5.1.5 Los sistemas de lagunas deben ubicarse en un área suficientemente extensa y
fuera de la influencia de cauces sujetos a torrentes y avenidas, y en el caso de
no ser posible, se deberán proyectar obras de protección. El área deberá estar
lo más alejada posible de los centros poblados, recomendándose las
siguientes distancias:
_ 500 m como mínimo para tratamientos anaerobios;
_ 200 m como mínimo para lagunas facultativas;
_ 100 m como mínimo para sistemas con lagunas aeradas; y
_ 100 m como mínimo para lodos activados y filtros percoladores.
Las distancias deben justificarse en el estudio de impacto ambiental. El
proyecto debe considerar un área de protección alrededor del sistema de
tratamiento, determinada en el estudio de impacto ambiental.
El proyectista podrá justificar distancias menores a las recomendadas si se
incluye en el diseño procesos de control de olores y de otras contingencias
perjudiciales.
5.1.6 A partir del ítem 5.2 en adelante se detallan los criterios que se utilizarán para
el dimensionamiento de las unidades de tratamiento y estructuras
complementarias. Los valores que se incluyen son referenciales y están
basados en el estado del arte de la tecnología de tratamiento de aguas
residuales y podrán ser modificadas por el proyectista previa presentación, a la
autoridad competente, de la justificación sustentatoria basada en
investigaciones y el desarrollo tecnológico. Los resultados de las
investigaciones realizadas en el nivel local podrán ser incorporadas a la norma
cuando ésta se actualice.
5.2 Obras de llegada
5.2.1 Al conjunto de estructuras ubicadas entre el punto de entrega del emisor y los
procesos de tratamiento preliminar se le denomina estructuras de llegada. En
24
términos generales dichas estructuras deben dimensionarse para el caudal
máximo horario.
5.2.2 Se deberá proyectar una estructura de recepción del emisor que permita
obtener velocidades adecuadas y disipar energía en el caso de líneas de
impulsión.
5.2.3 Inmediatamente después de la estructura de recepción se ubicará el
dispositivo de desvío de la planta. La existencia, tamaño y consideraciones de
diseño de estas estructuras se justificarán debidamente teniendo en cuenta los
procesos de la planta y el funcionamiento en condiciones de mantenimiento
correctivo de uno o varios de los procesos. Para lagunas de estabilización se
deberán proyectar estas estructuras para los períodos de secado y remoción
de lodos.
5.2.4.1 La ubicación de la estación de bombeo (en caso de existir) dependerá del tipo
de la bomba. Para el caso de bombas del tipo tornillo, esta puede estar
colocada antes del tratamiento preliminar, precedida de cribas gruesas con una
abertura menor al paso de rosca. Para el caso de bombas centrífugas sin
desintegrador, la estación de bombeo deberá ubicarse después del proceso de
cribado.
5.3 Tratamiento preliminar
Las unidades de tratamiento preliminar que se puede utilizar en el tratamiento
de aguas residuales municipales son las cribas y los desarenadores.
5.3.1. Cribas
5.3.1.1 Las cribas deben utilizarse en toda planta de tratamiento, aun en las más
simples.
5.3.1.2 Se diseñarán preferentemente cribas de limpieza manual, salvo que la
cantidad de material cribado justifique las de limpieza mecanizada.
5.3.1.3 El diseño de las cribas debe incluir:
_ una plataforma de operación y drenaje del material cribado con barandas
de seguridad;
_ iluminación para la operación durante la noche;
_ espacio suficiente para el almacenamiento temporal del material cribado
en condiciones sanitarias adecuadas;
_ solución técnica para la disposición final del material cribado; y
_ las compuertas necesarias para poner fuera de funcionamiento
cualquiera de las unidades.
5.3.1.4 El diseño de los canales se efectuará para las condiciones de caudal máximo
horario, pudiendo considerarse las siguientes alternativas:
25
_ tres canales con cribas de igual dimensión, de los cuales uno servirá de
by pass en caso de emergencia o mantenimiento. En este caso dos de
los tres canales tendrán la capacidad para conducir el máximo horario;
_ dos canales con cribas, cada uno dimensionados para el caudal máximo
horario;
_ para instalaciones pequeñas puede utilizarse un canal con cribas con by
pass para el caso de emergencia o mantenimiento.
