5.6.1.6 Para los sistemas de flujo superficial se recomiendan los siguientes
parámetros:
a. Se requieren suelos arcillosos de baja permeabilidad.
b. La pendiente del terreno debe estar entre 2 y 8% (preferiblemente 6%).
Se requiere una superficie uniforme sin quebradas o cauces naturales, de
modo que las aguas residuales puedan distribuirse en una capa de
espesor uniforme en toda el área de aplicación. La superficie deberá
cubrirse con pasto o cualquier otro tipo de vegetación similar que sea
resistente a las condiciones de inundación y que provea un ambiente
adecuado para el desarrollo de bacterias.
c. El nivel freático debe estar 0,6 m por debajo como mínimo, para permitir
una adecuada aeración de la zona de raíces.
d. El pretratamiento requerido es primario como mínimo.
e. Se pueden usar cargas orgánicas de hasta 76 kg DBO / (ha.d).
El sistema de aplicación debe ser intermitente, con una relación de 2:1
entre los períodos de descanso y de aplicación. Antes del corte o
utilización de la vegetación para alimento de animales se debe permitir un
período de descanso de 2 semanas como mínimo.
5.6.2 Filtros Intermitentes de Arena
5.6.2.1 Son unidades utilizadas para la remoción de sólidos, DBO y algunos tipos de
microorganismos.
5.6.2.2 En caso de utilizarse este proceso, se deben tener en cuenta las siguientes
recomendaciones:
a. Pretratamiento: primario como mínimo y recomendable secundario.
b. Carga hidráulica: de 0.08 a 0.2 m3/m2/d para efluente primario y de 0,2 a
0,4 m3/m2/d para efluente secundario.
c. Lecho filtrante: material granular lavado con menos 1% por peso de
materia orgánica. La arena tendrá un tamaño efectivo de 0,35 a 1,0 mm y
un coeficiente de uniformidad menor que 4 (preferiblemente 3.5). La
profundidad del lecho podrá variar entre 0,60 y 0,90 m.
d. El sistema de drenaje consiste en tubos con juntas abiertas o con
perforaciones y un tubo de ventilación al extremo aguas arriba. La
pendiente de los tubos será de 0,5 y 1%. Bajo las tuberías se colocará
un lecho de soporte constituido por grava o piedra triturada de 0,6 a 3,8
cm de diámetro.
e. La distribución del afluente se efectuará por medio de canaletas o por
aspersión. Se deben colocar placas protectoras de hormigón para
impedir la erosión del medio filtrante.
56
f. El afluente debe dosificarse con una frecuencia mínima de 2 veces al día,
inundando el filtro hasta 5 cm de profundidad.
g. El número mínimo de unidades es dos. Para operación continua, una de
las unidades debe ser capaz de tratar todo el caudal, mientras la otra
unidad está en mantenimiento o alternativamente se debe proveer
almacenamiento del desecho durante el período de mantenimiento.
5.6.3 Tratamientos Anaerobios de Flujo Ascendente
5.6.3.1 El tratamiento anaerobio de flujo ascendente es una modificación del proceso
de contacto anaerobio desarrollado hace varias décadas y consiste en un
reactor en el cual el efluente es introducido a través de un sistema de
distribución localizado en el fondo y que fluye hacia arriba atravesando un
medio de contacto anaerobio. En la parte superior existe una zona de
separación de fase líquida y gaseosa y el efluente clarificado sale por la parte
superior. Los tiempos de permanencia de estos procesos son relativamente
cortos. Existen básicamente diversos tipos de reactores, los más usuales son:
a. El de lecho fluidizado, en el cual el medio de contacto es un material
granular (normalmente arena). El efluente se aplica en el fondo a una
tasa controlada (generalmente se requiere de recirculación) para producir
la fluidización del medio de contacto y la biomasa se desarrolla alrededor
de los granos del medio.
b. El reactor de flujo ascendente con manto de lodos (conocido como RAFA
o UASB por las siglas en inglés) en el cual el desecho fluye en forma
ascendente a través de una zona de manto de lodos.
