXDFLyQ��3DUiPHWUR� 6LJQLILFDGR�Q Caudal a la entrada de la planta de tratamiento. DBO5, SST,NKT Cargas de contaminantes a la entrada y a la salida

de la planta de tratamiento. V Volumen total tanques de aireación Tºaire Temperatura del aire tanto en verano como en

invierno [ºC] Tºagua Temperatura del agua tanto en verano como en

invierno [ºC] XT (SSLM), XV (SSVLM) Concentración de microorganismos en tanque

aireación, tanto totales como volátiles. XTr Sólidos Suspendidos Totales en la línea de

recirculación. Adicionalmente, los siguientes factores o razones mostrados en la Tabla 6.3 fueron asumidos para el modelo.

7DEOD��9DORUHV�$GRSWDGRV�SDUD��)DFWRUHV�R�5D]RQHV�HQ�HO�0RGHOR�)DFWRU�R�UHODFLyQ� 9DORU�

fd= 0.8 f=1-fd= 0.2 DBO5/DBOult= 0.68 gSSV/gDBOult= 1.42 fssvi (mgSSVI/mgSST)afl= 0.2 fssvi (mgSSVI/mgSST)efl= 0.2 DQObiod/DBOult= 1.15

)XHQWH� Lawrence & McCarty, Nannig (2001) &DOLEUDFLyQ�GH�ORV�FRHILFLHQWHV�FLQpWLFRV�� Los coeficientes cinéticos Kd e Y influyen fuertemente en el diseño de los procesos de lodos activados. Estos valores dependen de las características del



agua servida, y pueden ser obtenidos de estudios con plantas piloto. Dada la imposibilidad de realizar dichos estudios en esta tesis, tanto por tiempo como por recursos económicos, se ha optado por calibrar dentro de los rangos típicos de la literatura para estos coeficientes, los cuales se muestran a continuación.

7DEOD��9DORUHV�7tSLFRV�SDUD�&RHILFLHQWHV�&LQpWLFRV�&RHILFLHQWH� 8QLGDGHV� 5DQJR� 7tSLFR�Kd d-1 0.025-0.075 0.06 Y SSV/DBO5 0.4-0.8 0.6

Para la calibración de las constantes cinéticas, se utilizaron las mediciones de contaminantes de terreno, tanto a la entrada como a la salida de la planta. El criterio utilizado para calibrar ha sido el de iterar con las constantes cinéticas hasta obtener en la salida de la planta los valores correspondientes a los realmente medidos en terreno. Además, se analiza que los resultados que entrega el modelo tengan sentido físico y sean concordantes con lo observado en terreno. Cabe señalar que el proceso de calibración se ha realizado con el promedio de sólo cuatro mediciones obtenidas de terreno para cada parámetro (sólidos suspendidos y DBO5) de manera de representar de alguna manera un régimen permanente, por lo que se tiene conciencia de que los resultados obtenidos son sólo una referencia y tal vez no representan necesariamente el comportamiento del sistema real. Esto último dado que para efectuar una calibración más confiable es necesario disponer de un set de datos de bastante mayor extensión en el tiempo, de manera de poder realizar una calibración en régimen transiente con la correspondiente validación de la calibración. Sin embargo, a pesar de esta limitación que posee el aplicar el modelo para evaluar en este caso, se ha optado por realizar esta tarea a modo de ejemplo, sugiriendo que para futuras evaluaciones se tenga mayor cantidad de datos. 5HVXOWDGRV�TXH�HQWUHJD�HO�PRGHOR��El modelo produce una serie de resultados luego de su operación. Estos se resumen en la Tabla 6.5.

7DEOD��3DUiPHWURV�GH�6DOLGD�GHO�0RGHOR��(YDOXDFLyQ��3DUiP�� 6LJQLILFDGR� 8QLG��θ Tiempo de retención hidráulico d θc Tiempo de retención celular medio basado en los sólidos

en el tanque de aireación d

F/M Relación alimento/microorganismos d-1

PxT Producción de lodos total Kg/d PxV Producción de lodos volátiles Kg/d PL Producción específica de lodos Kg/d Q´w

Caudal de descarte de lodos desde línea recirculación m3/d



r Tasa de recirculación Qr/Q - Qr Caudal de recirculación m3/d O2 Requerimientos de Oxígeno en tanque aireación [Kg/d] Pw

invierno Potencia total sopladores en invierno para cumplir requerimientos tanque aireación

[HP]

Pw verano

Potencia total sopladores en verano para cumplir requerimientos tanque aireación

[HP]

E Eficiencia en remoción de DBO5 [%] Carga

orgánica volumétri

ca

Razón entre la carga de DBO5 y el volumen del tanque de aireación.

[KG DBO5/m3-d]

Los datos utilizados para el cálculo del sistema de aireación pueden ser consultados en el Anexo Datos Sistema Aireación. �Además de los parámetros que se muestran en la Tabla 6.5, el modelo entrega como resultado los caudales y cargas de contaminantes en los distintos puntos de interés luego de realizar los balances, tanto en la línea de agua como en la línea de lodos. �� 8WLOL]DFLyQ�SDUD�HO�'LVHxR� Al momento de utilizar el modelo con fines de diseño, los datos de entrada corresponden a las características del agua servida afluente a la planta y a la calidad de efluente deseado, en tanto que los resultados que entrega el modelo son las dimensiones y características de las obras civiles, además de las características de operación que tendrá el sistema. En la siguiente Figura 6.3 se esquematizan los parámetros de entrada y salida del modelo, los cuales se detallan a continuación.

)LJXUD��3DUiPHWURV�GH�(QWUDGD�\�6DOLGD�GHO�0RGHOR��'LVHxR��ModeloY, Kd

Población,Dotación, Factor de Recup.,Qinf, Qall, Concentraciones,Temperaturas, ElevaciónTiempo de retención celular

Parámetros de OperaciónDimensión Tanque AireaciónDimensionamiento Sist. Aireación

'DWRV�GH�HQWUDGD: En la Tabla 6.6 se resumen los parámetros de entrada al modelo.



7DEOD��3DUiPHWURV�GH�(QWUDGD�DO�0RGHOR��'LVHxR��3DUiPHWUR� 6LJQLILFDGR�

P Población a Futuro (20años) [hab] Dot Dotación de Agua Potable. FR Factor de recuperación, adimensional. Qinf Caudal de Infiltración [l/s] Qall Caudal de aguas lluvias [l/s] Elevación Elevación media de las obras, medido respecto nivel

medio del mar [m.s.n.m.]. Tºaire Temperatura del aire tanto en verano como en

invierno [ºC] Tºagua Temperatura del agua tanto en verano como en

invierno [ºC] Factor máximo diario Factor para el cálculo del caudal máximo diario,

adimensional. DBO5, SST,NKT Carga unitaria o concentración de contaminante

objetivo, a la entrada y a la salida de la planta de tratamiento respectivamente [Kg/d] ó [mg/l]

θc Tiempo de retención celular [d] XT (SSLM), XV (SSVLM) Concentración de microorganismos en tanque

aireación, tanto totales como volátiles [mg/l]. XTr Sólidos Suspendidos Totales en la línea de

recirculación [mg/l]. donde, • La SREODFLyQ de diseño corresponde a la proyección de la población del año

2003, utilizando una tasa de crecimiento del 3% anual. • La GRWDFLyQ de agua potable corresponde a la estimada en el Capítulo 2,

sección 2.1.3.1. • El IDFWRU�GH�UHFXSHUDFLyQ�corresponde a un valor típico de literatura=0.85. • Las localidades rurales muchas veces tienen infiltración proveniente de la

napa subterránea producto de la recarga que sufre el acuífero en sectores de riego cercanos a la población. Al momento de cuantificar este efecto se pueden tomar valores referenciales que hablan de �� >O�V�+D] (considerando el área que abarca el sistema de colectores), o de ��>O�V�.P@ [considerando la longitud total del sistema de colectores, sin embargo en la práctica se han observado valores desde 0 a 2[l/s/Km] [5]. Se ha optado estimar este valor en 0.5[l/s], considerando un valor de 0.2 [l/s/Km] para una red colectora de 5 Km de largo total, ya que la infiltración se produce sólo en los meses de riego (octubre a marzo) que corresponden a la mitad de los meses del año. En estricto rigor debiera considerarse la



variación estacional de este aporte, es decir 0 [l/s/Km] en invierno y 1[l/s/Km] en verano, sin embargo para efectos de simplificación se ha considerado un valor constante igual a 0.5 [l/s/Km], teniendo conciencia de que éste no es un valor fijo y queda sujeto básicamente a la experiencia del diseñador.

• El caudal de aguas lluvias en localidades rurales se considera depreciable ya

que, a diferencia de zonas urbanas, las localidades no cuentan en general con pavimentación en las calles ni sistemas de alcantarillado separado para las aguas provenientes de lluvias.

• Además, se asumen las siguientes composiciones de los sólidos

suspendidos totales: (SSV/SST) afluentes=0.75 y (SSV/SST) efluentes=0.80. Adicionalmente, se suponen válidos los mismos factores o relaciones mostradas en la Tabla 6.3 anteriormente. &RHILFLHQWHV�FLQpWLFRV: Para efectos de diseño se han utilizado valores dentro del rango de la literatura para estos coeficientes, presentados anteriormente en la Tabla 6.4, ya que dichos coeficientes dependen de las características del agua servida de cada localidad en particular. 5HVXOWDGRV�TXH�HQWUHJD�HO�PRGHOR��El modelo produce una serie de resultados luego de su operación. Estos se resumen en la Tabla 6.7.

7DEOD��3DUiPHWURV�GH�6DOLGD�GHO�0RGHOR��'LVHxR��3DUiP�� 6LJQLILFDGR� 8QLGDG�θ Tiempo de retención hidráulico d V Volumen tanques de aireación m3

F/M Relación alimento/microorganismos d-1

PxT Producción Total de lodos Kg/d PxV Producción de lodos volátiles Kg/d PL Producción específica de lodos Kg/d Q´w

Caudal de descarte de lodos desde línea recirculación m3/d r Tasa de recirculación Qr/Q -

Qr Caudal de recirculación m3/d O2 Requerimientos de Oxígeno en tanque aireación [Kg/d]

Pw invierno Potencia total sopladores en invierno para cumplir requerimientos tanque aireación

[HP]

Pw verano Potencia total sopladores en verano para cumplir requerimientos tanque aireación

[HP]

E Eficiencia en remoción de DBO5 [%] Carga

orgánica volumétrica

Razón entre la carga de DBO5 y el volumen del tanque de aireación.

[KG DBO5/m3-

d]



�Los datos utilizados para el cálculo del sistema de aireación pueden ser consultados en el Anexo Datos Sistema Aireación. Además de los parámetros que se muestran en la Tabla 6.7, el modelo entrega como resultado los caudales y cargas de contaminantes en los distintos puntos de interés luego de realizar los balances, tanto en la línea de agua como en la línea de lodos. �� ',6(f2�3�7�$�6��02'(/2� �� *HQHUDOLGDGHV� Se diseñó una planta de tratamiento de lodos activados modalidad aireación extendida a modo de ejemplo, para una localidad modelo. El diseño se efectuó en dos etapas. Primero, se utilizó el modelo antes propuesto con el fin de obtener el dimensionamiento y los parámetros de mayor interés en la operación del tratamiento secundario. En segunda instancia, se procedió a diseñar el resto de las unidades más importantes que conforman una planta de tratamiento modalidad aireación extendida, como son el sedimentador secundario, la cámara de desinfección, el digestor aeróbico de lodos y finalmente las canchas de secado. �� 8VR�GHO�0RGHOR� �� &DXGDOHV�\�&DUJDV�GH�&RQWDPLQDQWHV� Los parámetros de entrada al modelo son los que se muestran en la Tabla 6.8.

7DEOD��3DUiPHWURV�GH�(QWUDGD�37$6�0RGHOR�Población año 2023[hab]= 3610 Concentración DBO5 afluente= 272[mg/l] Dotación[l/hab-d]= 150 Concentración SST afluente= 251[mg/l] Factor de Recuperación= 0.85 Concentración NKT afluente= 57[mg/l] Caudal de Infiltración[l/s]= 0.5 Concentración DBO5 efluente= 30[mg/l] Elevación[m.s.n.m.]= 750 Concentración SST efluente= 30[mg/l] Temp.agua verano[ºC]= 20 Concentración NKT efluente= 15[mg/l] Temp. Agua invierno[ºC]= 6 θc= 25d

Temp.aire verano[ºC]= 22 XV (SSVLM)= 2000[mg/l] Temp.aire invierno[ºC]= 12 XT (SSLM)= 3350[mg/l] Qmax diario/Qmedio diario= 1.3 Xr= 8500[mg/l] • La población de diseño está basada en una población de 2000 habitantes en

el año 2003, con su respectiva proyección para 20 años más.



• Cabe señalar que para efectos prácticos, los datos de diseño se reducen, y corresponden son sólo los de la primer columna de la Tabla 6.8, ya que los de la segunda columna se pueden estimar como se explica a continuación.

• Las concentraciones de contaminantes afluentes fueron estimadas según las

cargas unitarias presentadas en la caracterización de aguas servidas domésticas del Decreto N°609 del Ministerio de Obras Públicas [6], las cuales se presentan en la Tabla 6.9.

7DEOD��&DUJDV�8QLWDULDV�'HFUHWR�1q��

&RQWDPLQDQWHV��$IOXHQWHV� &DUJD�8QLWDULD�>J�KDE�G@�DBO5 38 SST 35 NKT 8

• Las concentraciones de contaminantes efluentes pueden ser establecidas

según el objetivo de calidad de agua que se desee, los cuales se muestran en la Tabla 6.10.

7DEOD��&DOLGDG�GHVHDGD�HQ�HO�(IOXHQWH�

2EMHWLYRV��(IOXHQWH� &RQFHQWUDFLyQ��>PJ�O@�DBO5 30 SST 30 NKT 20

• El tiempo de retención celular se ha establecido en 25 días, valor dentro del

rango establecido en la literatura para procesos de aireación extendida; este tiempo de retención celular permitiría que ocurriese nitrificación y por lo tanto reducción en el NKT.

• Las concentraciones de microorganismos, tanto en los tanques de aireación

como en la línea de recirculación, pueden ser estimadas según recomendaciones dadas para el diseño en la bibliografía más reciente especializada al respecto (Nannig, 2001), dado que alcanzar valores más elevados de microorganismos resulta difícil en la práctica.

• Con los datos de la Tabla 6.8, mediante las ecuaciones 6.1, 6.2, 6.3 y 6.4, se

pueden calcular los caudales afluentes. Estos se muestran en la Tabla 6.11.

7DEOD��&DXGDOHV�$IOXHQWHV�&DXGDOHV�$IOXHQWHV� >O�V@�Caudal medio diario 5.83

Caudal maximo diario 7.58 Caudal máximo horario 19.66



�� 6LVWHPD�GH�$LUHDFLyQ� Se consideraron para el tanque de aireación discos difusores de burbuja fina, con las características que se muestran en la Tabla 6.12.

7DEOD��&DUDFWHUtVWLFDV�6LVWHPD�$LUHDFLyQ�

7LSR�'LIXVRU�)OXMR�,QGLYLGXDO�>O�V@�

(ILFLHQFLD�HQ�OD�7UDQVIHUHQFLD�GH�2[tJHQR��27(��>�@�5DQJR� 9DORU�$GRSWDGR� 5DQJR� 9DORU�$GRSWDGR�

Discos porosos 0.25-1.5 1 25-40 26* )XHQWH� EPA * basado en variación típica de la transferencia de oxígeno (OTE) con la sumergencia, para burbuja fina: 6.56% por cada metro de sumergencia, difusores a 4m de sumergencia.

�� &RHILFLHQWHV�&LQpWLFRV� En la siguiente Tabla 6.13 se presentan los valores de los coeficientes cinéticos utilizados, los cuales corresponden a valores dentro de los rangos establecidos, por no contar con información específica acerca de las características del agua servida de la localidad en cuestión.

7DEOD��&RHILFLHQWHV�&LQpWLFRV�8WLOL]DGRV�SDUD�37$6�0RGHOR�&RHILFLHQWH� 8QLGDGHV� 9DORU�8WLOL]DGR� 5DQJR�Kd d-1 0.03 0.025-0.075 Y SSV/DBO5 0.7 0.4-0.8

Cabe señalar que los valores adoptados no son absolutos y quedan a criterio del diseñador, quien deberá basarse en la experiencia y en el sentido físico de los parámetros resultantes. �� 5HVXOWDGRV�37$6�0RGHOR��Los resultados que entrega el modelo para la PTAS modelo se muestran en la Tabla 6.14.

7DEOD��5HVXOWDGRV�37$6�0RGHOR�3DUiPHWUR� 9DORU� 5DQJR� 8QLGDG�θ 1.31 0.75-1.5 d

Vútil 669 - m3

F/M 0.10 0.05-0.15 d-1

PxT 126.6 - Kg/d PxV 61.5 - Kg/d PL 0.9 - -

Q´w 8.78 - m3/d



r 0.62 0.5-1.5 - Qr 314.6 - m3/d O2 225 - Kg/d

Pw inv 8.5 - HP Pw verano 9.4 - HP

E 95 - [%] Carga


0.21 0.16-0.4 [KG DBO5/m3-

d] • Se puede apreciar que el diseño comprende todos los parámetros resultantes

dentro de los rangos establecidos para los lodos activados modalidad aireación extendida.

• Para el sistema de aireación en el tanque de aireación, se deberá contemplar

un total de 104 difusores de burbuja fina para poder cumplir con los requerimientos de aire en verano.

• Si se consideran los requerimientos de aire adicionales por concepto de la

digestión aeróbica, se tendrá un potencia total de diseño del soplador de 10.1 [HP] en invierno y 12.5 [HP] en verano.

