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ESTUDIO DEFINITIVO Y EXPEDIENTE TÉCNICO AMPLIACIÓN, RENOVACIÓN Y MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO
EN LA LOCALIDAD DE CARAVELÍ – CARAVELÍ -AREQUIPA
INFORME Nº 1
MEMORIA DESCRIPTIVA
PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
3 2 1 0 15-AGO-16 Emisión JQU EPE SME
Rev Fecha Descripción Elaborado Revisado Aprobado
Entidad: Contratista:
Fecha Código Diseño Código Obra Formato
AGO-2016 109-MDSAL-PTD-IF-001_0 A4
ESTUDIO DEFINITIVO Y EXPEDIENTE TÉCNICO - AMPLIACIÓN, RENOVACIÓN Y MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE AGUA
POTABLE Y ALCANTARILLADO EN LA LOCALIDAD DE CARAVELÍ – CARAVELI - AREQUIPA
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CONTENIDO
1. MEMORIA DESCRIPTIVA ................................................................................................................ 2
1.1 Ubicación política y acceso ........................................................................................................ 2
1.2 Topografía ................................................................................................................................. 3
1.3 Clima .......................................................................................................................................... 3
1.4 Servicios existentes ................................................................................................................... 3
1.5 Caudales de diseño .................................................................................................................... 4
1.6 Plantas de tratamiento de aguas residuales ............................................................................. 6
1.7 Disponibilidad de terreno para la planta de tratamiento ....................................................... 13
1.8 Relación de planos ................................................................................................................... 14
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POTABLE Y ALCANTARILLADO EN LA LOCALIDAD DE CARAVELÍ – CARAVELI - AREQUIPA
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MEMORIA DESCRIPTIVA
1. MEMORIA DESCRIPTIVA
La presente memoria descriptiva corresponde al componente del Proyecto de
Planta de Tratamiento de las Aguas Residuales Domésticas localidad de
Caravelí, distrito de Caravelí, provincia Caravelí, región de Arequipa
1.1 Ubicación política y acceso
La localidad de Caravelí se ubica en el Distrito de Caravelí, provincia de
Caravelí, región de Arequipa, se encuentra ubicado a una distancia de 435 Km
de la ciudad de Arequipa, ubicado a 1800 m.s.n.m. al oeste de la ciudad de
Arequipa entre los 15 grados, 46’ 18’’ de latitud sur y 73 grados 21’ 24’’ de
latitud oeste, con una extensión aproximada de 35 Ha., tal como se muestra en
la Figura Nº 1.
Ubicación geográfica del proyecto:
Por el Norte : Distrito de Cahuacho.
Por el Sur : Distrito de Atico
Por el Este : Distrito de Río Grande (Prov. Condesuyo)
Por el Oeste : Distrito de Atico
Figura Nº 1 Ubicación General: Región – Provincia - Distrito
Región de Arequipa Provincia de Caravelí
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Distrito de Caravelí
1.2 Topografía
Presenta una topografía con pendientes moderadas y uniformes. La parte
central de la localidad cuenta con vías de pavimento flexible y rígido, las zonas
periféricas presentan vías de terreno natural con extensas área de cultivo.
1.3 Clima
El clima es cálido con temperaturas que varían de 7°C a 32°.
1.4 Servicios existentes
El distrito de Caravelí cuenta con servicios de agua potable y alcantarillado
administrados por la EPS SEDAPAR, en cuanto a estos servicios ocurre que en
agua potable no es continuo registrándose servicios continuos de menos de 5
horas por día, en cuanto al servicio de alcantarillado este no es cubierto para la
totalidad de la población, habiendo viviendas sin conexión a la red pública el
cual emplean métodos alternativos para la eliminación de excretas.
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Existe una Planta de Tratamiento de Aguas Residuales (PTAR) que consta de
una criba gruesa y dos lagunas de estabilización en serie. Los efluentes de la
PTAR son vertidos al rio Caravelí.
La falta de cobertura del servicio de alcantarillado y disposición sanitaria final
de las aguas residuales del lugar está generando contaminación en el cuerpo
de agua receptor de los efluentes.