5.6.3.2 Para determinar las condiciones de aplicación se requiere analizar las ventajas
y desventajas del proceso. Las principales ventajas del proceso son:
- eliminación del proceso de sedimentación;
- relativamente corto período de retención;
- producción de biogas; y
- aplicabilidad a desechos de alta concentración.
Las principales desventajas del proceso son:
- control operacional especializado y de alto costo;
- muy limitada remoción de bacterias y aparentemente nula remoción de
parásitos;
- sensibilidad de los sistemas anaerobios a cambios bruscos de carga y
temperatura;
- difícil aplicación del proceso a desechos de baja concentración;
- problemas operativos que implican la necesidad de operación calificada
para el control del proceso;
- deterioro de la estructura por efecto de la corrosión;
- necesidad de tratamiento posterior, principalmente porque el proceso
transforma el nitrógeno orgánico a amoníaco, lo cual impone una
demanda de oxígeno adicional y presenta la posibilidad de toxicidad; e
- insuficiente información para aguas residuales de baja carga.
57
Luego de un análisis realista de gran cantidad de información sobre el proceso
se establecen las siguientes condiciones de aplicación:
a. La práctica de estos procesos en el tratamiento de aguas residuales de
ciudades de varios tamaños no tiene un historial suficientemente largo
como para considerarlos como una tecnología establecida. La variante
de lechos fluidizados presenta menor experiencia que la variante de flujo
ascendente con manto de lodos.
b. Sin embargo, el uso de los mismos para el tratamiento de desechos
industriales concentrados parece aceptable actualmente.
c. Previo al diseño definitivo es recomendable que los criterios de diseño
sean determinados experimentalmente mediante el uso de plantas piloto.
5.6.3.3 Dado que los sistemas de lechos anaerobios fluidizados requieren de un mayor
grado de mecanización y operación especializada, su uso deberá ser
justificado ante la autoridad competente. Los criterios de diseño se
determinarán a través de plantas piloto.
5.6.3.4 Para orientar el diseño de reactores anaerobios de flujo ascendente se dan los
siguientes parámetros referenciales:
a. El tratamiento previo debe ser cribas y desarenadores.
b. Cargas del diseño.
- 1,5 a 2,0 kg DQO / (m3.día) para aguas residuales domésticas.
- 15 a 20 kg DQO / (m3.día) para desechos orgánicos concentrados
(desechos industriales).
c. Sedimentador
- Carga superficial 1,2 a 1,5 m3/(m2.h), calculada en base al caudal
máximo horario.
Altura:
- 1,5 m para aguas residuales domésticas.
- 1,5 a 2,0 m para desechos de alta carga orgánica.
Inclinación de paredes: 50 a 60º
- Deflectores de gas: en la arista central de los sedimentadores se dejará
una abertura para el paso de sólidos de 0,15 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.
- Velocidad de paso por las aberturas:
3 m3/(m2.h) para desechos de alta carga orgánica, calculado en base al
caudal máximo horario.
5 m3/(m2.h) para aguas residuales domésticas, calculado en base al
caudal máximo horario.
d. Reactor anaerobio
- Velocidad ascensional: 1,0 m3/(m2.h), calculado en base al caudal
máximo horario.
- Altura del reactor:
58
5 a 7 m para desechos de alta carga orgánica
3 a 5 m para aguas residuales domésticas.
e. Sistema de alimentación:
Se deberá logar una distribución uniforme del agua residual en el fondo
del reactor. Para tal efecto deberá proveerse de una cantidad mínima de
puntos de alimentación:
- 2 a 5 m2/punto de alimentación, para efluentes de alta carga
orgánica.
- 0,5 a 2 m2/punto de alimentación, para aguas residuales
domésticas.
