3.0 quality of wastewater

Servicios de Consultoría para la determinación de los requerimientos de inversión, costos deoperación y mantenimiento y la valorización de los gastos incurridos en la elaboración de la IniciativaPrivada “Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Taboada”INFORME FINALG:\squintanilla\TOMO I\3.0 CALIDAD DE LAS AGUAS RESIDUALES.docCESEL IngenierosDiciembre 20073.0 CALIDAD DE LAS AGUAS RESIDUALES3.1 IntroducciónEn las normas vigentes del Perú, referidas a las descargas de efluentes de PTARs acuerpos receptores, no se cuenta con normas para descarga de efluentes a las aguasmarinas. Sin embargo para las descargas en la playa, la norma generalmente aplicada esde aguas para la recreación con contacto corporal.3.1.1 Parámetros de la calidad de las Aguas ResidualesLas normas ambientales incluyen el establecimiento de niveles de calidad de aguamedidos en términos de varios parámetros que se consideran:· El riesgo para la salud humana (bacterias entéricas, virus, y parásitos; elementosquímicos)· El riesgo para la vida marina (elementos químicos)· La toxicidad para cultivos alimenticios (elementos químicos)· Los efectos en el suelo (elementos químicos)· La estética del medio ambiente (elementos químicos y características físicas)En las normas ambientales son usadas una variedad de parámetros físicos, químicos ymicrobiológicos para controlar la calidad de las aguas. Las características de estos gruposde parámetros se describen a continuación.Parámetros FísicosLos parámetros Físicos, son importantes no solo desde el punto de vista estético, sinotambién como indicadores para el establecimiento de procesos de tratamiento. Losparámetros físicos de mayor importancia son: Temperatura, Sólidos Suspendidos, SólidosSedimentables, Color, Olor, Material flotante de origen cloacal, Transmisibilidad de luz,Transparencia del agua y Turbidez, entre otrosParámetros BiológicosLas normas establecidas para la protección de la salud humana limitan la presencia debacterias patógenas y de virus enteropatógenos en el ambiente. La razón para laeliminación de estos organismos y unidades virales, es que su proliferación puedeconducir a epidemias de gastroenteritis, cólera, hepatitis, tuberculosis y otrasenfermedades. La presencia de organismos patógenos es usual en aguas residuales notratadas.Las normas de detección de estos organismos se basan en el uso de organismosindicadores, es decir, bacterias comúnmente halladas en la región intestinal de losmamíferos. Ejemplos de esto: coliformes fecales, Escherichia Coli, Estreptococos fecales,enterococos, bacteriófagos, Giardia Lamblia, y huevos intestinales de helmintos. Algunosde estos causan enfermedades cuando son ingeridos, por lo que son usados para indicarla presencia potencial de bacterias patógenas o virus que pueden causar enfermedadesentéricas tales como la fiebre tifoidea, cólera y hepatitis A. Los organismos indicadoresmas comúnmente usados son las bacterias coliformes.Servicios de Consultoría para la determinación de los requerimientos de inversión, costos deoperación y mantenimiento y la valorización de los gastos incurridos en la elaboración de la IniciativaPrivada “Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Taboada”INFORME FINALG:\squintanilla\TOMO I\3.0 CALIDAD DE LAS AGUAS RESIDUALES.docCESEL IngenierosDiciembre 2007Parámetros QuímicosEn este grupo se tienen numerosos parámetros entre los que se pueden distinguir aquellosdenominados parámetros químicos convencionales como son: El oxigeno disuelto (OD) yla Demanda Bioquímica de Oxigeno (DBO5), que es una medida de la concentración demateria orgánica carbonácea en las aguas. Valores inaceptables de estos parámetrosresultan en el aparecimiento de olores, atracción de roedores, altos riesgos para eldesarrollo de la vida acuática por el abatimiento del oxígeno disuelto en el proceso de laestabilización de la materia orgánica, y posibles efectos a la salud en caso de ingestión. Laconcentración de metales pesados y algunos otros agentes inorgánicos en el aguaresidual pueden también conllevar una preocupación de salud. Los contaminantesorgánicos sintéticos son de gran interés por