• La producción específica de lodos en el tratamiento aeróbico secundario es

de 0.9 [Kg lodo/Kg DBO afluente], lo cual se traduce en una cantidad aproximada de 62 [Kg/d] de lodo seco en las canchas de secado.

El balance de masas correspondiente se puede consultar en el anexo Balance de Masas. �� 'LVHxR�GH�2WUDV�8QLGDGHV� A modo de ejemplo se exponen en esta sección el diseño simplificado de las unidades de sedimentación, desinfección y digestión de lodos, teniendo en cuenta que para diseños más sofisticados se debe recurrir a la bibliografía especializada al respecto [2, 7]. �� (VWDQTXHV�GH�6HGLPHQWDFLyQ� El diseño de los tanques de sedimentación secundaria debiera realizarse en estricto rigor a partir de datos obtenidos en ensayos en columnas de sedimentación. Dada la imposibilidad en este caso de contar con dichos datos, se diseña de acuerdo a criterios aceptados normalmente en la literatura [2, 7]. El diseño comprende estanques circulares, con puentes barredores de lodos en el fondo y recolector de espumas y grasas en superficie. En la Figura 6.4 se



puede apreciar un esquema simplificado de la vista en planta y perfil de una unidad de sedimentación.

)LJXUD��(VTXHPD�(VWDQTXH�6HGLPHQWDGRU�rotor

afluente

H efluente

0.0m

extracción lodos

D

a)Perfil b)Planta

La dimensión adoptada para cada uno de los módulos diseñados se presenta en la Tabla 6.15. Como se verá en la Tabla 6.18, el criterio de la tasa superficial máxima a caudal de emergencia es el que prevalece por sobre el criterio de carga de sólidos para efectos del área del módulo a considerar.

7DEOD��'LPHQVLRQHV�&ODULILFDGRUHV�6HFXQGDULRV�Diámetro D[m]= 8 Profundidad total H[m]= 4 Profundidad del agua [m]= 3.5 Altura max lodos[m]= 1 Largo total vertederos[m]= 8 Número de módulos= 2

La profundidad total adoptada corresponde aproximadamente a 2 metros para las zonas de clarificación y sedimentación, 0.3 metros para la zona de espesamiento, 1 metro para la zona de almacenamiento de lodos, 0.2 metros para fluctuaciones y 0.5 metros para la revancha. Con los datos anteriores es posible realizar el cálculo del área, el volumen y el largo de vertedero por cada unidad clarificadora, cuyos resultados se muestran en la Tabla 6.16. Para el volumen útil se considera un manto máximo de lodo acumulado de 1m, además de considerar despreciable el volumen que conforma el piso inclinado del sedimentador, ya que éste posee una pendiente muy pequeña.

7DEOD��ÈUHD�\�9ROXPHQ�6HGLPHQWDGRU�Área módulo[m2]= 50.3 Volumen útil modulo[m3]= 125.7 Largo vertederos por clarificador [m]= 4

Para la verificación de las unidades de sedimentación se hace fundamental la incorporación del caudal de recirculación. Los caudales de interés son los que se muestran en la Tabla 6.17.



7DEOD��&DXGDOHV�GH�,QWHUpV�'LVHxR�6HGLPHQWDGRUHV�Qmedio[m3/d] a c/unidad 255 Qmedio+Qr[m3/d] a c/unidad 412 Qpeak horario+Qr[m3/hr] a c/unidad 42.0

Con ello, la verificación del funcionamiento de las unidades es la que se muestra en la Tabla 6.18.

7DEOD��9HULILFDFLyQ�8QLGDGHV�GH�6HGLPHQWDFLyQ�3DUiPHWUR� XQLGDG� D�4PHGLR�4U� 5DQJRF�

D�4PD[KRU�4U� 5DQJRF�D�4HPHUJE� 5DQJRF�

T.R.H. hrs 7.3 - 3 - 1.5 - Tasa superficial m3/m2/d 8.2 <15 20 <40 40.1 <40 Carga de sólidosa Kg/m2/d 27.5 <50 67.1 <150 134.2 <150 Tasa vertimiento m3/m/d 103.1 <124 251.7 - 503.4 - a= en base a una concentración de SSLM=3351[mg/l]. b= Q emergencia corresponde a Qmax horario+Qrecirculación cuando 1 sola unidad se encuentra en funcionamiento. c=basado en bibliografía[7]. De la tabla anterior se desprende que las unidades de sedimentación funcionan adecuadamente, incluso bajo condiciones de emergencia, situación bajo la cual sólo una de las dos unidades se encuentra en funcionamiento. �� 'HVLQIHFFLyQ� Se considera un tiempo de retención hidráulico mínimo de 30 minutos, con el fin de lograr el tiempo de contacto necesario para remover los agentes patógenos. Las dimensiones adoptadas para una cámara de contacto se muestran en la Tabla 6.19.

7DEOD��'LPHQVLRQHV�&iPDUD�&RQWDFWR�&ORUR�'LPHQVLRQHV�Altura útil[m] 0.8 Largo[m] 4 Ancho[m] 3.4 # tabiques separadores 7 Volumen [m3] 11

Con este volumen útil, el tiempo de contacto a caudal medio es de �� PLQXWRV.



�� (VWDQTXH�'LJHVWRU�\�$OPDFHQDGRU�GH�/RGRV� 7LHPSR�GH�5HWHQFLyQ�&HOXODU�\�5HGXFFLyQ�GH�6yOLGRV�9ROiWLOHV��5�6�9�� El diseño del digestor aeróbico se basa en suponer una cinética de primer orden, que queda representada por la siguiente ecuación.

CkdtdC

d−= (6.64)

donde, dC/dt= variación de sólidos volátiles biodegradables por unidad de

tiempo[variación de masa/tiempo]

kd= constante de reacción [tiempo-1]

t= Tiempo de retención celular [tiempo] C= concentración de sólidos volátiles biodegradables remanente en el

tiempo t en el interior del digestor aerobio [masa/volumen]

Si se integra la ecuación anterior y se incorpora el concepto de Reducción de Sólidos Volátiles (R.S.V), tendremos

tkdeRSV ⋅−=−1 (6.65) con RSV expresado en [tanto por uno], kd en [1/d] y t en [días]. Para evaluar la constante kd se utiliza la siguiente expresión.

2020

−θ⋅= Tdd )Cº(k)T(k (6.66)

donde, θ=1.02-1.10 kd(20ºC)=0.04 5HGXFFLyQ�GH�6yOLGRV�9ROiWLOHV��

[ ] [ ] [ ]100

%RSVd/KgesSSVafluentd/KgosSSVreducid ⋅= (6.67)



5HTXHULPLHQWRV�GH�2[tJHQR�HQ�&RQGLFLRQHV�(VWiQGDU��

[ ] [ ] fd/KgosSSVreducidd/KgO ⋅=2 (6.68) donde f representa el consumo de oxígeno, expresado como [KgO2/KgSSVdestruido]. Una vez calculado el requerimiento de oxigeno en condiciones estándar (O2), éste debe ser ajustado a las condiciones de terreno (SOR) mediante la ecuación 6.46 presentada anteriormente. 9ROXPHQ�GH�DLUH�UHTXHULGR�HQ�FRQGLFLRQHV�WHUUHQR��

[ ] [ ][ ] [ ] [ ]unoportotaneunoportotanPm/Kg

d/KgSORd/maireVolumen

O ⋅⋅γ=

23

3

(combinación ecs. 6.48 y 6.49) donde,

γ = densidad del aire

PO2 = fracción de oxígeno en el aire e= eficiencia en la transferencia de oxígeno

9ROXPHQ�GHO�'LJHVWRU��

)Pvk(X

)SiYiXi(QiV

cd θ

+⋅

⋅+=

1��(6.69)�

donde,

V= Volumen del digestor [m3] Qi= Caudal medio afluente al digestor [m3/d] Xi= Sólidos suspendidos totales afluentes al digestor [mg/l] Yi= Fracción de la DBO5 afluente en el lodo primario [tanto por uno] Si= DBO5 afluente [mg/l] X= Sólidos suspendidos totales en el digestor [mg/l]

Kd= Constante de reacción [1/d] Pv= Fracción volátil de los sólidos suspendidos del digestor [tanto por uno] θc= Tiempo de retención celular [d]



Para el caso de lodo proveniente del tratamiento secundario exclusivamente, se el parámetro Yi se considera igual a cero. 5HVXOWDGRV�2EWHQLGRV��El digestor aeróbico diseñado tiene las características mostradas en la Tabla 6.20. Los datos utilizados para el diseño pueden ser consultados en el Anexo Diseño Digestor Aeróbico.

7DEOD��&DUDFWHUtVWLFDV�'LJHVWLyQ�$HUyELFD�3DUiPHWUR� 9DORU�

θc invierno[d]= 27 RSV[%]invierno= 38 RSV[%]verano= 66

Volumen Digestor [m3]= 245 Vol aire[m3/m3/min] verano= 0.006

Vol aire[m3/m3/min] invierno= 0.003 Carga de Sólidos[KgSSV/m3/d]= 0,23

Los requerimientos de aire de la digestión aeróbica incrementan la potencia del soplador (calculado anteriormente sólo para cumplir los requerimientos del tanque de aireación) aproximadamente en un 31% en verano y en un 18% en invierno para las condiciones de diseño dadas. �� &DQFKDV�GH�6HFDGR� Las canchas de secado se han diseñado en base al criterio de carga de sólidos, ya que el criterio basado en población resulta más impreciso en este caso y arroja resultados sobredimensionados. El criterio basado en la carga de sólidos sugiere valores para el diseño entre ��\� �� >.J� /RGRV� VHFR�P��DxR@. De esta manera, considerando una producción de lodo seco de 61.5 [Kg/d] resultante del balance de masas, las áreas resultantes son las que se muestran en la Tabla 6.21.

7DEOD��$UHD�&DQFKDV�GH�6HFDGR� $UHD�>P�@� $PLQ� $PD[�&DQFKDV�GH�VHFDGR� 75 225

Se opta, para ser conservador, por el área máxima de 225 [m2]. �� &RPHQWDULRV�'LVHxR�37$6�0RGHOR� • La eficiencia de la PTAS diseñada es de un 95% en remoción de DBO5 total.



• El modelo contempla un volumen útil de 669m3 para los tanques de aireación. Si se considera que el volumen útil corresponde al 87.5% del volumen total, se tendría un volumen total de 764m3.

• Con respecto a la producción de lodos, se ha obtenido una producción

específica de 0.9 [(Kg SST/d)/(Kg DBO5/d)]. Estudios recientes confirman que hasta un 60% de los costos de operación y manteniminento corresponden al tratamiento y disposición de estos, de manera que minimizar la producción es la tendencia a nivel mundial. Un mayor tiempo de retención celular significa en la práctica menor producción de lodos, eso sí con mayores requerimientos de oxígeno en los tanques de aireación. Además, para tiempos de retención celular excesivos, la calidad del efluente líquido de la planta se puede ver perjudicada. Es por esto que el tiempo de retención celular debe buscar un balance entre estos aspectos. En este caso, dada la escasez de tiempo para realizar un análisis detallado al respecto, se adoptó para el diseño un tiempo de retención celular de 25 días, valor que se encuentra dentro de los rangos normalmente establecidos para el proceso de aireación extendida.

• Con respecto a la concentración de microorganismos en los tanques de

aireación, se optó por diseñar para un valor de SSLM de 3350[mg/l], valor que se encuentra por debajo de los rangos normalmente establecidos (3000-6000), pero que es un reflejo más fiel de lo que comúnmente se obtiene en la práctica. Consecuentemente, luego de realizar la descomposición de los sólidos suspendidos en sus distintas fracciones (biomasa, volátiles inertes y fijos), se obtuvo una razón F/M=0.1, la cual se encuentra dentro de los límites esperados.

• Con respecto al sistema de aireación, la capacidad instalada debe ser de

12.5[HP], suficiente para suplir las necesidades de oxígeno, tanto de los tanques de aireación como de la digestión aeróbica, en la temporada de mayor demanda (verano).

• Para los tanques de sedimentación secundaria, se optó por un diseño de

tanques circulares dados los antecedentes del bajo rendimiento que exhibieron los tanques rectangulares visitados durante la evaluación de las plantas de tratamiento. El diseño fue verificado para las condiciones de caudal medio, caudal peak, y caudal de emergencia, obteniéndose resultados satisfactorios.

• En el caso de la desinfección, la cámara de contacto diseñada es de tipo

“around the end”, pensada para ser utilizada con dosificación de cloro líquido, dado los buenos resultados que este tipo de cámara mostró luego de la evaluación.



• Con respecto de la digestión de lodos, el tiempo de retención celular obtenido es de 27 días, con una reducción de sólidos volátiles en invierno de un 38%. Si se desea disminuir de alguna forma este tiempo de retención celular, se podría pensar en que el diseño contemple algún tipo de estructura que mantenga el calor en el digestor, ya que el diseño es muy sensible a la constante de decaimiento (Kd) que varía con la temperatura. De elevar la temperatura en el digestor, se lograría reducciones considerables en el volumen de éste.

• Las canchas de secado diseñadas comprenden un área total de 225 [m2]. �� $QiOLVLV�&UtWLFR�0HPRULDV�GH�&iOFXOR�5HYLVDGDV� Sin la intención de desmerecer a nadie, y es por ello que se realizará de forma anónima, se expondrán a continuación una serie de aspectos relevantes a la hora de diseñar una planta de tratamiento que a veces no se han considerado o se han considerado erróneamente en las plantas sometidas a evaluación, con el fin de contribuir con el desarrollo de esta actividad en las zonas rurales de Chile. 3ODQWDV�GH�$LUHDFLyQ�([WHQGLGD�

• La producción de lodos está subestimada, es decir, no considera los sólidos suspendidos fijos ni sólidos suspendidos volátiles inertes afluentes, tampoco el residuo endógeno generado en el tanque de aireación, por lo que las unidades que siguen posteriormente en la línea de lodos se encontrarían subdimensionadas. Generalmente se utiliza el término que considera sólo la producción de lodos biológicos, o simplemente un factor estimativo del tipo [Kg lodo/Kg DBOremovida].

• Los estanques de sedimentación se han calculado sin considerar el caudal de recirculación, lo cual produce que estén subdimensionados y además constituye un error conceptual, ya que esta unidad forma parte fundamental del tratamiento al concentrar los microorganismos al nivel que se requiere.

• En el diseño no se contemplan unidades de remoción de grasas y espumas, fundamentales para el control de la formación excesiva de espumas.

• No se contempla explícitamente el tiempo de retención celular ni las concentraciones de microorganismos que se requieren tanto en los tanques de aireación como en la línea de recirculación, ambos parámetros fundamentales en el diseño de este tipo de tratamiento.

• El volumen de los tanques de aireación se encuentra subdimensionado producto de la no-integración de parámetros tales como la concentración de microorganismos, el tiempo de retención celular y la razón F/M. El cálculo es más bien simplificado y se basa sólo en el criterio de carga orgánica volumétrica, lo cual no es suficiente.



• Para el sistema de aireación no se hace una clara distinción entre los requerimientos de invierno y verano.

3ODQWDV�GH�%LRGLVFRV� • No se consideran explícitamente como aporte a la producción de lodos los

sólidos suspendidos fijos ni los sólidos suspendidos volátiles inertes afluentes.

• Para el cálculo del volumen del digestor aeróbico no se considera la temperatura de los lodos ni su correspondiente coeficiente de decaimiento endógeno, lo cual lleva a que a temperaturas de operación bajas el digestor probablemente quede subdimensionado. Simplemente se utilizan criterios globales de diseño tales como tiempo de retención o carga de sólidos

• En algunos casos, para el cálculo de los requerimientos de oxígeno, la condición más desfavorable considerada es la situación en invierno, lo cual es erróneo ya que ésta se produce en verano.

&RP~Q�D�DPEDV�7HFQRORJtDV� • No se contempla la incorporación de una unidad uniformadora de caudal

al comienzo del tratamiento, tal como lo sugiere la bibliografía especializada al respecto. Con ello se amortiguan las amplias fluctuaciones propias de pequeñas comunidades.

• No se considera en algunos casos el aporte de infiltración al caudal de diseño, probablemente por la dificultad que existe en estimarlo, sin embargo en zonas rurales cercanas a grandes predios de riego el aporte por infiltración puede ser importante durante la temporada de riego.

• La tasa de crecimiento poblacional utilizada normalmente es de un 2% anual, sin embargo datos más actualizados (Rodríguez, 1996) sugieren considerar para zonas rurales un crecimiento del 3% anual, a no ser que esté debidamente justificado con un estudio para la localidad en particular.

• El diseño no contempla el techado de las canchas de secado con algún sistema tipo invernadero para evitar las aguas provenientes de lluvias, aspecto importantísimo durante la temporada invernal donde los lodos presentan problemas para el secado en los tiempos que se requieren.

�� (9$/8$&,Ï1�&25',//(5,//$� �� 3DUiPHWURV�GH�(QWUDGD� Los parámetros de entrada utilizados en el modelo se resumen en la siguiente Tabla 6.22.



