facultad de ingenierÍa civil y ambiental · escuela politÉcnica nacional facultad de ingenierÍa...
TRANSCRIPT
ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL
ESTUDIO PARA EL TRATAMIENTO, MANEJO Y DISPOSICIÓN
FINAL DE LODOS GENERADOS EN PLANTAS DE
TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE
PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE
INGENIERO AMBIENTAL
MARCO VINICIO MARTÍNEZ CÓRDOVA
DIRECTOR: MSc. NATHALIA VALENCIA BONILLA
Quito, Julio 2012
II
DECLARACIÓN
Yo, Marco Vinicio Martínez Córdova, declaro bajo juramento que el trabajo aquí
descrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentada para ningún
grado o calificación profesional; y, que he consultado las referencias
bibliográficas que se incluyen en este documento.
La Escuela Politécnica Nacional, puede hacer uso de los derechos
correspondientes a este trabajo, según lo establecido en la Ley de Propiedad
Intelectual, por su Reglamento y por la normatividad institucional vigente.
________________________________
Marco Vinicio Martínez Córdova.
III
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Marco Vinicio Martínez
Córdova, bajo mi supervisión.
________________________________
M. en I. NATHALIA VALENCIA B.
DIRECTORA DEL PROYECTO
�
IV
AGRADECIMIENTOS
A Dios por haberme dado unos padres luchadores que siempre han tenido una
visión de progreso, lo que han inculcado en mí, lo cual me ha servido para
poder salir adelante y sobre todo siempre me apoyan en cada paso que doy.
A mi hermana Liceth que a pesar de ser menor que yo me ha dado un
ejemplo de lucha y perseverancia, enseñándome que no existe motivo alguno
para dejar de luchar por las metas propuestas.
A la Ingeniera Nathalia Valencia quién me ha regalado su valioso tiempo y ha
compartido sus conocimientos que me ha servido de guía para poder
desarrollar el presente proyecto.
Al Ingeniero Jorge Terán quién me facilito con el desarrollo de la tesis
aportándome con el ingreso a la Planta de Tratamiento de agua potable de
Checa y así recopilar valiosa información.
A los propietarios del predio donde se pudo desarrollar la parte experimental
del proyecto, quienes siempre estuvieron pendientes del desarrollo del mismo.
A Miriam que estuvo siempre pendiente a pesar de la distancia, quién me
estuvo apoyando durante toda mi vida universitaria y más en el desarrollo de
este proyecto.
A todas las personas que de una u otra manera influenciaron en algún
momento de mi vida para que mi sueño se haga posible en especial a Mayra
quien ha estado conmigo en el transcurso del desarrollo de este proyecto
V
DEDICATORIA
El presente trabajo va dedicado a mis Padres (Edith y Mario), ya que es el
resultado de tanto sacrificio en su vida, todos los logros que he tenido han sido
gracias a ellos quienes con su forma de ser me han enseñado grandes valores
con los cuales he podido defenderme en la vida y más ahora que me han dado
una arma tan poderosa para seguir cumpliendo muchos anhelos, en especial a
mi madre que desde mi vida estudiantil ha sido la primera persona en
levantarse y la última en acostarse siempre pendiente de toda la familia.
vi
CONTENIDO
DECLARACIÓN ..................................................................................................... II�
AGRADECIMIENTOS ........................................................................................... IV�
DEDICATORIA ....................................................................................................... V�
CONTENIDO ......................................................................................................... VI�
INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 1�
JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO ....................................................................... 2�
OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN ................................................................... 4�
CAPÍTULO 1. ......................................................................................................... 5
PRODUCCIÓN DE AGUA POTABLE…………………………………………………..5
1.1.� PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE ............................... 5�
1.1.1� TIPOS DE PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE. ............. 5�
1.1.1.1.�PLANTAS DE FILTRACIÓN RÁPIDA ........................................................ 6�
1.1.1.2.�PLANTAS DE FILTRACIÓN LENTA .......................................................... 8�
1.1.1.3.�SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE TIPO
CONVENCIONAL ................................................................................................... 9�
1.1.1.4.�PLANTAS DE TECNOLOGÍA APROPIADA ............................................ 10�
1.1.1.5.�PLANTAS DE TECNOLOGÍA IMPORTADA ............................................ 11�
1.1.1.6.�SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE TIPO PAQUETE . 12�
1.1.2� PROCESOS DE TRATAMIENTO ............................................................ 13�
1.1.2.1.�PRE TRATAMIENTO ............................................................................... 13�
1.1.2.2.�MEZCLA RÁPIDA .................................................................................... 14�
1.1.2.3.�FLOCULACIÓN ....................................................................................... 14�
1.1.2.4.�SEDIMENTACIÓN ................................................................................... 15�
1.1.2.5.�FILTRACIÓN ........................................................................................... 15�
1.1.2.6.�DESINFECCIÓN ...................................................................................... 16�
1.1.3� OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO ......................................................... 16�
vii
1.1.3.1.�REGULACIÓN DE CAUDALES. .............................................................. 17�
1.1.3.2.�DOSIFICACIÓN DE LOS PRODUCTOS QUÍMICOS .............................. 17�
1.1.3.3.�CONTROL DE PROCESOS. ................................................................... 17�
1.1.3.4.�LAVADO DE FILTROS Y PURGA DE LODOS. ....................................... 18�
1.1.3.5.�OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE EQUIPOS UTILIZADOS EN EL
TRATAMIENTO. ................................................................................................... 18�
CAPÍTULO 2 ........................................................................................................ 20
LODOS RESIDUALES DE PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE..20
2.1.� CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LOS LODOS ............................. 20�
2.2.� PRODUCCIÓN DE LODOS ..................................................................... 21�
2.3.� TRATAMIENTO DE LODOS.................................................................... 23�
2.3.1.� HOMOGENIZACIÓN Y ACONDICIONAMIENTO QUÍMICO ................... 24�
2.3.2.� ESPESAMIENTO .................................................................................... 24�
2.2.2.1� ESPESAMIENTO POR GRAVEDAD ....................................................... 24�
2.2.2.2� ESPESAMIENTO POR FLOTACIÓN ...................................................... 25�
2.3.3.� DESHIDRATACIÓN ................................................................................. 26�
2.3.3.1.�MÉTODOS DE DESHIDRATADO ........................................................... 27�
2.3.4.� SECADO.................................................................................................. 32�
2.3.4.1.�TIPOS DE SECADO ................................................................................ 33�
2.3.5.� DISPOSICIÓN FINAL .............................................................................. 34�
2.4.� NORMATIVIDAD ECUATORIANA PARA EL CONTROL DEL USO Y
DISPOSICIÓN DE LODOS GENERADOS EN LAS PLANTAS DE TRATAMIENTO
DE AGUA POTABLE. ........................................................................................... 35�
CAPÍTULO 3 ........................................................................................................ 39
METODOLOGIA…………………………………………………………………………39
3.1.� DESCRIPCIÓN DEL SITIO DE ESTUDIO ............................................... 39�
3.2.� DESCRIPCIÓN DE LA OPERACIÓN DE LAS UNIDADES DE
TRATAMIENTO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DE
CHECA …………………………………………………………………………………...44�
viii
3.2.1.� MEZCLA RÁPIDA .................................................................................... 45�
3.2.1.1.�POLÍMERO .............................................................................................. 46�
3.2.1.2.�SULFATO DE ALUMINIO ........................................................................ 46�
3.2.2.� FLOCULACIÓN ....................................................................................... 49�
3.2.3.� SEDIMENTACIÓN ................................................................................... 49�
3.2.4.� FILTRACIÓN ........................................................................................... 50�
3.2.4.1.�FILTRO RÁPIDO ..................................................................................... 51�
3.2.4.2.�FILTRO LENTO ....................................................................................... 51�
3.2.4.3.�FILTRO A PRESIÓN ............................................................................... 52�
3.2.5.� DESINFECCIÓN ...................................................................................... 52�
3.2.6.� ALMACENAMIENTO ............................................................................... 53�
3.2.7.� DISTRIBUCIÓN ....................................................................................... 54�
3.3.� TOMA DE MUESTRAS............................................................................ 55�
3.3.1� MUESTREO DE AGUA CRUDA .............................................................. 55�
3.3.2.� MUESTREO DE LODOS ......................................................................... 58�
3.3.2.1.�MUESTREO EN LOS FILTROS RÁPIDOS ............................................. 59�
3.3.2.2.�MUESTREO EN EL SEDIMENTADOR ................................................... 60�
3.3.2.3.�MUESTREO EN EL FLOCULADOR. ....................................................... 61�
3.4.� CARACTERIZACIÓN DEL LODO QUÍMICO PRODUCIDO .................... 62�
3.4.2.� CARACTERIZACIÓN DE LODOS DE LA PLANTA DE CHECA ............. 62�
3.4.3.� PRODUCCIÓN DE LODOS ..................................................................... 62�
3.4.4.� DETERMINACIÓN DE LA PELIGROSIDAD DE LODOS. ....................... 63�
3.5.� CONSTRUCCIÓN DE MODELOS EXPERIMENTALES ......................... 64�
3.5.2.� LECHO DE SECADO .............................................................................. 65�
3.5.3.� SECADO SOLAR EN INVERNADERO ................................................... 66�
CAPÍTULO 4. ....................................................................................................... 68
ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS………………………………68
4.1.� PRUEBAS PRELIMINARES .................................................................... 68�
4.1.1.� POTENCIAL DE HIDRÓGENO ............................................................... 68�
4.1.2.� COLOR .................................................................................................... 69�
ix
4.1.3.� TURBIEDAD ............................................................................................ 69�
4.1.4.� SÓLIDOS DISUELTOS............................................................................ 70�
4.1.5.� SÓLIDOS SUSPENDIDOS ...................................................................... 71�
4.1.6.� SÓLIDOS FIJOS Y VOLÁTILES ............................................................. 72�
4.1.7.� CONCENTRACIÓN DE SULFATOS ....................................................... 73�
4.1.8.� HIERRO TOTAL ...................................................................................... 74�
4.1.9.� COLIFORMES TOTALES ........................................................................ 74�
4.2.� CARGA Y PRODUCCIÓN DE LODOS .................................................... 75�
4.3.� CARACTERIZACIÓN DE LOS LODOS PRODUCIDOS .......................... 77�
4.3.1.� LODOS DE LAVADO DE FILTROS ......................................................... 78�
4.3.2.� LODOS DE LAVADO DE SEDIMENTADOR. .......................................... 79�
4.4.� MODELOS EXPERIMENTALES ............................................................. 81�
4.4.1.� LECHOS DE SECADO ............................................................................ 83�
4.4.1.1.�LECHO DE SECADO 3 ........................................................................... 83�
4.4.1.2.�LECHO DE SECADO 4 ........................................................................... 84�
4.4.2.� SECADO SOLAR EN INVERNADERO ................................................... 86�
4.4.2.1.�MODELO 1 .............................................................................................. 86�
4.4.2.2.�MODELO 2 .............................................................................................. 87�
4.4.2.3.�MODELO 3 .............................................................................................. 88�
4.4.2.4.�LECHO DE SECADO 1 ........................................................................... 89�
4.4.2.5.�LECHO DE SECADO 2 ........................................................................... 90�
4.5.� MANEJO Y DISPOSICIÓN FINAL ........................................................... 92�
4.5.1.� PREVENCIÓN DE LA GENERACIÓN DE LODOS ................................. 92�
4.5.2.� TRATAMIENTO DE LODOS.................................................................... 93�
4.5.3.� RECICLAJE, REHÚSO ............................................................................ 95�
4.5.4.� DISPOSICIÓN FINAL .............................................................................. 97�
CAPÍTULO5…………………………………………………………………………...…99
CONCLUSIONES ................................................................................................. 99�
CAPÍTULO 6. ......................................................................................................103
x
RECOMENDACIONES Y LABORACIÓN DEL MANUAL DE MANEJO DE LODOS
GENERADOS EN LAS PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE…103
6.1.� RECOMENDACIONES ...........................................................................103�
6.2.� ELABORACIÓN DEL MANUAL DE MANEJO DE LODOS GENERADOS
EN LAS PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE ...........................104�
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ....................................................................105�
ANEXOS .............................................................................................................108�
ANEXO N° 1: PLANO DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE..………….109
ANEXO N° 2: HOJAS DE REGISTRO DE AGUA CRUDA Y TEMPERATURA DE
LA ZONA .............................................................................................................111
ANEXO N° 3: DATOS DE PRODUCCIÓN DE AGUA Y QUÍMICOS UTILIZADOS
............................................................................................................................116
ANEXO N° 5: ANALISIS FOTOGRÁFICO...........................................................125
ANEXO N° 6:DATOS DE CURVA DE SECADO .................................................141
ANEXO N° 7: MANUAL DE MANEJO DE LODOS GENERADOS EN PLANTAS
DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE ..........................................................141�
xi
INDICE DE FIGURAS
FIGURA 2-1: CURVA DE SECADO ..................................................................... 33�
FIGURA 3-1: UBICACIÓN GENERAL DE LA PTAP CHECA ............................... 39�
FIGURA 3-2: HISTOGRAMA DE TEMPERATURA MEDIA MENSUAL ............... 40�
FIGURA 3-3: HISTOGRAMA DE TEMPERATURA MÁXIMA, MEDIA Y MÍNIMA 41�
FIGURA 3-4: HISTOGRAMA DE HUMEDAD RELATIVA .................................... 41�
FIGURA 3-5: HISTOGRAMA DE PRECIPITACIÓN EN LA ESTACIÓN LA TOLA 42�
FIGURA 3-6: HISTOGRAMA DE VELOCIDAD DEL VIENTO .............................. 42�
FIGURA 3-7: ROSA DE LOS VIENTOS PARA CHECA....................................... 43�
FIGURA 3-8: CONSUMO DE SULFATO DE ALUMINIO (2008-2011) ................. 48�
FIGURA 3-9: CONSUMO DE POLÍMERO PRAESTOL (2008-2011) ................... 48�
FIGURA 3-10: CONSUMO DE CLORO GAS (2008-2011) .................................. 53�
FIGURA 3-11 PRODUCCIÓN DE AGUA POTABLE (2008-2011) ....................... 54�
FIGURA 4-1: POTENCIAL HIDRÓGENO DEL AGUA CRUDA (2009-2011) ....... 68�
FIGURA 4-2: COLOR DEL AGUA CRUDA (2009-2011) ...................................... 69�
FIGURA 4-3: TURBIEDAD DEL AGUA CRUDA (2009-2011) .............................. 70�
FIGURA 4-4: SÓLIDOS DISUELTOS EN AGUA CRUDA (2009-2011) .............. 71�
FIGURA 4-5: CONCENTRACIÓN DE SÓLIDOS SUSPENDIDOS (2011) ........... 72�
FIGURA 4-6: CONCENTRACIÓN DE SULFATOS EN AGUA CRUDA (2009-2011)
............................................................................................................................. 73�
FIGURA 4-8: HIERRO TOTAL EN EL AGUA CRUDA (2009-2011) .................... 74�
FIGURA 4-7: COLIFORMES TOTALES DE AGUA CRUDA (2009-2011)............ 75�
FIGURA 4-9: CURVA DE SECADO - LECHO 3 ................................................... 84�
FIGURA 4-10: CURVA DE SECADO - LECHO 4 ................................................. 85�
FIGURA 4-11: CURVA DE SECADO - MODELO 1.............................................. 86�
FIGURA 4-12: CURVA DE SECADO - MODELO 2.............................................. 87�
FIGURA 4-13: CURVA DE SECADO - MODELO 3.............................................. 88�
FIGURA 4-13: CURVA DE SECADO - LECHO 1 ................................................. 89�
FIGURA 4-15: CURVA DE SECADO - LECHO 2 ................................................. 90�
xii
INDICE DE TABLAS
TABLA 2-1: LÍMITES MÁXIMOS PERMISIBLES DE DESCARGA DE
EFLUENTES ........................................................................................................ 37�
TABLA 3-1: CARACTERIZACIÓN CLIMÁTICA DE CHECA (ESTACIÓN LA TOLA)
............................................................................................................................. 43�
TABLA 3-2: CARACTERÍSTICAS DE LOS FILTROS DE LA PTAP DE CHECA . 50�
TABLA 3-3: EQUIPOS UTILIZADOS PARA LA CARACTERIZACIÓN DE AGUA
CRUDA................................................................................................................. 56�
TABLA 3-4: DESCRIPCIÓN DE LOS MODELOS EXPERIMENTALES ............... 64�
TABLA 4-1: SÓLIDOS FIJOS Y VOLÁTILES EN AGUA CRUDA ........................ 72�
TABLA 4-2: PRODUCCIÓN DE LODOS EN LA UNIDADES DE LA PTAP DE
CHECA ................................................................................................................. 76�
TABLA 4-3: DETERMINACIÓN DE PARÁMETROS CRÍTICOS SEGÚN
NORMATIVA ........................................................................................................ 78�
TABLA 4-4: CARACTERIZACIÓN DE LODOS PROVENIENTES DEL LAVADO
DE FILTROS DE LAS PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DE LA
EPMAPS .............................................................................................................. 79�
TABLA 4-5: CARACTERIZACIÓN DE LODOS PROVENIENTES DEL LAVADO
DE SEDIMENTADORES ...................................................................................... 79�
TABLA 4-6: COMPARACIÓN DE LAS CONCENTRACIONES MEDIAS DE
CONTAMINANTES .............................................................................................. 80�
TABLA 4-7: CONCENTRACIÓN DE SÓLIDOS ................................................... 82�
TABLA 4-8: CARACTERÍSTICAS DEL PROCESO DE TRATAMIENTO DEL
LODO ................................................................................................................... 82�
TABLA 4-9: RESUMEN DE RESULTADOS OBTENIDOS EN LA
EXPERIMENTACIÓN ........................................................................................... 91�
TABLA 4-10: EMPRESAS DE PRODUCCIÓN DEL CEMENTO .......................... 96�
xiii
TABLA A-1: CARACTERÍSTICAS DE LODO DE ALUMBRE ..............................148�
TABLA A-2: CARACTERÍSTICAS DE LODOS DE ABLANDAMIENTO ..............149�
TABLA A 3: CRITERIOS MICROBIOLÓGICOS PARA LODOS CLASE A. .........151�
TABLA A 4: CRITERIOS MICROBIOLÓGICOS PARA LODOS CLASE B ..........151�
TABLA A 5: PRINCIPALES ASPECTOS PARA MUESTREO.............................154�
TABLA A 6: PRESERVACIÓN Y TIEMPO MÁXIMO PARA EL ANÁLISIS DE
CADA UNO DE LOS PARÁMETROS .................................................................158�
xiv
INDICE DE FOTOGRAFÍAS
FOTOGRAFÍA 1-1: PLANTA DE FILTRACIÓN RÁPIDA........................................ 6�
FOTOGRAFÍA 1-2 PLANTA DE FILTRACIÓN DIRECTA ...................................... 8�
FOTOGRAFÍA 1-3 PLANTA DE TECNOLOGÍA APROPIADA ............................. 11�
FOTOGRAFÍA 1-4: PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE TIPO
PAQUETE ............................................................................................................ 13�
FOTOGRAFÍA 3-1: PLANTA CONVENCIONAL DE TRATAMIENTO DE AGUA
POTABLE CHECA ............................................................................................... 44�
FOTOGRAFÍA 3-2: VÁLVULAS DE INGRESO DE AGUA CRUDA ..................... 45�
FOTOGRAFÍA 3-3 : TANQUES DOSIFICADORES DE POLÍMERO ................... 46�
FOTOGRAFÍA 3-4: TANQUE DOSIFICADOR DE SULFATO DE ALUMINIO ...... 47�
FOTOGRAFÍA 3-5: TANQUE DE DEPOSITO DE SULFATO DE ALUMINIO ...... 47�
FOTOGRAFÍA 3-6: FLOCULADOR DE LA PLANTA CHECA. ............................. 49�
FOTOGRAFÍA 3-7: SEDIMENTADOR DE LA PLANTA CHECA ......................... 50�
FOTOGRAFÍA 3-8: FILTROS RÁPIDOS DE LA PLANTA CHECA ...................... 51�
FOTOGRAFÍA 3-9: FILTRO LENTO DE LA PLANTA CHECA ............................. 51�
FOTOGRAFÍA 3-10: EQUIPO DEL FILTRO A PRESIÓN .................................... 52�
FOTOGRAFÍA 3-11: EQUIPO DE DESINFECCIÓN DE LA PLANTA CHECA ... 53�
FOTOGRAFÍA 3-12: TANQUE DE ALMACENAMIENTO .................................... 54�
FOTOGRAFÍA 3-13: TUBERÍA DE DISTRIBUCIÓN DEL AGUA POTABLE ....... 55�
FOTOGRAFÍA 3-14: TURBIDÍMETRO DE LA PLANTA DE CHECA ................... 57�
FOTOGRAFÍA 3-15: COLORÍMETRO ................................................................. 57�
FOTOGRAFÍA 3-16: PH-METRO ......................................................................... 57�
FOTOGRAFÍA 3-17: TOMA DE MUESTRA EN FILTRO...................................... 59�
FOTOGRAFÍA 3-18: DESCARGA DE LOS LODOS DE LA PTAP DE CHECA ... 61�
FOTOGRAFÍA 3-19: LECHO DE SECADO .......................................................... 65�
FOTOGRAFÍA 3-20: CONSTRUCCIÓN DEL INVERNADERO ............................ 66�
FOTOGRAFÍA 3-21: IMPLEMENTACIÓN DE MODELOS DENTRO Y FUERA
DEL INVERNADERO ........................................................................................... 67�
FOTOGRAFÍA 4-1: FABRICA DE BLOQUES ...................................................... 97�
xv
INDICE DE ESQUEMAS
ESQUEMA. 1-1: SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE TIPO
CONVENCIONAL. ................................................................................................ 10�
ESQUEMA. 1-2: PLANTA DE TECNOLOGÍA IMPORTADA ................................ 12�
ESQUEMA. 2-2: ESPESAMIENTO POR GRAVEDAD ........................................ 25�
ESQUEMA. 2-3: ESPESAMIENTO POR FLOTACIÓN ........................................ 26�
ESQUEMA. 2-3: SISTEMA DE SECADO NATURAL ........................................... 28�
ESQUEMA. 2-4: SECCIÓN TRANSVERSAL DEL LECHO DE SECADO............ 29�
ESQUEMA. 2-5: CENTRIFUGA ........................................................................... 29�
ESQUEMA. 2-6: FILTRO AL VACÍO .................................................................... 30�
ESQUEMA. 2-7: FILTRO DE BANDA .................................................................. 31�
ESQUEMA. 2-8: FILTRO PRENSA ...................................................................... 32�
xvi
RESUMEN
El presente proyecto incluye un estudio de los lodos generados como parte del
proceso de potabilización del agua en una planta de tratamiento convencional,
basado en el registro de producción, carga y características particulares de los
lodos a fin de poder determinar una forma adecuada de tratamiento, manejo y
disposición final de estos residuos.
Como caso particular de estudio se considera a la planta de tratamiento de agua
potable de Checa, la misma que posee un sistema de tratamiento convencional
en donde se trata un caudal promedio de 15 l/s.
Dentro del estudio se presenta información básica de la zona, una caracterización
del agua cruda que ingresa a la Planta, descripción de las unidades de
tratamiento, químicos utilizados en el proceso y la caracterización de los lodos
generados.
Adicionalmente, se plantea alternativas de tratamiento de los lodos en base a
modelos experimentales construidos en la localidad, proponiendo alternativas
para reutilizar los lodos tratados y/o una adecuada disposición final.
Finalmente, el presente documento incluye un manual de manejo de lodos
generados en las plantas de tratamiento de agua potable, con el objetivo de
brindar a la comunidad información básica en cuanto al manejo, tratamiento y
disposición de estos residuos.
xvii
ABSTRACT
This project includes a study about sludge generated as part of the water
purification process in a conventional treatment plant, based on the production,
load and particular characteristics of the sludge in order to determine an
appropriate treatment, management and disposal of these materials.
As a particular case study it considers the treatment plant of drinking water from
Checa, which has a conventional treatment system where is treated an average
flow of 15 l / s.
This project include basic information about the area, a characterization of the raw
water entering the plant, description of the units, chemicals used in the process
and the characterization of sludge generated. Additionally, it proposes
the alternatives to sludge treatment based on experimental models built in the
locality.
It proposes alternatives to reuse the product of treated mud and if there are not the
means to make this, it proposes measures to prepare adequately this residual.
Finally, the present document includes an operation manual of muds generated in
the plants of treatment of drinking water, with the objective of toasting to the
community basic information as for the handling, treatment and disposition of
these residuals.
xviii
PRESENTACIÓN
El presente proyecto se desarrolla en seis capítulos, los cuales incluyen una
introducción teórica respecto al tema de potabilización y lodos residuales
generados en el proceso, una descripción de un caso de estudio en particular,
una parte experimental en el sitio de estudio y, las conclusiones y
recomendaciones dadas para los resultados obtenidos.
El Capítulo 1 presenta de manera general la descripción de un sistema de
potabilización convencional: unidades, clasificación, procesos y su respectiva
operación y mantenimiento.
En el segundo capítulo, se realiza una revisión bibliográfica sobre los lodos
generados en plantas de tratamiento de agua potable, su caracterización,
clasificación, métodos de tratamiento, disposición final y normativa que se aplica
en el Distrito Metropolitano de Quito.
La metodología con la que se va a realizar la experimentación sobre el
tratamiento de lodos está detallada en el capítulo 3. Este abarca la descripción del
sitio de estudio, funcionamiento de la planta de tratamiento de agua potable,
muestreo, caracterización del lodo y modelos experimentales utilizados.
En el cuarto capítulo, se analizan los resultados obtenidos en los ensayos de
laboratorio tanto del agua cruda como de los lodos. Adicionalmente, en esta
sección se presentan los resultados del monitoreo de los modelos experimentales
en cuanto al proceso de secado del lodo muestreado en la planta de tratamiento
de agua potable en estudio.
El quinto capítulo contiene las conclusiones de lo realizado en el presente estudio
y el sexto Capítulo comprende las recomendaciones particulares en base a la
experiencia obtenida en este proyecto y, de forma general, el manual de manejo
de lodos generados en plantas de agua potable.
INTRODUCCIÓN
En la actualidad, como parte de la operación y gestión de las Plantas de
Tratamiento de Agua Potable (PTAPs) a nivel local, la actividad principal se
enfoca en la obtención de una adecuada calidad de agua para la distribución de
este recurso a la población y no existe un manejo adecuado de lodos generados
durante este proceso, produciéndose contaminación de los recursos naturales,
como agua y suelo, al ser estos lodos dispuestos en terrenos, sin un previo
tratamiento, o evacuados directamente al sistema de alcantarillado.
Comúnmente, se considera que los lodos producidos dentro del proceso de
potabilización están conformados solamente por sustancias frecuentes en las
aguas naturales o aguas crudas, tal es el caso de arcillas, arenas finas o limos.
Sin embargo, a estos componentes se debe añadir aquellos residuos que se
generan en el proceso de tratamiento del agua, como son los óxidos hidratados
de aluminio, junto con materias de naturaleza orgánica e inorgánica, siendo en la
mayoría de los casos estables y no putrescibles, y que de una u otra manera,
provocan contaminación ambiental y cambios en el hábitat natural.
Los lodos generados en plantas de tratamiento de agua potable pueden plantear
problemas importantes, debido a que, si bien estos residuos son principalmente
inorgánicos, van formando depósitos en los tramos lentos del cauce y a la vez
aumentan la turbiedad y el color de las aguas receptoras, disminuyendo la
actividad fotosintética de las plantas acuáticas. (Ramirez, 2008)
Por otra parte, las normas ambientales son cada vez más estrictas en cuanto a la
calidad del agua vertida, tanto a cuerpos receptores como al sistema de
alcantarillado, lo que conduce a implementar y mejorar la gestión de estos
residuos desde su generación hasta la disposición final o su uso, ya sea como
materia prima en otros procesos o bien enviados a cabecera del tratamiento de la
PTAP junto con el agua cruda.
2
JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO
Justificación Teórica
Los lodos generados en las plantas potabilizadoras representan el 0.3% al 1% del
volumen del agua tratada y en algunos casos llega hasta el 10% del volumen de
agua tratada. (Aguamarket, 2000)
Generalmente, los lodos producto del tratamiento del agua cruda tienen un 90%
de humedad, por lo que su manejo y transporte se dificulta, así como también su
disposición final debido al gran volumen que este ocupa. Adicionalmente, los
componentes químicos y microbiológicos de estos lodos condicionan su
aprovechamiento, por lo que también estos parámetros deben ser sometidos a
evaluación.
Justificación Metodológica
Debido a que las características de los lodos generados en las PTAP están
relacionadas con el agua en tratamiento, es necesario tomar muestras del agua
captada para su respectivo análisis y caracterización.
La base del tratamiento consiste en eliminar la gran cantidad de agua que estos
residuos presentan, ya que esto hace que su manejo y transporte sea difícil. Por
tal motivo se construyen dos modelos de deshidratación, cuyo principio será el
aprovechamiento de la energía solar con el fin de impulsar el uso de energías
alternativas, donde los principios técnicos, ambientales, tecnológicos y
económicos no serán un impedimento para una posible implementación en la
planta de tratamiento que forma parte de este estudio.
3
Justificación Práctica.
Los lodos generados en las PTAP no tienen un adecuado manejo, tratamiento y
disposición final. Generalmente, se toman medidas temporales de manejo que a
futuro provocan problemas adicionales como retrasos en la producción de agua
potable y sanciones por parte de organismos de control ambiental.
Es necesario resaltar que la gestión y tratamiento de este tipo de residuos no solo
conlleva un beneficio ambiental, sino también a un beneficio administrativo y
económico. Si estos lodos pueden ser aprovechados como materia prima o en la
optimización de la dosificación del coagulante en las mismas plantas de
tratamiento, la valorización de este residuo sería importante, tanto en la
recirculación y optimización del proceso como en el aprovechamiento en otras
aplicaciones prácticas.
El contar con un manual de manejo de lodos generados en plantas de tratamiento
de agua potable que sirva de base para una mejor gestión de este residuo y para
toma de decisiones en cuanto al tratamiento, manejo y disposición final de lodos
que se producirá en una determinada planta de potabilización de agua,
beneficiará tanto a la empresa encargada de la producción de agua potable, como
al personal de planta y a la población en general.