sus implicaciones en la salud del hombre porsus efectos a corto, mediano y largo plazo, que provocan cáncer o efectos teratogénicos.Algunos constituyentes de las aguas residuales que pueden ser tóxicos a los organismosmarinos incluyen el amoniaco, el cloro residual, los pesticidas, los fertilizantes fosfatados,los solventes y los metales pesados. Los factores que pueden afectar la toxicidad de loscontaminantes son las características físicas, químicas y biológicas de las aguasreceptoras, la temperatura, el pH y la salinidad.3.1.2 Normas de Calidad de AguaLas normas peruanas sobre la calidad del agua, clasifican a las corrientes de aguas por suuso en seis categorías:I. Aguas de Abastecimiento doméstico con simple desinfecciónII. Aguas de abastecimientos domésticos con tratamiento equivalente a procesoscombinados de mezcla, coagulación, sedimentación, filtración y cloración,aprobados por el Ministerio de Salud.III. Aguas para riego de vegetales de consumo crudo y bebida de animalesIV. Aguas de zonas recreativas de contacto primario (baños y similares).V. Aguas de zonas de pesca de mariscos bivalvosVI. Aguas de zonas de Preservación de Fauna Acuática y Pesca Recreativa oComercial.En los siguientes cuadros se muestran los Limites Máximos Permisibles según la LeyGeneral de las AguasI.- LIMITES BACTERIOLÓGICOS, en N.M.P./100 ml*USOSI II III IV V VIColiformes Totales 8.8 20,000 5,000 5,000 1,000 20,000Coliformes fecales 0 4,000 1,000 1,000 200 4,000*Entendidos como valor máximo en 80% de 5 ó más muestras mensualesFuente: LEY GENERAL DE LAS AGUAS Capitulo IV de la Clasificación de los Cursos de Agua y deLas Zonas Costeras Del País.Servicios de Consultoría para la determinación de los requerimientos de inversión, costos deoperación y mantenimiento y la valorización de los gastos incurridos en la elaboración de la IniciativaPrivada “Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Taboada”INFORME FINALG:\squintanilla\TOMO I\3.0 CALIDAD DE LAS AGUAS RESIDUALES.docCESEL IngenierosDiciembre 2007II.- LIMITES DE DEMANDA BIOQUIMICA DE OXIGENO (DBO5) a 5 DIAS y 20ºCY DE OXIGENO DISUELTO (O.D).USOSPARAMETRO I II III IV V VIDBO5, en mg/L 5 5 15 10 10 10OD, en mg/L 3 3 3 3 5 4Fuente: LEY GENERAL DE LAS AGUAS Capitulo IV de la Clasificación de los Cursos de Agua y deLas Zonas Costeras Del País.III.- LIMITES DE SUSTANCIAS POTENCIALMENTE PELIGROSAS USO (2)USOSPARAMETROS I II III V VISelenio 10 10 50 5 10Mercurio 2 2 10 0.1 0.2PCB 1 1 1+ 2 2Esteres Ftalatos 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3Cadmio 10 10 50 0.2 4Cromo 50 50 1,000 50 50Níquel 2 2 1+ 2 **Cobre 1,000 1,000 500 10 *Plomo 50 50 100 10 30Zinc 5,000 5,000 25,000 20 **Cianuros (CN) 200 200 1+ 5 5(*)Fenoles 0.5 1 1+ 1 100Sulfuros 1 2 1+ 2 2Arsénico 100 100 200 10 50Nitratos (N) 10 10 100 N.A N.AValores en mg/m3 (ó ppb)* Pruebas de 96 horas LC50 multiplicadas por 0.1LC50: Dosis letal para provocar 50% de muertes o inmovilización de la especie del BIO ENSAYO** Pruebas de 96 horas multiplicadas por 0.021+ Valores a ser determinados. En caso de sospechar su presencia se aplicará los valores de la columna Vprovisionalmente.(2) Para el uso de aguas IV no es aplicableN.A. Valor no aplicable.Fuente: LEY GENERAL DE LAS AGUAS Capitulo IV DE LA Clasificación de los Cursos de Agua y de LasZonas Costeras Del País.En general las normas peruanas son consistentes con otras normas internacionales. Sinembargo, las normas peruanas no hacen una distribución explícita entre agua marina yagua fresca. Las clases I, II y III se aplican claramente a aguas frescas, pero las clases IV,V, y VI presumiblemente se aplican a ambas aguas frescas y marinas.Servicios de Consultoría para la determinación de los requerimientos de inversión, costos deoperación y mantenimiento y la valorización de los gastos incurridos en la elaboración de la IniciativaPrivada “Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Taboada”INFORME FINALG:\squintanilla\TOMO I\3.0 CALIDAD DE LAS AGUAS RESIDUALES.docCESEL IngenierosDiciembre 20073.2 Estudios ExistentesLa expresión de las características de un agua residual puede hacerse de muchasmaneras, dependiendo de su propósito especifico, sin