DISPONIBLE
IMPLEMENTACIÓN DE UN PROYECTO PILOTO DHS COMO TRATAMIENTO SECUNDARIO PARA MEJORAR LA CALIDAD DEL EFLUENTE DE LA PTAR CURUBAMBA
OSCAR DAVID ZELADA JALDIN
Centro de Estudio de Posgrado e Investigación
I
2025
Español
Español -
Bolivia
Código: MGIRSAR-10-25
Ubicación Física: Z14i/MGIRSAR-10-25
Carrera: libro.carrera
Título: IMPLEMENTACIÓN DE UN PROYECTO PILOTO DHS COMO TRATAMIENTO SECUNDARIO PARA MEJORAR LA CALIDAD DEL EFLUENTE DE LA PTAR CURUBAMBA
Autor Institucional:
INTRODUCCION .................................................................................................................... 1 1 Antecedentes ................................................................................................................... 1 2 Situación del problema ..................................................................................................... 2 3 Formulación del problema ................................................................................................ 3 4 Justificación ..................................................................................................................... 3 5 Objeto de estudio ............................................................................................................. 5 6 Campo de acción ............................................................................................................. 5 7 Formulación teórica.......................................................................................................... 5 8 Objetivo............................................................................................................................ 6 8.1 Objetivo general........................................................................................................ 6 8.2 Objetivos específicos ................................................................................................ 6 9 Diseño Metodológico........................................................................................................ 6 9.1 Tipo de investigación ................................................................................................ 6 9.2 Metodología .............................................................................................................. 6 9.3 Métodos empleados ................................................................................................. 8 9.4 Hipótesis ................................................................................................................... 8 9.5 Variables................................................................................................................... 9 9.6 Diseño metodológico .............................................................................................. 10 CAPITULO I .......................................................................................................................... 12 MARCO TEORICO Y CONTEXTUAL ................................................................................... 12 1 MARCO TEÓRICO ........................................................................................................ 12 1.1 Agua residual doméstica y su composición ............................................................. 12 1.2 Parámetros de control en el tratamiento del agua residual doméstica .................... 12 1.2.1 Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5) ......................................................... 12 1.2.2 Demanda Química de Oxigeno (DQO) ............................................................... 12 1.2.3 Nitratos ............................................................................................................... 13 1.2.4 Nitritos ................................................................................................................ 13 1.2.5 Potencial de Hidrógeno (PH) .............................................................................. 13 1.2.6 Solidos Suspendidos Totales (SST).................................................................... 13 1.2.7 Solidos Disueltos (SD) ........................................................................................ 13 1.2.8 Solidos Suspendidos Volátiles (SSV).................................................................. 13 1.2.9 Solidos Sedimentables ....................................................................................... 14 1.2.10 Nitrificación y desnitrificación .............................................................................. 14 1.3 Parámetros de vertido a un cuerpo de agua superficial .......................................... 16 1.4 Tratamiento para aguas residuales operación y procesos ...................................... 17 1.5 Tratamiento preliminar ............................................................................................ 18 1.6 Tratamiento primario ............................................................................................... 19 1.7 Tratamiento secundario .......................................................................................... 19 1.7.1 Proceso Aerobio ................................................................................................. 20 1.7.2 Proceso Anaerobio ............................................................................................. 20 1.8 Tratamiento terciario ............................................................................................... 20 1.9 Filtros percoladores ................................................................................................ 21 1.10 Reactor D.H.S. (Esponja Colgante de Flujo Descendente) ..................................... 24 1.11 Variaciones del reactor ........................................................................................... 25 1.12 Mecanismos de depuración del Sistema D.H.S ...................................................... 26 1.13 Nitrificación y desnitrificación en el reactor ............................................................. 28 2 MARCO CONTEXTUAL ................................................................................................. 29 2.1 Contexto Actual del Tratamiento de Aguas residuales en el Municipio de Sacaba .. 29 2.2 Ubicación geográfica del proyecto de investigación ................................................ 29 2.3 Área de impacto prioritario ...................................................................................... 30 2.4 Características del área .......................................................................................... 30 2.4.1 Servicios básicos ................................................................................................ 30 2.4.2 En qué consiste el impacto ................................................................................. 31 2.4.3 Población Beneficiaria Directa ............................................................................ 