FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS CARRERA DE …repositorio.ug.edu.ec/bitstream/redug/42684/1/BMAT-S051... · 2019. 8. 31. · facultad de ciencias matemÁticas y fÍsicas

FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS

CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL

EVALUACIÓN DE LA EFICIENCIA DE REMOCIÓN DE LA MATERIA ORGÁNICA

EN LA LAGUNA DE OXIDACIÓN DEL CANTÓN YAGUACHI, PROVINCIA DEL

GUAYAS

AUTORES: MALAVÉ DELGADO CHRISTIAN MOISÉS

QUILLAY MAZA CINDY KARINA

TUTOR: ING. CORAPI PIETRO, MSc.

GUAYAQUIL, ABRIL, 2019

ii

Agradecimiento

Mis agradecimientos en todos los logros que yo pueda conseguir en lo largo de mi

vida siempre serán para mi madre y principalmente ahora que a lo largo de todos

estos años de estudios universitarios fue ella quien permitió gracias a todos sus

esfuerzos que yo pueda conseguir este objetivo. Eres mi motor y mi más fuerte

impulso mamá.

A mi tía Jackeline, tía Leticia, Mamá Luzmila y a toda mi familia en general y

principalmente a mis hermanos Álan, Ivanna, Esnaider que me motivan a no rendirme

cada día y siempre están ahí cuando ven que necesito una sonrisa, un abrazo o un

consejo.

Isabel, te gradezco mucho a ti por enseñarme que el amor y la sensibilidad nunca

pueden faltar en una persona, gracias por haber convertido ese sentimiento en una

de las más grandes fuerzas para continuar y para llegar a ser un mejor hombre,

gracias por todo lo que siempre me das, te amo.

Amigos gracias por hacer que este trayecto haya sido toda una experiencia llena

de anécdotas y lindas vivencias, Corina, Luis, Manuel, Carlos, Yulexi, Ivette, Rosalía,

a todos los demás quienes saben que compartimos mucho tiempo juntos y

principalmente a ti Cindy, por ser una de las mejores personas y amigas con las que

he podido conocer.

Ing. Orlando Iglesias, Ingeniero Víctor Janeta, Ingeniero Diego Yagual, Ing. Corapi

Pietro, Sra Lorena Romero muchas gracias por toda su ayuda en la elaboración de

este proyecto.

Malavé Delgado Christian Moisés

iii

Agradecimiento

Quiero agradecer a Dios por darme la vida, salud y fortaleza para poder llegar a

cumplir con una de mis metas mi Profesión.

A mis padres y hermanos por ser el pilar fundamental de mi vida, porque gracias a

su apoyo incondicional, su comprensión y su confianza han permitido que cada paso

que dé sea firme, y llegue hasta donde estoy el día de hoy.

A mi mejor amiga por su amistad sincera e incondicional, gracias por cada consejo

y apoyo que me has brindado durante todo este tiempo.

A mi amigo y compañero de tesis Christian, gracias por esta linda amistad y por

cada momento que hemos compartido en todo el transcurso de nuestra preparación

universitaria.

A mis amigos más cercanos gracias por los gratos y buenos momentos que

compartimos en la Universidad.

Al Ing. Corapi Pietro, Ing. Andrés Villamar gracias por su dedicada cooperación,

asesoramiento y seguimiento durante el desarrollo de este trabajo de Titulación.

Y a los Docentes de esta Facultad por impartir sus conocimientos a lo largo de mi

formación profesional.

Quillay Maza Cindy Karina

iv

Dedicatoria

Éste trabajo va dedicado para mi madre Janeth Malavé por siempre haber luchado

y trabajado por mí, por siempre haberme aconsejado y formado como persona, cada

sacrificio y esfuerzo tuyo está reflejado en este objetivo cumplido, madre éste es el

fruto de todos tus esfuerzos, éste logro no es mío, es totalmente tuyo.

Hermanos, tías, abuela a ustedes también les dedico mi trabajo porque gracias a

su apoyo siempre han sabido como levantarme en los momentos difíciles.

A mi apoyo sentimental incondicional Isabel, por cada enseñanza, consejo y abrazo

en las situaciones que más las necesitaba.

Malavé Delgado Christian Moisés

v

Dedicatoria

Dedico este trabajo a mis padres José Quillay y Francisca Maza por formarme

como una persona de bien con valores morales y éticos, porque sé que han hecho el

esfuerzo y sacrificio para que llegue al éxito, gracias por ser mi ejemplo y gracias por

cada consejo que hoy están rindiendo sus frutos, los amo.

A mis hermanos Carlos, Jordy y Diego Quillay, porque gracias a sus sacrificios

hemos logrado juntos este triunfo como familia.

A mi abuela Ulfrida, aunque no estés aquí con nosotros me ensañaste que uno

siempre debe de seguir adelante con esfuerzo, perseverancia y amor, y que cada

momento en vida debe disfrutárselo.

A mis tíos y primos que han estado siempre motivándome con una palabra de

aliento cada día.

A mi mejor amiga Misshel Díaz y sus padres por ser parte de mi familia, gracias

por el apoyo incondicional.

Al Abogado Dency Espinoza por siempre estar apoyándome en cada momento y

por cada consejo que han formado mi carácter.

Quillay Maza Cindy Karina

vi

Declaración expresa

Artículo XI.- del Reglamento Interno de graduación de la Facultad de

Ciencias Matemáticas y Físicas de la Universidad de Guayaquil.

La responsabilidad de los hechos, ideas y doctrinas expuestas en este trabajo

de titulación corresponden exclusivamente al autor y al patrimonio intelectual de

la Universidad de Guayaquil.

CINDY KARINA QUILLAY MAZA

C.I.: 0705964583

CHRISTIAN MOISÉS MALAVÉ DELGADO

C.I.:2450156738

vii

viii

ix

Tribunal de graduación

Ing. Corapi Pietro, M.Sc.

Tutor

Ing. Gustavo Ramírez Aguirre, M.Sc.

Decano (E)

Vocal Vocal

x

ÍNDICE GENERAL

CAPÍTULO I

EL PROBLEMA

1.1 Introducción .......................................................................................... 1

1.2 Antecedentes ....................................................................................... 2

1.3 Planteamiento del problema ................................................................. 4

1.4 Objetivos .............................................................................................. 5

1.4.1 Objetivo general. ............................................................................ 5

1.4.2 Objetivos específicos. .................................................................... 6

1.5 Justificación del proyecto...................................................................... 6

1.6 Cobertura y alcance del estudio ........................................................... 7

1.6.1 Beneficiarios del proyecto. ............................................................. 8

1.6.2 Campo de acción. .......................................................................... 8

1.7 Metodología del proyecto ..................................................................... 9

1.7.1 Metodología de la investigación. .................................................. 10

1.7.2 Método e instrumentos para la recolección de datos. .................. 10

CAPITULO II

MARCO TEÓRICO

2.1 Antecedentes del estudio ................................................................... 11

2.2 Aguas residuales ................................................................................ 12

2.2.1 Origen y caudales de las aguas residuales domésticas. ............. 13

2.2.2 Importancia de la mediciones cuantitativas de las aguas

residuales. ................................................................................... 14

2.2.3 Composición de los Caudales de las Aguas Residuales. ............. 15

2.2.4 Principales Parámetros de Calidad de las Aguas Residuales. ..... 16

2.2.4.1 Materia Orgánica. ............................................................... 17

2.2.4.2 Oxígeno Disuelto. ............................................................... 17

2.2.4.3 Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO). .......................... 17

2.2.4.4 Demanda Química de Oxígeno (DQO). .............................. 18

2.2.4.5 Sólidos. .............................................................................. 18

2.2.4.6 PH. ..................................................................................... 19

xi

2.2.4.7 Nitrógeno. .......................................................................... 19

2.2.5 Composición Típica de las Aguas Residuales Domésticas. ......... 19

2.3 Contaminación de los Cuerpos Hídricos Receptores .......................... 21

2.4 Métodos de Tratamiento de las Aguas Residuales ............................. 22

2.4.1 Operaciones Físicas Unitarias. .................................................... 22

2.4.2 Procesos Químicos Unitarios. ...................................................... 22

2.4.3 Procesos Biológicos Unitarios. ..................................................... 23

2.5 Principales Tipos de Tratamientos Biológicos..................................... 23

2.6 Principales Procesos para el Tratamiento de Aguas Residuales ........ 26

2.6.1 Oxidación Biológica. .................................................................... 26

2.6.2 Proceso Aerobio. ......................................................................... 26

2.6.3 Proceso Anaerobio. ..................................................................... 27

2.7 Sistemas de Tratamiento con Lagunas............................................... 27

2.7.1 Laguna de Estabilización. ............................................................ 27

2.7.2 Clasificación y Funcionamiento de las Lagunas de Estabilización

………. ........................................................................................ 28

2.7.2.1 Clasificación del lugar que ocupan las lagunas. ................. 29

2.7.2.2 Clasificación de acuerdo con la secuencia de las unidades

de tratamiento. ................................................................... 29

2.7.3 Funcionamiento de las lagunas de estabilización. ........................ 31

2.7.3.1 Lagunas anaerobias. .......................................................... 31

2.7.3.2 Lagunas facultativas. .......................................................... 32

2.7.3.3 Lagunas de maduración. .................................................... 33

2.7.4 Diseño de las lagunas .................................................................. 34

2.8 Alcantarillado ...................................................................................... 41

2.8.1 Alcantarillado Sanitario. ............................................................... 42

2.8.2 Modelos de Configuración de Redes de Alcantarillado Sanitario. 43

2.9 Población de diseño y caudal de diseño ............................................. 44

2.9.1 Población de diseño. .................................................................... 44

2.9.1.1 Método Aritmético. ............................................................. 45

2.9.1.2 Método Geométrico. ........................................................... 45

2.9.1.3 Método de wappus. ............................................................ 46

2.9.2 Caudal de diseño. ........................................................................ 47

2.9.2.1 Caudal medio diario. .......................................................... 47

xii

2.9.2.2 Caudal de infiltración. ......................................................... 48

2.10 Eficiencias de Remoción .................................................................. 49

2.11 Definiciones conceptuales ................................................................ 49

2.12 Marco Legal...................................................................................... 51

2.12.1 Constitución Política de la República del Ecuador. .................... 51

2.12.2 Ley de Prevención y Control de la Contaminación Ambiental. ... 52

2.12.3 Ley Forestal y de Conservación de Áreas Naturales y Vida

Silvestre. ..................................................................................... 52

2.12.4 Texto Unificado De Legislación Ambiental Secundaria del

Ministerio del Ambiente. .............................................................. 53

CAPÍTULO III

METODOLOGÍA

3.1 Características de la zona .................................................................. 57

3.1.1 Ubicación. .................................................................................... 57

3.1.2 División Política. ........................................................................... 58

3.1.3 Población. .................................................................................... 59

3.1.4 Características del medio físico. .................................................. 61

3.1.4.1 Clima. ................................................................................. 61

3.1.4.2 Hidrología. .......................................................................... 62

3.1.4.3 Geología. ........................................................................... 62

3.1.5 Características del medio biótico. ................................................ 63

3.1.5.1 Flora. .................................................................................. 63

3.1.5.2 Fauna. ................................................................................ 64

3.2 Cálculo de la población futura ............................................................ 66

3.2.1 Método aritmético. ....................................................................... 66

3.2.2 Método geométrico. ..................................................................... 67

3.2.3 Método de wappaus. .................................................................... 68

3.3 Cálculo del caudal de diseño .............................................................. 69

3.4 Sistema De Tratamiento De Aguas Residuales Del Cantón De

Yaguachi ........................................................................................... 71

3.4.1 Componentes De La Laguna De Oxidación. ................................ 73

3.5 Metodología Aplicada ......................................................................... 80

xiii

CAPÍTULO IV

ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS

4.1 Resultados de Laboratorio.................................................................. 85

4.2 Informe de las muestras en la Laguna de Oxidación .......................... 85

4.2.1 Muestra 1: Entrada a la Laguna de Oxidación de Yaguachi. ........ 85

4.2.2 Muestra 2: Salida de la Laguna de Oxidación de Yaguachi. ........ 86

4.2.3 Comparación de la muestra de salida de la PTARD con el

TULSMA. .................................................................................... 87

4.3 Cálculo del porcentaje de eficiencia de remoción ............................... 94

4.3.1 Cálculo del porcentaje de eficiencia de remoción en Aceites y

grasas. ........................................................................................ 94

4.3.2 Cálculo del porcentaje de eficiencia de remoción en Cloruros. .... 95

4.3.3 Cálculo del porcentaje de eficiencia de remoción en Coliformes

fecales......................................................................................... 96

4.3.4 Cálculo del porcentaje de eficiencia de remoción en DBO5. ......... 97

4.3.5 Cálculo del porcentaje de eficiencia de remoción en DQO. .......... 98

4.3.6 Cálculo del porcentaje de eficiencia de remoción en Nitrógeno

Amoniacal. .................................................................................. 98


Kjedahl. ....................................................................................... 99

4.3.8 Cálculo del porcentaje de eficiencia de remoción en SST. ......... 100

4.3.9 Cálculo del porcentaje de eficiencia de remoción en ST. ........... 101

4.4 Informe de las muestras en la Río Yaguachi .................................... 102

4.4.1 Muestra 3: Aguas arriba del Río Yaguachi respecto al punto de

descarga de la Laguna de Oxidación. ....................................... 102

4.4.2 Muestra 4: Aguas abajo del Río Yaguachi respecto al punto de

descarga de la Laguna de Oxidación. ....................................... 103

4.4.3 Comparación de las muestras del Cuerpo Hídrico receptor. ...... 104

xiv

CAPÍTULO V

DISEÑO DE LAS LAGUNAS DE OXIDACIÓN

5.1 Diseño de tratamiento secundario .................................................... 110

5.1.1 Dimensionamiento de la laguna anaerobia. ............................... 111

5.1.2 Dimensionamiento de la laguna facultativa. ............................... 112

5.1.3 Dimensionamiento de la primera laguna de maduración. ........... 115

5.1.4 Dimensionamiento de la segunda laguna de maduración. ......... 118

CAPÍTULO VI

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

6.1 Conclusiones ................................................................................... 123

6.2 Recomendaciones ........................................................................... 126

BIBLIOGRAFÍA

ANEXOS

xv

INDICE DE ILUSTRACIONES

Ilustración 1: Ubicación del cantón Yaguachi .............................................. 3

Ilustración 2: Cobertura de alcantarillado en cantones de la provincia del

Guayas ................................................................................... 4

Ilustración 3: Clasificación de los Sólidos en aguas residuales ................. 18

Ilustración 4: Descomposición microbial de la materia orgánica ............... 24

Ilustración 5: Diagrama elemental del proceso anaerobio ......................... 27

Ilustración 6: Configuración de lagunas en paralelo, facultativa más

maduración .......................................................................... 30

Ilustración 7: Configuración de lagunas en paralelo, anaerobia más

facultativa más maduración ................................................. 30

Ilustración 8: Proceso de una laguna anaerobia ....................................... 32

Ilustración 9: Interacción de bacterias y algas en una laguna facultativa... 33

Ilustración 10: Proceso de una laguna facultativa ..................................... 34

Ilustración 11: Sistemas de alcantarillado ................................................. 42

Ilustración 12: Ubicación del Cantón Yaguachi ......................................... 58

Ilustración 13: División política del Cantón San Jacinto de Yaguachi ........ 59

Ilustración 14: Población Urbana y Rural del Cantón San Jacinto de

Yaguachi ............................................................................ 60

Ilustración 15: Ubicación de la Estación Meteorológica Ingenio Valdez en

Milagro ............................................................................... 61

Ilustración 16: Población Proyectada del Cantón Yaguachi ...................... 69

Ilustración 17: Sector Urbano de Yaguachi ............................................... 70

Ilustración 18: Vista en planta de las lagunas de Oxidación del Cantón

Yaguachi ............................................................................ 72

Ilustración 19: Desarenador Lagunas de Oxidación de Yaguachi, vista en

planta ................................................................................. 74

Ilustración 20: Vista en planta de la laguna anaerobia .............................. 75

Ilustración 21: Dique de la Laguna Anaerobia ........................................... 76

Ilustración 22: Vista en planta laguna facultativa ....................................... 77

Ilustración 23: Dique de la laguna Facultativa ........................................... 78

Ilustración 24: Vista en planta Lagunas de maduración ............................ 79

Ilustración 25: Dique lagunas de maduración ............................................ 79

Ilustración 26: Entrada a la Laguna de Oxidación de Yaguachi ................ 81

lustración 27: Salida de la Laguna de Oxidación de Yaguachi .................. 82

Ilustración 28: Aguas arriba del Río Yaguachi respecto a la Laguna de

Oxidación ........................................................................... 82

Ilustración 29: Aguas abajo del Río Yaguachi respecto a la Laguna de

Oxidación ........................................................................... 83

Ilustración 30: Esquema de puntos de muestreo ...................................... 83

xvi

Ilustración 31: Flujo de entrada y salida en la PTARD con respecto a

Aceites y grasas ................................................................ 87

Ilustración 32: Flujo de entrada y salida en la PTARD con respecto a los

Cloruros ............................................................................. 88

Ilustración 33: Flujo de entrada y salida en la PTARD con respecto a los

Coliformes Fecales ............................................................ 88

Ilustración 34: Flujo de entrada y salida en la PTARD con respecto al

DBO5 ................................................................................. 89


DQO .................................................................................. 90


Nitrógeno Amoniacal .......................................................... 90


Nitrógeno Kjedahl .............................................................. 91

Ilustración 38: Flujo de entrada y salida en la PTARD con respecto al pH 92


SST ................................................................................... 92

Ilustración 40: Flujo de entrada y salida en la PTARD con respecto al ST 93

Ilustración 41: Flujo en el Cuerpo Hídrico aguas arriba y abajo con

respecto Aceites y Grasas ................................................105


respecto Cloruros .............................................................105


respecto Coliformes Fecales .............................................106


respecto DBO5 ..................................................................106


respecto DQO ...................................................................107


respecto Nitrógeno Amoniacal ..........................................107


respecto Nitrógeno Kjedahl ...............................................108


respecto PH ......................................................................108


respecto SST ....................................................................109


respecto ST ......................................................................109

xvii

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1: Composición de las aguas residuales domésticas ........................ 20 Tabla 2: Principales procesos de tratamientos Biológicos .......................... 25

Tabla 3: Temperaturas para diseño de lagunas facultativas ....................... 37 Tabla 4: Límites de descarga a un cuerpo de agua dulce .......................... 54 Tabla 5: Población de hombres y mujeres .................................................. 60 Tabla 6: Condiciones climáticas de la estación más cercana al área de

estudio. ........................................................................................ 62 Tabla 7: Flora del Área de influencia del proyecto ...................................... 64 Tabla 8: Población urbana y rural de Yaguachi .......................................... 66 Tabla 9: Población futura calculada de Yaguachi ....................................... 69 Tabla 10: Cálculo del Caudal de Diseño..................................................... 71

Tabla 11: Coordenadas de Ubicación lagunas de Oxidación del cantón

Yaguachi .................................................................................... 73

Tabla 12: Resultados de la Entrada a la Laguna de Oxidación de

Yaguachi .................................................................................... 85

Tabla 13: Resultados de la Salida de la Laguna de Oxidación de

Yaguachi .................................................................................... 86 Tabla 14: Resultados del laboratorio comparados con el TULSMA ............ 94 Tabla 15: Eficiencia de remoción de la PTAR............................................102 Tabla 16: Resultados Aguas arriba del Río Yaguachi ................................103 Tabla 17: Resultados Aguas abajo del Río Yaguachi ................................104 Tabla 18: Valores para el diseño de la Laguna Anaerobia ........................112 Tabla 19: Valores para el diseño de la Laguna Facultativa .......................115 Tabla 20: Valores para el diseño de la Primera Laguna de maduración ....118 Tabla 21: Valores para el diseño de la Segunda Laguna de maduración ..120 Tabla 22: Área total de las lagunas rediseñadas año 2039 .......................121 Tabla 23: Área total de las lagunas rediseñadas año 2019 .......................122 Tabla 24: Área de las lagunas existentes en el Cantón Yaguachi año

2010 ..........................................................................................122

xviii

ABREVIATURAS

DBO5: Demanda bioquímica de oxígeno 5to. Día

DQO: Demanda química de oxígeno

ST: Sólidos totales

STT: Sólidos suspendidos totales

CL-: Cloruros

pH-: Potencial de hidrógeno

hab: Habitantes

TULSMA: Texto Unificado de Legislación Secundaria del Ministerio del

Ambiente

PTARD: Planta de tratamiento de aguas residuales

GAD: Gobierno Autónomo Descentralizado

xix

RESUMEN

El presente trabajo de titulación tiene como objetivo evaluar la eficiencia de

remoción de la materia orgánica en el sistema de tratamiento para determinar si

este se encuentra operando de manera regular.

Para ello se realizaron análisis físico, químico y bacteriológico del agua

residual que ingresa a la planta de tratamiento y del agua tratada que es

descargada hacia el río Yaguachi. Con los resultados obtenidos se calculó la

eficiencia de remoción de la materia orgánica contenida en las aguas residuales,

así como también se verificó el cumplimiento de los valores límites máximos

permisibles establecidos por la norma en cuanto a contaminación del medio

ambiente.

Además, se realizaron análisis en el Río Yaguachi: aguas arriba y aguas abajo

respecto al punto de descarga para verificar la contaminación que tiene

actualmente el río y la influencia de la descarga sobre la contaminación.

PALABRAS CLAVES: <EFICIENCIA - ANÁLISIS - REMOCIÓN -

CONTAMINACIÓN - DESCARGA>

xx

ABSTRACT

The objective of the present thesis project is to evaluate the efficiency of

removal of the organic matter in the treatment system to determine if it is

operating regularly.

For this purpose, physical, chemical and bacteriological analysis of the

wastewater entering the treatment plant and of the treated water that is

discharged to the Yaguachi River were done. With the results obtained, the

removal efficiency of the organic matter contained in the wastewater was

calculated, as well as compliance with the maximum permissible limit values

established by the norm in terms of environmental contamination.

In addition, analyzes were conducted on the Yaguachi River: upstream and

downstream of the discharge point to verify the current contamination of the river

and the influence of the discharge on pollution.

KEYWORDS: <EFFICIENCY – ANALYSIS – REMOVAL – CONTAMINATION -

DISCHARGE>

1

CAPÍTULO I

EL PROBLEMA

1.1 Introducción

Incrementar la cobertura de servicios básicos incluyendo en estos los de

saneamiento para poblaciones rurales de un país es muy necesario para la evolución

de calidad de vida de las personas pertenecientes a la misma, esto se convierte

además en evidencia de desarrollo de dicha localidad.

El alcantarillado en la actualidad se convierte en un servicio tan primordial que

debería ser implementado en todas las zonas de población al mismo instante en el

que éstas son abastecidas por agua potable, pero en la mayoría de los casos en el

país no sucede de tal forma, tanto así que en ocasiones una localidad debe esperar

por varios años para que el servicio de alcantarillado llegue a ellos.

Un trabajo complicado para la implementación de alcantarillado sanitario en una

localidad es quizás, encontrar el cuerpo receptor de estas aguas residuales en el cual

sea apropiado depositar las mismas, para el Cantón San Jacinto de Yaguachi este

cuerpo receptor es el “Río Yaguachi” en el cual las aguas servidas luego de su

respectivo tratamiento realizado por la laguna de oxidación ubicada a sus orillas,

recepta éstas mencionadas aguas.

Una laguna de oxidación se diseña para trabajar de tal manera que la salida de las

aguas hacia el cuerpo receptor sea totalmente eficiente de acuerdo con normas

ambientales. Se puede verificar mediante ensayos y análisis cuál de los diferentes

factores que intervienen en la funcionalidad de la laguna es o son los que están

afectando o no cumpliendo con los propósitos de esta.