embargo vale la pena anotar quetoda caracterización de aguas residuales implica un programa de muestreo apropiadopara asegurar representatividad de la muestra y un análisis de laboratorio de conformidadcon normas estándar que aseguren precisión y exactitud en los resultados.Aunque en la practica como se vera a continuación, existen caracterizaciones típicas deaguas residuales, las cuales son muy importantes como referencia de los parámetros deimportancia por analizar y de su magnitud, hay que recordar que cada agua residual esúnica en sus características y esta puede variar de acuerdo a los usos y costumbres delagua potable.Los estudios existentes de calidad de las aguas residuales del subsistema Taboadacorresponden a los realizados por Parsons Engineering Science Inc. y los muestreosrealizados por el equipo de evaluación de calidad de SEDAPAL, valores que han sidoanalizados y comentados en el presente informe, en:Ø Estudio de Prefactibilidad y Factibilidad de tratamiento de las Aguas ResidualesØ Estudios realizados por SEDAPAL.3.2.1 Estudio de Prefactibilidad y Factibilidad de Tratamiento de las AguasResidualesA.- Estudio de Pre FactibilidadLos resultados de los análisis realizados a las aguas residuales, durante el estudio dePrefactibilidad, se muestran en el Cuadro 3.1, permitiendo señalar las siguientesobservaciones para los principales parámetros.Demanda Bioquímica de Oxigeno y Sólidos SuspendidosCon relación a la DBO5, han sido encontrados valores en el emisor N° 6 entre 198 y 453mg/l y en el colector Argentina entre 217 y 460 mg/l.En cuanto a los sólidos suspendidos, para el emisor N° 6 152 y 666 mg/l y Costaneroentre 188 y 504 mg/l y para el colector Argentina entre 312 y 363 mg/l.Los colectores Argentina y el Emisor N° 6 preferentemente, reciben descargas liquidasindustriales sin tratamiento, lo cual eleva la carga orgánica.Metales PesadosMuestreos indicaron que en Lima, las aguas residuales exceden constantemente lasnormas existentes para el hierro, manganeso, níquel y plomo. Esta evaluación se realizadesde el aspecto referido al posible uso de las aguas residuales en la agricultura.La cantidad de plomo en el emisor Comas contiene cantidades superiores al limite máximopermisible, de plomo, Zinc en los emisores Centenario y Costanero; de plomo, zinc ycromo en los emisores N° 6 y Surco.Servicios de Consultoría para la determinación de los requerimientos de inversión, costos deoperación y mantenimiento y la valorización de los gastos incurridos en la elaboración de la IniciativaPrivada “Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Taboada”INFORME FINALG:\squintanilla\TOMO I\3.0 CALIDAD DE LAS AGUAS RESIDUALES.docCESEL IngenierosDiciembre 2007Por otro lado el Colector Argentina es calificado como el que recibe la mayor cantidad ydiversidad de los residuos líquidos industriales sin tratamiento, y algo menor los colectoresN° 19 y Bocanegra.En el cuadro N° 3.1 se muestran las características promedias de las aguas residualespara los emisores y colectores estudiados.Cuadro 3.1Calidad de las Aguas Residuales Crudas en los Colectores:DBO5 y Sólidos SuspendidosLocaciónCaracterísticas Medidas Características PromedioCaudal(m3/s)DBO5(mg/l)SS(mg/l)Caudal(m3/s)DBO5(mg/l)SS(mg/l)Comas 1.87 - 3.05 154 - 288 58 - 352 2.5 215 206Argentina 1.46 - 1.77 217 - 460 312 - 363 1.6 323 413Centenario 4.43 - 4.94 133 - 371 30 - 352 4.6 243 255Costanero 3.26 - 4.08 103 - 213 188 -504 3.7 149 282Surco 5.17 - 6.86 110 - 241 198 - 344 6.3 160 277Nº 6 1.27 - 2.01 198 - 453 152 - 666 1.6 331 417Cantogrande 0.42 - 0.82 330 - 395 1008 0.6 363 1008Mendoza 0.62 - 0.73 220 - 226 630 0.7 224 630Villa Maria 0.01 - 0.06 470 - 653 1418 0.1 562 1418Nº 19B 0.80 - 1.10 297 - 360 372 0.1 329 372Boca Negra 0.12 - 0.16 46 - 84 116 0.1 65 116Tungasuca 0.04 - 0.22 302 366 0.1 302 366Fuente: Estudio de Prefactibilidad del Proyecto “Manejo de las Aguas Residuales de Lima Metropolitana”Año 1 996En el Cuadro 3.2 muestra la comparación de los resultados analíticos con la norma decalidad de agua para irrigación en el Perú con relación a los metales pesados.Servicios de Consultoría para la determinación de los requerimientos