5.3.1.5 Para el diseño de cribas de rejas se tomarán en cuenta los siguientes
aspectos:
a) Se utilizarán barras de sección rectangular de 5 a 15 mm de espesor de
30 a 75 mm de ancho. Las dimensiones dependen de la longitud de las
barras y el mecanismo de limpieza.
b) El espaciamiento entre barras estará entre 20 y 50 mm. Para localidades
con un sistema inadecuado de recolección de residuos sólidos se
recomienda un espaciamiento no mayor a 25 mm.
c) Las dimensiones y espaciamiento entre barras se escogerán de modo
que la velocidad del canal antes de y a través de las barras sea
adecuada. La velocidad a través de las barras limpias debe mantenerse
entre 0,60 a 0,75 m/s (basado en caudal máximo horario). Las
velocidades deben verificarse para los caudales mínimos, medio y
máximo.
d) Determinada las dimensiones se procederá a calcular la velocidad del
canal antes de las barras, la misma que debe mantenerse entre 0,30 y
0,60 m/s, siendo 0,45 m/s un valor comúnmente utilizado.
e) En la determinación del perfil hidráulico se calculará la pérdida de carga a
través de las cribas para condiciones de caudal máximo horario y 50%
del área obstruida. Se utilizará el valor más desfavorable obtenido al
aplicar las correlaciones para el cálculo de pérdida de carga. El tirante de
agua en el canal antes de las cribas y el borde libre se comprobará para
condiciones de caudal máximo horario y 50% del área de cribas
obstruida.
f) El ángulo de inclinación de las barras de las cribas de limpieza manual
será entre 45 y 60 grados con respecto a la horizontal.
g) El cálculo de la cantidad de material cribado se determinará de acuerdo
con la siguiente tabla.
Abertura
(mm)
Cantidad (litros de material
cribado l/m3
de agua residual)
20 0,038
25 0,023
35 0,012
26
40 0,009
h) Para facilitar la instalación y el mantenimiento de las cribas de limpieza
manual, las rejas serán instaladas en guías laterales con perfiles
metálicos en “U”, descansando en el fondo en un perfil “L” o sobre un
tope formado por una pequeña grada de concreto.
5.3.2 Desarenadores
5.3.2.1 La inclusión de desarenadores es obligatoria en las plantas que tienen
sedimentadores y digestores. Para sistemas de lagunas de estabilización el
uso de desarenadores es opcional.
5.3.2.2 Los desarenadores serán preferentemente de limpieza manual, sin incorporar
mecanismos, excepto en el caso de desarenadores para instalaciones
grandes. Según el mecanismo de remoción, los desarenadores pueden ser a
gravedad de flujo horizontal o helicoidal. Los primeros pueden ser diseñados
como canales de forma alargada y de sección rectangular.
5.3.2.3 Los desarenadores de flujo horizontal serán diseñados para remover partículas
de diámetro medio igual o superior a 0,20 mm. Para el efecto se debe tratar
de controlar y mantener la velocidad del flujo alrededor de 0,3 m/s con una
tolerancia + 20%. La tasa de aplicación deberá estar entre 45 y 70 m3/m2/h,
debiendo verificarse para las condiciones del lugar y para el caudal máximo
horario. A la salida y entrada del desarenador se preverá, a cada lado, por lo
menos una longitud adicional equivalente a 25% de la longitud teórica. La
relación entre el largo y la altura del agua debe ser como mínimo 25. La altura
del agua y borde libre debe comprobarse para el caudal máximo horario.
5.3.2.4 El control de la velocidad para diferentes tirantes de agua se efectuará con la
instalación de un vertedero a la salida del desarenador. Este puede ser de tipo
proporcional (sutro), trapezoidal o un medidor de régimen crítico (Parshall o
Palmer Bowlus). La velocidad debe comprobarse para el caudal mínimo,
promedio y máximo.
5.3.2.5 Se deben proveer dos unidades de operación alterna como mínimo.
5.3.2.6 Para desarenadores de limpieza manual se deben incluir las facilidades
necesarias (compuertas) para poner fuera de funcionamiento cualquiera de las
unidades. Las dimensiones de la parte destinada a la acumulación de arena
deben ser determinadas en función de la cantidad prevista de material y la
frecuencia de limpieza deseada. La frecuencia mínima de limpieza será de
una vez por semana.