4
OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN
Objetivo General
Proponer un plan de tratamiento, manejo y disposición de los lodos generados en
las plantas de tratamiento de agua potable.
Objetivos Específicos
• Caracterizar los lodos generados en una planta de tratamiento de agua
potable local.
• Establecer alternativas de tratamiento y disposición final de los lodos
generados en las plantas de tratamiento de agua potable.
• Presentar un manual de manejo de lodos generados en las plantas de
tratamiento de agua potable.
5
CAPÍTULO 1
1. PRODUCCIÓN DE AGUA POTABLE
1.1. PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE
Las diversas actividades del ser humano como la ganadería, agricultura, industria,
y recreacionales han provocado que la calidad del agua cruda se vea afectada
debido a las descargas de contaminantes que incluyen sustancias químicas y
microbiológicas, que además deterioran sus características estéticas.
Para hacer frente a este problema, es necesario someter al agua a una serie de
operaciones y procesos unitarios, a fin de purificarla o potabilizarla para que
pueda ser consumida por los seres humanos.
Una operación unitaria es un proceso químico, físico o biológico mediante el cual
las sustancias no deseables que contiene el agua son removidas o transformadas
en sustancias inocuas y en función de estos procesos existen diferentes tipos de
plantas de tratamiento.
1.1.1 TIPOS DE PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE.
Las plantas de tratamiento de agua se pueden clasificar de acuerdo con el tipo de
procesos que las conforman en: i) plantas de filtración rápida y, ii) plantas de
filtración lenta.
También se pueden clasificar de acuerdo con la tecnología usada, en: i) plantas
convencionales antiguas, ii) plantas convencionales de tecnología apropiada y, iii)
plantas de tecnología importada o de patente (Vargas, 2006); o a su vez se
considera el espacio físico disponible: i) plantas de tratamiento convencional y ii)
plantas de tratamiento de agua potable tipo paquete.
6
1.1.1.1. Plantas de filtración Rápida
Estas plantas se denominan así porque los filtros que las integran operan con
velocidades altas, entre 80 y 300 m3 /m2.d, de acuerdo con las características del
agua, del medio filtrante y de los recursos disponibles para operar y mantener
estas instalaciones. (Vargas, 2006)
Como consecuencia de las altas velocidades con las que operan los filtros, estos
se llenan en un lapso de 40 a 50 horas en promedio. (Luciano Sandova Y, 1998)
Por lo que es necesario aplicar un retrolavado o lavado ascensional de la unidad
durante un lapso de 5 a 15 minutos (dependiendo del tipo de sistema de lavado)
para aliviar el medio filtrante devolviéndole su porosidad.
De acuerdo con la calidad del agua a tratar, se presentan dos soluciones dentro
de este tipo de plantas: i) plantas de filtración rápida completa y, ii) plantas de
filtración directa. (Vargas, 2006)
Fotografía 1-1: Planta de filtración rápida
Fuente: ProductosVirtuales, 2008
7
1.1.1.1.1 Plantas de filtración rápida completa
Una planta de filtración rápida completa normalmente está integrada por los
procesos de coagulación, sedimentación, filtración y desinfección.
El proceso de coagulación se realiza en dos etapas: primero una fuerte agitación
del agua para obtener una dispersión instantánea de la sustancia coagulante en
toda la masa de agua (mezcla rápida) seguida de una agitación lenta para
promover la rápida aglomeración y crecimiento del floculo (etapa de floculación).
La coagulación tiene la finalidad de mejorar la eficiencia de remoción de partículas
coloidales en el proceso de sedimentación (sedimentación de partículas
floculentas).
De acuerdo con las investigaciones realizadas por la Agencia de Protección
Ambiental (EPA) de los Estados Unidos, el filtro debe producir un efluente con una
turbiedad menor o igual a 0,10 NTU para garantizar que esté libre de huevos de
parásitos (Giardia, Cryptosporidium, etcétera). Para lograr esta eficiencia en la
filtración, es necesario que los decantadores produzcan un agua con 2 NTU como
máximo. (Vargas, 2006)
1.1.1.1.2. Plantas de filtración directa.
Es una alternativa de filtración rápida, constituida por los procesos de mezcla
rápida y filtración, apropiada solo para aguas claras. Son ideales para este tipo de
solución las aguas provenientes de embalses o represas, que operan como
grandes pre sedimentadores y proporcionan aguas constantemente claras y poco
contaminadas.
Cuando la fuente de abastecimiento es confiable, en la que la turbiedad del agua
no supera de 10 a 20 NTU el 80% del tiempo, y no supera 30 NTU ni 25 UTC el
8
90% del tiempo, se puede considerar la alternativa de emplear filtración directa
descendente. (Luciano Sandova Y, 1998)
Esta es la alternativa más restringida de todas en cuanto a la calidad de agua que
se va a tratar. (Vargas, 2006)
Fotografía 1-2 Planta de filtración directa
Fuente: Industrias Directy 2009
1.1.1.2. Plantas de filtración Lenta
En estas plantas los filtros lentos operan con tasas que normalmente varían entre
0,10 y 0,30 m/h; esto es, con tasas como 100 veces menores que las tasas
promedio empleadas en los filtros rápidos. También se les conoce como filtros
ingleses, por su lugar de origen. (Vargas, 2006)
Los filtros lentos simulan los procesos de tratamiento que se efectúan en la
naturaleza en forma espontánea, al percolar el agua proveniente de las lluvias,
ríos y lagunas, a través de los estratos de la corteza terrestre, atravesando capas
de grava, arena y arcilla hasta alcanzar los acuíferos o ríos subterráneos. Al igual
9
que en la naturaleza, los procesos que emplean estos filtros son físicos y
biológicos.
Una planta de filtración lenta puede estar constituida solo por filtros lentos, pero
dependiendo de la calidad del agua, puede comprender los procesos de
desarenado, pre sedimentación, sedimentación, filtración gruesa o filtración en
grava y filtración lenta.
Los procesos previos al filtro lento tienen la función de acondicionar la calidad del
agua cruda a los límites aceptables por el filtro lento. Con el tren de procesos
indicados se puede remover hasta 500 NTU, teniendo en cuenta que el contenido
de material coloidal no debe ser mayor de 50 NTU; es decir, que la mayor parte
de las partículas deben estar en suspensión para que sean removidas mediante
métodos físicos. (Vargas, 2006)
1.1.1.3. Sistema de tratamiento de Agua Potable Tipo Convencional
Este tipo de sistema es el más antiguo en nuestro medio. Se ha venido utilizando
desde principios del siglo pasado (1910–1920). Se caracteriza por la gran
extensión que ocupan las unidades, principales el decantador rectangular de flujo
horizontal, el cual normalmente se diseña con tasas comprendidas entre 10 y 60
m3/m2.d. (Vargas, 2006)
Para mejorar el funcionamiento de los sistemas convencionales, se fueron
agregando equipos mecánicos y actualmente la mayor parte de estos sistemas
son mixtos, es decir, están constituidos por unidades hidráulicas y mecánicas.
(Luciano Sandova Y, 1998)
Inicialmente estas plantas carecían de mezcladores y se les agregó
retromezcladores. Los floculadores pueden ser hidráulicos o mecánicos, los
decantadores rectangulares de flujo horizontal y en algunos casos devuelta en U.
10
Esquema. 1-1: Sistema de tratamiento de agua potable tipo Convencional.
Fuente: Calidad del Agua y Laboratorio-EPN
1.1.1.4. Plantas de tecnología Apropiada
Las plantas de tecnología apropiada son sistemas adaptados a las necesidades
de tratamiento del agua cruda a fin de potabilizar el agua para lo cual la
tecnología facilita las operaciones de tratamiento.
Corresponden a esta clasificación sistemas de tratamiento de agua normalmente
muy antiguos, constituidos por las siguientes unidades:
• Pre tratamiento
• Desarenadores
• Pre sedimentadores o embalses.
• Tratamiento
• Unidades de medición del caudal.
• Floculación hidráulica o mecánica.
• Decantadores rectangulares de flujo horizontal.
• Filtros de tasa constante sin mayor equipamiento.
• Desinfección generalmente mediante cloración directa o al vacío.
Sedimentación
Floculación
Filtración
Coagulación
Obra de toma
Bombas
Tanque de
almacenamiento
Red de
distribución
Preoxidación
Coagulante
Desinfección
Bombas
Cribado
11
Generalmente no tienen el proceso de mezcla rápida de tipo hidraulica, se ha
agregado mezcla mecánica a partir de que los resultados de las investigaciones
efectuadas indicaron su decisiva influencia en la eficiencia de todo el sistema de
tratamiento.
Fotografía 1-3 Planta de tecnología Apropiada
Fuente: Scryscraper, 2008
1.1.1.5. Plantas de tecnología Importada
Las plantas de tratamiento patentadas o de tecnología importada no son una
solución recomendable para nuestro medio, pero existen en regular cantidad en
muchos países de América Latina, y su funcionamiento, por lo general, es muy
defectuoso, debido principalmente a los escasos recursos económicos disponibles
para darles un adecuado mantenimiento y a la falta de personal calificado para
garantizar la correcta operación. (Vargas, 2006)
Debido al deterioro de las fuentes de abastecimiento, es imperiosa la necesidad
de mejorar la calidad del tratamiento del agua en los sistemas existentes, por lo
que en un esfuerzo para mejorar el nivel de los operadores de este tipo de
plantas.
12
Esquema. 1-2: Planta de tecnología Importada
Fuente: Textos Científicos, 2007
1.1.1.6. Sistema de Tratamiento de agua Potable tipo Paquete
En las plantas de tratamiento de agua potable tipo paquete, las etapas de
tratamiento como son: floculación, sedimentación, filtración y desinfección, vienen
en un solo equipo, el cual trabaja de manera independiente y continua.
En la etapa de floculación se usa un polímero para fortalecer los flóculos,
aumentar su tamaño y facilitar su sedimentación. El agua clara pasa a la etapa de
filtración donde primero pasa por un filtro de arena que remueve los sedimentos
que en las etapas anteriores no alcanzaron a ser removidos para luego continuar
a los filtros de carbón donde se elimina el olor y sabor para finalmente circulara a
la etapa de desinfección donde se elimina todos los microorganismos con la
inyección de cloro y luz ultravioleta. (Alquiser, 2002).
13
Fotografía 1-4: Planta de tratamiento de agua potable tipo paquete
Fuente: EPMAPS (2011)
1.1.2 PROCESOS DE TRATAMIENTO
Las plantas de tratamiento de agua potable, por lo general llevan un lineamiento
en común, las cuales varían de acuerdo a la procedencia del agua cruda. De los
principales procesos de tratamiento en una Planta de Tratamiento de Agua
Potable (PTAP).
• Pre tratamiento
• Coagulación-floculación
• Sedimentación.
• Filtración
• Desinfección
A continuación se detalla cada uno de los procesos citados anteriormente, de tal
modo que se entienda en que proceso se forman los lodos y las características
que presentan los mismos.
1.1.2.1. Pre Tratamiento
La primera operación de pre tratamiento consiste en la eliminación de los sólidos
de gran tamaño que pueda contener el agua en el punto de captación, por
ejemplo hojas o ramas de árbol, piedras, etc. Para ello, se utilizan rejas y/o
14
tamices que retienen los sólidos. Cuando el contenido en arenas y sólidos
similares en suspensión es elevado, se emplean canales desarenadores en los
que los sólidos sedimentan por gravedad.
Posteriormente, el agua suele someterse a un proceso de aireación, dejando caer
el agua en una cascada, cuyo objetivo es incrementar la proporción de oxígeno
disuelto, facilitando la depuración por medio de bacterias aerobias.
En el pre tratamiento es habitual incluir una oxidación primaria, por ejemplo con
dióxido de cloro (ClO2), cuyo objetivo principal es destruir las sustancias
orgánicas, actuando también como etapa de pre desinfección.
1.1.2.2. Mezcla Rápida
Se denomina mezcla rápida a las condiciones de intensidad de agitación y tiempo
de retención que debe reunir la masa de agua en el momento en que se dosifica
el coagulante.
• Coagulación
Antes entrar a la etapa de sedimentación, se ajusta el pH mediante la adición de
ácidos (clorhídrico, sulfúrico) o de alcalis (hidróxido sódico, hidróxido cálcico) y se
añaden al agua agentes coagulantes (sales de hierro o aluminio), que dan lugar a
cationes multivalentes con cargas positivas que compensan la carga negativa de
las partículas coloidales y por lo tanto eliminan las fuerzas de repulsión entre
ellas, facilitando su coalescencia para dar lugar a partículas de mayor tamaño.
1.1.2.3.Floculación
El proceso de floculación que sigue a la coagulación, consiste de ordinario en una
agitación suave y lenta, se añaden agentes floculantes (polielectrolitos) con el fin
de aglutinar las partículas formadas en la coagulación para dar lugar a la
15
formación de flóculos de mayor tamaño, que se separan más fácilmente en la
etapa posterior de sedimentación, al descender a mayor velocidad. (Ramirez,
2008).
1.1.2.4. Sedimentación
En esta etapa los flóculos formados por la acción de los agentes coagulantes y
floculantes sedimentan en tanques de forma circular o rectangular, obteniéndose
por la parte superior el agua clarificada y extrayéndose por el fondo una corriente
de lodos que contienen los flóculos.
Una variante es la denominada sedimentación lastrada, en la que se utilizan
partículas de arena para incrementar el peso y tamaño de los flóculos,
aumentando la velocidad de sedimentación y reduciendo el tiempo de esta
operación.
1.1.2.5. Filtración
El agua sobrenadante de la etapa de sedimentación, se somete a filtración, la cual
consiste en hacer pasar el agua, que todavía contiene materias en suspensión no
separadas en la sedimentación, a través de un lecho filtrante que permite el paso
del líquido pero no el de las partículas sólidas, las cuales quedan retenidas en el
medio filtrante.
Los medios filtrantes más utilizados son la arena y el carbón activo granular. En el
caso de utilizar este último material filtrante, además de la retención de las
partículas sólidas, se produce la eliminación por adsorción de sustancias
orgánicas, evitando la existencia de olores y sabores en el agua filtrada.
También existen otros tipos de lechos como es el caso de membranas filtrantes
que pueden ser de plástico o de metal. (Ramirez, 2008)
16
1.1.2.6. Desinfección
La etapa final del proceso de potabilización de aguas de consumo humano es
siempre la desinfección. Se trata de la etapa de mayor importancia ya que ha de
garantizar la eliminación de microorganismos patógenos que son responsables de
gran número de enfermedades como tifus, cólera, hepatitis, gastroenteritis
salmonelosis, etc.
La desinfección puede conseguirse mediante tratamiento con productos químicos
o mediante aplicación de radiación. La cloración es el procedimiento químico más
utilizado para desinfectar el agua, y consiste en utilizar cloro o alguno de sus
derivados, como los hipocloritos de sodio o de calcio. Sin embargo, existen otros
compuestos que usan con este fin como el Dióxido de Cloro y el Ozono.
1.1.3 OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO
La operación adecuada de las plantas de tratamiento es fundamental para
garantizar la producción continúa de agua potable. El operador de planta tiene la
responsabilidad de desarrollar las actividades de operación y asegurar la
eficiencia de la planta de tratamiento.
La operación de una planta determina las características específicas de sus
instalaciones, la calidad del agua y el caudal a tratar. (Scribd.inc, 2010)
En general las actividades de operación se clasifican en:
• Regulación de caudales.
• Dosificación de los productos químicos
• Control de procesos.
• Lavado de filtros y purga de lodos
• Operación de equipo electromecánico.
17
1.1.3.1. Regulación de caudales.
La planta de tratamiento y cada una de sus unidades de tratamiento tienen una
capacidad determinada en el diseño. Si el caudal que entra a la planta o a una de
sus unidades sobrepasa su capacidad, el agua no sale bien tratada.
El caudal se regula operando las válvulas o compuertas de entrada la altura o
abertura debe estar definida para los caudales que se quieran tratar. (Scribd.inc,
2010)
1.1.3.2. Dosificación de los productos químicos
Para el tipo de agua que llega a la planta debe realizarse una prueba de jarras
para determinar la dosis óptima a aplicar, calcular la descarga del químico para
todo el caudal de agua cruda y cuadrar equipos dosificadores para la descarga
calculada. (Scribd.inc, 2010)
1.1.3.3. Control de procesos.
El control de procesos se refiere a la verificación del buen funcionamiento de cada
unidad de planta. Para ello se requiere realizar periódicamente las siguientes
actividades:
• Toma de muestra de agua coagulada y observar en el equipo de jarras el
tipo del flóculo que se forma y el tiempo de formación.
• Toma de muestra de agua floculada y observar el flóculo en formación.
• Toma de muestra de agua sedimentada, determinación de turbiedad, color,
pH y alcalinidad.
• Toma de muestra de agua filtrada, determinación de turbiedad, color y pH.
• Toma de muestra de agua clorada, determinación residual de cloro.
(Scribd.inc, 2010)
18
1.1.3.4. Lavado de filtros y purga de lodos.
Los filtros deben lavarse periódicamente para asegurar la calidad del agua
filtrada. Esta labor exige un especial cuidado con el fin de no producir daños en
el filtro y/o en el agua tratada.
El lavado de un filtro se determina bajo los siguientes criterios:
• El tiempo de trabajo del filtro.
• La calidad del agua filtrada.
• El nivel del agua dentro del filtro
La purga de lodos se realiza en las unidades de sedimentación periódicamente
para evitar acumulación exagerada que pueda afectar la eficiencia del tanque
(Scribd.inc, 2010)
1.1.3.5. Operación y Mantenimiento de Equipos utilizados en el Tratamiento.
Para un buen funcionamiento de la Planta de tratamiento de agua potable es
necesario realizar una serie de operaciones antes de la puesta en marcha de la
planta, para lo cual es muy importante reunir todos los recursos necesarios y
seguir las actividades que la bibliografía consultada propone:
• Inspección preliminar del sistema.
• Operaciones iniciales: calibración de los dosificadores y del medidor de
caudal.
• Llenado de la planta, simultáneamente con la desinfección de las
estructuras y el inicio de la dosificación.
• Inicio de la dosificación: preparación de las soluciones de coagulante, cal,
polímero e hipoclorito de calcio� medición del caudal� caracterización del
agua cruda� selección e implantación de las dosis óptimas de cada
sustancia química requerida.
19
• Lavado de los filtros, simultáneamente con la medición de la expansión de
la arena, la calibración del vertedero de salida de la batería y la
determinación del tiempo óptimo de lavado.
• Inicio de la poscloración.
• Instalación de la tasa declinante y control de la calidad del agua producida.
• Inicio del abastecimiento al sistema de distribución.
Al conjunto de estas actividades se les puede catalogar como un pre
mantenimiento ya que día a día se controla el manejo y por ende el estado de los
equipos como dosificadores, en la cloración y polímero, así como también el
cuidado de las unidades de tratamiento.
El mantenimiento se lo da conforme a la calidad de agua cruda que ingresa, para
ello el equipo de mantenimiento debe tener un cronograma establecido para el
mantenimiento de válvulas y equipos. (Scribd.inc, 2010)
20
CAPÍTULO 2
2. LODOS RESIDUALES DE PLANTA DE
TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE
La práctica usual de las plantas de tratamiento de agua potable (PTAP) que tratan
las aguas superficiales por medio de los procesos de coagulación-floculación-
sedimentación, filtración y desinfección, es eliminar los lodos acumulados en los
sedimentadores y en los filtros descargándolos directamente a cursos de agua
superficiales, sin considerar que las características físicas y químicas de estos a
menudo transgreden las normas relativas a descargas.
A medida que los recursos hídricos se vuelven más escasos y las normas
ambientales se tornan más estrictas en lo relativo a disposición de residuos, nace
la necesidad de realizar investigaciones orientadas a tener un mayor
conocimiento sobre las técnicas que pueden utilizarse para aumentar la cantidad
de agua producida por m3 de agua cruda y para el tratamiento de los lodos
generados en el proceso.
Su disposición sin tratamiento, origina la contaminación de fuentes superficiales o
subterráneas y, puede hacer la tierra estéril dándole una apariencia erosionada
cuando se abandona o agota el lugar.
2.1. CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LOS LODOS
Las características de los lodos generados en plantas de tratamiento de agua
potable varían de una planta a otra, dependiendo de la calidad de agua cruda, del
tratamiento recibido y de la época del año, sin embargo, poseen características
básicas similares.
21
El lodo proveniente de potabilizadoras es un fluido no Newtoniano, voluminoso, de
aspecto gelatinoso, compuesto principalmente por agua (más del 90%), hidróxido
de aluminio, partículas inorgánicas (arcilla o arena), coloides, residuos de
reactivos químicos añadidos durante el proceso de tratamiento, plancton, y
materia orgánica e inorgánica removida del agua.
Los lodos residuales de las plantas de tratamiento de agua están constituidos por
sólidos suspendidos provenientes de los residuos de los procesos de
coagulación-floculación, sedimentación y del retro lavado de los filtros.
Generalmente tienen un contenido de sólidos en el rango de 3,000 a 15,000 mg/l.
(Ramirez, 2008)
Adicionalmente, estos lodos poseen una concentración de sólidos suspendidos
correspondiente a valores entre 75 al 90% de los sólidos totales (ST), y la
concentración de sólidos volátiles del 20 al 35% de los ST.
En cuanto a la demanda bioquímica de oxígeno generalmente es de 30 a 100
mg/l.; y, el pH del lodo está en un rango de 5 a 7. (Ramirez, 2008)
Cabe mencionar que el conocimiento de estas características es esencial para
determinar su tratamiento y su disposición final, las mismas que pueden variar de
una planta a otra.
2.2. PRODUCCIÓN DE LODOS
El lodo que se obtiene después del tratamiento del agua para potabilizarla, está
constituido por una gran cantidad de sólidos presentes en el agua cruda que,
durante el proceso de tratamiento se mezcla con el químico utilizado como
coagulante.
22
Generalmente en nuestro medio el coagulante común adicionado en el proceso
de potabilización del agua es el sulfato de aluminio, el mismo que al ser añadido
al agua cruda presenta la siguiente reacción:
���������� �� � � �������� � � ��� � �� �� � ���� (2.1.)
Cuando la reacción logra el equilibrio hace que el elemento predominante sea el
hidróxido de aluminio, caso contrario se forma un compuesto complejo
polimerizado que tiene de 3 a 4 moléculas de agua unidas al hidróxido de
aluminio, que al unirse con el agua provoca el aumento en la producción de
lodos, y por ende, un aumento en el volumen generado.
Desaguar este material se hace bastante difícil, debido a que las moléculas de
agua unidas químicamente no se pueden remover por métodos mecánicos
normales.
Los sólidos suspendidos presentes en el agua cruda producen un peso
equivalente de sólidos en el lodo, ya que al reaccionar con el coagulante, son
estos los que precipitan en forma de floc.
Para determinar la cantidad de lodo que se produce en una planta de tratamiento
que utiliza como coagulante el sulfato de aluminio para remover la turbiedad, se
utiliza la siguiente ecuación:
� � ������������ � �� � �������
Dónde:
S= lodo producido, Kg/día, base seca
Q= gasto de agua cruda, m3/seg
Al= dosis de sulfato de aluminio, mg/l.
SS= sólidos suspendidos del agua cruda, mg/l
A= productos químicos adicionales como polímero, etc., mg/l
23
Es importante destacar que en base a estudios similares se ha determinado que
1mg/l de sulfato de aluminio agregado para el tratamiento de agua cruda,
producirá 0,44 mg/l de sólidos inorgánicos de aluminio. (Ramirez, 2008)
2.3. TRATAMIENTO DE LODOS
El tratamiento de lodos generados en el proceso de potabilización del agua es
más simple que aquel necesario en los lodos provenientes de aguas servidas
debido al menor contenido de materia orgánica degradable, lo cual, generalmente,
elimina una etapa de estabilización biológica.
El objetivo principal en el tratamiento de los lodos de plantas potabilizadoras es
producir un lodo con una concentración de sólidos que pueda facilitar su manejo y
disposición. Para reducir el volumen total de lodos a disponer se puede aplicar
alguna de las alternativas como:
• Acondicionamiento Químico
• Tanques de espesamiento
• Deshidratación
Esquema 2-1: línea de manejo de lodos de una PTAP
Fuente:(Cavanelas. & Jimenez, 2006)
Elaborado por: (Martínez, 2011)
24
2.3.1. HOMOGENIZACIÓN Y ACONDICIONAMIENTO QUÍMICO
La homogenización es un proceso en el que se realiza una mezcla de las
sustancias presentes en el lodo para que se unifique la consistencia del residuo
de tal forma que el tratamiento sea más fácil y efectivo.
El acondicionamiento químico consiste en utilizar agregados que reaccionan con
el lodo producido para facilitar la separación del líquido y sólidos. Uno de los más
usados es la adición de coagulantes, como cloruro férrico, cal o polímeros
orgánicos. También se le ha dado uso como agente acondicionador a la ceniza
producida en la incineración de los lodos. (CAPAC, 2008)
La importancia de la optimización de la dosis de polímero utilizada para el
acondicionamiento de un lodo antes de la deshidratación, radica principalmente
en los cambios de las características del lodo, un polímero inicialmente
seleccionado puede ser ineficiente posteriormente, por lo que es importante
experimentar el uso del polímero, para garantizar una eficiente y económica
separación líquido / sólido.
2.3.2. ESPESAMIENTO
El espesamiento consiste en utilizar técnicas que ayuden a eliminar un porcentaje
de agua en primer plano. Tiene lugar con mayor frecuencia en decantadores, ya
sea por gravedad o por flotación.
2.2.2.1 Espesamiento por Gravedad
El espesamiento por gravedad suele realizarse en decantadores estáticos
circulares o rectangulares provistos de rasquetas que arrastran el lodo precipitado
hacia las arquetas de recogida y el agua decantada clarificada se extrae por los
vertederos situados en la parte superior. A veces, los decantadores por gravedad,
pueden disponer de láminas que al aumentar la superficie de sedimentación
25
permiten reducir el volumen del decantador, obteniendo los mismos o mejores
resultados en el espesamiento.
Esquema. 2-1: Espesamiento por Gravedad
Fuente: (Ramirez, 2008)
2.2.2.2 Espesamiento por Flotación
El espesamiento por flotación, aprovecha la flotabilidad de las partículas (flóculos)
cuando se les adhieren pequeñas burbujas de aire. Para la adherencia de estas
burbujas de aire, se presuriza directamente la mezcla de lodos con aire, a una
presión de 5,92 atm y se descomprime después a la entrada del flotador o
también se puede presurizar directamente agua clarificada que se inyecta
después en el propio lodo.
El lodo flotado y espesado es retirado de la superficie mediante frasquetas
superficiales.
El espesamiento del lodo, fundamentalmente en la flotación, se ve favorecido
mediante el empleo del poli electrolito adecuado.
26
Esquema. 2-2: Espesamiento por flotación
Fuente: (Cavanelas. & Jimenez, 2006)
2.3.3. DESHIDRATACIÓN
La deshidratación contempla la reducción del volumen de los lodos, para lo cual el
principio es eliminar la cantidad de líquido presente.
La deshidratación puede producirse de manera natural (mediante lechos de
secado, secado solar), durante un largo periodo de tiempo. También se puede
utilizar máquinas de proceso como los filtros prensa o centrífugas, que acortan el
tiempo de deshidratado, pero manejan cantidades más pequeñas de lodo y,
adicionalmente, son alternativas más costosas.
Para una buena deshidratación, el tamaño y firmeza de los aglomerados del lodo
son un factor importante, de manera que el lodo permanezca poroso durante la
compresión. Se suele utilizar floculantes para alcanzar mayores niveles de
materia seca en las maquinas de deshidratación.
Para la elección de la opción del proceso más apropiado de deshidratación es
importante la consideración de condiciones limitantes como:
• Cantidad de lodo
• Estructura del lodo
27
• Regulaciones
• Disponibilidad de espacio
• Personal
2.3.3.1. Métodos de deshidratado
Los sistemas de deshidratación más utilizados son:
• Secado Natural
• Lechos de Secado
• Centrifugación
• Filtros al Vacío
• Filtros Prensa
• Filtros Banda
2.3.3.1.1. Sistema De Secado Natural
Los sistemas de secado natural tienen como principal ventaja el costo de su
implementación, siempre que se disponga del área suficiente.
Tienen un bajo consumo de energía y de productos químicos, una baja
sensibilidad a las variaciones cuantitativas y cualitativas del lodo y simplicidad de
operación. Son apropiados para plantas pequeñas o aisladas dadas sus altas
exigencias de superficie.
Sus desventajas son una alta dependencia de las condiciones climáticas y un alto
requerimiento de mano de obra para la remoción del lodo.
En las lagunas, el secado de los lodos se realiza por la separación del
sobrenadante y aguas lluvias y, principalmente, por la evaporación.
La carga óptima de aplicación de sólidos (kg/m2) en función de la concentración
de sólidos y profundidad óptima de aplicación del lodo en el lecho, depende de la
resistencia específica a la filtración del lodo. (Garcés Arancibia Fernando, 2004).
28
Esquema. 2-3: Sistema de Secado Natural
Fuente: (Cavanelas. & Jimenez, 2006).
2.3.3.1.2. Lechos de secado
Los lechos, eras o canchas de secado son el método de secado de lodo más
empleado.
Las principales ventajas son su bajo costo, el escaso mantenimiento que
precisan, y el elevado contenido en sólidos del producto final. Existen cuatro tipos
de lechos de secado: (1) convencionales de arena; (2) pavimentadas; (3) de
medio artificial, y (4) por vacío. (Ramirez, 2008)
Se suelen utilizar en comunidades de pequeñas dimensiones y población de
tamaño medio, aunque se han dado casos en los que se han empleado en
instalaciones más grandes.
En los lechos de secado, la remoción de agua se realiza por los mismos
mecanismos que en las lagunas, agregándose el drenaje gravitacional a través de
arena, grava y tubería de recolección. Su diseño es igual a sus similares de aguas
residuales, con profundidades de aplicación de 0.3 m a 0.9 m. Por lo general, se
construyen con un espesor de grava de 15 cm, 10 cm de arena y una tubería de
desagüe. (Garcés Arancibia Fernando, 2004)
29
Esquema. 2-4: Sección Transversal del Lecho de Secado
Fuente: (CAPAC, 2008)
2.3.3.1.3. Centrifugación
Consiste en colocar el lodo dentro de un recipiente cilindro cónico que gira a alta
velocidad (centrífuga), con el fin de separar el agua contenida en este. La fuerza
actúa desde el centro hacia las paredes causando la sedimentación de las
partículas junto a estas y la separación de la fracción líquida, menos densa, en la
parte interna. La remoción de los sólidos se hace a través de un tornillo helicoidal,
sin fin, que gira dentro del rotor a una velocidad distinta, mayor o menor.