de inversión, costos de operación y mantenimiento y la valorización de los gastosincurridos en la elaboración de la Iniciativa Privada “Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Taboada”INFORME FINALG:\squintanilla\TOMO I\3.0 CALIDAD DE LAS AGUAS RESIDUALES.docCESEL IngenierosDiciembre 2007Cuadro N° 3.2Calidad de las Aguas Residuales Crudas en los Colectores (mg/l): Metales PesadosLocación Arsénico Cadmio Zinc Cobre Cromo Hierro Manganeso Mercurio Níquel Plata Plomo(As) (Cd) (Zn) (Cu) (Cr) (Fe) (Mn) (Hg) (Ni) (Ag) (Pb)Comas 0.0029 - 0.6 0.005 - 0.01 0.47 - 1.18 0.17 - 1.13 0.001 - 0.1 0.7 - 1.73 0.03 - 0.13 0.1 - 0.67 0.002 - 0.02 0.01 - 0.03 0.14 - 0.25Argentina A 0.005 - 0.0399 0.001 - 0.03 0.62 - 0.99 0.14 - 1.09 0.04 - 0.53 1.61 - 2.38 0.005 - 0.05 0.59 - 10.1 0.02 - 0.04 0.01 - 0.02 0.3 - 0.45Centenario 0.006 - 0.43 0.01 - 0.03 0.32 - 1.11 0.06 - 0.23 0.07 - 0.54 1.21 - 2.66 0.01 - 0.15 0.1 - 2.3 0.002 - 0.02 0.01 - 0.04 0.08 - 0.44Costanero 0.005 - 0.042 0.001 - 0.02 0.3 - 0.65 0.04 - 0.06 0.001 - 0.03 0.9 - 2.62 0.02 - 0.05 0.45 - 0.95 0.02 - 0.03 0.01 - 0.03 0.05 - 0.39Surco 0.0018 - 0.0212 0.005 - 0.015 0.31 - 0.85 0.09 - 0.18 0.03 - 0.08 0.62 - 2.6 0.005 - 0.05 0.6 - 6.02 0.01 - 0.02 0.01 - 0.02 0.001 - 0.49No. 6* 0.005 - 0.15 0.01 - 0.03 0.3 - 0.85 0.05 - 0.21 0.2 - 1.98 1.49 - 4.02 0.01 - 0.12 0.1 - 0.55 0.002 - 0.02 0.01 - 0.04 0.08 - 0.28Cantogrande 0.01 - 0.0115 0.01 - 0.02 0.31 - 0.33 0.15 - 0.44 0.01 - 0.02 2.56 - 2.77 0.06 - 0.08 1.77 - 5.61 <0.02 f =" ((i">99.9Cu 0.50 88.6Fe 1.00 16.10Mn 0.05 61.8Hg 10.0 95.6Pb 0.10 28.5METALES PESADOS EN AGUAS RESIDUALES(As, Zn, Cu, Fe, Mn, Hg, Pb).En la figura que sigue se aprecia la repetición de las concentraciones de los metalespesados en estudio y que uno de los valores de Plata se eleva demasiado en relación conla secuencia de los datos restantes, lo que se puede explicar por la posible falla de latécnica analítica empleada. Este tipo de datos regularmente se eliminan del proceso deevaluación estadístico por considerarse aberrantes.0.512510203040506070809095989999.54.5E-41E-30.010.1METALES PESADOS EN AGUAS RESIDUALES(Cd, Ni y Ag).METALES PESADOS, en ppbPROBABILIDAD, en %MP C % PCd 0.05 90.8Ni 0.002 1.3Ag 0.05 85.8Servicios de Consultoría para la determinación de los requerimientos de inversión, costos deoperación y mantenimiento y la valorización de los gastos incurridos en la elaboración de la IniciativaPrivada “Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Taboada”INFORME FINALG:\squintanilla\TOMO I\3.0 CALIDAD DE LAS AGUAS RESIDUALES.docCESEL IngenierosDiciembre 2007B.- Estudio de FactibilidadEn el Estudio de Factibilidad de PTAR y Emisor Norte, elaborado por Parsons, sepresentan los resultados promedios de la calidad de aguas residuales y el programa demedición de caudal de las cuatro cuencas consideradas más importantes para el proyecto.En general, el promedio de los constituyentes de concentración en aguas residuales esconsistente con aquellas aguas residuales domésticas normales con la excepción dealgunos metales.La presencia de los metales pesados como Arsénico, Cadmio, Zinc, Cobre, Cromo,Mercurio, Níquel, Plata y Plomo se explica por las descargas Industriales. Algunos deestos elementos presentan mayores niveles de concentración que los establecidos en lasnormas de calidad para riego (máximo 0.1 mg/l para plomo y 0.25 mg/l para el Zinc).La presencia de algunos de estos metales resulta preocupante por la posible acumulacióny bio-acumulación en subproductos de tratamiento o en las especies ictiológicas presentesen la zona de descarga.Se considera que las aguas residuales de Lima son de calidad mediana; el contenido delos metales pesados, se encuentra generalmente dentro de los estándares de Lima,excepto en Coliformes totales, fecales, estreptococos fecales, grasas y aceites, así comoen DBO y DQO. El cuadro Nº 3.3 permite conocer la calidad de cuatro descargasconsideradas las más importantes.Servicios de Consultoría para la determinación de los requerimientos de inversión, costos deoperación y mantenimiento y la valorización de los gastos incurridos en la elaboración de la IniciativaPrivada “Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Taboada”INFORME FINALG:\squintanilla\TOMO I\3.0 CALIDAD DE LAS AGUAS RESIDUALES.docCESEL IngenierosDiciembre 2007Cuadro Nº 3.3Concentraciones Constituyentes y Metales en Aguas ResidualesParámetros UnidadesDescargas Principales ConcentraciónComas Centenario Costanero N° 6 mediaCaudal m3/seg 2.22 2.97 3.03 2.13Coliformes Totales MPN/100 ml 2.09x107 2.84x107 2.48x107 5.75x107 2.96x107Coliformes Fecales MPN/100 ml 1.40x107 1.92x107 1.40x107 2.98x107 1.79x107Estreptococos fecales MPN/100 ml 1.12x107 5.54x107 8.06x107 1.82x107 3.49x107DBO mg/l 215 243 149 341 230DQO mg/l 714 815 655 981 781Grasas y Aceites mg/l 47 51 44 77 53Nitrógeno Total mg/l 45 50.2 38.4 54.2 46Amonio N mg/l 37.4 37.2 31 43.2 37Orgánico N mg/l 9 17 4 12 10Nitritos mg/l 0.15 0.016 0.19 0.016 0.10Nitratos mg/l 7.4 0.3 1.46 0.38 2Fósforo Total mg/l 8 9.1 7.2 10.6 9Arsénico mg/l 0.154 0.096 0.018 0.044 0.075Cadmio mg/l 0.014 0.014 0.013 0.018 0.015Zinc mg/l 0.67 0.51 0.39 0.43 0.493Cobre mg/l 0.45 0.12 0.05 0.13 0.172Cromo total mg/l 0.06 0.37 0.02 0.84 0.298Fierro mg/l 1.4 2.47 1.44 2.11 1.865Manganeso mg/l 0.066 0.066 0.032 0.058 0.054Mercurio mg/l 0.0005 0.0008 0.0007 0.0003 0.001Níquel mg/l 0.02 0.02 0.03 0.02 0.023Plata mg/l 0.03 0.03 0.018 0.033 0.027Plomo mg/l 0.17 0.22 0.22 0.19 0.203Alcalinidad Total mg/l 261 257 220 286 253Dureza Total mg/l 444 322 309 370 354Bicarbonatos mg/l 261 257 220 286 253Cloruros mg/l 127 126 81 199 128Fluoruros mg/l 0.16 0.16 0.15 0.15 0Sulfatos mg/l 321 233 221 254 253Sólidos totales mg/l 1,183 1,129 1,046 1,460 1,184Sólidos Suspendidos mg/l 206 255 282 417 286Sólidos Disueltos mg/l 977 874 763 1,043 898Sólidos Volátiles mg/l 458 457 446 558 475Sólidos Sedimentables Ml/1-h 4.3 4.6 4 8.1 5Hidrocarburos solubles mg/l 2.7 2.5 1 3.6 2Fuente: Estudio de Falibilidad de PTAR y Emisor de Lima Norte, 1999 - 2000En el cuadro Nº 3.4 se presentan las concentraciones, con fines de diseño preliminarsegún el estudio de Factibilidad, y representación de los niveles que pudieran seresperados en las aguas residuales no tratadas que llegarán a la PTAR Taboada.Servicios de Consultoría para la determinación de los requerimientos de inversión, costos deoperación y mantenimiento y la valorización de los gastos incurridos en la elaboración de la IniciativaPrivada “Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Taboada”INFORME FINALG:\squintanilla\TOMO I\3.0 CALIDAD DE LAS AGUAS RESIDUALES.docCESEL IngenierosDiciembre 2007Cuadro Nº 3.4Concentraciones Estimadas de Constituyente de Desagüe para el diseño preliminarConstituyente Concentración en Agua ResidualDemanda Bioquímica de Oxigeno 230 mg/lColiformes Fecales 2x107 MPN/100 mlGrasas y Aceites 50 mg/lNitrógeno Kjeldahl total (como N) 44 mg/lAmonio (como N) 25 mg/lFósforo Total (como P) 9 mg/lSólidos suspendidos totales 280 mg/lTemperatura 20º CFuente: Estudio de Falibilidad de PTAR y Emisor de Lima Norte, 1999 - 20003.2.2 Estudios realizados por SEDAPALDe los estudios realizados por el Equipo de Evaluación de SEDAPAL, en marzo del 2 003y octubre del 2 004, debido al crecimiento poblacional y el consumo restringido en algunaszonas, las concentraciones de DBO y Coliformes Fecales han aumentado.En el cuadro 3.5 y 3.6, se muestran los resultados de los análisis realizados a losdesagües de los principales colectores del Sub-Sistema Taboada.Cuadro Nº 3.5Resultados de análisis de desagües de los principales colectoresSub-Sistema Taboada, 2 003Fuente: SEDAPALServicios de Consultoría para la determinación de los requerimientos de inversión, costos deoperación y mantenimiento y la valorización de los gastos incurridos en la elaboración de la IniciativaPrivada “Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Taboada”INFORME FINALG:\squintanilla\TOMO I\3.0 CALIDAD DE LAS AGUAS RESIDUALES.docCESEL IngenierosDiciembre 2007Cuadro Nº 3.6Resultados de análisis de desagües de los principales colectoresSub-Sistema Taboada, 2 004Parámetros Unidad demedidaHora 11:30a.m. ColectorCostaneroHora 12:25a.m. ColectorCentenarioHora 12:40a.m. ColectorComasHora 1:00p.m. ColectorBocanegraHora 2:35 p.m.Colector N° 6pH Sin Unidad 7.83 7.59 7.62 7.96 