Las tuberías de alimentación deben estar a una altura de 0,20 m
sobre la base del reactor.
f. Colectores de gas
En la parte superior del sistema debe existir un área para liberar el gas
producido. Esta área podrá estar localizada alrededor del sedimentador
en la dirección transversal o longitudinal. La velocidad del gas en esta
área debe ser lo suficientemente alta para evitar la acumulación de
espumas y la turbulencia excesiva que provoque el arrastre de sólidos.
La velocidad de salida del gas se encontrará entre los siguientes valores:
- 3 a 5 m3 de gas/(m2.h), para desechos de alta carga orgánica.
- 1 m3 de gas/(m2.h), para aguas residuales domésticas.
De no lograrse estas velocidades se deberá proveer al reactor de
sistemas de dispersión y retiro de espumas.
g. La altura total del reactor anaerobio (RAFA) de flujo ascendente será la
suma de la altura del sedimentador, la altura del reactor anaerobio y un
borde libre.
h. Volumen del RAFA: para aguas residuales domésticas se recomienda
diseñar un sistema modular con unidades en paralelo. Se recomienda
módulos con un volumen máximo de 400 m3. En ningún caso deberá
proyectarse módulos de más de 1500 m3 para favorecer la operación y
mantenimiento de los mismos.
5.6.3.5 Para el diseño de estas unidades el proyectista deberá justificar la
determinación de valores para los siguientes aspectos:
a. Eficiencias de remoción de la materia orgánica, de coliformes y
nematodos intestinales.
b. La cantidad de lodo biológico producido y la forma de disposición final.
c. Distribución uniforme de la descarga.
d. La cantidad de gas producida y los dispositivos para control y manejo.
e. Los requisitos mínimos de postratamiento.
59
f. Para este tipo de proceso se deberá presentar el manual de operación y
mantenimiento, con indicación de los parámetros de control del proceso,
el dimensionamiento del personal y las calificaciones mínimas del
personal de operación y mantenimiento.
5.7 Desinfección
5.7.1 La reducción de bacterias se efectuará a través de procesos de tratamiento.
Solamente en el caso que el cuerpo receptor demande una alta calidad
bacteriológica, se considerará la desinfección de efluentes secundarios o
terciarios, en forma intermitente o continua. La desinfección de desechos
crudos o efluentes primarios no se considera una opción técnicamente
aceptable.
5.7.2 Para el diseño de instalaciones de cloración el proyectista deberá sustentar los
diferentes aspectos:
• la dosis de cloro;
• el tiempo de contacto y el diseño de la correspondiente cámara;
• los detalles de las instalaciones de dosificación, inyección, almacenamiento
y dispositivos de seguridad.
5.7.3. La utilización de otras técnicas de desinfección (radiación ultravioleta, ozono y
otros) deberán sustentarse en el estudio de factibilidad.
5.8 Tratamiento terciario de aguas residuales
Cuando el grado del tratamiento fijado de acuerdo con las condiciones del
cuerpo receptor o de aprovechamiento sea mayor que el que se pueda
obtener mediante el tratamiento secundario, se deberán utilizar métodos de
tratamiento terciario o avanzado.
La técnica a emplear deberá estar sustentada en el estudio de factibilidad. El
proyectista deberá sustentar sus criterios de diseño a través de ensayos de
tratabilidad.
Entre estos métodos se incluyen los siguientes:
a. Ósmosis Inversa
b. Electrodiálisis
c. Destilación
d. Coagulación
e. Adsorción
f. Remoción por espuma
g. Filtración
h. Extracción por solvente
i. Intercambio iónico
j. Oxidación química
k. Precipitación
l. Nitrificación - Denitrificación
60
5.9 Tratamiento de lodos
5.9.1 Generalidades
5.9.1.1 Para proceder al diseño de instalaciones de tratamiento de lodos, se realizará
un cálculo de la producción de lodos en los procesos de tratamiento de la
planta, debiéndose tener en cuenta las siguientes recomendaciones:
• El cálculo se realizará para caudales y concentraciones medias y
temperaturas correspondientes al mes más frío.