(Ramirez, 2008).
Esquema. 2-5: Centrifuga
Fuente: (Ramirez, 2008)
30
2.3.3.1.4. Filtros Al Vacío
En los filtros al vacío, la remoción del agua contenida en el lodo se realiza por un
vacío creado dentro de un tambor recubierto externamente con un tejido filtrante.
Al girar parcialmente sumergido en un recipiente con lodo acondicionado, el vacío
provoca un flujo de líquido hacia el interior del cilindro, permitiendo la retención de
las partículas mayores que los poros del material filtrante y, además, de las
partículas de tamaño inferior que se adhieren al material ya filtrado, la torta, en la
superficie externa del tambor. (Ramirez, 2008).
Esquema. 2-6: Filtro al Vacío
Fuente: (Cavanelas. & Jimenez, 2006).
2.3.3.1.5. Filtro Banda
En los filtros banda, la remoción del agua incluye tres etapas: un
acondicionamiento químico, usualmente con polielectrolito orgánico; un drenaje y
espesamiento gravitacional a una consistencia no fluida; y, posteriormente, la
compresión del lodo, a baja presión, entre dos bandas sin fin que atraviesan un
conjunto de rodillos ajustables de variados diámetros.
El filtro banda funciona exitosamente con muchos lodos mezclados normales.
Como resultado típico de deshidratación con esta metodología, los lodos
mezclados digeridos con un contenido inicial de cinco por ciento de sólidos,
producen una torta de 19% de sólidos a una tasa de 32.8 kg/m2 h. (CAPAC, 2008)
31
Esquema. 2-7: Filtro de Banda
Fuente: (CAPAC, 2008)
2.3.3.1.6. Filtro Prensa
En los filtros prensa, la remoción se realiza por medio de un bombeo al interior de
cámaras recubiertas con tejido filtrante, definidas entre dos placas adyacentes. Al
continuar bombeando, se fuerza un flujo a través de la torta que se forma en el
interior de las cámaras, por la acumulación de sólidos en la superficie del tejido.
Cuando los sólidos y el agua remanente llenan el volumen disponible, el bombeo
se detiene, la prensa se abre permitiendo la salida de cada una de las tortas de
lodo deshidratado contenidas en las cámaras, se ensambla la prensa y se vuelve
a iniciar el ciclo.(Garcés Arancibia Fernando, 2004)
32
Esquema. 2-8: Filtro Prensa
Fuente: (CAPAC, 2008)
2.3.4. SECADO
El secado consiste en la eliminación de la humedad, a través de la evaporación
del agua que existe en los lodos. Los lodos poseen un alto porcentaje de
humedad y esta humedad del lodo se divide en dos clases: humedad libre y
humedad ligada.
La humedad libre no está asociada con los sólidos que forman los lodos y se
elimina fácilmente. La humedad ligada es clasificada por Tsang y Vesilind
(Interclass, 2010) en tres tipos: intersticial, superficial y químicamente ligada. La
33
proporción entre la humedad libre y humedad ligada es de suma importancia en la
deshidratación de un lodo. (Interclass, 2010)
Coackley y Allos estudiaron mediante curvas termogravimétricas, las
características de secado de algunos lodos, (en estas curvas se representa la
pérdida de peso de agua a temperatura constante). Las curvas muestran que la
pérdida de agua durante el secado térmico sigue tres etapas: una primera etapa
en la que la velocidad de secado o pérdida de agua es constante y dos etapas
siguientes en las que la velocidad de secado o evaporación disminuyen de forma
diferente. (Ramirez, 2008)
Figura 2-1: Curva de secado
�
��������(Interclass, 2010)�
Mediante el secado de lodos se consigue reducir el volumen de los lodos,
facilitando el transporte y disposición final de los mismos.
2.3.4.1. Tipos de secado
El secado de los lodos se realiza mediante varios métodos basados en contacto,
convención o radiación. El método de secado se escoge según factores
favorables de implementación y manejo.
34
2.3.4.1.1. Secado por Convención
Se consigue mediante el tratamiento de los lodos con aire caliente. Para ello se
calienta el aire ambiental con la ayuda de un calentador o, a su vez, con un
intercambiador de calor-vapor. Este aire entra en contacto con el lodo en un
tambor o cinturón de secado.
2.3.4.1.2. Secado por Radiación
El método consiste en suministrar al lodo calor, mediante radiación solar o por
calentamiento mediante elementos infrarrojo.
Para elegir el método más adecuado hay que tener en cuenta las siguientes
condiciones:
• Adherencia segura
• Compatibilidad medio ambiental
• Cantidad de lodo a tratar
• Alto nivel de inversión y los costos operacionales de las plantas de secado.
2.3.5. DISPOSICIÓN FINAL
El destino final de este tipo de lodos suele ser a vertedero controlado, como
relleno de terrenos y canteras ya explotadas, o incluso compostaje junto con el
lodo de depuración de agua residual.
Algunos lodos, dado su elevado contenido en arcilla, pueden emplearse en la
fabricación de determinados productos cerámicos, tales como ladrillos, bases
para baldosas y azulejos, etc., siempre que el contenido de materia orgánica sea
bajo; o por su alto contenido de metales se puede re circular en el proceso de
tratamiento de aguas el sulfato de aluminio que se pueda recuperar.
35
2.4. NORMATIVIDAD ECUATORIANA PARA EL CONTROL DEL
USO Y DISPOSICIÓN DE LODOS GENERADOS EN LAS
PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE.
Para elegir la normativa competente con la problemática de la generación de
lodos es necesario tomar en cuenta el lugar donde se realiza el proceso de
tratamiento de agua potable, puesto a que es muy importante conocer la
legislación local donde se generan los residuos para actuar de una manera
ambientalmente amigable. Para el presente estudio corresponde regirse a las
ordenanzas dispuestas en el Distrito Metropolitano de Quito.
La ordenanza sustitutiva al libro V “del Medio Ambiente, Libro segundo del Código
Municipal para el Distrito Metropolitano de Quito (ordenanza 213) que en su
Capítulo I, Sección II referente a los servicios especiales, considera que lodos
pertenecen al servicio especial industrial.
Específicamente el artículo 349 que dice “Para el transporte y movilización de
desechos industriales, hospitalarios y peligrosos será requisito indispensable el
permiso de movilización expedido por EPMASEO, que será el único documento
que autorice la circulación de vehículos con este tipo de residuos o cualquier otro
que se asimile. Los transportadores estarán obligados a cumplir con los requisitos
establecidos por la Secretaria del Ambiente y EPMASEO respecto del volumen de
carga, protecciones especiales, tipos de vehículos, horarios, y en general todo lo
relativo a esta actividad.”
De acuerdo al tema de estudio es importante mencionar el artículo 350 referente a
los sitios de disposición final, nos dice que “Los únicos sitios para recibir desechos
hospitalarios, industriales o peligrosos son los autorizados por la Secretaria del
Ambiente y EPMASEO, o los particulares que cuenten con su autorización previa.
En estos casos se deberá informar por escrito a las dependencias de control de
movilización sobre los sitios a los que puede ser transportado determinado tipo de
material.”
36
Sobre los desechos no peligrosos encontramos en el artículo 354 que: “La
disposición final de los residuos sólidos no peligrosos solo podrá hacerse en
rellenos sanitarios manejados técnicamente y con respeto al medio ambiente. Por
lo tanto, los botaderos a cielo abierto están totalmente prohibidos. Los residuos
sólidos urbanos también podrán servir como insumos para la conversión en
energía eléctrica, o ser industrializados, siempre y cuando las plantas respectivas
sean técnica y ambientalmente operadas”.
Para las autoridades también existe normativa dirigida a la Municipalidad, a través
de la Secretaria del Ambiente y EP MASEO, cuya obligación consiste en
mantener actualizados los sitios posibles que servirán para la disposición final de
los residuos sólidos urbanos según artículo 355.
Una forma de hacer cumplir la normativa es estimulando por el cumplimiento o,
por el contrario, estableciendo sanciones según las contravenciones según como
se determina en la sección VII, específicamente en el artículo 357 sobre el control
en donde dice: “ Las Comisarias Metropolitanas de Aseo, Salud y Ambiente en
cada una de las administraciones zonales controlarán el cumplimiento de este
Capítulo y juzgará y sancionará a los infractores, y en general tomarán todas las
medidas para mejorar aseo y limpieza de la ciudad y erradicar el trabajo infantil en
el minado de desechos sólidos. El control se realizará también por parte de la
Policía metropolitana, autoridades competentes y los veedores cívicos ad
honorem.”
La forma más adecuada es estimular por el cumplimiento de la normativa y a
quienes ayuden hacer cumplir según como se detalla en el artículo 357 que indica
las competencias de las autoridades de control quienes elaborarán un reglamento
para el efecto.
Por el contrario, en el mismo artículo literal b, se menciona las sanciones que se
adoptaran por el incumplimiento de la normativa según las contravenciones que
se cometan. De acuerdo al numeral 3 del artículo 357 b el no disponer de los
37
residuos industriales, hospitalarios y peligrosos incluidos los lodos industriales se
lo cataloga como una contravención de quinta clase y se sanciona con una multa
de quinientos dólares americanos y en caso de reincidencia se llegará un
incremento del 100% según el artículo 357 c.
Además de lo citado anteriormente se analiza el Texto Unificado de Legislación
Ambiental (TULAS), en lo concerniente a la descarga de efluentes, referido en el
Anexo 1 del título VI.
Se analiza los criterios para la descarga de efluentes tanto al sistema de
alcantarillado como a los cuerpos de agua donde en el numeral 4.2.1.21 dice:
“Los sedimentos, lodos y sustancias sólidas provenientes de sistemas de
potabilización de agua y de tratamiento de desechos y otras tales como residuos
del área de la construcción, cenizas, cachaza, bagazo, o cualquier tipo de
desecho doméstico o industrial, no deberán disponerse en aguas superficiales,
subterráneas, marinas, de estuario, sistemas de alcantarillado y cauces de agua
estacionales secos o no, y para su disposición deberá cumplirse con las normas
legales referentes a los desechos sólidos no peligrosos”
Para dar cumplimiento la norma se presenta la siguiente tabla de descarga de
efluentes.
Tabla 2-1: Límites Máximos permisibles de descarga de efluentes
Parámetro Expresado como Unidad
Límite máximo permisible
Descarga Alcantarillado
Cuerpo de agua dulce
Aceites y Grasas Sustancias
solubles en hexano mg/l 100 0,3 Aluminio Al mg/l 5 5 Arsénico total As mg/l 0,1 0,1 Bario Ba mg/l 5 2 Cadmio Cd mg/l 0,02 0,02 Carbonatos CO3 mg/l 0,1 Cianuro total CN mg/l 1 0,1 Cobalto total Co mg/l 0,5 0,5
38
Parámetro Expresado como Unidad
Límite máximo permisible
Descarga Alcantarillado
Cuerpo de agua dulce
Cobre Cu mg/l 1 1 Cloroformo ECC mg/l 0,1 0,1 Cloro activo Cl mg/l 0,5 0,5 Cromo Hexavalente Cr mg/l 0,5 0,5 Compuestos fenólicos Fenol mg/l 0,2 0,2 Demanda Biológica de oxigeno DBO5 mg/l 250 100 Demanda Bioquímica de oxigeno DQO mg/l 500 250 Fosforo Total P mg/l 15 10 Hierro Total Fe mg/l 25 10 Hidrocarburos totales TPH mg/l 20 20 Manganeso Total Mn mg/l 10 2 Mercurio total Hg mg/l 0,01 0,005 Niquel Ni mg/l 2 2 Nitrogeno Total Ni mg/l 40 15 Plata Ag mg/l 0,5 0,1 Plomo Pb mg/l 0,5 0,2 Potencial de hidrogeno pH mg/l 5--9 5--9 Sólidos sedimentables mg/l 20 1 Sólidos suspendidos Totales mg/l 220 100 Sólidos Totales
mg/l 1600 1600
selenio Se mg/l 0,5 Sulfatos SO4 mg/l 400 1000 Sulfuros S mg/l 1 0,5
Temperatura °C menor a 40 menor a
35
Tensoactivos mg/l 2 0,5 Vanadio V mg/l 5 5 Zinc Zn mg/l 10 5
Caudal máximo l/s
1,5 veces caudal promedio horario del sistema de
alcantarillado Fuente: Libro VI, Anexo I, del TULAS, 2003
39
CAPÍTULO 3
3. METODOLOGIA
3.1. DESCRIPCIÓN DEL SITIO DE ESTUDIO
Tanto el estudio de campo como el trabajo experimental del presente trabajo se
realiza en la planta de tratamiento de agua potable de Checa, ubicada en el sector
denominado Aglla de la parroquia Checa a 38 Km al Nororiente de la ciudad de
Quito, provincia de Pichincha.
La Parroquia Checa limita al norte con la Parroquia El Quinche y el Cantón
Cayambe, al Sur con la Parroquia Yaruquí, al este con el Cantón Cayambe y al
oeste con la parroquia Tababela. Se encuentra a una altitud de 2717 msnm,
latitud de: O 0º 8' 2,97"S y una longitud de W 78º 17' 53,88", con una extensión
de 116, 28 km2. (Figura 3.1) (EPMAPS, 2006)
Figura 3-1: Ubicación general de la PTAP CHECA
Elaboración: (Martínez, 2011)
40
La zona de estudio cuenta con un clima mesotérmico ii (b2), subhúmedo (C2), con
una falta de agua estival moderada aplicando la clasificación climática de
Thornthwaite.
Tomando como referencia los datos presentados en la estación meteorológica La
Tola, ubicada en una latitud: 0° 13' 46” S y una longitud 78° 22' 0” W, la
temperatura ambiente media anual es de 15,16 ºC, registrando una temperatura
máxima media anual de 23,8 ºC y una temperatura mínima media anual de 8,1 ºC.
El mes más caluroso se registra en agosto y el mes con la temperatura más baja
es julio.
Figura 3-2: Histograma de Temperatura Media Mensual
�
Fuente: INAMHI
Elaboración: (Martínez, 2011)
A más de lo mencionado se puede ver que la temperatura alta esta sobre los 15 °C en
todos los meses en promedio de los años 2000 al 2008.
����
����
����
���
�
��
�
���
���
���
���
���
���
���
���
����������
�
�����
41
Figura 3-3: Histograma de Temperatura Máxima, media y mínima
Fuente: INAMHI
Elaboración: (Martínez, 2011)�
La zona cuenta con una humedad relativa promedio de 78,6%.
Figura 3-4: Histograma de humedad relativa
Fuente: INAMHI
Elaboración: (Martínez, 2011)
En cuanto a la precipitación registrada, la mayor pluviosidad se presenta en los
meses de marzo y abril con una precipitación media mensual de 127,1 y 126,6
mm, respectivamente. El mes de menor precipitación corresponde a agosto con
���
����
����
����
����
���
�
��
�
���
���
���
���
���
���
���
���
�� ��
���������� ��� ��������� ����� ��� ������������������ ��� ������������
�
!�
!�
"�
"�
���
�
��
�
���
���
���
���
���
���
���
���
� ��
�����
42
un valor medio mensual de 11,4 mm. La precipitación media anual es de 873,1
mm al año.
Figura 3-5: Histograma de Precipitación en la Estación la Tola
�
Fuente: INAMHI
Elaboración: (Martínez, 2011)
Respecto a la velocidad del viento, en la estación La Tola se registra un valor
promedio de 0,7 m/s y un valor máximo de 1 m/s en los meses de Julio y Agosto
como se puede observar en la Figura3-6.
Figura 3-6.
Figura 3-6: Histograma de velocidad del viento
Fuente: INAMHI
Elaboración: (Martínez, 2011)
�
��
#�
�
"�
���
���
�#�
��� �� ��� ��� ��� ���
�������������
���
�����
����
����
��#�
�� �
��"�
����
����
���
�
��
�
���
���
���
���
���
���
���
���
�� ����
�����
43
�
Figura 3-7: Rosa de los vientos para Checa����
Fuente: INAMHI
Elaborado por (Martínez, 2011)
WRPLOT View – Lakes Environmental Software
�
En la Tabla 3-1 se presentan las diferentes características climáticas, analizadas
en base a la información obtenida de la estación meteorológica La Tola desde el
año 2000 al 2008.
Tabla 3-1: Caracterización climática de Checa (Estación La Tola)
Fuente. INAMHI
Elaboración: (Martínez, 2011)
�
PARÁMETROS (VALORES MEDIOS) ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC Media TOTALPRECIPITACION (mm) 67 78 127,1 126,5 61 32,9 11,8 11,4 48,8 99 120,8 88,7 72,8 873,1HUMEDAD RELATIVA (%) 80,4 80,4 81,8 82,2 79,6 75,8 73,2 71,7 74,7 80,3 81,4 82 78,6 78,6TEMPERATURA MEDIA (ºC) 15,4 15,5 15,4 15,6 15,7 15,6 15,5 15,8 15,7 15,7 15,5 15,4 15,6 15,6TEMPERATURA MAX(ºC) 22,7 20,4 22,1 22,3 22,6 22,6 23,2 23,3 23,8 23,4 22,6 22,5 22,6 22,6TEMPERATURA MÍNIMA (ºC) 9,4 9,6 10 10,3 10 9,3 8,1 8,5 8,7 9,5 9,8 9,7 9,4 9,4VELOCIDAD DEL VIENTO (m/s) 0,6 0,6 0,4 0,4 0,5 0,7 1 1 0,9 0,6 0,5 0,5 0,65 0,7
ESTACIÓN LA TOLA - ALTITUD 2480 msnm
44
3.2. DESCRIPCIÓN DE LA OPERACIÓN DE LAS UNIDADES DE
TRATAMIENTO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE
AGUA POTABLE DE CHECA
La planta de tratamiento de agua potable de Checa opera desde Agosto de 1954
y, en la actualidad, tiene una capacidad de producción de 20 l/s de agua tratada,
trabajando habitualmente con un caudal de 15 l/s (EPMAPS, 2006).
El agua utilizada en el proceso de potabilización proviene de la quebrada Aglla
cuya conducción tiene una longitud de 300 m aproximadamente.
La parroquia Checa cuenta dos plantas de tratamiento de agua potable: una de
tipo paquete y otra de tipo convencional. Para el presente proyecto de titulación
se consideró únicamente el estudio de la planta de tratamiento convencional
Fotografía 3-1: Planta Convencional de tratamiento de Agua Potable Checa
�
�
Fuente: EP MAPS
Elaboración: (Martínez, 2011)
�
La planta de tratamiento convencional de Checa está conformada por las
siguientes unidades de tratamiento:
• Mezcla Rápida
• Floculación
• Sedimentación
45
• Filtración
• Desinfección
El ingreso del agua cruda a la PTAP se controla a través de una válvula de
ingreso cuya función es regular el caudal de entrada por medio de dos válvulas
de compuerta de diámetro 4 “.
El caudal de 20 l/s es aforado a través de un medidor ultrasónico de nivel
(EPMAPS, 2006)
Fotografía 3-2: Válvulas de ingreso de Agua cruda
Fuente: EP MAPS
Elaboración: (Martínez, 2011)
3.2.1. MEZCLA RÁPIDA
En este proceso la planta utiliza dos químicos importantes que son: el sulfato de
aluminio y el polímero Praestol, los mismos que son dosificados de acuerdo a los
valores de turbiedad y color medidos al ingreso del agua a la planta.
Mediante una prueba de jarras se determina la cantidad óptima de sulfato de
aluminio, así como también la cantidad de polímero a ser utilizado durante el
proceso, tomando en cuenta la calidad del agua que ingresa a la planta, que es
variable durante el año.
46
La mezcla rápida del sulfato de aluminio con el polímero Praestol 611 TR en el
agua cruda, se realiza mediante un resalto hidráulico.
Los valores mensuales registrados en el 2011 de sulfato de aluminio oscila entre
los 2500 Kg a 4000 Kg, y el consumo del Polímero bordea los 4 Kg mensuales
como se puede ver en Figura 3-8 y la Figura 3-9 (EPMAPS, 2006).
3.2.1.1. Polímero
La planta cuenta con dos unidades dosificadoras del Polímero Praestol 611 TR,
cada una con 2500 litros de capacidad.
Fotografía 3-3 : Tanques dosificadores de Polímero
Fuente: EP MAPS
Elaboración: (Martínez, 2011)
3.2.1.2. Sulfato de aluminio
La dosificación del sulfato de aluminio se realiza a través de un sistema
automático que comprende un tanque de diámetro 1.30 m y altura 0.80 m, con
una capacidad de almacenaje de 2500 litros. Este sistema fue incorporado en el
2008 y tiene proyectado una vida útil de 20 años. (EPMAPS, 2006).
47
Fotografía 3-4: Tanque dosificador de sulfato de Aluminio
Fuente: EPMAPS
Elaboración: (Martínez, 2011)
�
Adicionalmente, la PTAP cuenta con un tanque de almacenamiento de sulfato de
aluminio con dos unidades, cada unidad tiene de longitud y ancho 3,18 m y una
altura de 3 m, con una capacidad de almacenamiento por unidad de 30,34m3, es
decir 39866 Kg. La transferencia del sulfato de aluminio desde estas unidades al
tanque de consumo diario se lo realiza con la ayuda de un motor bomba de 3 HP
(EPMAPS, 2006)
Fotografía 3-5: Tanque de Deposito de Sulfato de Aluminio
Fuente: EP MAPS
Elaboración: (Martínez, 2011)
48
Figura 3-8: Dosis de Sulfato de Aluminio (2008-2011)
Fuente: EPMAPS
Elaboración: (Martínez, 2011)
�
Figura 3-9: Dosis de Polímero Praestol (2008-2011)
Fuente: EPMAPS
Elaboración: (Martínez, 2011)�
#�
��
�
!�
"�
$�
���
���
���
��������������������������
�����
������%&'()*�+,��&%-./.*�����$� �%&'()*�+,��&%-./.*�����"�
�%&'()*�+,��&%-./.*����� �%&'()*�+,��&%-./.*������
����
����
����
����
����
����
��0�
��0�
��#�
��#�
� �!��"#
�����
�����
������ �����"� ������ �����$�
������ ����� ������ ��������
49
3.2.2. FLOCULACIÓN
La Planta de Checa cuenta con un floculador hidráulico horizontal. Tiene una
longitud de 14,15 m y un ancho de 4,10 m; con una capacidad de 20 l/s. La
Fotografía 3-6 muestra la unidad de floculación de la Planta. (EPMAPS, 2006)
Fotografía 3-6: Floculador de la Planta Checa.
Fuente: EPMAPS
Elaboración: (Martínez, 2011)�
3.2.3. SEDIMENTACIÓN
Para esta etapa de tratamiento, la planta de Checa cuenta con un sedimentador
tipo hidráulico horizontal, con un área de sedimentación aproximada de 35,44 m2.
El sedimentador fue modificado para aumentar su eficiencia colocando unidades
de sedimentación de alta tasa como son tubos ABS, las dimensiones del
sedimentador son de 3,96 m de ancho, 8,95 m de largo y una profundidad de 3 m
como se observa en la Fotografía 3-7.
En esta etapa los flóculos formados por la acción de los agentes coagulantes y
floculantes, obteniéndose por la parte superior el agua clarificada y extrayéndose
por el fondo una corriente de lodos que contienen los flóculos.
50
Fotografía 3-7: Sedimentador de la Planta Checa
Fuente: EPMAPS
Elaboración: (Martínez, 2011)�
3.2.4. FILTRACIÓN
El sobrenadante de la etapa de sedimentación se somete a un proceso de
filtración. Para el efecto, la planta cuenta con 5 unidades de filtración, de las
cuales 2 filtros son rápidos, 2 filtros lentos y un filtro a presión. Las características
de los filtros se presentan en la Tabla 3-2.
Tabla 3-2: Características de los Filtros de la PTAP de Checa
Filtros Rápidos Filtros Lentos
Largo 2.10 m 8.09 m
Ancho 1.92 m 4.09 m
Área filtración 4.03 m2 c/u 33.09 m2 c/u
Tasa filtración 86 m3/m2/día 13 m3/m2/día
Fuente: EPMAPS
Elaboración: (Martínez, 2011)
51
3.2.4.1. Filtro Rápido
La Planta de Checa cuenta con dos filtros rápidos, cuya área de filtración es de 4
m2 y una tasa de filtración de 86 m3/m2/día cada uno, estos filtros son lavados
cada 24 horas.
Fotografía 3-8: Filtros Rápidos de la Planta Checa
Fuente: EPMAPS
Elaboración: (Martínez, 2011)�
3.2.4.2. Filtro Lento
El filtro lento funciona con un lecho de arena cuya tasa de filtración es de 13
m3/m2/día .La planta cuenta con dos unidades, las cuales funcionan de forma
alternada, con un área de filtración de 33 m2.
Fotografía 3-9: Filtro lento de la Planta Checa
Fuente: EPMAPS
Elaboración: (Martínez, 2011)��
52
3.2.4.3. Filtro a Presión
La planta de Checa cuenta con un filtro a presión de 5 l/s, el mismo que se utiliza
en forma permanente, la forma de lavado de este filtro es de forma automática
(retrolavado).
Es necesario mencionar que el agua que sale de esta unidad de operación es
desinfectada directamente en las tuberías de conducción cuando va a distribuirse,
es decir este caudal no se la almacena.
Fotografía 3-10: Equipo del Filtro a presión
Fuente: EPMAPS
Elaboración: (Martínez, 2011)�
�
3.2.5. DESINFECCIÓN
Posterior al proceso de filtración, el agua es enviada a un tanque de
almacenamiento con la ayuda de dos bombas de impulsión de 3 HP cada una, en
cuyo trayecto se inyecta cloro gas.
Para la desinfección, la planta cuenta con una unidad que dosifica el cloro gas y el
hipoclorito de calcio en forma automática. Tiene una capacidad de 25 lb/ día.
(EPMAPS, 2006)
53
Fotografía 3-11: Equipo de Desinfección de la Planta de Checa
Fuente: EPMAPS
La Dosis del cloro gas y del hipoclorito de calcio varía según la cantidad de
producción de agua de la planta, bordea un promedio diario de 1,6 mg/l. (Figura
3-10).
Figura 3-10: Dosis de Cloro gas (2008-2011)
�
Fuente: EPMAPS
Elaboración: (Martínez, 2011)
3.2.6. ALMACENAMIENTO
Para el almacenamiento del agua tratada, la Planta cuenta con un tanque de
distribución cuyas dimensiones son 10 m de largo, 5m de ancho y 2,10 m de
profundidad, es decir tiene una capacidad de almacenamiento de 100 m3.
(EPMAPS, 2006).
���������������0��0��#��
������$��
%��
�����1&*2*�3(4������� 1&*2*�3(4������
1&*2*�3(4�����$� 1&*2*�3(4�����"�
54
Fotografía 3-12: Tanque de Almacenamiento
Fuente: EPMAPS
Elaboración: (Martínez, 2011)�
3.2.7. DISTRIBUCIÓN
La planta de tratamiento de agua potable de Checa registra una producción
mensual promedio para el año 2011 que bordea los 50000 m3 /mes como se
puede ver en la figura 3-11
Figura 3-11.
Figura 3-11 Producción de Agua Potable (2008-2011)
Fuente: EPMAPS
Elaboración: (Martínez, 2011)
La distribución se lo hace por tuberías de 8“de diámetro desde el tanque de
distribución.
20.000
25.000
30.000
35.000
40.000
45.000
50.000
55.000
60.000
65.000
EN
ER
O
FE
BR
ER
O
MA
RZ
O
AB
RIL
MA
YO
JUN
IO
JULI
O
AG
OS
TO
SE
PT
IEM
BR
E
OC
TU
BR
E
NO
VIE
MB
RE
DIC
IEM
BR
E
vo
lum
en(m
3)
mes
2008
2009
2010
2011
55
Fotografía 3-13: Tubería de distribución del Agua potable
Fuente: EPMAPS
Elaboración: (Martínez, 2011)
3.3. TOMA DE MUESTRAS
Para el presente estudio se toman muestras, tanto del lodo producido en la planta
de tratamiento como también del agua cruda que ingresa a la planta, con el fin de
establecer características particulares del agua cruda ya que la formación de
lodos está ligada directamente a la calidad del agua que ingresa a la planta.
3.3.1 MUESTREO DE AGUA CRUDA
Inicialmente se toman muestras del agua cruda para establecer la calidad del
agua que ingresa a la planta. Para ello se selecciona como sección de muestreo
la zona de ingreso del agua cruda antes de la adición del polímero (mezcla
rápida), como se muestra en el Anexo 1.
Se consideraron muestras puntuales, ya que el ingreso del agua permanece
constante. El muestreo se lo realiza cada hora debido a que se necesita registrar
datos horarios para dosificar el químico. El punto donde se toman las muestras es
en el ingreso del agua cruda al proceso de tratamiento. (Ver anexo 1).
56
La muestra de 2 litros se toma en un balde, se trasvasa a un recipiente de
polietileno y se lleva al laboratorio instalado en la misma planta para su pronto
análisis.
El laboratorio de la EPMAPS realiza informes mensuales del análisis de
parámetros físico químicos como: pH, color, turbidez, sólidos totales, sólidos
suspendidos, coliformes totales, presencia de hierro, aluminio y sulfatos, datos
que se obtienen luego de muestreos semanales que se realizan en las plantas
menores de la EPMAPS y que son integrados al registro histórico de la EPMAPS
de los años 2009, 2010 y 2011, de los cuales se hizo una tabla resumen de los
principales parámetros para caracterizar el agua cruda que generan los lodos.
(Ver Anexo 4).
Para el análisis de los parámetros mencionados, la PTAP de Checa cuenta con
un laboratorio de análisis en Tumbaco implementado con equipos calibrados y
registro de mantenimiento.
Los equipos utilizados para la caracterización del agua cruda, se detallan en la
siguiente tabla.
Tabla 3-3: Equipos utilizados para la Caracterización de agua cruda
PARAMETRO EQUIPO
pH pH-metro WTW 3110
Turbidez Turbidímetro Hach 2100P
Calibrado el 20 de julio del 2011.