2

De la misma manera verificar el sistema de red de alcantarillas de la localidad es

un trabajo que se debe realizar constantemente para tener información actual del

estado de éstas con el principal fin de constatar que dichas tuberías no posean puntos

de falla, además también del control de caudales que lleguen al este caso la laguna

de oxidación receptora de las aguas servidas.

Muy probablemente el río Yaguachi; cuerpo hídrico receptor de las aguas tratadas

por la laguna, tenga ya componentes que hayan afectado a la estabilidad química del

mencionado río, mucho antes de recibir la descarga de la laguna de Yaguachi, por lo

cual se hace necesario también análisis de composición química del agua del “Río

Yaguachi” antes de su afectación por la descarga de las aguas de la laguna de

Yaguachi y también luego de este proceso.

Es importante entonces conocer la eficiencia actual del sistema de tratamiento de

aguas residuales del Cantón Yaguachi para verificar que todos los parámetros

ambientales sean cumplidos de acuerdo con las normas permitiendo además

solucionar errores en casos necesarios. Se hace necesario también conocer las

consecuencias que se tendrán en el cuerpo hídrico receptor al cual se le descargarán

las aguas residuales tratadas por la laguna.

1.2 Antecedentes

El Cantón Yaguachi de la provincia del Guayas, ha tenido un crecimiento

demográfico llegando aproximadamente a 60.958 habitantes (de acuerdo al último

realizado en el año 2010), en donde la gran mayoría se ubica en las zonas rurales.

3

Se extiende geográficamente por la parte Sur del río Babahoyo hacia el Este;

limitando al norte con Samborondón, sur con Naranjal y el Triunfo, al este con Milagro

y Marcelino Maridueña, al oeste con el río Babahoyo y Durán (Ilustración 1).

Ilustración 1: Ubicación del cantón Yaguachi

El abastecimiento de agua potable en el cantón San Jacinto de Yaguachi

anteriormente se daba a través de pozos en los que se almacenaba el agua que era

comprada al Cantón Durán. Desde el 2015 Yaguachi cuenta con un abastecimiento

de agua potable que proviene de la fuente subterránea “El Chobo” perteneciente al

Cantón Milagro. El sistema dispone de una estación de bombeo, tanque elevado,

reservorio, redes de distribución, medidores y guías domiciliarias (GAD Yaguachi,

2014).

Según datos del Sistema Nacional de Información (Senplades) en base al Censo

de Población y Vivienda 2010 (INEC), Yaguachi solo contaba con el 8,1% en cuanto

a cobertura de alcantarillado, actualmente el 80% de su población cuenta con este

servicio (Ilustración 2).

Fuente: GAD del Cantón San Jacinto de Yaguachi (2010)

4

Ilustración 2: Cobertura de alcantarillado en cantones de la provincia del Guayas

1.3 Planteamiento del problema

Las aguas residuales producidas por la población del cantón Yaguachi se

analizarán respecto a sus parámetros físicos, químicos y biológicos, además también

del caudal que recepte la laguna de oxidación, los mencionados parámetros están

regulados por normas nacionales e internacionales, que procuran garantizar que la

descarga hacia el cuerpo hídrico receptor en este caso el río Yaguachi sea de manera

adecuada acorde con el cuidado del ambiente.

La población del cantón Yaguachi cuenta con un sistema de alcantarillado que

conduce las aguas servidas hacia una laguna de Oxidación ubicada en las orillas del

río Yaguachi, la cual realiza el proceso de remoción de materia orgánica y demás

Fuente: Sistema Nacional de Información (2010)

5

componentes contenidos en el agua residual que llegan a ser perjudiciales en un

entorno ambiental, mencionadas aguas ya después de haber pasado por el proceso

de tratamiento en la laguna son descargadas en el río, el cual es entonces el cuerpo

hídrico receptor del cantón Yaguachi. Todo este sistema necesita de una revisión y/o

monitoreo continuo para verificar que los procesos estén funcionando correctamente.

Los elementos contaminantes que poseen estas aguas residuales de la población

del Cantón Yaguachi es un gran problema ambiental y su saneamiento es un punto

importante que debe ser correctamente verificado, comprobando que su sistema de

tratamiento “la laguna de oxidación” funcione de manera eficaz. De la misma manera

su sistema de alcantarillado debe ser monitoreado constantemente para evitar

posibles colapsos y mucho más aun prevenir que éstos se den en cortos períodos de

tiempo.

1.4 Objetivos

1.4.1 Objetivo general.

Evaluar la eficiencia de remoción de materia orgánica en el sistema de tratamiento

de aguas residuales del Cantón San Jacinto de Yaguachi, mediante ensayos de

Demanda Bioquímica de Oxígeno 5to día (DBO5), Demanda Química de Oxígeno

(DQO) y Sólidos Totales de las aguas en su laguna de oxidación y en el cuerpo hídrico

receptor para la verificación de la eficacia del sistema y comprobación de

cumplimientos con normas ambientales vigentes.

6

1.4.2 Objetivos específicos.

Obtener información del sistema de saneamiento del cantón Yaguachi como

planos, datos de población y dotación de agua potable por habitante a través de las

autoridades correspondientes del cantón.

Calcular el caudal de llegada a la laguna de oxidación mediante datos

poblacionales del Cantón Yaguachi.

Evaluar la eficiencia de remoción de materia orgánica de la laguna de oxidación

del cantón Yaguachi mediante análisis químicos correspondientes de las aguas

residuales tratadas por la laguna.

Verificar los componentes químicos del sistema hídrico receptor después de la

descarga de las aguas residuales de la laguna de Oxidación de Yaguachi para

comprobar el cumplimiento de normativas ambientales vigentes.

1.5 Justificación del proyecto

La eficiencia de funcionamiento de un sistema de tratamiento de aguas residuales

debe ser de manera tal, que no exista ninguna falla en el mismo, ya que se podría

producir un daño ambiental muy grave en el ecosistema de la zona destinada a

descarga de las aguas tratadas.

El monitoreo constante del trabajo realizado por una laguna de oxidación es de

suma importancia ya que pueden cambiar factores que se tomaron en cuenta en el

diseño, pero los mismos fueron evaluados como proyecciones estadísticas en

algunos de los casos pues no hay manera totalmente acertada de saber con exactitud

su situación en el futuro.

7

Estos parámetros pueden ser muy diferentes a los utilizados en el diseño y esto se

puede dar debido a factores tan impredecibles como; el clima o una llegada masiva

de pobladores a la zona por implementación de zonas industriales, en un caso quizás

extremo o menos probable.

Por, las razones antes expuestas o algunas otras que puedan cambiar o afectar el

correcto funcionamiento tanto del sistema de alcantarillas como de la laguna de

oxidación, provocando a su vez afectaciones en el ambiente y en la calidad de vida

de las personas de la población de Yaguachi o de poblaciones cercanas es necesario

el monitoreo del sistema de saneamiento del cantón pudiendo así verificar su correcto

desempeño en el transcurso de los años.

1.6 Cobertura y alcance del estudio

Para el desarrollo de este estudio se evaluará la eficiencia de remoción de la

materia orgánica en la laguna de oxidación, que se encuentra ubicada en el Cantón

Yaguachi de la provincia del Guayas.

Se calculará el caudal de entrada de la red de alcantarillado sanitario hacia el

sistema de tratamiento de lagunas de oxidación, para verificar que cantidad ingresa

hacia el mismo. Mediante los análisis físico – químico – bacteriológico se obtendrán

resultados en los siguientes puntos: entrada del agua cruda, salida del agua tratada,

en el cuerpo hídrico receptor aguas arriba y aguas abajo, en cada uno de ellos se

determinará los siguientes parámetros: Aceites y grasas, Cloruros (Cl-), Coliformes

fecales, Demanda Bioquímica de Oxígeno al quinto día (DBO5), Demanda Química

de Oxígeno (DBO), Nitrógeno amoniacal, Nitrógeno kjedahl, Potencial de hidrógeno

(pH), Sólidos suspendidos totales (SST), Sólidos totales (ST).

8

Con los resultados obtenidos se procederá a evaluar el grado de remoción de

materia orgánica en el sistema de tratamiento de aguas residuales con lagunas de

oxidación, si no llegase a cumplir con los parámetros máximos permisibles señalados

en el TULSMA, se propondrá una solución conceptual relacionada a la operación y

mantenimiento del sistema de tratamiento de aguas residuales.

1.6.1 Beneficiarios del proyecto.

Los ciudadanos del Cantón Yaguachi son los beneficiarios de este proyecto, puesto

que se desarrollará la evaluación de la eficiencia de remoción de la materia orgánica

dentro del tratamiento de lagunas de oxidación.

Las lagunas de estabilización son un tratamiento de aguas residuales biológico

donde su principal característica es la capacidad de remoción de materia orgánica y

la eliminación de microorganismos patógenos logrando que el agua tratada sea

descargada hacia el cuerpo hídrico receptor con menos poder contaminante. Además,

son de bajo costo para su construcción, su función es eficiente y requieren de poco

mantenimiento ya que el tratamiento es totalmente natural.

1.6.2 Campo de acción.

El presente proyecto está enfocado en la evaluación del sistema de tratamiento de

lagunas de oxidación, que se encuentra ubicada en el Cantón Yaguachi provincia del

Guayas. Se analizarán los resultados de los parámetros de DBO, DQO5 y ST para

determinar si se cumple con la eficiencia de remoción de materia orgánica de este

sistema.

9

1.7 Metodología del proyecto

Nivel empírico - nivel teórico:

- Recolección de documentación e información disponible acerca de: estudios y

diseños del proyecto, planos, caracterización del sitio; clima, suelo, flora, fauna.

Solicitando información en el Municipio de San Jacinto de Yaguachi.

- Visitas técnicas, para conocer los datos técnicos, las instalaciones, procesos y

funcionamiento de las lagunas de oxidación.

Nivel experimental:

- Se tomarán muestras del Agua residual antes de entrar al proceso de

tratamiento, luego de ser tratada, dentro del cuerpo hídrico receptor para ser

analizadas en un laboratorio químico donde se obtendrán datos de los

parámetros (Aceites y grasas, Cl-, Coliformes fecales, DBO5, DQO, Nitrógeno

amoniacal, Nitrógeno kjedahl, pH, SST y ST) que se consideraron a realizar.

- Los resultados de los ensayos del agua cruda y del agua tratada serán

plasmados en un cuadro comparativo con los parámetros analizados, donde

se confirmará si la laguna está cumpliendo con un funcionamiento y operación

adecuado. Además, se verificará si se cumple con los límites de descarga de

la laguna hacia un cuerpo de agua dulce (TULSMA).

- Los resultados de los ensayos del cuerpo hídrico receptor serán analizados

para determinar la contaminación del Río.

- Desarrollar un resumen informativo en el que se detalle la evaluación de este

sistema de tratamiento de agua residual, y en el caso de que no cumpla

proponer una solución conceptual.

10

1.7.1 Metodología de la investigación.

Las metodologías de investigación de tipo de campo y bibliográfico.

De campo, se realizarán visitas en varias ocasiones para determinar si la laguna

de oxidación está cumpliendo con un funcionamiento y mantenimiento adecuado.

Bibliográfico, se buscará información veraz en libros, tesis, publicaciones

científicas sobre el tema antes mencionado para lograr cumplir con una investigación

que llegue a ser explicita y concreta.

1.7.2 Método e instrumentos para la recolección de datos.

El método utilizado cualitativo y cuantitativo, donde se obtendrá información del

proyecto proporcionada desde el Municipio de San Jacinto Yaguachi y a través de

información bibliográfica.

Por medio de la observación podremos detallar si la laguna se encuentra en un

estado eficiente de operacionalidad y funcionamiento, además mediante la visita al

lugar se tomarán las muestras para realizar los análisis del agua de la laguna y del

cuerpo hídrico receptor.

11

CAPITULO II

MARCO TEÓRICO

2.1 Antecedentes del estudio

La evolución de la calidad de vida de una población genera la necesidad de

implementar mejores sistemas de distinta índole, que precisamente optimicen los

métodos antes utilizados por una sociedad para realizar los diferentes tipos de

actividades que eran normalmente ejecutadas por ellos, pero que necesitan una

implementación más actual acorde con su crecimiento económico, social, poblacional,

etc.

En el caso de los sistemas de saneamiento para una población, se ha ido

actualizando de manera tal que las condiciones de vida sean cada vez más higiénicas

y no solo directamente para la sociedad, a su vez se han ido implementando normas

que permiten un mayor cuidado al medio ambiente, intentando que los efectos

ambientales negativos provocados la generación de desechos sean los más mínimos

posibles.

Se tienen registros de que el alcantarillado más antiguo fue construido en la ciudad

de Nippur en Irak, éste sistema de desagüe transportaba las aguas servidas de

palacios y distritos residenciales de la ciudad y que el primer sistema de alcantarillado

que se consideró moderno fue construido en la ciudad de Hamburgo, Alemania en

1842 y que fue éste el que sembró las bases y principios fundamentales para el diseño

de alcantarillado actual ya que tomaba en cuenta condiciones topográficas,

demográficas y necesidades actuales de una comunidad (Orozco Jaramillo, 2014).

12

Actualmente el diseño de alcantarillado sanitario está normado por diferentes

estatutos dispuestos por cada país o localidad, tomando en cuenta condiciones físicas

y sociales para su diseño, tales como; período de diseño de la red, población de

diseño, dotación de agua, caudales de aguas residuales y parámetros hidráulicos de

diseño como por ejemplo diámetros mínimos de tubería, velocidades máximas y

mínimas de circulación de las aguas, esfuerzos cortantes mínimos, etc.

Por su parte los sistemas de tratamientos de aguas residuales fueron

implementados a comienzos del siglo XX luego de reconocer que el vertido de

mencionadas aguas negras, directamente sobre cuerpos hídricos o sobre terrenos

alejados de la población estaba generando muchos problemas sanitarios, lo que llevó

a que se construyeran instalaciones de depuración siendo las primeras de tipo fosa

séptica para el tratamiento de estas aguas.

Actualmente las normas exigen a tomar en cuenta muchos parámetros para el

diseño de plantas de tratamiento, los cuales buscan que se reduzca el daño ambiental

a lo más mínimo, siendo así que las instalaciones depuradoras toman en cuenta

condiciones tales como; la demanda biológica de oxígeno (DBO), remoción de sólidos

suspendidos totales (SST), remoción de nitrógeno, remoción de fósforo, remoción de

organismos patógenos, entre otros.

2.2 Aguas residuales

La norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes del Ecuado (Texto

Unificado De Legislación Ambiental Secundaria, TULSMA, 2015), define las aguas

residuales como “aguas de composición variada provenientes de las descargas de

usos municipales, industriales, comerciales, de servicios, agrícolas, pecuarios,

13

domésticos, incluyendo fraccionamientos y en general de cualquier otro uso, así como

la mezcla de ellas”.

Las aguas residuales producidas por poblaciones urbanas se conforman de varios

componentes, los mismos que pueden ser muy variables debido a los muchos

factores que intervienen en su producción, como el consumo de agua, régimen

alimenticio, costumbres de la población, aguas residuales industriales vertidas en la

red urbana, etc. Están compuestas principalmente de aguas producidas de forma

doméstica, la cual a su vez contiene en su mayoría materia orgánica, lo que hace que

sean biodegradables y por lo tanto pueden ser depuradas mediante procedimientos

biológicos. (Vilanova, Santín, & Pedret, 2017)

Las aguas residuales urbanas se logran caracterizar a través de un conjunto de

parámetros con los cuales se mide su contaminación. La obtención de estos

parámetros son los que se utilizan para diseñar la Estación Depuradora de Aguas

Residuales ya que de acuerdo al nivel de contaminación que exista en la zona de

estudio se podrían necesitar diferentes procesos para el tratamiento. Los parámetros

más habituales que indican que contaminadas están las aguas residuales urbanas

son: materia orgánica, sólidos en suspensión, nitrógeno total y fósforo total. (Vilanova,

et al. , 2017)

2.2.1 Origen y caudales de las aguas residuales domésticas.

Existen diferentes fuentes de generación de las aguas residuales domésticas

siendo las principales las zonas residenciales y los centros comerciales, también

producen una importante contribución a ésta generación de aguas los edificios

institucionales y espacios de recreación. (Metcalf & Eddy, 1995)

14

La determinación de los caudales de aguas residuales en zonas residenciales se

suele basar en cuanto a la densidad poblacional y la contribución de aguas residuales

por habitante, normalmente utilizando valores típicos de tablas definidas por

diferentes autores o normas. En localidades grandes es mas recomendable estimar

estos caudales en función a la superficie total ocupada y a las densidades de

población proyectadas y con ayuda de datos reales de zonas residenciales con

características similares. (Metcalf & Eddy, 1995)

Para la obtención de los caudales producidos por zonas comerciales, normalmente

se comparan con datos de otras de éstas zonas existentes, y se los suele expresar

en m3/hab.d (metros cúbicos por habitante al día), se pueden tomar de tablas en las

que se establece una dotación de acuerdo a los distintos tipos de zonas comerciales

existentes. (Metcalf & Eddy, 1995)

En las áreas verdes o zonas de recreación los caudales se generan de manera

muy variada y está en función del clima y las épocas del año; ya que éstas marcan la

actividad y concurrencia a éstas de acuerdo a la temporada, también existen tablas

para poder asumir éstos valores de caudales. (Metcalf & Eddy, 1995)

2.2.2 Importancia de la mediciones cuantitativas de las aguas residuales.

La medición cuantitativa es aquella obtención de valores representativos de un

parámetro analizado, mediante ensayos de laboratorio o análisis químicos de manera

que pueda mostrarse en una unidad de medida adecuada como por ejemplo partes

por millón o miligramos por litro.

La ciencia y la ingeniería ambiental toman mucha importancia a la obtención de

datos que permitan el estudio de un tema que se ha investigado ya que exigen no

solo el uso de una medición convencional sino también la implementación de

15

dispositivos, varias técnicas usadas por ingenieros, físicos, biólogos, etc. Pero para

la ingeniería práctica éstas mediciones cuantitativas sirven como punto de inicio para

la realización de estudios y determinación de problemas. (Sawyer & McCarty, 1967)

Todos los inconvenientes que se deseen investigar y que tengan su relación con

la ciencia o la ingeniería ambiental deben ser inicialmente tratados de manera que se

definirá el problema y para esto será necesario el uso de métodos y procedimientos

analíticos tanto en campo como en laboratorios, de los cuales se obtendrán datos

fiables. (Sawyer & McCarty, 1967)

Cuando se haya logrado definir el problema de manera cuantitativa, los ingenieros

pueden realizar su labor de diseño de acuerdo a la necesidad de lo que se requiera

se diseñarán instalaciones que proporcionen una solución satisfactoria al problema

encontrado con los análisis iniciales, e aquí entonces la importancia de cuantificar la

contaminación de las aguas residuales. (Sawyer & McCarty, 1967)

Pero debido al crecimiento poblacional y a los nuevos desarrollos de la tecnología

industrial, constantemente se intenta mantener la funcionalidad de las soluciones

brindadas anteriormente a problemas estudiados, además de crear nuevos métodos

y procedimientos que cada vez resulten más económicos para poder resolver éstos

viejos problemas. (Sawyer & McCarty, 1967)

2.2.3 Composición de los Caudales de las Aguas Residuales.

Dependiendo de los tipos de sistemas de alcantarillado existente en la localidad de

estudio, los caudales de aguas residuales pueden estar constituidos por los siguientes

componentes:

16

- Aguas residuales domésticas.- Aquellas provenientes de zonas residenciales,

establecimientos comerciales, instalaciones públicas y similares

- Aguas residuales industriales.- Aguas en las cuales predominan descargas de

agua de uso industrial de composición química más contaminante que las

aguas residuales domésticas.

- Infiltración y aportaciones incontroladas.- La infiltración es aquel ingreso de

agua a las tuberías mediante defectos en el sistema como fracturas, grietas o

paredes porosas. Mientras que las aportaciones incontroladas son las que

ocurren por descargas de aguas pluviales, drenes de cimentaciones, bajantes

de edificios y tapas de pozos de registro.

- Aguas pluviales.- Resultantes de la escorrentía superficial.

Para zonas en las cuales existe ya una red de alcantarillado, normalmente los

caudales se determinan en base a registros históricos o de datos obtenidos por

medición directa. Para las nuevas construcciones de una red de alcantarillado, estos

caudales se obtienen con análisis de datos de población y dotaciones de aguas que

se prevee tendrá la localidad. También se usan datos de sectores cercanos con

características similares que ya tienen definido o estudiado los caudales de agua

residual per cápita. (Metcalf & Eddy, 1995)

2.2.4 Principales Parámetros de Calidad de las Aguas Residuales.

De acuerdo a su composición química, existen diferentes factores que afectan a la

calidad de las aguas residuales, los principales que se tienen en cuenta a la hora de

tomar una decisión para la implementación y diseño de una planta depuradora son

los siguientes:

17

2.2.4.1 Materia Orgánica.

Éste parámetro es el autor de que el oxígeno disuelto en las masas de aguas, ríos,

lagos, y demás, se agote convirtiéndose así en la representación mas importante de

contaminación existente en las aguas residuales, en aguas negras de composición

normal alrededor del 70% de los sólidos suspendidos y cerca del 50% de los sólidos

filtrados son materia orgánica. Está dividida en los siguientes grupos; proteínas,

carbohidratos, surfactantes, aceites y grasas. (Orozco & Salazar, 2001)

2.2.4.2 Oxígeno Disuelto.

Los microorganismos existentes en el agua dependen del oxígeno disuelto para

poder realizar sus procesos metabólicos, obteniendo energía y efectuando su

reproducción, convirtiéndose así en uno de los principales parámetros para el

tratamiento de las aguas residuales. Concentraciones bajas de oxígeno en el agua

pueden causar la desaparición de vida acuática en el agua y en casos de extrema

ausencia se producirá una descomposición anaerobia proliferando la presencia de

bacterias. (Sawyer & McCarty, 1967)

2.2.4.3 Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO).

Está definida como la cantidad de oxígeno que se necesita para poder

descomponer la materia orgánica existente en las aguas residuales, dándose esto

debido a la acción de las bacterias en condiciones aerobias. La DBO se produce por

la materia orgánica arrojada en alguna masa de agua, ésta se convierte en alimento

para las bacterias las cuales se reproducirán rapidamente y mediante su respiración

causaran la DBO y cesará en el instante en el que se agote totalmente la materia

orgánica. Mediante la DBO se puede medir indirectamente la cantidad de materia

orgánica. (Sawyer & McCarty, 1967)

18

2.2.4.4 Demanda Química de Oxígeno (DQO).

La determinación de la demanda química de oxígeno DQO, partió como una opción

para medir la demanda de oxigeno de una forma más rápida y fiable, también es un

proceso para obtener indirectamente la cantidad de materia orgánica ya a través de

la DQO se mide la cantidad de energía existente en los compuestos. (Sawyer &

McCarty, 1967)

2.2.4.5 Sólidos.

Normalmente se encuentra en forma de partículas en suspensión, y se los puede

determinar cuantitativamente de manera gravimétrica (por peso) mediante procesos

de filtración y secado (Sawyer & McCarty, 1967). Existen una clasificación general de

los sólidos (Ilustración 3) la cual se muestra en la ilustración a continuación:

Ilustración 3: Clasificación de los Sólidos en aguas residuales

Fuente: Orozco Jaramillo, A. (2014)

Elaboración: Cindy Quillay & Christian Malavé

19

En aguas residuales los sólidos más tomados en cuenta son los suspendidos,

especialmente los sólidos suspendidos volátiles ya que éstos representan la materia

orgánica existente.

2.2.4.6 PH.

Mediante el pH se puede obtener relativamente medidas de acidez o alcalinidad

del agua. Si la acidez es producida de manera natural probablemente es debido a la

acción de CO2 y esto ocurre cuando el pH está entre valores del 8,45 y 4,5; si estos

valores son más bajos de 4,5 se debe a acidez mineral la cual se produce por ácidos

más fuertes como el H2SO4, el HCL o el HNO3. Por su parte los carbonatos y

bicarbonatos que provocan una elevación en los niveles del pH hasta valores de 8,3

son los que producen la alcalinidad natural.

