INFORME DE LABORATORIO DE INGENIERA AMBIENTAL
Visita tcnica
PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES EN SAN JUAN DE
MIRAFLORESHORARIO: C11-06-AMESA: 2Alumnos:Dominguez Bravo, Evelyn
(Responsable)Aliaga Castaeda, HeidyJulca Corsino, Olsteing
Profesor: Zapata Gamarra, Hernn
Fecha de entrega: 2014-12-01
2014 IIOBJETIVOS: Diagnstico y evaluacin del sistema de
tratamiento actual, por lagunas de estabilizacin. Identificacin de
los problemas que causan el mal funcionamiento de la PTAR DE San
Juan. Planteamiento de la alternativa para mejorar la calidad del
efluente y lograr segn normas locales.PLANTA DE TRATAMIENTO DE
AGUAS RESIDUALES EN SAN JUAN DE MIRAFLORES1. Aspectos generales
1.2. Ubicacin Los terrenos para la planta de tratamiento se
ubican en el distrito de San Juan de Miraflores en el lmite con el
distrito de Villa El Salvador, pero la planta recibir los aportes
de caudal de los pobladores de Villa El Salvador mayoritariamente,
ambos distritos pertenecen a la provincia de Lima, departamento de
Lima, Per. Geogrficamente est a 76 55 de longitud este, 12 12 de
latitud sur y entre los 0 y 165 msnm., del centro de la ciudad de
Lima, con direccin sur, se ubica entre los kilmetros 18 y 26 de la
carretera Panamericana Sur.
Distrito de villa El SalvadorDepartamento de LimaPer
Figura 1: Ubicacin del distrito de Villa El Salvador1.3.
PoblacinSegn el Instituto Nacional de Estadistica e Informatica
(INEI), el distrito de Villa El Salvador (VES) tiene una poblacion
al ao 2005 de 350,801 habitantes; y una tasa de crecimiento
poblacional de 1.61%.
Tabla 1. Evolucin de la poblacin en VES 1993 -
2015AoPoblacin
1993227,052
1998290,695
2005350,801
2015b411,552
a Censo Nacional de Poblacin y Vivienda, INEI. b IMP, 1998.
1.4. Actividades econmicasTabla 2: Principales actividades
econmicas del distrito de Villa El SalvadorOrden de importancia
Actividad Breve descripcin
4 Minera No metlicos. Cementeras (Cementos Lima).
3 Agricultura Con base en el reso de las aguas residuales
tratadas.
1 Industria Cuenta con un parque industrial en una zona nucleada
de 153 ha, donde predominan los talleres de carpintera en madera y
metales, as como la industria del calzado
1 Industria
1 Industria
5 Turismo y recreacin Existen dos parques recreacionales (Huscar
y Huayna Cpac).
2 Otras: Comercio El comercio ha cobrado una importancia
creciente (existen aproximadamente 5,000 establecimientos
comerciales).
2. Descripcin del rea del estudioEl proyecto San Juan fue
concebido en el ao 1959 para tratar los desages del distrito de San
Juan de Miraflores y zonas aledaas. Mediante investigaciones se
compruebo que en las condiciones ambientales de Lima, era posible
utilizar lagunas con cargas hasta de 600 kg de DBO/Ha/d y que con
periodos de retencin cortos, de tres das podran reducir el 65% de
DBO y el ndice de coliformes en 60%.
Esto permiti a la Junta Nacional de Vivienda construir el
complejo de lagunas de oxidacin de San Juan que fueron diseadas
para dar servicio a una poblacin de 55,000 habitantes que aportaran
un volumen de agua residual de 13,750 m3/d, (160 l/s) para lo cual
se disponan de 22 hectreas de terreno, cuyos suelos eran arenosos,
permeables.Tabla 3: Caractersticas dimensionales de las lagunas de
estabilizacin San Juan.Sistema rea (H) Largo (m) Ancho (m)
Profundidad (m)
BATERIA ALTA Primera lnea
Lagunas
P1 0.75 96.15 78.00 1.6
P2 0.51 75.68 64.00 1.6
P3 0.51 73.91 69.00 1.6
P4 0.81 108.00 75.00 1.6
S1 1.86 180.00 111.11 1.6
S2 2.12 222.73 110.00 1.6
Sub total: 6.56
Segunda lnea
P5 0.78 113.33 75.00 1.6
S3 1.16 110.00 90.00 1.6
Sub total: 1.84
Tercera lnea
P6 0.78 151.11 45 1.6
S4 1.08 153.33 60 1.6
Sub total: 1.86
BATERIA BAJA Primera lnea
P7 0.98 153.85 78.00 1.6
P8 1.04 133.00 82.71 1.6
P9 0.86 112.00 61.61 1.6
P10 0.72 117.33 75.00 1.6
S5 1.72 144.00 100.00 1.6
S6 1.48 110.37 135.00 1.6
S7 1.20 88.00 150.00 1.6
S8 1.12 133.00 82.71 1.6
Sub total: 9.12
Segunda lnea
P11 0.80 153.00 58.17 1.6
S9 0.52 85.97 57.00 1.6
S10 0.54 66.25 86.00 1.6
Sub total: 1.86
TOTAL REA 21.24
3. Procesos de la planta de aguas residuales
Figura 2: Diagrama de la planta de tratamiento de San Juan
3.1. Tratamiento preliminarLos tratamientos preliminares son
destinados a preparar las aguas residuales para que puedan recibir
un tratamiento sin perjudicar a los equipos mecnicos y sin obstruir
tuberas ni causar depsitos permanentes en tanques. Sirven tambin
para minimizar algunos efectos negativos al tratamiento como,
grandes variaciones de caudal, de composicin y la presencia de
materiales flotantes, tales como aceites y grasas.