7DEOD��3DUiPHWURV�GH�(QWUDGD�&RUGLOOHULOOD��Caudal Medio Aforado de Aguas Servidas= 5.5[l/s] Concentración DBO5 afluente= 157[mg/l] Concentración SST afluente= 183[mg/l] Concentración NKT afluente= 30.18[mg/l] Concentración DBO5 (total) efluente= 14.7[mg/l] Concentración SST efluente= 22.7[mg/l] Concentración NKT efluente= 10.2[mg/l] V= 202m3

XV (SSVLM)= 3408[mg/l] XT (SSVLM)= 4324[mg/l] XTr= 7120[mg/l] Tambiente verano= 22[ºC] Tambiente invierno= 12[ºC] Tagua verano= 20[ºC] Tagua invierno= 6[ºC]

• El caudal corresponde a la media de los valores medidos en terreno. • Las concentraciones de SST y NKT corresponden al promedio de los datos

obtenidos en terreno, salvo para la concentración de DBO5 afluente en donde se ha utilizado una carga unitaria de 38[g/hab-d], lo cual equivale a una concentración de 157[mg/l] para el caudal en cuestión. Esta carga unitaria fue obtenida de la caracterización de aguas servidas domésticas del Decreto N°609 del Ministerio de Obras Públicas, por considerar que el valor medio medido en terreno es excepcionalmente bajo, de tan solo 56[mg/l], lo cual se presume no representa las condiciones reinantes durante la mayor parte del tiempo.

• El volumen corresponde al volumen útil de los tanques de aireación, es decir

el 87.5% del volumen total. • Las concentraciones de microorganismos son las obtenidas de terreno. Se

observa una relación Xv/Xt=0.79. �� &RHILFLHQWHV�&LQpWLFRV� El resultado de la calibración de los coeficientes cinéticos se muestra en la Tabla 6.23.

7DEOD��&RHILFLHQWHV�&LQpWLFRV�&RUGLOOHULOOD�&RHILFLHQWH� 8QLGDGHV� 9DORU�&DOLEUDGR� 5DQJR�Kd d-1 0.023 0.025-0.075 Y SSV/DBO5 0.59 0.4-0.8

Como se puede observar en la tabla anterior, el valor obtenido para el coeficiente de decaimiento endógeno, Kd, se encuentra fuera de rango. El valor obtenido está por debajo del límite inferior, lo cual indicaría que el proceso de



decaimiento endógeno es más lento de lo esperado. Sin embargo la diferencia con el límite inferior es de tan solo dos milésimas, por lo que se considera aceptable trabajar con este valor. �� 5HVXOWDGRV�0RGHOR�&RUGLOOHULOOD� En la siguiente Tabla 6.24 se muestran los resultados obtenidos del modelo de la Planta de Tratamiento de Aguas Servidas de Cordillerilla.

7DEOD��5HVXOWDGRV�0RGHOR�&RUGLOOHULOOD�3DUiPHWUR� 9DORU� 5DQJR� 8QLGDG�θ 0.42 0.75-1.5 d θc 24 20-30 d

F/M 0.11 0.05-0.15 d-1

PxT 73.1 - Kg/d PxV 31.7 - Kg/d PL 0.97 - -

Q´w 3.58 - m3/d

r 1.52 0.5-1.5 - Qr 725 - m3/d O2 126 - Kg/d

Pw invierno 4.8 - [HP] Pw verano 5.4 - [HP]

E 91 - [%] Carga


0.37 0.16-0.4 [KG DBO5/m3-

d] Se puede concluir, de la tabla anterior, que la Planta de Tratamiento de Aguas Servidas de Cordillerilla funciona con los parámetros de mayor relevancia θc y F/M dentro del rango establecido para procesos de lodos activados modalidad aireación extendida. Se desprende que el único parámetro fuera de rango es el tiempo de retención hidráulico, lo cual es aceptable sin que signifique mayores problemas. La tasa de recirculación se encuentra muy cercana a su límite superior. Además, las concentraciones de microorganismos medidas tanto en los tanques de aireación como en la línea de recirculación son las adecuadas para el proceso. Con respecto al sistema de aireación, la potencia instalada del soplador (9HP) tiene capacidad suficiente, en la actualidad, como para cumplir con los requerimientos de aire en el tanque de aireación en verano (5.4HP), incluida la nitrificación. Ahora, si a este requerimiento se le suma el de la digestión aeróbica, la potencia requerida se incrementa aproximadamente en un 31% en



verano, según se verá más adelante en el diseño del digestor aeróbico de una localidad modelo (sección 6.3.3.3), llegando a un total de 7.1 [HP], con lo cual se verifica que la potencia instalada es suficiente para cumplir con ambos requerimientos antes mencionados. Por lo demás, estos requerimientos pueden verse disminuidos por el efecto de la desnitrificación que ocurre en los momentos en que los aireadores se encuentran en la fase de descanso. La eficiencia global con respecto a la remoción de materia orgánica (considerando la DBO5 total en el efluente) alcanza el 91%. Si se mide con respecto a la DBO5 soluble del efluente, ésta es de un 99%. Con respecto a los lodos, la producción específica alcanza los 0.97 [Kg lodo/Kg DBO afluente]. Si se consulta el Anexo Balances de Masas, se notará una producción de lodo seco de aproximadamente 40[Kg/d] en las canchas de secado, los cuales están siendo acumulados en terrenos sin tener clara la disposición final de estos. �� 6HJXLPLHQWR�HQ�7HUUHQR��Durante las sucesivas visitas a terreno la planta no presentó mayores problemas, presuntamente debido a mejoramientos realizados en base al diagnóstico preliminar realizado en el Capítulo V. Más específicamente, se corrigió el problema de resuspensión de material sedimentado en el clarificador secundario. En cuanto al sistema de desinfección, éste no se ha mejorado aún (junio 2003), presuntamente por problemas de financiamiento del Comité de APR de Cordillerilla. �� (9$/8$&,Ï1�6$17$�(/(1$� �� 3DUiPHWURV�GH�(QWUDGD� Los parámetros de entrada utilizados en el modelo se resumen en la siguiente Tabla 6.25.

7DEOD��3DUiPHWURV�GH�(QWUDGD�6DQWD�(OHQD��Caudal Medio Aforado de Aguas Servidas= 2.5[l/s]

Concentración DBO5 afluente= 344[mg/l] Concentración SST afluente= 357[mg/l] Concentración NKT afluente= 93.4[mg/l]

Concentración DBO5 (total)efluente= 10.5[mg/l] Concentración SST efluente= 17[mg/l] Concentración NKT efluente= 15.0[mg/l]

V= 202m3

XV (SSVLM)= 1376[mg/l]



XT (SSLM)= 1868[mg/l] XTr= 3620[mg/l]

Tambiente verano= 22[ºC] Tambiente invierno= 12[ºC]

Tagua verano= 20[ºC] Tagua invierno= 6[ºC]

• El caudal corresponde a la media de los aforos realizados en terreno. • Las concentraciones de SST y DBO5 corresponden al promedio de los datos

obtenidos en terreno. • El volumen corresponde al volumen útil de los tanques de aireación, es decir

el 87.5% del volumen total. • Las concentraciones de microorganismos son las obtenidas de terreno, de

las cuales se obtiene una razón Xv/Xt=0.74. �� &RHILFLHQWHV�&LQpWLFRV� El resultado de la calibración de los coeficientes cinéticos se muestra en la Tabla 6.26.

7DEOD��&RHILFLHQWHV�&LQpWLFRV�6DQWD�(OHQD�&RHILFLHQWH� 8QLGDGHV� 9DORU�&DOLEUDGR� 5DQJR�Kd d-1 0.023 0.025-0.075 Y SSV/DBO5 0.52 0.4-0.8

Como se puede observar en la tabla anterior, el valor obtenido para el coeficiente de decaimiento endógeno, Kd, se encuentra muy cercano al límite inferior del rango, lo cual es aceptable. El valor para el coeficiente de producción, Y, se encuentra dentro de los límites esperados. �� 5HVXOWDGRV�0RGHOR�6DQWD�(OHQD� En la siguiente Tabla 6.27 se muestran los resultados obtenidos del modelo de la Planta de Tratamiento de Aguas Servidas de Santa Elena.

7DEOD��5HVXOWDGRV�0RGHOR�6DQWD�(OHQD�3DUiPHWUR� 9DORU� 5DQJR� 8QLGDG�θ 0.89 0.75-1.5 d θc 7.9 20-30 d

F/M 0.29 0.05-0.15 d-1

PxT 82.5 - Kg/d PxV 36.6 - Kg/d PL 1.02 - Kg/d

Q´w 12.3 - m3/d



r 0.95 0.5-1.5 - Qr 215 - m3/d O2 165 - Kg/d

Pw invierno 6.2 - [HP] Pw verano 6.9 - [HP]

E 99.7 - [%] Carga


0.4 0.16-0.4 [KG DBO5/m3-d]

Luego de observar los resultados del modelo, presentados en la Tabla 6.27, se concluye que la Planta de Tratamiento de Aguas Servidas de Santa Elena funciona con dos de sus parámetros fuera de rango, estos son el tiempo de retención celular y la razón F/M. La principal causa del tiempo de retención celular bajo es la extracción excesiva de los lodos, en este caso debido al elevado contenido de sólidos que escapa en el efluente. El caudal de descarte corresponde aproximadamente a un 5.4% del caudal afluente, cifra que debería ser normalmente del orden de un 2-3%[2]. En cuanto a la razón F/M, la causa de este funcionamiento deficiente es la pobre sedimentación que efectúan los floc en los sedimentadores, producto de la presencia de bacterias filamentosas, sospechadas desde un principio por la excesiva cantidad de espumas y confirmada su presencia bajo ensayos de microscopía. Debido a esta situación, denominada bulking filamentoso, los lodos no logran concentrarse a un nivel adecuado para ser recirculados y mantener una población de microorganismos concentrada en los tanques de aireación. En consecuencia, se recircula prácticamente agua (concentración de sólidos del orden de un 0.4%), haciendo que la concentración de microorganismos en los tanques de aireación sea baja y con ello que la razón F/M se eleve. Con respecto al sistema de aireación, la potencia instalada del soplador (9HP) estaría cercana al límite como para cumplir con los requerimientos actuales de aire en verano (total tanque aireación + digestión aeróbica = 6.9 + 2.4 = 9.3HP) incluida la nitrificación. La eficiencia global con respecto a la remoción de materia orgánica (considerando la DBO5 total en el efluente) alcanza el 97%. Si se mide con respecto a la DBO5 soluble del efluente, ésta es de un 99%. Sin embargo, estos valores no deben ser tomados como un buen indicador, ya que en la práctica lo que sucede es que los flóculos que no logran sedimentar en el clarificador secundario (por el problema del bulking filamentoso) se estaban acumulando en el fondo de la cámara de contacto con cloro, la cual, según conversaciones sostenidas con el operador, había sido perforada para extraer los lodos. Con esto, las muestras tomadas en el efluente (posterior a la cámara de contacto con cloro) efectivamente son de buena calidad, sin embargo la situación es



insostenible en el largo plazo ya que la cámara de contacto con cloro no está diseñada para acumular lodo. De hecho, si previo al momento de las visitas la cámara de contacto con cloro no hubiese sido limpiada, lo más probable es que el lodo acumulado se hubiese resuspendido, producto del vertedero que se tiene en esa unidad, haciendo disminuir notoriamente la calidad del efluente y con ello la eficiencia en remoción de materia orgánica de la planta. Con respecto a los lodos, la producción específica alcanza 1 [Kg lodo/Kg DBO afluente]. La producción de lodo seco en las canchas de secado (ver Anexo Balances de Masas) es del orden de 16[Kg/d], material que está siendo depositado en el terreno de la planta misma. �� 6HJXLPLHQWR�HQ�7HUUHQR� El principal problema detectado en la Planta de Tratamiento de Santa Elena es el del bulking filamentoso antes mencionado. Los ensayos de microscopía revelaron la presencia de bacterias filamentosas. En la Figura 5.4 se observan bacterias filamentosas del tipo Nocardia, tal como se verían observadas bajo un microscopio.

)LJXUD��1RFDUGLD�;��

)XHQWH: Michael Richard, Ph.D. of The Sear-Brown Group, Fort Collins, Colorado

Al consultar la literatura especializada al respecto[13], este problema puede tener diversas causas y posibles soluciones, las cuales se detallan en la Tabla 6.28.

7DEOD��&DXVDV�\�5HPHGLRV�DO�3UREOHPD�GHO�%XONLQJ�)LODPHQWRVR�



&DXVDV 3RVLEOHV�6ROXFLRQHVTiempos de Retención Celular Elevados

Disminuir TRC 2-9días (aumentar descarte)

Razón F/M fuera de rango Monitorear cambios en F/M

No-evacuación de grasas y espumas Remover físicamente espumas y grasas del sistema

Bajos niveles de O.D. en tanque aireación

Aumentar aireación, realizar mantención a los aireadores.

Eliminar Descarga Industrial?

Disminuir nitrificación (aumentando descarte)

Agregar agente alkalino (bicarbonato, soda cáustica)

Cloración aumentando gradualmente (0.5-5 Kg cloro/d/500Kg SSVLM). Frecuencia: 1-3 veces/día. Sedimentación debiera mejorar en 1-3días.

"Selector" al inicio del tratamiento.

pH<6.5 en tanque aireación

)XHQWH��Bibliografía [13]��De las causas mencionadas en la Tabla 6.28, en Santa Elena se detectaron la razón F/M fuera de rango y la no evacuación de grasas y espumas del sistema. Para el control de las espumas se cuentan métodos como el rociado de ésta con agua limpia, para romper físicamente la espuma mientras ésta se forma, o la adición de pequeñas cantidades de productos químicos antiespumantes a la entrada del tanque de aireación o en el agua de rociado. La razón F/M se verá corregida indirectamente una vez que se logren concentraciones de microorganismos adecuadas en los tanques de aireación. Además, se intentó abordar el problema desde el punto de vista de la aireación, sin embargo una serie de hechos que se explican a continuación imposibilitaron que se tuviera un seguimiento coherente en el tiempo. A pesar de que el problema del bulking filamentoso ya estaba plenamente identificado y se pretendía abordar desde el punto de vista de la aireación en primera instancia, sucedieron en terreno una serie de eventos que no hicieron posible corregir este problema. En menos de 2 meses se reemplazó al operador 2 veces, lo cual significó que entrara a operar la planta una persona con absoluto desconocimiento de los procesos y que se fueran perdiendo los esfuerzos que se habían realizado con el antiguo plantero. Además, se tuvo la falla de una de las bombas en el pozo de impulsión por más de 2 semanas, lo cual llevó a la planta al estado que se aprecia en las siguientes fotografías.

)LJXUD��(VWDGR�GH�³&DRV´��HQ�3ODQWD�6DQWD�(OHQD�



a) tanque aireación b)pozo impulsión c)cámara de rejas

Adicionalmente, falló el bombeo del caudal de recirculación hacia uno de los tanques de aireación, produciendo nuevamente diferencias enormes entre las líneas paralelas de tratamiento. En resumen, producto del cambio de operadores la operación de la planta presentó deficiencias enormes, y la línea lógica bajo la cual se estaban abordando los problemas se perdió, de manera que se optó por recomendar una completa mantención de la planta antes de seguir con cualquier otra medida. Obviamente, debido principalmente a escasez de recursos, esto significó que la planta operara en codiciones muy desfavorables durante un período de tiempo prolongado (aprox. 1 mes).

�� &20(17$5,26�<�&21&/86,21(6� 0RGHOR�3URSXHVWR��El modelo propuesto es un modelo matemático analítico, diseñado para operar los procesos de aireación extendida de manera simplificada en una planilla tipo Excel. Las limitaciones que posee son básicamente las que se arrastran del modelo de Lawrence & McCarty, específicadas en el Punto 6.2.2. El modelo propuesto incorpora los siguientes aspectos:

• Se consideran en la producción total de lodos los siguientes aportes:

1. Sólidos suspendidos fijos en el afluente. 2. Sólidos suspendidos volátiles no degradables en el afluente. 3. Residuo endógeno generado en el tanque de aireación.

• Se incorpora el cálculo de los Sólidos Suspendidos Fijos en el tanque de aireación a partir de los Sólidos Suspendidos Fijos afluentes. • Se incorpora el cálculo de los Sólidos Suspendidos Volátiles Inertes en el tanque de aireación a partir de los Sólidos Suspendidos Volátiles Inertes en el afluente y la generación de SSVI por respiración endógena.



• Se considera la DBO5 total efluente como la suma de la DBO5 soluble más el aporte de los sólidos suspendidos volátiles en el efluente.

• Al igual que en el modelo de Lawrence & McCarty, se considera la

biomasa afluente despreciable, además no se separa el sustrato afluente en sus fracciones soluble y particulada.

• Los sólidos suspendidos aeróbicamente degradables del afluente se

asumen completamente degradados en el reactor, de manera que estos no influyen en los balances de masas.

El modelo propuesto es lo suficientemente flexible como para permitir su operación con fines de diseño o con fines de evaluación de algún sistema existente, tal como se ha hecho para las P.T.A.S. de Cordillerilla y Santa Elena, lo cual se expone a continuación. 'LVHxR�37$6�0RGHOR��La aplicación del modelo para el diseño de una PTAS genérica, considerando tratamiento biológico por aireación extendida, entregó resultados satisfactorios. Para un caudal de diseño de 5.83 [l/s] (población de aproximadamente 3600 habitantes), el volumen útil de los tanques de aireación calculado es de 669[m³]. La potencia instalada requerida para el soplador es de 12.5 [HP], de manera de cumplir con los requerimientos de aire en la estación más desfavorable, es decir, en verano. Lo anterior significa un total de 104 difusores de burbuja fina distribuidos dentro de los tanques de aireación. La eficiencia global con respecto a la remoción de materia orgánica (considerando la DBO5 total en el efluente) alcanza el 89%. Si se mide con respecto a la DBO5 soluble del efluente, ésta es de un 95%. Estas eficiencias son suficientes como para cumplir con los requerimientos del efluente, el cual se diseñó para una DBO5 total de 30 [mg/l], valor inferior al límite máximo de la normativa actual vigente (35[mg/l]). Para los parámetros SST y NKT, las concentraciones del efluente son de 30[mg/l] y 20 [mg/l] respectivamente. En cuanto al diseño de los sedimentadores, se contemplan 2 unidades circulares, con puente barredor de espumas y grasas, de 8 m de diámetro y 3.5m de profundidad. La verificación de la tasa superficial, tasa de carga de sólidos y tasa de vertimiento se realizó a caudal medio, caudal peak, y caudal de emergencia, siempre considerando el caudal de recirculación. El caudal de emergencia corresponde al Qmax horario + Qrecirculación cuando 1 sola unidad se encuentra en funcionamiento. Del análisis anterior se concluyó que las unidades funcionan bien incluso bajo condiciones de emergencia.



