REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA FACULTAD DE INGENIERA

ESCUELA DE CIVIL

DISEO DE UNA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS PARA PEQUEAS POBLACIONES

TRABAJO ESPECIAL DE GRADO

PRESENTADO POR:Br. CLAUDIA P. PREZ S.

C.I. 17.833.354

Br. STEPHANIE S. SHORTT B.C.I. 15.803.749

Maracaibo, Enero de 2006

DERECHOS

RESERVAD

OS

DEDICATORIA

A Dios por siempre acompaarnos a mi y a mi familia.

A mis padres, por ser mis guas y consejeros desde que nac.

A mi hermana y hermano por ser.

A mi esposo, por el apoyo en los momentos difciles y por ser uno de los ms

grandes motivos para el logro obtenido., por ser tan especial e influyente en mi

vida. Te amo

A ta Mercedes por todos sus consejos, durante mi desarrollo acadmico.

A ta Haydee por ser tan especial y bella conmigo y mis hermanos.

A mi ta leslie, por ser mi segunda mam, mi amiga.

Y por ltimo a mis primos, primas y dems familiares y amigos que de una u

otra forma, formaron parte de mi desarrollo.

CLAUDIA PREZ.

DERECHOS

RESERVAD

OS

DEDICATORIA

A Dios por ser mi gua y acompaarme siempre en todo momento.

A mis padres por brindarme su apoyo y paciencia incondicional en todo

momento.

A mis hermanos por siempre estar all.

A Claudia, mi compaera de tesis y amiga por su paciencia en todo momento y

sus consejos oportunos.

A una persona muy especial para m, que siempre estuvo conmigo, a quien

admiro como hombre y profesional; aunque no pueda estar aqu.

STEPHANIE SHORTT

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OS

AGRADECIMIENTOS.

A Dios, por concederme la bendicin de alcanzar este triunfo, sin l

nada de esto hubiese sido posible.

A mi mam, por todo tu esfuerzo y tus consejos desde el comienzo de

mis estudios.

A mi Pap, por instruirme en el camino del bien, la conciencia y la

persistencia.

A Vanessa y Esteban, mis hermanos, por ayudarme en mis cosas y en

mis preocupaciones.

A Antonio, por ser mi amigo, mi tutor, mi novio, mi esposo, por ti y tu

ayuda llegu a donde me encuentro ahora.

A mi profesor y tutor Ramn Cadenas, por perseverar y confiar en

nosotras para realizar esta investigacin.

A Anita y a la profesora Nancy, siempre estuvieron ah para ayudarnos

en todo.

Al Ing. Leandro Ferrer, por apoyarme y guiarme durante el desarrollo de

la investigacin.

A mis amigos y compaeros, por su paciencia, amistad y apoyo a lo

largo de la carrera, Juan Carlos, Javier y Rafael

A mi suegra Marisol, por todos sus buenos consejos.

Por toda su ayuda, gracias!!!!

CLAUDIA PREZ.

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RESERVAD

OS

DEDICATORIA

A Dios por siempre acompaarnos a mi y a mi familia.

A mis padres, por ser mis guas y consejeros desde que nac.

A mi hermana y hermano por ser.

A mi esposo, por el apoyo en los momentos difciles y por ser uno de los ms

grandes motivos para el logro obtenido., por ser tan especial e influyente en mi

vida. Te amo

A ta Mercedes por todos sus consejos, durante mi desarrollo acadmico.

A ta Haydee por ser tan especial y bella conmigo y mis hermanos.

A mi ta leslie, por ser mi segunda mam, mi amiga.

Y por ltimo a mis primos, primas y dems familiares y amigos que de una u

otra forma, formaron parte de mi desarrollo.

CLAUDIA PREZ.

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OS

AGRADECIMIENTOS

A Dios por ser mi gua y acompaarme siempre.

A mis padres por todos los consejos y el amor que siempre me han brindado.

Gracias por su apoyo.

Al Ing Miguel Gmez por su paciencia durante mi perodo acadmico y su

amistad incondicional.

Al Ing Merly Batista por su ayuda y amistad.

Al Ing Rafael Arraga mi mejor amigo, gua y consejero; gracias por siempre

estar all en todo momento, no dejarme caer, por sus consejos y una amistad

incondicional y sincera. Te quiero mucho.