En la planta de San Juan se previeron rejas y desarenadores como
parte del tratamiento preliminar.
3.1.1. Cmara de rejasEste dispositivo tena como funcin retener
solidos gruesos, era de dimensiones relativamente grande y estaba
ubicado en la primera unidad de la planta de tratamiento y se
ubicaba en forma transversal al flujo de agua en los canales de
ingreso.Las rejas eran empleadas para proteger de obstrucciones las
vlvulas, bombas, equipos de aireacin, tuberas, tambin contribuyen a
resguardar el aspecto esttico.
Figura 3: Reja fina con limpieza mecanizada.
Cantidad de material retenidoLa cantidad de material que queda
en las rejas es influenciada por condiciones locales, costumbres de
la poblacin, poca del ao.
Remocin y disposicin final del material retenidoLos tamizados no
reciben tratamiento especial, aunque sea aconsejable aadirles cal
para controlar olores y moscas. Estos son llevados a un contenedor
de all los trasladan, encontrndose actualmente a cargo de una
empresa privada.
Figura 4: Remocin material retenido
3.1.2. DesarenadoresLos desarenadores estaban destinados a
retener la arena y otros minerales inertes y pesados que se
encuentran en las aguas residuales (cascotes, gravas, pedazos de
ladrillo, partculas metlicas, carbn, tierra y otros). Estos
materiales son originados de operaciones de lavado, as como de
infiltraciones, desechos industriales, etc. Estas estructuras
suelen colocarse despus de las rejas y antes de los tanques de
sedimentacin primaria y/o lagunas primarias.
La remocin de la arena tiene como finalidad proteger las bombas
contra desgaste, para evitar obstrucciones de tuberas y para
impedir la formacin de depsitos de material inerte en el interior
de sedimentadores y digestores.
Figura 5: Desarenador
3.2. Lagunas de estabilizacin
3.2.1. Lagunas de Mezcla completa.La produccin de biomasa activa
en esta laguna es resultante de la conversin de slidos solubles y
en suspensin a slidos voltiles. La laguna aireada a mezcla completa
acta entonces como un biofloculador, lo cual facilita la
sedimentacin de estos slidos en la laguna facultativa
secundaria.
3.2.2. Lagunas de mezcla parcial En este proceso el oxgeno es
abastecido totalmente en forma artificial por medio de aireadores
mecnicos y la produccin de oxgeno por fotosntesis est ausente o
juega un papel muy reducido en la oxigenacin de la materia
orgnica.
El sistema de lagunas aireadas es un mtodo de tratamiento
biolgico de aguas residuales en que los organismos vivos aerbicos y
los slidos orgnicos, presentes en esas aguas, se mezclan ntimamente
en un medio favorable para la descomposicin aerobia de los slidos.
La eficiencia del proceso depende del mantenimiento continuo del
oxgeno disuelto durante el tratamiento. El nfasis de este proceso
es de reducir la carga orgnica del agua residual a valores
tolerables antes de descargarla a la masa receptora, as como evitar
el problema de malos olores por falta de oxgeno en la primera fase
de tratamiento.
Figura 6: Laguna de mezcla parcial
3.3. Sedimentadores
El agua residual en las lagunas aireadas pasa por un proceso de
turbulencia en el cual los slidos son mantenidos en suspensin o en
el caso de lagunas de mezcla parcial han sedimentado parcialmente,
por lom cual la planta tiene una estructura de disposicin de
lodos.
3.4. Lagunas de maduracin o pulimento
Estas reciben el efluente tratado de una laguna secundaria o de
una laguna de sedimentacin
Figura 7: Laguna de pulimento
Objetivos principales de estas lagunas son:
Presentar las condiciones adecuadas de balance de oxgeno, de
modo que se pueda sustentar una adecuada biomasa de algas
unicelulares en la parte superior de la laguna.