7.67DBO mg/l 340 305 340 380 380Coliformestotales NMP/100 ml 1.7x108 1.1x108 8x107 1.7x107 1,7x108Coliformestermotolerantes NMP/100 ml 1.3x108 3x107 8x106 2.7x106 3x107Fuente: Equipo Evaluación de Calidad – SEDAPAL, 2004Si bien los puntos de muestreo del trabajo realizado por SEDAPAL en el 2 003 y 2 004 nohan sido los mismos que los de Parsons en el año 2 000, según esta fuente de informaciónse podría aseverar, que la carga orgánica en los desagües de Lima ha incrementado, estose debe principalmente al crecimiento poblacional y el consumo restringido en algunaszonas, especialmente en las épocas de estiaje. La DBO, por ejemplo, en el año 2 000, eraen promedio 230 mg/l, habiéndose elevado hasta 300 mg/l en el año 2 004. Así mismo, loscoliformes totales se han incrementado en los desagües de cada uno de los colectoresanalizados.De acuerdo a la primera caracterización de las aguas residuales en cada colectorrealizada por Parsons (2 000), podríamos decir que la concentración media de DBO yColiformes Totales de estos desagües podrían considerarse de concentración Media,según la caracterización Metcalf & Eddy, mientras que con los resultados de SEDAPAL (2004), la caracterización seria de Media-Alta.De acuerdo al estudio de Factibilidad de PTAR y emisor Norte realizado por PARSONS,en la primavera de 1 996 y verano de 1 997, se hicieron estudios de la calidad de agua demar frente a Lima. Se analizaron parámetros tales como:Parámetros Físicos Parámetros Químicos Parámetros Biológicos- Temperatura - Oxigeno disuelto - Coliformes totales- Salinidad - Fosfatos - Coliformes Fecales- Transparencia - Sulfatos - Salmoneras- pH - Hidrocarburos - Vidrio Cólera- Metales pesados - Fitoplancton- ZooplanctonEl estudio reveló las siguientes condiciones:· Las temperaturas del Agua Residual variaban desde 16,6 hasta 22,5 °C.· La Salinidad Superficial fluctuaba entre 34,75 y 34,90 partes por millar.· Los SS en la Bahía de Miraflores mostraron valores de hasta 34 mg/l.· La transparencia del agua estuvo por debajo de lo normal en todas las áreas costeras,con la transparencia mas baja de 0,3 m cerca de puntos de descarga principales de LaServicios de Consultoría para la determinación de los requerimientos de inversión, costos deoperación y mantenimiento y la valorización de los gastos incurridos en la elaboración de la IniciativaPrivada “Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Taboada”INFORME FINALG:\squintanilla\TOMO I\3.0 CALIDAD DE LAS AGUAS RESIDUALES.docCESEL IngenierosDiciembre 2007Chira y Comas. Esta condición afecta seriamente la producción primaria defitoplancton y puede tener consecuencias adversas para la vida marina en general.· Las concentraciones de la Demanda bioquímica de Oxigeno (DBO), fluctuaron entre1,7 y 1,9 mg/l estos valores son un indicativo de ingresos externos de materiaorgánica del desagüe.· La concentración de Oxigeno disuelto superficial varía entre 1,4 y 8,3 mg/l· Cerca de las desembocaduras de los ríos se obtuvieron valores de pH tan altos como10,27 lo cual es hostil para la vida marina.· La concentración superficial de fosfato fluctuaron entre 0,53 y 11,8 mg-at/l, mientrasque el nitrato alcanzo 6,55 mg-at/l: El azufre fluctuó entre 1,38 y 14,4%.· Fueron encontrados altos niveles de metales tales como: cobre, plomo y mercurio através de toda la porción norte del área de estudio, particularmente en los sedimentos.· El cobre fue medido en niveles de hasta 230 mg/kg, y los hidrocarburos alcanzaronhasta 26,2 mg/kg de peso seco.3.3 Comentario a los parámetros de calidad de las aguas residuales a tratarDe los estudios en la Prefactibilidad el 2 000 y el realizado por el Equipo de Evaluación deSEDAPAL el 2 004, se puede apreciar un incremento en la concentración de parámetroscomo DBO y Coliformes Totales, explicable en términos de la forma de muestreo (puntualo compuesto) o al incremento poblacional durante esos años.Según el estudio de Factibilidad del 2 000, la concentración de metales pesados seencuentra generalmente dentro de los valores límites de Ley General de Aguas, no así lade Coliformes totales, fecales, estreptococos fecales, grasas y aceites, DBO y DQO. Serequiere efectuar