DISEO DE PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES - PDF

							EVALUACIÓN Y OPTIMIZACIÓN DE LOS PARÁMETROS DE OPERACIÓN DE UN SISTEMA
DE TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL INDUSTRIAL EN LA CIUDAD DE TIJUANA BAJA
                           CALIFORNIA, MEXICO
                          Anna Cristhabel VERDUGO A., J. Guillermo RODRÍGUEZ VENTURA
  Calzada del Tecnológico No. 14418, Mesa de Otay Tijuana B.C., C.P. 22390, Tel/fax: 01(664)6822790,
                               cristhab@hotmail.com; jventura@uabc.mx
                         Palabras clave: Agua residual industrial, Tratamiento, Evaluación y optimización
Introducción: La ciudad de Tijuana y Playas de Rosarito concentran         DQO (195 mg/l), N-T (40.3 mg/l) y SS (124 mg/l), evaluadas a 9.2-
una cantidad importante de establecimientos industriales y de              17.7 km aguas abajo de la descarga de la PTART. Para los fines de
servicios, algunos de los cuales descargan aguas residuales                diseño, se asumen estos valores como los parámetros de calidad del
utilizadas en sus procesos de producción al sistema de alcantarillado,     influente al sistema de humedales (SH’s) y debido a que no existen
además de sus descargas de tipo sanitario. Este tipo de descargas          parámetros de descarga para SH’s en los cuales el agua se destine
presenta el potencial de incluir sustancias tóxicas, corrosivas o          al uso indirecto ( recarga de acuíferos, presas, lagos etc.) se han
explosivas, que pueden interferir con la operación y la integridad del     considerado los reportados en Norteamérica y Europa; DBO5 (10-15
sistema de recolección, conducción y tratamiento de las aguas              mg/l), N-T (2-5 mg/l), P-T (2-4 mg/l) y SS (5-15 mg/l). En modelo
residuales4. Resulta evidente que debido a los riesgos que presentan       general de diseño de SH’s de tipo SSF, el flujo se lleva acabo a
las descargas industriales y comerciales no controladas a la               través del medio arenoso cuyo regimen hidráulico en el medio
integridad del sistema de alcantarillado y tratamiento, a la seguridad     saturado ( suelo granular, arena y grava) es controlado por la
de los trabajadores del organismo operador, y al medio ambiente, el        conductividad hidráulica del medio y el gradiente hidráulico del
organismo deberá contar con un programa adecuado para el control           sistema de acuerdo a la Ley de Darcy (ecuación 1). 38
de las descargas, así como con la jurisdicción y los recursos                         Q = KAS                      ec. 1
financieros necesaria para su instrumentación4. Actualmente, Tijuana       En donde;
                                                                           Q= velocidad de flujo (l/s); Ks = conductividad hidráulica (m/s); A = sección
puede tratar 64 millones de litros, pero su captación diaria de aguas
                                                                           transversal (m2).
residuales es del orden de los 190 millones de litros. Debido a que la     S = gradiente hidráulico o pendiente.
producción de aguas residuales sobrepasa la capacidad, el                  Las características típicas del medio usado en humedales del tipo
excedente se derrama directamente en el océano. El volumen de              SFS aparecen en la tabla 1.
aguas residuales introducidas al mar es un asunto que preocupa. El                Tipo de medio               Porosidad                Ks m3/m2 d
hecho de que Tijuana esta abasteciendo de agua alrededor del 90%
                                                                                  Arena media                   0.42                     420.62
de nuevas familias, pero solo es capaz de tratar el 60% del agua
                                                                                  Arena gruesa                  0.39                     480.06
utilizada. Actualmente, Tijuana puede tratar 64 millones de litros, pero
                                                                                  Arena grava                   0.35                     499.87
su captación diaria de aguas residuales es del orden de los 190
                                                                           Tabla 1. Características típicas del medio de empaque de humedales
millones de litros. Debido a que la producción de aguas residuales
                                                                           SSF.
sobrepasa la capacidad, el excedente se derrama directamente en el
                                                                           Asimismo el SH’s de SSF se considera como un reactor biológico, y
océano. El volumen de aguas residuales introducidas al mar es un
                                                                           su rendimiento puede ser estimado mediante una cinética de primer
asunto que preocupa. El hecho de que Tijuana esta abasteciendo de
                                                                           orden de flujo a pistón para la remoción de DBO y nitrógeno (N-T)
agua alrededor del 90% de nuevas familias, pero solo es capaz de
                                                                           (ecuación 2).
tratar el 60% del agua utilizada. Desafortunadamente algunos de                                    d(DBO)/dt = -K(DBO)                   ec. 2
estos sistemas, principalmente los de tipo industrial no cumplen con       cuya solución conduce a la ecuación 3:
lo establecido por la ley. Es por esto la importancia y necesidad de       (Ce/Ci) = Exp[(-KrA)/Q] ; t = V/Q =ε h A/Q     ec.3
regular las descargas de agua residual antes de ser incorporadas al        y KT = KV ε h
sistema de alcantarillado o al mar. Una de las principales                 en donde:
problemáticas ambientales en la región es la disponibilidad de agua,       Ce = DBO promedio del efluente mg/L. Ci = DBO promedio del influente mg/L.