Presentar las condiciones adecuadas de mortalidad bacteriana, lo
cual se da cuando la poblacin de algas al alimentarse bsicamente
del sistema carbonatado, en las horas de mayor insolacin o de mayor
actividad fotosinttica, consume los bicarbonatos y carbonatos,
produciendo un notable incremento del pH y al mismo tiempo una gran
mortalidad bacteriana.
Asegurar una adecuada remocin de nemtodos intestinales.
Asegurar una adecuada remocin de DBO.
Tabla 4: Caractersticas promedio del afluente a las Lagunas de
San Juan.PARMETRO CONCENTRACIN (mg/l)
Alcalinidad 247.60
Conductividad 1177.00
DBO5 174.30
DQO 332.30
N NH3 29.30
N Orgnico 17.20
N NO3 0.04
N NO2 0.08
P total 4.41
ST 1024.00
SST 582.80
SO4 240.30
Coliformes Fecales (NMP/100ml) 5.19 x 107
Fuente: SEDAPAL, 19963.1. Sistema desinfeccinEl proceso de
desinfeccin se realiza para eliminar los microorganismos patgenos
que pueda haber en el agua que ha sido sometida a los tratamientos
primarios y/o secundarios.La desinfeccin se aplica antes del
vertido de las aguas tratadas y los agentes qumicos utilizados son:
cloro y sus compuestos (cloro gas; hipoclorito, dixido de
cloro).
Figura 8: Edificio de cloracin
4. Condiciones y problemas encontrados en la planta4.1.
Condiciones actuales
Tabla 5: Caractersticas actuales en la Ptar de San
JuanUbicacin:Distrito San Juan Miraflores.
Caudal de diseo800 l/s, sin embargo tiene limitacin por la
excesiva carga orgnica que llega a la planta. Actualmente trata 400
l/s
Sist. de Tratamiento:Sistema de Pretratamiento: Rejas
Desarenadores
Sistema de Tratamiento: Lagunas de Mezcla Completa Lagunas de
Mezcla Parcial SedimentadoresSistema de Desinfeccin
Caractersticas Constructivas:Fondo y taludes de Concreto.
Componentes Rejas(5), desarenadores (5) Lagunas de Mezcla
Completa (8) Lagunas de Mezcla Parcial (12) Sedimentadores(8) y
Lechos Secado (10) Instalaciones de cloracin(2)
Fuente: SEDAPAL
Tabla 6: Descripcin actual del Ptar de San JuanCARACTERSTICAS
DESCRIPCIN
Area Total (Ha)38 Has
EntornoUrbano
Tipo de DesageDomstico
Caudal - DBO de diseo800 l/s - 250 mg/l
Sistema de TratamientoLagunas Aireadas
Uso de EfluenteRiego de reas verdes
Tabla 7: Mejoras actuales del Ptar de San Juan
OBRAS de MejoramientoSe ha mejorado el entorno ecolgico de la
Planta mediante la implementacin de las reasverdes
Implementacin estacionamientoMaquinaria Pesada
4.2. Problemas detectados
4.2.1. Distribucin inadecuada de los caudales de ingresoLos
altos caudales que ingresa a la planta, ha provocado el paso
incontrolado de agua residual a las batera altas bajas; esto causa
que estas trabajen con sobredimensionamiento para las que fueron
diseadas de retencin y tratamiento.
4.2.2. Alta carga de agua residualLas lagunas de la batera alta
trabajan sobrecargadas, debido a la reduccin del rea que se efectu
para limpieza de sedimento que se est efectuando luego de 5 aos en
varias lagunas, siendo esta la causa principal de los olores
existentes en la zona.
4.2.3. Alimentacin inadecuada a las lagunasLa forma de
alimentacin a las lagunas primarias, hace que no exista una buena
distribucin de slidos, provocando azolvamiento (formacin de
depsitos de lodos) en la zona contigua al ingreso.
4.2.4. Agua tratada malas condicionesLa calidad actual del
efluente del sistema se encuentra fuera de norma para el uso que se
destina que es el de riego agrcola.
4.2.5. Alta carga de arenaLa arena que ingresa se ha vuelto un
problema evidente en toda la planta, debido a que no puede ser
retenido completamente en el tratamiento primario este pasa a las
lagunas sedimentndose y provocando la reduccin de su altura, por lo
tanto existe menor espacio para el tratamiento.
5. Alternativas de Tratamiento
5.2. Lodo activadoEste proceso incorpora un tratamiento primario
seguido por aeracin y sedimentacin final. El efluente de los
clarificadores primarios se mezcla con el lodo que contiene
microorganismos activos; luego, la mezcla es aireada en un reactor
por un perodo de tiempo que flucta entre 0.5 y 24 horas.