El análisis realizado en mayo de 2016 se ha verificado que en las aguas
residuales sin tratar la DBO promedio es de 356 mg/L, concentración media
geométrica de coliformes termotolerantes de 5.2 x 107 NMP/100 mL. También
se ha detectado una alta incidencia de parasitosis por protozoos dadas las
altas concentraciones de Giardia y Entamoeba coli detectados en el agua
residual cruda (> 1000 quistes/Litro).
El componente de tratamiento del Proyecto “AMPLIACIÓN Y MEJORAMIENTO
DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO DE LA
LOCALIDAD DE CARAVELÍ, DISTRITO DE CARAVELÍ, PROVINCIA
CARAVELÍ, REGIÓN DE AREQUIPA”, es dar un tratamiento a las aguas
residuales colectadas por el sistema de alcantarillado cumpliendo con los
Límites Máximos Permisibles (LMP) para efluentes de PTAR. El tratamiento
adecuado de las aguas residuales contribuirá en la mejora de las condiciones
de salubridad de la población, así como mitigar la contaminación del lugar.
1.5 Caudales de diseño
Teniendo en cuenta la topografía de la localidad de Caravelí y considerando la
necesidad de conducir las aguas residuales por gravedad hacia la planta de
tratamiento de aguas residuales (PTAR) evitando el bombeo, se ha
considerado modificar el emisor existente elevando la cota de llegada a la
PTAR.
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De acuerdo con los cálculos de proyección de la demanda del sistema de
alcantarillado, en el cuadro siguiente se muestra la evolución de los caudales
de diseño:
La PTAR ha sido diseñada para el horizonte de diseño del año 2036. Los
procesos de tratamiento se han calculado con base en el caudal promedio y las
unidades de pretratamiento, así como todas las instalaciones hidráulicas con
base al caudal máximo horario.
Los caudales de diseño de la PTAR Caravelí son:
• Caudal promedio: 10.42 L/s
• Caudal máximo: 18.75 L/s
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1.6 Plantas de tratamiento de aguas residuales
La Planta de Tratamiento de Aguas Residuales (PTAR) de la localidad de
Caravelí, se ubicará en el mismo emplazamiento de la PTAR existente a
1715msnm.
Con el objeto de optimizar las inversiones y no generar impacto en los costos
de operación y mantenimiento de la PTAR, se aprovechan las instalaciones
existentes (laguna primaria y secundaria), agregándose procesos para reducir
la carga orgánica de diseño incluyendo una unidad de tratamiento anaerobio.
Con el mismo objetivo, y dada la disponibilidad de terreno se ha previsto incluir
el proceso de desinfección para cumplir con los LMP y ECA del parámetro
Coliformes Termotolerantes, no obstante para que este proceso sea eficiente
es necesario clarificar el agua residual tratada, para tal efecto se ha
dimensionado humedales con tamíz de soporte previo al proceso de
desinfección. Los lodos del tratamiento anaerobio serán digeridos en la misma
unidad por lo que el único tratamiento adicional será el de deshidratación a
través de un lecho de secado de lodos.
La calidad del efluente tratado en los sistemas de tratamiento propuestos
cumplirán con lo establecido en el Decreto Supremo N° 003-2010-MINAN,
Límites Máximos Permisibles (LMP) para los efluentes de las PTAR, y que son
los siguientes:
• DBO = 100 mg/L
• DQO = 200 mg/L
• Sólidos Totales en Suspensión = 150 mg/L
• Coliformes Termotolerantes = 10,000 NMP/100mL
Los efluentes de las plantas serán descargados en el río Caravelí y su
vertimiento no generará impactos en los usos del río aguas abajo del punto de
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vertimiento, cumpliéndose con el Decreto Supremo N° 002-2008-MINAM,
Estándares Nacionales de Calidad Ambiental (ECA) para Agua (modificados
por D.S. N°015-2015-MINAM), y con las disposiciones para su implementación
establecidas en el Decreto Supremo N° 023-2009-MINAM.
La Resolución Jefatural N° 202-2010-ANA, del 22 de marzo de 2010, se
aprueba la clasificación de cuerpos de agua superficiales y marino costeros. En
su anexo 1 no existe clasificación asignada al Río Caravelí, pero se verifica que
en la zona existe una incipiente actividad agrícola principalmente para el riego
de vid.