2.2.4.7 Nitrógeno.

Las proteínas están principalmente compuestas por nitrógeno y elemento junto con

el fósforo es un nutriente fundamental para el desarrollo de vegetación y protistos

tales como algas y bacterias las cuales son necesarias para tratamiento de las aguas

residuales. (Sawyer & McCarty, 1967)

2.2.5 Composición Típica de las Aguas Residuales Domésticas.

Se a determinado que las aguas residuales tienen una composición típica de

acuerdo a lo que describe la siguiente tabla:

20

Tabla 1: Composición de las aguas residuales domésticas

CONTAMINANTE UNIDAD DÉBIL MEDIA FUERTE

ST mg/L 350 720 1200

SD mg/L 250 500 850

SS mg/L 100 220 350

SSV mg/L 80 165 275

SSF mg/L 20 55 75

SSed mL/L 5 10 20

DBO5 mg/L 110 220 400

DQO mg/L 250 500 1000

N-TOTAL mg/L 20 40 85

N-ORG mg/L 8 15 35

N-NH3 mg/L 12 25 50

P-TOTAL mg/L 4 8 15

P-ORG mg/L 1 3 5

Cl mg/L 30 50 100

SO4-2 mg/L 20 30 50

G&O mg/L 50 100 150

Coli-Total NMP/100mL 106-107 107-108 109-109

Fuente: Metcalf & Eddy, (1995)


21

2.3 Contaminación de los Cuerpos Hídricos Receptores

Los cuerpos hídricos receptores o sistemas acuáticos son “buena opción” para la

descarga de aguas ya que estos son capaces de actuar contra éstas a través de

medios o propiedades efectivas con las que cuentan, tales como la dilución y la

capacidad de autopurificación, algún otro medio donde se arrojen desperdicios

humanos generarán focos de contaminación. (Orozco Jaramillo, 2014)

Dependiendo de la cantidad de un contaminante descargado en el cuerpo hídrico

y la cantidad total de agua que posea éste medio receptor existirá o no una afectación

significativa en el ambiente mencionado, a este concepto se lo denomina

concentración. Si el contaminante solo tiene pocos gramos y el cuerpo receptor tiene

pocos métros cúbicos de líquido pues la afectación será considerable por otro lado si

la misma cantidad de contaminantes es vertida en un sistema de miles de millones de

métros cúbicos de capacidad, entonces el daño es despreciable tanto así que la

supuesta contaminación se considera inofensiva, a lo expuesto anteriormente se

denomida dilución. (Orozco Jaramillo, 2014)

Otra propiedad tan buena como la dilución es la autopurificación, y se da gracias a

que las masas de agua contienen microorganismos y diferentes sustancias químicas

que metabolizan y reaccionan de tal manera que degradan hasta finalmente hacer

desaparecer alguna sustancia contaminante que llegue a tal nombrado sistema

receptor de aguas residuales. (Orozco Jaramillo, 2014)

Las sustancias contaminantes que llegan a formar parte de las aguas residuales

pueden ser biodegradables y no biodegradables. En el primer caso se pueden

descomponer de manera natural mediante acción de microorganismos y reacciones

químicas. En el segundo caso ésto no se da, lo cual constituye en que la afectación

que estos provocan en el ambiente se mantiene con el paso del tiempo, pudiendo ser

22

transportada por el agua a diferentes lugares, considerándose así un caso de extrema

impacto ambiental. (Orozco Jaramillo, 2014)

2.4 Métodos de Tratamiento de las Aguas Residuales

Dependiendo de las características de las aguas residuales de la zona de estudio

analizada y una vez establecidos los objetivos de tratamiento para el proyecto

especificado de acuerdo a las normativas del estado se puede definir el grado de

tratamiendo necesitado para dicho caso de estudio. (Metcalf & Eddy, 1995)

Los procesos que se utilizan para eliminar los contaminantes existentes en las

aguas residuales pueden ser químicos, físicos y/o biológicos.

2.4.1 Operaciones Físicas Unitarias.

En éstos métodos se utiliza la acción de fuerzas físicas, fueron los primeros

métodos en ser aplicados para el tratamiento de aguas residuales y han ido

evolucionando a partir de las observaciones y resultados obtenidos con su utilización

al pasar de los años, entre las más típicas operaciones unitarias se encuentran el

desbaste, mezclado, floculación, sedimentación, flotación, transferencia de gases y

filtración. (Metcalf & Eddy, 1995)

2.4.2 Procesos Químicos Unitarios.

En éstos procesos la eliminación o tratamiento de los elementos contaminantes se

logra añadiendo productos químicos y su consecuente desarrollo de reacciones

químicas, en éstos podemos encontrar la precipitación, adsorción y desinfección

como los mas comunes procesos denominados químicos. La precipitación química

23

consiste en un precipitado que se recoge por sedimentación, la adsorción es un

proceso que se basa en la fuerza de atracción de los cuerpos y por el cual se eliminan

sustancias específicas contenidas en las aguas residuales. (Metcalf & Eddy, 1995)

2.4.3 Procesos Biológicos Unitarios.

En estos procesos se aprovecha la actividad biológica de bacterias y demás

organismos existentes en las aguas para poder llevar a cabo el tratamiento que

permita la eliminación de contaminantes. Principalmente se usan para eliminar la

materia orgánica biodegradable presente en las aguas, tanto en forma coloidal como

en disolución. (Metcalf & Eddy, 1995)

Las sustancias eliminadas por éstos métodos básicamente se convierten en gases

que son liberados a la atmósfera. Además de eliminar sustancias orgánicas también

se emplean para eliminar el nitrógeno contenido. Si se tiene un correcto control del

medio las aguas residuales pueden ser tratadas mediante procesos biológicos

practicamente en todos los casos. (Metcalf & Eddy, 1995)

2.5 Principales Tipos de Tratamientos Biológicos

Los tratamientos biológicos de aguas residuales logran la remoción de los

elementos contaminantes existentes mediante actividades biológicas producidas en

las aguas, éstas actividades son principalmente aprovechadas para la remoción de

sustancias orgánicas biodegradables, convertidos en gases que suben a la atmósfera

o en biomasa que puede ser extraída mediante sedimentación. También sirve para

remover fósforo y nitrógeno. (Romero Rojas, 2004)

24

Ilustración 4: Descomposición microbial de la materia orgánica

De manera general los tratamientos biológicos pueden ser de tipo aerobios,

anaerobios y anóxicos, de los cuales se pueden generar diversos procesos como son

un propósito o uso principal de cada uno de ellos como los que se detallan en la

siguiente tabla:

Fuente: Romero Rojas, J. (2004)


25

Tabla 2: Principales procesos de tratamientos Biológicos

TIPO CRECIMIENTO PROCESO USO PRINCIPAL

Aerobios

Suspendido

Lodos activados

-convencional

-mezcla completa

-aireación escalonada

-estabilización y contacto

-oxígeno puro

-tasa alta

-aireación prolongada

-proceso Krauss

-zanjón de oxidación

Lagunas aireadas

Digestión aerobia

Lagunas aerobias

Remoción de DBO y

nitrificación

Remoción de DBO y

nitrificación

Remoción de DBO –

estabilización

Remoción de DBO y

nitrificación

Adherido

Filtros percoladores

-tasa baja

-tasa alta

Torres biológicas

Unidades rotatorias de

contacto biológico

Reactores de lecho fijo

Remoción de DBO y

nitrificación

Remoción de DBO y

nitrificación

Remoción de DBO y

nitrificación

Remoción de DBO y

nitrificación

Anóxicos Suspendido

Adherido

Bardenpho

Desnitrificación

Remoción de DBO, N y P

Remoción de nitrógeno

Anaerobios

Suspendido Digestión anaerobia

Anaerobio de contacto

Remoción de DBO -

estabilización

Remoción de DBO

Híbrido

Lagunas anaerobias

Manto de lodos – flujo

ascencional

Remoción de DBO -

estabilización

Remoción de DBO y SS

Adherido Filtro anaerobio

Lecho expandido

Remoción de DBO -

estabilización

Remoción de DBO -

estabilización



26

2.6 Principales Procesos para el Tratamiento de Aguas Residuales

2.6.1 Oxidación Biológica.

“La oxidación biológica es la conversión bacterial de los elementos de su forma

orgánica a su forma inorgánica altamente oxidada de un proceso también conocido

como mineralización” (Romero Rojas, 2004)

En este proceso es muy importante la presencia de la materia orgánica, la cual

mediante la acción de microorganismos es estabilizada en condiciones aerobias o

anaerobias. La descomposición microbiológica da como resultado del proceso la

transformación de la materia orgánica en elementos finales inorgánicos tales como

dióxido de carbono, agua, nitratos, ortofosfatos y sulfatos. (Romero Rojas, 2004)

2.6.2 Proceso Aerobio.

“El proceso aerobio es un proceso de respiración de oxígeno en el cual el oxígeno

libre es el único aceptador final de electrones; el oxígeno es reducido y el carbono es

oxidado, al igual que la materia orgánica o inorgánica. Todos los organismos que usan

oxígeno libre como aceptador de electrones son aerobios” (Romero Rojas, 2004)

Las bacterias son los encargados de cumplir la función de oxidadores de la materia

orgánica, crecen de manera normal en aguas residuales y se convierten en los

organismos de mayor importancia para el tratamiento aerobio de aguas negras. Estos

microorganismos forman una capa floculenta gelatinosa de muy buenas propiedades

que sirven para la remoción de materia orgánica. (Romero Rojas, 2004)

27

2.6.3 Proceso Anaerobio.

“Es la descomposición u oxidación de compuestos orgánicos, en ausencia de

oxígeno libre, para obtener la energía requerida para el crecimiento y mantenimiento

de los organismos anaerobios. El proceso anaerobio es menos eficiente en

producción de energía que el aerobio, puesto que la mayor energía libre liberada en

el catabolismo anaerobio proveniente de la sustancia descompuesta aún permanece

en los productos finales orgánicos reducidos como el metano, generándose una

cantidad de biomasa mucho menos que la producida en el proceso aerobio”. (Romero

Rojas, 2004)

Ilustración 5: Diagrama elemental del proceso anaerobio

2.7 Sistemas de Tratamiento con Lagunas

2.7.1 Laguna de Estabilización.

Una laguna de estabilización es básicamente, una excavación en el suelo donde

el agua residual se almacena para su tratamiento por medio de la actividad bacteriana

con acciones simbióticas de las algas y otros organismos.



28

Cuando el agua residual es descargada en una laguna de estabilización se realiza,

en forma espontánea, un proceso de autopurificación o estabilización natural, en el

que tienen lugar fenómenos de tipo físico, químico y biológico. En esta descripción se

establecen los aspectos fundamentales del proceso de tratamiento del agua que se

lleva a cabo en las lagunas de estabilización:

- Es un proceso natural de autodepuración

- La estabilización de materia orgánica se realiza mediante la acción simbiótica

de bacterias, algas y otros organismos superiores

- Se presentan procesos físicos de remoción de materia suspendida

- Se efectuán cambios químicos en la calidad del agua, entre otros aspectos,

mantienen las condiciones adecuadas para que los organismos pueden

realizar la estabilización, transformación, y remoción de contaminates

orgánicos biodegradables y en algunos casos, nutrientes

- Se establecen cadena tróficas y redes de competencia que permiten la

eliminación de gran cantidad de microorganismos patógenos que se

encuentran presentes en las aguas residuales. Por lo tanto, las lagunas de

estabilización se consideran, y pueden proyectar, como un método de

tratamiento de la materia orgánica y remoción de los patógenos presentes en

el agua residual. (Comisión Nacional del Agua de México, 2007, pág. 2)

2.7.2 Clasificación y Funcionamiento de las Lagunas de Estabilización.

Se definen cuatro tipos de lagunas: anaerobias, facultativas, de maduración o

pulimiento y aerobias de alta tasa. Estas lagunas de estabilización, el autor las

clasifica en relación a la función que cumplen en un lugar que ocupan y a la secuencia

de unidades del proceso (Rolim, 2000).

29

2.7.2.1 Clasificación del lugar que ocupan las lagunas.

Primarias: Se denominan así porque reciben el agua residual cruda y pueden ser

lagunas facultativas o anaerobias.

Secundarias: Cuando se recibe agua residual de un estanque primario o cualquier

otro proceso de tratamiento.

Pulimiento o maduración: Es el último proceso para el tratamiento de aguas

residuales donde su función principal es reducir la cantidad que coliformes fecales

presentes en el agua mejorando su calidad (Comisión Nacional del Agua de México,

2007).

Alta tasa: Este tipo de laguna se lo diseña para la producción de algas.

2.7.2.2 Clasificación de acuerdo con la secuencia de las unidades de

tratamiento.

Lagunas en serie: Son sistemas de tratamientos continuos que pueden ser:

laguna anaerobia, facultativa y maduración, o puede considerarse primero la laguna

facultativa seguida de la laguna de maduración (Cortés Martínez, Treviño Cansino, y

Tomasini Ortiz, 2017).

Lagunas en paralelo: Para obtener una función eficaz se construye series de

lagunas en paralelo con el objetivo de obtener una eficiencia en la eliminación de los

contaminantes que ingresan a la planta de tratamiento. Pueden funcionar tres lagunas

anaerobia, facultativa y maduración. En las Ilustraciones 6 y 7 se muestran algunas

configuraciones en paralelo (Cortés Martínez, Treviño Cansino, y Tomasini Ortiz,

2017).

30

Ilustración 6: Configuración de lagunas en paralelo, facultativa más maduración

Ilustración 7: Configuración de lagunas en paralelo, anaerobia más facultativa más maduración

Fuente: Oakley, S. (2005)




31

2.7.3 Funcionamiento de las lagunas de estabilización.

Las lagunas de estabilización son lagunas construidas de tierra diseñadas para el

tratamiento de aguas residuales por medio de la interacción de la biomasa

(principalmente bacterias y algas). La función real del proceso es estabilizar la materia

orgánica y remover los patógenos de las aguas residuales realizando una

descomposición biológica natural; normalmente se diseña el proceso para la remoción

de DBO, sólidos suspendidos, y coliformes fecales. (Oakley, 2005).

2.7.3.1 Lagunas anaerobias.

La laguna anaerobia tiene como función principal remover la carga órganica que

ingresa (DBO o DQO), además de la mayor cantidad de sólidos suspendidos bajo

condiciones anaeróbicas, consiguiendo que las áreas requeridas del sistema de

tratamiento disminuyan.

Como consecuencia de la elevada carga orgánica, la profundidad de la laguna con

mínima área, y el corto período de retención hidráulica, se mantiene el sistema

ausente de oxígeno disuelto bajo condiciones anaeróbicas. La bacteria anaeróbica

realiza un tratamiento de los desechos mediante una asimilación anaeróbica con la

descomposición de materia orgánica y la producción de bióxido de carbón, metano y

otros productos secundarios (Véase la Ilustración 8), (Oakley, 2005).

32

Ilustración 8: Proceso de una laguna anaerobia

2.7.3.2 Lagunas facultativas.

Se caracterizan por tener una zona aeróbica en el estrato superior, donde existe la

simbiosis entre algas y bacterias, y una zona anaeróbica en el fondo inferior

(Ilustración 9). Existen dos mecanismos de adicción de oxígeno al estrato superior: la

fotosíntesis llevada a cabo por las algas, y la reaeración a través de la acción del

viento de la superficie. Las bacterias aeróbicas realizan un tratamiento de los

desechos, particularmente la materia orgánica disuelta, mediante asimilación y

oxidación de la materia orgánica con la producción de bióxido de carbono y productos

secundarios de nutrientes como amoníaco y nitrato; las algas utilizan el bióxido de

carbono y los nutrientes para producir oxígeno a través de la fotosíntesis. En los

niveles más profundos existen condiciones anaeróbicas donde la descomposición

ocurre como en una laguna anaeróbica. (Oakley, 2005)



33

Ilustración 9: Interacción de bacterias y algas en una laguna facultativa

2.7.3.3 Lagunas de maduración.

Las lagunas de maduración se caracterizan como lagunas aeróbicas, donde se

mantiene un ambiente aeróbico en todo su estrato. El propósito principal de las

lagunas de maduración es proveer un periodo de retención hidráulica adicional para

la remoción de los patógenos; también el de mejorar la calidad del efluente en

términos de DBO. (Oakley, 2005) Se diseña un sistema de lagunas para tener

bacterias de las lagunas primarias (facultativas o anaeróbicas) en paralelo seguidas

por dos o tres lagunas de maduración en serie. Se debe diseñar las lagunas primarias

en paralelo para poder remover una de operación para la remoción de los lodos



34

mientras las demás quedan operando. Se diseña lagunas anaeróbicas y facultativas

para remover la DBO, SS y controlar el proceso de tratamiento; después se diseña

lagunas de maduración para remover patógenos aprovechando su remoción anterior

en las lagunas anaeróbicas o facultativas (Ilustración 10). (Oakley, 2005)

Ilustración 10: Proceso de una laguna facultativa

2.7.4 Diseño de las lagunas

Existen varios métodos de diseño para las lagunas entre ellos tenemos de manera

empírico, semi-empírico, cinético y teórico. Estos métodos se han logrado desarrollar

gracias a las experiencias de diferentes diseñadores en todo el mundo. Por lo que se

ha conseguido obtener un procedimiento más confiable de utilizar para el diseño de

las lagunas de estabilización.

- Laguna Anaerobia

El método utilizado para el diseño de una laguna anaerobia más utilizado y

recomendado es el método por la carga volumétrica, a continuación, se detallan las

fórmulas que fueron planteadas por diferentes autores.



35

Ecuación de (Arthur, 1983; Mara 1992):

Va=(DBOo × Qd)

Cva

Donde:

Va = Volumen de la laguna anaeróbica (m3)

DBOo = Concentración inicial de DBO5 en el afluente (mg/l)

Qd = Caudal de diseño (m3/día)

Cva = Carga orgánica volumétrica de DBO5 (g/m3-día)

Para obtener o definir la eficiencia remoción de DBO de una laguna anaerobia

depende del periodo de retención y de la temperatura así lo demuestran varios

autores como:

Mara en 1976, indicó que la eficiencia de remoción de una laguna anaerobia es del

50% al 70 % para diferentes tiempos de retención con una temperatura mayor de

20°C. Así también Rolim en 1990 considera que para un tiempo de retención de 1 a

2 días se tendrá una remoción de entre el 60 al 70%.

La norma SENAGUA considera una carga volumétrica de 300 a 400

grDBO5/m3.día, un tiempo de retención nominal alrededor de 5 d, una profundidad

entre 2,5 m a 5 m; y, una eficiencia de remoción del DBO del 50%.

Además, recomienda que para la ubicación de una laguna anaerobia debe estar lo

más alejada posible de urbanizaciones con viviendas ya existentes es decir una

distancia de 1000 m como mínimo.

Fórmula para el tiempo de retención hidráulica:

36

Tr=Va

Qd

Donde:

Tr = Tiempo de retención (días)

Va = Volumen de la laguna anaeróbica (m3)


Para determinar las dimensiones de la laguna se realiza a través de la relación

Largo/Ancho (L/W) y para la remoción de DBO5 se emplean las mismas fórmulas que

se muestran en el caso de las lagunas facultativas.

- Laguna Facultativa

Para el diseño de lagunas facultativas SENAGUA recomienda que el área deberá

estar ubicada lo más lejos posible de urbanizaciones con viviendas ya existentes, a

una distancia de 500 m como mínimo.

El diseño se realiza en base a la carga orgánica superficial de DBO5, esta ecuación

fue propuesta por la Universidad de Paraiba, Brasil, tras realizar varios estudios en

lagunas pilotos localizadas en Extrables.

CSmáx = 250 × (1,085)T−20

Donde:

Csm = Carga superficial máxima de diseño (kg DBO5/ha.día)

T = Temperatura media mensual mínima del aire (°C)

37

Para determinar la temperatura se considera datos conocidos por la estación

meteorológica más cercana del sistema de tratamiento, en el caso de no existir esos

datos se establece a través de la siguiente tabla.

Tabla 3: Temperaturas para diseño de lagunas facultativas

TEMPERATURAS, °C

CIUDAD MES MAS FRIO AIRE AGUA INCREMENTO

Quito Agosto 14,2 17 2,8

Guayaquil Agosto 23,5 24,5 1

Cuenca Julio 13 18,7 5,7

Portoviejo Agosto 23,3 24,5 1,2

Área requerida de la laguna facultativa se determina con la siguiente ecuación:

Af =(10 × DBOa × Qd)

CSmáx

Donde:

Af = Área de la laguna facultativa (m2)

DBOa = Concentración de DBO5 en el efluente (mg/l)


Csmáx = Carga orgánica superficial máxima de DBO5 (kg/ha-día)

Para determinar el largo y ancho de la laguna se aplica la siguiente ecuación:

Fuente: SENAGUA, (1992)


38

X =L

W

W =√A

X

Donde:

X = Relación largo/ancho (adimensional)

L = Largo de la laguna (m)

W = Ancho de la laguna (m)

A = Área de la laguna (m2)

El tiempo de retención se calcula con la siguiente ecuación:

Tr = Vf

Qd

Donde:


Vf = Volumen de la laguna anaeróbica (m3)


Varios autores plantean diferentes tiempos de retención dependiendo del clima y

de la temperatura. Se considera un tiempo de retención de entre 5 a 30 días.

(Mara y Cairncross, 1989), plantea un tiempo de retención mínimo de 10 días

cuando las lagunas facultativas son primarias.

39

- Laguna de Maduración

El tiempo de retención hidráulica es de entre 5 a 7 días para obtener una remoción

suficiente de coliformes fecales.

El área que se requiere para la laguna de maduración se calcula con la siguiente

fórmula:

Am = Qd × Tr

h

Donde:

Am = Área de la laguna de maduración (m2)



h = altura de la laguna (m)

Para determinar la remoción del DBO5 en la laguna de maduración se aplicará la

siguiente fórmula que fue propuesta por Yánez.

Csr= (0,765 × CSmáx) − 0,80

Donde:

Csr = Carga superficial removida (kg DBO5/ha.día)

Csm = Carga superficial máxima de diseño (kg DBO5/ha.día)

Para determinar la remoción de coliformes fecales se pueden utilizar las

ecuaciones:

El coeficiente de mortalidad neto puede ser corregido con la siguiente relación de

dependencia de la temperatura (SENAGUA).

40

Kb = K20 × (1,07)T−20

Kb = 1,1 × (1,07)T−20

Donde:

Kb = Coeficiente de mortalidad bacteriana neto a la temperatura Tai

K20 = Coeficiente de mortalidad bacteriana neto a 20°C

T = Temperatura media mensual mínima del aire (°C)

El coeficiente de mortalidad bacteriana (neto) será adoptado entre el intervalo de

0,8 a 1,6 para 20°C. Se recomienda un valor de alrededor de 1.

La relación de largo/ancho (L/W) que se adoptó se utiliza para calcular el número

de dispersión dada por Thirumurthi (1969).

d = x

-0,26118 + 0,25392(x) +1,01368(x2)

Donde:

d = Número de dispersión (adimensional)

X = Relación largo/ancho (adimensional)

Después de determinar el tiempo de retención, número de dispersión y la constante

de remoción de coliformes fecales se calcula el valor de la constate “a”.

a = [1 + (4 × Kb × Tr × d)]1/2

La cantidad de concentración de coliformes fecales que salen de la laguna

facultativa se establece con la siguiente ecuación:

41

Ne

No

= 4 × a × e(1−a)/(2×d)

(1+a)2

Donde:

Ne = Número de coliformes fecales en el efluente (Nmp/100ml)

No = Número de coliformes fecales en el afluente (Nmp/100ml)

2.8 Alcantarillado

Una red de alcantarillado es la encargada de conducir aguas de diferente

proveniencia a lugares designados en la planeación de un proyecto de saneamiento,

generalmente funcionan por gravedad aprovechando pendientes propias existentes

en los terrenos de implementación de las redes, siendo esto un inconveniente para

zonas planas en las cuales se hace necesario la utilización de sistemas para el

bombeo de las aguas. (Comisión Nacional del Agua de México, 2007)

Existen dos tipos de sistemas de alcantarillado; el separado cuando las aguas

pluviales y residuales son conducidas por tuberías independientes y el combinado

cuando una misma red conduce tanto las aguas de lluvia como las negras, toda obra

a realizar procura economizar en su construcción y la manera de lograrlo en el caso

de los sistemas de alcantarillado es procurar que la circulación del agua sea en su

totalidad o en lo mas posible por gravedad, evitando las estaciones de bombeo.