Color Colorímetro equipo de marca Orbeco Hellige A
82061
Sólidos Totales; Sólidos
Disueltos y suspendidos
Para el Análisis de sólidos se utilizan crisoles,
filtros, balanzas digitales de apreciación en Ug
con una capacidad 2000g
Elaboración: (Martínez, 2011)�
57
Fotografía 3-14: Turbidímetro de La Planta de Checa
Elaboración: (Martínez, 2011)
�
Fotografía 3-15: Colorímetro
Elaboración: (Martínez, 2011)�
.
Fotografía 3-16: pH-metro
Fuente: EPMAPS
Elaboración: (Martínez, 2011)
58
Los análisis de sólidos totales y coliformes fecales del agua cruda se realizaron en
el Laboratorio Docente de Ingeniería Ambiental de la Escuela Politécnica
Nacional.
3.3.2. MUESTREO DE LODOS
Tomando en consideración los procesos que tiene la planta de tratamiento de
agua potable y facilidad de muestreo, se toman varias muestras puntuales en
diferentes periodos de tiempo en las unidades de proceso como son floculador y
sedimentador, ya que en estas unidades de tratamiento de agua potable son
donde más se concentra el lodo producido.
Los puntos de muestreo se eligieron de tal forma que sean representativos y cuyo
análisis nos permita comparar la cantidad y características de lodos en las
diferentes etapas de proceso, para ello se considero los siguientes factores
(Ideam, 1997):
1. Caudal de entrada de agua a la planta.
2. Turbiedad del agua.
3. Sólidos suspendidos y totales presentes en el agua de entrada a la planta.
4. Dosis de sulfato de aluminio aplicado en la coagulación del agua.
5. Tiempo de lavado de las unidades de tratamiento.
Los análisis de laboratorio realizados a las muestras incluyen parámetros físico-
químicos y biológicos, como: sólidos totales, sólidos suspendidos, coliformes
totales, presencia de hierro, aluminio y porcentaje de humedad.
Este último parámetro se utiliza para monitorear el proceso de deshidratado de
lodo.
Para el análisis en laboratorio se utilizaron métodos estándar y procedimientos
sugeridos en la Norma Oficial Mexicana NOM-004-SEMARNAT-2002.
59
3.3.2.1. Muestreo en los filtros rápidos
El muestreo de lodos en los filtros rápidos se realiza aprovechando el lavado de
estas unidades. El lavado tiene un frecuencia de 24 a 48 horas dependiendo de
la calidad del agua cruda, para lo cual los operadores monitorean el agua que
ingresa a la planta. Por lo general transcurre 24 horas entre cada lavado,
lavándose 2 filtros por día.
El proceso de lavado consta de 2 fases, el vaciado y luego el retro lavado. El
vaciado se lo realiza al abrir las válvulas ubicadas en el compartimento continuo a
los filtros, que permiten la salida del líquido hasta el nivel de las canaletas de
recolección del agua clarificada. (Fotografía 3-17)
El retro lavado consiste en enviar agua en sentido contrario a la dirección de flujo
normal, provocando que las partículas sólidas asentadas en los lechos de arena
entren en suspensión. Este proceso dura aproximadamente 15 minutos.
Durante el retrolavado, los técnicos de GRUNTEC, quienes están a cargo del
muestreo, inician la toma de muestras de 200ml cada 30 segundos. Al finalizar se
unen todas las muestras obtenidas y se conforma una muestra compuesta.
La muestra fue transportada tomando en consideración las medidas adecuadas,
para que la muestra se conserve y no se vean afectados los análisis en
laboratorio.
Es importante mencionar que se hacen quincenalmente el análisis en los filtros
rápidos de tal forma que se pueda calificar el proceso de tratamiento y proponer
mejoras a fin de mantener esta unidad de proceso.
60
Fotografía 3-17: Toma de Muestra en filtro
Fuente: EP MAAPS
Elaboración: (Martínez, 2011)
3.3.2.2. Muestreo en el sedimentador
En esta unidad de tratamiento la toma de muestras es muy importante ya que es
el lugar donde se genera la mayora cantidad de lodos. El muestreo se realiza
durante el lavado mensual de esta unidad.
El proceso de lavado de los sedimentadores consiste en dos partes: i) el vaciado
total del sedimentador y, ii) el lavado de la unidad mediante chorros de agua a
presión.
Se recolecta un volumen de agua a la salida de la tubería de desagüe del
sedimentador, localizada en la parte trasera de la planta, 20 minutos después de
abiertas las válvulas de desagüe, ya que es el tiempo que tarda en eliminarse el
agua sobrenadante (Fotografía 3-18).
Se procede a recoger muestras cada 10 minutos hasta colectar una muestra
compuesta de 2 litros. La muestra fue preservada con hielo de tal forma que se
logre una temperatura menor a 4 °C para luego ser transportado al Laboratorio
Docente de Ingeniería Ambiental de la Escuela Politécnica Nacional y al
Laboratorio del Departamento de Metalurgia Extractiva. (DEMEX).
61
3.3.2.3. Muestreo en el Floculador.
Para tomar muestras en el floculador se procede a desaguar la unidad cuyas
tuberías dirigen a una caja de revisión para su posterior envió a la quebrada
Yangui, ubicada en la parte posterior de la planta.
Las muestras fueron tomadas 15 minutos después del desagüe, ya que es el
tiempo en el que comienza a evacuar el lodo sedimentado en esta unidad.
(Fotografía 3-18).
Se toma muestras puntuales en intervalos de 10 minutos durante 40 minutos,
para finalmente realizar una muestra compuesta debidamente etiquetada y
conservada a 4°C para su traslado al laboratorio conjuntamente con las muestras
de las otras unidades. Es importante mencionar que el muestreo en esta unidad
también se lo hizo aprovechando el proceso de lavado, mismo que se lo hace con
igual frecuencia que en el sedimentador.
Es importante destacar que durante todo el proceso de lavado se colecta,
adicionalmente a las muestras, el lodo para el uso en modelos experimentales
como se puede ver en la siguiente fotografía.
Fotografía 3-18: Descarga de los Lodos de la PTAP de Checa
Fuente: EPMAPS
Elaboración: (Martínez, 2011)
62
3.4. CARACTERIZACIÓN DEL LODO QUÍMICO PRODUCIDO
La caracterización de lodos de la Planta de Agua Potable de Checa se realiza en
base a los resultados obtenidos de los análisis físico- químico y biológico de los
lodos. Adicionalmente, se consideran los resultados de los análisis CRETIB que la
EPMAPS realizó en el año 2006.
Por otro lado se ensayan los lodos utilizados en los modelos experimentales, los
parámetros químicos analizados fueron aluminio y hierro, los cuales se los hizo en
el DEMEX, de la Escuela Politécnica Nacional.
3.4.2. CARACTERIZACIÓN DE LODOS DE LA PLANTA DE CHECA
Para poder caracterizar los lodos provenientes de las unidades de una PTAP se
analizan diferentes parámetros como son: la Demanda Bioquímica de Oxígeno
(DBO), Demanda Química de Oxígeno (DQO), Nitrógeno Amoniacal (NH3-N) y
Nitrógeno Kjeldahl Total (NKT)., sólidos suspendidos totales (SST) y volátiles
(SSV), los Sulfatos (SO4) y el aluminio (Al), cuyos resultados se muestran en el
siguiente capítulo.
Al no existir en la actualidad una norma específica para lodos y biosólidos en
nuestro medio, para el análisis de la calidad del lodo generado en la planta de
tratamiento de agua potable de Checa se utilizaron la Norma Oficial Mexicana
NOM-004-SEMARNAT-2002 que establece la Protección ambiental, Lodos y
biosólidos, asi como también la Norma Oficial Mexicana NOM-052-SEMARNAT-
2005, que establece las características, el procedimiento de identificación,
clasificación y los listados de los residuos peligrosos .
3.4.3. PRODUCCIÓN DE LODOS
La información de la caracterización de las aguas de lavado de filtros y
sedimentadores de las planta de potabilización de agua sirve para obtener una
idea sobre la producción de lodos.
63
Es muy difícil determinar con exactitud el dato de producción de lodos generados
en la PTAP de Checa ya que no se cuenta con información histórica de la
producción de los residuos que se generan en el proceso de potabilización.
Para determinar la producción de lodos en la planta de agua potable de Checa se
utiliza un método aproximado, que consiste en utilizar las dimensiones de las
unidades de tratamiento y el dato del espesor del lodo, 30 minutos después de
eliminar el agua de cada unidad.
La frecuencia con la que se hace el lavado de las unidades es de 25 a 40 días,
dependiendo de la calidad del agua y por ende del volumen de lodos generado.
El volumen del lodo producido en el floculador y el sedimentador calculado es de
40.60 m3 en el periodo de 30 días.
La determinación de la carga de lodos en la planta de tratamiento de Checa fue
realizada mediante un método teórico en base al cálculo presentado en la
ecuación (2.2),
En lo que respecta a los parámetros críticos se evaluará de acuerdo a la norma
213 del Distrito Metropolitano de Quito en lo que respecta a la descarga de
efluentes a cuerpos de agua, así como también se comparará con los límites
máximos permisibles de descarga a la alcantarilla y a cuerpos de agua dulce del
TULAS, LIBRO VI ANEXO I.
3.4.4. DETERMINACIÓN DE LA PELIGROSIDAD DE LODOS.
Para llegar a determinar la peligrosidad de los lodos se utilizan los resultados de
los ensayos CRETIB realizados por la EPMAPS en el año 2006, en donde se
registra el grado de corrosividad, reactividad, explosividad, toxicidad,
inflamabilidad y patogenidad de los lodos generados en la planta de agua potable.
64
Una vez caracterizados los lodos en este sentido, se procede a seguir normas
técnicas y ambientales en las que se recomienda el manejo de residuos
adecuado, a fin de darles un correcto tratamiento para una buena disposición
final.
3.5. CONSTRUCCIÓN DE MODELOS EXPERIMENTALES
Debido a las características del lodo producido en la PTAP de Checa, se focaliza
el tratamiento del lodo en la reducción de su contenido de humedad y por
consiguiente de su volumen.
Para el efecto, se construyen modelos experimentales, según lo propuesto en la
bibliografía, como opciones de eliminación de humedad con bajos costos de
implementación, como son los lechos de secado y secado en invernadero, de tal
forma que se puedan aprovechar las condiciones climáticas de la zona.
Se plantean 10 modelos experimentales cuyas características se muestran en la
Tabla 3-4.
Tabla 3-4: Descripción de los Modelos Experimentales
MODELO
LARGO
(m)
ANCHO
(m)
ESPESOR
DE LODO
(m) SECADO
MODELO 1 0,49 0,37 0,07 Invernadero
MODELO2 0,56 0,37 0,15 Invernadero
MODELO 3 0,19 0,12 0,1 Invernadero
MODELO 4 0,49 0,37 0,07 Cubierta
MODELO 5 0,56 0,37 0,15 Cubierta
MODELO 6 0,19 0,12 0,1 Cubierta
LECHO 1 0,56 0,36 0,1 Invernadero
LECHO 2 0,46 0,36 0,15 Invernadero
LECHO 3 0,56 0,36 0,1 Cubierta
LECHO4 0,46 0,36 0,15 Cubierta
Fuente: Martínez, 2011
Elaboración: (Martínez, 2011)��
65
�
Los modelos se construyen en los predios de un terreno posterior a la PTAP,
donde se descargan los lodos y cuya recolección se hace con mayor facilidad.
3.5.2. LECHO DE SECADO
Los lechos de secado construidos, cuentan con una capa de grava de 10 cm de
espesor, seguido de una capa de 2 cm de espesor de arena fina y 10 cm de
espesor de arena, según lo reportado en la bibliografía consultada. (CATARINA,
2008)
El agua que pasa a través del lecho de secado se recolecta mediante una tubería
de 1,25 cm de diámetro colocada en la parte inferior del lecho, con el fin de
cuantificar el agua libre de los lodos.
Fotografía 3-19: Lecho de secado
�
Elaboración: (Martínez, 2011)
66
3.5.3. SECADO SOLAR EN INVERNADERO
Se implementan 5 modelos experimentales, dos lechos de secado donde se
recupera el agua filtrada y 3 modelos donde el lodo se secará completamente por
evaporación
El área necesaria para albergar los 5 modelos experimentales es de 0,75 m2, por
lo cual se construyó un invernadero de 2,00 x 1,25 m, y con una altura de 1,5 m.
Para evitar la saturación del aire se coloca una malla lateral de tal forma que el
aire circule y mantenga condiciones apropiadas durante el periodo de secado del
lodo.
Fotografía 3-20: Construcción del Invernadero
Elaboración: (Martínez, 2011)��
�
Se coloca en cada modelo experimental un volumen de lodo conocido,
previamente espesado por un periodo de 4 días. Los modelos 1, 2 y 3; y, los
lechos 1 y 2 fueron colocados dentro del invernadero y los modelos 4, 5, 6 junto
con los lechos 3 y 4 fueron expuestos al aire libre, protegidos contra la lluvia por
una cubierta de aluminio.
67
Fotografía 3-21: Implementación de modelos dentro y fuera del invernadero
Elaboración: (Martínez, 2011)�
El monitoreo de los modelos experimentales contempló la medición de
parámetros como: temperatura ambiente, porcentaje de humedad, concentración
de sólidos totales, cada 4 días hasta lograr un 15% de humedad en el lodo.
68
CAPÍTULO 4
4. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS
4.1. PRUEBAS PRELIMINARES
Las pruebas preliminares se realizan al agua cruda que ingresa a la planta de
tratamiento de agua potable, con el fin de identificar la posible composición de los
lodos residuales generados durante el proceso.
4.1.1. POTENCIAL DE HIDRÓGENO
El potencial hidrógeno (pH) es un parámetro que se analiza diariamente en la
planta de tratamiento de agua potable de Checa con una frecuencia de 2 horas.
Estos valores se presentan en la Figura 4-1.
Figura 4-1: Potencial Hidrógeno del agua cruda (2009-2011)
Fuente: (EPMAPS, 2011)
Elaboración: (Martínez, 2011)
���
���
!���
!���
"���
"���
$���
�
�
������$ ���� ����
69
4.1.2. COLOR
El análisis de color se lo hace cuando el agua cruda ingresa al proceso de
tratamiento, sirve para poder dosificar la cantidad de químicos coagulantes que
ayuden en el proceso de coagulación y sedimente la mayor parte de sólidos
presentes en el agua cruda. (EPMAPS, 2006).
Figura 4-2: Color del agua cruda (2009-2011)
Fuente: (EPMAPS, 2011)
Elaboración: (Martínez, 2011)
El rango de variación durante los tres años están de de 40 a 80 UTC registrando en el
mes de febrero del 2011 el mayor valor con 160 lo cual es por el daño que sufrió en el
mes de enero la conducción
4.1.3. TURBIEDAD
Para hacer el análisis de la variación de la turbiedad en el agua cruda de ingreso
a la Planta, se toma en cuenta los informes mensuales de la EPMAPS a partir del
año 2009 hasta el mes de septiembre del 2011 donde se detecta variaciones
según los diferentes meses del año como se muestra en la Figura 4-3.
�
#�
"�
���
� �
���
���� ���� �� ��������� ���� ��� ���� �������� ����
-,4
������ &���
���$� ����� ����
70
Figura 4-3: Turbiedad del agua cruda (2009-2011)
�
Fuente: (EPMAPS, 2011)
Elaboración: (Martínez, 2011)
�
Los valores más altos de turbiedad corresponden a los meses del periodo invernal
abril y mayo, donde en el mes de abril se presenta el mayor valor de turbiedad
registrado en el año 2009 ya que en los últimos años se registran valores
menores.
4.1.4. SÓLIDOS DISUELTOS
Se recopila información durante los años 2009, 2010 y 2011, que se presentan en
la Figura 4-4.
Se puede observar que el menor valor registrado de sólidos disueltos es en el
mes de junio del 2011. Adicionalmente, se observa que en los meses de verano
existe un aumento en los sólidos disueltos.
�
��
#�
�
"�
���
���
�#�
� �
�& '(!���� )
�&�
�����
���$ ���� ����
71
Figura 4-4: Sólidos Disueltos en agua Cruda (2009-2011)
Fuente: Martínez, 2011
Elaboración: (Martínez, 2011)
4.1.5. SÓLIDOS SUSPENDIDOS
En lo que respecta a sólidos suspendidos en el agua cruda, no se encontraron
registros históricos de análisis de este parámetro, por lo que se realizó análisis en
el laboratorio para determinar su concentración característica.
Los resultados del análisis del agua cruda, agua de sedimentador y agua de
floculador se pueden ver en la
Figura 4-5, para poder determinar una diferencia en las diferentes unidades de
tratamiento de agua potable.
#�
�
"�
���
���
�#�
� �
�"�
���
���� ���� �� ��������� ���� ��� ���� �������� ����
������������������ �����
��������$ ���� ����
72
Figura 4-5: Concentración de sólidos suspendidos (2011)
Fuente: Martínez, 2011
Elaboración: (Martínez, 2011)
Como era de esperarse se puede verificar que existe mayor cantidad de sólidos
suspendidos en el agua cruda, ya que todavía no se da ningún tratamiento y en el
agua de sedimentador se registró menor presencia de sólidos suspendidos debido
a que por la adición de coagulantes estos se desprenden del agua y sedimentan.
4.1.6. SÓLIDOS FIJOS Y VOLÁTILES
Los resultados obtenidos se resumen en la Tabla 4-1 y el registro del ensayo se
incluye en el anexo 4.
Tabla 4-1: Sólidos fijos y volátiles en Agua Cruda
Tipo de muestra Sólidos Totales(mg/l)
Sólidos fijos(mg/l) Sólidos volátiles(mg/l)
Agua Cruda
310,0000 270,0000 40,0000
120,0000 80,0000 40,0000
350,0000 300,0000 50,0000 Fuente: Martínez, 2011
Elaboración: (Martínez, 2011)��
�
�
���
��#
��
��"
�
� � 0
���������������������
��������������������
�����
��*�����
�3%(�&*1%&(+*2
�3%(�+,�4,+.-,/)(+*2
�3%(��2%+(
73
4.1.7. CONCENTRACIÓN DE SULFATOS
Para el análisis de sulfatos se toman muestras antes de la mezcla rápida, se lo
hace con una frecuencia semanal, para registrar valores mensuales cuyos datos
fueron tomados de los años 2009, 2010, 2011 de los análisis de laboratorio de la
EPMAPS, cuyos resultados analizados se pueden ver en el anexo 4.
Figura 4-6: Concentración de sulfatos en agua cruda (2009-2011)
Fuente: (EPMAPS, 2011)
Elaboración: (Martínez, 2011)
En la figura 4-6 se puede observar un valor que sale fuera de rango que
corresponde al mes de enero del 2011 de 35 mg/l, lo cual se debió a que se
empezó a dar tratamiento tiempo después de que se registró valores altos de
turbiedad tras un daño que sufrió en la conducción del agua cruda.
Por lo demás se puede evidenciar que no existe variación de sulfatos durante los
tres años.
�
�
��
��
��
��
0�
0�
#�
�������� �"+�,-
�����
�����
���$ ���� ����
74
4.1.8. HIERRO TOTAL
Otro parámetro muy importante que está considerado es el hierro, que es un
componente presente en el agua cruda y por ende en el sedimento que se
produce tras el tratamiento.
Para el análisis en el agua cruda se utilizo datos obtenidos por el laboratorio de la
EPMAPS correspondientes al año 2009, 2010 y 2011
Figura 4-7: Hierro total en el agua cruda (2009-2011)
Fuente: (EPMAPS, 2011)
Elaboración: (Martínez, 2011)
Se puede evidenciar en esta figura que el valor de hierro máximo registrado
corresponde al mes de enero del año 2011 y es de 3.96 mg/l.
4.1.9. COLIFORMES TOTALES
El análisis microbiológico es muy importante para determinar la calidad de agua
que ingresa al proceso tratamiento, ya que dependerá de este parámetro para
adicionar compuestos químicos que influenciara en los componentes del lodo que
se genera tras el tratamiento.
����
������������
��������
0���0���
#���#���
���� ���� �� ��������� ���� ��� ���� �������� ����
������������.�/�� ������
�����
���$ ���� ����
75
Figura 4-8: Coliformes totales de agua cruda (2009-2011)
Fuente: (EPMAPS, 2011)
Elaboración: (Martínez, 2011)
Se puede evidenciar en la figura 4-7 valores que sobrepasan los 2000 NMP/100ml
en los años 2010 y 2011, estos resultados sirven como pauta para esperar que
después del tratamiento existan la presencia de coliformes en los sedimentos.
4.2. CARGA Y PRODUCCIÓN DE LODOS
Es importante tomar en consideración que los valores de turbiedad no son
constantes, varían de un día a otro, e inclusive, varían de una hora a otra. Por lo
tanto, la cantidad de los químicos utilizados no es constante, ya que se los
dosifica en función de la calidad del agua cruda. Por lo expuesto, se calcula la
producción de lodo tomando en cuenta la dosificación de coagulante y polímero
cuyas variaciones están relacionados con el color y la turbiedad
Para el cálculo se utiliza las condiciones registradas durante la experimentación:
un caudal de ingreso de 15 l/s, el consumo de sulfato de aluminio en promedio
durante el mes de octubre de 2011 igual a 75 mg/l, los sólidos suspendidos de
120 mg/l como se observa en el anexo 3 y un consumo de polímero Praestrol de
�
���
����
����
����
����
0���
��������
�����������
)0��122��
�����
���$ ���� ����
76
0,08 mg/l. Con estos datos y la ecuación (2.2) se obtiene un valor de producción
de lodo en base seca, en el periodo que se hizo el seguimiento de la PTAP.
� � ���� � ���������� � �� � ��� � ������ !"#$
� � �%����� !"#$
Lo que representa un valor de 5949,417 Kg/mes en base seca.
Parte del trabajo experimental incluye la medición en campo del volumen de lodos
generado durante el periodo de experimentación, para lo cual se mide la
profundidad del lodo in situ y al multiplicar este valor por área conocida de la
unidad correspondiente se obtiene la producción de lodo mensual. Los datos de
las mediciones correspondientes a este trabajo se incluyen en la
Tabla 4-2.
Es importante mencionar que no se determina in situ la producción de lodos en
los filtros, generados durante el periodo de experimentación, debido a que la
planta de Checa lava sus filtros a una frecuencia de tres (3) veces por día, lo que
representa un volumen de agua resultado del lavado difícil de almacenar. El
porcentaje de lodos en filtros se estima en base a los datos del informe N° 3 de la
EPMAPS del 2006, en donde se plantea que el 28% de lodos en filtros equivale a
lodos en sedimentador.
Tabla 4-2: Producción de lodos en las unidades de la PTAP de Checa
&������ 3���� �-��
!����������#�������42��5��� ���
����������#�������42��5��� �4��
�������������� �4��
�,+.-,/)(+*2� 0��##�� ��$� 0��""0� ��� 0� �
&*1%&(+*2� �"���� ����� "�!��� ���$���
.&)2*4��5(&*2�,4).-(+*�� ��0�" � 0�!$���
#"�"��� 16+.+64� 6.162�Fuente: (Martínez, 2011)
Elaboración: (Martínez, 2011)
77
La medición del lodo producido en esta planta es de 154,453 m3/mes, representa
el 0.45% del caudal de ingreso medio (15 l/s).
Una vez obtenido el volumen de lodo que se produce en la planta de tratamiento
de agua potable de Checa (154453 l /mes) y con el valor de la densidad de
1,016Kg/l obtenida experimentalmente como se indica en la
Tabla 4-8, se calcula la masa a secar que fue de 156924,248 Kg/mes. Con este
valor, el valor de la humedad del lodo de 96,26% y utilizando la ecuación 4.1, se
determina la producción de lodo en base seca, valor igual a 5868,967 Kg/mes.
&' �()*+,*)-,./()*+*)-+
()*+,*)-,. (4.1)
La diferencia existente entre el valor calculado y el obtenido experimentalmente
es de 1,35%.
Justificando así, que la ecuación 2.2 representa las condiciones dadas en campo,
se procede a utilizarla para el cálculo de la producción de lodos con el caudal
máximo de 20 l/s, el consumo de sulfato de aluminio en promedio registrado entre
los años 2008-2011 (50 mg/l), el consumo del polímero PRAESTROL promedio
registrado entre los años 2008 – 2011 (0,15 mg/l) y los sólidos suspendidos
obtenidos en laboratorio (120 mg/l), obteniéndose un valor de 6888.3 Kg/mes de
lodos en base seca.
4.3. CARACTERIZACIÓN DE LOS LODOS PRODUCIDOS
Es importante destacar que el objetivo de lavados continuos es cumplir con las
normas ambientales de descarga, ya que así la cantidad de lodos se reduciría,
motivo por el cual no se realizó un estudio de tratamiento de los lodos de
filtración, dicha norma se puede evidenciar en la Tabla 4-3.
78
Tabla 4-3: Determinación de parámetros críticos según normativa
Parámetros Unidad
Datos del estudio de
caracterización Ord. 213 a Junio 2010
Límite máximo permisible TULAS
ANEXO 1.
PTAP Alcantarillado Río Descarga
Alcantarillado
Cuerpo de agua dulce
Potencial Hidrógeno pH 6,4 5-9 5-9 5-9 5-9 DBO 5d mg/l 39.4 120 70 250 100
DQO mg/l 87.6 240 123 500 250 SST mg/l 325.2 95 53 220 100 SSV mg/l 88.4 �� 6� 6� 6�
NH3-N mg/l 0.2 �� 6� 6� 6�
N-Org. mg/l 0.7 �� 6� 6� 6�Sulfatos (SO4
-2) mg/l 3590 400 1000 400 1000 Aluminio
(Al+3) mg/l 775.7 5 5 5 5 Coliformes
totales #/100m
l 1.60E+03 - - 6� 6�
Coliformes fecales
#/100ml 1.70E+02 -
Rem>99% 6� 6�
Fuente: (EPMAPS, 2006).
Como es de esperarse, la cantidad de sólidos suspendidos son elevados motivo
por el cual la descarga sin previo tratamiento es imposible, así como también la
cantidad de aluminio y sulfatos presentes, lo cual se debe a que el químico que se
utiliza en todas las plantas es el sulfato de aluminio por lo que es importante
buscar alternativas de tratamiento.
4.3.1. LODOS DE LAVADO DE FILTROS
Es importante destacar que la caracterización de los lodos provenientes de esta
unidad se lo hizo en base a los análisis otorgados por GRUNTEC en los informes
mensuales que se presentó en el año 2006, conjuntamente con los lodos que
provienen del sedimentador, ya que la producción de los mismos es considerable
lo que generan un problema, por tal motivo el tratamiento y manejo de lodos se
los hará conjuntamente.
79
Tabla 4-4: Caracterización de lodos provenientes del lavado de filtros de las
Plantas de Tratamiento de Agua Potable de la EPMAPS
DETERMINANTE Unidad F1 F2
Cargas en Kg
en lavado mensuales
Parámetros inorgánicos 10,23
DBO-1 mg/l 10,23 25,18 -------------- --------------
DBO-2 mg/l 10,30 24,88 -------------- --------------
Valor medido de la DBO mg/l 10,27 25,03 1,87 61,05
Demanda Química de Oxígeno (DQO) mg/l 23,00 60,00 4,3 140,38
Sólidos en suspensión totales mg/l 420,00 135,00 16,37 533,88
Sólidos en suspensión volátiles mg/l 129,00 32,00 4,63 151,09
Nitrógeno amoniacal mg/l 0,10 0,00 0,01 0,28
Nitrógeno orgánico mg/l 0,58 0,38 0,04 1,27
Sulfatos (SO4-2) mg/l 178,66 170,86 22,77 742,29
Aluminio (Al+3) mg/l 135,53 129,68 17,22 561,74
Parámetros orgánicos Bacterias en #
Coliformes totales y fecales en lavado mensuales
Coliformes totales NMP/100ml 2.00E+03 2.00E+03 1.50E+09 4.91E+10
Coliformes fecales NMP/100ml 4.00E+03 0.00E+00 1.60E+08 5.22E+09 Fuente: (EPMAPS, 2006).
4.3.2. LODOS DE LAVADO DE SEDIMENTADOR.
Los análisis de varios parámetros de los lodos presentes en los sedimentadores
se presentan en la siguiente tabla:
Tabla 4-5: Caracterización de lodos provenientes del lavado de
sedimentadores de las Plantas de Tratamiento de Agua Potable de la
EPMAPS
�!�! 0()�)�!�� &)(����
�������������� ����������%��
7���1� ������8���� ���������
���*����������*�������������*������ �� �� ��
��� -37&� 0 �8 �� 99999999999999� 99999999999999�
��9�� -37&� 0 �8 �� 99999999999999� 99999999999999�
�(&*2�-,+.*�+,�&(���� -37&� 0 �8 �� 0�8# � �8$��
�,-(/+(�:%;-.1(�+,��6;3,/*���:��� -37&� !"�8��� !8 !� �0�800�
80
�!�! 0()�)�!�� &)(����
�������������� ����������%��
7���1� ������8���� ���������
�<&.+*4�,/�4%4=,/4.</�)*)(&,4� -37&� �"��8��� �##8!�� #"$8##�
�<&.+*4�,/�4%4=,/4.</�5*&>).&,4� -37&� !0�8��� 08��� ��!8���
�.)2<3,/*�(-*/.(1(&� -37&� �8�#� �8��� �8���
�.)2<3,/*�*23>/.1*� -37&� �8�$� �8#$� �8$!�
Sulfatos (SO4-2) -37&� !0$�8#�� #�8��� ��"�8�0�
Aluminio (Al+3) -37&� ��#�8 �� #"�8�"� $ �8� �
�� �� �� '������������9�
�������������������:��������� �� �� ������8���� ���������
�*&.'*2-,4�)*)(&,4�� ���7���-&� �8���?��� �8!#�?�"� 08#!�?�"�
�*&.'*2-,4�',1(&,4� ���7���-&� �8���?��� �8���� �8���?���
�������������8���� -0� "!8!�� 99999999999999� 99999999999999�
�������������������8���������������� -0� �!08�� 99999999999999� 99999999999999�
Fuente: (EPMAPS, 2006).
Los resultados de los análisis que se realizaron en las dos unidades de
tratamiento se presentan en la Tabla 4-6, donde se indica las concentraciones de
los parámetros contaminantes, por cada lavado y en forma mensual.
Es importante resaltar que los análisis de caracterización que se utilizó fue en
base al informe N°3 de mayo del 2006 para la EPMAPS y cuyos valores
representan al resumen de las plantas menores de dicha empresa.