Para la desinfección, se consideró una cámara de contacto con cloro líquido con un tiempo de contacto de 30 minutos. El diseño del digestor aeróbico de lodos se realizó para una RSV del 38% en invierno, lo cual se tradujo en un tiempo de retención celular de 27 días para esa misma estación del año. El volumen del digestor resultó de 245 [m³]. En cuanto a los requerimientos de aire del digestor, estos aumentan la potencia de soplador requerida en aproximadamente un 31% en verano y en un 18% en invierno, con respecto a los requerimientos de los tanques de aireación. Con respecto a los lodos, la producción específica alcanza los 0.9 [Kg lodo/Kg DBO afluente], lo cual se traduce en aproximadamente 62 [Kg/d] de lodo seco en las canchas de secado. Esto significa un área superficial de las canchas del orden de los 225 [m2], basado en el criterio de carga de sólidos. 0HPRULDV�GH�&iOFXOR�5HYLVDGDV��La falta de criterios o guías de diseño estandarizado producen que para un mismo tipo de tecnología de tratamiento se hayan instalado plantas de tratamiento distintas a lo largo del país, traduciéndose lo anterior en una mayor variedad y cantidad de problemas en la operación. (YDOXDFLyQ�&RUGLOOHULOOD��El modelo indica que la planta estaría operando en buenas condiciones para sus parámetros más relevantes, estos son el tiempo de retención celular y la razón Alimento/Microorganismos (θc y F/M). El tiempo de retención hidráulico es un tanto bajo, de 10 horas, lo cual no significa mayores problemas. Con respecto al sistema de aireación, la potencia instalada del soplador (9HP) tiene capacidad suficiente, en la actualidad, como para cumplir con los requerimientos totales de aire que demanda la P.T.A.S. en las condiciones más desfavorables, es decir en los meses de verano. La eficiencia global con respecto a la remoción de materia orgánica (considerando la DBO5 total en el efluente) alcanza el 91%. Si se mide con respecto a la DBO5 soluble del efluente, ésta es de un 99%. Con respecto a los lodos, la producción específica alcanza los 0.97 [Kg lodo/Kg DBO afluente], lo cual se traduce en aproximadamente 40 [Kg/d] de lodo seco en las canchas de secado. (YDOXDFLyQ�6DQWD�(OHQD��El modelo indica que la Planta de Tratamiento de Aguas Servidas de Santa Elena funciona con dos de sus parámetros fuera de rango, estos son el tiempo de retención celular y la razón F/M. El tiempo de retención celular bajo se explica producto de que gran parte de los sólidos se elimina en el efluente (en



este caso se retienen los sólidos en la cámara de cloración, por lo que no necesariamente se pueden medir a la salida de la PTAS). Para el parámetro F/M, en tanto, la situación era de esperar producto de la baja concentración de microorganismos detectada en los tanques de aireación. La principal causa de que los sólidos escapasen en el efluente y que no se lograran concentrar microorganismos para la recirculación es el bulking filamentoso detectado en los tanques de aireación. Con respecto al sistema de aireación, la potencia instalada del soplador (9HP) estaría al límite como para cumplir con los requerimientos totales de aire que demanda la P.T.A.S. en las condiciones más desfavorables, es decir en los meses de verano (9.3HP). La eficiencia global con respecto a la remoción de materia orgánica (considerando la DBO5 total en el efluente) alcanza el 97%. Si se mide con respecto a la DBO5 soluble del efluente, ésta es de un 99%. Sin embargo, estos valores no deben ser tomados como un buen indicador Lo anterior puesto que el modelo no considera la acumulación de lodos en la cámara de contacto con cloro, situación que se hace insostenible en el largo plazo y que además no está contemplada dentro del diseño de la planta (más detalles de esta situación en Punto 6.5.3). Bajo este punto de vista se hace indispensable entonces el diagnóstico cualitativo que aportan las visitas a terreno, presentado con detalle anteriormente en el Capítulo V, para corroborar los resultados del modelo. Con respecto a los lodos, la producción específica alcanza aproximadamente 1 [Kg lodo/Kg DBO afluente], lo cual se traduce en aproximadamente 16 [Kg/d] de lodo seco en las canchas de secado.

� &$3,78/2�9,,��$/7(51$7,9$6�'(�75$7$0,(172�12�&219(1&,21$/(6��

�� $/7(51$7,9$6�'(�75$7$0,(172�12�&219(1&,21$/(6�

Capítulo VII Alternativas de Tratamiento No Convencionales


�� /$*81$6�$,5($'$6��'HVFULSFLyQ��Las lagunas aireadas corresponden a cuerpos de agua diseñados para recibir, almacenar y tratar agua servida por un período de tiempo determinado, dotados de sistemas de aireación de manera de proveer la mezcla (completa o parcial) necesaria y adicionar oxígeno, con la consiguiente obtención de un tratamiento más eficiente con menores requerimientos de terreno, en comparación con las lagunas facultativas. Estas últimas corresponden a lagunas naturalmente aireadas, compuestas por tres zonas: zona superior aeróbica, zona inferior anaeróbica y zona intermedia, aeróbica-anaeróbica o facultativa. En la Figura 7.1 se muestra una laguna aireada a modo de ejemplo.

)LJXUD��/DJXQD�$LUHDGD�0XOWLFHOXODU�

)XHQWH: www.lagoonsonline.com (2003) Con respecto al sistema de impermeabilización, de ser necesario, las lagunas poseen sistemas de impermeabilización en su fondo de manera de evitar filtraciones hacia aguas subterráneas. Básicamente las lagunas aireadas se dividen en dos tipos: $LUHDGDV� GH� 0H]FOD� &RPSOHWD: Esta laguna es un tipo de tratamiento que permite la depuración de los residuos con baja carga de materia en suspensión, dentro de estanques con profundidades del orden de los 3 metros, con tiempos de retención típicamente menores que 5 días. Como no existe una recirculación de lodos a partir de un decantador (clarificador), se crea un equilibrio entre el aporte de la materia orgánica biodegradable y la masa bacteriana que se desarrolla a partir de este sustrato. Los equipos de aireación de la laguna aireada son calculados sobre la base de las necesidades de oxígeno y de mezcla, aunque estos últimos generalmente son más restrictivos. Se suministra el aporte de O2 con difusores o aireadores superficiales y su definición depende de los requerimientos de mezcla. La densidad de potencia en este tipo de



lagunas es >5-6[W/m3] [2], con el fin de mantener en suspensión los sólidos dentro de la unidad y provocar la mezcla completa. $LUHDGDV� GH� 0H]FOD� 3DUFLDO: Este tipo de lagunas prescinde de la mezcla completa y se diseña para tiempos de retención del orden de 5-12 días, con lo que el espacio requerido aumenta, produciéndose adicionalmente acumulación de sólidos y generación de algas en la laguna. Para lagunas en mezcla parcial no es necesario (el diseño no lo requiere) que los sólidos del sistema estén completamente suspendidos; se requiere tan sólo entregar (transferir) el oxígeno necesario� para el abatimiento de la DBO5 entrante al sistema (o a cada subsistema si son lagunas en serie). Ello, trae como consecuencia la generación de algas y la decantación de parte de los sólidos hacia el fondo de la laguna. La densidad de potencia en este caso es del orden de 1-2 [W/m3] [14]. Los sistema en mezcla parcial requieren menor potencia pero funcionan a cinéticas más bajas y, por ende, requieren de un mayor tiempo de retención y como consecuencia de esto un mayor volumen de tratamiento (es decir, el costo en terrenos y en construcción son mayores). El mecanismo de aireación en lagunas aireadas consiste de difusores sumergidos o aireadores mecánicos superficiales. Los difusores sumergidos proveen típicamente 3.7-4 [Kg O2/KWh] en tanto que los mecánicos superficiales varían entre 1.5 a 2.1 [Kg O2/KWh] [15]. Cabe destacar que los requerimientos de energía suelen ser del orden de 10 veces mayores en sistemas de mezcla completa, en relación a una laguna de igual tamaño con sistema de mezcla parcial. Algunas configuraciones de lagunas aireadas constan de varias piscinas ó celdas, en serie o en paralelo. Las lagunas en paralelo se utilizan generalmente para abatir cargas excesivas de aguas servidas. Por otro lado, las configuraciones de lagunas en serie se utilizan para lograr sedimentar los sólidos antes de ser evacuados por el efluente. Típicamente, la primera celda posee la aireación más intensa (hasta un 50% del total requerido), seguida de celdas de mezcla parcial y de sedimentación. Las lagunas aireadas son muy comunes en pequeñas comunidades. Por lo general, los costos asociados a los requerimientos de energía de los equipos de aireación son bastante menores que en otros sistemas mecanizados. Las principales ventajas y desventajas del sistema se muestran a continuación.

7DEOD��9HQWDMDV�\�'HVYHQWDMDV�6LVWHPD�/DJXQDV�$LUHDGDV��9HQWDMDV� 'HVYHQWDMDV�• Bajos costos de Inversión. • Bajos costos de O&M. • Resiste cargas shock u operación

• En climas fríos la eficiencia es más baja, requiriéndose más terreno o mayores tiempos de retención.



intermitente. • Requieren aproximadamente 1/10

a 1/3 del terreno que requieren las lagunas facultativas.

• Operación y Mantenimiento sencillos. No requiere personal mayormente capacitado.

• Eficientes en remoción de patógenos.

• Alto contenido de nutrientes en el efluente, puede ser utilizado en riego.

• Se puede lograr un efluente equivalente en calidad al de los tratamientos convencionales.

• Puede presentar problemas de olor, mosquitos e insectos si la mantención no es la adecuada.

• Si la sedimentación no es la adecuada el efluente puede contener algas y por ende alto contenido de SST y DBO5.

• No son tan eficientes en remoción de nutrientes a no ser que estén especialmente diseñadas para ello.

• Lodos generados no son directamente aplicables a la tierra.

• Se genera mayor cantidad de lodos que en lagunas de estabilización, lo cual implica costos adicionales.

5HQGLPLHQWRV�(VSHUDGRV�>��@��Las lagunas aireadas, adecuadamente diseñadas y operadas, pueden producir un efluente con niveles por debajo de 30[mg/l] tanto en DBO5 como en SST. Lo anterior considera la utilización de unidades de sedimentación al final de la línea de tratamiento, de manera de evitar exceso de material particulado en el efluente. Se pueden lograr niveles de remoción de DBO5 de hasta 95%. Durante los meses de verano, se producirá un aumento significativo en el consumo de oxígeno producto de la nitrificación. Es por ello que los sistemas que no hayan sido diseñados para nitrificar, probablemente presentarán fallas en cuanto a los requerimientos de DBO5 en el efluente, producto de una escasez de oxígeno disuelto en el medio. Debido a condiciones más estables de pH y alcalinidad, la remoción de fósforo es menor que en lagunas facultativas. Se pueden esperar remociones de 15-25%. En cuanto a la remoción de patógenos, el sistema requerirá desinfección adicional si se requieren niveles de coliformes fecales menores que 1000[NMP/100ml] en el efluente. 6LWXDFLyQ�HQ�&KLOH� Las lagunas aireadas han sido instaladas y seguirán siendo construidas, según proyecciones de la superintendencia de servicios sanitarios, durante los



próximos 7 años como uno de los sistemas de tratamiento preferenciales para zonas urbanas. Respecto a la evolución en el uso de la tecnología desde 1998 a la fecha, los sistemas de lagunas facultativas o estabilización, mayoritarios en el año 1998, fueron desechados como alternativa tecnológica de tratamiento, y los existentes se han modificado a lagunas aireadas, mediante la incorporación de agitación/aireación mecánica superficial, a objeto de aumentar su capacidad de tratamiento y eficiencia de remoción, evitando la generación de malos olores, característicos de los sistemas facultativos sobrecargados. Lo descrito anteriormente corresponde a zonas urbanas. Para comunidades más pequeñas, específicamente en localidades pertenecientes al Programa de Agua Potable Rural, no se han contemplado hasta el momento las lagunas aireadas como una alternativa para el tratamiento de las aguas servidas. &RQVLGHUDFLRQHV�FRQ�5HVSHFWR�DO�'LVHxR�A continuación se destacan una serie de aspectos importantes de tener en cuenta al momento de diseñar un sistema de tratamiento compuesto por lagunas de aireación. �

• Parámetros de Diseño: Los parámetros básicos de diseño corresponden a población, caudal de aguas servidas (dotación y coeficiente de recuperación), carga orgánica, carga de sólidos, temperatura, elevación y normativa a cumplir en la descarga. �

• Mezclado y sedimentación: Se recomienda que se tengan al menos tres celdas en serie, de manera de ir variando gradualmente la mezcla y con ello permitir la decantación de los sólidos suspendidos en las últimas unidades.

• Mezcla completa vs. mezcla parcial: Las ecuaciones de diseño de lagunas

aireadas en mezcla parcial son las mismas que para una laguna aireada en mezcla completa, pero la cinética y las hipótesis de diseño cambian y, en consecuencia, cambia la lógica�de diseño. Los cálculos de consumo de potencia de lagunas de mezcla completa se realizan para el sistema total, ya que se deben mantener mezclados sólidos cuya densidad y naturaleza no cambia mayormente de una a otra sub laguna en la serie. Al diseñar para satisfacer los requerimientos de oxígeno, en cambio, la primera sub laguna tendrá requisitos de potencia superiores a la segunda, la segunda superiores a la tercera, la tercera superiores a la cuarta (porque el consumo se relaciona con el oxígeno necesario para la carga de cada sub laguna, y la carga disminuye progresivamente) y así sucesivamente (Herrera, L., 2003) [22].



• Requerimientos de oxígeno: Si se requiere nitrificación, el dimensionamiento y la aireación deben ser adecuados para la remoción de amoníaco deseada. El dimensionamiento se debe realizar en base a los requerimientos de invierno, donde las cinéticas de reacción se hacen más lentas y los tiempos de retención mayores, obteniendo consecuentemente volúmenes mayores.

• Profundidad: La profundidad de las lagunas varía entre 1.8m y 6m, siendo

3m un valor típico. • Tiempo de retención: El tiempo de retención para lagunas aireadas de

mezcla completa es bastante reducido, tomando valores del orden de 2-5 días. Para lagunas de mezcla parcial, éste fluctúa entre los 5 y 12 días aproximadamente.

• Modelo cinético: El modelo de mezcla completa tipo lodos activados de

Michaelis-Menten puede ser utilizado preferentemente en el diseño, ya que el modelo de mezcla completa con coeficiente global de degradación de O´Connors y Eckenfelder utiliza un coeficiente global que es altamente variable, haciendo dificultosa la obtención de buenas aproximaciones (Mena, 1996). Dentro del modelo de Michaelis-Menten, se deben utilizar coeficientes cinéticos acordes al tipo de laguna que se esté diseñando (mezcla parcial o completa), ya que los sistemas a mezcla parcial funcionan a cinéticas más bajas.

• Correcciones de oxígeno: Se deben realizar las correspondientes

correcciones con respecto a los requerimientos de oxígeno para invierno y verano, de acuerdo a la misma ecuación utilizada para lodos activados presentada anteriormente en el Capítulo 6.

• Clima: En climas extremadamente fríos, se recomiendan los difusores

sumergidos por sobre los aireadores mecánicos superficiales, de manera de evitar el congelamiento de los equipos con temperaturas bajo el punto de congelamiento.

• Profundidad de la napa subterránea: De no construir un sistema de

impermeabilización adecuado, se recomienda no instalar este tipo de sistema de tratamiento en lugares donde la distancia a la napa subterránea es muy pequeña.

• Composición del suelo: Se recomiendan suelos de baja permeabilidad de

manera de evitar o reducir las filtraciones de agua de la laguna hacia el agua subterránea.

• Ubicación geográfica: Se recomienda por lo general ubicar las lagunas

aguas abajo de las casas o población servida de manera de no incurrir en



mayores costos de bombeo, a una distancia prudente de las mismas. Además, se debe buscar una ubicación favorable con respecto al viento predominante de manera que de producirse, los olores no alcancen las casas.

• Aguas lluvias: Se debe evitar en lo posible que las aguas provenientes de

escorrentía superficial producto de las lluvias ingrese a las lagunas.

• Vegetación: La zona en donde se emplace una laguna debe estar en lo posible libre de árboles u otro tipo de vegetación que puedan obstruir el paso del viento y de la luminosidad que son favorables para el tratamiento.��&RQVLGHUDFLRQHV�$GLFLRQDOHV��&UHFLPLHQWR�GH�$OJDV��

La mayor parte de los SST y DBO5 carbonácea en el efluente de una laguna son producto del crecimiento de algas en la laguna, y muy poco o nada corresponde al residual de los SST y de la DBO5 carbonácea afluentes.

En lagunas aireadas se debe prevenir o controlar el crecimiento de las algas, ya que éstas no juegan un rol primordial en el suministro del oxígeno, el cual es provisto por aireación artificial, y por el contrario aumentan la cantidad de sólidos en el efluente. Como medidas de control se puede:

1. Diseñar para un tiempo de retención hidráulico que minimice el

crecimiento de algas. Este tiempo de retención debiera caer entre los puntos a y b de la Figura 7.2 , preferentemente más cercano al punto b para minimizar la producción de lodos.