(Comisión Nacional del Agua de México, 2007)

42

Ilustración 11: Sistemas de alcantarillado

2.8.1 Alcantarillado Sanitario.

Una red o sistema de alcantarillado sanitario es aquel conjunto de tuberías

dispuestas de tal manera que logren captar y conducir las aguas negras generadas

por una localidad, el ingreso de aguas a mencionada red, es sucesivo y continuo, lo

que quiere decir que en los conductos se van incrementando los caudales, teniendo

así que aumentar o ampliar las secciones de estos a lo largo del recorrido de la red y

no es admisible reducir el diámetro en el sentido del flujo. (Comisión Nacional del

Agua de México, 2007)

Un sistema de alcantarillado sanitario tiene como propósito funcional transportar

de manera segura las aguas residuales a su destino; siendo éste caso una planta de

tratamiento. Existen varios factores que al combinarse pueden resultar un desafío a



43

la hora de diseñar un proyecto sanitario, tales como la topografía, problemas

estructurales, subterráneos e hidráulicos además de la dimensión del proyecto a

realizar. En tales casos resultan muy útiles softwares para el diseño de los sistemas

de red de alcantarillado. (American Society of Civil Engineers ASCE, 2007)

2.8.2 Modelos de Configuración de Redes de Alcantarillado Sanitario.

La manera de ser trazada a una red de alcantarillado es coincidiendo con los ejes

longitudinales de las calles existentes en la zona a ubicar el sistema, las más comunes

formas de agrupación son las siguientes:

- Trazo en bayoneta.- es aquel que luego de su inicio se desarrolla en forma de

zigzag o en escalera, con este sistema se logra aprovechar y reducir el número

de puntos de inicio de conductos pero es difícil de utilizar en terrenos que no

cuenten con pendientes suaves.

- Trazado en peine.- en esta se muestran varios conductos ubicados de manera

paralela, teniendo un punto de inicio y descargando el contenido a una tubería

con mayor sección. Las aportaciones a las tuberías son rápidas y directas,

además su distribución es de utilidad para el diseño en topografía irregular, en

desventaja tienen que como su manera de funcionar es descargando a un

conducto mayor normalmente trabajan por debajo de su capacidad

desaprovechando dicha propiedad.

- Trazo combinado.- en el cual se muestra un sistema con partes tanto en forma

de bayoneta como de peine. (Comisión Nacional del Agua de México, 2007)

44

2.9 Población de diseño y caudal de diseño

Unos de los datos más importantes que se requiere para un proyecto de

abastecimiento de agua es el número de personas que van a hacer beneficiadas con

éste, por ello mediante cálculos matemáticos se realiza la población futura, así como

la clasificación de su nivel socioeconómicos dividido en: Popular, Media y Residencial.

Además, se debe distinguir si son zonas comerciales o industriales.

La población actual se la determina por el Instituto Nacional de Estadísticas y

Censos (INEC), tomando en cuenta los últimos tres censos disponibles para el

proyecto hasta el año de realización de los estudios y proyectos.

En el cálculo de la población de proyecto o futura intervienen diversos factores

como son:

- Crecimiento Histórico

- Variación de las Tasas de Crecimiento

- Características Migratorias

2.9.1 Población de diseño.

Las obras de agua potable no se diseñan para satisfacer solo una necesidad del

momento actual, sino que deben prever el crecimiento de la población en un periodo

de tiempo prudencial que varía entre 10 y 40 años; para el caso específico de

Yaguachi nos proyectaremos a 20 años, es decir del año 2019 al año 2039, razón por

cuanto hemos estimado cual será la población futura al final de este periodo. Con la

población futura se determina la demanda de agua para el final del periodo de diseño.

Para calcular la población futura se utilizará tres métodos matemáticos: método

aritmético, método geométrico y método de wappaus.

45

2.9.1.1 Método Aritmético.

Es un método teórico que sólo necesita conocer el número de habitantes que tiene

la población en dos tiempos distintos. Se calcula a través de la siguiente fórmula:

Pf = Puc + K (Tf – Tuc)

K = Puc − Pci

Tuc − Tci

Donde:

Pf = Población futura (hab)

K = Tasa de crecimiento

Puc = Población último año censado (hab)

Pci = Población censo inicial (hab)

Tuc = Año del último censo (años)

Tci = Año del censo inicial (años)

Tf = Año al que se quiere proyectar (años)

2.9.1.2 Método Geométrico.

Mediante este método, se asume que el crecimiento exponencial de la población

aumenta proporcionalmente en cada período de tiempo. Se calcula con la siguiente

fórmula:

Pf = Pa × (1 + r )n

r = √Puc

Pci

n

− 1

Donde:


46

Pa = Población actual (hab)



r = Tasa de crecimiento anual

n = Número de datos de la información censal

2.9.1.3 Método de wappaus.

Este método se empleará desde poblaciones pequeñas de hasta 5000 habitantes

hasta poblaciones mayores de hasta 100000 habitantes.

Pf = Pci × [200 + i × (Tf − Ta)

200 − i × (Tf − Ta)]

i = 200 × (Puc − Pci)

(Tuc

− Tci) × (Puc − Pci)

Donde:




Tuc = Año del último censo (años)

Tci = Año del censo inicial (años)

Tf = Año al que se quiere proyectar (años)

Ta= Año del último censo (años)

i = Índice de crecimiento anual (%)

47

2.9.2 Caudal de diseño.

Para el cálculo del caudal que llega a la laguna se aplica las NORMAS PARA

ESTUDIO Y DISEÑO DE SISTEMAS DE AGUA POTABLE Y DISPOSICIÓN DE

AGUAS RESIDUALES PARA POBLACIONES MAYORES A 1000 HABITANTES,

propuestas por la Secretaria del Agua, SENAGUA.

- Caudales domésticos para el sistema de tratamiento

El caudal de diseño de la planta de tratamiento será igual, al caudal medio diario

de aguas servidas más infiltración.

El caudal de conexiones ilícitas, debido a su naturaleza periódica, no será

considerado para este caso.

Qd = Qmd + Qi

Donde:

Qmd = Caudal medio diario de aguas servidas

Qi = Caudal de infiltración

2.9.2.1 Caudal medio diario.

Para obtener el caudal medio diario de aguas residuales, este se define como la

contribución durante un periodo de 24 horas, resultando como el promedio durante

un año.

Mediante la siguiente fórmula se calcula el Qm:

Qmd=P × D × c

86400

Donde:

Qmd = Caudal medio diario (l/s)

48

P = Población (hab)

D = Dotación (consumo de agua potable) (l/hab/día)

c = Coeficiente de retorno o aporte (%)

2.9.2.1.1 Coeficiente de retorno (Cr).

Se considera este coeficiente por el hecho de que no toda el agua consumida

dentro de la vivienda es la misma que regresa al alcantarillado, esto se debe a sus

muchos usos como lavado de ropa, de pisos, riego, cocina entre otros. Por lo tanto

se lo denomina como coeficiente de retorno, el que está entre el 75% a 80%.

2.9.2.1.2 Consumo de agua (Dotación D).

El consumo de agua potable se lo adopta de acuerdo al clima y a la cantidad de

habitantes como se muestra en la siguiente tabla:

Tabla 4: Dotaciones recomendadas

Población Clima

Dotación Media futura

(habitantes) (l/hab/dia)

Hasta 5000

Frío 120 - 150

Templado 130 - 160

Cálido 170 - 200

5000 a 50000

Frío 180 - 200

Templado 190 - 220

Cálido 200 - 230

Más de 50000

Frío > 200

Templado > 220

Cálido > 230

2.9.2.2 Caudal de infiltración.

Para el caudal de infiltración se tomará en cuenta el area total de la población

urbana abastecida por agua potable y alcantarillado:

Fuente: SENAGUA, (1992)


49

Qi = 0,1 × Ap

Donde:

Qi = Caudal de infiltración (l/s)

Ap = Área tributaria (ha)

2.10 Eficiencias de Remoción

La eficiencia de Remoción de carga contaminante en un sistema de tratamiento de

aguas residuales viene dada por la siguiente fórmula:

Diferencia de Flujos = Flujo de entrada − Flujo de Salida

% de Eficiencia de Remoción = Diferencia de Flujo

Flujo de Entrada× 100

2.11 Definiciones conceptuales

- Afluente. – Son aguas residuales que ingresan a un sistema de tratamiento.

- Aguas residuales. – “El agua gastada o usada de una comunidad o industria,

que contiene materia disuelta y suspendida”. (American Society of Civil

Engineers ASCE, 2007)

- Alcantarillado Sanitario. – “es un sistema de tuberías que transportan

desechos líquidos y del agua desde residencias, edificios comerciales,

plantas industriales e instituciones” (American Society of Civil Engineers

ASCE, 2007).

- Auto purificación. – propiedad que poseen las grandes masas de agua para

recuperar su composición química luego de haber sido afectada por

sustancias vertidas en éstas.

50

- Biomasa. - Cantidad total de materia orgánica de origen animal o vegetal

presente en una comunidad o ecosistema.

- Carga orgánica. – Es la materia orgánica medida como DBO o DQO

concentrada en el caudal medio, se expresa en (kg/día).

- Carga orgánica superficial. – Es la masa de un parámetro por una unidad de

área superficial, se expresa como kg DBO/(ha día).

- Carga orgánica volumétrica. – Es la masa de un parámetro por una unidad de

volumen y tiempo, se expresa como kg DBO/(m3.día).

- Cuerpo hídrico. – toda aquella masa de agua considerable existente en

determinada ubicación.

- Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO). – “cantidad de oxígeno que

requieren los microorganismos para oxidar o estabilizar la materia orgánica

biodegradable en condiciones aerobias”. (Romero Rojas, 2004)

- Demanda Química de Oxígeno (DQO). –“medición del oxígeno equivalente a

la materia orgánica existente en una masa de agua y que puede ser oxidable

químicamente”. (Romero Rojas, Tratamiento de aguas residuales. Teoría y

principios de diseño., 2004)

- Densidad poblacional. – relación entre la cantidad de habitantes y el área

ocupada por una zona analizada.

- Dotación. – cantidad de agua suministrada para cada habitante para un

especificado tiempo en la zona de estudio. (Romero Rojas, 1999)

- Efluente. – Son aguas que salen de un proceso de tratamiento.

- Infiltración. – “ingreso externo de agua a las alcantarillas sanitarias a través

de las uniones, tubería rota, grietas, aberturas en pozos y defectos similares

51

en las estructuras de alcantarillado sanitario”. (American Society of Civil

Engineers ASCE, 2007)

- PTAR. – Planta de tratamiento de aguas residuales, estación cuyo objetivo es

reducir de los contaminantes existentes en aguas negras para poder ser

descargadas en algún cuerpo receptor.

2.12 Marco Legal

2.12.1 Constitución Política de la República del Ecuador.

Título II Derechos Capítulo Segundo; Derechos del Buen Vivir

Art. 12.- El derecho humano al agua es fundamental e irrenunciable. El agua

corresponde patrimonio nacional estrátegico de uso público, inalienable,

imprescriptible, inembargable y esencial para la vida.

Art. 14.- Se reconoce el derecho de la población a vivir en un ambiente sano y

ecológicamente equilibrado, que garantice la sostenibilidad y el buen vivir, sumak

kawsay.

Se declara de interés público la preservación del ambiente, la conservación de los

escosistemas, la biodiversidad y la integridad del patrimonio genético del país, la

prevención del daño ambiental y la recuperación de los espacios naturales

degradados.

Capítulo Séptimo; Derechos de la Naturaleza.

En los artículos 71 y 72 reconoce a la naturaleza como sujeto de derecho que debe

ser respetada, mantenida y regenerada por personas naturales, jurídicas y colectivas.

Además el Estado tiene la obligación de restaurar a la naturaleza, cuando en ella se

presente casos graves o permanentes de impacto ambiental. (Constitución de la

República del Ecuador, 2008).

52

2.12.2 Ley de Prevención y Control de la Contaminación Ambiental.

Codificación 20, Registro Oficial Suplemento 418 de 10 de septiembre del

2004.Capitulo II, de la Prevención y Control de la Contaminación de las Aguas.

Art. 6.- Queda prohibido descargar, sin sujetarse a las correspondientes normas

técnicas y regulaciones, a las redes de alcantarillado, o en las quebradas, acequias,

ríos, lagos naturales o artificiales, o en las aguas marítimas, así como infiltrar en

terrenos, las aguas residuales que contengan contaminantes que sean nocivos a la

salud humana, a la fauna, a la flora y a las propiedades.

Art. 7.- El Consejo Nacional de Recursos Hídricos, en coordinación con los

Ministerios de Salud y del Ambiente, según el caso, elaborarán los proyectos de

normas técnicas y de las regulaciones para autorizar las descargas de líquidos

residuales, de acuerdo con la calidad de agua que deba tener el cuerpo receptor.

Art. 8.- Los Ministerios de Salud y del Ambiente, en sus respectivas áreas de

competencia, fijarán el grado de tratamiento que deban tener los residuos líquidos a

descargar en el cuerpo receptor, cualquiera sea su origen.

Art. 9.- Los Ministerios de Salud y del Ambiente, en sus respectivas áreas de

competencia, también, están facultados para supervisar la construcción de las plantas

de tratamiento de aguas residuales, así como de su operación y mantenimiento, con

el propósito de lograr los objetivos de esta Ley. (Ley de Prevención y Control de la

Contaminación Ambiental, 2004)

2.12.3 Ley Forestal y de Conservación de Áreas Naturales y Vida Silvestre.

Codificación 17, Registro Oficial Suplemento 418 de 10 de Septiembre del 2004.

104. CAPITULO III, de la Conservación de la Flora y Fauna Silvestres

53

Art. 73.- La flora y fauna silvestres son de dominio del Estado y corresponde al

Ministerio del Ambiente su conservación, protección y administración, para lo cual

ejercerá las siguientes funciones:

c) Prevenir y controlar la contaminación del suelo y de las aguas, así como la

degradación del medio ambiente; (Ley Forestal y de Conservación de Áreas Naturales

y Vida Silvestre, 2004)

2.12.4 Texto Unificado De Legislación Ambiental Secundaria del Ministerio

del Ambiente.

Norma de Calidad Ambiental y de descarga de Efluentes del Recurso de Agua

Libro VI Anexo 1 Acuerdo Ministerial 097 del 30 de Julio de 2015, establece:

5.2 Criterios generales para la descarga de efluentes

5.2.4 Normas generales para descarga de efluentes a cuerpos de agua dulce

5.2.4.9 Las aguas residuales que no cumplan con los parámetros de descarga

establecidos en esta Norma, deberán ser tratadas adecuadamente, sea cual fuere su

origen: público o privado. Los sistemas de tratamiento deben contar con un plan de

contingencias frente a cualquier situación que afecte su eficiencia.

5.2.4.10 Se prohíbe la descarga de residuos líquidos sin tratar hacia los cuerpos

receptores, canales de conducción de agua a embalses, canales de riego o canales

de drenaje pluvial, provenientes del lavado y/o mantenimiento de vehículos aéreos y

terrestres, así como el de aplicadores manuales y aéreos, recipientes, empaques y

envases que contengan o hayan contenido agroquímicos u otras sustancias tóxicas.

(Ministerio del Ambiente Ecuador, 2015)

54

Tabla 5: Límites de descarga a un cuerpo de agua dulce

Parámetros Expresado como Unidad Límite máximo

permisible

Aceites y Grasas Sustancias solubles en

hexano mg/l 30

Alkil mercurio mg/l No detectable

Aluminio Al mg/l 5,0

Arsénico total As mg/l 0,1

Bario Ba mg/l 2,0

Boro total B mg/l 2,0

Cadmio Cd mg/l 0,02

Cianuro total CN- mg/l 0,1

Cloro Activo Cl mg/l 0,5

Cloroformo Extracto carbón

cloroformo ECC mg/l 0,1

Cloruros Cl- mg/l 1000

Cobre Cu mg/l 1,0

Cobalto Co mg/l 0,5

Coliformes Fecales Nmp/100 ml 2000

Color real1 Color real unidades

de color

Inapreciable en

dilución: 1/20

Compuestos

fenólicos Fenol mg/l 0,2

Cromo hexavalente Cr+6 mg/l 0,5

Demanda

Bioquímica de

Oxígeno (5 días)

D.B.O5. mg/l 100

Demanda Química

de Oxígeno D.Q.O. mg/l 250

Estaño Sn mg/l 5,0

Fluoruros F mg/l 5,0

Continúa…

55

Continuación…



permisible

Fósforo Total P mg/l 10,0

Hierro total Fe mg/l 10,0

Hidrocarburos

Totales de Petróleo TPH mg/l 20,0

Manganeso total Mn mg/l 2,0

Materia flotante Visibles Ausencia

Mercurio total Hg mg/l 0,005

Níquel Ni mg/l 2,0

Nitrógeno

Amoniacal N mg/l 30,0

Nitrógeno Total

Kjedahl N mg/l 50,0

Organoclorados

totales

Concentración de

organoclorados totales mg/l 0,05

Organofosforados

totales

Concentración de

organofosforados

totales

mg/l 0,1

Plata Ag mg/l 0,1

Plomo Pb mg/l 0,2

Potencial de

hidrógeno pH 6-9

Selenio Se mg/l 0,1

Sólidos

Suspendidos SST mg/l 130

Sólidos Totales ST mg/l 1600

Sulfatos SO4= mg/l 1000

Sulfuros S mg/l 0,5

Temperatura °C Condición Natural ±3

Continúa…

56

Continuación…



permisible

Tensoactivos Sustancias activas al

azul de metileno mg/l 0,5

Tetracloruro de

carbono Tetracloruro de carbono mg/l 1,0

Zinc Zn mg/l 5,0

1La apreciación del color se estima sobre 10cm de muestra diluida

Fuente: Ministerio del Ambiente Ecuador, (2015)


57

CAPÍTULO III

METODOLOGÍA

3.1 Características de la zona

3.1.1 Ubicación.

El cantón San Jacinto de Yaguachi se encuentra ubicado en el Sur Oeste del país,

perteneciendo a la provincia del Guayas (Ilustración 12), está a una distancia

aproximadamente de 29 km y unos cuarenta minutos de la Ciudad de Guayaquil, está

asentada a 05 m.s.n.m., la temperatura promedio es de 24,5 y su terreno es plano.

Sus límites son:

Al Norte: Cantón Samborondón

Al Noroeste: Cantón Alfredo Baquerizo Moreno (Juján)

Al Sur: Cantones: Naranjal y El Triunfo

Al Este: Cantones: Milagro y Marcelino de Maridueña

Al Oeste: Cantón Durán y el río Babahoyo

Extensión: 512, 56 km2

Cuenta con una extensión de 512,56 km2 y tiene un total de 60.958 habitantes. Su

territorio es atravesado por el río Yaguachi conformado por los ríos Milagro y Chimbo,

así como también influenciado por los ríos Culebras y Bulu-Bulu.

58

Ilustración 12: Ubicación del Cantón Yaguachi

3.1.2 División Política.

El Cantón San Jacinto de Yaguachi está conformado por 3 cabeceras parroquiales

rurales: Yaguachi Viejo o Cone, Pedro J. Montero, Virgen de Fátima; y la parroquia

urbana la cabecera cantonal (Yaguachi Nuevo) como se muestra en la ilustración

inferior (Ilustración 13), con un total de 90 Recintos y 18 caseríos.

Los principales recintos son: María Clementina, San Martín de Porres, Bodeguita,

El Pensamiento, Casiguana, Cascol, San Juan, Caimito, El Cóndor, Guajala.

Fuente: Google maps (2019)

59

Ilustración 13: División política del Cantón San Jacinto de Yaguachi

3.1.3 Población.

De acuerdo con el último censo realizado en el 2010 por el Instituto Nacional de

Estadísticas y Censo (INEC), indica que la población del Cantón San Jacinto de

Yaguachi es de 60.958 habitantes, lo que representa el 1,67% del total de la provincia

del Guayas. Donde 29.694 son mujeres y 32.264 hombres como se muestra en la

siguiente tabla.

Fuente: Diario El Universo (2010)

60

Tabla 6: Población de hombres y mujeres

HABITANTES TOTAL %

MUJERES 29,694 48,71

HOMBRES 31,264 51,29

TOTAL 60,958 100,00

La población urbana del Cantón San Jacinto de Yaguachi alcanza un porcentaje

del 29.3% y la rural de 70.7%, de acuerdo con la información proporcionada por el

INEC (Ilustración 14).

Ilustración 14: Población Urbana y Rural del Cantón San Jacinto de Yaguachi

Fuente: Instituto Nacional de Estadísticas y Censos (2010)


Fuente: Instituto Nacional de Estadísticas y Censos. (2010)


61

3.1.4 Características del medio físico.

3.1.4.1 Clima.

El clima que predomina en el Cantón San Jacinto de Yaguachi es de tipo mega

térmico semi-húmedo. Las características de este clima se deben a varios factores

meteorológicos como: temperatura del aire, precipitación, humedad atmosférica y

dirección del viento.

Por ello se considerarán los siguientes datos registrados por la estación

meteorológica más cercana que está ubicada en el Ingenio Valdez en Milagro

(Ilustración 15).

Ilustración 15: Ubicación de la Estación Meteorológica Ingenio Valdez en Milagro

La zona geográfica presenta una temperatura media anual que oscila entre 24,5

°C a 26 °C; las precipitaciones se dan durante la época de invierno o de lluvia en los

meses de diciembre hasta mayo, mientras que en la época de verano se da en los

meses de junio a noviembre con una precipitación media anual mayor a 1000 mm y

con una humedad relativa de 79%.

Fuente: Google Earth (2019)

62

Los registros que presenta la dirección predominante del viento provienen del sur,

ocurriendo las mínimas intensidades durante el mes de abril. Tiene una velocidad

media de 3 km/h.

3.1.4.2 Hidrología.

El Río Yaguachi lleva el mismo nombre de su Cantón se forma por los afluentes el

Chimbo y el Milagro, pasando por el centro del cantón de Este a Oeste y finalmente

desemboca en el Río Babahoyo.

Al sur del Cantón recorren otros ríos que son importantes como el Río Bulu Bulu y

el Culebras. Además de los esteros: Capachos, Papayo, Mojahuevo y el Guajalata.

3.1.4.3 Geología.

La geología que se presenta en el Cantón está conformada por grandes depósitos

de suelos aluviales y arcillas estuarina ya que a lo largo del tiempo la acción erosiva

Tabla 7: Condiciones climáticas de la estación más cercana al área de estudio.

Fuente: INAMHI (2013)

63

de los agentes atmosféricos ha transportado estos materiales procedentes de las

formaciones rocosa de la cordillera de los Andes.

3.1.5 Características del medio biótico.

3.1.5.1 Flora.

La vegetación actual del cantón está constituida por muy pocas especies arbustivas

y no se evidencian grandes extensiones de bosques. Se advierte la presencia de

algunos árboles pequeños de hojas deciduas con marcada diferencia en su vigor, es

decir, en función de la dinámica del clima.