Al Ing Leandro Ferrer por su apoyo y paciencia en la elaboracin de mi tesis de

grado.

Al Ing Ramn Cadenas por ser mi gua y una persona muy influyete durante mi

carrera. Gracias por el apoyo brindado.

Al Ing Javier Luzardo por ser mi compaero, amigo y gua en todo momento.

A mis hermanos por su paciencia y apoyo durante toda mi vida y en los

momentos ms difciles.

GRACIAS.

STEPHANIE SHORTT

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SUMARIO

La proyeccin de una planta de tratamiento de aguas residuales domsticas para

pequeas comunidades y/o caseros, viviendas aisladas, etc; es de suma importancia

para el ser humano cuya finalidad es minimizar la contaminacin de montos acuferos,

escorrentas superficiales, campos de cultivo entre otros; preservando el medio ambiente

vital para la existencia del hombre sobre el planeta.

El mtodo de procedimiento consiste en el diseo (Ingeniera bsica) de una

planta de tratamiento basado en la filosofa de procesos aerobios, de forma prctica y

sencilla.

Mediante este estudio se concluye que es factible tecnolgicamente la

construccin de pequeas plantas de tratamiento de aguas residuales domsticas de

forma eficiente; dando cumplimiento a la ley Venezolana de calidad de las aguas, a ser

vertidas en el medio

ambiente.

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INDICE GENERAL DEDICATORIA AGRADECIMIENTO SUMARIO INDICE GENERAL INTRODUCCIN CAPITULO I 1.1 PLANTEAMIENTO Y FORMULACIN DEL PROBLEMA 1.2 OBJETIVOS 1.2.1 OBJETIVO GENERAL 1.2.2 OBJETIVOS ESPECFICOS 1.3 DELIMITACIN 1.3.1 DELIMITACIN ESPACIAL 1.3.2 DELIMITACIN TEMPORAL 1.4 JUSTIFICACIN E IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACIN CAPITULO II 2.1 ANTECEDENTES 2.2 ALCANCE DE LA INVESTIGACIN 2.3 FUNDAMENTACIN TERICA 2.4 DEFINICIN DE TRMINOS BSICOS 2.5 SISTEMA DE VARIABLES E INDICADORES 2.5.1 SISTEMA DE VARIABLES 2.5.2 INDICADORES 2.6 DEFINICIN OPERACIONAL DE LA VARIABLE

III V VII VIII 1 2 2 4 4 4 4 4 4 5 6 7 19 19 24 26 26 26 27

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CAPITULO III MARCO METODOLGICO 3.1 TIPO DE INVESTIGACIN 3.2 DISEO DE LA INVESTIGACIN 3.3 TCNICAS DE RECOPILACIN DE DATOS 3.4 PROCEDIMIENTOS DE LA INVESTIGACIN CAPITULO IV. PLANTAS DE TRATAMIENTOS 4.1 PLANTAS DE TRATAMIENTOS PREFABRICADAS 4.2 FACTORES OPERACIONALES Y DE DISEO QUE AFECTAN A LAS PLANTAS PREFABRICADAS 4.3 TIPOS DE PLANTAS PREFABRICADAS 4.4 MEJORA DEL RENDIMIENTO DE LAS PLANTAS PREFABRICADAS 4.5 MANUAL DE DISEO DE PLANTAS PREFABRICADAS PARA EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DOMSTICAS CAPITULO V 5.1 ESTERILIZACIN 5.3 MICROBIOLOGIA DEL AGUA 5.4 EXAMEN BACTERIOLGICO DEL AGUA 5.5 RECOLECIN DE MUESTRAS 5.6 CONTEO TOTAL EN PLACA 5.7 EL GRUPO COLIFORME 5.8 NMERO MS PROBABLE 5.9 EJEMPLO 5.10 TCNICA FILTRO MEMBRANA 5.11 ENSAYO DE PRESENCIA-AUSENCIA DE COLIFORMES