)LJXUD��(VTXHPD�&RQFHSWXDO�75+�

2. Utilizar configuraciones de tipo multicelular de manera de disminuir el crecimiento de algas. Lo anterior se puede lograr utilizando “cortinas” sintéticas verticales separadoras entre celdas.



3. Diseñar lagunas con menor área superficial de manera de reducir la exposición a la luz solar. Para ello es necesario determinar básicamente la profundidad que tendrá la laguna.

4. Proveer mezclado adecuado de manera de aportar a la turbiedad de los

sólidos suspendidos y con ello reducir la penetración de la luz, además de evacuar el anhídrido carbónico producido por la respiración de las algas durante la noche, haciéndolo un factor limitante al crecimiento de las algas durante el día.

5. Resulta favorable para el tratamiento crear sombra artificial con

cobertores sintéticos o naturales, de manera de impedir el paso de la luz y con ello la proliferación de las algas.

6. Se pueden utilizar productos químicos como cloro o sulfato de cobre para

matar las algas, o tinturas para el agua de manera de impedir nuevamente el paso de la luz solar.

/RGRV�HQ�/DJXQDV�GH�$OWR�5HQGLPLHQWR��Las tasas de acumulación de lodos pueden ser estimadas en base al volumen de aguas servidas, de acuerdo a estudios realizados en Carolina del Sur, EEUU, para lagunas de tipo “dual power multicelular” (DPMC) que poseen carga de sólidos y DBO5 afluentes similares. Los resultados se muestran en la siguiente Tabla 7.2:

7DEOD��7DVDV�GH�$FXPXODFLyQ�GH�/RGRV� 3HUtRGR�GH�$FXPXODFLyQ� 7DVD�GH�$FXPXODFLyQ�/RFDOLGDG� >DxRV@� >Pñ�ORGR�DxR@>O�V@��Berkeley County 7 44

Hampton 7 38 Profundidad media de las lagunas=3m )XHQWH� Rich, L.G. Clemson University, USA (1999).

Para la laguna de Berkeley que se muestra en la tabla, no se ha removido lodo en los 16 años de operación que tiene la laguna, registrándose una acumulación de estos correspondiente al 58% del volumen total de la laguna (altura de hasta 2.5m de lodo acumulado en la celda número dos, de un total de cuatro). A pesar de esto, de acuerdo a los resultados de los muestreos realizados en el efluente, aparentemente el rendimiento de las lagunas no se ha visto afectado por acumulaciones significativas de lodos (Rich, L.G. 1999). Sin embargo, con respecto a lo anterior, al parecer no existe consenso, ya que según estudios realizados en Barcelona, España, el descarte de lodos es una actividad que se debe llevar a cabo cada 3 a 6 años en una laguna aireada (García et al., 2000). Por otra parte, este mismo autor señala que la producción



de lodos por volumen unitario de agua servida tratada, para el caso de las lagunas españolas, ha sido estimada en un valor medio de �>OLWUR�Pñ@. Con respecto a la disposición final de los lodos, estos por lo general no tienen una calidad bacteriológica adecuada como para ser aplicados a la tierra directamente, por lo que deben seguir alguno de los tratamientos adicionales descritos en el Capítulo 2 para poder ser utilizados finalmente como biosólidos. ��5HTXHULPLHQWRV�GH�7HUUHQR��La información más actualizada y relevante se ha encontrado en una publicación del académico J. García de la Universidad Politécnica de Cataluña[16]. En dicho estudio se evaluaron 13 lagunas aireadas en zonas con poblaciones equivalentes entre 1200 y 16000 habitantes, durante los años 1997-1998. Los resultados, con respecto a los requerimientos de área, se presentan en la Tabla 7.3.

�7DEOD��5D]yQ�6XSHUILFLH�3REODFLyQ�(TXLYDOHQWH�5D]yQ�6XSHUILFLH�GH�$JXD�3REODFLyQ�>P��S�H�@�

'LVHxR� $FWXDO�3URPHGLR� 0,9 1,3 (50)* 5DQJR� 0,5-1,2 0,5-3,1

Profundidad media de las lagunas=3m * coeficiente de variación en % )XHQWH� J. García et al. (2000)

En la tabla anterior se puede observar que los valores de diseño son más bajos que los valores actuales registrados, lo cual refleja la postura conservativa utilizada al momento de materializar las obras. Cabe destacar que el coeficiente de variación muestra una gran dispersión. De estudios realizados recientemente sobre diseño de lagunas aireadas de mezcla parcial en Chile (Mena, M.P., 1996), se obtuvo que el terreno que utiliza una laguna aireada corresponde aproximadamente entre 1/10 y 1/5 del terreno que utiliza una laguna facultativa. A continuación, en la Tabla 7.4, se muestran las áreas necesarias correspondientes a tratamiento con lagunas aireadas, obtenidas según el modelo de mezcla completa de tipo lodos activados de Michaelis-Menten, de acuerdo a la zona del país que se considere. Las profundidades de las lagunas varían entre 2.5 y 4 metros, tal como se muestra en el Anexo Diseño Lagunas Aireadas.

7DEOD��5HTXHULPLHQWRV�GH�ÈUHD��&KLOH�� ÈUHD�6XSHUILFLDO�1HFHVDULD�>P�@�3REODFLyQ� 1RUWH� &HQWUR� 6XU� $XVWUDO�

500 112 154 182 266 1.000 224 308 364 532 2.000 374 514 607 886 5.000 935 1.285 1.518 2.215



10.000 2.493 3.426 4.048 5.907 30.000 7.479 10.277 12.143 17.722 60.000 11.218 15.416 18.215 26.583

100.000 18.697 25.694 30.359 44.304 )XHQWH� Elaboración propia, adaptado de Mena, M.P., 1996

Lo anterior implica que el terreno que utiliza una laguna aireada no es excesivamente grande como para impedir su instalación en una localidad rural concentrada. Para una comunidad pequeña de 5000 personas, se podría hablar de una laguna aireada de mezcla parcial con área del orden de los 1200 [m²], con dimensiones aproximadas de 50 x 25 x 3 (largo x ancho x profundidad, relación largo : ancho = 2 : 1) diseñada para la zona centro del país. Si a esto sumamos un terreno de aproximadamente 1000 [m²] para el resto de las unidades (desinfección, digestión de lodos y canchas de secado), se llega a un área de aproximadamente 2200[m²], lo cual hace a la laguna aireada un sistema totalmente accesible paraa localidades con restricciones medianas de terreno. Si a partir de la Tabla 7.5 se realiza el cálculo de la superficie requerida por habitante para las distintas zonas del país, se obtienen los valores que se muestran en la Tabla 7.5.

7DEOD��5HTXHULPLHQWRV�GH�ÈUHD�SRU�+DELWDQWH�5D]yQ�6XSHUILFLH�GH�$JXD�3REODFLyQ�>P��S�H�@�'LVHxR��&KLOH��

1RUWH� &HQWUR� 6XU� $XVWUDO�3URPHGLR� 0,21 0,29 0,34 0,50 5DQJR� 0,19-0,25 0,26-0,34 0,3-0,36 0,44-0,59 )XHQWH: Elaboración propia (2003)

De la tabla anterior se desprende que para el caso del diseño de lagunas aireadas en Chile, los rangos de valores para la razón superficie/población son bastante estrechos, de manera que se puede tener una buena aproximación al requerimiento de área de acuerdo a la zona en estudio. Los requerimientos de terreno aumentan hacia el sur del país. 'HQVLGDG�GH�3RWHQFLD��Para el caso chileno, las densidades de potencia de diseño, tanto para invierno como para verano, calculadas en base al mismo estudio mencionado anteriormente, se presentan en la Tabla 7.6.

7DEOD��'HQVLGDGHV�GH�3RWHQFLD��&KLOH�� 'HQVLGDG�GH�3RWHQFLD�,QYLHUQR�>:�P�@�

7LSR�GH�'RWDFLyQ� 1RUWH� &HQWUR� 6XU� $XVWUDO�'RWDFLyQ�UXUDO � 5,9 4,3 3,8 2,5 'RWDFLyQ�XUEDQD � 4,4 3,2 2,8 1,8 �� 'HQVLGDG�GH�3RWHQFLD�9HUDQR�>:�P�@�� 1RUWH� &HQWUR� 6XU� $XVWUDO�'RWDFLyQ�UXUDO � 7,6 7,2 6,6 8,2



'RWDFLyQ�XUEDQD � 5,6 5,3 4,9 6,1

*Norte 128[l/hab-d]; Centro 150[l/hab-d]; Sur 143 [l/hab-d]; Austral 143[l/hab-d]. ** Norte 170[l/hab-d]; Centro 200[l/hab-d]; Sur 190[l/hab-d]; Austral 190[l/hab-d]. )XHQWH� Elaboración propia 2003, adaptado de MENA, M.P.

Cabe señalar que la densidad de potencia depende de la dotación de agua potable, es por ello que se ha presentado la información de acuerdo a la dotación correspondiente a zona rural o urbana. Se asume un coeficiente de recuperación de aguas servidas de 0.8. Para la Densidad de Potencia, considerando las distintas zonas del país, los resultados varían entre los �� \� �� >:�Pñ@ (ver Tabla 7.6), considerando las condiciones más desfavorables, es decir, la época de verano. Para el consumo energético por flujo unitario, en tanto, los resultados varían entre los �� \� �� >.:K�Pñ@, considerando 24 horas diarias de funcionamiento de los aireadores. Valores empíricos de PTAS de lodos activados convencionales funcionando en Chile (R.M. y VII) muestran cifras del orden de los �� >.:K�Pñ@>��@. &RVWRV��Los principales costos de inversión involucrados en el sistema corresponden a: • Costo del terreno • Excavación y movimientos de tierra • Estructuras de entrada y salida del flujo • Impermeabilización • Equipamiento de aireación Por otro lado, los costos de O&M corresponden básicamente al consumo energético, al mantenimiento de los equipos y al sueldo del operador. Con respecto al consumo energético, García et al. (2000) encontraron en la evaluación realizada en Cataluña mencionada anteriormente los siguientes valores que se muestran en la Tabla 7.7.

7DEOD��&RQVXPR�(QHUJpWLFR�/DJXQDV�&RQVXPR�GH�HQHUJtD�SRU�IOXMR�XQLWDULR�>N:K�Pñ@� 'LVHxR� $FWXDO�3URPHGLR� 0,38 0,47(50*) 5DQJR� 0,19-0,78 0,25-1,62 * coeficiente de variación en % )XHQWH� J. García et al., 2000

Según García, el consumo promedio en energía en lagunas aireadas es mayor que en sistemas de tratamiento biológico convencionales. El mismo autor cita un promedio de consumo energético de 0.26 [kWh/m³] para los sistemas



mecanizados convencionales de tratamiento de aguas servidas en Cataluña (1996). Con respecto al número de horas dedicado a O&M por parte de los operadores, éste resultó variar para el caso español entre 0.6 y 8 horas diarias, con un promedio de 3.2 [hrs/día]. Sin embargo este último valor se considera muy bajo para el caso chileno, por lo que debieran considerarse cifras del orden de ��>KUV�GtD@. �� :(7/$1'6�� El tratamiento de aguas servidas domésticas mediante la utilización de pantanos artificiales o wetlands ha ganado aceptación durante los últimos 10 ó 20 años en el mundo entero. La tecnología presenta ventajas de costo-eficiencia y se hace particularmente conveniente para pequeñas comunidades en países en vías de desarrollo como el nuestro. 'HVFULSFLyQ� Los wetlands están compuestos básicamente por 4 partes: (VWUXFWXUD�GH�HQWUDGD�R�GH�GLVWULEXFLyQ�GHO�DIOXHQWH� Tubería de distribución inserta en un medio de grava gruesa, encargada de repartir el agua servida a lo ancho del wetland. 9HJHWDFLyQ� Forma parte del medio en el cual ocurre la depuración. Dentro de las especies más comunes se encuentran Typha sp. (Totora), Scirpus sp. (Junco) y Phragmites sp. (Caña). (VWUXFWXUD�GH�VDOLGD� Tubería para la recolección del agua tratada, inserta en un medio de grava. ,PSHUPHDELOL]DFLyQ�� Generalmente de material PVC, evita que el agua servida contamine la napa subterránea y que el agua subterránea ingrese al wetland. Los dos tipos de wetlands artificiales corresponden a los sistemas de flujo libre (SF o FWS) y los sistemas de flujo sub-superficial (SSF), los cuales se muestran en las Figuras Figura 7.3 y Figura 7.4 respectivamente.

)LJXUD��:HWODQG�$UWLILFLDO�GH�)OXMR�6XSHUILFLDO�



)LJXUD��:HWODQG�$UWLILFLDO�GH�)OXMR�6XE�6XSHUILFLDO�

La principal diferencia radica en que, tal como su nombre lo indica, el escurrimiento en un caso es de superficie libre, en tanto que en el otro el escurrimiento ocurre bajo el nivel de la superficie del terreno. De estos dos sistemas, se hace más rentable para pequeñas comunidades el de flujo sub-superficial, producto del menor requerimiento de área. Esto ocurre para caudales menores que aproximadamente 2.6 [l/s] [18], lo cual es equivalente a un volumen diario de aproximadamente 225 m3 (caudal de aguas servidas para una población de 1762 habitante en base a una dotación de 150[l/hab-d] y un coeficiente de recuperación de 0.85), valor sobre el cual el elevado costo de la grava del humedal sub-superficial comienza a tomar mayor importancia, resultando los costos de construcción comparativamente mayores. Algunas modalidades consideran que el agua servida afluente al wetland posea tratamiento previo, ya sea mediante una laguna de estabilización, laguna aireada, fosa séptica u otras combinaciones. En algunos casos también se utilizan los wetlands como tratamiento terciario, es decir, a continuación de un tratamiento secundario ya existente o por construir. Las principales ventajas y desventajas del sistema se exponen a continuación.

7DEOD��9HQWDMDV�\�'HVYHQWDMDV�6LVWHPD�:HWODQG�9HQWDMDV� 'HVYHQWDMDV�• Menores costos de O&M en

comparación con sistemas mecanizados.

• Operación del sistema es muy sencilla.

• Requerimiento de equipamiento mecánico, energía y capacitación de los operadores es mínima.

• Requerimientos de terreno son un tanto mayores que para los tratamientos convencionales mecanizados y que para las lagunas aireadas.

• Las eficiencias con respecto a la remoción de metales y de patógenos son relativamente bajas, en tanto que la remoción de



• Sistema sub-superficial evita el riesgo de exposición de la población y animales al agua servida, además evita la proliferación de mosquitos.

• Sistema sub-superficial se puede aislar térmicamente de manera de resistir climas extremadamente fríos.

• No se producen lodos como subproducto del tratamiento, de manera que se evita incurrir en gastos de tratamiento y disposición de los mismos.

• Se pueden lograr calidades en el efluente equivalentes a los tratamientos convencionales.

fósforo por lo general es mínima. • El fósforo, los metales y algunos

orgánicos persistentes se acumulan en los sedimentos del humedal y persisten en el tiempo.

• Los niveles de remoción de patógenos son sólo de 1 ó dos ciclos logarítmicos, por lo cual se suele requerir posterior desinfección.

• Las condiciones predominantes en un humedal de flujo sub-superficial son de tipo anóxicas, lo cual limita la nitrificación del nitrógeno amoniacal.

• En años secos las plantas pueden sufrir daños severos.

• La efectividad a largo plazo de los wetlands aún no está bien determinada. El envejecimiento del humedal puede significar una reducción en los niveles de remoción de contaminantes en el tiempo.

• Pueden requerir tratamiento previo dependiendo de la calidad de efluente deseado.

5HQGLPLHQWRV�(VSHUDGRV��Los humedales permiten tratar aguas con altos niveles de carga orgánica (DBO), sólidos suspendidos (SST), y nitrógeno. Las remociones dependerán básicamente del tiempo de retención que se le de al sistema y pueden resultar altamente variables. Para los parámetros DBO y SST se pueden esperar concentraciones inferiores a 20 [mg/l] en el efluente, dependiendo del tratamiento previo que se le haya dado al agua servida. Con respecto al nitrógeno, los niveles dependerán básicamente de las condiciones de nitrificación que se estén dando en el humedal, requiriéndose por lo general tiempos de retención mayores que los calculados para la remoción de la materia orgánica. Las eficiencias con respecto a la remoción de metales y de patógenos son relativamente bajas, en tanto que la remoción de fósforo por lo general es mínima. En EEUU, un estudio de evaluación realizado por la Agencia de Protección Medioambiental (EPA) con 14 wetlands de flujo sub-superficial arrojó los



siguientes resultados de rendimiento que se muestran a continuación en la Tabla 7.9, donde se pueden apreciar los órdenes de magnitud que toman generalmente los parámetros:

7DEOD��5HVXPHQ�5HQGLPLHQWR��:HWODQGV�GH�)OXMR�6XE�6XSHUILFLDO � &RQFHQWUDFLRQHV>PJ�O@�3DUiPHWUR� $IOXHQWH� (IOXHQWH�'%2�� 28** (5-51)*** 8** (1-15)*** 667� 60 (23-118) 10 (3-23) 1.7� 15 (5-22) 9 (2-18) 1+��1+�� 5 (1-10) 5 (2-10) 12�� 9 (1-18) 3 (0,1-13) 1� 20 (9-48) 9 (7-12) 3� 4 (2-6) 2 (0,2-3) *Tiempo de retención medio 3 días (rango de 1 a 5 días)

**Valor medio ***Rango de valores

Fuente: U.S. EPA, 1993

'LVHxR�\�2SHUDFLyQ�HQ�&OLPDV�([WUHPDGDPHQWH�)UtRV��6��:DOODFH�HW�DO��>��@� La adaptación de wetlands artificiales a climas con temperaturas bajo cero grados celsius requiere alguna estrategia para aislar el sistema del frío. El mayor problema se produce cuando se tienen inviernos extremadamente fríos, sin una adecuada cobertura de nieve, ya que esta última ayuda mucho en el aislamiento del sistema, previniendo que el agua que circula por el wetland se congele. Contrario a las creencias populares, el hielo es un aislante muy malo y tiene una conductividad térmica de alrededor de cuatro veces la del agua líquida, lo cual produce que el sistema pierda energía hacia la atmósfera. Si la situación descrita anteriormente se mantiene en el tiempo, el wetland inevitablemente se congela, con lo cual se pierden las nociones básicas del tratamiento, que son que el agua escurra y que exista una cierta temperatura para que ocurran los procesos naturales de degradación de contaminantes. Ante este problema, las investigaciones apuntan hacia la utilización de un material natural aislante, que puede estar compuesto por corteza de árbol, paja de pino, chips de madera, juncos (típicos de zonas pantanosas), compost proveniente de poda de jardines, etc., que se coloque a nivel de superficie para evitar la exposición a las bajas temperaturas. Valores referenciales hablan de



una capa de 15cm de material aislante, con una capa intermedia de aire (entre el material aislante y el nivel de terreno) de unos 5cm. El tipo de material aislante que se utilice puede influenciar fuertemente el rendiminento del wetland, con respecto a la remoción de materia orgánica, tal como se puede apreciar en la Figura 7.5. El material aislante debe cumplir los siguientes requisitos: • Estar suficientemente estabilizado, de modo de no introducir una carga

orgánica adicional al sistema. • Tener un contenido de nutrientes balanceado y un pH cercano al neutro. • Tener una estructura “abultada” con elevado contenido de fibra de manera de

proveer buen aislamiento térmico y evitar que se lave o escurra el material hacia el medio de soporte (grava).