La vegetación de la zona ha sido reemplazada y modificada a consecuencia de las

actividades agrícolas y ganaderas. Entre los cultivos identificados están: banano,

arroz, cacao, café, caña de azúcar, tabaco, algodón, palma africana, maíz, yuca,

pimiento, tomate, achiote, etc.; especies maderables como el guayacán, balsa,

nigüito, roble, cañafístula, palo prieto, guácimo, guarumo, boya (para construcción de

aviones), guachapelí, al garrobo (construcción de cercas), teca, y frutas tropicales

(mango, coco, mamey, aguacate, zapote, guaba, etc.) Extensas zonas están

cubiertas de pastizales. (GAD Yaguachi, 2014)

Entre la flora existente dentro del cantón a continuación, se mencionan los nombres

científicos de las siguientes especies de la región:

64

Tabla 8: Flora del Área de influencia del proyecto

VEGETACIÓN

Nombre vulgar Nombre científico

Caña de azúcar Sacaharumoffinarum

Banano Musa paradisiaca

Guayacán Tabebuia

Balsa Ochoromalagopus

Guachapelí Pseudomoneaguachapele

Niguito Muntigiacalabura

Roble Terminalia oblonga

Cañafietolo Cassia fistula

Mamey Mammea americana

Palo pietro Erithrina glauca

Guaba Inga sp

Guácimo Guazumaulmifolia

Guarumo Cecropiasp

Teca Tectonagrandis linn F

3.1.5.2 Fauna.

En cuanto a la fauna del cantón (entendiéndose que el estudio de la fauna se

orienta hacia las especies en las que conforman poblaciones estables sin incluirlos

animales domésticos) se conoce que, en este ecosistema típico de la costa

ecuatoriana, se albergan poblaciones de varias especies animales como mamíferos,

anfibios, reptiles y una importante diversidad de más de 40 clases de aves que vienen

a alimentarse y en otros casos a anidar.

Entre las especies de mamíferos tenemos: ardillas, zorros, guantas, perro de monte,

armadillos, entre otros. En terrenos fangosos del mencionado cantón a causa de las

constantes lluvias de invierno, con pequeñas plantas creciendo, se puede apreciar la

diversidad de aves que son atraídas por los arrozales y alrededores en esta zona rural

costeña de la provincia del Guayas. Especies de aves, especialmente como la garza

mayor, que es una de las especies predominantes que embellecen la zona, por su

Fuente: GAD Yaguachi (2014)


65

plumaje blanco y cuello largo. Estas aves miden más de un metro de alto y de

envergadura (alas extendidas). Se alimentan de crustáceos y pequeños vertebrados

terrestres como roedores y anfibios.

Otras especies que también anidan en los arbustos y árboles son las tórtolas y los

pericos. Además, la golondrina común (Hirundo rústica), especie migratoria que viene

del norte de América, así como la alirrasposa sureña y la tijera, aves locales que

sobrevuelan el lugar para alimentarse de insectos.

Según estudios realizados las aves llegan al sitio dependiendo de las fases de cultivos

existentes en la zona. Así, por ejemplo, en el verano del 2008 se observaron alrededor

de 30 especies, pero en invierno se incrementaron a más de 40 debido a las

condiciones ambientales estacionales que modifican la vegetación y los ecosistemas

del sector.

Otras aves identificadas fueron: la paloma, el pato zambullidor menor, cormorán

neotropical, garza nocturna, pato cuervo, tilingos, garceta azul, garceta nívea, garceta

bueyera, gallinazo cabesirrojo, águila pescadora, elanio caracolero, gavilán negro

mayor, cigüeñuela cuelli negra, chorlo, perico del pacífico, garrapatero piquiestriado,

y pastorero pechirrojo.

Entre las especies de reptiles, existen culebras sayama, matacaballo, equis, dado que

existen sembríos de plátano (bananeras) y algunas especies de lagartijas. (GAD

Yaguachi, 2014)

66

3.2 Cálculo de la población futura

Tabla 9: Población urbana y rural de Yaguachi

AÑO DEL CENSO POBLACIÓN

TOTAL

POBLACIÓN

URBANA

POBLACIÓN

RURAL

2001 47630 13395 34235

2010 60958 17861 43097

3.2.1 Método aritmético.

Él método aritmético plantea una suposición a que el incremento poblacional es de

forma lineal, por lo cual una ecuación en base a dos datos anteriores los mismos que

formen una recta, pueden proyectar el dato futuro necesitado.

Pf = Puc + K (Tf – Ta)

En donde Pf es la población futura que necesitamos encontrar, Puc es la población

del último censo realizado, es decir, es el dato más actual con el que se cuenta, Tf es

el tiempo futuro o el año en el cual necesitamos conocer cual es la población, Ta es

el tiempo más actual con el contamos los datos de referencia y K es lo que en la

ecuación de la recta representa la pendiente y se obtiene mediante la siguiente

fórmula:

K = Puc − Pci

Tuc − Tci

Se necesita tener dos datos de población de censos realizados; Puc es la población

del último censo, Pci es la población del censo anterior, Tuc es el año en el que se

realizó el último censo y Tci es el año del censo anterior del cual estamos tomando los

datos.

Fuente: Instituto Nacional de Estadísticas y Censos (INEC)


67

K =17861 − 13395

2010 − 2001 = 496,22

Pf = 17861 + [496,22 × (2039 − 2010)] = 32251 Población futura = 32251 hab

3.2.2 Método geométrico.

Éste método supone un crecimiento exponencial de la población, es decir, que ésta

aumenta de manera creciente con el pasar del tiempo, y se realiza mediante la

siguiente fórmula:

Pf = Pa × (1 + r)n

En la cual la población futura es Pf, Pa es la población actual o población del último

censo, r es la tasa de crecimiento observado a partir de dos datos conocidos y n es

la cantidad de años a los que deseamos proyectar los datos de población.

La tasa de crecimiento r se puede obtener mediante aproximación aritmética, de la

siguiente manera:

r = √Puc

Pci

n

− 1

En la cual n es la diferencia de años que existe el tiempo del último censo realizado

y el tiempo del censo anterior. Puc es la población del último censo y Pci es la población

del censo anterior o inical.

r = √17861

13395

9

− 1 = 0,0325

Pf = 17861 × (1 + 0,0325)20 = 45140 Población futura = 45140 hab

68

3.2.3 Método de wappus.

Es un método para la estimación de poblaciones pequeñas hasta 100000

habitantes, el cual en función a una tasa de crecimiento anual propia del método y el

período de diseño, calcula una proyección de población y se obtiene mediante la

siguiente expresión:

Pf = Pci × [200 + i × (Tf − Ta)

200 − i × (Tf − Ta)]

En la cual Puc es la población del último censo, i es la tasa de crecimiento anual, Tf

es el tiempo al cual se desea proyectar la población y Ta es el año del cual se conoce

la población del último censo.

La tasa de crecimiento para éste método se calcula de la siguiente manera:

i =200 × (Puc − Pci)

(Tuc

− Tci) × (Puc − Pci)

En la cual Puc es la población del último censo, Pci es la población del censo anterior

o inicial, Tuc es el año del cual se conoce la Puc y Tci es el año del cual se conoce la

población del censo anterior.

i = 200 × (17861 − 13395)

(2010 − 2001) × (17861 + 13395) = 3,18

Pf = 17861 × [200 + 3,06 × (2039 − 2010)

200 − 3,06 × (2039 − 2010)] = 54136 Población futura = 54136 hab

69

RESUMEN DE RESULTADOS

Tabla 10: Población futura calculada de Yaguachi

AÑOS MÉTODOS PROMEDIO

POBLACIÓN FUTURA LINEAL GEOMÉTRICO WAPPAUS

2019 22327 23816 24114 23419

2024 24808 27944 28804 27185

2029 27289 32788 34834 31637

2034 29770 38472 42876 37039

2039 32251 45140 54136 43842

3.3 Cálculo del caudal de diseño

El caudal de diseño es igual al caudal medio diario (Qmd) más el caudal de

infiltración (Qi), tal como lo expresa la fórmula siguiente:

Qd = Qmd + Qi

Para el cálculo del caudal medio diario (Qmd), mediante la ecuación a continuación:

Qmd = P × D × c

86400


0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

2015 2020 2025 2030 2035 2040

Po

bla

ció

n

Años

Población Proyectada

Lineal

Geometrico

Wappus

Promedio


Ilustración 16: Población Proyectada del Cantón Yaguachi

70


Donde:

“P” es la población de diseño = 43842 hab

“D” es la dotación de agua por habitante al día = 200 Lt/(hab*día)

y “c” es el coeficiente de retorno = 0,80

Qmd = 43842 × 200 × 0,80

86400 = 81,19

lt

s

Para el caudal de infiltración se tomará en cuenta el área total (en hectáreas) de

la población urbana abastecida por agua potable y alcantarillado (Ilustración 17):

Ilustración 17: Sector Urbano de Yaguachi

A = 1465547,993 m2

A = 146,55 ha

71

Qi = 0,1 × 146,55

Qi = 14,66 lt/s

Por lo tanto el caudal de diseño es el siguiente:

Qd = Qmd + Qi

Qd = (81,19+ 14,66) lt/s

Qd = 95,84 lt/s

RESUMEN DE RESULTADOS

Tabla 11: Cálculo del Caudal de Diseño

Año de análisis

Población de diseño

(hab)

Dotación (l×hab/día)

Qmd (m3/día)

Caudal Infiltración Qi (m3/día)

Qdiseño

(Qmd+Qi) (m3/día)

Qdiseño (Qmd+Qi)

(l/s)

2019 23419 200

3747,03 1266,192 5013,23 58,02

2039 43842 7014,79 1266,192 8280,98 95,84

3.4 Sistema De Tratamiento De Aguas Residuales Del Cantón De Yaguachi

La planta o sistema de tratamiento de aguas residuales del cantón San Jacinto de

Yaguachi se conforma por lagunas de oxidación que se encuentra al norte de la zona

urbana del cantón, a poco más de un kilómetro de dicha zona, separadas

aproximadamente a 80 metros de las orillas del río Yaguachi.


72


Ilustración 18: Vista en planta de las lagunas de Oxidación del Cantón Yaguachi

Perimetralmente la podemos ubicar de acuerdo a los 4 puntos mostrado en la

ilustración anterior (Ilustración 18) según sus coordenadas detalladas en la siguiente

tabla:

73

Tabla 12: Coordenadas de Ubicación lagunas de Oxidación del cantón Yaguachi

PUNTO

COORDENADAS UTM

COORDENADA “X” COORDENADA “Y”

1 644607.32 9770350.78

2 644196.18 9770389.77

3 644384.88 9770166.20

4 644607.32 9770350.78

3.4.1 Componentes De La Laguna De Oxidación.

El sistema empieza con las tuberías que recogen las aguas servidas de toda la

población urbana del Cantón Yaguachi, al ingreso de la laguna las aguas negras son

filtradas por un desarenador antes de pasar a la primera laguna, la cual es una laguna

aerobia, continuando con la laguna facultativa, la cual es la de mayores dimensiones,

antes de la descarga al río las aguas tratadas pasan por dos lagunas de maduración,

las mismas que terminan el proceso de tratamiento del agua.

- DESARENADOR

Luego de la cámara de caída, se da paso al ingreso de las aguas a la zona

perimetral ocupada por la laguna mediante una tubería de 37,5 metros de longitud y

400 milímetros de diámetro, pasando por un cámara de rebose, y otra tubería de

mismo diámetro y 1,20 metros de longitud antes de su ingreso al desarenador de



74

hormigón armado de tipo longitudinal con dimensiones de 12,00 metros de largo por

3,10 metros de ancho (Ilustración 19).

Ilustración 19: Desarenador Lagunas de Oxidación de Yaguachi, vista en planta

En éste se retienen materiales sólidos que podrían obstaculizar los canales o

tuberías que conducen las aguas servidas a los demás procesos realizados en éste

tratamiento de aguas cumpliendo así el proceso de pretratamiento.

- LAGUNA ANAEROBIA

El desarenador está conectado con la primera laguna, la cual es anaerobia

mediante una tubería de 15,70 metros con 400 milímetros de diámetro la cual llega a

la segunda cámara de rebose y luego de ésta mediante otra tubería del mismo

diámetro que la anterior y con una longitud de 10,60 metros se depositan las aguas

servidas en la laguna (Véase en la Ilustración 20).

El ancho de la base de la laguna anaerobia es de 33 metros de ancho por 63 metros

de largo, con un talud de 25°, tiene una altura de 2,60 metros desde la base de la


75

laguna, a ésta altura en la corona del dique existen 20 centímetros de cascajo

compactado.

Ilustración 20: Vista en planta de la laguna anaerobia

La laguna está compuesta por un dique de arcilla limosa café oscura impermeable

en tres de sus lados perimetrales (Ilustración 21), el cuarto de sus lados lo comparte

con la laguna facultativa, la cual se describirá mas adelante.


76

Ilustración 21: Dique de la Laguna Anaerobia

En esta laguna se realizan procesos de sedimentación de sólidos y la acumulación

de éstos en el fondo, además también se evidencia la flotación de materiales en la

superficie.

- LAGUNA FACULTATIVA

Luego de la laguna anaerobia las aguas residuales recorren una longitud de 78,65

metros de tubería de 400 milímetros de diámetro hasta ser depositadas en la laguna

facultativa (Véase en la Ilustración 22).

El ancho de la base de la laguna facultativa es de 93 metros por 243 metros de

largo, con un talud de 25°, tiene una altura de 2,00 metros desde la base de la laguna,

a ésta altura en la corona del dique existen 20 centímetros de cascajo compactado.


77

Ilustración 22: Vista en planta laguna facultativa

La laguna está compuesta por un dique de arcilla café con pintas de limo

impermeable en todos sus lados perimetrales, cabe recalcar que uno de sus lados de

mayor longitud lo comparte con dos lagunas de maduración las cuales finalizan el

proceso del tratamiento del agua residual (Ilustración 23).


78

Ilustración 23: Dique de la laguna Facultativa

En la laguna facultativa se presentan tres tipos de procesos los cuales se

evidencian en diferentes zonas, en la parte superior se realizan procesos aeróbicos y

en la inferior mediante las bacterias anaeróbicas y la materia orgánica se produce un

proceso anaeróbico, dejando una zona intermedia de la laguna a la cual se la

denomina zona facultativa, en la cual los procesos químicos son realizados tanto por

materia orgánica, bacterias aeróbicas y bacterias facultativas.

En las lagunas facultativas es en donde se espera la mayor eliminación o reducción

de contaminantes que se encuentran en las aguas residuales tales como; Sólidos,

DBO, Nitrógeno y Coliformes Fecales.

- LAGUNAS DE MADURACIÓN

Luego de la laguna facultativa las aguas residuales son transportadas hacia la

primera laguna de maduración mediante una tubería de 107,15 metros de longitud la

cual posee 400 milímetros de diámetro (Ilustración 24).

El ancho de la base de ambas lagunas de maduración es de 43 metros por 103

metros de largo, con un talud de 25°, tiene una altura de 2,00 metros desde la base

de la laguna, a ésta altura en la corona del dique existen 20 centímetros de cascajo

compactado.


79

Ilustración 24: Vista en planta Lagunas de maduración

Las lagunas están compuesta por diques de arcilla café con pintas de limo

impermeable en todoa sus lados perimetrales, cabe recalcar que sus lados

longitudinales corpanten un mismo dique con la laguna facultativa (Ilustración 25).

Ilustración 25: Dique lagunas de maduración

En las lagunas de maduración se espera que se culmine la eliminación de bacterias

patógenas existentes en las aguas que están siendo tratadas, es decir, su función es

principalmente de desinfección para la descarga efectiva en el cuerpo hídrico

receptor, que en este caso es el río Yaguachi.



80

3.5 Metodología Aplicada

La metodología aplicada se desarrolla en base a los diferentes tipos de

investigación que se realizaron para la evaluación de la laguna de oxidación del

Cantón San Jacinto de Yaguachi.

Nivel empírico - nivel teórico:

Consistió en la recopilación de documentación acerca de la ubicación de la planta

de tratamiento aguas residuales (laguna de oxidación), de las condiciones físicas y

climáticas del sector, así también se necesitó de información del municipio de San

Jacinto de Yaguachi, sobre estudios y diseños de proyecto.

Además, mediante la investigación bibliográfica se logrará enriquecer el tema del

proyecto buscando en fuentes como; libros, tesis, publicaciones científicas, manuales

de diseño y operación. Toda esta información permite que la investigación llegue a

ser explicita y concreta.

Se realizó varias investigaciones de campo haciendo inspecciones a las

instalaciones de la Laguna de Oxidación del Cantón Yaguachi, para evaluar la

situación actual del sistema considerando las siguientes observaciones:

características del agua residual, impactos causados al medio ambiente y población,

operación y mantenimiento de las lagunas.

Mediante una visita de campo se desarrolló la toma de muestra del agua de la

laguna y del río para realizar sus respectivos análisis físicos-químicos y

bacteriológicos.

81

Nivel experimental:

Mediante la investigación experimental se tomarán muestras del agua en el sistema

y en el río, dichas muestras serán llevadas a un laboratorio ambiental para que se

proceda a realizar los análisis respectivos los que se efectuarán bajo los parámetros

(Aceites y grasas, Cl-, Coliformes fecales, DBO5, DQO, Nitrógeno amoniacal,

Nitrógeno kjedahl, pH, SST y ST) solicitados en el TULSMA.

Puntos de muestreo: se tomaron 4 muestras de 4 litros cada una.

- Muestra 1: Entrada a la Laguna de Oxidación de Yaguachi.

Ilustración 26: Entrada a la Laguna de Oxidación de Yaguachi


82

- Muestra 2: Salida de la Laguna de Oxidación de Yaguachi.

lustración 27: Salida de la Laguna de Oxidación de Yaguachi

- Muestra 3: Aguas arriba del Río Yaguachi respecto a la Laguna de Oxidación.

Ilustración 28: Aguas arriba del Río Yaguachi respecto a la Laguna de Oxidación



83

- Muestra 4: Aguas abajo del Río Yaguachi respecto a la Laguna de Oxidación.

Ilustración 29: Aguas abajo del Río Yaguachi respecto a la Laguna de Oxidación

Ilustración 30: Esquema de puntos de muestreo

Muestra 1

Muestra 2

Muestra 3

Muestra 4

Fuente: Google Maps (2019)


84

Parámetros de monitoreo: entre esos se tienen el DBO5, DQO, Sólidos

Suspendidos totales, Sólidos totales, Nitrógeno amoniacal, Nitrógeno kjedahl,

Coliformes fecales, pH, Cloruros.

Evaluación de resultados

Los resultados de los ensayos del agua cruda y del agua tratada se compararán

cada uno de los parámetros que se consideraron, para determinar si la laguna está

cumpliendo con su proceso de tratamiento. Además, se verificará si se cumple con

los límites de descarga de la laguna hacia un cuerpo de agua dulce (TULSMA).

Los resultados de los ensayos del cuerpo hídrico receptor serán analizados para

establecer en que rango de contaminación se encuentra el Río Yaguachi.

85

CAPÍTULO IV

ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS

4.1 Resultados de Laboratorio

Los análisis físicos, químicos y bacteriológicos se hicieron en las muestras

recogidas en; la entrada y salida de la laguna de oxidación, en el Río Yaguachi aguas

arriba y aguas abajo estos análisis se desarrollaron en el Laboratorio Ambiental de

Aguas Residuales de la Facultad de Ingeniería Química ubicado en la Universidad de

Guayaquil y por el Laboratorio LAZO ubicado en la vía Durán Tambo Km. 4.5 del

Cantón Durán.

4.2 Informe de las muestras en la Laguna de Oxidación

4.2.1 Muestra 1: Entrada a la Laguna de Oxidación de Yaguachi.

En la siguiente tabla se detallan los parámetros que fueron analizados en la

muestra 1, (Ver Anexos B).

Tabla 13: Resultados de la Entrada a la Laguna de Oxidación de Yaguachi

PARÁMETRO UNIDAD RESULTADO

Aceites y Grasas mg/l 112

Cloruros mg/l 380

Coliformes Fecales Nmp/100ml 92x103

DBO5 mg/l 208

DQO mg/l 264

Nitrógeno Amoniacal mg/l 16,8

Nitrógeno Kjedahl mg/l 116

86


Potencial de Hidrógeno pH 7,76

Sólidos Suspendidos Totales mg/l 885

Sólidos Totales mg/l 1548

4.2.2 Muestra 2: Salida de la Laguna de Oxidación de Yaguachi.

Se analizaron los parámetros que se detallan en la siguiente tabla (Ver Anexos B).

Tabla 14: Resultados de la Salida de la Laguna de Oxidación de Yaguachi


Aceites y Grasas mg/l 32

Cloruros mg/l 276


DBO5 mg/l 179

DQO mg/l 224


Nitrógeno Kjedahl mg/l 110




Fuente: Laboratorio Ambiental & Lazo (2018)




87

4.2.3 Comparación de la muestra de salida de la PTARD con el TULSMA.

Cada parámetro se mostrará con gráficos de barra donde se detallará la cantidad

de fluente que ingresa a la laguna y que sale para ser descargada al cuerpo hídrico

receptor, además se realizará la comparación que debe de cumplir con lo especificado

en el TULSMA.

Los Aceites y grasas que ingresan a la planta de tratamiento de aguas residuales

es de 112 mg/l y se descarga 32 mg/l. Lo que es descargado se compara de acuerdo

con la Tabla 5 (Límites de descarga a un cuerpo de agua dulce), ésta sobrepasa con

lo mínimo determinándose que no cumple (Ilustración 31).

Ilustración 31: Flujo de entrada y salida en la PTARD con respecto a Aceites y grasas

Los Cloruros que ingresan a la planta de tratamiento de aguas residuales es de

380 mg/l y se descarga 276 mg/l. Lo que es descargado se compara de acuerdo con

la Tabla 5 (Límites de descarga a un cuerpo de agua dulce), ésta cumple dando un

resultado menor a lo establecido por la Norma (Ilustración 32).

112

32

30

0

20

40

60

80

100

120

ENTRADA A LA LAGUNA SALIDA DE LA LAGUNA

mg

/l

Aceites y Grasas

LÍMITEMÁXIMO PERMISIBLE TULSMA


88

Ilustración 32: Flujo de entrada y salida en la PTARD con respecto a los Cloruros

Los Coliformes fecales que ingresan a la planta de tratamiento de aguas residuales

es de 92000 Nmp/100ml y se descarga 54000 Nmp/100ml. Lo que es descargado se

compara de acuerdo con la Tabla 5 (Límites de descarga a un cuerpo de agua dulce),

ésta sobrepasa exageradamente por lo tanto no cumple con la Norma (Ilustración 33).

Ilustración 33: Flujo de entrada y salida en la PTARD con respecto a los Coliformes Fecales

380

276

1000

0

200

400

600

800

1000

1200


mg

/lCloruros


92000

54000

20000

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

100000


Nm

p/1

00

ml

Coliformes Fecales




89

El DBO5 que ingresa a la planta de tratamiento de aguas residuales es de 208 mg/l

y se descarga 179 mg/l. Lo que es descargado se compara de acuerdo con la Tabla

5 (Límites de descarga a un cuerpo de agua dulce), dando como resultado que no

cumple con lo establecido en la Norma (Ilustración 34).

Ilustración 34: Flujo de entrada y salida en la PTARD con respecto al DBO5

El DQO que ingresa a la planta de tratamiento de aguas residuales es de 264 mg/l

y se descarga 224 mg/l. Lo que es descargado se compara de acuerdo con la Tabla

5 (Límites de descarga a un cuerpo de agua dulce), dando como resultado que no

cumple con lo establecido en la Norma (Ilustración 35).

208

179

100

0

50

100

150

200

250


mg

/l

DBO5



90

Ilustración 35: Flujo de entrada y salida en la PTARD con respecto al DQO

El Nitrógeno Amoniacal que ingresa a la planta de tratamiento de aguas residuales

es de 16,8 mg/l y se descarga 3,78 mg/l. Lo que es descargado se compara de

acuerdo con la Tabla 5 (Límites de descarga a un cuerpo de agua dulce), ésta cumple

dando un valor menor a lo establecido por la Norma (Ilustración 36).