32 CAPITULO II ......................................................................................................................... 33 1 DIAGNOSTICO .............................................................................................................. 33 1.1 Diagnóstico de la planta existente........................................................................... 33 1.2 Parámetros de diseño de la PTAR existente ........................................................... 33 1.3 Sistema de tratamiento existente ............................................................................ 35 1.4 Descripción de la planta de tratamiento existente ................................................... 36 1.5 Diagnóstico a la implementación del sistema DHS ................................................. 37 CAPITULO III ........................................................................................................................ 39 1 Propuesta ...................................................................................................................... 39 1.1 Titulo ....................................................................................................................... 39 1.2 Caracterización ....................................................................................................... 39 1.3 Justificación ............................................................................................................ 39 1.4 Objetivos................................................................................................................. 39 1.5 Diseño y ejecución de la planta de tratamiento piloto d.h.s. .................................... 40 1.5.1 Materiales requeridos ......................................................................................... 41 1.5.2 Armado de los materiales ................................................................................... 44 1.6 Funcionamiento de la planta de tratamiento piloto D.H.S. ....................................... 45 1.7 Mejoras realizadas D.H.S ....................................................................................... 47 1.8 Carga hidráulica...................................................................................................... 50 1.9 Parámetros de seguimiento del sistema ................................................................. 51 1.9.1 Demanda biológica de oxígeno (DBO) ................................................................ 51 1.9.2 Demanda química de oxígeno (DQO) ................................................................. 51 1.9.3 Solidos totales (ST) y suspendidos totales (SST) ............................................... 52 2 Resultados de laboratorio para parámetros analizados .................................................. 53 2.1 Oxígeno disuelto (OD) ............................................................................................ 53 2.2 Demanda biológica de oxígeno (DBO) .................................................................... 55 2.3 Demanda química de oxígeno (DQO) ..................................................................... 59 3 Eficiencias obtenidas ..................................................................................................... 62 3.1 Resultados obtenidos por el Laboratorio de Emapas .............................................. 66 4 En relación a la operación y mantenimiento ................................................................... 66 4.1 Operación ............................................................................................................... 66 4.2 Mantenimiento ........................................................................................................ 67 4.3 Costos de implementación del D.H.S. ..................................................................... 68 5 Respecto al cumplimiento de la reglamentación ............................................................ 69 CAPITULO IV ....................................................................................................................... 70 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ........................................................................ 70 1 CONCLUSIONES .......................................................................................................... 70 2 RECOMENDACIONES .................................................................................................. 73 3 Bibliografía ..................................................................................................................... 76 ANEXOS ............................................................................................................................... 79 Parámetros físicos DHS-Biofiltro ........................................................................................... 79 Parámetros químicos DHS-Biofiltro ....................................................................................... 81 Comparación - Eficiencia (%) ................................................................................................ 82 INDICE DE FIGURAS Figura 1. Descripción de la metodología seguida durante el proyecto de investigación ...... 7 Figura 2. Esquema PTAR Curubamba Tratamiento Secundario DHS y Biofiltro ............... 10 Figura 3. Esquema de una Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Convencionales 18 Figura 4. Generaciones del reactor D.H.S ........................................................................ 26 Figura 5. Proceso de formación de película biológica ....................................................... 27 Figura 6. Ubicación del Proyecto de Investigacion............................................................ 29 Figura 7. Diagrama de la PTAR existente ......................................................................... 35 Figura 8. PTAR Curubamba ............................................................................................. 36 Figura 9. Tren de tratamiento ........................................................................................... 37 Figura 10. Diagrama de proceso PTAR- CURUBAMBA con la incorporación del DHS ... 38 Figura 11. Instalación Reactor DHS ................................................................................ 40 Figura 12. Tanque Enterrado .......................................................................................... 41 Figura 13. Estructura metálica ........................................................................................ 41 Figura 14. Estructura plástica para la instalacion del material filtrante ............................ 42 Figura 15. Soporte para la esponja ................................................................................. 43 Figura 16. Lecho filtrante con esponjas .......................................................................... 