estudios de caracterización de las aguas residuales correspondientes alas áreas de drenaje del Subsistema Taboada para determinar los parámetros de diseñoen caso se implementare el Proyecto.De acuerdo a los resultados obtenidos de los trabajos realizados en el Estudio deFactibilidad, puede observarse que en muchos de los casos los parámetros sobrepasanlas normas peruanas, tanto para la clase IV como para la clase V.Los valores de las concentraciones de contaminantes, reportados por SEDAPAL de 1 995a 2 004, se han procesado para determinar su probabilidad cuyas rectas de mejor ajustese muestran en las siguientes figuras y el resumen de las concentraciones a las diferentesprobabilidades se presenta a continuación.Servicios de Consultoría para la determinación de los requerimientos de inversión, costos deoperación y mantenimiento y la valorización de los gastos incurridos en la elaboración de la IniciativaPrivada “Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Taboada”INFORME FINALG:\squintanilla\TOMO I\3.0 CALIDAD DE LAS AGUAS RESIDUALES.docCESEL IngenierosDiciembre 2007Cuadro Nº 3.7Concentraciones de contaminantes a diferentes probabilidadesPARAM Y/O CONTPROBABILIDAD, en %15 50 85CONCENTRACIONDBO mg/L 202 311 484DQO mg/L 216 769 1051GyA mg/L 43.2 53.7 67.4P - TOTAL mg/L 7.5 9.8 13.2SST mg/L 158 325 669SAAM mg/L 6.3 7.9 10.1ALC mg/L 232 251 279N - TOT mg/L 40.2 46.2 53.7CFNMP/100mL 1.14E+07 3.50E+07 1.07E+08CTNMP/100mL 2.32E+07 6.34E+07 1.74E+08Fuente: Elaboración PropiaSe observa que el comportamiento de los parámetros en estudio es irregular resaltando elhecho de provenir de diferentes fechas de muestreo y de resultar del análisis de muestrassimples y compuestas. Sin embargo no existe otra fuente de información por lo que seconsiderarán algunos de estos valores para el diseño de las unidades de la planta detratamiento.0.512510203040506070809095989999.51.6101001000CONCENTRACION DE PARAMETROS Y CONTAMINANTES.AGUAS RESIDUALES DE LIMA, PERU.CONCENTRACION, en mg/LPROBABILIDAD, en %PROB 15% 50% 85%DBO 202 311 484DQO 216 769 1051GyA 43.2 53.7 67.4P TOT 7.5 9.8 13.1SST 158 325 669SAAM 6.3 7.9 10.1ALC 232 251 279N TOT 40.2 46.2 53.7Servicios de Consultoría para la determinación de los requerimientos de inversión, costos deoperación y mantenimiento y la valorización de los gastos incurridos en la elaboración de la IniciativaPrivada “Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Taboada”INFORME FINALG:\squintanilla\TOMO I\3.0 CALIDAD DE LAS AGUAS RESIDUALES.docCESEL IngenierosDiciembre 2007Se observa que el rango de valores de la concentración de DBO se encuentra entre el 45 y68% de probabilidad. En el 15% de las veces se podrán presentar concentracionessuperiores a los 484 mg/L.El valor de la DQO de 780 mg/L corresponde al valor de probabilidad del 52%, es decir,similar al valor promedio. En el 15% de las veces se esperan valores superiores a los 1051mg/L.La concentración del nitrógeno total de Kjeldhal de 61 mg/L corresponde al de unaprobabilidad del 97% que para fines de diseño se ha elegido un valor con una bajaprobabilidad de ocurrencia. Al 50% de probabilidad se presentarán valores de 46.2 mg/L.La concentración de diseño de fósforo, 9,0 mg/L, se presentará en el 37% de las veces yal 50% de probabilidad de 9,8 mg/L.La concentración de SST de diseño, 280 mg/L, se presentará en el 42% de las veces ysegún la curva de valores de mejor ajuste, en el 50% de probabilidad la concentraciónesperada será de 325 mg/L.El valor de la alcalinidad se aproxima al 50% de probabilidad.0.512510203040506070809095989999.510000001E71E81E9COLIS FECALES,COLIS TOTALES, en NMP/100 mLPROBABILIDAD, en %PROB 15% 50% 85%CF 1.14E7 3.50E7 1.07E8CT 2.32E7 6.34E7 1.74E8CONCENTRACION DE BACTERIAS COLIFORMES.AGUAS RESIDUALES DE LIMA, PERU.Las concentraciones de coliformes fecales de 30x106 NMP/100 ml corresponden al 44%de probabilidad. En el 50% de las veces se observan valores iguales o superiores a35x106.Los conteos de coliformes totales señalan un valor de diseño de 200x106 NMP/100 ml y sepresenta con una probabilidad menor o igual al 90%. Se considera un valor muy alto parael diseño de las unidades de tratamiento (la