Tabla 4-6: Comparación de las concentraciones medias de contaminantes
PLANTA
Concentraciones medias de determinantes en mg/l
Coliformes,
#/100ml
DBO DQO SST SSV
NH3-
N
N-
ORG
SULFATO
(SO4)-2
ALUMINIO
(Al+3)
COLI
TOTAL
COLI
FECAL
Filtros, mg/l 20.5 47.2 179.6 50.8 0.1 0.4 249.9 188.9 1.7E+03 1.8E+02
Sedimentador,
mg/l 362.7 780.0 2821.0 732.0 1.2 5.6 7390.4 5545.6 2.0E+02 0.0E+00
Fuente: (EPMAPS, 2006).
De acuerdo a la comparación de las dos unidades se puede determinar que la
concentración de los filtros representa un 4% de la concentración que se presenta
en los sedimentadores, motivo por el cual se presenta mayor atención en la
producción en esta unidad de proceso. (EPMAPS, 2006)
81
Una vez que se presentaron los resultados de los análisis CRETIB, realizados de
los lodos provenientes de plantas potabilizadoras por parte de la EPMAPS, se
determina que no son residuos peligrosos y que están considerados como lodos
Clase A.
Adicionalmente, es importante la caracterización donde se analizan los
parámetros críticos del lodo, como la presencia en porcentaje de hierro 3% y
aluminio 9% cuyo valor es considerable esto se debe a la adición de químicos
durante el tratamiento.
4.4. MODELOS EXPERIMENTALES
Los modelos experimentales consisten en lechos de secado y modelos en donde
el deshidratado se hace únicamente por evaporación, los mismos que son
expuestos en dos condiciones: i) a condiciones climáticas de la zona, cuidando
únicamente de la precipitación y ii) secado solar en invernadero, construidos
según lo detallado en el capítulo 3.
El lodo utilizado en la parte experimental del presente trabajo proviene de las
unidades de sedimentación y floculación de la PTAP de Checa. Este lodo
presenta un color café claro, con olor a tierra húmeda y una consistencia de
líquida a pastosa. La densidad del lodo, determinada experimentalmente es de
1,016 kg/ l.
Los resultados obtenidos en los ensayos realizados a las muestras de lodo,
indican que existe un 74% de sólidos fijos y un 26% de sólidos volátiles respecto a
la cantidad de sólidos presentes en los lodos, resultado que se esperaba debido a
que este tipo de lodos no presentan altas concentraciones de materia orgánica y
que gran parte está constituida por materia inorgánica.
82
Tabla 4-7: Concentración de Sólidos
Procedencia Sólidos Totales(mg/l)
Sólidos fijos(mg/l)
Sólidos volátiles(mg/l)
Lodo
28.270 22.450 5.820
29.490 20.650 8.840
26.950 20.790 6.160 Fuente: (Martínez, 2011)
Elaboración: (Martínez, 2011)
El hierro total que se encuentra en el lodo se lo realiza una vez terminado el
proceso de secado. El método de análisis utilizado es absorción atómica, la
misma que fue realizada por el DEMEX de la Escuela Politécnica Nacional. El
resultado obtenido es de 3,75 % en peso.
En cuanto a la concentración de coliformes fecales en los lodos, se realiza el
ensayo con ayuda de la norma mexicana SEMARNAT-NOM 004-2002, en donde
se indica el procedimiento para obtener los coliformes totales y fecales
específicamente en lodos y biosólidos.
Los resultados del análisis en laboratorio evidenciaron la no presencia importante
de coliformes fecales registrándose en la prueba un valor de menor a 2 el NMP/
100ml. En cuanto a la cuantificación de coliformes totales se obtuvo un valor de
1600 NMP/ 100 ml.
Tabla 4-8: Análisis de los Residuos del Proceso de tratamiento del Lodo
Unidad Turbiedad
NTU Aluminio Hierro Densidad
(kg/l)
Agua filtrada del lecho 9,51 138 mg/l X 1,0053 Agua sobrenadante de espesado 10,3 272 mg/l X 1,0055
Lodo espesado 500 9,12% 3,75% 1,0165 Fuente: (Martínez, 2011)
Elaboración: (Martínez, 2011)
83
4.4.1. LECHOS DE SECADO
El lecho de secado es la alternativa más idónea cuando se cuenta con un
limitado presupuesto para implementar un sistema de deshidratado y posterior
secado, ya que el costo de implementación y mantenimiento es menor
comparados a sistemas en las que se utiliza equipos para deshidratado.
Se crearon 4 lechos de secado con las características descritas anteriormente de
los cuales el lecho 1 y 2 se ubican dentro del invernadero, mientras que los
lechos 3 y 4 se colocan bajo cubierta.
En los lechos 3 y 4, en el primer día de exposición, se registra la cantidad de 1,5
y 2 litros de agua filtrada respectivamente, lo cual representa un volumen del 10
% de la cantidad expuesta a deshidratado, esto se deriva en la búsqueda de
alternativas para el tratamiento del líquido generado en estos modelos. El agua
extraída de los lodos presenta una turbiedad de 9 NTU y una concentración de
138 mg/l de aluminio.
El caso contrario a esto son los modelos que se deshidratan por evaporación,
pero el inconveniente observado es el tiempo necesario para lograr secar el lodo,
por ello se analizará en detalle cada modelo propuesto en el siguiente numeral
al igual que los lechos de secado ubicados dentro del invernadero.
4.4.1.1. Lecho de secado 3
El lecho de secado 3 fue colocado fuera del invernadero con una cubierta que lo
protege de la precipitación, este modelo se caracteriza por tener un espesor de
lodo de 10 cm cuyo comportamiento de secado se lo puede ver en la Figura 4-9.
84
Figura 4-9: Curva de Secado - Lecho 3
�
Fuente: (Interclass, 2010)
Elaboración: (Martínez, 2011)
Como se puede evidenciar en la Figura 4-9, este modelo tiene una disminución
considerable de la humedad en los dos primeros días y esto se debe a que el
agua pasa por el lecho filtrante para su posterior secado, a partir del tercer día se
encuentra una disminución progresiva hasta llegar al día 35 y 37 donde se
registra una humedad de 0,228 (g agua / g sólido seco).
Como se puede observar en la Tabla 4-9 se observa que existe una humedad a la
que se alcanzó el ensayo en 37 días fue de 18,57%.
El agua que se recolectó en el primer día fue de 1,5 litros y durante todo el
proceso fue de 6 litros, se registró una velocidad de secado 94, 5 g H20/m2 día, a
una temperatura promedio de 19 ºC. (Ver anexo 6).
4.4.1.2. Lecho de secado 4
Las características de este modelo cambian en área de deshidratado, siendo esta
de 0,16 m2; y en el espesor del lodo colocado fue de 0,15m. Los resultados
obtenidos se pueden evidenciar en el anexo 6, donde se puede resaltar una
�
�
��
��
��
��
0�
�����
�����
������
������
������
������
0�����
0�����
#�����
� � 0 # �� �� �" �� �� 0� 0!
�������#�;��� <��
���-"�������������
�5��
�,-=,2()%2(�->6.-(�+.(2.(
�,1(+*�,/�1%@.,2)(
85
velocidad de secado de 81,6g/m2día a una temperatura promedio de 20 ºC. Es
importante destacar que la velocidad de secado debería ser mayor por tener una
menor área lo cual no sucede debido a que el espesor de lodo expuesto es mayor
en el 50% que en el lecho de secado 3.
Figura 4-10: Curva de Secado - Lecho 4
Fuente: (Interclass, 2010)
Elaboración: (Martínez, 2011)
En la figura 4-10 se puede observar una característica común en los lechos de
secado que es la gran disminución de la humedad en los primeros días, ya que al
igual que en el modelo anterior, se registró una filtración del agua en el primer día
de 2 litros y durante el proceso fue de 8 litros.
Es importante destacar que en el aumento de la temperatura se evidencia un
aumento de la pendiente de la velocidad de secado como se puede ver desde el
día 22 al 30.
Adicionalmente, se puede resaltar que en este modelo el periodo de secado fue
de 47 días, es decir 10 días más que en el lecho 3, donde se registró una
humedad en porcentaje de 14,83%, que representa 0,424 (g agua/g sólido seco),
como se puede evidenciar en la Tabla 4-9.
�
�
��
��
��
��
0�
�����
�����
������
������
������
������
0�����
0�����
#�����
� � 0 # �� �� �" �� �� 0� 0! #!
�������#�;��� <��
���-"�������������
�5��
�,-=,2()%2(
�,1(+*�,/��%@.,2)(
86
4.4.2. SECADO SOLAR EN INVERNADERO
El secado solar en invernadero se realiza con el objetivo de determinar las
diferencias existentes en los tiempos de secado dentro del invernadero y fuera de
él y, con estos datos, adoptar la medida más adecuada para la reducción de la
humedad presente en el lodo. Por tal motivo se instalan 2 lechos de secado
(lechos 1 y 2) y 3 modelos (modelos 1, 2 y 3) dentro de esta estructura.
Dentro del Invernadero se registran temperaturas máximas de 31°C.
4.4.2.1. Modelo 1
El modelo 1 tiene un área de 0,18 m2 y un espesor de lodo de 0,07m. El tiempo de
secado es de 37 días donde se llega al 19 % de humedad y se encontró la que
la humedad libre que experimento el modelo fue de 0,175 (g agua/g sólido seco).
(Ver Tabla 4-9)
Figura 4-11: Curva de Secado - Modelo 1
Fuente: (Interclass, 2010)
Elaboración: (Martínez, 2011)
�
�
��
��
��
��
0�
0�
�����
�����
������
������
������
������
0�����
0�����
#�����
� � �� �� �� �� 0� 0� #�
�������#�;��� <��
���-"�������������
�;(4
�,-=,2()%2(�
�,1(+*�,/��/5,2/(+,2*
87
Se puede observar en la Figura 4-11 que, a diferencia de los lechos de secado, la
pérdida de humedad en los dos primeros días no cambia significativamente, sino
más bien es un proceso progresivo propio de la evaporación.
El proceso registra una velocidad de secado de 94,63 gH20/m2*día a una
temperatura promedio de 25 ºC, lo cual se justifica ya que si bien es cierto el
proceso de evaporación es más lento, esto se acelera debido a la mayor
temperatura en el invernadero.
4.4.2.2. Modelo 2
El modelo 2 tiene un área de 0,207 m2 y un espesor de exposición de lodo de
0,15 m. Se registra un tiempo de secado de 55 días, con una velocidad de secado
de 12 g H20/m2*día a temperatura promedio de 25 ºC, esto se debe a que el área
es muy grande y el espesor es el doble que en el modelo 1, dicho registro se
puede evidenciar en el anexo 6 y cuyos datos se analizan en la siguiente figura:
Figura 4-12: Curva de secado - Modelo 2
Fuente: (Interclass, 2010)
Elaboración: (Martínez, 2011)
�
�
��
��
��
��
0�
0�
�����
�����
������
������
������
������
0�����
0�����
#�����
� 0 # �����"����0�0!#!��
�������#�;��� <��
���-"�������������
�5��
�,-=,2()%2(�->6.-(�+.(2.(
�,1(+*�,/��/5,2/(+,2*
88
Como en los demás modelos de evaporación no se evidencia mayor cambio de
humedad en los 2 primeros días, sino más bien un descenso progresivo de la
humedad, es importante destacar que las pendientes se pronuncia con forme la
temperatura aumenta como es el caso del día 18 y 35.
Finalmente, este modelo alcanzó una humedad del 26% en 55 días cuyo valor
calculado de humedad libre es de 1,845 (g de agua/ g sólido seco) como se
puede apreciar en la Tabla 4-9
4.4.2.3. Modelo 3
El modelo 3 se ubica dentro de invernadero y posee un área de 0,023m 2 y un
espesor de 0,1 m.
Figura 4-13: Curva de Secado - Modelo 3
Fuente: (Interclass, 2010)
Elaboración: (Martínez, 2011)
Como podemos evidenciar en la presente figura la pérdida de humedad libre en
los dos primeros días es de 8 gH20/g sólido seco por seguir un proceso de
�����
�����
������
������
������
������
0�����
0�����
�����
�����
������
������
������
������
0�����
0�����
#�����
� � 0 # �� �� �" �� �� 0� 0!
�������#�;��� <��
���-"�������������
�5��
�,-=,2()%2(�->6.-(�+.(2.(
�,1(+*�,/��/5,2/(+,2*
89
evaporación, también se evidencia un aumento en la pendiente cuando aumenta
la temperatura del proceso.
Registra un tiempo de secado de 37 días a una velocidad de 565,14 g H20/m2día,
con una humedad final de 0,459 (g de Agua / g de sólido seco), que representa
un porcentaje de humedad de 31,48%, (Ver Tabla 4-9).
4.4.2.4. Lecho de secado 1
Las características del lecho 1 son similares a las características del lecho 3, es
decir tiene un área de 0,202m y 0,1m de espesor de lodo; la diferencia radica en
las condiciones en las que se realizó el secado, a fin de determinar la mejor
opción para este proceso.
El proceso de secado se lleva a cabo en 37 días, donde la característica principal
fue el filtrado del agua presente en el lodo durante los dos primeros días como se
puede ver en la siguiente figura.
Figura 4-14: Curva de Secado - Lecho 1
Fuente: (Interclass, 2010)
Elaboración: (Martínez, 2011)
�
�
��
��
��
��
0�
0�
�����
�����
������
������
������
������
0�����
0�����
#�����
� 0 # �� �� �" �� �� 0� 0!
�������#�;��� <��
���-"�������������
�5��
�,-=,2()%2(�->6.-(�+.(2.(�,1(+*�,/��/5,2/(+,2*
90
En esta figura se evidencia una disminución de la humedad libre de 25 g H20/g
sólido seco en los dos primeros días hasta llegar a 0,184 g H20/g sólido seco en
los 35 días de exposición. Es decir 2 días menos que el lecho 3 donde se
encontró una humedad del 18,74%. (Ver tabla 4-9).
A partir del segundo día, luego de que el agua ha filtrado, la disminución de la
humedad es paulatina, cambiando la pendiente en el día 18,25 y 35, lo cual se
debe al aumento de temperatura.
El proceso de secado se realiza a una velocidad de 100 gH20/m2*día a una
temperatura promedio dentro de invernadero de 25 °C.
4.4.2.5. Lecho de secado 2
El lecho 2 presenta las mismas características que el lecho 4 cuya descripción se
mencionó anteriormente, la velocidad de secado en los 37 días de secado fue de
117,711g H20/m2* día. Esto se debe a que este modelo se encontraba dentro de
invernadero, por ello el tiempo de secado fue menor con 7 días en comparación al
lecho 4.
Figura 4-15: Curva de Secado - Lecho 2
����
Fuente: (Interclass, 2010)
Elaboración: (Martínez, 2011)
�
�
��
��
��
��
0�
0�
�����
�����
������
������
������
������
0�����
0�����
#�����
� � 0 # �� �� �" �� �� 0� 0!
�������#�;��� <��
���-"�������������
�=���
�,-=,2()%2(�->6.-(�+.(2.(
�,1(+*�,/��/5,2/(+,2*
91
En la presente figura se puede evidenciar que se llego a una humedad libre de
105,48g de agua/g de sólido seco en 35 días. Es importante verificar la incidencia
de la temperatura en los modelos que están dentro del invernadero, ya que como
se puede ver en la figura 4-15, la pendiente disminuye con forme reduce la
temperatura, es decir la pendiente es directamente proporcional a la temperatura.
Adicionalmente se puede mencionar que la humedad que se registró en el lapso
de 35 días fue de 24,73%.
La Tabla 4-9 presenta un resumen de los resultados obtenidos en la parte
experimental del presente proyecto de titulación.
Tabla 4-9: Resumen de resultados obtenidos en la experimentación
0"�!#"�
ESPESOR DE LODO
(m)
���!��&0!�����()(�(�#�
���!��&0!������/()�#�
�(!0�"��!��!���"� �5����
�!#"�(�����!��!���"� ���
�����-�>��5���
LECHO1 ����� $ �� � 18,74 0�� $$�$$�
LECHO2 ����� $ �� � 24,73 0�� ����#"�
LECHO3 ����� $ �� � 18,57 0!� $#����
LECHO4 ����� $ �� � �#�"0� #!� "�� ��
MODELO 1 ���!� $ �� � 16,33 0�� $#� 0�
MODELO 2 ����� $ �� � 26,34 ��� ������
MODELO3 ����� $ �� � 31,48 0!� � ���#�
MODELO4 ���!� $ �� � 20,42 0!� !0����
MODELO5 ����� $ �� � ���#$� ��� ������
MODELO6 ����� $ �� � 17,67 0�� ��"�� �
Elaborado por:( Martínez, 2011)
La experimentación se realiza por dos ocasiones, en donde toma un promedio de
37 días de secado en invierno y 33 días en verano ambos realizados en
invernadero. Por lo contrario en cubierta se registró 47 y 55 días de secado en
verano e invierno respectivamente.
92
4.5. MANEJO Y DISPOSICIÓN FINAL
Hoy en día la necesidad de minimizar residuos, así como su disposición adecuada
y segura, son aspectos de suma importancia en todos los lugares del mundo, lo
que ha llevado a la búsqueda de alternativas tecnológicas y cambios en las
políticas de manejo que permitan generar residuos no peligrosos y estables para
su correcta disposición o reaprovechamiento.
El primer paso en el presente trabajo fue determinar la cantidad de lodos que se
genera en la planta de tratamiento de agua potable de Checa cuya producción
mensual calculada es de 6888,76kg/mes.
Con esta cantidad de lodos se puede utilizar en aditamentos en la construcción de
bloques y demás materiales para la construcción que se detallan más adelante.
4.5.1. PREVENCIÓN DE LA GENERACIÓN DE LODOS
Se sabe que la mejor forma de manejar un problema es prevenir que esto suceda.
Para este caso la prevención consiste en reducir potencialmente la generación de
lodos al reducir la contaminación y uso del agua que se utilizará para el proceso
de potabilización.
Un punto importante que debe remarcarse en el problema de la generación de
lodos es la necesidad de una gestión que promueva procesos de producción más
limpios, lo cual puede ser cuidando las fuentes de agua cruda, esto es, conducir
en canal cerrado y colocar la cantidad de químico adecuado para el tratamiento.
La prevención de la generación de lodos en este caso difícil, ya que las
condiciones que manejan la calidad del agua son netamente naturales, pero las
condiciones que se pueden controlar, como conducción y tratamiento, se deben
hacer para tratar que la producción disminuya ya sea modificando los procesos de
producción que minimicen la generación de estos residuos.
93
El primer paso para cumplir con este objetivo es capacitar y concientizar a los
operadores para que lleven un registro horario de los parámetros de agua cruda
que ingresa, ya que se ha evidenciado que se muestrea a la hora de ingreso del
operador y durante los siguientes intervalos de tiempo mantienen datos anteriores
para agregar el coagulante. De esta manera se reduciría el consumo de sulfato
de aluminio que actualmente está dentro de un rango entre 5000 Kg mensuales a
4000 Kg mensuales.
El mismo manejo se puede dar para la dosificación del polímero que bordea los 6
kg mensuales.
De la misma manera se debe intensificar las labores en el mantenimiento de los
canales de conducción, de tal forma que se disminuya la contaminación durante la
conducción.
4.5.2. TRATAMIENTO DE LODOS
Los tratamientos que se deben dar a los lodos, dependen de las características
requeridas para que cumplan totalmente con los requisitos necesarios, ya sea
para su reuso, revalorización (tratando en lo posible de recuperar su valor
material) o uso benéfico.
De acuerdo a las características que presentan los lodos generados en la PTAP
de Checa y a la disponibilidad de tecnología, se considera opciones fáciles de
aplicar y que en lo posible no impliquen elevados costos.
El objetivo principal de tratar el lodo es que se haga fácil de transportar, que sea
fácil su manejo, y sobre todo aprovechar los residuos generados para poderle dar
una correcta disposición final sin afectar al ambiente. Por lo cual se propone
tratarlo de la siguiente manera: homogenización, espesamiento, deshidratación y
disposición final
La homogenización es la mezcla de lodos, se debe incorporar un tanque de
almacén y homogenización a donde vayan los lodos producidos de todas las
94
unidades de tratamiento de agua potable, ya que la cantidad de agua presente en
los lodos difiere según la unidad, por lo cual al homogenizar se puede obtener una
mezcla de fácil espesado
El siguiente paso es la selección del tipo de espesamiento. El más favorable para
este caso en particular es el espesamiento por gravedad con un tiempo de
espesado de 4 días, Este proceso es menos costoso ya que no se necesita de
inyección de aire o incorporación de agregados para que facilite el espesamiento.
Cabe mencionar que el tiempo de espesado se lo estimó experimentalmente a
través de un ensayo de 12 días, donde cada 5 días se elimina el agua
sobrenadante y se deja únicamente en el contenedor el lodo espeso. Como
resultado se obtuvo que pasado los 6 días no se evidencia una mejora en la
operación de espesado.
En base a los resultados obtenidos en el numeral 4.3, donde se hallo una
velocidad de secado de 0,116 Kg sólido seco/ m2 día, la mejor opción para el
secado es la utilización de lecho de secado con mayor espesor (15 cm) ya que es
importante mencionar que al aumentar en el 50% el espesor del lodo, se necesita
10 días adicionales para obtener un porcentaje de humedad del 20%.
A más de ello se puede calcular el área necesaria para deshidratar los lodos que
se midió experimentalmente del sedimentador y floculador cuya producción fue
de 1353l/día (ver tabla4-2), y sabiendo que se obtuvo un 96% de humedad se
calcula la producción a deshidratar que es de 54,12 l/día.
Con la densidad de lodo de 1,016Kg/día se puede obtener la masa de lodo
producida 54,98Kg/día y con la taza que se obtuvo con las curvas de secado
cuyos datos se puede ver en el anexo 6 (“secado en invernadero para el lecho de
secado 2corresponde 0,117kg/m2día se determinó que se necesita un área de
500 m2.
95
Estos lechos de secado deberán tener una cubierta para proteger el material de la
precipitación.
Es importante resaltar que se puede incorporar el agua que filtra de los lechos de
secado al proceso de tratamiento de agua potable, o a su vez se puede realizar
estudios en los que se pueda recuperar el coagulante para su reutilización.
4.5.3. RECICLAJE, REHÚSO
El rehúso o revalorización del agua y/o contaminantes que están presentes en los
lodos generados en una planta potabilizadora se puede lograr reciclando el agua,
es decir volviendo a incorporar el agua provenientes del tratamiento de lodos en el
proceso de tratamiento de agua potable.
Por otro lado se puede reciclar el aluminio y hierro presentes en los lodos de la
PTAP de Checa, para lo cual se debería promover con estudios que analice el
costo beneficio de la recuperación de los coagulantes.
Dependiendo de la composición y tipo de lodo, puede reciclarse para recuperar
ciertos materiales presentes. Esto en la práctica es difícil, puesto a que la forma
de hacerlo puede ser costosa, por lo cual es preferible darle un buen tratamiento
para poder reutilizar en otro proceso, es decir puede servir como para el
coprocesamiento, que consiste en que el residuo generado sirva como materia
prima de otro proceso industrial.
Tomando en consideración este aspecto y de acuerdo a las características del
lodo de potabilización se ha visto que puede servir como materia prima en la
fabricación de cerámica y de cemento.
• Industria del cemento
La Industria del cemento en Ecuador se inicia en 1923, donde la primera
empresa de fabricación de cemento fue en Guayaquil, en la actualidad Ecuador
cuenta con cuatro empresas, dos son privadas y dos son estatales, para la
96
disposición final de los lodos de la planta de tratamiento de agua potable de
Checa se coordinaría con el Instituto Ecuatoriano del Cemento y Concreto
(INECYC) para a través de este organismos enviar los lodos de agua potable
tratados a empresas cercanas al lugar de producción de lodos, para lo cual se
encontró dos empresas cercanas de producción de cemento que son Lafarge
Cementos S.A. y HOLCIM ECUADOR S.A, que están en Otavalo y Latacunga
respectivamente como se observa en la Tabla 4-10.
Tabla 4-10: Empresas de producción del Cemento
EMPRESA PLANTA UBICACIÓN
HOLCIM ECUADOR S.A
Cerro Blanco Guayaquil
San Rafael Latacunga
LAFARGE CEMENTOS S.A. Otavalo
INDUSTRIAS GUAPÁN S.A. Guapán Azogues
CEMENTOS CHIMORAZO C.A. San Juan Chico Riobamba
Fuente: INECYC, 2008
Fuente: (Martínez, 2011)
Un punto a favor para un posible acuerdo entre la PTAP de Checa y Lafarge es
que en su política, la parte ambiental es un ámbito que lo consideran en su
accionar, prueba de ello en el año 2000, Lafarge se convirtió en el primer actor
industrial “socio para la conservación” de WWF. El acuerdo fue renovado en 2005
y 2009 con el objetivo de reducir la huella ambiental que deja el Grupo en todas
sus operaciones.
• Industria cerámica
La introducción de nuevos métodos de gestión mediante el reciclaje y el
aprovechamiento de los residuos producidos para su utilización como materia
prima en la fabricación de productos cerámicos utilizados en la construcción
permite a la industria de la cerámica estructural contribuir a un desarrollo
sostenible de los territorios donde se ubica.
97
Otra alternativa de utilizar los lodos de PTAP tratados, es la industria cerámica,
donde la empresa a negociar podría ser CASTER S. A., que se encuentra ubicado
en la ciudad de Quito, esta empresa realiza cerámica, porcelanatos, pisos desde
hace ya 10 años en el mercado.
• Producción de bloques y adoquines.
El residuo del lodo proveniente de agua potable tratado se lo puede utilizar en la
fabricación de bloques, ladrillos o adoquines, estos residuos se los utilizaría como
agregados en la fabricación de estos productos.
La mejor alternativa es contactarse con FADEBLOCK, fábrica de bloques ubicada
en la concepción en la ciudad de Quito, de tal forma de proponerles un acuerdo
en el que se beneficien las dos partes al incorporar estos residuos en el proceso.
Fotografía 4-1: Fabrica de bloques
Fuente: FADEBLOCK, 2011
4.5.4. DISPOSICIÓN FINAL
En general, se debe considerar la disposición final como la última opción dentro
de una estrategia general de manejo de lodos.
98
Si pese a los esfuerzos no se tiene un resultado favorable en el plan de reciclaje,
ya sea por costo de transporte o por falta de apoyo de las empresas propuestas
anteriormente para incluir a los lodos como parte de la materia prima, los lodos
generados deben ser dispuesto finalmente de manera ambientalmente adecuada
y segura.
Los sitios para disposición final de lodos deben ser cuidadosamente
seleccionados, diseñados técnicamente, tomando en cuenta criterios geológicos
satisfactorios, hidrología, uso actual y futuro del agua subterránea, geotecnia,
estabilidad de pendientes, protección de la erosión, provisión de servicios,
factores socioeconómicos, por lo cual se sugiere como una solución temporal la
cual es que se entreguen para ponerlos como agregados en la formación de
carreteras (ampliación de la vía Quinche Tababela), rellenos de caminos de
segundo orden como son los caminos de acceso a la misma Planta de
Tratamiento de Checa o de zonas aledañas.
También se puede disponer para rellenar canteras, cuyo suelo fue degradado y
con esta alternativa mejorar la condición paisajística de lugares que fueron
intervenidos por la minería como por ejemplo en San Antonio de Pichincha, Mitad
del Mundo, para tal fin la EP MAPS cuenta con un lugar donde se acopia material
para relleno de escombreras o finalmente enviarlos al relleno sanitario del Distrito
Metropolitano de Quito.
99
CAPÍTULO 5
5. CONCLUSIONES
• El lodo generado en las plantas de tratamiento de agua potable forma parte
del conjunto de residuos que todavía no tiene un correcto manejo y
disposición final, esto se debe a que no existen suficientes estudios sobre
la generación de este residuo en nuestro medio, ni una amplia evaluación
de su calidad en función de los diferentes sistemas de potabilización
utilizados.
• La cantidad de lodos que se genera depende del tiempo de lavado y la
contaminación por la presencia de sólidos suspendidos en el agua cruda ya
que si existe una mala calidad de agua cruda, la concentración de sólidos y
la cantidad de sulfato de aluminio serán mayores y por ende los
sedimentos tendrán alto contenido de este químico.
• Los lodos generados en las PTAP están compuesto por agua en un 90%,
hidróxido de aluminio, partículas inorgánicas (arcilla o arena), coloides,
residuos de reactivos químicos añadidos durante el proceso de tratamiento.
• Los lodos de agua potable son lodos químicos por la presencia de sulfatos,
aluminio y hierro debido a la adición de coagulantes y polímero al agua
cruda durante el tratamiento.
• Las variables de espacio disponible, recursos y falta de conocimiento son
las principales causas para que no se ponga en marcha acciones de
tratamiento de los lodos de plantas de tratamiento de agua potable.
100
• Su disposición sin tratamiento, origina la contaminación de fuentes
superficiales o subterráneas y, puede hacer la tierra estéril dándole una
apariencia erosionada a más del olor y la pérdida de microfauna.
• Los lodos de la planta de tratamiento de agua potable de Checa son
considerados como residuos no peligrosos, con base a los análisis
realizados, tanto en el presente trabajo como en los datos reportados por la
EPMAPS, según la normativa internacional.
• La cantidad de sólidos volátiles presentes en el lodo bordea el 26% de
sólidos totales, es decir existe mayor cantidad de compuestos inorgánicos.
• La cantidad de lodos provenientes del sedimentador y floculador medida,
indica una producción de 154,453 m3/mes lo cual representa el 0.45% del
caudal promedio diario de ingreso a la Planta.
• Existe una diferencia del 1,35% entre el valor medido y el valor calculado
en base seca de la producción de lodos de la PTAP de Checa, lo cual se
debe a que no se toma en consideración la distribución del lodo en el fondo
de las unidades. Para el cálculo del valor experimental se toma un espesor
de lodo promedio.
• La concentración de los contaminantes de lodos presentes en los filtros es
4% menor que en el sedimentador, en el caso particular de la PTAP de
Checa.
• Una forma adecuada de manejo de lodos donde no implique
implementación tecnológica es el deshidratado utilizando lechos de
secado, donde se midió una pérdida de humedad del 80% en 37 días en
condiciones ambiente
101
• El tiempo de secado es de 30 días en invernadero durante la época de
verano, y para el invierno se registran 37 días, obteniéndose un material al
final del proceso de secado con 12% de humedad.