45 Figura 17. Lecho filtrante y tuberias de distribución ........................................................ 46 Figura 18. Reactor DHS ................................................................................................. 47 Figura 19. Esponjas ........................................................................................................ 47 Figura 20. Canal de distribución ..................................................................................... 48 Figura 21. Mejoras en la distribución del agua ................................................................ 48 Figura 22. Filtro de tubería.............................................................................................. 49 Figura 23. Tapado del Reactor DHS ............................................................................... 50 Figura 24. DBO para analizar las muestras de agua residual ......................................... 51 Figura 25. Digestor de DQO marca HACH implementado para el análisis de las muestras 52 Figura 26. Horno marca Equatherm ................................................................................ 53 Figura 27. Resultados: grafico comparación OD (mg/l) contra tiempo (días) .................. 54 Figura 28. Resultados: grafico afluente-efluente DBO5 (mg/l) en los diferentes modulos contra tiempo (días) .............................................................................................................. 56 Figura 29. Resultados: grafica comparación (D.H.S.- Biofiltro) salida DBO5 (mg/l) contra Tiempo (días) 57 Figura 30. Resultados: grafica D.H.S. limite permisible salida DBO5 (mg/l) .................... 58 Figura 31. Resultados: grafico afluente-efluente DQO (mg/l) en los diferentes modulos contra tiempo (días) .............................................................................................................. 60 Figura 32. Resultados: grafica comparacion salida DQO (mg/l) contra Tiempo (días) .... 60 Figura 33. Resultados: grafica D.H.S. limite permisible salida DQO (mg/l) ..................... 61 Figura 34. Resultados: grafica Biofiltro-D.H.S. Remoción DBO (%) contra Tiempo (días) 62 Figura 35. Resultados: grafica D.H.S. Remoción DBO (%) contra Tiempo (días) ........... 63 Figura 36. Resultados: grafica Biofiltro-D.H.S. Remoción DQO (%) contra Tiempo (días) 64 Figura 37. Resultados: grafica Biofiltro-D.H.S. Eficiencia promedio DBO (%) ................. 65 Figura 38. Resultados: grafica Biofiltro-D.H.S. Eficiencia promedio DQO (%)................. 65 INDICE DE TABLAS Tabla 1. Límites permisibles para descargas liquidas - RMCH ........................................ 17 Tabla 2. Carga volumétrica según la tasa de aplicación teórica en filtros ........................ 22 Tabla 3. Parámetros iniciales de diseño .......................................................................... 33 Tabla 4. Calidad propuesta para el agua tratada ............................................................. 35 Tabla 5. Componentes de la PTAR ................................................................................. 37 Tabla 6. Dimensiones de la estructura metálica .............................................................. 42 Tabla 7. Dimensiones del canastillo ................................................................................ 43 Tabla 8. Dimensiones del soporte para la esponja .......................................................... 43 Tabla 9. Valores de la esponja ........................................................................................ 44 Tabla 10. Resumen: resultados de entrada y salida del análisis de OD (Biofiltro) ............. 54 Tabla 11. Resumen: resultados de entrada y salida del análisis de OD (D.H.S.) ............... 55 Tabla 12. Resumen: resultados de entrada y salida del análisis de DBO (Biofiltro) ........... 57 Tabla 13. Resumen: resultados de entrada y salida del análisis de DBO (D.H.S.) ............ 58 Tabla 14. Resumen: resultados de entrada y salida del análisis de DQO (Biofiltro) ........... 61 Tabla 15. Resumen: resultados de entrada y salida del análisis de DQO (D.H.S.) ............ 61 Tabla 16. Procedimiento de la operación y mantenimiento ................................................ 68 Tabla 17. Límites permisibles para descargas liquidas - RMCH ........................................ 69
El proyecto experimental implementado está ubicado en la Comunidad de Curubamba en el Municipio de Sacaba en el Departamento de Cochabamba. Actualmente en esta comunidad existe una Planta de Tratamiento de Aguas Residuales que atiende hasta 200 familias en el tratamiento de sus descargas residuales domiciliarias, la PTAR no cumple con la descarga de efluente en los parámetros físicos y químicos según la normativa vigente en base al reglamento en materia de contaminación hídrica (RMCH) según el anexa 1 (Ley 1333), el objetivo del trabajo de investigación corresponde a el análisis de la calidad del efluente de la PTAR Curubamba con el fin de mejorar la eficiencia, con la implementación de una planta piloto por medio de un sistema de biomasa adherida con esponjas colgantes de flujo descendente (D.H.S.), implementada como tratamiento secundario después del digestor anaeróbico (USB) y realizar la comparación con sistema actual del tratamiento secundario en funcionamiento (Biofiltro). Para esto se revisó los estudios bibliográficos relacionado a la utilización del sistema (DHS) y las experiencias en otros países. La metodología utilizada es en base a la toma de muestras de la calidad del efluente del tratamiento secundario del sistema instalado D.H.S. comparando con los resultados del sistema actual (Biofiltro), cabe aclarar que las muestras se realizaron durante todo el año, se tomaron en total 24 muestras en parámetros químicos y 51 muestras en físicos, según los resultados de los parámetros fisicoquímicos evaluados, se obtuvieron en promedio porcentajes de eficiencia del sistema D.H.S. alrededor de 79.06 % DBO, 76.06% en la DQO, la concentración solidos totales, disminuyen una vez atravesado el sistema de tratamiento. En relación al sistema de tratamiento secundario actual el Biofiltro en promedio se tiene porcentajes de eficiencia de 73.46 % DBO, 68.0% en la DQO, siendo el sistema D.H.S. más eficiente en cuanto a los porcentajes de remoción de la carga orgánica. En conclusión, el reactor D.H.S. utilizado como tratamiento secundario cumple con la normativa vigente según el reglamento de contaminación hídrica según el anexo I, de vertido para la DBO y DQO, y la eficiencia del efluente en el tratamiento secundario con este sistema (D.H.S.) es un 7% en promedio mayor al sistema actual. Durante los 350 días de análisis del sistema de tratamiento, se detectó que el mantenimiento adecuado de la unidad es esencial para mantener las condiciones de operación diarias, especialmente en lo relacionado al almacenamiento y distribución del caudal de entrada.