5.3.2.7 Los desarenadores de limpieza hidráulica no son recomendables a menos que
se diseñen facilidades adicionales para el secado de la arena (estanques o
lagunas).
5.3.2.8 Para el diseño de desarenadores de flujo helicoidal (o Geiger), los parámetros
de diseño serán debidamente justificados ante el organismo competente.
27
5.5.3.3 Medidor y Repartidores de Caudal
5.3.3.1 Después de las cribas y desarenadores se debe incluir en forma obligatoria un
medidor de caudal de régimen crítico, pudiendo ser del tipo Parshall o Palmer
Bowlus. No se aceptará el uso de vertederos.
5.3.3.2 El medidor de caudal debe incluir un pozo de registro para la instalación de un
limnígrafo. Este mecanismo debe estar instalado en una caseta con
apropiadas medidas de seguridad.
5.3.3.3 Las estructuras de repartición de caudal deben permitir la distribución del
caudal considerando todas sus variaciones, en proporción a la capacidad del
proceso inicial de tratamiento para el caso del tratamiento convencional y en
proporción a las áreas de las unidades primarias, en el caso de lagunas de
estabilización. En general estas facilidades no deben permitir la acumulación
de arena.
5.3.3.4 Los repartidores pueden ser de los siguientes tipos:
_ cámara de repartición de entrada central y flujo ascendente, con
vertedero circular o cuadrado e instalación de compuertas manuales,
durante condiciones de mantenimiento correctivo.
_ repartidor con tabiques en régimen crítico, el mismo que se ubicará en el
canal.
_ otros debidamente justificados ante el organismo competente.
5.3.3.5 Para las instalaciones antes indicadas el diseño se efectuará para las
condiciones de caudal máximo horario, debiendo comprobarse su
funcionamiento para condiciones de caudal mínimo al inicio de la operación.
5.4 Tratamiento Primario
5.4.1 Generalidades
5.4.1.1 El objetivo del tratamiento primario es la remoción de sólidos orgánicos e
inorgánicos sedimentables, para disminuir la carga en el tratamiento biológico.
Los sólidos removidos en el proceso tienen que ser procesados antes de su
disposición final.
5.4.1.2 Los procesos del tratamiento primario para las aguas residuales pueden ser:
tanques Imhoff, tanques de sedimentación y tanques de flotación.
5.4.2 Tanques Imhoff
5.4.2.1 Son tanques de sedimentación primaria en los cuales se incorpora la digestión
de lodos en un compartimiento localizado en la parte inferior.
5.4.2.2 Para el diseño de la zona de sedimentación se utilizará los siguientes criterios:
a) El área requerida para el proceso se determinará con una carga
28
superficial de 1 m3/m2/h, calculado en base al caudal medio.
b) El período de retención nominal será de 1,5 a 2,5 horas. La profundidad
será el producto de la carga superficial y el período de retención.
29
c) El fondo del tanque será de sección transversal en forma de V y la
pendiente de los lados, con respecto al eje horizontal, tendrá entre 50 y
60 grados.
d) En la arista central se dejará una abertura para el paso de sólidos de
0,15 m a 0,20 m. Uno de los lados deberá prolongarse de modo que
impida el paso de gases hacia el sedimentador; esta prolongación deberá
tener una proyección horizontal de 0,15 a 0,20 m.
f) El borde libre tendrá un valor mínimo de 0,30m.
g) Las estructuras de entrada y salida, así como otros parámetros de
diseño, serán los mismos que para los sedimentadores rectangulares
convencionales.