Los recursos hídricos del río Caravelí son escasos, presentando descargas
únicamente en épocas de avenidas, las cueles se caracterizan por ser
esporádicas y de corta duración, habiendo años que se presenta
completamente seco; en la parte baja de la cuenca existen pequeños
afloramientos de agua que son utilizados para la agricultura.
La descarga media anual es de 0.8 m3/s, a nivel de la desembocadura al mar
con área de cuenca de alrededor de 2000 km2 y longitud máxima del río de
140 km.
En tal sentido, la calidad del efluente debe ser apta para riego. De acuerdo con
el Reglamento de la Ley de Recursos Hídricos, para el reúso de aguas
residuales tratadas se debe cumplir con los límites de calidad establecidos por
las autoridades sectoriales relacionados al tipo de uso. En este caso, no existe
LMP para riego agrícola establecidos por el Ministerio de Agricultura. La norma
prevé que en ausencia de Límites Sectoriales se debe usar las
recomendaciones de la OMS.
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En tal sentido, para el uso en riego de los efluentes de la PTAR se deben
cumplir con los siguientes valores
• DBO: no hay restricción (se usará el LMP para efluentes de PTAR)
• Coliformes Termotolerantes < 1000 NMP/100mL
• Huevos de helmintos: < 1 huevo/L
La ampliación y mejoramiento de la PTAR proyectada incluye sistemas
biológicos anaerobios y facultativos con unidades de tratamiento preliminar,
primario avanzado (anaerobio) y secundario (lagunas de estabilización y
humedales), además de la desinfección previa a la descarga del efluente en el
cuerpo de agua receptor para mejorar la calidad microbiológica.
Para el diseño se han observado los criterios de dimensionamiento señalados
en la Norma OS090 Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales, del
Reglamento Nacional de Edificaciones.
Descripción de las unidades que conforman la planta:
La configuración de los procesos para la PTAR Caraveli es la siguiente:
Tratamiento preliminar
Se ha considerado rejas de limpieza manual, de 2.5 cm de espaciamiento entre
barras, y dos canales desarenadores de operación alternada igualmente de
limpieza manual. La velocidad en los canales desarenadores será controlada
por un vertedero tipo Sutro.
Reactor Anaerobio de Flujo Ascendente y Manto de Lodos
De acuerdo con la información meteorológica la variación de las temperaturas
ambientales mes a mes es como sigue:
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MES T° MAX T° MIN T° PROM
Enero 31.7 9.1 20.4
Febrero 30.3 10.6 20.4
Marzo 30.9 10.5 20.7
Abril 30.8 9.5 20.1
Mayo 31.0 7.8 19.4
Junio 31.0 7.4 19.2
Julio 31.0 7.0 19.0
Agosto 31.5 6.8 19.1
Septiembre 31.8 8.4 20.1
Octubre 31.7 7.9 19.8
Noviembre 31.9 8.4 20.2
Diciembre 32.2 9.6 20.9
PROMEDIO 31.3 8.6 19.9
Como se puede observar la temperatura promedio del mes más frío es de 19
°C por lo que de acuerdo con la Norma OS090 es posible utilizar el tratamiento
anaerobio.
El Reactor Anaerobio de Flujo Ascendente y Manto de Lodos (RAFML) o UASB
por sus siglas en inglés, consiste en un reactor en el cual el afluente es
introducido a un digestor a través de un sistema de distribución localizado en el
fondo y que fluye hacia arriba atravesando un manto de lodos que se forma en
el digestor. En la parte superior del digestor existe una zona de separación de
fase líquida, sólida y gaseosa y el efluente clarificado sale por la parte superior
a través de un sedimentador y el gas es acumulado en cámaras contiguas para
su aprovechamiento o quema controlada.
Los componentes del RAFAML son los siguientes:
• Sedimentador
El área superficial es rectangular con dimensiones resultantes y ajustadas a 3 x
11 m. La profundidad media es de 1.35 m en el tramo recto y el fondo con
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paredes inclinadas con una profundidad de 1.70 m, el ángulo de inclinación de
las paredes es de 50°.