• Para lodos primarios se determinará el volumen y masa de sólidos en
suspensión totales y volátiles teniendo en consideración los porcentajes
de remoción, contenido de sólidos y densidades.
• Para procesos de tratamiento biológico como los de lodos activados y
filtros biológicos se determinará la masa de lodos biológicos producido
por síntesis de la materia orgánica menos la cantidad destruida por
respiración endógena.
• En los procesos de lodos activados con descarga de lodos directamente
desde el tanque de aeración, se determinará el volumen de lodo
producido a partir del parámetro de edad del lodo. En este caso la
concentración del lodo de exceso es la misma que la del tanque de
aeración.
• En los procesos de lodos activados con descarga del lodo de exceso
antes del tanque de aeración, se determinará el volumen de lodo
producido a partir de la concentración de lodo reciculado del fondo del
sedimentador secundario.
5.9.1.2 Se tendrá en consideración además las cantidades de lodos de fuentes
exteriores, como tanques sépticos.
5.9.1.3 Los lodos de zanjas de oxidación y aeración prolongada no requieren otro
proceso de tratamiento que el de deshidratación, generalmente en lechos de
secado.
5.9.1.4 Los lodos de otros sistemas de tratamiento de lodos activados y filtros
biológicos necesitan ser estabilizados. Para el efecto se escogerán procesos
que sean de bajo costo y de operación y mantenimiento sencillos.
5.9.1.5 La estabilización de lodos biológicos se sustentará con un estudio técnico
económico.
5.9.1.6 Para la digestión anaerobia se considerará las siguientes alternativas:
• digestión anaerobia en dos etapas con recuperación de gas.
• sistemas de digestión anaerobia abiertos (sin recuperación de gas),
como:
• digestores convencionales abiertos y lagunas de lodos.
5.9.1.7 Para la disposición de lodos estabilizados se considerarán las siguientes
opciones:
61
• lechos de secado;
• lagunas de secado de lodos;
• disposición en el terreno del lodo sin deshidratar; y
• otros con previa justificación técnica.
5.9.1.8 El proyectista deberá justificar técnica y económicamente el sistema de
almacenamiento, disposición final y utilización de lodos deshidratados.
5.9.2. Digestión Anaerobia
5.9.2.1 La digestión anaerobia es un proceso de tratamiento de lodos que tiene por
objeto la estabilización, reducción del volumen e inactivación de organismos
patógenos de los lodos. El lodo ya estabilizado puede ser procesado sin
problemas de malos olores. Se evaluará cuidadosamente la aplicación de este
proceso cuando la temperatura sea menor de 15ºC o cuando exista presencia
de tóxicos o inhibidores biológicos.
5.9.2.2 Se deberá considerar el proceso de digestión anaerobia para los siguientes
casos:
• para lodos de plantas primarias;
• para lodo primario y secundario de plantas de tratamiento con filtros
biológicos;
• para lodo primario y secundario de plantas de lodos activados,
exceptuando los casos de plantas de aeración prolongada.
5.9.2.3 Cuando desea recuperar el gas del proceso, se puede diseñar un proceso de
digestión de dos etapas, teniendo en cuenta las siguientes recomendaciones:
• El volumen de digestión de la primera etapa se determinará adoptando
una carga de 1,6 a 8,0 kg SSV/(m3.d), las mismas que corresponden a
valores de tasas altas. En climas cálidos se usarán cargas más altas y
en climas templados se usarán cargas más bajas.
• El contenido de sólidos en el lodo tiene gran influencia en el tiempo de
retención de sólidos. Se comprobará el tiempo de retención de sólidos de
la primera etapa, de acuerdo con los valores que se indican y si es
necesario se procederá a reajustar la carga:
Temperatura, ºC Tiempo de retención, d
Promedio del mes más frío
18 28
24 20
30 14
35 (*) 10
40 (*) 10
(*) Válido para sistemas con calentamiento.