• Tener capacidad de almacenamiento de humedad suficiente como para que las plantas y semillas no estén sometidas a condiciones de sequía.

)LJXUD��(IHFWR�GHO�0DWHULDO�$LVODQWH�HQ�HO�5HQGLPLHQWR�

De la figura anterior se aprecia una diferencia considerable en remoción de materia orgánica de acuerdo al tipo de aislante utilizado, según un estudio realizado en Minnesota con 6 Wetlands de flujo sub-superficial. En el caso en que el material aislante es considerado “bueno”, las remociones son en la mayoría de los casos superiores al 80%. En caso contrario, éstas fluctúan entre un 20 y un 70% de remoción aproximadamente, observándose gran dispersión



en los datos a lo largo del tiempo. En el caso en que el aislante es “malo”, el rendimiento del Wetland mejora considerablemente a través del tiempo producto de la estabilización del material aislante. Para el caso en que el aislante es “bueno”, el rendimiento obtenido no sólo es mejor sino que además es bastante más constante en el tiempo. Con respecto a la remoción de nitrógeno, las investigaciones demuestran que en los wetlands de flujo sub-superficial horizontal de diseño estándar no se logra la transferencia de oxígeno necesaria para satisfacer las demandas tanto carbonáceas como nitrogenadas. Para estos efectos es necesario tener configuraciones especiales de reactores en que se tengan tasas más elevadas de transferencia de oxígeno. 5HTXHULPLHQWRV�GH�7HUUHQR� Luego de realizar una revisión bibliográfica para estimar los requerimientos de área de un wetland artificial de flujo sub-superficial, se llega a la conclusión de que la información publicada por la EPA es la más adecuada y actualizada con respecto al tema. En base a ello se ha elaborado la Tabla 7.10 a modo de referencia, considerando las tasas de carga típicas para el parámetro DBO5 a una temperatura de 20ºC.

7DEOD��5HTXHULPLHQWRV�GH�7HUUHQR�SDUD�:HWODQGV�GH�)OXMR�6XE�6XSHUILFLDO�� Carga[Kg/d] Área requerida[m2] Población[hab] Caudal[l/s] min max min max

500 0,74 1,91 11,16 122 1.659 1000 1,48 3,83 22,31 244 3.318 2000 2,95 7,65 44,63 488 6.635 3000 4,43 11,48 66,94 731 9.953 4000 5,90 15,30 89,25 975 13.271

��)XHQWH� Elaboración propia, adaptado de EPA SF Wetlands Technology Fact Sheet (2000) [18]�

� De la tabla anterior se desprende que el área requerida resulta ser bastante mayor que en los tratamientos convencionales mecanizados, en donde el terreno de una planta de tratamiento de aguas servidas para 3000 habitantes puede ser del orden de los 1000 m2. Si se calcula el requerimiento de área unitario, a partir de la Tabla 7.10, se obtiene un valor mínimo de ��>Pð�S�H�@ y un valor máximo de ��>Pð�S�H�@. Referencias bibliográficas hablan de � a � m2 por persona [18]. Si se requiere diseñar para remover otros parámetros, como son los nitratos, el nitrógeno amoniacal, el nitrógeno total y el fósforo total, estos requerimientos de área pueden verse aumentados significativamente, teniéndose un valor de área máxima del orden de 160.000 [m2] para 4000 habitantes al considerar el



amoníaco como parámetro de interés (ver Anexo Requerimientos de Area Wetlands Sub-Superficiales). &RVWRV� Los principales costos de capital involucrados corresponden a: • Costos del terreno • Excavación y movimientos de tierra • Impermeabilización • Rellenos con grava • Compra de plantas • Estructuras de entrada y salida del flujo • Cañerías para interconexiones hidráulicas De los ítems mencionados anteriormente, la grava y la impermeabilización pueden ser los más caros. Es por ello que dependiendo de las condiciones del sitio en particular, los costos pueden variar mucho. A modo de ejemplo, si cercano al terreno existe disponibilidad de grava, el mayor costo lo representará entonces la impermeabilización. Por otro lado, si el terreno posee suelos arcillosos con los que se puede realizar una buena impermeabilización, entonces el mayor costo lo representará la grava. La información disponible acerca de costos en Chile es bastante escasa. Es por ello que lo que se presenta a continuación en la Tabla 7.11 corresponde a estudios realizados en EEUU para un wetland de 4.38 [l/s], información que debe servir a modo de referencia y no como valor absoluto, ya que los costos variarán dependiendo de cada proyecto en particular.

7DEOD��&RVWRV�GH�&DSLWDO�\�GH�20�SDUD�XQ�:HWODQG�6XE�6XSHUILFLDO�GH��>O�V@� &RVWRV�� ,PSHUPHDELOL]DFLyQ� ,PSHUPHDELOL]DFLyQ�

,WHP� 1DWXUDO� FRQ�0HPEUDQD�3OiVWLFD�&RVWR�WHUUHQR� 11.200.000 11.200.000 ,QYHVWLJDFLyQ�VXHOR�VLWLR� 2.520.000 2.520.000 /LPSLH]D�WHUUHQR� 4.620.000 4.620.000 0RYLPLHQWRV�GH�7LHUUD� 23.100.000 23.100.000 ,PSHUPHDELOL]DFLyQ� 0 46.200.000 *UDYD � 99.470.000 99.470.000 3ODQWDV� 3.500.000 3.500.000 -DUGLQHUtD� 4.620.000 4.620.000 (VWUXFWXUDV�HQWUDGD�VDOLGD� 11.620.000 11.620.000 6XEWRWDO� 160.650.000 206.850.000 ,QJHQLHUtD��WUiPLWHV�OHJDOHV� 93.100.000 119.840.000 7RWDO�&RVWRV�GH�&DSLWDO� 253.750.000 326.690.000 &RVWRV�GH�2��0�>��DxR@� 4.200.000 4.200.000 *9.175m3 de grava de 1,9cm



��)XHQWH� Elaboración propia, adaptado de EPA SF Wetlands Technology Fact Sheet (2000)[18]�

De la información anterior se desprende que, tal como se había mencionado anteriormente, los costos de la grava y de la impermeabilización son los más gravitantes en el presupuesto (30% y 14% respectivamente con respecto al total del presupuesto). El análisis comparativo de los costos durante el ciclo de vida del Wetland se presenta en la Tabla 7.12, contrastado con los de un sistema de tratamiento convencional, consistente de reactores batch secuenciales (SBR), diseñado para un mismo caudal y calidad del efluente.

7DEOD��&RPSDUDFLyQ�GH�&RVWRV�HQWUH�:HWODQG�6XE�6XSHUILFLDO�\�6%5� $OWHUQDWLYD�,WHP�� :HWODQG�6XE�6XSHUILFLDO� 6%5�&RVWRV�GH�&DSLWDO�>�@� 326.690.000 773.150.000 &RVWRV�GH�20�>��DxR@� 4.200.000 74.620.000 9DORU�3UHVHQWH�&RVWRV �>�@� 362.446.700 1.408.431.500 &RVWR�SRU�P��WUDWDGR�>�@� 135 567 *Factor del valor presente de la serie uniforme=8,51, a 20 años, 10%interés ��)XHQWH� Elaboración propia, adaptado de EPA SF Wetlands Technology Fact Sheet (2000) [18]�

De la información presentada en la tabla anterior se desprende que tanto los costos de inversión como los de O&M son sustancialmente menores en el caso del Wetland, en comparación con la tecnología SBR. Lo anterior se ve reflejado tanto en el valor presente de los costos como en el costo del tratamiento, los cuales son bastante menores para el caso del Wetland. Al comparar con las tecnologías convencionales (lodos activados, biodiscos), los costos de capital del wetland son mayores, en tanto que su costo de O&M es sustancialmente más bajo, tal como se verá más adelante en la evaluación económica. �� %,2),/75$&,Ï1��5+,=2),/75$&,Ï1�<�/20%5,),/75$&,Ï1� $QWHFHGHQWHV� Las tecnologías no convencionales de Biofiltración + Rhizofiltración y Lombrifiltración han sido analizadas recientemente por Santibáñez, J. (2002)[20], en un estudio experimental con plantas piloto, con caudal medio de diseño Q= 1[l/s], construidas en las dependencias de la Planta Cexas de Melipilla, por Aguas Andinas S.A. La experiencia se llevó a cabo durante el período Agosto 2001 a Junio 2002. Debido a que estas tecnologías son extensamente evaluadas en dicho estudio, sólo se presentarán a continuación las principales conclusiones derivadas de éste.



Se concluye que el período de evaluación es insuficiente como para determinar de manera cierta la real capacidad de tratamiento de los sistemas en estudio, por lo que se requiere un horizonte de evaluación más extenso, en especial para el sistema de Biofiltración + Rhizofiltración. De acuerdo a los antecedentes operacionales y de la eficiencia del tratamiento mismo, el sistema de lombrifiltración resultó ser un sistema que puede ser muy atractivo para el tratamiento de aguas servidas en pequeñas comunidades, dado sus bajos costos de inversión, O&M, siempre y cuando se optimicen las falencias detectadas en el estudio (Santibáñez, 2002). A modo de desafío Santibañez plantea, al finalizar su estudio, la investigación en una instalación experimental de un sistema de tratamiento alternativo consistente de Biofiltración + Lombricompostaje de Lodos. 9HQWDMDV�\�'HVYHQWDMDV��Las principales ventajas y desventajas de los sistemas antes mencionados se presentan a continuación.

7DEOD��9HQWDMDV�\�'HVYHQWDMDV�6LVWHPD�/RPEULILOWUDFLyQ�9HQWDMDV� 'HVYHQWDMDV�• Gran capacidad para adaptarse

rápidamente al tratamiento • Posee potencial de optimización

(aumentar tasa hidráulica) • Responde favorablemente a las

distintas condiciones ambientales durante la operación.

• No genera lodos. • Recuperación rápida ante

aumento de cargas orgánicas no controladas.

• Bajo costo de inversión y de O&M. mantención.

• Deficitario sistema de riego. • Necesidad de horqueteo que

complica su aplicación en grandes instalaciones.

• Necesidad de incorporar viruta de madera cada 4 meses para no alterar las bondades del tratamiento.

• Posible proliferación de vectores sanitarios.

• Climas extremadamente fríos pueden afectar el crecimiento de las lombrices en el lecho.

)XHQWH� Santibáñez (2002)

7DEOD��9HQWDMDV�\�'HVYHQWDMDV�6LVWHPD�%LRILOWUDFLyQ��5KL]RILOWUDFLyQ�9HQWDMDV� 'HVYHQWDMDV�• Fácil de operar. • Biofiltro es muy utilizado en el

tratamiento de aguas servidas. • Efluente presenta bajos

contenidos de Sólidos Suspendidos.

• Rhizocompostaje de lodos.

• Vulnerable a cambios de operación.

• Potencial saturación del lecho con elementos inorgánicos.

• Phragmites Australis sensible a clima extremo (altas y bajas temperaturas) y vulnerable a



plagas de insectos. • Recuperación lenta ante aumento

de cargas orgánicas no controladas.

)XHQWH� Santibáñez (2002) ��$SOLFDFLyQ�HQ�&KLOH� Los resultados de las plantas pilotos sugieren que ambos sistemas cumplen con las exigencias ambientales vigentes, sin embargo, por problemas de tipo operativo, se ha visto la necesidad de realizar algunos cambios en los diseños originales, que hagan posible plantear su aplicación para el tratamiento de aguas servidas de pequeñas localidades [21]. �� &20(17$5,26�<�&21&/86,21(6� �� $VSHFWRV�7pFQLFRV��a) Lagunas Aireadas:

• Con respecto a los rendimientos esperados, las lagunas aireadas, adecuadamente diseñadas y operadas, pueden producir un efluente con niveles por debajo de 30[mg/l] tanto en DBO5 como en SST. Lo anterior considera la utilización de unidades de sedimentación al final de la línea de tratamiento, de manera de evitar exceso de material particulado en el efluente. Se pueden lograr niveles de remoción de DBO5 de hasta 95%[14].

Durante los meses de verano, se producirá un aumento significativo en el consumo de oxígeno producto de la nitrificación. Es por ello que los sistemas que no hayan sido diseñados para nitrificar, probablemente presentarán fallas en cuanto a los requerimientos de DBO5 en el efluente, producto de una escasez de oxígeno disuelto en el medio.

Debido a condiciones más estables de pH y alcalinidad, la remoción de fósforo es menor que en lagunas facultativas. Se pueden esperar remociones de 15-25%. En cuanto a la remoción de patógenos, el sistema requerirá desinfección adicional si se requieren niveles de coliformes fecales menores que 1000[NMP/100ml] en el efluente.

• Con respecto a los requerimientos unitarios de área, para el caso de

Chile, se obtuvieron valores de ��, ��, ��, y �� >Pð�S�H�@ para las



zonas Norte, Centro, Sur y Austral respectivamente. Los rangos de valores para la razón superficie/población son bastante estrechos, de manera que se puede tener una buena aproximación al requerimiento de área de acuerdo a la zona en estudio.

• Para la Densidad de Potencia, considerando las distintas zonas del país,

los resultados varían entre los �� y �� >:�Pñ@� (ver Tabla 7.6), considerando las condiciones más desfavorables, es decir, la época de verano. Si se considera que los aireadores funcionan las 24 horas del día, el consumo de energía por flujo unitario varía aproximadamente entre ��\��>.:K�Pñ@.

• Con respecto al número de horas dedicado a O&M, éste se estima para el

caso Chileno en aproximadamente ��>KUV�GtD@� b) Wetlands Sub-Superficiales:

• Con respecto a los rendimientos esperados, los humedales permiten tratar aguas con altos niveles de carga orgánica (DBO), sólidos suspendidos (SST), y nitrógeno. Las remociones dependerán básicamente del tiempo de retención que se le de al sistema y pueden resultar altamente variables.

Para los parámetros DBO y SST se pueden esperar concentraciones inferiores a 20 [mg/l] en el efluente. Con respecto al nitrógeno, los niveles dependerán básicamente de las condiciones de nitrificación que se estén dando en el humedal, requiriéndose por lo general tiempos de retención mayores que los calculados para la remoción de la materia orgánica. Las eficiencias con respecto a la remoción de metales y de patógenos son relativamente bajas, en tanto que la remoción de fósforo por lo general es mínima.

• En climas extremadamente fríos, se requiere la utilización de un material

natural aislante, que puede estar compuesto por corteza de árbol, paja de pino, chips de madera, juncos (típicos de zonas pantanosas), compost proveniente de poda de jardines, etc., que se coloque a nivel de superficie para evitar la exposición a las bajas temperaturas. Valores referenciales hablan de una capa de 15cm de material aislante, con una capa intermedia de aire (entre el material aislante y el nivel de terreno) de unos 5cm. De esta manera, se evita que el wetland se congele cuando se encuentra sometido a temperaturas bajo cero.

• Los requerimientos unitarios de área, calculados para la remoción de la

materia orgánica, varían entre los ��>Pð�S�H�@�y los �� >Pð�S�H�@. De acuerdo a referencias bibliográficas[18], estos estarían entre � y ��>Pð�S�H@.