28 28 29 29 31 33 33 34 35 40 43 51 54 56 60 60 61 62 64 66 67 68

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5.12 ENSAYO CON MEDIO MMO-MUG (GILBERT) 5.13 CRITERIOS DE CALIDAD BACTERIOLGICA 5.14 EJEMPLO 5.15 OXIGENO DISUELTO 5.15.1 DETERMINACIN DEL O.D. 5.16 DEMANDA BIOQUMICA DE OXGENO 5.16.1 CONSIDERACIONES GENERALES 5.16.2 FORMULACIN DE DBO 5.16.3 DBO POR NITRIFICACIN 5.16.4 MTODOS PARA DETERMINAR CBO CAPITULO VI DESINFECCIN 6.1 TEORA DE LA DESINFECCIN 6.2 CLORACIN 6.3 QUMICA DE LA CLORACIN 6.4 REACCIONES DE DEMANDA DE CLORO 6.5 CONTROL DE CLORACIN 6.6 MTODOS DE DETERMINACIN 6.6.1 MTODO OTA 6.6.2 METODO DPD- COLORIMTRICO 6.6.3 METODO DPD-TITULOMTRICO 6.7 CLORO DISPONIBLE 6.8 CARACTERITCAS DE LO COMPUESTOS DE CLORO 6.8.1 CLORO GASEOSO 6.8.2 HIPOCLORITOS CAPITULO VII ANLISIS E INTERPRETACIN DE LOS RESULTADOS

70 70 73 74 75 77 77 81 84 86 98 99 101 102 110 119 123 123 125 126 126 128 128 130 132

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7.1 ANALISIS DE LA SITUACIN ACTUAL 7.2 ANALISIS DE LA SITUACIN PROPUESTA CONCLUSIN RECOMENDACIONES REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS APENDICE A APENDICE B ANEXO A

132 133 135 136 137

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CAPITULO I EL PROBLEMA

1.1.- PLANTAMIENTO Y FORMULACIN DEL PROBLEMA. El acelerado crecimiento urbano ha originado diversas dificultades en las

diferentes poblaciones a nivel mundial a la hora de encarar dicho crecimiento. Se

evidencias problemas sociales, econmicos y culturales destacndose las dificultades

que se presentan a la hora de prestar un buen servicio pblico. Podemos mencionar

entre estos problemas las interrupciones del servicio elctrico, gas y principalmente

agua dulce, bien sea por colapsos de los sistemas o ampliaciones de los mismos.

Si bien sea todos los servicios pblicos son necesarios para garantizar una

buena calidad de vida, el agua dulces de mayor importancia para los seres humanos.

A nivel mundial se observa como los problemas de sequa y de contaminacin pone

en peligro las reservas de agua dulce convirtindola en el recurso natural mas

preciado.

Una vez usada las aguas dulces se hacen inutilizables para el consumo

humano por lo cual es necesario su desecho, originando las aguas servidas, las cuales

son vertidas en ros, mares y campos de riego, con todas las consecuencias

ambientales y de salud pblica que esto conlleva. Se puede asumir con bastante

certeza entonces que los agricultores urbanos y periurbanos van a usar cada vez ms

aguas servidas para regar sus cultivos, sin tomar en cuenta las reglamentaciones

municipales y estatales, nacionales e internacionales con respecto a los estndares de

calidad aplicables al agua de riego y consumo humano.

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Con el pasar de los aos se ha venido tomando conciencia en esta materia, llevando a

originarse entes y organizaciones a nivel mundial, tal como la Organizacin Mundial de

la Salud (OMS), destinadas a las creacin de leyes y estatutos para promover la

reutilizacin de las aguas servidas, logrndose reducir la contaminacin de las aguas y

garantizar la preservacin de los recursos naturales?

La solucin ideal es garantizar un tratamiento total de las aguas servidsa con el

fin de cumplir las pautas de la OMS, antes de usarlas, aun si la idoneidad de estas pautas

todava es discutida. Sin embargo, en la prctica la mayora de las ciudades de pases de

bajos ingresos no pueden tratar ms que un reducido porcentaje de las aguas de desecho

que producen, debido a su reducida capacidad financiera, tcnica y/o de gestin. El

rpido y no planificado crecimiento de las ciudades, con mltiples y diversas fuentes de

aguas hace que su manejo sea aun ms complejo.

Se tiene que una planta de tratamiento de aguas negras es un sistema de

ingeniera sanitaria que modifica las caractersticas fsico-qumicas y biolgicas de

aguas residuales (cloacales), segn criterios y parmetros de calidad establecidos por la

ley de la Repblica Bolivariana de Venezuela. Si bien es cierto que representan una

solucin para la reutilizacin de las aguas negras, presentan una gran inversin

monetaria para su construccin, adicionalmente los costos operativos y de

mantenimiento.