literatura técnica señala que lasServicios de Consultoría para la determinación de los requerimientos de inversión, costos deoperación y mantenimiento y la valorización de los gastos incurridos en la elaboración de la IniciativaPrivada “Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Taboada”INFORME FINALG:\squintanilla\TOMO I\3.0 CALIDAD DE LAS AGUAS RESIDUALES.docCESEL IngenierosDiciembre 2007concentraciones de este parámetro, Coliformes totales varía de 2x106 a 10x108 y deColiformes fecales de 1x106 a 1x108 NMP/100mL).La comparación de los valores de coliformes fecales a coliformes totales muestra unarelación, al 50% de probabilidad, de 0.55. En la literatura técnica la concentraciónreportada de CT es de 10x106 a 10x 108 y de CF de 1x106 a 1x 108 NMP/100 ml. Larelación de CF a CT es de 0.1. Según esta relación la concentración de CF en las aguasresiduales sería de 6,34x106 y no de 35x106 NMP/100mL.Se concluye que, para fines de diseño, los principales parámetros de materia orgánica,DBO y DQO, corresponden a valores detectados en el 50% de probabilidad. Loscontaminantes cuyas concentraciones se consideran elevadas son NTK y coliformes, en elsiguiente Cuadro 3.8 se presenta esta información.Cuadro 3.8 Caracterización de los desagües a ser tratadosVARIABLE UNIDAD CRITERIOCONCENTRACION% PROBABILIDADpHAlcalinidad mg/L 253 48Temperatura °C 20DBO TOT mg/L 300 -380 45.2 - 68.2DBO SOL 60% DBO TOT 180 - 228DQO TOT mg/L 780 52.2DQO SOL 60% DQO TOT 468NTK mg/L 61 97.2P-Total mg/L 9 37SST mg/L 280 41.8SSF mg/L 60SSV mg/L 220CF NMP/100mL 3,0 x 107 44.4CT NMP/100mL 2,0 x 108 95Streptococcus NMP/100mL 3,49 x 107Fuente: Elaboración PropiaExisten otros parámetros de importancia en el diseño de los reactores anaeróbicos y serelacionan con la concentración de materia orgánica carbonácea soluble, medida entérminos de la DBO y DQO. En la literatura se reconoce que la relación de laconcentración de material soluble respecto al total es del 60%. De esta forma se considerauna concentración de DBO SOLUBLE de 180 a 228 mg/L y de DQO SOLUBLE de 468mg/L que se clasificarían, desde el punto técnico de diseño de reactores anaeróbicos, deaguas de concentración baja. Algunos autores recomiendan que cuando el valor de laDQO sea menor de 1000 mg/L el tratamiento de las aguas se realice mediante un procesobiológico aerobio.Servicios de Consultoría para la determinación de los requerimientos de inversión, costos deoperación y mantenimiento y la valorización de los gastos incurridos en la elaboración de la IniciativaPrivada “Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Taboada”INFORME FINALG:\squintanilla\TOMO I\3.0 CALIDAD DE LAS AGUAS RESIDUALES.docCESEL IngenierosDiciembre 2007En el siguiente Cuadro 3.9 se muestran los valores de las concentraciones que seemplearán para el diseño de las unidades de tratamiento y se comparan con losreportados en la literatura técnica observándose que las aguas presentan característicasde aguas con concentraciones ligeramente superiores a los valores mediosCuadro 3.9 Concentración y clasificación de las aguas residualesde la población de Lima, Perú.PTAR TABOADACALIDAD DE LAS AGUAS RESIDUALESPARÁMETRO BAJA MEDIA ALTADemanda Bioquímica de Oxígeno, DBO5 total mg/l 300 - 380 100 220 400Demanda Química de Oxígeno, DQO total mg/l 780 250 500 1000Sólidos Totales mg/l - 350 720 1200Sólidos Totales Volátiles mg/l - 185 365 600Sólidos totales fijos mg/l - 165 355 600Sólidos disueltos totales mg/l - 250 500 850Sólidos disueltos volátiles mg/l - 105 200 325Sólidos disueltos fijos mg/l - 145 300 525Sólidos suspendidos totales mg/l 280 100 220 350Sólidos suspendidos volátiles mg/l 220 80 165 275Sólios suspendidos fijos mg/l 60 20 55 75Sólidos sedimentables ml/l-h - 5 10 20Sustancias activas al azul de metileno, SAAM mg/l - - -Fósforo total mg/l 9 4 8 15Grasas y aceites mg/l 50 100 150Nitrógeno Total, NTK mg/l 61 - -Nitrógeno amoniacal mg/l - 12 25 50Nitrógeno orgánico mg/l - - - -Coliformes fecales NMP/100ml 3.00E+07 - - -CLASIFICACIÓN SEGÚN LACONCENTRACION DE MATERIAORGÁNICAUNIDAD MEDICION* Con base en los registros obtenidos ---Fuente: INGENIERÍA DE AGUAS RESIDUALES (Autor: Metcalf & Eddy)