• Se estima que el número de horas dedicado a O&M por parte de los

operadores es similar al caso de las lagunas aireadas, es decir, ��>KUV�GtD@. c) Biofiltración + Rhizofiltración y Lombrifiltración: Las tecnologías analizadas por Santibáñez (2002), según se explicó anteriormente, corresponden a la Biofiltración + Rhizofiltración y Lombrifiltración. Según este autor, la etapa de evaluación en plantas piloto habría presentado problemas de tipo operacional, por lo que se requeriría de mayores estudios y análisis para comprobar su real efectividad y factibilidad para localidades rurales concentradas. El detalle de los inconvenientes que surgieron durante el desarrollo de las experiencias pilotos puede ser consultado directamente en el trabajo de este autor [20]. �� 5DQJRV�3REODFLRQDOHV� A continuación se presenta una aproximación, en base a los antecedentes presentados anteriormente, de los rangos poblacionales sobre los que resultan convenientes los distintos sistemas de tratamiento. Los sistemas de Biofiltración + Rhizofiltración fueron evaluados para poblaciones del orden de los 500-700 habitantes, ya que las experiencias aún se encuentran a nivel de plantas piloto. El sistema de Wetland sub-superficial se estima conveniente para poblaciones menores que del orden de 2.000 habitantes, valor sobre el cual el sistema se encarece y puede resultar comparativamente desventajoso [18]. Sin embargo, si cercano al lugar elegido existe grava disponible a bajo costo o si el terreno mismo posee arcillas que pueden ser utilizadas en la impermeabilización del fondo del Wetland, se puede pensar en poblaciones mayores que la señalada. Las lagunas aireadas poseen un rango poblacional bastante amplio, se utilizan tanto en zonas rurales como urbanas, por lo que la población de diseño puede variar desde cientos de habitantes (200-800) hasta varios miles (5.000-10.000). �� &RPHQWDULRV�\�&RQFOXVLRQHV�)LQDOHV� a) Lagunas Aireadas • El sistema es atractivo para pequeñas comunidades rurales en donde no se

cuenta con el terreno suficiente como para construir una laguna de estabilización o algún otro sistema de tratamiento natural como por ejemplo un wetland de flujo superficial. Los requerimientos de terreno son un tanto más elevados que para las tecnologías convencionales mecanizadas



(aireación extendida o biodiscos), sin embargo no son excesivamente grandes como para impedir su instalación en localidades rurales concentradas.

• Resulta ser una alternativa atractiva desde el punto de vista costo-eficiencia,

ya que tanto los costos de inversión como de operación y mantenimiento resultan ser bajos en comparación con otras tecnologías, tal como se vio con detalle en la evaluación económica.

• El diseño en Chile no necesariamente se ha basado en el modelo de

Michaelis-Menten, y no existen criterios estandarizados ni consenso con respecto a los coeficientes cinéticos involucrados.

• De ser adecuadamente diseñadas y operadas, las lagunas aireadas de

mezcla parcial pueden ser un tratamiento secundario muy efectivo, tanto desde el punto de vista de los costos como de la calidad del efluente deseado, para comunidades rurales o suburbanas.

b) Wetlands de Flujo Sub-Superficial • La tecnología de Wetlands artificiales sub-superficiales resulta ser una

alternativa interesante para pequeñas comunidades y, según los antecedentes revisados, parece ser factible tanto técnica como económicamente.

• La alternativa presenta claras ventajas de costos de O&M, frente a los otros

sistemas convencionales de tratamiento, ya que no posee mayor equipamiento y no se requiere de personal altamente capacitado.

• Los requerimientos de área, para este tipo de wetlands, no resultan

significativamente mayores que para las lagunas aireadas o que para los tratamientos mecanizados convencionales. Si se requiere remoción de nutrientes, entonces estos requerimientos pueden verse aumentados sustancialmente.

• En lugares donde naturalmente existan humedales, la alternativa Wetland

artificial toma una ventaja comparativa grande, ya que se puede realizar una restauración del Wetland existente para lograr el tratamiento deseado, reduciendo de esta manera las inversiones en vegetación y asegurando que el clima es propicio para el desarrollo del humedal.

• Se concluye que los Wetlands artificiales de flujo sub-superficial son una

alternativa real y factible para ser instalada en pequeñas localidades, en donde, por lo general, no se cuenta con grandes presupuestos ni con mano de obra calificada para la operación de alternativas convencionales mecanizadas, evitando de esta manera una serie de inconvenientes tanto en



el tema de los recursos financieros como en el rendimiento de la planta de tratamiento.

c) Biofiltración más Rhizofiltración y Lombrifiltración Según se explicó con anterioridad, se requiere de cambios en los diseños de las plantas pilotos originales, que permitan evaluar si realmente son sistemas factibles para pequeñas localidades.

&$3,78/2�9,,,��(9$/8$&,Ï1�(&21Ï0,&$��

�� (9$/8$&,Ï1�(&21Ï0,&$�

Capítulo VIII Evaluación Económica

(9$/8$&,21�(&21Ï0,&$��El objetivo principal de esta sección es dar a conocer al lector acerca de inversiones, costos y beneficios actualizados asociados a las distintas alternativas de tratamiento, de manera de tener una referencia rápida al momento de tomar en cuenta el aspecto económico al evaluar entre una tecnología u otra. �� ,19(56,21(6�(1�62/8&,21(6�6$1,7$5,$6� La información correspondiente a inversiones en sistemas de alcantarillado no es muy extensa puesto que no corresponde al objetivo principal de esta tesis, que son los sistemas de tratamiento. A pesar de esto se han incluído, por considerar que están muy ligados lo uno con lo otro. A modo de ejemplo se presenta en la Tabla 8.1 el resumen de tres proyectos ya construidos con alcantarillado tradicional, correspondientes a la solución sanitaria de tres villas o poblados, llamados Santa Elena, Santa Claudia y La Obra, todos ellos ubicados en la VII Región. La información ha sido recopilada de los estados de pago que efectúan los contratistas a la Municipalidad de Curicó, considerando los montos totales presupuestados, de manera de asegurar que los valores corresponden a las obras que finalmente se llevaron a cabo.

7DEOD��,QYHUVLRQHV�HQ�6ROXFLRQHV�6DQLWDULDV� 9LOOD

$xR� ��6ROXFLRQHV 6DQLWDULDV ,QYHUVLyQ��$FWXDOL]DGD�� &RVWR�8QLWDULR�>��VROXFLyQ@�

Santa Elena 1998 210 215.865.064 1.027.929 Santa Claudia 1998 250 331.057.906 1.324.232 La Obra 2001 239 359.813.481 1.505.496 )XHQWH� Elaboración propia en base a información de archivos técnicos de la Municipalidad de Curicó. Montos actualizados en pesos ($) del año 2003.

El año que aparece en la tabla es el año de construcción en tanto que el número de soluciones sanitarias corresponde al número de sitios o familias saneadas. Al calcular el costo unitario por solución se obtienen valores en un rango de 1000-1500 pesos por solución. Este rango no debe ser tomado como un valor absoluto ya que los valores varían dependiendo del proyecto en particular del que se trate. Sin embargo, estas cifras pueden ser tomadas como una referencia actualizada y confiable al respecto. La actualización se realizó en base a la inflación media anual (IPC) tomada del Instituto Nacional de Estadísticas (INE). Las inversiones mostradas anteriormente incluyen instalación de faenas, obras de construcción de los lotes con servicios, instalaciones domiciliarias de lotes con servicios, relleno pozos negros y alcantarillado sanitario, es decir, dejar los


sitios conectados al agua potable y con caseta sanitaria conectada al alcantarillado domiciliario y a la red de alcantarillado sanitario de la villa. Los detalles de estos presupuestos se pueden consultar en el Anexo Evaluación Económica. �� ,19(56,21(6�(1�3�7�$�6�� La síntesis de la información que se ha logrado recopilar se presenta en la Tabla 8.2. La inversión per cápita que se muestra corresponde a la inversión repartida bajo un cierto número de beneficiados con la construcción de las obras. Detalles de los presupuestos y estimaciones se pueden encontrar en el Anexo Evaluación Económica.

7DEOD��,QYHUVLRQHV�HQ�3ODQWDV�GH�7UDWDPLHQWRV�GH�$JXDV�6HUYLGDV�3ODQWD�GH�7UDWDPLHQWR� $xR� 7LSR� ,QYHUVLyQ�SHU��&iSLWD��>��KDE@�

María Pinto 1996 Biodiscos 54.619 San Enrique 1996 Biodiscos 54.619

Santa Claudia 1998 Biodiscos 32.710 Santa Elena 1998 Lodos Act. Aireación Ext. 35.296

La Obra 2001 Lodos Act. Aireación Ext. 32.871 Montos actualizados en pesos ($) del año 2003. 1considera la población beneficiada con la inversión, ya que se llevan a cabo inversiones por etapas. )XHQWH� Elaboración propia en base a información de archivos técnicos de las Municipalidades de María Pinto y Curicó.

De la información anterior se desprende que la inversión inicial no es necesariamente más fuerte en una tecnología que en otra (aireación extendida vs. biodiscos), dado que los montos más elevados que presentan María Pinto y San Enrique podrían estar asociados a costos más elevados de construcción puesto que son plantas más antiguas. Para plantas del mismo año, es decir Santa Claudia versus Santa Elena, los montos son muy parecidos y la diferencia es despreciable. Los costos de Operación y Mantenimiento se analizan más adelante. �� $1È/,6,6�(&21Ï0,&2�$/7(51$7,9$6�� La evaluación económica se ha realizado desde el punto de vista privado, más específicamente desde el punto de vista de los Comité de Agua Potable Rural, con el fin de contar con una herramienta que permita a los Comité tener alguna referencia acerca de la tarifa a cobrar por el tratamiento de las aguas servidas de manera de hacer el sistema autosuficiente, sin obtener utilidades ni pérdidas. El costo unitario [$/m³] es el valor de la tarifa por tratamiento tal que el VPN del proyecto se hace nulo. Es decir, es la tarifa para la cual los ingresos actualizados se hacen iguales a los costos actualizados.


Los proyectos de planta de tratamiento correspondientes a aireación extendida y biodiscos se han evaluado considerando un caudal de diseño de 6[l/s], dado que la mayor parte de los antecedentes de los que se dispone corresponden a plantas de este tamaño. Se consideró una tasa de crecimiento poblacional de un 3% anual, una dotación de agua potable de 150[l/hab/d] y un coeficiente de recuperación de 0.85. Los proyectos se han evaluado a precios privados para una vida útil de 20 años, con una tasa de descuento del 10%. �� ,QJUHVRV� Los ingresos anuales considerados provienen exclusivamente del cobro de la tarifa por tratamiento y varían año a año dependiendo de la población que se va conectando a la PTAS. Detalles se pueden consultar en el Anexo Evaluación Económica. �� &RVWRV� Los costos anuales asociados al tratamiento se han separado de acuerdo a los siguientes items: • &RVWRV�GH�,QYHUVLyQ: ,QYHUVLyQ�,QLFLDO� La inversión inicial presentada en la Tabla 8.3 corresponde al monto total invertido en la planta de tratamiento en el año 0. Este monto ha sido estimado en base a los presupuestos que se detallan en el Anexo Evaluación Económica, a estudios realizados en el extranjero para el caso de las lagunas aireadas (Dewolfe & Tremblay McHill University, USA, 2001) y a la información de costos presentada para los Wetlands en la Tabla 7.11. Todas las tecnologías consideran inversiones en dos etapas, a excepción de los biodiscos, ya que los presupuestos revisados de estos últimos consideran un tamaño de planta capaz de satisfacer las necesidades de la población para el año 20.

7DEOD��1LYHOHV�GH�,QYHUVLyQ�6LVWHPD�GH�7UDWDPLHQWR� ,QYHUVLyQ�,QLFLDO�>00�@� 3REODFLyQ�'LVHxR�>KDE@� &DXGDO�GH�'LVHxR�>O�V@�Aireación Extendida 70 4066 6

Biodiscos 120 4066 6 Laguna Aireada 45 4066 6

Wetland* 197 2968 4.38 *Inversión aproximada a realidad chilena (costo ingeniería=1/3 costo ing. USA y costo grava = ½ costo grava USA) )XHQWH� Elaboración propia (2003)


Estos valores son sólo referenciales y se harán variar más adelante en el análisis de sensibilidad de la inversión. ,QYHUVLyQ�GH�$PSOLDFLyQ��En la siguiente Tabla 8.4 se muestra el resumen de las inversiones de ampliación consideradas para la segunda etapa de los proyectos.

7DEOD��5HVXPHQ�,QYHUVLRQHV�GH�$PSOLDFLyQ�7LSR�GH�7HFQRORJtD� ,QYHUVLyQ�GH�$PSOLDFLyQ �Aireación Extendida 35%

Biodiscos - Laguna aireada 25%

Wetland 25% *expresada como % de la inversión total inicial. )XHQWH� Elaboración propia (2003)

Las ampliaciones se realizan en el año 11 del horizonte de evaluación. Para el caso de biodiscos, no se considera ampliación de la planta puesto que las inversiones iniciales corresponden a la población de diseño del año 20, es decir, la planta no requiere ampliación. ,QYHUVLyQ� GH� 5HHPSOD]R: Se considera una inversión en el año 11 por reemplazo de equipos que se encuentren depreciados, información que se presenta en la Tabla 8.5 . La depreciación de los equipos se consideró a 10 años plazo.

7DEOD��,QYHUVLRQHV�GH�5HHPSOD]R�7LSR�GH�7UDWDPLHQWR� ,QYHUVLyQ�GH�UHHPSOD]R �Aireación Extendida 70%

Biodiscos 90% Lagunas Aireadas 70%

Wetland - *expresada como porcentaje de la inversión inicial en equipos. )XHQWH� Elaboración propia (2003)

Para el caso de aireación extendida, al igual que para las lagunas aireadas, el reemplazo de equipos corresponde a un 70% de la inversión inicial en equipos, por considerar que existen ciertas partes no móviles en los equipos que no son necesarias de reemplazar. Para el caso de los biodiscos esta cifra aumenta a un 90% por considerarse un sistema más suceptible a fallas mecánicas. En el caso de los wetlands el equipamiento es mínimo o nulo por lo tanto no se considera reemplazo de equipos.


,QYHUVLyQ�HQ�2EUDV�&LYLOHV�\�(TXLSRV�� Con el fin de establecer más adelante cuáles son los costos de mantenimiento asociados, se deben conocer los montos invertidos en obras civiles y en equipos, información que se presenta en la Tabla 8.6.

7DEOD��,QYHUVLyQ�HQ�2EUDV�&LYLOHV�\�(TXLSRV�7LSR�GH�7UDWDPLHQWR� ,QYHUVLyQ�HQ�2EUDV�&LYLOHV � ,QYHUVLyQ�HQ�(TXLSRV �Aireación Extendida 25% 40%

Biodiscos 25% 45% Lagunas Aireadas - 40%

Wetland 10% - *La inversión tanto en obras civiles como en equipos que requieren mantención se expresa como % de la inversión total. )XHQWH� Elaboración propia (2003)

• &RVWRV�GH�2SHUDFLyQ��6XHOGR� GHO� 2SHUDGRU�� Para el caso de aireación extendida y biodiscos, se considera un sueldo de $230.000 por mes, lo cual equivale a un costo anual de $2.760.000. Para el caso de la laguna aireada y el wetland, este costo se redujo a la mitad ($1.380.000 por año) producto de la menor atención que requieren estos sistemas por parte de los operadores. �*DVWRV� $GPLQLVWUDWLYRV�� Incluye los costos del material propio del funcionamiento administrativo de la planta (artículos de oficina, calefacción, etc.) Se considera un monto global de $1.500.000 anuales, igual para todos los tipos de tratamiento. �&DSDFLWDFLyQ�\�DGLHVWUDPLHQWR�GHO�SHUVRQDO��Se considera un monto global de $500.000 anuales para aireación extendida y biodiscos. Para laguna aireada y wetland este costo se redujo a la mitad producto de la simplificación de los procesos de tratamiento. �9DULRV�� Este ítem incluye elementos tales como vestuario del plantero, herramientas, bencina, etc. Se considera un monto global de $500.000 anuales, igual para todos los tipos de tratamiento analizados. �(QHUJtD�(OpFWULFD��Los costos por energía eléctrica vienen dados de acuerdo al consumo que presentan los equipos, considerando un costo de 60[$/KWh]. Se han estimado los costos por energía eléctrica de acuerdo al siguiente equipamiento: Aireación extendida: Bombas pozo de impulsión, soplador (aire tanto para tanque de aireación como para digestión aeróbica lodos), bombas de lodos, bomba dosificadora de cloro e iluminación del recinto.