                                                                           K = constante de velocidad de reacción (d-s-1). KV = Constante de velocidad
así como el tratamiento de efluentes provenientes de usos                  volumetrica (m3/d). KT = Constante de velocidad superficial (m/d). t = tiempo de
industriales. De acuerdo a la Norma Oficial Mexicana NOM-002-              retención hidráulico (d). ε = Porosidad del sistema (fracción decimal).
SEMARNAT-1996, (que deroga a la NOM-002-ECOL-1996) que                     h = Profundidad del agua (m). A = Área superficial del humedal (m2).
establece los limites máximos permisibles de contaminantes en las          Q = Velocidad de flujo diario promedio (m3/d)
descargas de aguas residuales a los sistemas de alcantarillado             En la Tabla 2 se muestran los parámetros de diseño para SH.s
urbano o municipal, el sistema de tratamiento de agua residual de          de SSF.
esta empresa, no esta siendo operado de forma tal o no fue diseñado                    Parámetro                       Unidades                SSF
para cumplir con los limites establecidos por dicha norma, por lo que
es motivo de estudio el encontrar y evaluar alternativas para que                Tiempo de retención                     d                     4-15
                                                                                 Profundidad del agua                   m                    0.3-0.76
dicho sistema       de tratamiento opere satisfactoriamente, y así
                                                                                    Carga orgánica                   Kg/Ha d                   < 67
solucionar este problema, ya sea modificando o eliminando algunas                  Carga hidraúlica                  m3/m2 d               0.014-0.017
de las etapas del proceso productivo y/o eficientizando el sistema de               Area específica                 Ha/103 m3 d              7.14-7.2
tratamiento de agua, propiciando con esto la protección del recurso        Tabla 2 Parámetros de diseño de sistemas de humedales SSF.
hídrico en la zona. Una alternativa de solución al problema anterior,      Con estas condiciones de diseño se realizaron los cálculos para la
es promover el desarrollo de tecnologías que coadyuven a mejorar la        remoción de DBO y nitrógeno, los cuales se presentan a
calidad de los efluentes, ya sea eficientizando las plantas de             continuación.
tratamiento o modificando procesos de producción, y que al mismo           Dadas las características del influente; DBOinfluente = 85 mg/l. DBOefluente = 10
tiempo sean adecuados al contexto socioeconómico de la región.                                                                                    3
                                                                           mg/l. N-Tinfluente = 40.3 mg/l. N-Tefluente = 3.5 mg/l. Flújo Q = 864 m /d. Medio;
Igual de importante es considerar un sistema de tratamiento tal, que       grava 25 mm, n=0.38, Ks=25000 m3/m2,d Profundidad = 0.6 m
se obtenga calidad de agua que pueda ser reutilizada en el proceso         Para la remoción de DBO se calcularon los siguientes parámetros:
que la generó o en alguna otra actividad o área de la empresa.             Area, Tiempo de retención hidráulica, Número de celdas, Largo de
Objetivo, Evaluar y Eficientizar un sistema de tratamiento de agua         celda, Ancho de celda.
residual industrial, con el fin de obtener una descarga de agua con        Para la remoción de nitrógeno N-T, se obtienen los siguientes
una calidad tal, que cumpla con los limites máximos permisibles de         parámertros: Area, Tiempo de retención hidráulica, Número de celda,
los parámetros establecidos por la NOM-002-SEMARNAT-1996,                  Largo de celda, Ancho de celda. Conclusiones: Las dimensiones
para descarga de agua residual a los sistemas de alcantarillado            obtenidas para la remoción de nitrógeno (N-T), son mayores a las
urbano o municipal. Metodología: Debido a que las características          correspondientes al DBO, sin embargo esto garantiza la remoción de
fisicoquímicas y biológicas del agua residual descargada al río            ambos contaminantes y en términos de estos previene los procesos
Tecate cambian a lo largo de la vertiente, en 2003-2004 se                 de eutrofización así como la contaminación de acuíferos con
determinaron las concentraciones promedio anual de DBO5 (86 mg/l),         sustancias nitrogenadas.