• Separador de fases
En la arista central del sedimentador se instalará un dispositivo de ingreso al
sedimentador con dos aberturas para el paso de sólidos de 0,35 m. Se
instalará un separador de fase que deberá prolongarse de modo que impida el
paso de gases hacia el sedimentador; esta prolongación deberá tener una
proyección horizontal de 0,20 m. La velocidad de paso por las aberturas es 5
m3/(m2.h).
• Digestor
Es un reactor ubicado en la parte inferior del sedimentador con longitud de 11
m y ancho de 5.5 m. La altura del reactor se ha establecido en 4.5 m.
• Sistema de alimentación
Se deberá lograr una distribución uniforme del agua residual en el fondo del
reactor. Para tal efecto deberá proveerse de una cantidad mínima de puntos de
alimentación conforme al siguiente cuadro para aguas residuales municipales,
Se ha considerado 27 puntos de alimentación, los mismos que reciben el
caudal por tres ramales abastecidos de una unidad de distribución de caudales
pretratadados con vertederos del tipo triangular. Las tuberías de alimentación
deben estar a una altura de 0,20 m sobre la base del reactor.
• Colectores de gas
En la parte superior del sistema debe existir un área para liberar el gas
producido. Esta área podrá estar localizada alrededor del sedimentador en la
dirección transversal o longitudinal. La velocidad del gas en esta área debe ser
lo suficientemente alta para evitar la acumulación de espumas y la turbulencia
excesiva que provoque el arrastre de sólidos.
El volumen de gas a generar se ha estimado en 10.25 m3 de biogás/hora; por
lo que las campanas de acumulación de biogás serán dos cámaras a ambos
lados del sedimentador con medidas de 11 m x 1 m. (dimensiones internas).
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La altura total del reactor anaerobio (RAFAML) de flujo ascendente será la
suma de la altura del sedimentador, la altura del reactor anaerobio y un borde
libre (0.3 m), resultando una altura total de 7.85 m.
Se ha considerado en forma conservadora que dado las temperaturas de la
localidad de Caravelí y el período de retención hidráulico total de 12 horas se
removerá un 80% de la DBO, por lo que la carga remanente del RAFAML es de
70.7 Kg DBO/día, valor que será utilizado para la estimación de carga
superficial de la laguna de estabilización a continuación.
Lodos
• Se estima una producción de lodos de 0.31 m3/día. Para la extracción de
lodos se ha considerado un sifón con una carga hidráulica de 1.80 m,
respecto del nivel de agua en la cresta de los vertederos de salida del
sedimentador.
• Los lodos serán evacuados cada 75 días hacia un lecho de secado. Las
dimensiones se del lecho de secado se ha estimado en un ratio de 0.02
m2/habitante. Con las dimensiones ajustadas del lecho de 12 x 10 m, y
considerando el retiro de lodos secos y la aplicación de nuevos lodos, la
carga de sólidos será de 93.53 kgSST/m2.año valor dentro del rango
sugerido por la Norma OS090 (60 – 100 kgSST/m2.año).
• El líquido percolado del lecho de secado será conducido hacia uno de los
humedales, para su tratamiento.
Lagunas de estabilización
Se utilizarán las dos lagunas en serie existentes primaria y secundaria. Con la
incorporación del RAFAML la laguna primaria será ahora secundaria y la
secundaria será terciaria.
Las dimensiones de las lagunas son:
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• Laguna secundaria: 66.65 x 43 x 1.5 m
• Laguna terciaria: 43 x 43 x 1.5 m
En el modelamiento de las lagunas existente se ha estimado que la
concentración de coliformes termotolerantes en efluente de la laguna terciaria
será de 5.74 x 106 NMP/100 mL, valor que se encuentra por encima del LMP
para efluentes de PTAR y de la calidad requerida para reúso en riego.
Dado que no se dispone de terreno para hacer una ampliación de las lagunas
se ha considerado la desinfección para reducir los coliformes hasta el valor
señalado en la norma. Sin embargo, dado que la desinfección es efectiva en
condiciones de bajo contenido de sólidos en suspensión será necesario
clarificar los efluentes de la laguna terciara que tendrá un alto contenido de
sólidos suspendidos por efecto de la presencia de algas. La metodología
propuesta para la clarificación es el uso de humedales con tamiz de soporte
para evitar la colmatación.