62
Temperatura, ºC Tiempo de retención en días
Promedio del mes más frío
15 60
20 47
25 37
30 33
- Los digestores abiertos pueden ser tanques circulares cuadrados o
lagunas de lodos y en ningún caso deberá proponerse sistemas con
calentamiento.
- No es recomendable la aplicación de estos sistemas para
temperaturas promedio mensuales menores de 15 ºC.
5.9.3. Lagunas De Lodos
5.9.3.1 Las lagunas de lodos pueden emplearse como digestores o para
almacenamiento de lodos digeridos. Su profundidad está comprendida entre 3
y 5 m y su superficie se determinará con el uso de una carga superficial entre
0,1 y 0,25 kg SSV / (m2.d). Para evitar la presencia de malos olores se deben
usar cargas hacia el lado bajo.
5.9.3.2 Los parámetros de dimensionamiento de una laguna de digestión de lodos son
los de digestores de baja carga.
5.9.3.3 Las lagunas de lodos deben diseñarse teniendo en cuenta lo siguiente:
• los diques y fondos de estas lagunas tendrán preferiblemente
recubrimiento impermeabilizante;
• los taludes de los diques pueden ser más inclinados que los de lagunas
de estabilización;
• se deben incluir dispositivos para la remoción del lodo digerido en el
fondo y del sobrenadante, en por lo menos tres niveles superiores;
• se deberán incluir dispositivos de limpieza y facilidades de circulación de
vehículos, rampas de acceso, etc.
5.9.4. Aplicación de lodos sobre el terreno
5.9.4.1 Los lodos estabilizados contienen nutrientes que pueden ser aprovechados
como acondicionador de suelos.
5.9.4.2 Los lodos estabilizados pueden ser aplicados en estado líquido directamente
sobre el terreno, siempre que se haya removido por lo menos 55% de los
sólidos volátiles suspendidos.
5.9.4.3 Los terrenos donde se apliquen lodos deberán estar ubicados por lo menos a
500 m de la vivienda más cercana. El terreno deberá estar protegido contra la
escorrentía de aguas de lluvias y no deberá tener acceso del público.
5.9.4.4 El terreno deberá tener una pendiente inferior de 6% y su suelo deberá tener
63
una tasa de infiltración entre 1 a 6 cm/h con buen drenaje, de composición
química alcalina o neutra, debe ser profundo y de textura fina. El nivel freático
debe estar ubicado por lo menos a 10 m de profundidad.
5.9.4.5 Deberá tenerse en cuenta por lo menos los siguientes aspectos:
• concentración de metales pesados en los lodos y compatibilidad con los
niveles máximos permisibles;
• cantidad de cationes en los lodos y capacidad de intercambio iónico;
• tipos de cultivo y formas de riego, etc.
5.9.5. Remoción de Lodos de las Lagunas de Estabilización
5.9.5.1 Para la remoción de lodos de las lagunas primarias, se procederá al drenaje
mediante el uso de sifones u otro dispositivo. Las lagunas deberán drenarse
hasta alcanzar un nivel que permita la exposición del lodo al ambiente. La
operación de secado debe efectuarse en la estación seca. Durante esta
operación el agua residual debe idealmente tratarse sobrecargando otras
unidades en paralelo.
5.9.5.2 El lodo del fondo debe dejarse secar a la intemperie. El mecanismo de secado
es exclusivamente por evaporación y su duración depende de las condiciones
ambientales, principalmente de la temperatura.
5.9.5.3 El lodo seco puede ser removido en forma manual o con la ayuda de equipo
mecánico. En el diseño de lagunas deberá considerarse las rampas de acceso
de equipo pesado para la remoción de lodos.