Una solucin posible se encuentra en la creacin de plantas de tratamiento de

aguas servidas, orientada a pequeas poblaciones, de esta manera se busca reducir los

costos de inversin y a su vez lograr satisfacer las necesidades de las poblaciones en

donde se pongan en prctica. Dicho objetivo es lo que se busca lograr en este trabajo de

investigacin.

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En funcin a lo planteado, previamente es conveniente disear una planta de

tratamiento de aguas residuales domsticas.

1.2.- OBJETIVOS.

1.2.1.- Objetivo General

Disear una planta de tratamiento de aguas residuales domstica para pequeas

poblaciones.

1.2.2.- Objetivos especficos.

Determinar la cantidad de aguas negras a tratar para ser reutilizadas. Crear un procedimiento prctico de diseo. Describir los ensayos bsicos para estimar algunos parmetros de control

de calidad del efluente.

1.3.- DELIMITACIN.

1.3.1.- Delimitacin Espacial.

Este trabajo especial de grado se realiza en la ciudad de Maracaibo, Estado

Zulia, Repblica Bolivariana de Venezuela.

1.3.2.- Delimitacin Temporal.

Esta investigacin se efectua entre los per+iodos acadmicos 2005, 2005B y

2005C, es decir; desde Enero de 2005 hasta Diciembre 2005.

1.4.- JUSTIFICACIN E IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACIN.

Debido a lo expuesto en el planteamiento y formulacin del problema, se

justifica la investigacin sobre el diseo de una planta de tratamiento de aguas

residuales domsticas para pequeas poblaciones y cuya importancia es eminente.

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La investigacin es de gran importancia debido a los beneficios que se obtienen tales

como:

Reutilizacin de las aguas residuales domsticas para el riego de campos y consumo humano.

Conservacin de los recursos acuferos naturales. Reduccin de los niveles de contaminacin de las aguas. Prevencin de enfermedades ocasionadas por la ingesta de aguas

contaminadas.

Aumento de la calidad de vida de los habitantes de la poblacin beneficiada.

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CAPITULO II MARCO TERICO

2.1.- ANTECEDENTES.

A nivel nacional se han diseado y construido grandes plantas de tratamiento

de aguas servidas. Tales como:

Sistema de tratamiento de aguas servidas de Ciudad Ojeda, EstadoZulia.

Sistema de Tratamiento de aguas servidas de Cabimas, Estado

Zulia. Sistema de Tratamiento de aguas servidas de Maracaibo Sur,

Estado Zulia.

Los proyectos de Valencia-General. Sistema de tratamiento de la Mariposa, Estado Carabobo. Planta de tratamiento Dos Cerritos, en la isla de Margarita, Estado

Nueva Esparta.

Planta de tratamiento Juan Griego, Estado Nueva Esparta

A continuacin una breve resea sobre cada planta de tratamiento.

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MARCO TEORICO.

2.1.- ANTECEDENTES.

Sistema de tratamiento de aguas servidas de Ciudad Ojeda. Comprende la instalacin de 12.6 Km. De tuberas de 18 y 36 pulgadas, la reconstruccin de

dos Estaciones de bombeo (La Libertad y F-10), la construccin de la planta

de tratamiento del tipo de lagunas de Estabilizacin que tratara 800l/s para ser

descargado al Ri Tamare, a travs de una tubera a gravedad de 48 pulgadas

y que a su vez son dirigidas hasta el Lago de Maracaibo, beneficiando a una

poblacin actual de mas de 150000 habitantes.

Este sistema present un avance fsico del 56% a principios del ao 99,

encontrndose concluidas totalmente las obras: Estacin de Bombeo y Lnea de

impulsin La Libertad Estacin de Bombeo F-10 y parcialmente su correspondiente

Lnea de Impulsin (ejecutada en un 68%). Para la continuacin del sistema, el Instituto

se halla gestionando los recursos necesarios, de los cuales fueron asignados en julio del

ao 2001, Bs. 2.000 Millones por la Gobernacin del Estado Zulia, a travs de la Ley de

Asignaciones Econmicas Especiales. Estos recursos sern invertidos en el inicio de las

obras correspondientes a la Planta de Tratamiento y para su completacin, lo cual se

estima para mediados del ao 2004, se requiere de un monto de Bs. 6.810 Millones.