5.4.2.3 Para el diseño del compartimiento de almacenamiento y digestión de lodos
(zona de digestión) se tendrá en cuenta los siguientes criterios:
a) El volumen lodos se determinará considerando la reducción de 50% de
sólidos volátiles, con una densidad de 1,05 kg/l y un contenido promedio
de sólidos de 12,5% (al peso). El compartimiento será dimensionado
para almacenar los lodos durante el proceso de digestión de acuerdo a la
temperatura. Se usarán los siguientes valores:
TEMPERATURA (ºC)
TIEMPO DE
DIGESTIÓN (DÍAS)
5
110
10
76
15
55
20
40
_ 25
30
b) Alternativamente se determinará el volumen del compartimiento de lodos
considerando un volumen de 70 litros por habitante para la temperatura
de 15ºC. Para otras temperaturas este volumen unitario se debe
multiplicar por un factor de capacidad relativa de acuerdo a los valores de
la siguiente tabla:
30
a altura máxima de lodos deberá estar 0,50 m por debajo del fondo del
sedimentador.
d) El fondo del compartimiento tendrá la forma de un tronco de pirámide,
cuyas paredes tendrán una inclinación de 15º a 30º con respecto a la
horizontal.
5.4.2.4 Para el diseño de la superficie libre entre las paredes del digestor y las del
sedimentador (zona de espumas) se seguirán los siguientes criterios:
a) El espaciamiento libre será de 1,00 m como mínimo.
b) La superficie libre total será por lo menos 30% de la superficie total del
tanque.
5.4.2.5 Las facilidades para la remoción de lodos digeridos deben ser diseñadas en
forma similar los sedimentadores primarios, considerando que los lodos son
retirados para secado en forma intermitente. Para el efecto se deben tener en
cuenta las siguientes recomendaciones:
a) El diámetro mínimo de las tuberías de remoción de lodos será de 200
mm.
b) La tubería de remoción de lodos debe estar 15 cm por encima del fondo
del tanque.
c) Para la remoción hidráulica del lodo se requiere por lo menos una carga
hidráulica de 1,80 m.
5.4.3 Tanques de Sedimentación
5.4.3.1 Los tanques de sedimentación pequeños, de diámetro o lado no mayor deben
ser proyectados sin equipos mecánicos. La forma puede ser rectangular,
circular o cuadrado; los rectangulares podrán tener varias tolvas y los
circulares o cuadrados una tolva central, como es el caso de los
sedimentadores tipo Dormund. La inclinación de las paredes de las tolvas será
de por lo menos 60 grados con respecto a horizontal. Los parámetros de
diseño son similares a los de sedimentadores con equipos mecánicos.
TEMPERATURA (ºC)
FACTOR DE CAPACIDAD
RELATIVA
5
2,0
10
1,4
15
1,0
20
0,7
>=25
0,5
31
5.4.3.2 Los tanques de sedimentación mayores usarán equipo mecánico para el
barrido de lodos y transporte a los procesos de tratamiento de lodos.
5.4.3.3 Los parámetros de diseño del tanque de sedimentación primaria y sus
eficiencias deben preferentemente ser determinados experimentalmente.
Cuando se diseñen tanques convencionales de sedimentación primaria sin
datos experimentales se utilizarán los siguientes criterios de diseño:
a) Los canales de repartición y entrada a los tanques deben ser diseñados
para el caudal máximo horario.
b) Los requisitos de área deben determinarse usando cargas superficiales
entre 24 y 60 m/d basado en el caudal medio de diseño, lo cual equivale
a una velocidad de sedimentación de 1,00 a 2,5 m/h.
c) El período de retención nominal será de 1,5 a 2,5 horas (recomendable <
2 horas), basado en el caudal máximo diario de diseño.
d) La profundidad es el producto de la carga superficial y el período de
retención y debe estar entre 2 y 3,5 m. (recomendable 3 m).
e) La relación largo / ancho debe estar entre 3 y 10 (recomendable 4) y la
relación largo / profundidad entre 5 y 30.
f) La carga hidráulica en los vertederos será de 125 a 500 m3/d por metro
lineal (recomendable 250), basado en el caudal máximo diario de diseño.
g) La eficiencia de remoción del proceso de sedimentación puede estimarse
de acuerdo con la tabla siguiente:
Porcentaje de remoción recomendado
Período de retención
nominal (horas)
DBO 100 a 200 mg/l DBO 200 a 300 mg/l
DBO SS* DBO SS*
1,5 30 50 32 56
2,0 33 53 36 60
3,0 37 58 40 64
4,0 40 60 42 66
SS* = sólidos en suspensión totales.
h) El volumen de lodos primarios debe calcularse para el final del período de
diseño (con el caudal medio) y evaluarse para cada 5 años de operación.