• Es espesor óptimo de lodo a deshidratar es de 15 cm, y con una tasa de
42,34Kg sólido seco/m2*año se encontró que se necesita un área de 500
m2.
• La diferencia de tiempo de secado entre los modelos que se encuentran
dentro y fuera del invernadero es del 15%, independientemente de la
época del año.
• La temperatura más alta registrada en verano dentro del invernadero fue
de 31 °C, motivo por el cual el deshidratado de lodos en todos los modelos
fue más eficiente que en invierno, con un porcentaje del 30% en días.
• En invierno el tiempo de secado bordeo los 50 días, para modelos
sometidos a evaporación ,lo cual representa un 27% más tiempo que los
deshidratados en lecho de secado
• Es importante resaltar que si se utiliza lechos de secado se necesita un
tratamiento para el agua que filtra por el lecho, lo que no ocurre con el
modelo donde el agua se pierde por evaporación.
• El promedio de humedad presente en los lodos ya tratados es de 18% cuya
disposición final no conlleva problemas como transporte a sitios
determinados para este fin.
• El lecho de secado funciona aceptablemente para el tratamiento del lodo
en la etapa de deshidratado, se registran velocidades de secado de 180
gH20/m2 día.
102
• La variación de la velocidad de secado tanto en invernadero como en el
medio no varía de forma considerable, es decir es un 4 % menor fuera del
invernadero.
• En épocas adversas climáticamente para el deshidratado no es
recomendable utilizar invernaderos pues el costo de implementación no
justifica el tiempo que se aprovecha si se expone a condiciones
ambientales.
• Los lodos generados en la PTAP de Checa no requieren un tiempo de
espesado mayor a 6 días, ya que pasado ese tiempo no es eficiente el
espesado.
• El espesado sirve como medida para reducir el tiempo de tratamiento en un
6% del tiempo que se demoraría el deshidratado sin un previo
espesamiento.
• Un manejo adecuado de lodos facilita el tratamiento, así como también el
aprovechamiento de estos residuos, lo cual conlleva a una adecuada
disposición final.
• Los lodos de potabilización se reducen en un 90 % del volumen cuando se
les da tratamiento utilizando lechos de secado.
• Se considera factible la viabilidad de uso del lodo para la incorporación a
composiciones cerámicas para la fabricación de materiales cerámicos para
la construcción, puesto a que la cantidad de aluminio y hierro están por el 9
y 3 % respectivamente, lo cual con estudios realizados con la cocción de
la cerámica nos permite concluir que se puede dar este uso al lodo tratado.
103
CAPÍTULO 6
6. RECOMENDACIONES Y LABORACIÓN DEL MANUAL
DE MANEJO DE LODOS GENERADOS EN LAS
PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE.
6.1. RECOMENDACIONES
• Para determinar un correcto manejo es necesario conocer exactamente las
características de la planta en cuestión para lo cual sería factible hacer un
monitoreo en las plantas de tratamiento cuya fuente de agua cruda
presenta características distintas en cuanto a la calidad del agua.
• Llevar un registro de producción de lodo en la planta de tratamiento de
agua potable de tal forma que se pueda evaluar en las diferentes épocas
del año.
• Reducir el impacto natural y antropogénico que afecta al agua cruda
durante la conducción, de tal forma que se pueda disminuir la producción
de lodos en la planta.
• Es necesario considerar el tiempo de lavado de las unidades de
tratamiento, así como también implementar una forma de eliminación del
lodo por gravedad en cada unidad de tratamiento de tal forma que no se
pare el proceso de potabilización.
• Se recomienda utilizar lechos de secado para la reducción de la humedad
del lodo, ya que se pudo apreciar que es factible la implementación y no
conlleva problemas de operación y mantenimiento.
104
• Incorporar una política ambiental al sistema de tratamiento de tal forma que
se tome conciencia de la problemática de la generación de lodos y se
tomen acciones en el tratamiento de los residuos generados en el proceso.
• Realizar estudios de tipo económicos en base a la producción de los lodos
analizando el costo beneficio que se obtendría si se maneja correctamente,
considerando que esto implica automáticamente la mejora del ambiente.
• Realizar convenios con empresas para poder dar el aprovechamiento
propuesto de los residuos de la PTAP de Checa.
• Coordinar con organismos de control para que se realicen incentivos a la
EPMAPS por tratar esta clase de residuos.
6.2. ELABORACIÓN DEL MANUAL DE MANEJO DE LODOS
GENERADOS EN LAS PLANTAS DE TRATAMIENTO DE
AGUA POTABLE
Con el afán de realizar acciones para enfrentar la problemática ambiental
respecto a la generación de lodos de agua potable se ha recopilado información
bibliográfica y en base a la experiencia realizada sobre el tratamiento de lodos en
pequeña escala se propone un manual de manejo de lodos provenientes de agua
potable adjunto en el Anexo 7 del presente proyecto de titulación.
El manual pretende mostrar una forma adecuada de manejar los lodos
considerando la disposición final que se prevea dar a dichos residuos, sin dejar de
lado variables importantes para la implementación, operación y mantenimiento.
El manual presenta además, el desarrollo de un conjunto de estrategias
recomendadas para manejar los lodos de una manera aceptable ambientalmente.
Estas estrategias son aplicables para antes, durante y después de su generación,
siguiendo normas ambientales internacionales.
105
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1. Aguamarket, (2000). Productos y Servicios para la Industria
Latinoamericana , 1. www.aguamarket.com
2. Alquiser. (2002). Plantas de tratamiento de Agua potable,
http://dev.undermedia.com.ec/alquiser/index.php?module=Pagesetter&func
=viewpub&tid=1&pid=13
3. Anónimo. (1991).Lodos producidos en agua potable
www.fortunecity.es/felices/andorra/51/tratamiento_de_lodos.htm
4. Barros, D. (2003). Caracterización, manejo, Tratamiento y disposición Final
de lodos provenientes de una planta envasadora de GLP., Quito, EPN.
5. Bedón P., (2005).,Recuperación de Aluminio originados en los
clarificadores de una Planta de tratamiento de agua Potable, Quito, Epn.
6. Bogota, D. T. (2005). Instructivo para la toma de Muestras.
http://www.entrerios.gov.ar/oser/leyes/Instructivo_para_la_Toma_de_Muest
ra_de_Agua.pdf.
7. Bricoleje, (2000). Productos cerámicos. www.bricolegepvc.com.
8. Castaño Mario., Hernández, Daniel O., Paredes D., Juan Villegas.,
(2006),"Aprovechamiento de lodos aluminosos generados en sistemas de
potabilización, mediante su incorporación como agregado en Materiales de
construcción".,Universidad de Medellín, Colombia pp. 119-132.
9. Catarina. (2008). Secado de lodos. ,
http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/leip/ortiz_a_bs/capitulo2.
10. Cavanelas., Juan; Jimenez, Aznar, (2006) “ Tratamiento de lodos
“http://ocw.uc3m.es/ingenieria-quimica/ingenieria-ambiental/material-
clase/MC-F-218.pdf
11. CICAM. (2011). Procedimientos para el cálculo de coliformes. Escuela
Politécnica Nacional.
12. Concejo Municipal de Qutio, (2005). Ordenanza Municipal 213.
http://www7.quito.gov.ec/mdmq_ordenanzas/Ordenanzas/ORDENANZAS%
106
20A%C3%91OS%20ANTERIORES/ORDM-146%20-
%20MEDIO%20AMBIENTE.pdf
13. Dirección de Medio Ambiente de Quito, (1999). Manejo ambientalmente
adecuado de lodos provenientes de planta de tratamiento.
http://www.bvsde.ops-oms.org/eswww/repamar/gtzproye/lodos/lodos.html.
14. DLC SA., (2009). Lechos de secado de lodos. “ www.dlc.cl/image.com”.
15. EPMAPS. (2006). Diagnóstico y caracterización de plantas de
AguaPotable, BID 1425/OC-EC.
16. EPMAPS. (2006). Estudio de tratabilidad de efluentes de plantas de
Potabilización de Agua, BID 1424/OC-EC.EPMAPS.
17. Fadeblock " Venta de Bloques quito" (2011), HYPERLINK
"http://quito.mundoanuncio.ec/fadeblock-bloque-al-por-mayor-iid-
343416099"
18. Garcés F, Díaz J. Dellepiane O. (2004).Acondicionamiento de lodos
producidos en el tratamiento de Agua Potable.BVSDE.
www.bvsde.paho.org%2Fbvsaidis%2Fcaliagua%2Fmexico%2F02263e09.p
df&ei=I9IDT5TrG8iLgwf_0rmsAg&usg=AFQjCNHbP_0gwGFBcHgo14DnbJ
xmKJiW.
19. Ideam, (1997). Toma y Preservación de Muestras.
http://www.drcalderonlabs.com/Metodos/Analisis_De_Aguas/Toma_De_Mu
estras.htm.
20. Ing. Civil, (2007). Adherencia del concreto. www.ingcivi.org.com
21. Interclass, V. (2010). Velocidad de Secado.,
https://www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r63507.PDF
22. Instituto Ecuatoriano del cemento, (2008), Fabrica de cementos ,
http://www.inecyc.org.ec/paginas/quienes_somos.html
23. JET-INC, (2010). Lodos ya estabilizados.
www.plantasdetratamiento.com.mx
24. Manual de tratamiento de Aguas Negras, (1990). Manual de tratamiento de
Aguas Negras. Mexico Limusa,
107
25. Martín A., Morán M., Sanchez Motellano L., Sandoval L.y Maribel Santana,
(1998).Tratabilidad de lodos provenientes de plantas potabilizadoras.
"http://www.bvsde.paho.org/bvsaidis/tratagua/peru/mexapa045.pdf"
26. Quiróz, F. ( 2009). Lodos producidos en el tratamiento de agua potable.
www.tecnicaindustrial.es%2FTIAdmin%2FNumeros%2F35%2F43%2Fa43.
pdf&ei=BdgDT8-TIsbIgQfZxeSaAg&usg
27. Romero, J. A. (2006). Purificación del agua. Segunda Edición,Colombia:
Escuela Colombiana de Ingeniería.
28. Salher, (2008). Tratamiento de agua potable.
www.monografias/trabajos.com
29. Scribd.inc. ( 2010). Operación y tratamiento de las plantas de tratamiento
de agua potable. http://es.scribd.com/doc/16986036/Operacion-de-Plantas-
de-Tratamiento-de-Aguas
30. Secretaria Gobierno Jalisco. (2003). Norma Oficial Mexicana NOM-004
"http://www2.medioambiente.gov.ar/documentos/contaminacion/suelo/barro
s/legislacion/mexico_nom_004_2002.pdf"
31. Servicio de Evaluación Ambiental (SEA). (2006). Sistema de
deshidratación de Lodos. HYPERLINK
"http://seia.sea.gob.cl/archivos/Anexo_XI_Descripcion_Sistema_de_Deshid
ratacion_de_Lodo.pdf" Standard Methods for the Examination of Water
and Wastewater. American Public Health Association, American Water
Works Association, Water Pollution Control Federation. 19 ed., New York,
1995
32. Textos Cientificos, (2007)“Osmosis Inversa”
"http://www.textoscientificos.com/quimica/osmosis/abastecimiento-agua"
USON. (2006). Acondicionamiento de lodos.
"http://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/4314/Capitulo7.pdf"
33. Vargas, L. (2006). Plantas de tratamiento de agua Potable y operaciones
unitarias.
http://www.bvsde.paho.org/bvsatr/fulltext/tratamiento/manualI/tomoI/tres.pd.
108
ANEXOS
109
ANEXO N° 1: PLANOS
110
111
ANEXO N° 2: HOJAS DE REGISTRO
112
RE
GIS
TR
O D
IAR
IO D
E O
PE
RA
CIO
NE
S
EP
MA
PS
CH
EC
A
AÑ
O: 2
011
Ho
ra
Ph
C
olo
r (U
TC
) T
urb
ied
ad (
NTU
)
Cru
da
Sed
imen
tad
a T
rata
da
Cru
da
Sed
imen
tad
a F
iltra
da
Tra
tad
a C
rud
a
Sed
imen
tad
a F
iltra
da
Tra
tad
a
2:00
8,
1 7,
2 6,
97
50
5 5
5 11
,6
1,33
0,
28
0,96
4:00
8,
4 7,
4 6,
8 50
5
5 5
10,4
1,
28
0,26
0,
88
6:00
7,
9 7,
6 6,
7 50
5
5 5
9,77
1,
26
0,21
0,
71
8:00
7,
7 7,
2 6,
8 50
5
5 5
9,71
1,
24
0,27
0,
74
10:0
0 7,
5 7,
4 6,
95
50
5 5
5 9,
63
1,2
0,3
0,72
������
������������������
���5�����
��������
���������?��
������;�����
����
������
�����
���������16��
������
���?���
�����������
����
�������
%��
�����������
�������
�������
'����@��
������
��������
������
���16��
�;�����
'1�
'-�
�!�
!��
���
9�!�� �
�����
#��
���
#�!�
9���� �
0 ��
�!�
!��
���
9�!�� �
�����
#��
���
#����
9����0�
0"��
�!�
!��
�#�
9�!�� �
�����
#��
���
0�$�
9���� �
0"��
�!�
!��
���
9�!�� �
�����
#��
���
0� ��
9������
0"��
�!�
!��
���
9�!�� �
�����
#��
���
9��
�9�
���0�
0"��
113
MONITOREO DE TEMPERATURA
EXPERIMENTACIÓN CHECA AÑO: 2011-2012
Fecha Hora Tiempo
Invernadero Cubierta
Temperatura Seca (°C)
Temperatura Humedad
(°C) Temperatura
Seca (°C)
Temperatura Humedad
(°C)
28/11/2011 9:30 Mañana 19 17 17 16
15:00 Tarde 18 16 15 14
18:00 Noche 16 15 14 13
29/11/2011 9:00 Mañana 24 19 17 13
13:10 Tarde 17 18 15 14
18:00 Noche 15 14 14 13
30/11/2011 9:00 Mañana 19 17 16 15
13:00 Tarde 19 18 15 14
18:00 Noche 20 18 15 15
01/12/2011 10:00 Mañana 24 21 16 15
14:00 Tarde 21 20 16 15
18:00 Noche 20 19 15 14
07/12/2011 9:00 Mañana 24 19 16 12
15:00 Tarde 22 19 17 16
18:00 Noche 20 18 17 16
08/12/2011 9:00 Mañana 24 22 20 19
15:30 Tarde 22 19 20 18
18:00 Noche 18 17 16 15
09/12/2011 9:14 Mañana 25 23 20 18
15:00 Tarde 23 21 19 18
18:10 Noche 20 19 18 17
10/12/2011 10:45 Mañana 23 20 21 19
14:30 Tarde 21 17 19 18
18:20 Noche 22 19 18 17
11/12/2011 9:00 Mañana 26 24 24 21
15:00 Tarde 26 23 23 20
18:00 Noche 15 14 13 12
12/12/2011 9:00 Mañana 18 15 16 13
16:00 Tarde 19 18 16 15
18:30 Noche 18 17 16 14
13/12/2011 8:00 Mañana 20 18 17 16
15:00 Tarde 18 17 15 14
18:00 Noche 15 14 13 12
14/12/2011 10:00 Mañana 29 24 23 21
15:30 Tarde 28 25 24 23
114
Fecha Hora Tiempo
Invernadero Cubierta
Temperatura Seca (°C)
Temperatura Humedad
(°C) Temperatura
Seca (°C)
Temperatura Humedad
(°C)
18:00 Noche 24 18 19 17
15/12/2011 9:00 Mañana 19 14 17 14
15:00 Tarde 20 18 19 17
18:00 Noche 19 17 16 15
16/12/2011 9:30 Mañana 24 20 19 18
15:00 Tarde 23 21 17 15
18:30 Noche 14 13 13 12
17/12/2011 10:30 Mañana 19 17 16 15
16:30 Tarde 18 16 15 16
18:15 Noche 19 17 16 15
18/12/2011 10:00 Mañana 21 18 19 17
15:00 Tarde 20 19 18 17
18:00 Noche 18 17 16 15
19/12/2011 9:00 Mañana 17 16 16 15
16:00 Tarde 18 17 17 15
18:00 Noche 19 18 17 16
20/12/2011 8:30 Mañana 24 20 19 17
14:00 Tarde 18 16 15 14
18:00 Noche 20 19 18 17
21/12/2011 11:30 Mañana 26 25 22 20
13:30 Tarde 26 23 21 19
18:00 Noche 19 18 17 16
22/12/2011 9:00 Mañana 22 16 16 14
15:00 Tarde 29 28 26 21
18:00 Noche 19 18 15 12
23/12/2011 8:00 Mañana 26 23 22 20
15:00 Tarde 25 24 23 22
18:00 Noche 18 17 19 16
24/12/2011 8:00 Mañana 21 20 19 18
14:00 Tarde 19 18 18 17
18:00 Noche 18 16 19 16
25/12/2011 8:00 Mañana 26 24 20 19
15:00 Tarde 28 23 21 19
18:00 Noche 19 18 17 16
26/12/2011 8:00 Mañana 26 25 23 20
15:00 Tarde 27 23 21 17
18:00 Noche 20 19 18 17
27/12/2011 8:00 Mañana 24 22 20 19
15:00 Tarde 26 23 21 16
115
Fecha Hora Tiempo
Invernadero Cubierta
Temperatura Seca (°C)
Temperatura Humedad
(°C) Temperatura
Seca (°C)
Temperatura Humedad
(°C)
18:00 Noche 17 16 15 14
28/12/2011 8:00 Mañana 24 22 20 18
16:30 Tarde 23 18 17 15
18:00 Noche 20 10 18 17
29/12/2011 8:00 Mañana 26 23 22 19
16:00 Tarde 27 21 21 17
18:00 Noche 20 19 20 17
30/12/2011 8:00 Mañana 27 25 23 20
15:00 Tarde 28 26 25 24
18:00 Noche 22 21 20 19
31/12/2011 8:00 Mañana 27 25 24 23
15:00 Tarde 28 26 23 22
18:00 Noche 20 19 21 17
01/01/2012 8:00 Mañana 27 24 23 20
15:00 Tarde 28 26 24 22
18:00 Noche 22 20 19 18
02/01/2012 8:00 Mañana 25 22 23 20
15:00 Tarde 25 23 22 21
18:00 Noche 20 18 17 16
03/01/2012 9:00 Mañana 21 17 19 17
15:00 Tarde 20 19 18 16
18:00 Noche 18 17 17 15
04/01/2012 8:00 Mañana 24 23 22 20
15:00 Tarde 25 23 22 21
18:00 Noche 19 18 17 16
05/01/2012 9:00 Mañana 19 16 17 14
15:00 Tarde 18 17 16 15
18:00 Noche 17 15 16 14 Elaborado por: Martínez, 2011.
116
ANEXO N° 3: DATOS DE PRODUCCIÓN DE AGUA Y
DOSIFICACIÓN
117
PRODUCCIÓN DE AGUA
EPMAPS PTAP CHECA AÑO: 2004-2011
MES Producción (m3)
2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
ENERO 53.568 53.568 56.246 57.781 56.063 50.451 49.359 51.147
FEBRERO 30.067 53.222 53.222 52.517 53.039 49.330 45.951 46.463
MARZO 56.246 56.246 50.803 56.230 54.943 50.614 47.713 48.579
ABRIL 57.024 51.840 49.248 53.474 52.872 37.235 49.610 43.359
MAYO 56.246 53.568 58.925 55.462 56.224 53.728 51.850 52.911
JUNIO 57.024 51.840 51.840 53.473 50.820 50.705 45.677 46.293
JULIO 56.246 56.246 55.805 53.646 55.549 43.889 44.167 43.486
AGOSTO 56.246 58.925 55.631 56.752 54.938 52.928 41.994 45.990
SEPTIEMBRE 51.840 49.248 56.662 54.161 53.163 49.509 52.181 52.112
OCTUBRE 45.533 42.854 56.833 56.062 57.355 51.496 58.941 53.568
NOVIEMBRE 54.432 46.656 53.551 54.247 54.080 43.200 47.714 46.758
DICIEMBRE 56.246 53.568 54.337 56.148 54.340 44.554 47.768 46.223
Volumen total 630.718 627.781 653.103 659.953 653.386 577.639 582.925 576.889
Q. Promedio 20,00 19,96 20,71 20,98 20,72 18,37 18,48 18,29
Volumen máximo 57.024 58.925 58.925 57.781 57.355 53.728 58.941 53.568
Volumen mínimo
30.067 42.854 49.248 52.517 50.820 37.235 41.994 43.359
Volumen promedio 52.560 52.315 54.425 54.996 54.449 48.137 48.577 48.074
118
CO
NS
UM
O D
E S
UL
FA
TO
DE
AL
UM
INIO
EP
MA
PS
PT
AP
CH
EC
A
A
ÑO
: 200
8-20
11
A
ÑO
200
8 A
ÑO
200
9
AÑ
O 2
010
A
ÑO
201
1
ME
S
Pro
du
cció
n
(m3)
C
on
sum
o
(Kg
)
Do
sis
Ap
licad
a (m
g/l)
Pro
du
cció
n
(m3)
P
rod
ucc
ión
(m
3)
Pro
du
cció
n
(m3)
P
rod
ucc
ión
(m
3)
Co
nsu
mo
(K
g)
Do
sis
Ap
lica
da
(mg
/l)
Pro
du
cció
n
(m3)
C
on
sum
o (
Kg
)
Do
sis
Ap
lica
da
(mg
/l)
Ene
ro
56.0
63
5.05
3 90
,13
50.4
51
4.70
3 93
,22
49.3
59
4.78
8 97
,00
51.1
47
4.85
9 73
,78
Feb
rero
53
.039
3.
742
70,5
5 49
.330
4.
454
90,2
9 45
.951
4.
293
93,4
3 46
.463
4.
414
76,2
4
Mar
zo
54.9
43
4.78
5 87
,09
50.6
14
5.68
2 11
2,26
47
.713
4.
312
90,3
7 48
.579
4.
615
94,9
5
Abr
il 52
.872
5.
647
106,
81
37.2
35
3.63
0 97
,49
49.6
10
4.58
3 92
,38
43.3
59
4.11
9 10
3,54
May
o 56
.224
4.
652
82,7
4 53
.728
4.
090
76,1
2 51
.850
4.
000
77,1
5 52
.911
5.
026
71,8
2
Juni
o 50
.820
4.
561
89,7
5 50
.705
4.
407
86,9
1 45
.677
4.
496
98,4
3 46
.293
4.
398
78,7
9
Julio
55
.549
4.
451
80,1
3 43
.889
4.
143
94,4
0 44
.167
3.
696
83,6
8 43
.486
4.
131
86,4
3
Ago
sto
54
.938
3.
914
71,2
4 52
.928
4.
729
89,3
5 41
.994
3.
024
72,0
1 45
.990
4.
369
79,3
2
Sep
tiem
bre
53.1
63
4.41
0 82
,95
49.5
09
4.22
0 85
,24
52.1
81
4.33
0 82
,98
52.1
12
4.95
1 62
,98
Oct
ubre
57
.355
4.
640
80,9
0 51
.496
4.
388
85,2
1 58
.941
5.
435
92,2
2 53
.568
5.
089
92,2
2
Nov
iem
bre
54.0
80
4.11
6 76
,11
43.2
00
4.16
6 96
,44
47.7
14
4.33
3 90
,81
46.7
58
4.44
2 90
,81
Dic
iem
bre
54.3
40
5.37
9 98
,99
44.5
54
4.12
5 92
,58
47.7
68
4.26
0 89
,18
46.2
23
4.39
1 79
,18
TO
TA
L
653.
386
55.3
50
84,7
1 57
7.63
9 52
.737
91
,30
600.
531
51
.551
85
,84
576.
889
54
.804
75
,17
Fue
nte:
EP
MA
PS
Ela
bora
do p
or:
Mar
tíne
z. 2
011
119
CO
NS
UM
O D
E P
OL
ÍME
RO
PR
AE
ST
OL
EP
MA
PS
PT
AP
CH
EC
A
A
ÑO
: 200
8-20
11
A
ÑO
200
8 A
ÑO
200
9 A
ÑO
201
0
AÑ
O 2
011
ME
S
Pro
du
cció
n
(m3)
C
on
sum
o
(Kg
)
Do
sis
Ap
licad
a (m
g/l)
Pro
du
cció
n
(m3)
C
on
sum
o
(Kg
)
Do
sis
Ap
licad
a (m
g/l)
Pro
du
cció
n
(m3)
C
on
sum
o
(Kg
)
Do
sis
Ap
licad
a (m
g/l)
Pro
du
cció
n
(m3)
C
on
sum
o
(Kg
)
Do
sis
Ap
lica
da
(mg
/l)
Ene
ro
56.0
63
4 0,
07
50.4
51
2 0,
04
49.3
59
9 0,
18
51.1
47
6 0,
07
Feb
rero
53
.039
1
0,02
49
.330
5
0,10
45
.951
2
0,04
46
.463
5
0,05
Mar
zo
54.9
43
4 0,
07
50.6
14
1 0,
02
47.7
13
18
0,38
48
.579
5
0,13
Abr
il 52
.872
3
0,06
37
.235
4
0,11
49
.610
1
0,02
43
.359
5
0,08
May
o 56
.224
5
0,09
53
.728
0
0,00
51
.850
2
0,04
52
.911
6
0,05
Juni
o 50
.820
8
0,16
50
.705
3
0,06
45
.677
2
0,04
46
.293
5
0,08
Julio
55
.549
2
0,04
43
.889
3
0,07
44
.167
3
0,06
43
.486
5
0,06
Ago
sto
54
.938
1
0,02
52
.928
9
0,17
41
.994
2
0,10
45
.990
5
0,10
Sep
tiem
bre
53.1
63
4 0,
08
49.5
09
2 0,
04
52.1
81
4 0,
08
52.1
12
6 0,
08
Oct
ubre
57
.355
3
0,05
51
.496
1
0,02
58
.941
1
0,02
53
.568
6
0,08
Nov
iem
bre
54.0
80
21
0,39
43
.200
1
0,02
47
.714
10
0,
21
46.7
58
5 0,
21
Dic
iem
bre
54.3
40
4 0,
07
44.5
54
1 0,
02
47.7
68
2 0,
05
46.2
23
5 0,
05
TO
TA
L
653.
386
60
0,
09
577.
639
32
0,
06
600.
531
57
0,
09
576.
889
63
0,
15
Fue
nte:
EP
MA
PS
Ela
bora
do p
or:
Mar
tíne
z. 2
011
120
ANEXO N° 4: ANÁLISIS EN LABORATORIO
121
PRINCIPALES PARÁMETROS DEL AGUA CRUDA
EPMAPS PTAP CHECA AÑO: 2009-2011
PARAMETRO
COLOR TURBIEDAD
SÓLIDOS TOTALES
DISUELTOS ALUMINIO (Al3+)
HIERRO TOTAL (Fe)
SULFATOS
(SO42-)
COLIFORMES TOTALES
UNIDAD UTC NTU mg/l mg/l mg/l mg/l
NMP/100 ml
NORMA NTE INEN 1108:2006 15 5 1000 0,25 0,3 200 <2
2009
ENE 103 32,50 137 - 2,68 5 1100 FEB 113 46,75 136
3,36 4 1100 MAR 103 55,90 171
2,61 7 1100 ABR 103 80,35 139
1,10 8 1100
MAY 55 14,15 119 1,30 2 1100
JUN 55 17,79 95 1,01 3 1100
JUL 50 14,80 108 0,97 3 1100
AGO 47,5 7,595 112 0,52 2 1100 SEP 32,5 5,845 158 - 0,715 1,5 1100 OCT 32,5 3,72 165 - 0,57 1,5 2419,6 NOV 25 3,805 143 - 0,525 1,5 1816 DIC 32,5 3,34 161,5 0 0,56 1 2419,6
2010
ENE 37,5 5,065 179,5 0 1,105 1,5 2419,6 FEB 57,5 8,16 116 - 0,95 2 2419,6 MAR 44 6,445 147 0 0,74 1,5 2419,6 ABR 102,5 56,25 90,5 0 - 2,5 1100 MAY 70 27,3 93 0 - 2 1100 JUN 65 13 125,5 0 1,14 2,5 2419,6 JUL 57,5 12,43 123,5 - 1,285 2,5 2419,6 AGO 50 9,22 105 - 0,93 2 868,65 SEP 55 11,3 115 - 1,04 3 2420 OCT 45 8,65 139 - 0,795 2 2420 NOV 90 19,5 117 - 1,71 3 2420 DIC 125 8,605 76 - 1,645 5 2420
2011
ENE 52,5 77,7 106 - 3,96 35 2420 FEB 175 57,2 150,5 - 3,475 8,5 2420 MAR 150 14,345 126 - 1,715 5 2420 ABR 85 14,65 130 - 1,07 4 2420 MAY 60 25,965 115 - 1,715 3 2420 JUN 120 48,3 55 - 2,995 3 2223,8 JUL 50 7,12 94 - 0,845 3 1380 AGO 52,5 12,2 103,5 0,0415 1,07 2 2664 SEP 40 6,915 116 0,0145 0,8 2 1261
Elaborado por: Martínez, 2011.