Ilustración 36: Flujo de entrada y salida en la PTARD con respecto al Nitrógeno Amoniacal

264

224

200

0

50

100

150

200

250

300


mg

/l

DQO


16,8

3,78

30

0

5

10

15

20

25

30

35


mg

/l

Nitrógeno Amoniacal




91

El Nitrógeno Kjedahl que ingresa a la planta de tratamiento de aguas residuales es

de 116 mg/l y se descarga 110 mg/l. Lo que es descargado se compara de acuerdo

con la Tabla 5 (Límites de descarga a un cuerpo de agua dulce), determinándose que

no cumple porque da el doble del valor establecido por la Norma (Ilustración 37).

Ilustración 37: Flujo de entrada y salida en la PTARD con respecto al Nitrógeno Kjedahl

El Potencial de hidrógeno que ingresa a la planta de tratamiento de aguas

residuales es de 7,76 pH y se descarga 9,48 pH. Lo que es descargado se compara

de acuerdo con la Tabla 5 (Límites de descarga a un cuerpo de agua dulce),

determinándose que no cumple con el valor establecido por la Norma (Ilustración 38).

116110

50

0

20

40

60

80

100

120

140


mg/l

Nitrógeno Kjedahl



92

Ilustración 38: Flujo de entrada y salida en la PTARD con respecto al pH

Los sólidos suspendidos totales que ingresan a la planta de tratamiento de aguas

residuales son de 885 mg/l y se descarga 140 mg/l. Lo que es descargado se compara

de acuerdo con la Tabla 5 (Límites de descarga a un cuerpo de agua dulce),

determinándose que no cumple con el valor establecido por la Norma (Ilustración 39).

Ilustración 39: Flujo de entrada y salida en la PTARD con respecto al SST

7,76

9,48

9

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10


pH

Potencial de Hidrógeno


885

140

130

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000


mg

/l

Sólidos Suspendidos Totales




93

Los sólidos totales que ingresan a la planta de tratamiento de aguas residuales son

de 1548 mg/l y se descarga 974 mg/l. Lo que es descargado se compara de acuerdo

con la Tabla 5 (Límites de descarga a un cuerpo de agua dulce), determinándose que

cumple con el valor establecido por la Norma (Ilustración 40).

Ilustración 40: Flujo de entrada y salida en la PTARD con respecto al ST

A continuación, se presenta el resumen de los análisis realizados en los

laboratorios y que fueron comparados con los valores que se establecen como límites

máximos permisibles de descarga a un cuerpo de agua dulce expuesto por la Norma

TULSMA Acuerdo Ministerial 097-A.

1548

974

1600

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800


mg

/l

Sólidos Totales



94

Tabla 15: Resultados del laboratorio comparados con el TULSMA

PARÁMETRO LABORATORIO LÍMITE MÁXIMO

PERMISIBLE

TULSMA

OBSERVACIÓN

Aceites y Grasas 32 mg/l 30 mg/l No cumple

Cloruros 276 mg/l 1000 mg/l Cumple

Coliformes Fecales 54x103 Nmp/100ml 2000 Nmp/100ml No cumple

DBO5 179 mg/l 100 mg/l No cumple

DQO 224 mg/l 200 mg/l No cumple

Nitrógeno Amoniacal 3,78 mg/l 30 mg/l Cumple

Nitrógeno Kjedahl 110 mg/l 50 mg/l No cumple

Potencial de

Hidrógeno 9,48 pH 6-9 pH No cumple

Sólidos Suspendidos

Totales 140 mg/l 130 mg/l No cumple

Sólidos Totales 974 mg/l 1600 mg/l Cumple

4.3 Cálculo del porcentaje de eficiencia de remoción

4.3.1 Cálculo del porcentaje de eficiencia de remoción en Aceites y grasas.

Con los resultados de los análisis físicos – químicos del laboratorio que se

realizaron en el mes de diciembre del 2018, se procede a calcular la eficiencia de

remoción con respecto al parámetro Aceites y grasas en la laguna de oxidación del

Cantón Yaguachi.

Resultados de Aceites y grasas:

- Flujo de entrada a la laguna de oxidación



95

- Flujo de salida a la laguna de oxidación

Diferencia de Flujos = (Flujo de Entrada – Flujo de Salida)


Flujo de Entrada × 100

Los datos del Aceites y grasas son:

- Flujo de entrada: 112 mg/l

- Flujo de salida: 32 mg/l

Diferencia de Flujos = (112 – 32)mg/l = 80 mg/l

% de Eficiencia de Remoción = 80 mg/l

112 mg/l × 100

% de Eficiencia de Remoción = 71.43 %

La eficiencia de remoción es 71.43 % con respecto a aceites y grasas.

4.3.2 Cálculo del porcentaje de eficiencia de remoción en Cloruros.

El cálculo anterior se aplica para el parámetro de Cloruros como se demuestra a

continuación:

Resultados de Cloruros:






Los datos del Cloruros son:

96





380 mg/l × 100


La eficiencia de remoción es 27.37 % con respecto a los cloruros.

4.3.3 Cálculo del porcentaje de eficiencia de remoción en Coliformes fecales.

El cálculo anterior se aplica para el parámetro de Coliformes fecales como se

demuestra a continuación:

Resultados de Coliformes fecales:






Los datos del Coliformes fecales son:

- Flujo de entrada: 92000 Nmp/100ml

- Flujo de salida: 54000 Nmp/100ml

Diferencia de Flujos = (92000 – 54000) Nmp/100ml = 38000 Nmp/100ml

97

% de Eficiencia de Remoción = 38000 Nmp/100ml

92000 Nmp/100ml × 100


La eficiencia de remoción es 41.30 % con respecto a coliformes fecales.

4.3.4 Cálculo del porcentaje de eficiencia de remoción en DBO5.

El cálculo anterior se aplica para el parámetro de DBO5 como se demuestra a

continuación:

Resultados de DBO5:






Los datos del DBO5 son:





208 mg/l × 100


La eficiencia de remoción es 13.94 % con respecto al DBO5.

98

4.3.5 Cálculo del porcentaje de eficiencia de remoción en DQO.

El cálculo anterior se aplica para el parámetro de DQO como se demuestra a

continuación:

Resultados de DQO:






Los datos del DQO son:





264 mg/l × 100


La eficiencia de remoción es 15.15 % con respecto al DQO.


Amoniacal.

El cálculo anterior se aplica para el parámetro de Nitrógeno Amoniacal como se


Resultados de Nitrógeno Amoniacal:

99






Los datos del Nitrógeno Amoniacal son:

- Flujo de entrada: 16.8 mg/l

- Flujo de salida: 3.78 mg/l

Diferencia de Flujos = (16.8 – 3.78) mg/l = 13,02 mg/l

% de Eficiencia de Remoción = 13.02 mg/l

16.8 mg/l × 100


La eficiencia de remoción es 77.50 % con respecto al Nitrógeno Amoniacal.

4.3.7 Cálculo del porcentaje de eficiencia de remoción en Nitrógeno Kjedahl.

El cálculo anterior se aplica para el parámetro de Nitrógeno Kjedahl como se


Resultados de Nitrógeno Kjedahl:




100



Los datos del Nitrógeno Kjedahl son:





116 mg/l × 100


La eficiencia de remoción es 5.17 % con respecto al Nitrógeno Kjedahl.

4.3.8 Cálculo del porcentaje de eficiencia de remoción en SST.

El cálculo anterior se aplica para el parámetro de Sólidos suspendidos totales como

se demuestra a continuación:

Resultados de SST:






Los datos del SST son:



101



885 mg/l × 100


La eficiencia de remoción es 84.18 % con respecto a los sólidos suspendidos

totales.

4.3.9 Cálculo del porcentaje de eficiencia de remoción en ST.

El cálculo anterior se aplica para el parámetro de Sólidos totales como se


Resultados de ST:






Los datos del ST son:



Diferencia de Flujos = (1548 –974)mg/l = 574 mg/l


1548 mg/l × 100


102

La eficiencia de remoción es 37.08 % con respecto a los sólidos totales.

En la siguiente tabla se presenta los resultados la eficiencia de remoción de cada

parámetro analizado de la planta de tratamiento de aguas residuales del Cantón

Yaguachi.

Tabla 16: Eficiencia de remoción de la PTAR

PARÁMETRO EFICIENCIA DE REMOCIÓN

Aceites y Grasas 71,43 %

Cloruros 27,37 %

Coliformes Fecales 41,30 %

DBO5 13,94 %

DQO 15,15 %

Nitrógeno Amoniacal 77,50 %

Nitrógeno Kjedahl 5,17 %

Sólidos Suspendidos Totales 84,18 %

Sólidos Totales 37,08 %

4.4 Informe de las muestras en la Río Yaguachi

4.4.1 Muestra 3: Aguas arriba del Río Yaguachi respecto al punto de

descarga de la Laguna de Oxidación.

Se obtuvo la muestra aguas arriba del Río Yaguachi donde se analizaron los

siguientes parámetros que se detallan a en la siguiente tabla (Ver Anexos B).


103

Tabla 17: Resultados Aguas arriba del Río Yaguachi


Aceites y Grasas mg/l trazas

Cloruros mg/l 146


DBO5 mg/l 43

DQO mg/l 59,8


Nitrógeno Kjedahl mg/l 7,56




4.4.2 Muestra 4: Aguas abajo del Río Yaguachi respecto al punto de

descarga de la Laguna de Oxidación.

Se obtuvo la muestra aguas abajo del Río Yaguachi donde se analizaron los

siguientes parámetros que se detallan a continuación. (Ver Anexos B).



104

Tabla 18: Resultados Aguas abajo del Río Yaguachi


Aceites y Grasas mg/l trazas

Cloruros mg/l 616


DBO5 mg/l 109

DQO mg/l 156


Nitrógeno Kjedahl mg/l 3,50




4.4.3 Comparación de las muestras del Cuerpo Hídrico receptor.

Para cada parámetro se realizará un gráfico de barra para comparar la cantidad de

contaminación que tiene el río Yaguachi y analizar si con la descarga del agua tratada

aumenta la contaminación.

Los Aceites y grasas que contiene el río Yaguachi aguas arriba es de 0 mg/l (trazas)

y aguas abajo con respecto al punto de la descarga de la laguna tiene 0 mg/l (trazas).

Por lo tanto, no se ve contaminación de este parámetro ya que es muy mínima la

cantidad para un cuerpo hídrico de gran caudal (Ilustración 41).



105

Ilustración 41: Flujo en el Cuerpo Hídrico aguas arriba y abajo con respecto Aceites y Grasas

Los Cloruros que contiene el río Yaguachi aguas arriba es de 146 mg/l y aguas

abajo con respecto al punto de la descarga de la laguna tiene 616 mg/l. Por lo tanto,

la descarga que realiza la laguna de oxidación hace que aumente la contaminación

en el cuerpo hídrico (Ilustración 42).

Ilustración 42: Flujo en el Cuerpo Hídrico aguas arriba y abajo con respecto Cloruros

Los Coliformes fecales que contiene el río Yaguachi aguas arriba es de 16000

Nmp/100ml y aguas abajo con respecto al punto de la descarga de la laguna tiene

35000 Nmp/100ml. Por lo tanto, la descarga que realiza la laguna de oxidación hace

que aumente la contaminación en el cuerpo hídrico (Ilustración 43).

0 0

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

AGUAS ARRIBA AGUAS ABAJO

mg

/l

Aceites y Grasas

146

616

0

100

200

300

400

500

600

700


mg

/l

Cloruros



106

Ilustración 43: Flujo en el Cuerpo Hídrico aguas arriba y abajo con respecto Coliformes Fecales

El DBO5 que contiene el río Yaguachi aguas arriba es de 43 mg/l y aguas abajo

con respecto al punto de la descarga de la laguna tiene 109 mg/l. Por lo tanto, la

descarga que realiza la laguna de oxidación hace que aumente la contaminación en

el cuerpo hídrico (Ilustración 44).

Ilustración 44: Flujo en el Cuerpo Hídrico aguas arriba y abajo con respecto DBO5

El DQO que contiene el río Yaguachi aguas arriba es de 59.8 mg/l y aguas abajo

con respecto al punto de la descarga de la laguna tiene 156 mg/l. Por lo tanto, la

descarga que realiza la laguna de oxidación hace que aumente la contaminación en

el cuerpo hídrico (Ilustración 45).

16000

35000

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000


Nm

p/1

00

ml

Coliformes Fecales

43

109

0

20

40

60

80

100

120


mg

/l

DBO5



107

Ilustración 45: Flujo en el Cuerpo Hídrico aguas arriba y abajo con respecto DQO

El Nitrógeno Amoniacal que contiene el río Yaguachi aguas arriba es de 2.1 mg/l y

aguas abajo con respecto al punto de la descarga de la laguna tiene 1.54 mg/l. Por lo

tanto, la descarga que realiza la laguna de oxidación hace que disminuya la

contaminación en el cuerpo hídrico (Ilustración 46).

Ilustración 46: Flujo en el Cuerpo Hídrico aguas arriba y abajo con respecto Nitrógeno Amoniacal

El Nitrógeno Kjedahl que contiene el río Yaguachi aguas arriba es de 7.91 mg/l y

aguas abajo con respecto al punto de la descarga de la laguna tiene 3.5 mg/l. Por lo

tanto, la descarga que realiza la laguna de oxidación hace que disminuya la


59,8

156

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180


mg

/l

DQO

2,1

1,54

0

0,5

1

1,5

2

2,5


mg/l

Nitrógeno Amoniacal



108

Ilustración 47: Flujo en el Cuerpo Hídrico aguas arriba y abajo con respecto Nitrógeno Kjedahl

El Potencial de Hidrógeno que contiene el río Yaguachi aguas arriba es de 7.91

mg/l y aguas abajo con respecto al punto de la descarga de la laguna tiene 8.05 mg/l.

Por lo tanto, la descarga que realiza la laguna de oxidación hace que aumente la


Ilustración 48: Flujo en el Cuerpo Hídrico aguas arriba y abajo con respecto PH

Los Sólidos suspendidos totales que contiene el río Yaguachi aguas arriba es de

454 mg/l y aguas abajo con respecto al punto de la descarga de la laguna tiene 510

mg/l. Por lo tanto, la descarga que realiza la laguna de oxidación hace que aumente

la contaminación en el cuerpo hídrico (Ilustración 49).

7,91

3,5

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9


mg

/l

Nitrógeno Kjedahl

7,91

8,05

7,8

7,85

7,9

7,95

8

8,05

8,1


pH

Potencial de Hidrógeno



109

Ilustración 49: Flujo en el Cuerpo Hídrico aguas arriba y abajo con respecto SST

Los Sólidos totales que contiene el río Yaguachi aguas arriba es de 740 mg/l y

aguas abajo con respecto al punto de la descarga de la laguna tiene 1137 mg/l. Por

lo tanto, la descarga que realiza la laguna de oxidación hace que aumente la


Ilustración 50: Flujo en el Cuerpo Hídrico aguas arriba y abajo con respecto ST

454

510

420

430

440

450

460

470

480

490

500

510

520


mg

/l

Sólidos Suspendidos Totales

740

1137

0

200

400

600

800

1000

1200


mg

/l

Sólidos Totales



110

CAPÍTULO V

DISEÑO DE LAS LAGUNAS DE OXIDACIÓN

5.1 Diseño de tratamiento secundario

Para el diseño de las lagunas de oxidación en serie se consideran los siguientes

datos y criterios:

- En el capítulo 3 se calculó la población futura para los siguientes años:

Población 2019 = 23419 hab

Población 2039 = 43842 hab

- El caudal de diseño (Qd) es:

Qd2019 = 58,02 lt/s = 5013,23 m3/día

Qd2039 = 95,84 lt/s = 8280,98 m3/día

- La temperatura media anual mínima: T = 23,5 °C

- Se define las siguientes concentraciones de los siguientes parámetros al ingreso

de la laguna:

DBO5 = 220 mg/l

Coliformes Fecales = 100000000 Nmp/100ml

- La laguna debe cumplir con los límites máximos permisibles de descarga.

DBO5 < 100 mg/l TULSMA

Coliformes Fecales < 2000 Nmp/100ml TULSMA

- Profundidad de la laguna anaerobia: h = 3 m

- Carga orgánica volumétrica: Cva = 300 gr/m3/día

- Porcentaje de remoción de DBO5 asumido en la laguna anaerobia:

% Remoción DBO5 = 50%

- Profundidad de la laguna facultativa: h = 2 m.

111

- Profundidad de cada laguna de maduración: h = 2 m.

- Tiempo de retención de cada laguna de maduración: Trmad = 6 días.

5.1.1 Dimensionamiento de la laguna anaerobia.

- Cálculo de volumen

Va = (DBOo × Qd)

Cva

Va = (220gr DBO5/m3 × 8280,98 m3/día)

300 gr/m3/día

Va= 6072.72 m3

- Cálculo del área de la laguna

Aa=Va

ha

=6072,72 m3

3 m

Aa=2024,24 m2

- Cálculo del largo y ancho de la laguna

Se aplicará la relación L/W =2

W=√A

X =√2024,24m

2

2

W = 31,81 m = 32 m

L = 2 × W = 2 × 32 m

L = 64 m

Se corrige el área y volumen de la laguna.

Aa= L × W = 64m × 32m = 2048 m2

Va= Aa× ha= 2048 m2 × 3 m = 6144 m

3

- Cálculo del tiempo de retención.

112

Tra=Va

Qd

Tra= 6144 m

3

8280,98 m3/día

Tra= 0,74 días

- Concentración de DBO5 en el efluente

DBOea= DBOo × (1 - E) = 220gr DBO5/m3 × (1 - 0,50)

DBOea=110 mg/l

Tabla 19: Valores para el diseño de la Laguna Anaerobia

PARÁMETROS VALORES CALCULADOS

Carga volumétrica de diseño 300 gr/m3/día

Volumen de la laguna 6144 m3

Área de laguna 2048 m2

Altura 3 m

Largo 64 m

Ancho 32 m

Tiempo de retención 0,74 días

Eficiencia de remoción de DBO5 50 %

Concentración de DBO5 en el efluente 110 mg/l

5.1.2 Dimensionamiento de la laguna facultativa.

- Cálculo de la carga superficial máxima

CSmáx = 250 × (1,085)T−20

CSmáx = 250 × (1,085)23,5−20


113

CSmáx = 332,62 kg.DBO5/ha.día


Af=(10 × DBOoa × Qd)

CSm

Af =(10 × 110 gr DBO5/m3 8280,98 m3/día)

332,62 kg.DBO5/ha.día

Af = 27386,11 m2

- Cálculo del volumen de la laguna

Vf = Af × hf = 27386,11 m2 × 2m

Vf = 54772,21 m3


Se aplicará la relación L/W = 2,61

W=√A

X=√

27386,11m2

2,61

W = 102,43 m = 102 m

L= 2,61 × W = 2,61 × 102 m

L = 267 m


Af = L × W = 267 m × 102 m = 27234 m2

Vf = Af × hf = 27234 m2 × 2 m = 54468 m

3

- Cálculo del tiempo de retención.

Trf =Vf

Qd

Tra= 54468 m

3

8280,98 m3/día

114

Tra= 6,58 días

- Cálculo de la carga superficial removida

Csr = (0,765 × CSmax) - 0,80

Csr= (0,765 × 332,62 kg DBO5/ha.día) - 0,80

Csr= 253,65 kg DBO5/ha.día


DBOef =Af × (λ

Smax- λsr)

10 × Qmed

DBOef =27234 m

2 × (332,62 kg.DBO5/ha.día - 253,65 kg DBO5/ha.día)

10 × 8280,98 m3/día

DBOef= 25,97 mg/l

- Cálculo de la concentración de coliformes fecales en el efluente

d =x

-0,26118 + 0,25392(x) + 1,01368(x2)

d =2,61

-0,26118 + 0,25392(2,61) + 1,01368(2,612)

d= 0,3572

Kb=1,1 ×(1,07)T-20

= 1,1×(1,07)23,5-20

Kb=1,39

a=[1+(4×Kb×Tr×d)]1/2=[1+(4×1,39×6,58 días×0,3572]1/2

a= 3,87

Ne

No

=4×a×e(1-a)/(2×d)

(1+a)2

Nef = 4 × 3,87 × e (1-3,87)/(2×0,3572)

(1 + 3,87)2

× 100000000 Nmp/100ml

Nef= 1183293,65 Nmp/100ml

115

- Cálculo de la eficiencia de remoción de coliformes fecales

% E = No − Nef

No

× 100=100000000 Nmp/100ml − 1183293,65 Nmp/100ml

100000000 Nmp/100ml × 100

E = 98,82%

Tabla 20: Valores para el diseño de la Laguna Facultativa


Carga superficial máxima 332,62 kg.DBO5/ha.día



Altura 2 m

Largo 267 m

Ancho 102 m

Tiempo de retención 6,58 días

Carga superficial removida 253,65 kg.DBO5/ha.día

Concentración de DBO5 en el efluente 25,97 mg/l

Eficiencia de remoción de DBO5 76,39 %

Concentración de Coliformes fecales en el efluente 1183293,65 Nmp/100ml

Eficiencia de remoción de coliformes fecales 98,82 %

5.1.3 Dimensionamiento de la primera laguna de maduración.


Am =Qd × Trm

hm

Am =(8280,98 m3/día × 6 días)

2 m


116

Am = 24842,94 m2

Am1 = Am

2

Am1 = 24842,94 m2

2

Am1 = 12421,47 m2


Se aplicará la relación L/W = 2,4

W=√A

X=√

12421,47 m2

2

W= 71,94 m = 72 m

L= 2 × W = 2 × 72 m

L= 173 m


Am= L × W = 173m × 72m = 12456 m2

Vm= Am × hm = 12456 m2 × 2 m =24912 m

3


Csmax=10 × DBOef × Qd

Am

Csmax=10 × 25,97 gr DBO5/m3 × 8280,98 m3/día

12456 m2

CSmax= 172,65 kg DBO5/ha.día


Csr= (0,765 × CSmax) - 0,80

Csr= (0,765 × 172,65 kg DBO5/ha.día) - 0,80

117



DBOem1=Am × (C

Smax - Csr)

10 × Qd

DBOem1=12456 m

2 × (172,65 kg DBO5/ha.día - 131,28 kg DBO5/ha.día)

10 × 8280,98 m3/día

DBOem1= 6,22 gr DBO5/m3

- Cálculo de la eficiencia de remoción de DBO5 en el efluente

E=DBOef - DBOem1

DBOef

× 100=25,97 gr DBO5/m3 - 6,22gr DBO5/m3

25,97 gr DBO5/m3× 100

E = 76,04 %


d =x

- 0,26118 + 0,25392(x) + 1,01368(x2)

d=3

-0,26118 + 0,25392(2,4) + 1,01368(2,42)

d= 0,39

Kb= 1,1 × (1,07)T - 20 = 1,1 × (1,07)

23,5 - 20

Kb= 1,39

a=[1+(4 × Kb × Tr × d)]1/2=[1+(4×1,39×6 días×0,39]1/2

a= 3,74

Ne

No

=4 × a × e(1-a)/(2×d)

(1+a)2

Nem1=4 × 3,74 × e(1-3,74)/(2×0,39)

(1+3,74)2

× 1183293,65 Nmp/100ml

118

Nem1= 23095,46 Nmp/100ml


% E=Nof - Nem1

Nof × 100=

1183293,65 Nmp/100ml - 23095,46 Nmp/100ml

1183293,65 Nmp/100ml×100

E= 98,05 %

Tabla 21: Valores para el diseño de la Primera Laguna de maduración




Altura 2 m

Largo 173 m

Ancho 72 m

Tiempo de retención 6 días







5.1.4 Dimensionamiento de la segunda laguna de maduración.

- Las dimensiones son iguales a la primera laguna de maduración.