La remoción de sólidos del proceso se obtendrá de la siguiente tabla:
Concentración de sólidos
Tipo de lodo
primario
Gravedad
Específica Rango
%
Recomendado
Con alcantarillado
sanitario
1,03 4 - 12 6,0
Con alcantarillado
combinado
1,05 4 - 12
6,5
Con lodo activado
de exceso
1,03 3 - 10
4,0
32
i) El retiro de los lodos del sedimentador debe efectuarse en forma cíclica e
idealmente por gravedad. Donde no se disponga de carga hidráulica se
debe retirar por bombeo en forma cíclica. Para el lodo primario se
recomienda:
_ bombas rotativas de desplazamiento positivo;
_ bombas de diafragma;
_ bombas de pistón; y
_ bombas centrífugas con impulsor abierto.
Para un adecuado funcionamiento de la planta, es recomendable instalar
motores de velocidad variable e interruptores cíclicos que funcionen cada 0,5 a
4 horas. El sistema de conducción de lodos podrá incluir, de ser necesario, un
dispositivo para medir el caudal.
j) El volumen de la tolva de lodos debe ser verificado para el
almacenamiento de lodos de dos ciclos consecutivos. La velocidad en la
tubería de salida del lodo primario debe ser por lo menos 0,9 m/s.
5.4.3.4 El mecanismo de barrido de lodos de tanques rectangulares tendrá una
velocidad entre 0,6 y 1,2 m/min.
5.4.3.5 Las características de los tanques circulares de sedimentación serán los
siguientes:
_ profundidad: de 3 a 5 m
_ diámetro: de 3,6 a 4,5 m
_ pendiente de fondo: de 6% a 16% (recomendable 8%).
5.4.3.6 El mecanismo de barrido de lodos de los tanques circulares tendrá una
velocidad periférica tangencial comprendida entre 1,5 y 2,4 m/min o una
velocidad de rotación de 1 a 3 revoluciones por hora, siendo dos un valor
recomendable.
5.4.3.7 El sistema de entrada al tanque debe garantizar la distribución uniforme del
líquido a través de la sección transversal y debe diseñarse en forma tal que se
eviten cortocircuitos.
5.4.3.8 La carga hidráulica en los vertederos de salida será de 125 a 500 m3/d por
metro lineal (recomendable 250), basado en el caudal máximo diario de diseño.
5.4.3.9 Se deberá diseñar un sistema de recolección de natas, las que deben
almacenarse en un pozo especial antes de ser transportadas al proceso de
digestión.
5.4.3.10 La pendiente mínima de la tolva de lodos será 1,7 vertical a 1,0 horizontal. En
caso de sedimentadores rectangulares, cuando la tolva sea demasiado
ancha, se deberá proveer un barredor transversal desde el extremo hasta el
punto de extracción de lodos.
33
5.4.4 Tanques de Flotación
El proceso de flotación se usa en aguas residuales para remover partículas
finas en suspensión y de baja densidad, usando el aire como agente de
flotación. Una vez que los sólidos han sido elevados a la superficie del líquido,
son removidos en una operación de desnatado. El proceso requiere un mayor
grado de mecanización que los tanques convencionales de sedimentación; su
uso deberá ser justificado ante el organismo competente.
5.5 Tratamiento Secundario
5.5.1 Generalidades
5.5.1.1 Para efectos de la presente norma de diseño se considerarán como
tratamiento secundario los procesos biológicos con una eficiencia de remoción
de DBO soluble mayor a 80%, pudiendo ser de biomasa en suspensión o
biomasa adherida, e incluye los siguientes sistemas: lagunas de estabilización,
lodos activados (incluidas las zanjas de oxidación y otras variantes), filtros
biológicos y módulos rotatorios de contacto.
5.5.1.2 La selección del tipo de tratamiento secundario, deberá estar debidamente
justificada en el estudio de factibilidad.