122
RESULTADO DE ANÁLISIS DE SÓLIDOS DURANTE LA EXPERIMENTACIÓN
PTAP CHECA AÑO: 2011
ORIGEN DE MUESTRA
%Sólidos Totales
%Sólidos Fijos
%Sólidos volátiles
SÓLIDOS TOTALES
AGUA CRUDA
0,0241 0,0148 0,0093
0,0142 0,0066 0,0076
0,0216 0,0121 0,0095
FLOCULADOR
0,2055 0,1464 0,0590
0,2031 0,1428 0,0603
0,2169 0,1524 0,0645
SEDIMENTADOR
2,4837 1,8624 0,6213
2,4636 1,8387 0,6249
2,4659 1,8630 0,6029
Totales(g/l) Fijos(g/l) Volátiles(g/l)
SÓLIDOS SUSPENDIDOS
AGUA CRUDA
0,3100 0,2700 0,0400
0,1200 0,0800 0,0400
0,3500 0,3000 0,0500
FLOCULADOR
1,8500 1,1200 0,7300
2,2400 1,5800 0,6600
2,0300 1,2500 0,7800
SEDIMENTADOR
21,5700 16,1000 5,4700
20,7300 15,2600 5,4700
21,6900 16,0000 5,6900
SÓLIDOS DISUELTOS
AGUA CRUDA
0,3700 0,0600 0,3100
0,3900 0,1100 0,2800
0,4300 0,0800 0,3500
FLOCULADOR
0,4100 0,1800 0,2300
0,2600 0,1000 0,1600
0,2400 0,2100 0,0300
SEDIMENTADOR
0,5000 0,2100 0,2900
0,0600 0,0300 0,0300
0,1900 0,1400 0,0500 Fuente: Martínez, 2011
Elaborado por: Martínez, 2011
123
RE
SU
LT
AD
O D
E A
NÁ
LIS
IS D
E H
UM
ED
AD
DE
LO
DO
S E
N L
OS
MO
DE
LO
S E
XP
ER
IME
NT
AL
ES
PT
AP
CH
EC
A
A
ÑO
: 201
1
P
OR
CE
NT
AJE
DE
HU
ME
DA
D P
RE
SE
NTE
EN
LO
S L
OD
OS
(%
)
DIA
S
LE
CH
O1
LE
CH
O2
LE
CH
O3
LE
CH
O4
MO
DE
LO
1
MO
DE
LO
2
MO
DE
LO
3 M
OD
EL
O4
MO
DE
LO
5 M
OD
EL
O6
2 87
,95
89,3
5 88
,47
90,3
6 95
,40
96,2
0 96
,21
96,0
7 95
,56
96,2
6
3 85
,13
88,7
0 84
,75
87,3
0 95
,25
95,6
6 95
,43
95,7
5 95
,44
95,6
4
4 83
,64
86,6
7 76
,28
85,1
3 95
,00
95,6
6 95
,63
95,5
7 95
,73
95,2
7
10
81,7
7 82
,59
76,1
1 81
,87
93,0
6 95
,29
94,9
6 94
,54
94,7
9 93
,66
15
78,7
8 80
,78
70,2
0 81
,12
89,8
6 94
,68
93,6
6 93
,22
94,1
3 91
,24
18
70,3
7 80
,50
70,2
7 80
,10
88,7
6 93
,87
92,5
9 92
,11
93,1
6 91
,01
22
69,3
0 80
,50
65,3
0 79
,41
88,5
9 93
,53
92,4
0 91
,42
93,4
7 88
,89
25
57,1
1 78
,72
53,8
0 78
,11
87,7
6 93
,26
92,4
2 89
,28
93,1
1 85
,31
35
18,7
4 24
,73
19,7
6 66
,43
16,3
3 90
,02
39,7
7 24
,80
83,5
5 17
,67
37
15,5
7 24
,51
18,5
7 59
,97
14,8
8 89
,34
31,4
8 20
,42
83,8
0 13
,27
47
X
X
X
14,8
2 X
40
,76
X
X
37,2
1 X
55
X
X
X
X
X
12,8
1 X
X
20
,490
X
Fue
nte:
Mar
tíne
z, 2
011
Ela
bora
do p
or: M
artín
ez,
2011
.
124
RESULTADO DE ANÁLISIS DE HIERRO Y ALUMINIO DE LODOS
DEMEX EPN AÑO: 2011
125
ANEXO N°5: REGISTRO FOTOGRÁFICO
126
MUESTREO DE LODOS
Foto 1: Recipientes para muestras Foto 2: Muestreo en sedimentador
Foto3: Muestreo en el floculador Foto4: Toma de muestras de filtros
Foto 5: Muestra de Lodo espesado Foto 6: Diluciones de Lodo
127
ANALISIS EN LABORATORIO
Foto 7: Análisis de sólidos suspendidos Foto 8: Análisis de pH y turbiedad
Foto9: Análisis de sólidos sedimentables Foto 10: Análisis Coliformes Fecales
Foto 11: Análisis Coliformes Totales Foto 12: Positivo Coliformes Totales
128
CONSTRUCCIÓN DE MODELOS EXPERIMENTALES
i) Invernadero
Foto 13: Construcción de invernadero Foto14: Instalación de Cortina
Foto15: Implementación del invernadero.
129
i) Cubierta
Foto 16: Bases para cubierta. Foto 17: Colocación de la cubierta.
Foto 18: Implementación en la cubierta
130
TRATAMIENTO DE LODOS DE PTAP CHECA
Recolección/ Almacenamiento
Foto 19: Desagüe de lodos por válvula Foto20: Recolección de lodos
Espesamiento
Foto21: Espesamiento por gravedad. Foto 22: Lodo espesado.
131
Deshidratado
Foto 23: Lodo colocado en lecho Foto24: Lodo en modelo sin drenaje
Foto 25: Secado de lodos en 15 días Foto26: Secado de lodo en 20 días
132
Secado
Invernadero Cubierta
Foto27: Lodo en 20 días de secado. Foto 28: Lodo secado en 28 días.
Foto 29: Secado con drenaje 35 días Foto 30: Secado sin drenaje 47 días.
133
ANEXO N° 6: DATOS DE CURVAS DE SECADO
134
EX
PE
RIM
EN
TA
CIÓ
N E
N IN
VE
RN
AD
ER
O-R
EG
IST
RO
SE
CA
DO
MO
DE
LO
1
PT
AP
CH
EC
A
2011
Día
s
Hu
me
da
d
Lib
re(X
t)
g a
gu
a/g
só
lido
Sec
o
g s
ólid
o
sec
o
(
Ls)
Á
rea(
A)
m
2
Ls/
A
g s
ólid
o
sec
o/m
2
dx
(g
ag
ua/
g
sólid
o
Se
co)
dt
(día
s)
dx/
dt
(g a
gu
a/g
s
ólid
o
sec
o*d
ía)
r=d
x*L
s/A
dt
(g a
gu
a/m
2 *
d
ía)
Tem
per
atu
ra
máx
ima
|(°c
)
0 33
,480
0,
736
0,18
1 4,
060
2 20
,753
1,
157
0,18
1 6,
379
12,7
27
2 6,
363
81,1
84
24
3 20
,075
1,
204
0,18
1 6,
643
0,67
8 1
0,67
8 4,
506
20
4 19
,001
1,
264
0,18
1 6,
971
1,07
4 1
1,07
4 7,
487
24
10
13,4
15
1,75
4 0,
181
9,67
7 5,
586
6 0,
931
54,0
52
24
15
8,86
2 2,
543
0,18
1 14
,029
4,
553
5 0,
911
63,8
70
26
18
7,89
5 2,
874
0,18
1 15
,853
0,
967
3 0,
322
15,3
34
29
22
7,76
1 2,
496
0,18
1 13
,767
0,
134
4 0,
034
1,84
9 24
25
7,17
1 3,
235
0,18
1 17
,844
0,
590
3 0,
197
10,5
26
29
35
0,19
5 19
,812
0,
181
109,
276
6,97
6 10
0,
698
762,
266
31
37
0,17
5 19
,060
0,
181
105,
131
0,02
0 2
0,01
0 2,
140
20
FIN
AL
0,
175
19,0
60
0,1
81
105,
131
33,
305
37
0,
900
94,
633
25
Fue
nte:
Mar
tíne
z, 2
011
Ela
bora
do p
or: M
artí
nez,
201
1
135
EX
PE
RIM
EN
TA
CIÓ
N E
N IN
VE
RN
AD
ER
O-R
EG
IST
RO
SE
CA
DO
MO
DE
LO
2
PT
AP
CH
EC
A
2011
�5���
�������
#�;�� <����������������
���������������
�����
���������
�������������������������
�#���
3��� �����
�-�
#���������������������
���������
������
-�
�A� ��
������
�������
������
��� �5����
�A�������������� ��
�������������
����>�5���
�B�A>#�����������������������
�������
-�>�
�5���
������������*A����
C ���
��00�#"�
���!0 �
����!�
0���0���
����
����
������$$
���$!0�
����!�
#� $!�
"��"��
��#��$��
�$���0�
�#�
0�����"�
���$#$�
����!�
#��"��
0���"�
��0���"�
�#�!#0�
���
#����� !
����$!�
����!�
���$#�
����#�
������#�
���!0�
�#�
���
�����
����"#�
����!�
��!�0�
��"#��
���0�!�
��!�0�
�#�
���
�!�"��
���00��
����!�
�#0��
��#���
����#"��
0�����
� �
�"�
���0��
����� �
����!�
!�����
����#�
0���"0��
�� !�
�$�
���
�#�#�#
��� �$�
����!�
!�" ��
��"�!�
#�����#�
�� "#�
�#�
���
�0�"0!
���!���
����!�
"�0� �
�� �"�
0����� �
��!�#�
�$�
0��
$���$�
0��"#�
����!�
�#�""��
#�"�"�
���
��#"��
!��!��
0��
0!�
"�0"��
��!���
����!�
�0��0��
�� 0$�
����0���
#��$!�
���
#!�
�#0!�
0��##�
����!�
�!���0�
��$#0�
���
���$#�
0�0�#�
�0�
���
��"#��
#�0�#�
����!�
���" !�
#��$��
"����!#�
���$!!�
���
/()�#�
1.D+6�
+.4-+�
2.-2E�
-2.DFE�
41.F46�
66�
2.6E6�
1-.22-�
-6�
Fue
nte:
Mar
tíne
z, 2
011
Ela
bora
do p
or: M
artí
nez,
201
1
136
EX
PE
RIM
EN
TA
CIÓ
N E
N IN
VE
RN
AD
ER
O-R
EG
IST
RO
SE
CA
DO
MO
DE
LO
3
(15c
m d
e E
spes
or)
PT
AP
CH
EC
A 2
011
Día
s
Hu
med
ad
Lib
re(X
t)
g a
gu
a/g
só
lido
Sec
o
g s
ólid
o
seco
(
Ls)
Á
rea(
A)
m
2
Ls/
A
g s
ólid
o
seco
/m2
dx
(g
agu
a/g
só
lido
S
eco
) d
t (d
ías)
dx/
dt
(
g
agu
a/g
só
lido
se
co*d
ía)
r=d
x*L
s/A
dt
(g
ag
ua/
m2
* d
ía)
������������*A����
C ��
0 33
,480
0,
736
0,02
3 32
,285
2 25
,362
0,
973
0,02
3 42
,662
8,
118
2 4,
059
173,
173
24
,000
3 21
,863
0,
953
0,02
3 41
,785
3,
498
1 3,
498
146,
183
20
,000
4 20
,054
1,
261
0,02
3 55
,289
1,
809
1 1,
809
100,
017
24
,000
10
18,8
48
1,28
5 0,
023
56,3
55
1,20
7 6
0,20
1 11
,334
24
,000
15
14,7
63
1,59
3 0,
023
69,8
64
4,08
5 5
0,81
7 57
,074
26
,000
18
12,4
98
1,85
7 0,
023
81,4
56
2,26
5 3
0,75
5 61
,486
29
,000
22
12,1
78
1,76
3 0,
023
77,3
16
0,32
1 4
0,08
0 6,
201
24,0
00
25
12,1
35
2,23
3 0,
023
97,9
39
0,04
2 3
0,01
4 1,
381
29,0
00
35
0,66
0 14
,677
0,
023
643,
711
11,4
75
10
1,14
8 73
8,65
9
31,0
00
37
0,45
9 14
,438
0,
023
633,
246
0,20
1 2
0,10
0 63
,602
19
,667
FIN
AL
0,
459
14,4
38
0,02
3 63
3,24
6 33
,021
37
0,
892
565,
140
25
,067
F
uent
e: M
artí
nez,
201
1
Ela
bora
do p
or: M
artí
nez,
201
1
137
EX
PE
RIM
EN
TA
CIÓ
N E
N IN
VE
RN
AD
ER
O-R
EG
IST
RO
SE
CA
DO
LE
CH
O1
PT
AP
CH
EC
A
201
1
Día
s
Hu
med
ad
Lib
re(X
t)
g a
gu
a/g
só
lido
S
eco
g s
ólid
o
seco
( L
s)
Áre
a(A
)
m2
Ls/
A
g s
ólid
o
seco
/m2
dx
(g
agu
a/g
só
lido
S
eco
) d
t (d
ías)
dx/
dt
(
g
agu
a/g
só
lido
se
co*d
ía)
r=d
x*L
s/A
dt
(g a
gu
a/m
2 *
día
) �����������
�*A����C ��
��
00�#"��
��!0 �
������
0� ���
��
!�0���
0�����
������
��� 0��
� ��!$�
��
�0��"$�
��#��$�
��#�
0�
��!���
0�"���
������
�"�$ ��
���! �
��
���! �
�$�"$��
���
#�
������
0�!0��
������
�"�����
�� �#�
��
�� �#�
���0 ��
�#�
���
#�#" �
#� ���
������
���" !�
�� ���
�
����#�
��0"��
�#�
���
0�!�0�
��00#�
������
� �#�"�
��!!0�
��
������
#��"$�
� �
�"�
��0!��
!��$ �
������
0������
��00$�
0�
��## �
���!� �
�$�
���
����!�
!� 0 �
������
0!�"!��
����"�
#�
����$�
����#�
�#�
���
��00��
$�! ��
������
#"�#���
��$� �
0�
��0�$�
�#�$0"�
�$�
0��
���0��
�$��0�
�������
$#�"$��
������
���
������
���##$�
0��
0!�
���"#�
���#��
�������
������!�
���# �
��
����0�
��� !�
���
/()�#�
2.1D+�
--.+21�
2.-2-�
111.11E�
44.-GF�
4E�
2.G22�
GG.GG-�
-6�
Fue
nte:
Mar
tíne
z, 2
011
Ela
bora
do p
or: M
artí
nez,
201
1
138
EX
PE
RIM
EN
TA
CIÓ
N E
N IN
VE
RN
AD
ER
O-
RE
GIS
TR
O S
EC
AD
O L
EC
HO
2
(15
cm d
e E
spes
or)
PT
AP
CH
EC
A
2011
�;(4�
A%-,+(+�
�.@2,��)���������������
3�(3%(73�4<&.+*�
�,1*�
3�4<&.+
*�
4,1*���������������������
���4��
B2,(������
-��
�47�������������������
3�4<&.+*�
4,1*7-
��
+6��3�
(3%(73�
4<&.+*�
�,1*��
+)��+;(4��
+67+)������������3�
(3%(73�4<&.+
*�
4,1*C+;(��
2D+6C�47�+)������������������
�3�(3%(7-��C�+;(��
����� ���
��
�B���
��E�F1��
��
00�#"�
���!0 �
��� �
#�##��
��
"�0$0�
�� ��
��� �
� ��!!
�����"!�
������#0
����� #�
�#�
0�
!�"#$�
��"0"�
��� �
�!��0"
����##�
�����##�
$�00��
���
#�
���#�
0��"#�
��� �
�$�"�"
���0#��
����0#��
� � !
��#�
���
#�!#��
#�0"!�
��� �
� �#$�
���!�$�
����$0�
!�! #�
�#�
���
#���#�
#�"0!�
��� �
�$���"
����#��
������"�
0�� #�
� �
�"�
#���"�
#�� 0�
��� �
����0$
����! �
0�������
�� 0#�
�$�
���
���#��
!�� ��
��� �
#0�"��
����""�
#���0$!�
�!�#�
��#�
���
����$�
"�0##�
��� �
���0"#
����0��
0����!!�
"�$�"�
�$�
0��
��0�"�
�!� #��
��� �
�� �����
�� "��
���
��� "�
�!�$�#�
0��
0!�
��0���
�$�#$0�
��� �
��!�!���
����#�
��������
������
���
/()�#�
2.4-6�
1G.+G4�
2.1FF�
1--.F1�
44.166�
4E�
2.GF2�
11E.E11�
-6�
Fue
nte:
Mar
tíne
z, 2
011
Ela
bora
do p
or: M
artí
nez,
201
1
139
EX
PE
RIM
EM
NT
AC
IÓN
EN
CU
BIE
RT
A-
RE
GIS
TR
O S
EC
AD
O L
EC
HO
3
PT
AP
CH
EC
A
2011
Día
s
Hu
med
ad
Lib
re(X
t)
g a
gu
a/g
só
lido
Sec
o
g s
ólid
o
seco
( L
s)
Áre
a
(A
) m
2
Ls/
A
g s
ólid
o
seco
/m2
dx
(g
agu
a/g
só
lido
S
eco
) d
t (d
ías)
dx/
dt
(
g
agu
a/g
só
lido
se
co*d
ía)
r=d
x*L
s/A
dt
(g a
gu
a/m
2 *
día
) T
emp
erat
ura
m
áxim
a |(
°c)
0 33
,480
0,
736
0,20
2 3,
651
2 7,
670
2,91
4 0,
202
14,4
54
25,8
10
2 12
,905
18
6,52
8 17
3 5,
555
3,86
3 0,
202
19,1
60
2,11
5 1
2,11
5 40
,516
16
4 3,
215
6,10
0 0,
202
30,2
56
2,34
0 1
2,34
0 70
,806
16
10
3,18
6 6,
033
0,20
2 29
,926
0,
029
6 0,
005
0,14
5 17
15
2,35
6 7,
689
0,20
2 38
,141
0,
830
5 0,
166
6,32
9 21
18
2,34
0 7,
482
0,20
2 37
,113
0,
016
3 0,
005
0,19
8 23
22
1,88
2 7,
279
0,20
2 36
,104
0,
458
4 0,
115
4,13
8 19
25
1,16
4 10
,317
0,
202
51,1
74
0,71
7 3
0,23
9 12
,238
23
35
0,24
6 18
,581
0,
202
92,1
69
0,91
8 10
0,
092
8,46
2 24
37
0,22
8 21
,198
0,
202
105,
151
0,01
8 2
0,00
9 0,
962
18
FIN
AL
0,
228
21,1
98
0,20
2 10
5,15
1 33
,252
37
0,
899
94,4
99
19
Fue
nte:
Mar
tíne
z, 2
011
Ela
bora
do p
or: M
artí
nez,
201
1
140
EX
PE
RIM
EN
TA
CIÓ
N E
N C
UB
IER
TA
- R
EG
IST
RO
SE
CA
DO
LE
CH
O 4
(15
cm d
e E
spes
or)
PT
AP
CH
EC
A 2
011
Día
s
Hu
me
da
d
Lib
re(X
t)
g
ag
ua/
g
sólid
o S
eco
g s
óli
do
se
co
(
Ls
) Á
rea
(A)
m
2
Ls
/A
g s
óli
do
se
co/m
2
dx
(g
ag
ua/
g
sóli
do
S
eco
) d
t (d
ías)
dx/
dt
(g a
gu
a/g
s
óli
do
s
eco
*día
)
r=d
x*L
s/A
dt
(g a
gu
a/m
2 *
día
) T
emp
erat
ura
m
áxim
a |(
°c)
0 33
,480
0,
736
0,16
6 4,
445
2 9,
369
2,44
9 0,
166
14,7
90
24,1
11
2 12
,056
17
8,30
2 17
3 6,
877
3,24
8 0,
166
19,6
12
2,49
2 1
2,49
2 48
,872
16
4 5,
724
3,42
7 0,
166
20,6
92
1,15
2 1
1,15
2 23
,845
16
10
4,51
6 4,
661
0,16
6 28
,148
1,
209
6 0,
201
5,67
1 17
15
4,29
5 4,
722
0,16
6 28
,516
0,
220
5 0,
044
1,25
6 21
18
4,02
6 5,
164
0,16
6 31
,185
0,
270
3 0,
090
2,80
2 23
22
3,85
7 4,
696
0,16
6 28
,356
0,
168
4 0,
042
1,19
3 19
25
3,56
9 5,
101
0,16
6 30
,801
0,
289
3 0,
096
2,96
4 23
35
1,97
9 8,
471
0,16
6 51
,150
1,
590
10
0,15
9 8,
131
24
37
1,49
8 10
,809
0,
166
65,2
71
0,48
1 2
0,24
0 15
,692
18
47
0,42
4 19
,213
0,
166
116,
019
1,07
4 10
0,
107
12,4
61
20
FIN
AL
0,
424
19,2
13
0,16
6 1
16,0
19
33,
056
4
7 0
,703
8
1,5
98
20
Fue
nte:
Mar
tíne
z, 2
011
Ela
bora
do p
or:
Mar
tíne
z, 2
011
141
ANEXO N° 7: MANUAL DE MANEJO DE LODOS
GENERADOS EN PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUA
POTABLE
142
1. (Agua Market, 2000); 2. (Ramírez F, 2008); 3. (Quito, Municipio Metropolitano, 1999);
4. (Vargas, 2006); 5. (IDEAM, 1997); 6. (Jalisco, 2003); 7. Romero, J, 2006
MANUAL DE MANEJO DE LODOS GENERADOS EN PLANTAS DE
TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE
1. INTRODUCCIÓN
Los estudios relacionados con el tratamiento de lodos provenientes de plantas de
potabilización son muy escasos, por tal motivo el grado de dificultad de
emprender acciones para manejar este tipo de residuos es muy complejo.
La falta de información dificulta a las empresas generadoras de estos residuos la
búsqueda de alternativas de uso, así como también una correcta disposición que
sea amigable con el ambiente, ya que estos residuos presentan complejidad en
su manejo y disposición final cuando se tiene altas dosis de coagulantes(metales
pesados, sales minerales, pH variables, hierro, aluminio) en el tratamiento del
agua, gran cantidad de sólidos o concentraciones de compuestos indeseables
que se forman cuando los procesos son ineficientes.
El presente manual pretende mostrar diferentes formas de tratar y manejar los
residuos generados por el proceso de potabilización, lo cual dependerá de la
calidad de agua cruda, del tipo de proceso y de las características del lodo
producido.
2. OBJETIVOS
• Mostrar alternativas sobre el manejo y correcta disposición final de lodos que
se producen en una planta de tratamiento de agua potable.
• Presentar una guía general para el tratamiento adecuado de lodos generados
en plantas potabilizadoras, acorde con las características de lodo generado,
tomando en cuenta las factibilidades técnicas, y sociales.
143
1. (Agua Market, 2000); 2. (Ramírez F, 2008); 3. (Quito, Municipio Metropolitano, 1999);
4. (Vargas, 2006); 5. (IDEAM, 1997); 6. (Jalisco, 2003); 7. Romero, J, 2006
3. DEFINICIONES
3.1 TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE
Proceso que se realiza al agua cruda de tal forma que se elimine sustancias
contaminantes que sirva para el consumo humano (potable). El término “potable”
se aplica al agua que cumple con las normas de calidad promulgadas por las
autoridades locales e internacionales. [1]
Esquema A-1: Tratamiento de agua potable
Fuente: Calidad del Agua y Laboratorio-EPN
3.2 OPERACIONES UNITARIAS
Una operación unitaria puede definirse como un área del proceso o un equipo
donde se incorporan materiales, insumos materias primas y ocurre una función
determinada, son actividades básicas que forman parte del proceso. [1]
3.3 LODOS QUÍMICOS
Son sustancias semi-sólidas con un contenido variable de humedad,
provenientes del desazolve de los sistemas de alcantarillado urbano o municipal,
Sedimentación
Floculación
Filtración
Coagulación
Obra de toma
Bombas
Tanque de
almacenamiento
Red de
distribución
Preoxidación
Coagulante
Desinfección
Bombas
Cribado
144
1. (Agua Market, 2000); 2. (Ramírez F, 2008); 3. (Quito, Municipio Metropolitano, 1999);
4. (Vargas, 2006); 5. (IDEAM, 1997); 6. (Jalisco, 2003); 7. Romero, J, 2006
de las plantas potabilizadoras y de las plantas de tratamiento de aguas residuales,
que no han sido sometidos a procesos de estabilización.[2]
3.4 CARACTERIZACIÓN DE LODOS
La caracterización de lodos es la determinación de parámetros físicos, químicos y
biológicos presentes en una muestra a fin de sobresaltar los atributos o
cualidades de modo que se distinga de las demás. [3]
3.5 TRATAMIENTO DE LODOS
Es el conjunto de procesos que se consideran para el problema de generación de
lodos de tal forma que las acciones a tomar sean puntuales.[2]
3.6 MANEJO DE LODOS
Dirigir de una forma correcta la problemática que genera la formación de lodos en
potabilizadoras. [4]
3.7 LODOS ESTABILIZADOS
Son los procesos físicos, químicos o biológicos a los que se someten los lodos
para acondicionarlos para su aprovechamiento o disposición final, evitando o
reduciendo sus efectos contaminantes al medio ambiente.[2]
145
1. (Agua Market, 2000); 2. (Ramírez F, 2008); 3. (Quito, Municipio Metropolitano, 1999);
4. (Vargas, 2006); 5. (IDEAM, 1997); 6. (Jalisco, 2003); 7. Romero, J, 2006
Esquema A-2: Lodos estabilizados
Fuente: JET-INC, 2010
3.8 ESPESAMIENTO
Consiste en realizar acciones de tal forma que el agua presente en los lodos
disminuya. [2]
3.9 MUESTREAR
Tomar muestras en varias zonas y en deferentes periodos de tiempo a fin de
obtener datos representativos.[5]
3.10 MUESTRA
Parte representativa de un universo o población finita, obtenida para conocer sus
características.[5]
3.11 ACONDICIONAR
Es adicionar productos químicos, de tal forma que se mejore las características de
deshidratado del lodo.[2]
146
1. (Agua Market, 2000); 2. (Ramírez F, 2008); 3. (Quito, Municipio Metropolitano, 1999);
4. (Vargas, 2006); 5. (IDEAM, 1997); 6. (Jalisco, 2003); 7. Romero, J, 2006
3.12 DESHIDRATAR
Quitar a un cuerpo, organismo, material u otro, el agua que este contiene por
diferentes formas. [2]
3.13 LECHO DE SECADO
Los lechos de secado son camas de arena donde se depositan los lodos
húmedos extraídos de diferentes operaciones unitarias de procesos de
tratamiento de aguas. [2]
Fotografía A-1: Lechos de secado
Fuente: DLC S.A., 2009
3.14 DISPOSICIÓN FINAL
La acción de depositar de manera permanente lodos y biosólidos en sitios
autorizados.[2]
4. MEDIDAS PARA EL MANEJO DE LODOS
Hoy en día la necesidad de minimizar residuos, así como su disposición adecuada
y segura, son aspectos de suma importancia en todos los lugares del mundo, lo
147
1. (Agua Market, 2000); 2. (Ramírez F, 2008); 3. (Quito, Municipio Metropolitano, 1999);
4. (Vargas, 2006); 5. (IDEAM, 1997); 6. (Jalisco, 2003); 7. Romero, J, 2006
que ha llevado a la búsqueda de alternativas tecnológicas y cambios en las
políticas de manejo que permitan generar residuos no peligrosos y estables para
su correcta disposición o aprovechamiento.
En la actualidad en el Ecuador no se registran estudios suficientes de manejo de
lodos que provienen de plantas de potabilización, niexisten cifras exactas
referentes a la cantidad de lodos generados a nivel municipal y mucho menos por
giro industrial.
El presente manual da un panorama general de las diferentes líneas en el
tratamiento y tendencias existentes en el manejo de lodos provenientes del
tratamiento de agua potable.
Con lo planteado, la estrategia general que guíe el manejo correcto de lodos debe
contener acciones de:
• Tipificación de Lodos
• Clasificación de lodos.
• Caracterización del lodo
• Prevención o reducción en su generación.
• Reciclaje o Revalorización
• Tratamiento de Lodos
• Disposición final
4.1 TIPOS DE LODOS.
Los lodos generados en el proceso de potabilización son lodos químicos. Aquellos
lodos sin tratamiento se los conoce como lodos crudos y a los que han recibido
tratamiento se los conoce como lodos estabilizados.
148
1. (Agua Market, 2000); 2. (Ramírez F, 2008); 3. (Quito, Municipio Metropolitano, 1999);
4. (Vargas, 2006); 5. (IDEAM, 1997); 6. (Jalisco, 2003); 7. Romero, J, 2006
De acuerdo al coagulante utilizado en el tratamiento del agua cruda para su
potabilización, los lodos son denominados lodos de alumbre, lodos de sales de
hierro, lodos del polímero. El tipo de lodos varía dependiendo de la forma de tratar
el agua cruda.
4.1.1 LODOS DE ALUMBRE.
El lodo de alumbre es viscoso y coloidal, difícil de manejar y secar. Algunas
características de los lodos de sales de aluminio se incluyen en la Tabla A-1
Tabla A-1: Características de lodo de Alumbre
Ph 6 – 8
DBO 30-300 mg/L
DQO 30-5000 mg/L
Sólidos 1%-2% (típico 1%)
Color Gris a carmelita
Olor Inodoro
Volumen 20-50 L/m³
Conteo bacterial Alto
Fuente: (Romero, 2006)
4.1.2 LODOS DE SALES DE HIERRO
El lodo de cloruro férrico es rico en agua de hidratación, difícil de secar y de
concentrar. Las características de los lodos de sales de hierro son similares a las
de los lodos de sales de aluminio.
149
1. (Agua Market, 2000); 2. (Ramírez F, 2008); 3. (Quito, Municipio Metropolitano, 1999);
4. (Vargas, 2006); 5. (IDEAM, 1997); 6. (Jalisco, 2003); 7. Romero, J, 2006
4.1.3 LODOS DE POLÍMEROS
Los lodos de polímeros secan fácilmente y su volumen es menor que el de los
lodos de los coagulantes convencionales.
4.1.4 LODOS DE ABLANDAMIENTO POR PRECIPITACIÓN
Los lodos de ablandamiento con cal pueden contener compuestos de hierro,
aluminio, magnesio y calcio; alguna de sus características se muestra en la Tabla
A- 2.
Tabla A-2: Características de Lodos de Ablandamiento
�<&.+*4� �G9���G�
��� �%H�(I(�
�:�� (I(�
�*&*2� &(/1*�
�&*2� �/*+*2*�
�*/),*�(1),2.(&� (I*�
�,+.-,/)(@.&.+(+� ��G�,/�%/(�4,-(/(�
4,1(+*��,/)*�,/��(3%/(4�+,���G�+,�4<&.+*4�
Fuente: (Romero, 2006)
4.2 CLASIFICACIÓN DE LODOS
De acuerdo a los diferentes procesos productivos y más aún de la calidad de
agua a potabilizar, se pueden presentar las siguientes alternativas:
4.2.1 EL LODO RESULTE RESIDUO PELIGROSO
En este caso las condiciones de manejo, transporte, almacenamiento, tratamiento
y disposición deberán apegarse al Reglamento de Desechos Peligrosos del
Ecuador, así como a la ordenanza respectiva del Distrito Metropolitano de Quito.