Sistema De Tratamiento De Aguas Servidas Cabimas. Esta regin de la Costa Oriental del Lago, se encuentra gravemente afectada por la problemtica de los drenajes

de aguas negras, ocasionando por esta razn, inundacin de calles y hogares de esa

poblacin zuliana, con la consecuente prdida de bienes materiales, adems de un alto

porcentaje de enfermedades de origen hdrico, cuya solucin ser atendida con el

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funcionamiento de la infraestructura sanitaria correspondiente Tratamiento de aguas

servidas de Cabimas.

El sistema "Cabimas" lo conforman la Estacin de Bombeo Punta Icotea, cuya

finalidad es captar las aguas negras de parte de Cabimas y enviarlas a travs de la Lnea

de Impulsin con el mismo nombre de dimetro 42 pulgadas y longitud 5.750 metros

hacia la Estacin de Bombeo La Montaita y de all hacia la Planta de Tratamiento por

medio de una lnea de impulsin de 54 pulgadas y 6.700 metros.

La planta de Tratamiento tendr capacidad para tratar 1.100 l/s de aguas servidas

mediante el sistema de Lagunas de Oxidacin y que posteriormente sern descargadas al

Lago de Maracaibo a travs de una tubera de 60 pulgadas de dimetro.

Actualmente, el Sistema se encuentra avanzado en un 98%, el 2 % restante

corresponde a la finalizacin de la Planta de Tratamiento.

Actualmente se cuenta con recursos asignados por el Gobierno Nacional, a

travs de la Ley Especial de Endeudamiento Anual para el ejercicio fiscal del ao 2001,

para la finalizacin del referido sistema, lo cual se estima para el tercer trimestre del

presente ao.

La inversin total del Sistema ser de Bs. 17.200 Millones y servir a una

poblacin de 350.000 habitantes. Paralelamente a este sistema, se cre el Plan Maestro

de Colectores de Cabimas, el cual lo lideran, PDVSA, GOBERNACION, ALCALDA ,

HIDROLAGO E ICLAM, cuya funcin es adecuar los colectores y las pequeas

Estaciones de Bombeo de la Ciudad, con el fin de enviar las aguas servidas a la planta

de Tratamiento mediante las Estaciones Punta Icotea y La Montaita.

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Sistema de Tratamiento De Aguas Servidas Maracaibo Sur. El Sistema de Tratamiento Sur de Maracaibo, fue concebido para dar solucin a un gran problema

ambiental, como lo era la disposicin sin tratamiento de las aguas servidas de la

poblacin de una zona de la Ciudad de Maracaibo.

Este Sistema est compuesto por 5 Km. de tuberas de 54 pulgadas a gravedad,

15 Km. de tubera a presin con dimetros entre 30 y 60 pulgadas, las Estaciones de

Bombeo La Silva, El Parque, Varadero y la Arreaga. El Subsistema Punta Santa sirve a

travs de las Estaciones de Bombeo Varadero y La Arreaga, a un rea donde se

encuentran asentados 172 barrios y 56 urbanizaciones en los que habitan

aproximadamente 493.442 personas.

El Subsistema La Silva sirve a travs de las Estaciones de Bombeo La Silva y El

Parque, a un rea donde se encuentran asentados 20 barrios y 24 urbanizaciones en los

que habitan aproximadamente 122.842 personas. La planta de Tratamiento de Aguas

Servidas Maracaibo Sur, ha sido diseada para tratar un caudal mximo de 3400 l/s;

bajo la modalidad de lagunas de estabilizacin; en tres etapas consecutivas: Primaria

(Anaerbica), Facultativa y Maduracin, constituyendo en su estilo, La Planta de

Tratamiento ms grande de Venezuela.

El agua tratada por este sistema posee la calidad requerida para su reutilizacin

en el riego de cultivos de diferentes rubros, impulsando el desarrollo agrcola de la zona.

Actualmente est recibiendo 1200 l/s de aguas servidas, provenientes de dos de las

cuatro estaciones de bombeo que componen el Sistema, EL Parque y La Silva.