Luego de haber transcurrido un tiempo suficiente para que se
completen las reacciones biolgicas deseadas, la mezcla es
transportada a un estanque de sedimentacin o clarificador, para
permitir la separacin por gravedad de los slidos suspendidos. El
lquido tratado es normalmente sujeto a desinfeccin para eliminar
las bacterias que sobreviven la aeracin y las etapas de
clarificacin. Los slidos sedimentados son recirculados al reactor
de aeracin para mantener una concentracin apropiada de
microorganismos. Sin embargo, una parte de los slidos activados son
desechados con el fin de mantener el equilibrio del proceso.
Figura 2: Vista de una planta de lodos activados
convencional
5.3. Zanjas de oxidacinEs un proceso de aeracin extendida, en el
cual la aeracin se logra mediante cepillos rotatorios (u otros
dispositivos) y bombas que impulsan la mezcla a lo largo de un
canal ovalado. Debido a que las zanjas de oxidacin requieren largos
perodos de detencin, los volmenes del tanque y los requerimientos
del rea de terreno son mayores.
Figura 3: Vista de una PTAR modalidad zanjas de oxidacin
5.4. Filtros percoladoresEl proceso implica el cultivo de
microorganismos en un lecho de roca o en materiales sintticos,
sobre los cuales se distribuye el agua residual permitiendo su
percolacin por gravedad. Los microorganismos localizados en los
medios filtrantes convierten la materia orgnica del agua residual
en masa celular y productos derivados tal como en un sistema de
crecimiento suspendido. Los filtros percoladores son precedidos por
tratamiento primario y seguido por la clarificacin final para
eliminar los slidos desechados por la biomasa del filtro. Mientras
que los filtros percoladores usualmente se han considerado
apropiados para las aplicaciones de efluente de baja calidad, el
diseo y las tcnicas de operacin corrientes pueden dar como
resultado un rendimiento que se aproxime al de las plantas con
lodos activados.
Figura 4: Filtro percolador de piedra (Tecate, Mxico)
5.5. Lagunas de estabilizacinEl Sistema facultativo requiere
normalmente de largos perodos de retencin para que se lleven a cabo
los procesos naturales de oxidacin y reduccin. Generalmente, los
estanques son dispuestos en unidades en serie y en paralelo, tienen
una profundidad de 1.5 a 2 metros, con una capa superficial aerbica
y una capa anaerbica en el fondo. La aeracin se realiza mediante
proceso de fotosntesis con algas que crecen en el agua, con perodos
de retencin para que se lleven a cabo los procesos naturales de
oxidacin y reduccin.Lagunas Aereadas: Son ms profundas que las
lagunas facultativas y pueden alcanzar un nivel mayor de remocin de
DBO5 en menos espacio. Sin embargo, an requieren un perodo mnimo de
detencin de 10 das para controlar con seguridad los huevos de
helmintos.
Figura 5: Vista de lagunas aireadas de mezcla completa (Planta
San Antonio de los Buenos, Tijuana, Mxico)
6. Conclusiones
Se realiz la identificacin y evaluacin del sistema de
tratamiento actual, por lagunas de estabilizacin en la planta de
tratamiento de aguas residuales de San Juan de Miraflores.
Se idntico los principales puntos que causan el mal
funcionamiento de la planta de San Juan como alta carga ingresa a
las lagunas, falta de reductores de caudal y exceso de
aireacin.
Se plante tres sistemas contingentes (lodo activo, zanjas de
oxidacin, filtro percoladores y lagunas de estabilizacin) que
pueden ser evaluados para poder cumplir los limites permisibles del
agua que va ser utilizado para regado.
7. Recomendaciones
Posible infiltracin en la napa fretica durante la operacin en la
planta: El diseo consider la impermeabilizacin de las estructuras
de almacenamiento.
Posibles afecciones a la salud por moscas, zancudos y roedores:
Franjas de proteccin de amplitud suficiente, manteniendo alejados
asentamientos humanos y actividades econmicas, previndose
desinfecciones peridicas.
Fugas o salidas accidentales de desages no tratados:
Implementacin de medidas estrictas de control, automatizacin de
vlvulas de control, sistema SCADA.
Posibles emisiones de olores en el rea de la planta de
tratamiento: Implementacin de cerco de rboles en especial en la
zona del pre-tratamiento, cinturn ecolgico en todo el permetro de
la planta.
8. Bibliografa
Paz, R. E. (2010). Plnata de tratamiento de aguas residuales en
San Juan de Miraflores. Piura: Facultad de Ingeneria.Luna, M. G.
(2010). Oportunidades de mejoras ambientales por el tratamiento de
aguas residuales en el Peru. Fondo Nacional del Ambiente, 37.
18
9. Anexos Diagrama de flujo del proceso
Fuente sedapalUBICACIN DEL PATR DE SAN JUAN Fuente sedapal