Csm=10 × DBOef × Qd

Am


119

Csmax=10 × 6,22 gr DBO5/m3 × 8280,98 m3/día

12456 m2

CSmax= 41,37 kg DBO5/ha.día


Csr= (0,765 × CSmax) - 0,80

Csr= (0,765 × 41,37 kg DBO5/ha.día) - 0,80



DBOem2=Am × (C

Smax - Csr)

10 × Qd

DBOem2=12456 m

2 × (41,37 kg DBO5/ha.día - 30,85 kg DBO5/ha.día)

10 × 8280,98 m3/día

DBOem2= 1,58 gr DBO5/m3 < 100 gr DBO5/m3 ok

- Cálculo de la eficiencia de remoción de DBO5 en el efluente

E=DBOom1 - DBOem2

DBOom1

× 100=6,22 gr DBO5/m3 - 1,58 gr DBO5/m3

6,22 gr DBO5/m3× 100

E= 74,57 %


d =x

- 0,26118 + 0,25392(x) + 1,01368(x2)

d=3

-0,26118 + 0,25392(2,4) + 1,01368(2,42)

d= 0,39

Kb= 1,1 × (1,07)T - 20 = 1,1 × (1,07)

23,5 - 20

Kb= 1,39

a=[1+(4 × Kb × Tr × d)]1/2=[1+(4×1,39×6 días×0,39]1/2

120

a= 3,74

Ne

No

=4 × a × e(1-a)/(2×d)

(1+a)2

Nem2=4 × 3,74 × e(1-3,74)/(2×0,39)

(1+3,74)2

× 23095,46 Nmp/100ml

Nem2= 450,78 Nmp/100ml < 2000 Nmp/100ml ok


% E=Nom1 - Nem2

Nom1

× 100= 23095,46 Nmp/100ml - 450,78 Nmp/100ml

23095,46 Nmp/100ml × 100

E= 98,05 %

Tabla 22: Valores para el diseño de la Segunda Laguna de maduración




Altura 2 m

Largo 173 m

Ancho 72 m

Tiempo de retención 6 días








121

- Eficiencia final del sistema de tratamiento con respecto al DBO5 y coliformes

fecales

Cálculo de la eficiencia de remoción de DBO5 en el efluente

E=DBOo - DBOem2

DBOo

×100=220 gr DBO5/m3 - 1,58 gr DBO5/m3

220 gr DBO5/m3×100

E= 99,37 %

Cálculo de la eficiencia de remoción de coliformes fecales

% E=No - Nm2

No

×100= 100000000 Nmp/100ml - 450,78 Nmp/100ml

100000000 Nmp/100ml×100

E= 99,99 %

Se calculó la eficiencia de remoción de DBO5 del todo el sistema siendo del 99,37%

y la remoción de coliformes fecales tiene una eficiencia de 99,99%, sistema que

operaría de manera regular cumpliendo con la descarga hacia el cuerpo hídrico

receptor para la población del año 2039.

En las siguientes tablas se compara las áreas calculadas con las lagunas ya

existentes en el Cantón Yaguachi.

Tabla 23: Área total de las lagunas rediseñadas año 2039

CANTIDAD LAGUNA LARGO ANCHO ÁREA

1 Anaerobia 64 m 32 m 2048 m2

1 Facultativa 267 m 102 m 27234 m2

2 Maduración 173 m 72 m 24912 m2

TOTAL 54194 m2

Se realizo los cálculos de las lagunas para el año 2019 para verificar si las lagunas

cumplen con las dimensiones correctas y verificar si es uno de los motivos por los que

no cumplen con la descarga hacia el río Yaguachi.


122

Tabla 24: Área total de las lagunas rediseñadas año 2019





TOTAL 32898 m2

El área de las lagunas existentes para el cantón Yaguachi es de 33536 m2, medidas

de las lagunas construidas en el año 2010.

Tabla 25: Área de las lagunas existentes en el Cantón Yaguachi año 2010





TOTAL 33536 m2

El área total calculada para el año 2019 es menor con 638 m2 que las lagunas ya

existentes por lo cual deberían operar de manera regular cumpliendo con los

parámetros de descarga hacia un cuerpo hídrico receptor. Además, se calculó el área

que se requiere para el año 2039 que es igual a 54194 m2, estas lagunas deberían

ser reubicadas porque sus áreas demandan aumentarse.




123

CAPÍTULO VI

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

6.1 Conclusiones

- La eficiencia de remoción de materia orgánica de las lagunas de oxidación del

cantón Yaguachi fue determinada mediante ensayos en laboratorios de los

parámetros de DBO5 y DQO analizando muestras de las aguas residuales que

ingresan a la estación depuradora y muestras de las aguas tratadas a la salida de

esta.

Se realizaron ensayos en las aguas del cuerpo hídrico receptor, donde se nota

una clara afectación en los parámetros analizados, luego de la descarga de las

aguas tratadas en la laguna, logrando apreciar un aumento considerable de los

valores obtenidos aguas arriba de la laguna de oxidación.

El sistema de tratamiento de aguas residuales del cantón San Jacinto de Yaguachi

no cumple con las normas ambientales para la descarga de aguas tratadas hacia

un cuerpo receptor de agua dulce especificadas en el TULSMA. La eficiencia para

la remoción de materia orgánica del mismo es muy baja y la reducción de los

demás contaminantes analizados también muestra poca eficacia.

- La información para la ejecución de este proyecto fue obtenida por medio del GAD

Municipal del Cantón San Jacinto de Yaguachi, específicamente por el

departamento de obras públicas del mencionado cantón. El cual nos permitió el

acceso a la zona de estudio para la toma de muestras y realización de análisis,

así como también nos facilitó planos, memorias técnicas e información

124

demográfica. También obtuvimos datos poblacionales por medio del sitio web

oficial del instituto nacional de estadísticas y censos “INEC”.

- Se calculó el caudal de entrada al sistema de tratamiento mediante datos

poblacionales junto con datos de dotación de agua potable, tomando en cuenta

una población urbana (la cual es la abastecida de alcantarillado) proyectada para

el año 2039 y 2019 con una dotación de 200 lt/hab×día. Obteniendo un caudal de

llegada a la laguna de 95,84 lt/s para el año 2039 y 58,02 lt/s para el año 2019.

- Los tres análisis principales con los que se determinó la eficiencia de remoción

de materia orgánica fueron DBO5, DQO y Sólidos Totales. De los cuales solo los

sólidos totales cumplen con lo permitido por las normas ambientales para la

descarga en cuerpo receptor de agua dulce. Los cálculos detallados en el capítulo

IV muestran una eficiencia de remoción de DBO5 del 13,94%, DQO 15,15% y de

Sólidos Totales 37,08%.

Analizamos también otros siete parámetros importantes que deben ser tratados

por la estación, los cuales fueron: aceites y grasas, cloruros, coliformes fecales,

nitrógeno amoniacal, nitrógeno kjedahl, potencial de hidrógeno y sólidos

suspendidos totales. De los factores anteriormente mencionados solo se logró

notar el resultado esperado en cloruros y nitrógeno amoniacal (ver Tabla 14),

todos los demás parámetros mostraron que la descarga de éstos hacia el río

Yaguachi no cumplen con lo permitido por el TULSMA.

La concentración más elevada es la de los coliformes fecales, notándose que el

río ya está contaminado antes del punto de descarga de la laguna (ver Tabla 15).

No existe una disminución notable de coliformes que ingresan a la laguna con

respecto a los descargados al río.

125

- Las normativas ambientales para la descarga de aguas residuales en el cuerpo

receptor de agua dulce no se están cumpliendo y se puede notar el efecto

provocado por la descarga del agua tratada hacia el río, apreciando un aumento

en los contaminantes del agua principalmente en los parámetros de DBO5, DQO

y Coliformes Fecales, a pesar de que el río ya se encuentre contaminado con este

último factor, la contaminación aumenta por las aguas descargadas (ver Tabla 15

y Tabla 16).

Por tal razón se realizó el rediseño de las lagunas anaerobia, facultativa y de

maduración para determinar si cuentan con las dimensiones requeridas para su

funcionabilidad. Se rediseño las lagunas para el año actual 2019 dando como

resultado un área total un poco menor que las lagunas ya construidas por lo tanto

este no es uno de los problemas para que el sistema de tratamiento no cumpla

con los límites de descarga. Además, se calculó el área de las lagunas para la

población proyectada al año 2039 obteniendo un valor de 5,42 ha comparándose

con el área actual que es de 3,35 ha, es decir que para un futuro se requiere

aumentar el área de las lagunas o reubicarlas a otro sector.

126

6.2 Recomendaciones

- Debido al aumento inesperado de población, se recomienda aumentar el área

total del sistema para incrementar la eficiencia de remoción de materia orgánica,

para obtener valores de descarga de los contaminantes presentes en las aguas

tratadas que cumplan con las normas vigentes en el país.

- Coordinación y desarrollo de planos de mantenimiento generales por parte de las

autoridades municipales, por la limpieza de los lodos que se generan durante los

procesos de tratamiento, para no disminuir ulteriormente el tiempo de retención y

mejoramiento del cerramiento perimetral, que a la actualidad se encuentra dañado

dejando libre acceso al sitio.

- Realizar monitoreos constantes de las aguas ingresadas a la laguna mediante

análisis químicos de las aguas servidas obteniendo una información estadística

de éstos pudiendo así verificar que los parámetros no contengan cambios bruzcos

y poder analizar las causas da tales variaciones.

- Realizar monitores constantes de las aguas tratadas a la salida de la laguna

mediante análisis químicos obteniendo una información que permita ser

comparada con las normativas ambientales vigentes y así poder tener registros

de la eficiencia del funcionamiento de la estación depuradora de aguas residuales

del cantón.

- Crear campañas de educación a la población para reducir la contaminación

existente en el río, debido a posibles descargas ilegales por parte de la poblacion

rural, tratando de reducir la cantidad de contaminantes presentes en el río.

BIBLIOGRAFÍA

American Society of Civil Engineers ASCE. (2007). Gravity Sanitary Sewer Design

and Construction. Virginia: American Society of Civil Engineers.

Comisión Nacional del Agua de México. (2007). Manual de agua potable,

alcantarillado y saneamiento (2007 ed.). (S. d. México, Ed.) México DF.

Constituyente, A. N. (2008). Constitución de la República del Ecuador. Ecuador.

Retrieved from https://www.oas.org/juridico/mla/sp/ecu/sp_ecu-int-text-

const.pdf

Cortés Martínez, F., Treviño Cansino, A., & Tomasini Ortiz, A. (2017).

Dimensionamiento de lagunas de estabilización (Primera ed.). México: Instituto

Mexicano de Tecnología del Agua.

DOF. (2002). Norma oficial mexicana NOM-004-SEMARNAT-2002, Protección

Ambiental. - Lodos y Biosólidos. - Especificaciones y límites máximos

permisibles de contaminantes para su aprovechamiento y disposición final.

México DF, México.

Duncan Mara, D. (1992). Wate Stabilization Ponds: A Design Manual for Eastern

Africa,, Leeds, England. (L. T. Internacional, Ed.) Great Britain, England .

GAD Yaguachi, M. d. (2014). Plan de Desarollo y Ordenamiento Territorial. San

Jacinto de Yaguachi: Gobierno Autónomo Descentralizado Municipal.

Retrieved from https://docplayer.es/57469086-Pdyot-gad-municipal-de-san-

jacinto-de-yaguachi.html

Ley de Prevención y Control de la Contaminación Ambiental. (2004). Retrieved from

http://www.ambiente.gob.ec/wp-content/uploads/downloads/2012/09/LEY-DE-

PREVENCION-Y-CONTROL-DE-LA-CONTAMINACION-AMBIENTAL.pdf

Ley Forestal y de Conservación de Áreas Naturales y Vida Silvestre. (2004). Retrieved

from http://www.ambiente.gob.ec/wp-

content/uploads/downloads/2015/06/Ley-Forestal-y-de-Conservacion-de-

Areas-Naturales-y-Vida-Silvestre.pdf

Metcalf, & Eddy. (1995). Ingeniería de aguas residuales. Tratamiento , vertido y

reutilización (Tercera Edición). California: McGraw-Hill.

Ministerio del Ambiente Ecuador. (2015). Texto Unificado De Legislación Ambiental

Secundaria, TULSMA. Retrieved from

http://gis.uazuay.edu.ec/ierse/links_doc_contaminantes/REGISTRO%20OFIC

IAL%20387%20-%20AM%20140.pdf

Oakley, S. (2005). Lagunas de estabilización en Honduras. Manual de Diseño,

Construcción, Operación y Mantenimiento, Monitoreo y Sostenibilidad, USA.

Orozco Jaramillo, Á. (2014). Bioingeniería de aguas residuales. Teoría y Diseño.

Segunda Edición. Bogotá: Asociación Colombiana de Ingeniería Sanitaria y

Ambiental. Acodal.

Orozco, Á., & Salazar, Á. (2001). Tratamiento biológico de las aguas residuales.

Bogotá: Asociación Colombiana de Ingeniería Sanitaria y Ambiental. Acodal.

Productos Nacobre SA. (2005). Criterios de Diseño para Redes de Alcantarillado

Empleando Tuverías de PVC. México DF: Productos Nacobre SA.

Rolim Mendonca, S. (2000). Sistemas de lagunas de estabilización. Cómo utilizar

aguas residuales tratadas en sistemas de regadío. Colombia: McGraw-Hill.

Romero Rojas, J. (1999). Potabilización del agua. México DF: Alfaomega.

Romero Rojas, J. (2004). Tratamiento de aguas residuales. Teoría y principios de

diseño. Bogotá: Escuela Colombiana de Ingeniería.

Sawyer, C., & McCarty, P. (1967). Chemistry for Environmental Engineering and

Science. New York: McGraw Hill Book Co.

SENAGUA. (1992). Normas para Estudio y Diseño de Sistemas de Agua Potable y

Disposición de Aguas Residuales para poblaciones mayores A 1000

Habitantes (Vol. CÓDIGO ECUATORIANO DE LA CONSTRUCCIÓN DE

PARTE IX OBRAS SANITARIAS). ECUADOR.

Vilanova, R., Santín, I., & Pedret, C. (2017). Control y Operacion de Estaciones

Depuradoras de Aguas Residuales: Modelo y Simulación. Revista

Iberoamericana de Automática e Informática Industrial, 17.

ANEXOS

ANEXO A.- IMÁGENES DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO POR LAGUNAS DE

OXIDACIÓN DEL CANTÓN SAN JACINTO DE YAGUACHI

Río Yaguachi

Fuente: Cindy Quillay & Christian Malavé

Ingreso a la Laguna de Oxidación de San Jacinto de Yaguachi


Garita del Guardia


Cámara de rebose #1 ingreso del agua residual y desarenador


Desarenador


Cámara de rebose #2 Ingreso del agua residual hacia la laguna anaerobia


Laguna Anaerobia


Laguna Facultativa


Paso del agua tratada de laguna anaerobia hacia la laguna facultativa


Laguna de maduración


Descarga del agua tratada hacia el Río Yaguachi


Toma de muestras para los análisis físicos, químicos y bacteriológicos


ANEXO B.- ANÁLISIS DE LABORATORIOS REALIZADOS A LA LAGUNA DE

OXIDACIÓN Y AL CUERPO HÍDRICO RECEPTOR DEL CANTÓN SAN JACINTO

DE YAGUACHI

- Muestra 1: Entrada a la Laguna de Oxidación de Yaguachi.

- Muestra 2: Salida de la Laguna de Oxidación de Yaguachi.

- Muestra 3: Aguas arriba del Río Yaguachi respecto a la Laguna de

Oxidación.

- Muestra 4: Aguas abajo del Río Yaguachi respecto a la Laguna de

Oxidación.

ANEXO C.- PLANOS DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO DE LAGUNAS DE

OXIDACIÓN DEL CANTÓN SAN JACINTO DE YAGUACHI

Sistema de alcantarillado sanitario de la Cabecera Cantonal de San Jacinto de Yaguachi

Fuente: GAD Yaguachi

Sistema de tratamiento por lagunas de estabilización de San Jacinto de Yaguachi


Perfiles y detalles de las lagunas de estabilización de San Jacinto de Yaguachi


ANEXO D.- OFICIO DE PERMISO PARA PUBLICACIÓN DE DATOS POR

PARTE DEL MUNICIPIO DEL CANTÓN SAN JACINTO DE YAGUACHI

ANEXO E.- DISEÑO DE LAGUNAS DE ESTABILIZACIÓN CON PROYECCIÓN

AL AÑO 2039

ANEXO F.- MANUAL DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE LAS

LAGUNAS DE ESTABILIZACIÓN

ÍNDICE

1. MANUAL DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL SISTEMA DE

BOMBEO Y TRATAMIENTO ........................................................................ 2

INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 2

2. OBJETIVO ...................................................................................................... 2

2.1. OBJETIVOS ESPECÍFICOS .................................................................... 2

3. PERSONAL .................................................................................................... 3

3.1. FUNCIONES DEL PERSONAL ............................................................... 3

4. HERRAMIENTAS Y MATERIALES ................................................................ 7

5. OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO ................................................................ 8

5.1. INICIO DE OPERACIÓN ......................................................................... 8

5.2. MANTENIMIENTO RUTINARIO .............................................................. 9

5.2.1. Rejillas .............................................................................................. 9

5.2.2. Desarenadores ............................................................................... 10

5.2.3. Limpieza de medidores de caudal ................................................... 11

5.3. CONTROL DE NIVELES DEL AGUA .................................................... 11

5.4. AJUSTAMIENTO DEL NIVEL DE DESCARGA CON LA COMPUERTA

DE FONDO DE SALIDAS ..................................................................... 11

5.5. DETECCIONES SENSORIALES: OLORES Y COLORES ..................... 11

5.6. COLORACIÓN ROJA O ROSA. ............................................................ 12

5.7. MEDICIÓN DE LA PROFUNDIDAD DE LODOS ................................... 12

5.8. REMOCIÓN DE NATAS Y SÓLIDOS FLOTANTES .............................. 13

5.9. CÉSPEDES, VEGETACIÓN Y MALEZAS ............................................. 13

5.10.MOSQUITOS, MOSCAS, ROEDORES Y OTROS ANIMALES ............ 14

5.11.MANTENIMIENTO DE TALUDES ........................................................ 14

5.12.RETIRO DEL LODO DE LAS LAGUNAS FACULTATIVAS .................. 15

5.13.SEGURIDAD. ....................................................................................... 16

5.13.1. Normas de seguridad básica .................................................. 16

5.14.SIGNOS VISIBLES DE BUEN FUNCIONAMIENTO DE LAS

LAGUNAS FACULTATIVAS Y DE MADURACIÓN ............................... 17

5.15.PROBLEMAS DE FUNCIONAMIENTO DE LAS LAGUNAS DE

MADURACIÓN Y FACULTATIVAS. ...................................................... 18

5.16.CONTROL ANALÍTICO, MUESTREO Y DETERMINACIONES. .......... 19

2

1. MANUAL DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL SISTEMA

DE BOMBEO Y TRATAMIENTO

INTRODUCCIÓN

Las lagunas de estabilización mantienen una gran ventaja en comparación con los

otros sistemas de tratamiento de aguas residuales por su simplicidad operativa,

aunque la operación y mantenimiento de rutina son decisivos para el buen

funcionamiento de estas, según Yánez 1992 muchas instalaciones de lagunas en

Latinoamérica han fracaso por fallas de esta actividad.

Muchos de estos sistemas fracasan por el desinterés y por la falta de comprensión de

los beneficios que podrá obtener la comunidad

2. OBJETIVO

El objetivo de este capítulo es establecer procedimientos de Operación y

Mantenimiento del sistema de bombeo y tratamiento para depurar las aguas

residuales domesticas de la Parroquia Atahualpa. El buen desempeño del sistema

prevendrá riesgos de salud pública, contaminación ambiental por el depósito de

efluentes a cuerpos hídricos

2.1. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Solucionar problemas eventuales que puedan tener las bombas y el sistema eléctrico,

supervisar el buen funcionamiento.

Mantener limpias las estructuras de entrada, interconexión y salida.

Mantener lagunas facultativas primarias un color verde intenso brillante, el cual indica

pH y OD alto.

Mantener una concentración alta de OD en lagunas de maduración.

Mantener libres de vegetación la superficie del agua.

Mantener adecuadamente podados los taludes para prevenir problemas de insectos

de erosión.

3

Mantener un efluente con concentraciones mínimas de DBO y SS.

Mantener, en lagunas anaeróbicos, un PH aproximadamente igual a 7.0 un manto

denso de nata sobrenadante que minimice la presencia de olores.

3. PERSONAL

Para evitar un fracaso en la operación y mantenimiento de un sistema de lagunas se

requiere por lo mínimo el siguiente personal:

• Un ingeniero civil como jefe de operaciones y supervisor

• Operadores.

• Un jornalero.

• Un mecánico

• Un eléctrico

3.1. FUNCIONES DEL PERSONAL

INGENIERO CIVIL COMO JEFE DE OPERACIONES Y SUPERVISOR

El ingeniero supervisor será el responsable del funcionamiento de las lagunas, deberá

poseer conocimientos sobre la operación y mantenimiento de estos sistemas. El

mismo que deberá ser capacitado periódicamente.

Las principales funciones del supervisor son:

• Poseer autoridad suficiente sobre el personal de operación y

mantenimiento, instruyéndolo sobre sus actividades diarias para un

correcto funcionamiento.

• Informar personalmente a la entidad responsable del sistema de

tratamiento sobre su funcionamiento y el estado general de las lagunas de

estabilización.

4

OPERADORES CON TURNOS ROTATORIOS

Los opresores serán responsables del funcionamiento de la estación de bombeo e

informar los problemas que se presenten para su solución inmediata.

Las principales funciones de los operadores son:

• Comunicar al jefe de operaciones de los problemas que se presenten en la

estación para que consecuentemente se disponga la ayuda del mecánico o el

eléctrico en caso de ser requerido.

• Realizar limpieza en el Sistema de lagunas en caso de ser requerido y

colaborar si el sistema de alcantarillado presente algún problema, será

considerado como personal de apoyo dentro de la cuadrilla de mantenimiento

del sistema de alcantarillado.

• Mantener limpio y sin maleza el sistema de bombeo.

• Dar mantenimiento de los equipos, accesorios y herramientas que se

encuentran en la estación de bombeo.

• Operación de las bombas para garantizar su funcionamiento las 24 horas del

día.

• Vigilar que personas no autorizadas ingresen a las instalaciones de la Estación

de bombeo de Alcantarillado.

• Brindar seguridad a las instalaciones de la estación de Bombeo.

• Registrar y firmar las bitácoras sobre las novedades que se presentan en el

manejo de equipos en las Estaciones de Bombeo

• Otras labores que se deriven de sus funciones y que sean ordenadas por sus

superiores.

JORNALERO

El jornalero estará encargado del sistema de tratamiento, también sus actividades

estarán presentes en el sistema de alcantarillado para labores de mantenimiento.

5

Será responsable por el mantenimiento de los taludes, la limpieza de las rejillas,

vertederos, dispositivos de entrada, de salida y la regulación de los flujos, por la

medición de los caudales horarios, además del cuidado del paisaje y la urbanización

de toda el área de tratamiento, si se requiere ayuda se utilizará a los operadores de

la estación de bombeo.

Las principales funciones del jornalero son:

• Añaden productos químicos, como amoníaco, cloro o cal para desinfectar

agua u otros líquidos

• Inspeccionan regularmente los equipos

• Controlan las condiciones de funcionamiento, los medidores e indicadores

• Obtienen y evalúan muestras de agua y aguas residuales

• Registran las lecturas de medidores e indicadores y los datos operativos

• Usan equipos para purificar y clarificar agua, o para procesar o desechar

aguas residuales

• Limpian y mantienen los equipos, tanques, lechos filtrantes y otras áreas

de trabajo

• Se Mantienen actualizados sobre la normativa de la Agencia de Protección

Ambiental de EE. UU. (EPA)

• Garantizan que se cumpla con los estándares de seguridad

MECÁNICO

Las principales funciones del mecánico son:

• El mecánico es el que se encargara de solucionar inconvenientes en el

trabajo mecánico que presenten los equipos, será contratado

temporalmente cuando el jefe supervisor lo necesite.