150
1. (Agua Market, 2000); 2. (Ramírez F, 2008); 3. (Quito, Municipio Metropolitano, 1999);
4. (Vargas, 2006); 5. (IDEAM, 1997); 6. (Jalisco, 2003); 7. Romero, J, 2006
Dado que estas reglamentaciones están aún en proceso de implementación, los
generadores de este tipo de residuos deberán acogerse a las reglamentaciones
internacionales de la EPA en sus apartados 260 y 261, mientras no exista norma
nacional.[3]
En la actualidad el Distrito Metropolitano de Quito no cuenta con una normativa
específica para el manejo de estos residuos, en el caso de que fuesen peligrosos,
por lo cual las acciones que se tomen en este sentido aporta para una mejora
ambiental.Estas acciones pueden empezar con la incorporación de instalaciones
adecuadas y el personal capacitado previo a la recepción de residuos.
Es muy importante mencionar que la clasificación de lodos se lo hace posterior a
una caracterización de los lodos la cual se mencionará más adelante
4.2.2 QUE EL LODO NO PUEDA SER CONSIDERADO COMO PELIGROSO
En esta clasificación entran los lodos de agua potable ya que según análisis
realizados las concentraciones de sus componentes son inferiores a los valores
establecidos por la EPA en sus apartados 260 y 261. Dentro de este grupo se
pude establecer subcategorías, atendiendo a criterios microbiológicos específicos
y al uso que se pueda darle, como a la disposición final de los mismos En este
caso hay tres posibilidades:[3]
Primera.-El lodo es de calidad tal que puede ser procesado o reutilizado ya que
son lodos no peligrosos como rellenos de suelo como minas canteras, etc. Se
recomienda seguir los lineamientos del apartado 503 de la EPA con la
modificación de los criterios microbiológicos atendiendo a lo señalado en las
Tablas A-3 y en la Tabla A-4
151
1. (Agua Market, 2000); 2. (Ramírez F, 2008); 3. (Quito, Municipio Metropolitano, 1999);
4. (Vargas, 2006); 5. (IDEAM, 1997); 6. (Jalisco, 2003); 7. Romero, J, 2006
Tabla A 3: Criterios microbiológicos para lodos Clase A.
Parámetro Concentración
Coliformes fecales <1000 NMP/g ST
Huevos de Helmintos <5HE viable/g
Salmonella sp <100NMP/g
Fuente: (Quito M. m., 1999)
Tabla A 4: Criterios microbiológicos para lodos Clase B
Parámetro Concentración
Coliformes fecales Media Geométrica de 7 muestras < o
igual a 2x 106 NMP o UFC/g
Huevos de Helmintos 15/g
Salmonella sp 103/g
Fuente: (Quito M. m., 1999)
Segunda.- Es importante mencionar que no se clasifican o denominan a los lodos
de potabilización como biosólidos, ya que no tienen mucha carga orgánica en este
tipo de lodos En este caso la Secretaria del Ambiente autorizará su disposición
en un relleno sanitario de tipo municipal, con las mismas restricciones que la EPA
establece para ese tipo de residuos.[3]
Tercera.- Los lodos de agua potable no llegan a tener la característica de
domésticos, pero tampoco son catalogados como residuos peligrosos, o bien, han
sido residuos peligrosos que por tratamiento han dejado de serlo y permitir su
disposición. En este caso la Secretaria del Ambiente podrá autorizar su
disposición en un relleno sanitario controlado, para algunos de ellos en
monorelleno. [3]
4.3 CARACTERIZACIÓN
La caracterización de lodos es muy importante para determinar los diferentes
métodos de tratamiento para lo cual se pueden aplicar los siguientes
procedimientos:
152
1. (Agua Market, 2000); 2. (Ramírez F, 2008); 3. (Quito, Municipio Metropolitano, 1999);
4. (Vargas, 2006); 5. (IDEAM, 1997); 6. (Jalisco, 2003); 7. Romero, J, 2006
4.3.1 ANÁLISIS DE COMPONENTES
Se puede realizar a través de un balance de masa del proceso generador del lodo
utilizando la información de la calidad de materia prima utilizada.
4.3.1.1 Análisis (CRETIB).
El CRETIB es un análisis conjunto de corrosividad, reactividad, explosividad,
toxicidad, inflamabilidad y biológico infecciosos del lodo, para determinar el tipo al
que corresponde.
Dentro de los procedimientos correspondientes para su análisis deben tomarse en
cuenta los siguientes aspectos:
• Equipo utilizado para el análisis; y,
• Normas y métodos aplicados para la determinación de los componentes y
características.
Con el fin de tener un criterio sobre el tipo de lodos que se generan en las plantas
de tratamiento agua potable y a la vez determinar las posibilidades de manejo de
estos residuos, es recomendable realizar un muestreo de lodos y así determinar
su grado de peligrosidad.[3]
4.3.2 MUESTREO DE LODOS:
Para tomar muestras de lodos es necesario planificar, de modo que se pueda
obtener muestras representativas para que los resultados sean lo más exactos
posibles, paro lo cual se toma como referencia la NOM-AA- 15 de México, donde
se consideran aspectos importantes a seguir. Las muestras deben ser
adecuadamente preservadas, elaborar su cadena de custodia respectiva y
enviadas para su análisis correspondiente.[6]
153
1. (Agua Market, 2000); 2. (Ramírez F, 2008); 3. (Quito, Municipio Metropolitano, 1999);
4. (Vargas, 2006); 5. (IDEAM, 1997); 6. (Jalisco, 2003); 7. Romero, J, 2006
4.3.2.1 Instructivo para la toma de Muestras de Lodo
Para la toma de muestras del lodo, es importante considerar los siguientes
aspectos: i) la selección del sitio de muestreo, ii) la homogeneidad y
representatividad de la muestra, iii) el grado de degradación del lodo, iv) el
volumen de lodo, v) tipo de análisis a realizarse y, vi) la accesibilidad al sitio
seleccionado para el muestreo.
4.3.2.1.1 La selección del sitio de muestreo
La selección del tipo de muestreo, tiene que ver con la cantidad de muestra a
colectar, así como también de la accesibilidad al sitio, ya que de esto depende si
se lo hará de forma manual o automática.
4.3.2.1.2 La homogeneidad y representatividad de la muestra.
La representatividad de la muestra consiste en colectar varias muestras a
diferentes profundidades y puntos, y la homogenización es juntar todas las
muestras en una sola antes de realizar el análisis.
4.3.2.1.3 El grado de degradación.
La degradación de la muestra tiene que ver con el tiempo que tarda en una
muestra perder las propiedades originales con que fue tomada, lo cual se
considera para la preservación de la muestra.
4.3.2.1.4 El volumen
Dependiendo del tipo de análisis, el recipiente se llena completamente (esto para
la mayoría de las determinaciones de compuestos orgánicos), o se deja un
espacio para aireación o mezcla (por ejemplo en análisis microbiológicos); si el
recipiente contiene preservativos no puede ser rebosado, lo cual ocasionaría una
pérdida por dilución. Excepto cuando el muestreo tiene como objetivo el análisis
154
1. (Agua Market, 2000); 2. (Ramírez F, 2008); 3. (Quito, Municipio Metropolitano, 1999);
4. (Vargas, 2006); 5. (IDEAM, 1997); 6. (Jalisco, 2003); 7. Romero, J, 2006
de compuestos orgánicos, se debe dejar un espacio de aire equivalente a
aproximadamente 1% del volumen del recipiente.[5]
Para la mayoría de análisis físicos y químicos se puede tomar 2 L de muestra. [5]
4.3.2.1.5 Tipo de análisis.
El tipo de análisis en general son pruebas físicas, químicas, bacteriológicas y
microscópicas se deben tomar muestras por separado debido a que los métodos
de recolección y manejo son diferentes.
4.3.2.1.6 La accesibilidad al sitio seleccionado para el muestreo.
La accesibilidad tiene que ver con la facilidad que se tiene para llegar al sitio
donde se pretende tomar la muestra. [6]En la tabla A-5 se presenta los principales
aspectos que se considera en la toma de muestras.
Tabla A 5: Principales Aspectos para Muestreo
Tipo de
Análisis
Volumen
mínimo de
muestra(ml)
Tipo de Muestra Preservación Almacenamiento
DBO 1000 Puntual Refrigerar 48 horas
DQO 100 Puntual,
Compuesta
Analizar lo más
pronto posible o
agregar ácido
sulfúrico hasta pH
menor a 2 y
refrigerar
28 días
Ph 50 Puntual Análisis inmediato ____
Sólidos 200 Puntual,
compuesta Refrigerar 2-7 días
Sulfatos 100 Puntual,
compuesta Refrigerar 28 días
Temperatura ___ Puntual Análisis inmediato
155
1. (Agua Market, 2000); 2. (Ramírez F, 2008); 3. (Quito, Municipio Metropolitano, 1999);
4. (Vargas, 2006); 5. (IDEAM, 1997); 6. (Jalisco, 2003); 7. Romero, J, 2006
Metales,
general 500 simple o puntual
Filtra, agregar
HNOhasta pH<2 6 meses
Fuente: Ideam, 1997
Elaboración: Martínez, 2012
4.3.2.2 Metodología
• Para conformar las muestras se usa el método del cuarteo.
• Se toman de 4 a 8 bolsas de polietileno de 0,70 m x 0,50 m o 1,10 m x 0,90 m,
se selecciona al azar el mismo número de sitios diferentes. Posteriormente, se
llena cada una de las bolsas con el material de cada sitio y se trasladan a un
área plana horizontal de aproximadamente 4 m x 4 m, preferentemente de
cemento pulido o similar y bajo techo y se deposita su contenido en montículo[6]
• Mezclar el material con pala hasta obtener una mezcla homogénea.
• A continuación, dividir en cuatro partes aproximadamente iguales A, B, C y D y
eliminar las partes opuestas A y C o B y D. Repetir esta operación hasta dejar
10 kg aproximadamente de lodo como se puede ver en la Fotografía A-2. La
pila resultante sirve para determinar en el laboratorio el contenido de coliformes
fecales, Salmonella ssp., huevos de helmintos, contenido de sólidos totales y
sólidos volátiles, arsénico, cadmio, cromo, cobre, plomo, mercurio, níquel, zinc
y los parámetros necesarios para la caracterización, siempre y cuando se lo
maneje correctamente.[5]
Fotografía. A- 2: Cuarteo de lodo seco
Fuente: IDEAM, 1997
156
1. (Agua Market, 2000); 2. (Ramírez F, 2008); 3. (Quito, Municipio Metropolitano, 1999);
4. (Vargas, 2006); 5. (IDEAM, 1997); 6. (Jalisco, 2003); 7. Romero, J, 2006
• Trasladar la muestra al laboratorio en fundas de polietileno debidamente
selladas e identificadas.
• Evitar que queden expuestas al sol durante su transporte, además tener
cuidado en el manejo de la funda que contiene la muestra para que no sufra
ninguna ruptura.
• El tiempo máximo de transporte de la muestra al laboratorio, no debe exceder
de 8 horas.[6]
4.3.2.2.1 Selección de recipientes
Los recipientes para las muestras generalmente están hechos de plástico o de
vidrio, y se utilizan de acuerdo con la naturaleza de la muestra y sus
componentes.
Los recipientes de vidrio son inconvenientes para muestras destinadas a ser
analizadas por metales traza; el vidrio libera silicio y sodio, a su vez, pueden
adsorber trazas de metales contenidas en la muestra.
Los recipientes de plástico, excepto los teflonados deben descartarse para
muestras que contengan compuestos orgánicos, estos materiales liberan
sustancias del plástico y a su vez disuelven algunos compuestos orgánicos
volátiles de la muestra.[5]
Se aconseja recipientes de polietileno o polipropileno inerte de 500 ml de
capacidad.Antes del muestreo deben ser esterilizados preferentemente en
autoclave. Posteriormente, se deposita la muestra que corresponda a 4 g de
sólidos totales. Etiquetarlo y mantenerlo en refrigeración hasta su análisis.[6]
4.3.2.2.2 Control de la Calidad
El programa de muestreo debe operar un sistema control de la calidad.
157
1. (Agua Market, 2000); 2. (Ramírez F, 2008); 3. (Quito, Municipio Metropolitano, 1999);
4. (Vargas, 2006); 5. (IDEAM, 1997); 6. (Jalisco, 2003); 7. Romero, J, 2006
El responsable del muestreo debe mantener los registros de los nombres de los
técnicos que realizaron el muestreo y del encargado de control de calidad que
verificó los mismos. Los formatos en los que se registre las observaciones durante
el muestro debe contener la siguiente información:
• Identificación de la muestra.
• Cantidad de muestra utilizada.
• Tipo de muestra.
• Tipo de análisis a realizar.
Además, debe mantener la información original reportada por el personal técnico
que intervino en el muestreo, traslado y recepción de las muestras, así como de la
información complementaria.
La muestra se identifica con una etiqueta, la cual debe contener la siguiente
información:
• Localidad, Municipio.
• Fecha y hora del cuarteo.
• Condiciones climáticas.
• Cantidad de lodos tomados para el cuarteo, en kg.
• Datos del responsable del cuarteo.
• Observaciones.
4.3.2.3 Preservación y almacenamiento de la muestra.
El tiempo en que las muestras permanecen estables dependerá de sus
características y método de preservación utilizado.
La preservación de las muestras constituye una parte integral y fundamental para
evaluar la calidad de los lodos, para su depósito final como se puede apreciar en
la Tabla A-6.
158
1. (Agua Market, 2000); 2. (Ramírez F, 2008); 3. (Quito, Municipio Metropolitano, 1999);
4. (Vargas, 2006); 5. (IDEAM, 1997); 6. (Jalisco, 2003); 7. Romero, J, 2006
Tabla A 6: Preservación y tiempo máximo para el análisis de cada uno de los
parámetros
Fuente: (Jalisco, 2003)
Elaborado por: (Martínez, 2011).
Si la muestra es tomada en el laboratorio, debe mantenerse la temperatura
constante o ambiente durante el transporte y analizarla inmediatamente.
4.3.2.4 Interpretación de resultados.
Para dictaminar si un lodo se cataloga como residuo peligroso, se adoptan los
siguientes criterios:
a) Si por las características CRETIB (corrosividad, reactividad, explosividad,
toxicidad, inflamabilidad y biológico infeccioso) del lodo no cumple las
condiciones establecidas en la normativa establecida en el apartado 261 de
la EPA "Identification and Listing of Hazardous Waste" o en la normatividad
de residuos peligrosos local. [3]
b) Si el lodo se encuentra en las listas de clasificación de residuos peligrosos
en las normas mencionadas anteriormente.
c) Si el generador del lodo lo declara como peligroso.
PARÁMETROS PRESERVACIÓN TIEMPO MÁXIMO DE
ANÁLISIS
Coliformes fecales y
Salmonella spp.
4°C 48 horas
Huevos de helmintos 4°C 30 días
Arsénico, cadmio, cobre,
cromo, níquel, plomo y zinc
4°C 180 días
Mercurio 4°C 13 días (plástico)
38 días (vidrio)
Sólidos totales 4°C 24 horas
Sólidos volátiles 4°C 24 horas
Tasa específica de absorción de
oxígeno
No requiere Inmediato
159
1. (Agua Market, 2000); 2. (Ramírez F, 2008); 3. (Quito, Municipio Metropolitano, 1999);
4. (Vargas, 2006); 5. (IDEAM, 1997); 6. (Jalisco, 2003); 7. Romero, J, 2006
4.4 PREVENCIÓN Y REDUCCIÓN EN LA GENERACIÓN.
Se sabe que la mejor forma de manejar un problema es prevenir que esto
suceda, para este caso la prevención consiste en reducir potencialmente la
generación de lodos al reducir la contaminación y uso del agua que se utilizará
para el proceso de potabilización.
Un punto importante que debe sobresalir en el problema de la generación de
lodos es la necesidad de una gestión que promueva procesos de producción más
limpios lo cual puede ser cuidando las fuentes de agua cruda esto es conducir en
canal cerrado y colocar la cantidad de químico justo para el tratamiento.
La prevención de la generación de lodos en este caso es un poco difícil, ya que
las condiciones que manejan la calidad del agua son netamente naturales, pero
las condiciones que se puede controlar se debe hacerlo para tratar de que la
producción de lodos disminuya ya sea modificando los procesos de producción
que minimicen la generación de estos residuos.[3]
4.5 RECICLAJE Y REHUSO
El rehúso o revalorización del agua y/o contaminantes que están presentes en los
lodos generados en una planta potabilizadora se puede lograr reciclando el agua,
metales u otros materiales residuales generados en los procesos de producción.
Dependiendo de la composición y tipo de lodo, puede reciclarse para recuperar
ciertos materiales presentes.
En la práctica la recuperación de materiales presentes en el lodo resultaimplica
costos, por lo que generalmente el lodo es sometido a un proceso de tratamiento
que garantice seguridad en su reutilización.
160
1. (Agua Market, 2000); 2. (Ramírez F, 2008); 3. (Quito, Municipio Metropolitano, 1999);
4. (Vargas, 2006); 5. (IDEAM, 1997); 6. (Jalisco, 2003); 7. Romero, J, 2006
Dependiendo de la composición y tipo de lodo, puede reciclarse para recuperar
ciertos materiales presentes, como por ejemplo el aluminio existente en los
residuos de la potabilización del agua.
La introducción de nuevos métodos de gestión mediante el reciclaje y el
aprovechamiento de los residuos producidos para su utilización como materia
prima en la fabricación de productos cerámicos utilizados en la construcción
permite a la industria de la cerámica estructural contribuir a un desarrollo
sostenible de los territorios donde se ubica.
Es un ejemplo claro que la forma de procesar la materia prima se puede hacerlo
pensando en que los residuos pueden servir para otros procesos o aprovechar su
contenido energético aunque mínimo por la baja presencia de materia orgánica.[6]
El rehúso o revalorización del agua que se obtiene del espesamiento y/o
contaminantes como de los lodos generados se puede lograr potencialmente
reciclando el agua, metales ya sea hierro o aluminio según el caso.
Fotografía A-3: Reciclaje y rehúso
Fuente: Bricoleje, 2000
4.5.1 RECICLAJE DE SULFATO DE HIERRO Y ALUMINIO.
Se puede hacer mediante tratamiento con ácido sulfúrico.
2 Fe(OH)3+3H2SO4�Fe2(SO4)3+6H2O
2 Al(OH)3+ 3H2SO4�Al2(SO4)3+6H2O
161
1. (Agua Market, 2000); 2. (Ramírez F, 2008); 3. (Quito, Municipio Metropolitano, 1999);
4. (Vargas, 2006); 5. (IDEAM, 1997); 6. (Jalisco, 2003); 7. Romero, J, 2006
4.5.2 RECICLAJE DE AGUAS DE LAVADO DE FILTROS.
La recirculación de aguas de lavado de filtros pueden tener las ventajas
siguientes: ahorro en el consumo de agua, carreras de filtración más prolongadas
y economía en costos de alcantarillado. Son embargo, también tienden las
desventajas siguientes: formación de plancton en el tanque de sedimentación,
operación más cuidadosa del lavado de filtros y de la recirculación, probables,
dificultades en la coagulación del agua cruda y riesgos serios del deterioro de la
calidad bacteriológica del efluente filtrado.[7]
4.5.3 RECICLAJE DE CENIZAS DE LODOS.
Cuando se aplica incineración a lodos secos, se reduce su volumen a un valor
mínimo, mediante su conversión en cenizas. No obstante, la calidad de cenizas
puede ser grande y seguir creando un problema de disposición; por ello, se ha
intentado el uso útil de la cenizas como agregado fino del concreto. En algunos
estudios, como el de Khanbilvardi, se indica que es posible reemplazar un 30%
del agregado fino del concreto por ceniza de lodos. [7]
Fotografía A- 4: Reciclaje de cenizas de lodos
Fuente:Ing. Civil, 2007
162
1. (Agua Market, 2000); 2. (Ramírez F, 2008); 3. (Quito, Municipio Metropolitano, 1999);
4. (Vargas, 2006); 5. (IDEAM, 1997); 6. (Jalisco, 2003); 7. Romero, J, 2006
4.6 TRATAMIENTO DE LODOS
Los tratamientos que se deben dar a los lodos, dependerán de las características
requeridas para que cumplan totalmente con los requisitos necesarios, ya sea
para su rehúso o revalorización, el fin es darle a los lodos un uso benéfico,
utilizando para esto procedimientos viables de acuerdo a las características de los
lodos generados en las industrias y a la disponibilidad de tecnología, los mismos
que deben ser efectivos, fáciles de aplicar y que en lo posible no impliquen
elevados costos.
A continuación se presentaran las posibilidades de tratamiento de lodos que se
pueden adoptar según las características de lodos generados y que se adapten a
la necesidad de la empresa que realizará el tratamiento.
• Acondicionamiento Químico
• Tanques de espesamiento
• Deshidratación y secado
4.6.1 ACONDICIONAMIENTO QUÍMICO
El acondicionamiento químico consiste en utilizar agregados químicos que
reaccionen con el lodo producido, radica principalmente en los cambios de las
características del lodo, de tal forma que el tratamiento sea más efectivo
Es importante la optimización de agregados químicos como el polímero que es
utilizado con frecuencia para el acondicionamiento de un lodo antes de la
deshidratación, para garantizar una eficiente y económica separación líquido /
sólido.
4.6.2 ESPESAMIENTO
El espesamiento consiste en utilizar técnicas que ayuden a eliminar un porcentaje
de agua en primer plano.
163
1. (Agua Market, 2000); 2. (Ramírez F, 2008); 3. (Quito, Municipio Metropolitano, 1999);
4. (Vargas, 2006); 5. (IDEAM, 1997); 6. (Jalisco, 2003); 7. Romero, J, 2006
El espesamiento de los lodos tiene lugar con mayor frecuencia en decantadores,
ya sea por gravedad o por flotación.
Fotografía A-5: Espesamiento
Fuente: Agua Azul, 2006.
4.6.2.1 Espesamiento por Gravedad
El espesamiento por gravedad suele realizarse en decantadores estáticos
circulares o rectangulares provistos de rasquetas que arrastran el lodo precipitado
hacia las tolvas y el agua decantada clarificada se extrae por los vertederos
situados en la parte superior. A veces, los decantadores por gravedad, pueden
disponer de lamelas que al aumentar la superficie de decantación permiten
reducir el volumen del decantador, obteniendo los mismos o mejores resultados
en el espesamiento.
4.6.2.2 Espesamiento por Flotación
El espesamiento por flotación, aprovecha la flotabilidad de las partículas (flóculos)
cuando se les adhieren pequeñas burbujas de aire. Para la adherencia de estas
burbujas de aire, basta con presurizar directamente la mezcla de lodos con aire, a
una presión de 6 bares y descomprimir después a la entrada del flotador o
también se puede presurizar directamente agua clarificada que se inyecta
164
1. (Agua Market, 2000); 2. (Ramírez F, 2008); 3. (Quito, Municipio Metropolitano, 1999);
4. (Vargas, 2006); 5. (IDEAM, 1997); 6. (Jalisco, 2003); 7. Romero, J, 2006
después en el propio lodo. [2]El lodo flotado y espesado es retirado de la
superficie mediante frasquetas superficiales.
El espesamiento del lodo, fundamentalmente en la flotación, se ve favorecido
mediante el empleo del poli electrolito adecuado.
La concentración del lodo en materia insoluble, dependerá tanto de la instalación
de procedencia (purgas de decantadores, lavado de filtros) y tipo de estas.
4.6.3 DESHIDRATACIÓN Y SECADO
La deshidratación contempla la reducción del volumen de los lodos, para lo cual el
principio es eliminar la cantidad de líquido presente.
La deshidratación puede producirse de manera natural (mediante lechos de
secado, secado solar), durante un largo periodo de tiempo. También se puede
utilizar máquinas de proceso como los filtros prensa o centrífugas, que acortan el
tiempo de deshidratado, pero manejan cantidades más pequeñas de lodo y,
adicionalmente, son alternativas más costosas.
Para una buena deshidratación, el tamaño y firmeza de los aglomerados del lodo
son un factor importante, de manera que el lodo permanezca poroso durante la
compresión. Se suele utilizar floculantes para alcanzar mayores niveles de
materia seca en las máquinas de deshidratación.
Para la elección de la opción del proceso más apropiado de deshidratación es
importante la consideración de condiciones limitantes como:
• Cantidad de lodo
• Estructura del lodo
• Regulaciones
• Disponibilidad de espacio
• Personal
165
1. (Agua Market, 2000); 2. (Ramírez F, 2008); 3. (Quito, Municipio Metropolitano, 1999);
4. (Vargas, 2006); 5. (IDEAM, 1997); 6. (Jalisco, 2003); 7. Romero, J, 2006
4.6.3.1 Métodos de Deshidratación
Por lo antes mencionado se encuentra una gran variedad de deshidratado, las
mismas que se las puede ver en la tabla A-7, las que se escogerán a la que mejor
se adapte con las necesidades del tratamiento de lodos de agua potable.[2]
Tabla A-7: Métodos de Deshidratación
SISTEMA DE
DESHIDRATACION VENTAJAS DESVENTAJAS
Deshidratado Natural
Bajo consumo de energía y
productos químicos.
Simplicidad de Operación
Área de implementación.
Dependencia de condiciones climáticas.
Lecho de Secado
Bajo costo, Escaso
mantenimiento que precisa,
Elevado contenido en
sólidos del producto final.
Drenaje gravitacional que conlleva a la
formación de otros residuos.
Espacio físico para instalación. Tiempo de
deshidratado
Deshidratación
Mecánica
Áreas de instalación
pequeñas.
Independencia de las
condiciones meteorológicas
Mayor consumo de Energía. Necesidad
de utilizar acondicionadores.
Problemas de ruido por funcionamiento de
los equipos. Capacitación para el buen
manejo y mantenimiento
Centrifugación
Tiempos menores de
deshidratado.
Espacio Pequeño.
Manejo de la velocidad de
deshidratado.
Consumo de Energía. Mantenimiento de
los Equipos.
Filtros al Vacío
Manejo de altas cantidades
de lodo deshidratado.
Disminución en área para
implementación.
Acondicionamiento de lodo.
Mantenimiento periódico del equipo.
Perdida en la eficiencia de filtrado según la
cantidad de material filtrante.
Filtro Prensa de Banda
Alta producción de
deshidratado de lodos.
Alto porcentaje de
deshidratado en menor
tiempo.
Necesidad de un Pretratamiento, manejo
de condiciones de presión.
Mantenimiento y operación del equipo.
166
1. (Agua Market, 2000); 2. (Ramírez F, 2008); 3. (Quito, Municipio Metropolitano, 1999);
4. (Vargas, 2006); 5. (IDEAM, 1997); 6. (Jalisco, 2003); 7. Romero, J, 2006
SISTEMA DE
DESHIDRATACION VENTAJAS DESVENTAJAS
Independencia de
condiciones
meteorológicas.
Filtro de Prensa de
Placas
Grandes cantidades de
lodo deshidratado.
Altos porcentajes d
eliminación de agua en
poco tiempo.
Cambio del tejido Filtrante.
Mantenimiento del Equipo. Utilización
de equipos agregados. Mayor costo de
Implementación y mantenimiento
Fuente: (Ramírez F, 2008)
Elaboración: (Martínez, 2012)
4.7 DISPOSICIÓN FINAL
Luego que se ha seguido una secuencia de tratamiento, la disposición final es el
último paso de un correcto manejo de lodos, donde se debe tomar en cuenta que
lo que no pueda ser revalorizado debe ser dispuesto finalmente de manera
ambientalmente adecuada y segura.
La disposición dependerá del tipo de lodo. Los sitios para disposición final de
lodos deben ser cuidadosamente seleccionados, diseñados técnicamente,
tomando en cuenta criterios geológicos satisfactorios, hidrología, uso actual y
futuro del agua subterránea, geotecnia, estabilidad de pendientes, protección de
la erosión, provisión de servicios, factores socioeconómicos, etc. O a su vez se
puede utilizar para rellenar canteras cuyo suelo fue degradado y con esta
alternativa recuperar la condición inicial de lugares que fueron intervenidos por la
minería.
Es importante destacar que se han hecho estudios en los que una buena
alternativa de lodos de agua potable se puede utilizar para la creación de
cerámica, es decir no funciona como materia prima neta sino como un agregado
167
1. (Agua Market, 2000); 2. (Ramírez F, 2008); 3. (Quito, Municipio Metropolitano, 1999);
4. (Vargas, 2006); 5. (IDEAM, 1997); 6. (Jalisco, 2003); 7. Romero, J, 2006
cuyo fin no daña al ambiente, puesto a que en el proceso de cocción de la
cerámica, el lodo no emite gases nocivos para el ambiente.
De la misma manera se puede vender los lodos tratados par la formación de
cemento, sin olvidar que el principal objetivo no es la generación de recursos
económicos, sino más bien el cuidado ambiental.[3]
168
1. (Agua Market, 2000); 2. (Ramírez F, 2008); 3. (Quito, Municipio Metropolitano, 1999);
4. (Vargas, 2006); 5. (IDEAM, 1997); 6. (Jalisco, 2003); 7. Romero, J, 2006
GLOSARIO DE TÉRMINOS
CRETIB: Corrosividad, reactividad, explosividad, Toxicidad, Inflamabilidad y
patogeneidad.
DBO: Demanda Bioquímica de Oxígeno.
DEMEX: Departamento de Metalurgia Extractiva.
DQO: Demanda Química de Oxigeno.
EPMASEO: Empresa Pública Metropolitana de Aseo.
EPA: Agencia de Protección Ambiental.
EPMAPS: Empresa Pública Metropolitana de Agua Potable y Saneamiento.
FADEBLOCK: Fábrica de Bloques
F1: Filtro uno
INEN: Instituto Ecuatoriano de Normalización.
NECYC: Instituto Ecuatoriano del Cemento
NMP: Número más Probable.
MTV: Unidad Técnica Mesalométricas.
PTAP: Planta de Tratamiento de Agua Potable.
SEMARNAT: Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales.
SF: Sólidos Fijos
SS: Sólidos Suspendidos
SST: Sólidos Suspendidos Totales
ST: Sólidos Totales
SV: Sólidos Volátiles
TULAS: Texto Unificado de Legislación Ambiental Secundaria.
UFC: Unidades formadoras de Colonias
UTC: Unidad Técnica de Color.
YAS1:Yaruqui Sedimentador uno