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Los proyectos de Valencia- General. El proyecto de tratamiento de aguas de alcantarillado de Valencia es parte de un esquema general de manejo de aguas para uno

de los cuerpos de agua dulce ms grandes en el norte de Sudamrica. El nivel del lago

ha sido extremadamente variable durante los ltimos 200 aos de creciente uso humano

en esta amplia cuenca de drenaje (30 Km. de largo por 20 km. de ancho). Hasta 1978, el

nivel del lago cay unos 260 mm por ao, exponiendo rica tierra de agricultura para uso

humano. En 1978 se descubri que el altamente contaminado Ro Cabriales estaba

influyendo en la calidad del agua en una importante reserva de suministro de agua. En

ese momento, se lo desvi hacia el Lago Valencia, lo que caus un aumento del nivel y

un deterioro en la calidad del agua del lago. El proyecto de tratamiento de aguas

residuales de Valencia interceptar descargas en el ro y conducir las aguas de

alcantarillado a la nueva planta de tratamiento de La Mariposa.

El proyecto de tratamiento para aguas de alcantarillado de Valencia fue

concebido para corregir la calidad del agua y los problemas del nivel del lago. El

proyecto incluye 90 km. de alcantarillado de intercepcin, 17 km. de alcantarillado por

bombeo y estaciones auxiliares de bombeo, as como tres plantas importantes de

tratamiento para prestar servicios a una poblacin calculada en 3.4 millones para el ao

2015. El proyecto tratar desechos domsticos e industriales, controlar el nivel del lago

Valencia, y producir efluentes para la irrigacin y el uso urbano indirecto (Lansdell

and Carbonell, 1991). Los componentes del proyecto han estado en construccin desde

1988. Hasta la fecha, se han construido grandes tramos de intercepcin y sistemas de

bombeo para conductos de desage. Se estn llevando a cabo trabajos en las tres plantas

de tratamiento; La Mariposa y Los Guayos fueron incluidas en la visita.

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Los proyectos del lago Valencia han sido financiados por importantes fondos

otorgados el Banco Interamericano de Desarrollo. El costo total de estos proyectos, que

incluyen los acueductos para suministro de agua potable, adems de las plantas de

tratamiento y las instalaciones sanitarias de alcantarillado, ha sido de US$ 125 millones

(Repblica de Venezuela, 1993)

Sistema de tratamiento La Mariposa, Estado Carabobo. La planta de La

Mariposa fue diseada para recibir aguas residuales de una poblacin de 770.000

habitantes, de la ciudad de Valencia, situada en el lado oeste del Lago Valencia. La

planta proveer de efluente de tratamiento terciario con eliminacin parcial de

nutrientes para su transferencia fuera de la cuenca del Lago Valencia para la

reutilizacin indirecta como agua potable. La planta incluye una estructura simple de

obras de captacin con cremalleras de barra manuales y eliminacin de arenillas. Ofrece

un tratamiento de fango cloacal por medio de un sistema de alimentacin de nivel

continuo de aireacin cclica, denominado reactor batch de secuencia modificada

(MSBR). Este proceso se detalla ms adelante en la descripcin de la planta de

tratamiento de Juangriego. La planta tiene cuatro mdulos de tratamiento MSBR, cada

uno con un volumen de 45.000 metros cbicos y una capacidad para servir a una

poblacin de 200.000 habitantes, o bien 51.800 metros cuadrados por da de flujo de

afluentes de aguas residuales. El tiempo de residencia hidrulica del diseo para cada

uno de los depsitos MSBR es de aproximadamente 21 horas.

Los depsitos MSBR usan aereadores de propulsin directa de alta velocidad,

suspendidos de tres puentes de acceso de concreto en cada mdulo. Cada mdulo estar

equipado con veintids aereadores de 75 hp y doce mezcladoras de 3,3 kW.