Humedales
Se ha considerado el uso de humedales de tamiz de soporte de macrofitas
para eliminar las algas de los efluentes de la laguna terciaria y hacer efectivo el
proceso de desinfección posterior.
Para el humedal se utiliza typha (totora) la misma que se cultivará en un tamiz
de soporte de material sintético para evitar el uso de arena y grava como
material de soporte de la totora. De este modo las posibilidades de colmatación
del medio de soporte serán nulas.
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Para facilitar la poda periódica de la totora los humedales serán de un ancho de
espejo de agua de 10 m, estableciéndose el uso de tres humedales en paralelo
de una longitud de 30 m y una profundidad útil de 0.80m.
Desinfección
El efluente tratado de los humedales tendrá una remoción de algas y sólidos en
suspensión obteniéndose un efluente apto para la desinfección por cloración.
Se estima que la reducción requerida para cumplir con el LMP de Coliformes
Termotolerantes = 1000 NMP/100 mL, será suficiente una dosificación de cloro
entre 5 a 10 mg/L con un período de contacto promedio de 30 minutos, la dosis
deberá ajustarse en la operación de la PTAR. Se ha considerado el uso de
cloro gas como desinfectante. Se ha dimensionado una caseta de cloración
para el uso de balones de cloro gas de 150 lb.
Oficina y laboratorio de control de procesos
Se ha incluido una edificación como oficina del operador y un laboratorio de
control de procesos. La edificación incluye servicios higiénicos, al agua de
abastecimiento debe ser alimentada mediante camión cisterna y para el
tratamiento y disposición final de aguas residuales de esta unidad se ha
considerado el uso de un tanque séptico y pozos de percolación.
1.7 Disponibilidad de terreno para la planta de tratamiento
Los terrenos donde se ubicarán los sistemas de tratamiento existente que son
propiedad de SEDAPAR, así también para ubicar las nuevas estructuras se
requiere hacer expropiación de terreno de terceros, cuyo uso actual es el
cultivo de frutales.
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1.8 Relación de planos
Se detalla a continuación los planos correspondientes al proyecto según cada
uno de los componentes.
AREA OBSERVACIONES
109-PL-SAL-PTD-UB-001 UBICACION DE PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
109-PL-SAL-PTD-HI-001 CORTE 1-1
109-PL-SAL-PTD-HI-002 CORTES 2-2, 3-3, 4-4 Y 5-5
109-PL-SAL-PTD-HI-003 REJAS Y DESARENADORES PLANTA Y CORTES
109-PL-SAL-PTD-HI-004 RAFA, PLANTA NIVEL DE OPERACION Y DETALLES
109-PL-SAL-PTD-HI-005 RAFA, PLANTA NIVEL FUNDO
109-PL-SAL-PTD-HI-006 RAFA, CORTE A-A
109-PL-SAL-PTD-HI-007 RAFA, CORTE B-B
109-PL-SAL-PTD-HI-008 LAGUNA SECUNDARIA
109-PL-SAL-PTD-HI-009 LAGUNA TERCIARIA Y PULIMENTO
109-PL-SAL-PTD-HI-010 PLANTA Y CORTES DE CAJA DE DISTRIBUCION DE LAS LAGUNAS
109-PL-SAL-PTD-HI-011 PLANTA LECHOS DE SECADO, PLANTA Y CORTES
109-PL-SAL-PTD-HI-012 CAMARA DE CONTACTO, CASETA DE CLORACION, PLANTA Y CORTE
109-PL-SAL-PTD-HI-013 PLANTA, TECHO Y CORTES DE LABORATORIO DE CONTROL DE
PROCESOS
109-PL-SAL-PTD-HI-014 PLANTA, CORTE DE TANQUE SEPTICO Y POZO PERCOLADOR
109-PL-SAL-PTD-CP-001 CERCO PERIMETRICO DE PTAR - PLANTA GENERAL
109-PL-SAL-PTD-CP-002 CERCO PERIMETRICO DE PTAR - DETALLES