5.5.1.3 Entre los métodos de tratamiento biológico con biomasa en suspensión se
preferirán aquellos que sean de fácil operación y mantenimiento y que
reduzcan al mínimo la utilización de equipos mecánicos complicados o que no
puedan ser reparados localmente. Entre estos métodos están los sistemas de
lagunas de estabilización y las zanjas de oxidación de operación intermitente y
continua. El sistema de lodos activados convencional y las plantas compactas
de este tipo podrán ser utilizados sólo en el caso en que se demuestre que las
otras alternativas son inconvenientes técnica y económicamente.
5.5.1.4 Entre los métodos de tratamiento biológico con biomasa adherida se preferirán
aquellos que sean de fácil operación y que carezcan de equipos complicados o
de difícil reparación. Entre ellos están los filtros percoladores y los módulos
rotatorios de contacto.
5.5.2 Lagunas de Estabilización
5.5.2.1 Aspectos Generales
a. Las lagunas de estabilización son estanques diseñados para el
tratamiento de aguas residuales mediante procesos biológicos naturales
de interacción de la biomasa (algas, bacterias, protozoarios, etc.) y la
materia orgánica contenida en el agua residual.
b. El tratamiento por lagunas de estabilización se aplica cuando la biomasa
de las algas y los nutrientes que se descargan con el efluente pueden ser
asimilados por el cuerpo receptor. El uso de este tipo de tratamiento se
recomienda especialmente cuando se requiere un alto grado de remoción
34
de organismos patógenos.
Para los casos en los que el efluente sea descargado a un lago o
embalse, deberá evaluarse la posibilidad de eutroficación del cuerpo
receptor antes de su consideración como alternativa de descarga o en
todo caso se debe determinar las necesidades de postratamiento.
c. Para el tratamiento de aguas residuales domésticas e industriales se
considerarán únicamente los sistemas de lagunas que tengas unidades
anaerobias, aeradas, facultativas y de maduración, en las combinaciones
y número de unidades que se detallan en la presente norma.
d. No se considerarán como alternativa de tratamiento las lagunas de alta
producción de biomasa (conocidas como lagunas aerobias o
fotosintéticas), debido a que su finalidad es maximizar la producción de
algas y no el tratamiento del desecho líquido.
5.5.2.2 Lagunas Anaerobias
a. Las lagunas anaerobias se emplean generalmente como primera unidad
de un sistema cuando la disponibilidad de terreno es limitada o para el
tratamiento de aguas residuales domésticas con altas concentraciones y
desechos industriales, en cuyo caso pueden darse varias unidades
anaerobias en serie. No es recomendable el uso lagunas anaerobias
para temperaturas menores de 15 ºC y presencia de alto contenido de
sulfatos en las aguas residuales (mayor a 250 mg/l).
b. Debido a las altas cargas de diseño y a la reducida eficiencia, es
necesario el tratamiento adicional para alcanzar el grado de tratamiento
requerido. En el caso de emplear lagunas facultativas secundarias su
carga orgánica superficial no debe estar por encima de los valores límite
para lagunas facultativas. Por lo general el área de las unidades en serie
del sistema no debe ser uniforme.
c. En el dimensionamiento de lagunas anaerobias se puede usar las
siguientes recomendaciones para temperaturas de 20 ºC:
_ carga orgánica volumétrica de 100 a 300 g DBO / (m3.d);
_ período de retención nominal de 1 a 5 días;
_ profundidad entre 2.5 y 5 m;
_ 50% de eficiencia de remoción de DBO;
_ carga superficial mayor de 1000 kg DBO/ha.día.
d. Se deberá diseñar un número mínimo de dos unidades en paralelo para
permitir la operación en una de las unidades mientras se remueve el lodo
de la otra.
e. La acumulación de lodo se calculará con un aporte no menor de 40
l/hab/año. Se deberá indicar, en la memoria descriptiva y manual de
operación y mantenimiento, el período de limpieza asumido en el diseño.
35
En ningún caso se deberá permitir que el volumen de lodos acumulado
supere 50% del tirante de la laguna.
f. Para efectos del cálculo de la reducción bacteriana se asumirá una
reducción nula en lagunas anaerobias.
g. Deberá verificarse los valores de carga orgánica volumétrica y carga
superficial para las condiciones de inicio de operación y de limpieza de
lodos de las lagunas. Dichos valores deben estar comprendidos entre los
recomendados en el punto 3 de este artículo.