5.9.5.4 El lodo seco debe almacenarse en pilas de hasta 2 m por un tiempo mínimo de
6 meses, previo a su uso como acondicionador de suelos. De no usarse
deberá disponerse en un relleno sanitario.
5.9.5.5 Alternativamente se podrá remover el lodo de lagunas primarias por dragado o
bombeo a una laguna de secado de lodos.
5.9.5.6 El proyectista deberá especificar la frecuencia del período de remoción de
lodos, este valor deberá estar consignado en el manual de operación de la
planta.
5.9.6. Lechos de Secado
5.9.6.1 Los lechos de secado son generalmente el método más simple y económico de
deshidratar los lodos estabilizados.
5.9.6.2 Previo al dimensionamiento de los lechos se calculará la masa y volumen de
los lodos estabilizados.
En el caso de zanjas de oxidación el contenido de sólidos en el lodo es
conocido. En el caso de lodos digeridos anaerobiamente, se determinará la
masa de lodos considerando una reducción de 50 a 55% de sólidos volátiles.
La gravedad específica de los lodos digeridos varía entre 1,03 y 1,04. Si bien
64
el contenido de sólidos en el lodo digerido depende del tipo de lodo, los
siguientes valores se dan como guía:
• para el lodo primario digerido: de 8 a 12% de sólidos.
• para el lodo digerido de procesos biológicos, incluido el lodo primario: de
6 a 10% de sólidos.
5.9.6.3 Los requisitos de área de los lechos de secado se determinan adoptando una
profundidad de aplicación entre 20 y 40 cm y calculando el número de
aplicaciones por año. Para el efecto se debe tener en cuenta los siguientes
períodos de operación:
• período de aplicación: 4 a 6 horas;
• período de secado: entre 3 y 4 semanas para climas cálidos y entre 4 y 8
semanas para climas más fríos;
• período de remoción del lodo seco: entre 1 y 2 semanas para
instalaciones con limpieza manual (dependiendo de la forma de los
lechos) y entre 1 y 2 días para instalaciones pavimentadas en las cuales
se pueden remover el lodo seco, con equipo.
5.9.6.4 Adicionalmente se comprobarán los requisitos de área teniendo en cuenta las
siguientes recomendaciones:
Tipo de lodo digerido kg sólidos / (m2.año)
Primario 120 - 200
Primario y filtros percoladores 100 - 160
Primario y lodos activados 60 - 100
Zanjas de oxidación 110 - 200
5.9.6.5 Para el diseño de lechos de secado se deben tener en cuenta las siguientes
recomendaciones:
• Pueden ser construidos de mampostería, de concreto o de tierra (con
diques) con profundidad total útil de 50 a 60 cm. El ancho de los lechos
es generalmente de 3 a 6 m, pero para instalaciones grandes puede
sobrepasar los 10 m.
• El medio de drenaje es generalmente es de 0,3 m de espesor y debe
tener los siguientes componentes:
• El medio de soporte recomendado está constituido por una capa de 15
cm formada por ladrillos colocados sobre el medio filtrante, con una
separación de 2 a 3 cm llena de arena. La arena es el medio filtrante y
debe tener un tamaño efectivo de 0,3 a 1,3 mm y un coeficiente de
uniformidad entre 2 y 5. Debajo de la arena se debe colocar un
estrato de grava graduada entre 1,6 y 51 mm (1/6” y 2”), de 0,20 m de
espesor.
• Los drenes deben estar constituidos por tubos de 100 mm de diámetro
instalados debajo de la grava.
• Alternativamente se puede diseñar lechos pavimentados con losas de
concreto o losas prefabricadas, con una pendiente de 1,5% hacia el
canal central de drenaje. Las dimensiones de estos lechos son: de 5 a
65
15 m de ancho, por 20 a 45 m de largo.
• Para cada lecho se debe proveer una tubería de descarga con su
respectiva válvula de compuerta y loseta en el fondo para impedir la
destrucción del lecho.