Biodiscos: Bombas pozo de impulsión, filtro rotatorio, biodisco, digestor de lodos mecánico superficial, bombas de lodos, bomba dosificadora de cloro e iluminación del recinto. Laguna Aireada: Aireadores mecánicos superficiales (consumo energético por flujo unitario estimado en 0.5 [KWh/m3]), bomba dosificadora de cloro e iluminación del recinto. Wetland: No posee mayores equipos, se considera sólo bomba dosificadora de cloro e iluminación del recinto. 'HVLQIHFFLyQ�� Se considera una dosis media de hipoclorito de 4[mg/l]. Los bidones disponibles comercialmente son de 50[lt] con un contenido de cloro de 100[gr/l], con un costo aproximado de $4.000 por bidón. Con estos datos más el caudal del año en cuestión es posible calcular el costo anual de la desinfección. �/RGRV��Por concepto de transporte y disposición final de los lodos se considera un costo de $2500 por m³, salvo para el caso del wetland en donde no se produce lodo como subproducto. No se consideró la eventual posibilidad de obtener un beneficio económico por la venta de lodos estabilizados (biosólidos), situación que se podría producir si se verifica la buena calidad de los lodos o la incorporación de un tratamiento adicional (como por ejemplo compostaje) en la línea de lodos. $QiOLVLV� GH� /DERUDWRULR�� Adicionalmente a los costos de operación antes mencionados, se debiese considerar el costo de muestreos rutinarios y análisis de laboratorio de dichas muestras. • &RVWRV�GH�0DQWHQLPLHQWR�� Los costos anuales totales de mantenimiento se consideran de la siguiente manera: 0DQWHQLPLHQWR� GH� OD� 2EUD� &LYLO�� 0.5% del costo de inversión de las obras proyectadas. 0DQWHQLPLHQWR�GH�ORV�HTXLSRV��2% del costo de inversión de los equipos. Los detalles tanto de costos de operación como de mantenimiento pueden ser consultados en el Anexo Evaluación Económica. �� 5HVXOWDGRV�(YDOXDFLyQ�(FRQyPLFD� Una vez identificadas las inversiones, costos e ingresos asociados al tratamiento, es posible realizar la factibilidad económica de los sistemas de tratamiento mediante la elaboración de los flujos de caja correspondientes. Los


proyectos se han evaluado a precios privados para una vida útil de 20 años, con una tasa de descuento del 10%. Recordemos que el costo unitario [$/m³] es el valor de la tarifa por tratamiento (pesos por m³ de agua servida tratada) tal que el VAN del proyecto se hace nulo. Es decir, es la tarifa para la cual los ingresos actualizados se hacen iguales a los costos actualizados (proyecto sin fines de lucro). El costo mensual por habitante corresponde al valor que deberá pagar cada persona a fin de mes por concepto de tratamiento de agua servida, calculado en base a una dotación media de 150[l/hab-d] y un coeficiente de recuperación de 0.85. Cabe señalar que las localidades pertenecientes al Programa de Agua Potable Rural están exentas de impuestos, tanto de IVA como de impuesto a las utilidades, por lo que no se consideran los impuestos en el flujo de caja. De esta manera, el tema de las depreciaciones se simplifica ya que no tiene sentido considerar depreciaciones si en el flujo de caja no se consideran los impuestos. Con respecto al ítem Ganancias/Pérdidas de Capital en el flujo de caja, éste ha sido despreciado ya que se considera que el valor de reventa (valor económico) de las inversiones fijas es igual al valor libro (valor contable) al momento de liquidar la inversión [23]. Con respecto a los ítems Capital de trabajo y Recuperación del Capital de Trabajo, también se desprecian puesto que la valoración de los recursos monetarios y físicos que requiere el proyecto para mantenerse en funcionamiento son muy escasos o más bien nulos. Se supone que no existe desfase entre los pagos de costos y los flujos de ingresos. Para el ítem valor residual se ha considerado el valor residual del terreno, puesto que éste no se deprecia. Se ha verificado eso sí, que la incidencia de este ítem en la tarifa es despreciable, del orden de 1[$/m3]. Los resultados obtenidos de los flujos de caja, cuyos detalles se pueden ver en el Anexo Evaluación Económica, son los que se muestran en la Tabla 8.7.

7DEOD��5HVXOWDGRV�)OXMR�GH�&DMD�

6LVWHPD� 3REODFLyQ��GLVHxR�>KDE@�&DXGDO��'H��'LVHxR��>O�V@�

&RVWR�8QLWDULR�7UDWDPLHQWR�>��Pñ@�

&RVWR�0HQVXDO�SRU�+DELWDQWH�>��KDE�PHV@�Aireación Extendida 4066 6 161 616

Biodiscos 4066 6 206 788 Laguna Aireada 4066 6 112 429

Wetland 2968 4.38 302 1155 )XHQWH� Elaboración propia (2003)


�� $QiOLVLV�GH�6HQVLELOLGDG�� Respecto de la sensibilidad de la rentabilidad frente a variaciones de aquellas variables más relevantes, se concluyó que dadas las cifras de inversión requeridas por los proyectos, dicha variable resulta ser la inversión, de modo que se analizó el comportamiento del costo unitario (VAN=0) frente a variaciones de ésta, cuyos resultados se muestran en la Tabla 8.8. Adicionalmente se muestra, en la misma tabla, el costo mensual que representa cada tipo de tratamiento por habitante. Las poblaciones de diseño (o su equivalente en caudal de diseño) son las mismas que las presentadas en la Tabla 8.7.

7DEOD��$QiOLVLV�GH�6HQVLELOLGDG�&RVWRV�9DULDFLyQ�,QYHUVLyQ�>�@�

$LU�([W�� %LRGLVFRV� /DJXQD�$LUHDGD� :HWODQG�>��P�@�

>��KDE�PHV@�>��P�@�

>��KDE�PHV@�>��P�@�

>��KDE�PHV@�>��P�@�

>��KDE�PHV@�+50 201 769 270 1033 137 524 431 1648 +25 181 692 238 910 124 474 366 1400 +10 169 646 219 838 117 448 328 1255

0 161 616 206 788 112 429 302 1155 -10 153 585 193 738 107 409 276 1056 -25 141 539 173 662 100 383 237 907 -50 121 463 141 539 87 333 172 658

)XHQWH� Elaboración propia (2003) La comparación debe efectuarse considerando la variación de inversión que el interesado estime más conveniente para cada tipo de tratamiento con respecto a los valores presentados en la Tabla 8.3, además teniendo en cuenta que el Wetland está diseñado para una población menor que el resto de las tecnologías. Dado que el financiamiento de las inversiones, en el caso de las localidades consideradas APR’s, no es realizado generalmente por la comunidad, sino más bien por fondos provenientes del Gobierno de Chile, conviene resaltar entonces el costo unitario del tratamiento [$/m³] suponiendo una inversión nula, es decir suponiendo que las inversiones fueron un regalo para la comunidad, pero que se deben cubrir los gastos de O&M. Bajo este escenario, los costos unitarios son los que se muestran en la Tabla 8.9, de donde se desprende que los costos de O&M de la laguna aireada y del wetland son prácticamente la mitad que los de aireación extendida y biodiscos. Nuevamente se presentan, en la misma tabla, los costos mensuales por habitante.

7DEOD��&RVWRV��VLQ�&RQVLGHUDU�,QYHUVLyQ�9DULDFLyQ�,QYHUVLyQ�>�@� &RVWR�XQLWDULR>��P�@�

$LU�([W�� %LRGLVFRV� /DJXQD�$LUHDGD� :HWODQG�-100 85 84 63 41

9DULDFLyQ�,QYHUVLyQ�>�@� &RVWR�0HQVXDO�SRU�+DELWDQWH�>��KDE�PHV@�


$LU�([W�� %LRGLVFRV� /DJXQD�$LUHDGD� :HWODQG�-100 325 321 241 157

)XHQWH� Elaboración propia (2003)

Bajo este escenario los sistemas de Lagunas Aireadas y Wetland evidentemente presentan ventajas por sobre los otros. �� &RPSDUDFLyQ�FRQ�%LRILOWUDFLyQ��5KL]RILOWUDFLyQ�\�/RPEULILOWUDFLyQ� En el trabajo realizado por Santibáñez (2002) se evaluaron las tecnologías no convencionales de Biofiltración + Rhizofiltración y Lombrifiltración. La evaluación económica realizada por Santibañez considera un flujo de caja a 10 años plazo y con impuesto a las utilidades de un 15%, ambos factores elevan el costo del tratamiento con respecto a la metodología utilizada en este trabajo en que el horizonte es a 20 años y no se consideran impuestos. Los criterios utilizados varían dependiendo del objetivo que se persiga: en el trabajo de Santibañez la evaluación es privada desde el punto de vista de la empresa Aguas Andinas S.A., en cambio, en este trabajo el período de previsión es el utilizado en las recomendaciones de Mideplan y la tasa de impuesto cero corresponde a la realidad de los Comité de Agua Potable Rural que están exentos de impuestos. De manera de poder hacer comparables las tecnologías, se evaluaron las tecnologías no convencionales con un horizonte de 20 años y considerando una tasa nula de impuestos, utilizando los datos de los flujos de caja presentados por Santibañez. Los resultados se muestran en la Tabla 8.10.

�7DEOD��&RVWR�8QLWDULR�$OWHUQDWLYDV�7UDWDPLHQWR�

6LVWHPD� 3REODFLyQ��GLVHxR�>KDE@�&RVWR�8QLWDULR�>��Pñ@�

&RVWR�0HQVXDO��SRU�+DELWDQWH�>��KDE�PHV@�Aireación Extendida 4066 161 616 Biodiscos 4066 206 788 Laguna Aireada 4066 112 429 Wetland 2968 302 1155 Biofiltración + Rhizofiltración 565 416 1591 Lombrifiltro 565 237 907 )XHQWH� Elaboración propia (2003)

Se puede notar, de la tabla anterior y de los resultados presentados por Santibáñez, que al hacer comparables las metodologías, el costo unitario del tratamiento para la Biofiltración bajó de 588[$/m³] a 416[$/m³] para el nivel de inversión base, en tanto que para la lombrifiltración bajó de 329[$/m³] a 237[$/m³]. De lo anterior se desprende que la tecnología más conveniente sería la de Lagunas Aireadas, en tanto que la más desfavorable sería la de Biofiltración + Rhizofiltración. La lombrifiltración parece ser atractiva, sin embargo, según lo


anticipado por Santibáñez, quizás no sería rentable, al igual que la Biofiltración + Rhizofiltración, para caudales mayores que 1[l/s]. El resultado del análisis de sensibilidad de las alternativas, incluyendo la información presentada anteriormente en la Tabla 8.8, es el que se muestra en la Tabla 8.11.

�7DEOD��&RVWR�8QLWDULR�&RPSDUDEOH�$OWHUQDWLYDV�7UDWDPLHQWR�9DULDFLyQ�,QYHUVLyQ�>�@�

$LU�([W�� %LRGLVFRV� /DJXQD�$LUHDGD� :HWODQG� %�5 � /RPEU��>��P�@�

>��KDE�PHV@�>��P�@�

>��KDE�PHV@�>��P�@�

>��KDE�PHV@�>��P�@�

>��KDE�PHV@�>��P�@�

>��KDE�PHV@�>��P�@�

>��KDE�PHV@�+50 201 769 270 1033 137 524 431 1648 584 2233 328 1255 +25 181 692 238 910 124 474 366 1400 500 1913 283 1082 +10 169 646 219 838 117 448 328 1255 450 1721 256 979

0 161 616 206 788 112 429 302 1155 416 1591 237 907 -10 153 585 193 738 107 409 276 1056 382 1461 219 838 -25 141 539 173 662 100 383 237 907 332 1270 192 734 -50 121 463 141 539 87 333 172 658 249 952 147 562

*Biofiltración + Rhizofiltración )XHQWH� Elaboración propia (2003)

Si lo que interesa es nada más que el autofinanciamiento del tratamiento, considerando la inversión como un regalo hacia la comunidad (inversión nula en el flujo de caja), los costos unitarios son los que se presentan en la Tabla 8.12.

7DEOD��&RVWRV�&RPSDUDEOHV��VLQ�&RQVLGHUDU�,QYHUVLyQ�9DULDFLyQ�,QYHUVLyQ�>�@�

&RVWR�XQLWDULR>��P�@�$LU�([W�� %LRGLVFRV� /DJXQD�$LUHDGD� :HWODQG� %�5 � /RPEULI��

-100 85 84 63 41 79 55 9DULDFLyQ�,QYHUVLyQ�>�@�

&RVWR�0HQVXDO�SRU�+DELWDQWH�>��KDE�PHV@�$LU�([W�� %LRGLVFRV� /DJXQD�$LUHDGD� :HWODQG� %�5 � /RPEULI��

-100 325 321 241 157 302 210 *Biofiltración + Rhizofiltración )XHQWH� Elaboración propia (2003)

Es de vital importancia señalar que la evaluación de las tecnologías de aireación extendida, biodiscos y laguna aireada se realizaron para plantas de tratamiento con caudales de diseño de 6[l/s], en tanto que la tecnología wetland se evaluó para un caudal de diseño de 4.38[l/s] y las tecnologías no convencionales se evaluaron por Santibáñez para un caudal de diseño de 1[l/s]. Los resultados pueden variar dependiendo del tamaño de planta que se considere, de manera que estos no son directamente aplicables a otros tamaños de planta.


�� &20(17$5,26�<�&21&/86,21(6��La utilización del indicador económico VAN en la evaluación señala que para un proyecto sin fines de lucro (VAN=0), el sistema de aireación extendida significa un costo unitario de 161[$/m³], el sistema biodiscos significa un costo de 206[$/m³], la laguna aireada 112[$/m³] y el wetland 302[$/m³], para el nivel de inversiones base. Al efectuar la comparación con tecnologías no convencionales, el costo unitario obtenido para la Biofiltración + Rhizofiltración es de 416[$/m³], en tanto que para el sistema de Lombrifiltro el valor es de 237[$/m³]. Al hacer un análisis de sensibilidad considerando el caso extremo en que no se toma en cuenta la inversión inicial por considerar que ésta puede ser un regalo para la comunidad, los costos disminuyen significativamente a 85[$/m³], 84[$/m³], 63[$/m³] 41[$/m³], 79[$/m³] y 55[$/m³] para las tecnologías de aireación extendida, biodiscos, laguna aireada, wetland, B+R y Lombrifiltración respectivamente, presentandose una clara ventaja en las tecnologías de lagunas y wetland con un costo unitario del orden de la mitad del de aireación extendida, biodiscos y B+R. Desde el punto de vista económico, dados los antecedentes presentados, la tecnología de lagunas aireadas pareciese ser la más conveniente para localidades rurales concentradas, dado que el costo unitario del tratamiento resulta ser el más bajo de todas las tecnologías en el caso que se considera nivel de inversión base, y cercano al más bajo (Wetland) para el caso en que se consideran las inversiones como un regalo para la comunidad. Bajo este último escenario el Wetland parece ser una alternativa muy conveniente. Cabe resaltar que la información que se presenta con respecto a los costos unitarios de tratamiento no debe ser malinterpretada, ya que las poblaciones (o caudales) de diseño de estos sistemas no son en todos los casos equivalentes, y no se han homologado producto de la no-linealidad de la información de costos. Para proyectos de distintas características (población de diseño) puede darse el caso de que el orden de preferencia por las alternativas no se mantenga. Por ejemplo, para capacidades mayores que 1[l/s], es posible que el sistema de Biofiltración + Rhizofiltración resulte más conveniente que la Lombrifiltración (Santibañez, 2002) y para poblaciones mayores que 3.000 habitantes, es probable que el sistema wetland sub-superficial se encarezca y su costo unitario sobrepase por ejemplo a la Biofiltración + Rhizofiltración, etc. Los costos unitarios mencionados corresponden únicamente a los correspondientes a Plantas de Tratamiento de Aguas Servidas y no incluyen costos por alcantarillado dado que el objetivo principal es comparar las alternativas de tratamiento. Si se quisieran tener valores referenciales para las tarifas a cobrar por el retiro y tratamiento de las aguas servidas, se debiera


incluir además del costo del tratamiento, el costo unitario por el servicio de alcantarillado.

� ��&$3,78/2�,;��&21&/86,21(6�<��5(&20(1'$&,21(6�� &21&/86,21(6�<�5(&20(1'$&,21(6�

��

Capítulo IX Conclusiones y Recomendaciones


�� 3�7�$�6��620(7,'$6�$�(9$/8$&,Ï1� Las principales conclusiones del estudio de casos son las siguientes.

• El funcionamiento general con respecto a los parámetros DBO5, SST y NKT, de las P.T.A.S. de aireación extendida y biodiscos evaluadas, es bueno.

• Se debe poner énfasis en los sistemas de desinfección, ya que el mayor

incumplimiento de la normativa es en Coliformes Fecales. Para ello se recomienda no utilizar cloro en pastillas, sino más bien cloro líquido.

• Falta capacitación para los operadores, además de mantenimiento

preventivo, seguimiento y asesoría para los sistemas de tratamiento.

• Se debe insistir fuertemente por parte de los Comité de APR en obtener los recursos económicos, tanto para efectuar capacitación de los operadores como para poder contratar, de ser necesario, el seguimiento y asesoría de los sistemas de tratamiento por parte de expertos.

• A pesar de que el rendimiento de las P.T.A.S. convencionales evaluadas

en general es bueno, su operación no es simple, sus costos de O&M no son bajos, y los recursos económicos de los que se dispone en este tipo de zonas rurales no hacen posible la contratación de personal calificado que requieren este tipo de tecnologías.

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• Las tecnologías de Biofiltración+Rhizofiltración y Lombrifiltración estudiadas en plantas piloto necesitan cambios en los diseños originales, producto de problemas en la operación que se han sucitado, por lo que se recomienda no considerarlos aún como una alternativa adecuada, hasta contar con mayores antecedentes que lo respalden.

• Se pone en duda la consideración de los sistemas de tratamiento por

medio de biodiscos, para futuras instalaciones, principalmente producto de las reiteradas fallas mecánicas que se han detectado durante la evaluación y que significan un problema mayor para los Comité de APR.

• Si bien la alternativa de lodos activados modalidad aireación extendida

podría seguir siendo considerada como una de las alternativas factibles para pequeñas localidades, se debe tener en cuenta que no es la única, que tal vez no es la más adecuada y que más vale la pena poner a prueba las tecnologías naturales que se mencionan a continuación en la recomendación final. Si se insiste en los lodos activados modalidad

Capítulo IX Conclusiones y Recomendaciones


aireación extendida, el uso de un modelo como el expuesto en el Capitulo VI puede ser de gran ayuda en el diseño y evaluación de tales sistemas.

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• Se recomienda a las autoridades competentes (MOP), que prefieran los sistemas naturales (lagunas aireadas y wetlands), siempre y cuando sea posible, por sobre los convencionales (lodos activados y biodiscos), como alternativa de tratamiento adecuada para localidades rurales concentradas. Esto producto de la simplicidad en la operación, los bajos costos de O&M y la calidad de efluente equivalente que se puede lograr. Cabe recordar que la O&M serán fundamentales en el éxito de un proyecto y que el sistema se debe autofinanciar mediante el cobro de una tarifa a los usuarios.

• Se sugiere entonces, promover e impulsar toda iniciativa que busque

desarrollar e investigar con más profundidad acerca de este tipo de tratamientos naturales para zonas rurales concentradas en Chile.

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