• Revisar las conexiones y juego de válvulas presentes en la estación

6

ELÉCTRICO

El eléctrico debe poseer conocimientos elementales de electricidad, y se pondrá a

disposición del jefe supervisor cuando él lo requiera.

Las principales funciones del eléctrico son:

• Dar el mantenimiento de las bombas sumergibles de las estaciones de

bombeo

• Supervisar y dar mantenimiento a los tableros de control de las bombas

sumergibles ubicadas en las estaciones de bombeo.

• Instalación eléctrica para el equipo de oxigenación.

• Supervisión y mantenimiento de la parte eléctrica en las instalaciones de

las estaciones de bombeo

• Realizar un plan de mantenimiento de los equipos eléctricos de la empresa

• Planificar el mantenimiento de las bombas sumergibles.

• Soldar las diferentes estructuras metálicas que se requieran

PERSONAL DE LABORATORIO

FUNCIONES

• Determinar parámetros de laboratorio de acuerdo con las normas

establecidas.

• Preparar reactivos para análisis físico químico.

• Tomar muestras de agua y realizar análisis físico químico y microbiológico.

• Informar al jefe supervisor si ocurre alguna anomalía en las lagunas de

tratamiento de aguas residuales.

• Las que sean ordenadas por sus superiores en lo inherente a sus

funciones.

7

4. HERRAMIENTAS Y MATERIALES

En cuanto a las herramientas y materiales podemos definir las siguientes:

a. Carretillas

b. Cortadoras de césped

c. Rastrillos

d. Hachas

e. Limas y piedras de apilar

f. Sierras manuales

g. Martillos de carpintero

h. Cinta métrica

i. Alicates y destornilladores

j. Tenazas de cortar alambre

k. Cizallas

l. Cortatubos y soldadores de tubo

m. Llaves para tubos

n. Muelas y cepillos de alambre

Además, puede ser posible utilizar el equipo de bombeo que utilizan los operadores

del sistema de alcantarillado en caso de que se suscite algún problema en las

tuberías, todas las herramientas se depositaran en la casa de guardia de la estación

de bombeo, si se requiere movilización se pedirá a la empresa encargada del servicio

solicite el transporte.

8

5. OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO

5.1. INICIO DE OPERACIÓN

Antes de poner en servicio una laguna, se debe realizar una inspección cuidadosa de

la misma con el fin de verificar la existencia de las condiciones siguientes:

• Ausencia de plantas y vegetación en el fondo y en los taludes interiores de la

laguna.

• Funcionamiento y estado apropiado de las unidades de entrada, rejilla,

unidades de aforo, unidades de paso y de salida.

• Colocación, tensionamiento y estado adecuado de las pantallas o bafles;

cuando haya lugar.

Según WEF (1996), la puesta en marcha de las lagunas de estabilización debe

realizarse preferencialmente en la época de verano acorde al siguiente

procedimiento:

1. Llenar la celda primaria (laguna facultativa) hasta una lámina de 0.60 m,

usando agua limpia.

2. Iniciar el ingreso de aguas residuales a la celda primaria (laguna facultativa).

3. Mantener el pH por encima de 7.5.

4. Chequear diariamente el oxígeno disuelto (OD).

5. Iniciar el llenado de las sucesivas celdas con agua limpia, después de que el

nivel de la celda primaria (laguna facultativa) alcance un metro de altura.

6. Adicionar agua limpia hasta alcanzar la profundidad de 0.60 m.

7. Iniciar la transferencia de agua de la celda anterior usando solamente agua de

la parte superior. (sin remoción del agua para evitar la transferencia de sólidos

sedimentados).

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8. No permitir que el nivel de agua en la celda anterior baje a una profundidad

inferior a un metro.

9. Igualar las profundidades de agua en todas las celdas; no descargar antes que

las celdas estén llenas.

10. Implementar la estrategia de operación del proyecto una vez que el crecimiento

de organismos se haya formado en los sistemas, y después de realizar pruebas

químicas y biológicas, y recibir la aprobación del proyecto para iniciar el

funcionamiento del sistema.

5.2. MANTENIMIENTO RUTINARIO

El mantenimiento rutinario de la instalación de las lagunas debe ser el objetivo

fundamental del operador. si no se le da el mantenimiento diario correspondiente, en

poco tiempo la planta se deteriorará, con consecuencias funestas para el proyecto. El

operador, por tanto, debe ser consciente de que su trabajo es muy importante para el

funcionamiento adecuado del sistema.

5.2.1. Rejillas

La limpieza de las rejillas se debe ejecutar diariamente con el uso de rastrillos

manuales o palas en el caso de la figura. El material retirado debe ser enterrado para

evitar problemas de malos olores y la atracción de vectores como insectos y animales

como roedores. El material debe ser recubierto con una capa de tierra de 0.1 a 0.3

m de espesor (INAA, 1996). Se aconseja excavar un lugar para enterrar dicho material

poco a poco, cubriéndolo diariamente con cal o tierra.

10

Figura 1: La responsabilidad del operador es limpiar la rejilla diariamente

5.2.2. Desarenadores

El mantenimiento del desarenador consiste en agitar el material sedimentado dos

veces al día, una vez en la mañana y otra en la tarde; el propósito de la agitación es

liberar el material orgánica atrapada por los sólidos arenosos (INAA, 1996). Uno o dos

veces por semana, o con una frecuencia mayor sí el volumen acumulado de sólidos

arenosos lo demanda, se debe cerrar la cámara en operación y drenarla, y después

el material arenoso debe ser removido y enterrado sanitariamente. El material puede

ser enterrado en la misma excavación utilizada para enterrar el material de la rejilla.

Figura 2: La responsabilidad del operador es limpiar el desarenador cuando sea necesario

11

5.2.3. Limpieza de medidores de caudal

La medida del caudal tiene una importancia decisiva para evaluar el funcionamiento

de las lagunas. Es fundamental tener un registro de los caudales para determinar las

cargas orgánicas e hidráulicas, el tiempo de retención hidráulica, y como resultado, la

eficiencia del sistema de tratamiento y su capacidad. El operador debe registrar los

caudales diariamente para tener una historia de los caudales para poder anticipar

problemas.

La medición de caudal será establecida por una canaleta Parshall a la salida de las

cámaras de los desarenadores, esta canaleta debe ser prefabricada, para su correcto

funcionamiento y se debe verificar que no se encuentre taponada por objetos que

obstruyan el paso del fluido.

5.3. CONTROL DE NIVELES DEL AGUA

Cada sistema de lagunas está diseñado para tener un nivel fijo de agua. Es la

responsabilidad del operador mantener este nivel o la laguna no funcionará como

debería funcionar.

5.4. AJUSTAMIENTO DEL NIVEL DE DESCARGA CON LA COMPUERTA

DE FONDO DE SALIDAS

Es responsabilidad del operador ajustar el nivel de descarga de cada laguna para

obtener un efluente de mejor calidad. El nivel puede cambiar semanal o

mensualmente, dependiendo de la producción y concentración de algas en cada

laguna. El operador, o el técnico del laboratorio, tienen que sacar muestras con

profundidad del efluente y medir la concentración de sólidos suspendidos o de algas;

con estos datos se puede determinar la profundidad óptima para ajustar la compuerta

de fondo.

5.5. DETECCIONES SENSORIALES: OLORES Y COLORES

Las detecciones de malos olores y colores son muy importantes para conocer el grado

de funcionamiento de las lagunas. El operador debe estar pendiente de los olores y

los colores que sean extraños a los que deben existir normalmente en las lagunas.

12

Las lagunas facultativas y de maduración no deben tener olores fuertes si están

funcionando bien. El color del agua residual en la entrada de una laguna facultativa

normalmente debe ser gris; el color de las aguas a la salida de las lagunas facultativas

y de maduración es verde brillante por la concentración de algas presentes.

La aparición de malos olores puede deberse a los siguientes factores:

• Sobrecarga.

• Presencia de tóxicos o efluentes industriales en las aguas residuales.

• Periodos prolongados de mal tiempo, con bajas temperaturas e insolación.

• Cortocircuitos.

• Reducción de la mezcla generada por el viento.

5.6. COLORACIÓN ROJA O ROSA.

Este fenómeno es causado por el desarrollo de bacterias fotosintéticas del azufre, lo

que constituye un síntoma de falta de carga en las lagunas anaerobias. En este caso,

es posible que no se produzcan olores desagradables.

5.7. MEDICIÓN DE LA PROFUNDIDAD DE LODOS

La única forma de verificar los cálculos de acumulación de lodos es efectuar

mediciones en las lagunas primarias (facultativas o anaeróbicas) con una frecuencia

de una vez por año. Se mide la acumulación de lodos al sumergir un palo suficiente

largo para la profundidad de la laguna; sería 2 m para una laguna facultativa. El palo

debe tener un extremo revestido con tela blanca absorbente. Se introduce éste en la

laguna cuidando que permanezca en posición vertical, hasta que alcance el fondo;

entonces se retira y se mide la altura manchada con lodos, que queda fácilmente

retenido en la tela (Mara, et al., 1992). Se debe efectuar cuadrículas con una lancha

en la superficie de la laguna para poder estimar la profundidad media y el volumen de

lodos. Con los datos obtenidos se puede determinar la tasa de acumulación de los

lodos y el volumen de lodos en la laguna. Antes que la profundidad de los lodos llega

a 0.5 m, y preferiblemente 0.3 m, y antes de que se ocupen 25% del volumen de la

laguna, se debe planificar una limpieza durante la próxima época de secas.

13

5.8. REMOCIÓN DE NATAS Y SÓLIDOS FLOTANTES

La remoción de natas y sólidos flotantes se debe hacerse diariamente o cuando sea

necesario para que no se extiendan demasiado sobre el área superficial de las

lagunas, donde se puede causar problemas de malos olores por su descomposición,

y por la formación de lugares adecuados para la cría de insectos.

Figura 3: Las natas y lo sólidos flotantes usualmente se acumulan en las esquinas de las lagunas

Por lo general, la dirección del viento hace que las natas y sólidos flotantes se

acumulen en las esquinas de las lagunas. El operador necesitará un desnatador y

una carretilla para la limpieza de natas; estos desechos deben ser enterrados en el

mismo lugar en donde se entierran los sólidos del desarenador y de la rejilla. También,

se deben mantener las pantallas de las salidas para que las natas y sólidos flotantes

no salgan de la laguna en el efluente.

5.9. CÉSPEDES, VEGETACIÓN Y MALEZAS

El césped no debe llegar hasta el borde del agua para evitar problemas. El operador

debe mantener una faja limpia de al menos 20 cm por encima del borde del agua. La

maleza debe ser retirada, sacada al aire y quemada o enterrada. Se debe presentar

atención especial al surgimiento de jacintos y otras plantas acuáticas, las que deben

ser extraídas, secadas y quemadas también.

14

Un problema especial que puede pasar de vez en cuando es el crecimiento rápido de

lemnas, los cuales pueden llegar a una laguna llevadas por el viento, o traídas por

aves o animales. La tarea el operador es removerlas tan rápido como sea posible

antes de que cubran toda la superficie de la laguna. Es posible utilizar patos

domésticos, específicamente patos Pekín que comen las lemnas, para ayudar en la

limpieza de ellas.

5.10. MOSQUITOS, MOSCAS, ROEDORES Y OTROS ANIMALES

La proliferación de mosquitos, moscas, otros insectos, y roedores debe ser nula si se

ha cumplido con la tarea de enterrar todo lo relacionado con el material flotante y el

material orgánico. Los mosquitos y otros insectos pueden ser controlados

manteniendo limpias y sin vegetación las márgenes de las lagunas. En el caso que

los mosquitos depositen sus huevos en la orilla encima del revestimiento, se puede

bajar el nivel del agua un poquito para que sequen.

Los anfibios y reptiles, principalmente sapos, tortugas, y de vez en cuando cocodrilos,

pueden poblar significativamente lagunas facultativas y de maduración. Los sapos y

tortugas normalmente no causan ningún problema.

5.11. MANTENIMIENTO DE TALUDES

Los taludes son los elementos de la planta de depuración por lagunaje más sensibles

al deterioro y donde éste resulta más visible. Los cuidados que requieren dependen

Figura 4: El trabajo del operador es controlar el crecimiento de la maleza

15

del material del que estén formados. En principio, las lagunas pueden contar o no con

una impermeabilización en función del terreno en el que están construidas.

En lagunas impermeabilizadas con lámina de PVC que resiste la intemperie hay que

inspeccionar la cubierta impermeable de los taludes interiores para detectar posibles

deterioros y desgarros.

Cuando la impermeabilización se lleva a cabo con una lámina de plástico recubierta

con una capa de tierra es fundamental evitar el desarrollo de plantas que puedan

perforar esta lámina, y servir de soporte para el desarrollo de mosquitos y otros

insectos.

Los taludes de tierra pueden también resultar dañados por animales que construyan

sus madrigueras en ellos y por la escorrentía provocada por las lluvias. El operador

debe inspeccionar los taludes para detectar señales de erosión, desarrollo de grietas

y agujeros causados por animales. Las medidas a tomar son las siguientes

Rellenar las grietas con tierra, y a ser posible con arcilla, y seguidamente igualar el

terreno y compactarlo.

Eliminar las malas hierbas que crecen en los taludes, en especial las plantas

acuáticas.

Si por razones estéticas se ha dotado a la depuradora de jardinería, hay que mantener

una distancia mínima de 30 centímetros entre el nivel máximo de agua en las lagunas

y las plantas cultivadas en los taludes interiores.

Si existen zonas arboladas en las proximidades de la planta, hay que impedir el

desarrollo de árboles próximos a las lagunas, y nunca deben cultivarse setos

alrededor de éstas.

5.12. RETIRO DEL LODO DE LAS LAGUNAS FACULTATIVAS

La tasa de acumulación de lodo es prácticamente la misma adoptada para las lagunas

anaerobias. La disminución de la profundidad de las lagunas facultativas es de

aproximadamente 30 cm cada 25 o 30 años. La acumulación del lodo se debe a la

materia orgánica digerida y a la arena que no es retenida durante el tratamiento

preliminar. La arena constituye aproximadamente 50% del lodo total que se acumula

en las lagunas.

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Cuando el sistema de lagunas no cuenta con lagunas anaerobias, es decir, la laguna

facultativa funciona como primaria, se produce una acumulación de lodo en el fondo

de ésta, más rápida, si se compara con una laguna facultativa secundaria. Puesto que

el aérea de las lagunas facultativas es normalmente mucho mayor que la de las

anaerobias, el retiro del lodo puede hacerse paralizando la laguna a limpiar, cuando

se ha producido una acumulación de 50 a 100 cm de lodo, vaciando el agua

almacenada y dejando secar por evaporación el sedimento. La mayor superficie de

fondo desaconseja el uso de las técnicas de retiro de lodo por vía húmeda.

5.13. SEGURIDAD.

Todo sistema de lagunas de estabilización debe cercarse para evitar la presencia de

intrusos o animales extraviados. Si existiese vida acuática en las proximidades, donde

habiten caimanes u otros reptiles, debe evitarse su acceso a las lagunas.

Los desperdicios sólidos provenientes de los grandes desarenadores deben

enterrarse inmediatamente para evitar los problemas de moscas y malos olores. Todo

material flotante deberá removerse o sumergirse tan pronto como seas posible. Si es

removido, debe enterrarse de inmediato. Deben removerse las piedras de pequeño

diámetro, gravilla, pedazos de madera, estopas, etc., que caigan en las cajas de

salida.

5.13.1. Normas de seguridad básica

A continuación, se describen las normas de seguridad básicas que debe seguir el

operador bien entrenando de un sistema de lagunas de estabilización.

• Debe lavarse las manos antes de beber y comer, y antes de encender un

fósforo.

• Uniformes de trabajo, cascos, capas, guantes, canoas e impermeables deben

permanecer en el sitio del trabajo.

• Las herramientas, como palas, rastrillos y dispositivos para la remoción de

espumas deben lavarse con agua potable antes de guardarse.

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• Cortadas, rasguños y quemaduras deben lavarse y desinfectarse

inmediatamente.

• Debe cuidar que sus manos, uniformes y botas estén secas cuando esté

trabajando cerca de tableros de comandos eléctricos. Si el empleado está

haciendo servicio de mantenimiento de equipos eléctricos, además de

mantener su cuerpo con ropa seca, debe usar guantes adecuados y

herramientas aislantes.

• No debe invitar amigos a visitarlo, pues si alguien se cae dentro de la laguna,

podrá, morir ahogado. El lodo depositado en el fondo de la laguna es pegajoso,

y puede ocasionar que la víctima no pueda salvarse. Además, el riesgo de

contaminación con los microorganismos existentes en la masa líquida de la

laguna es grande.

• En las proximidades de la laguna, deben estar disponibles una embarcación,

cuerdas y salvavidas para cualquier eventualidad de rescate.

• El operador debe estar vacunado contra tétano y fiebre y tifoidea, y si fuera

necesario, contra fiebre amarilla y cólera, como ha sido sugerido

5.14. SIGNOS VISIBLES DE BUEN FUNCIONAMIENTO DE LAS LAGUNAS

FACULTATIVAS Y DE MADURACIÓN

Los signos visibles del correcto funcionamiento de las lagunas facultativas y de

maduración son los siguientes:

El agua debe presentar una coloración verde intensa y estar prácticamente libre de

sólidos sedimentables. La coloración es más pálida para las lagunas de maduración.

Estas pueden presentar importantes cantidades de pequeños animales, como pulgas

de agua.

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Las coloraciones verde-azuladas denotan la presencia de algas verdiazules

(cianofíceas), que tienen efectos negativos por su menor productividad y tendencia a

la formación de agregados que impiden la correcta iluminación de las lagunas.

La superficie del agua debe estar libre de toda materia sólida.

Ausencia de plantas acuáticas y malas hiervas en los taludes.

5.15. PROBLEMAS DE FUNCIONAMIENTO DE LAS LAGUNAS DE

MADURACIÓN Y FACULTATIVAS.

Los problemas frecuentes en las lagunas de maduración y facultativas son:

• Acumulación de materia flotante.

• Aparición de malos olores.

• Coloración roja o rosa.

• Crecimiento de malezas y plantas acuáticas.

• Desarrollo de mosquitos y otros insectos.

• Acumulación de materias flotantes

Los problemas más frecuentes son causados por la formación de costras y la

presencia de papeles, plásticos, grasas y aceites que no han sido eliminados en el

tratamiento preliminar.

Todos estos elementos deben retirarse inmediatamente. A veces se produce la

acumulación de agregados de algas en la superficie, en especial después del

desarrollo de algas verdiazules en épocas calurosas. Estas acumulaciones

superficiales restringen el paso de la luz, y además pueden causar problemas de

olores podrirse. Los agregados de algas pueden romperse mediante un chorro de

agua con manguera, dirigido hacia ellas desde la orilla de las lagunas, provocando

así su sedimentación en el fondo.

Otra posible causa de la aparición de costras en lagunas facultativas poco profundas

es la flotación de parte del lodo acumulado en el fondo. Este fenómeno suele ocurrir

19

cando la temperatura es elevada y se produce un burbujeo muy activo en el lodo, que

lo arrastra hasta la superficie.

5.16. CONTROL ANALÍTICO, MUESTREO Y DETERMINACIONES.

Los programas de monitoreo de la calidad del efluente dependen del destino que se

le dé, adquiriendo características específicas, de acuerdo con la ocurrencia y el tipo

de uso. Aunque la mayoría de las características físicas, químicas y microbiológicas

varían en función de la profundidad de las lagunas y durante las diversas horas del

día, es importante recordar que la importancia de caracterizar la calidad del efluente

final. Así, la realización de muestras compuestas, formadas a partir de muestras

simples recolectadas cada hora durante las 24 horas del día, producen resultados

confiables de los parámetros analizados.

Los seguimientos experimentales de los sistemas de lagunas son muy importantes,

pues permiten:

• Conocen la eficacia del tratamiento en distintas épocas del año y en los

distintos aspectos relativos a la calidad del efluente para sus posibles usos.

• Detectar anomalías de funcionamiento y tomar medidas de corrección

adecuadas para evitarlas.

• Reunir datos representativos del tratamiento mediante lagunas en la zona o

región que servirían a su vez para mejorar los criterios de diseño y construcción

de futuras instalaciones.

A continuación, se presenta el listado de los principales parámetros físicos, químicos

y microbiológicos que deberán verificarse en un sistema de lagunas de estabilización.

20

Cuadro 1: Programa Mínimo de Monitoreo y Determinaciones del Laboratorio en Lagunas de Estabilización

21

Quito: Av. Whymper E7-37 y Alpallana, edificio Delfos, teléfonos (593-2) 2505660/ 1; y en la Av. 9 de octubre 624 y Carrión,

Edificio Prometeo, teléfonos 2569898/ 9. Fax: (593 2) 250954

REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIA Y TECNOLOGÍA

FICHA DE REGISTRO DE TESIS / TRABAJO DE GRADUACIÓN

TÍTULO Y SUBTÍTULO:

Evaluación de la eficiencia de remoción de la materia orgánica en la laguna de oxidación del cantón Yaguachi, provincia del Guayas.

AUTOR(ES)

(apellidos/nombres):

Malavé Delgado Christian Moisés Quillay Maza Cindy Karina

REVISOR(ES)/TUTOR(ES) (apellidos/nombres):

Ing. Corapi Pietro M.Sc Ing. Andrés Villamar Cárdenas M.Sc

INSTITUCIÓN: Universidad de Guayaquil.

UNIDAD/FACULTAD: Ciencias Matemáticas y Físicas.

MAESTRÍA/ESPECIALIDAD:

GRADO OBTENIDO:

FECHA DE PUBLICACIÓN: 2019 No. DE PÁGINAS: 126

ÁREAS TEMÁTICAS: Evaluación de un sistema de tratamiento de aguas residuales por Lagunas de oxidación.

PALABRAS CLAVES/ KEYWORDS:

<EFICIENCIA – ANÁLISIS – REMOCIÓN – CONTAMINACIÓN – DESCARGA>

RESUMEN/ABSTRACT: El presente trabajo de titulación tiene como objetivo evaluar la eficiencia de remoción de la materia orgánica en el sistema de tratamiento para determinar si este se encuentra operando de manera regular. Para ello se realizaron análisis físico, químico y bacteriológico del agua residual que ingresa a la planta de tratamiento y del agua tratada que es descargada hacia el río Yaguachi. Con los resultados obtenidos se calculó la eficiencia de remoción de la materia orgánica contenida en las aguas residuales, así como también se verificó el cumplimiento de los valores límites máximos permisibles establecidos por la norma en cuanto a contaminación del medio ambiente. Además, se realizaron análisis en el Río Yaguachi: aguas arriba y aguas abajo respecto al punto de descarga para verificar la contaminación que tiene actualmente el río y la influencia de la descarga sobre la contaminación.

ADJUNTO PDF: SI NO

CONTACTO CON

AUTOR/ES:

Teléfono:

0980056109

0983449094

E-mail:

[email protected]

[email protected]

CONTACTO CON LA INSTITUCIÓN:

Nombre: FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS

Teléfono: 2-283348

E-mail:

ANEXO 10

Universidad de Guayaquil Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas

Escuela de Ingeniería Civil

UNIDAD CURRICULAR DE TITULACIÓN

Telf: 2283348

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FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS CARRERA DE …repositorio.ug.edu.ec/bitstream/redug/42684/1/BMAT-S051... · 2019. 8. 31. · facultad de ciencias matemÁticas y fÍsicas