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Las mezcladoras en las primeras etapas de las zonas de afluentes de cada mdulo

facilitarn la desnitrificacin. Un separador ubicado entre la zona media, aireada y la

zona anxica de afluentes permitir el reciclado interno; no se provee de bombas de

recilado interno. El efluente clarificado por las unidades de tratamiento MSBR se

filtrar en cuatro filtros de arena de velocidad decreciente a fin de eliminar los slidos

suspendidos residuales y el fsforo. El efluente de los filtros se descargar a un depsito

de agua clarificada para lavado por corriente de agua. El efluente final ser bombeado

por bombas de turbinas axiales hacia reas de recarga de aguas subterrneas y de

reutilizacin indirecta. El lodo ser bombeado de los depsitos de MSBR hacia

depsitos de densificacin, mientras que el sobrenadante retornar a las obras de

captacin de la planta. El lodo concentrado proveniente de las piletas de densificacin

ser bombeado a piletas de secado de lodo para su deshidratacin y estabilizacin, antes

de ser eventualmente aplicado en reacondicionamiento de suelos fuera del sitio. Una vez

terminada, la planta de La Mariposa suministrar el tratamiento ms sofisticado de la

regin, a travs del simple uso de las tecnologas apropiadas.

La planta de tratamiento de Los Guayos es un sistema de laguna destinado a una

poblacin de 1.5 millones de habitantes. Suministrar sus servicios a la comunidad de

Los Guayos y a otras comunidades adyacentes a la ciudad de Valencia en la costa norte

y oeste del Lago Valencia. El plan incluye dos celdas de tratamiento primario con

embudos relativamente profundos. El lodo proveniente de las mismas ser drenado por

gravedad a un depsito de secado de lodo. El efluente de las celdas primarias descargar

en una serie de celdas de lagunas facultativas con un rea total de aproximadamente 120

hectreas. Sobre la base del diseo de un flujo de afluente de 2.000 litros por segundo o

173.000 m cbicos por da, y una concentracin de afluente asumida en 200 mg/L de

DBO, la carga total del sistema de laguna ser de aproximadamente 288 kilogramos de

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DBO por da por hectrea. La planta ofrece un canal de recirculacin y bombas

sumergibles para mezclar efluentes tratados con afluentes de las unidades aerbicas. Los

efluentes de la planta estarn disponibles para la irrigacin o para su descarga en el ro

Los Guayos, el ro receptor de las actuales descargas de aguas sin depurar en el rea de

drenaje ro arriba.

Planta de tratamiento Dos Cerritos, en la Isla de Margarita, Estado Nueva

Esparta. La planta de tratamiento Dos Cerritos de la ciudad de Porlamar en la Isla

Margarita fue la primera planta de lodo activado de tamao considerable a ser

construida para el tratamiento de las aguas de alcantarillado domsticas en Venezuela.

La Isla Margarita constituye la principal atraccin turstica en Venezuela. Los aumentos

de los flujos de las aguas de alcantarillado que se registraron a principio de los aos 70,

encausados en alcantarillas de aguas sin depurar resultaron en aumentos en las

concentraciones de coliformes fecales en las playas. Esto caus una preocupacin

significativa y una amenaza a la industria turstica, junto con el deseo de emprender una

accin correctiva. La planta de Dos Cerritos fue concebida en sus inicios dentro de un

plan maestro preparado para la ciudad de Porlamar en 1975. Fue diseado en 1980.

La planta suministra un tratamiento secundario por el proceso de fango activado.

El efluente proveniente de la planta se utiliza para irrigacin, o bien, se descarga en el

Mar Caribe. La planta fue diseada para una carga de aguas residuales correspondiente

a una poblacin de 2000.000 habitantes. El flujo diseado de afluente fue de 600 L/seg.

o 51.850 m3 por da. En el momento de la visita al sitio, el flujo promedio de la planta

era de 31.146 metros cbicos por da. Las obras de captacin de las instalaciones

incluye cremalleras de barras manuales y canales de eliminacin de arenillas.

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La planta tiene cinco tanques de aereacin con un volumen total de 17.300 metros

c% cia hidrulica total de 8 horas correspondientes al flujo diseado.

El fango activado es separado en seis tanques de sedimentacin, de 20 metros

cuadrados cada uno diseado para un ndice promedio de desborde con un flujo de 0,9

m/h. Los tanques de sedimentacin no poseen mecanismos de limpiarrejas. El fango es

recogido continuamente de cuatro cavidades en forma de pirmide invertida a travs de

vlvulas telescpicas. El flujo de fango activado de retorno combinado proveniente de

la totalidad de los seis tanques y es bombeado por medio de bombas espirales

Arquimidales hacia las obras de captacin de la planta. El efluente originado en el

proceso de fango activado es descargado en dos estanques de maduracin para

desinfeccin natural ultravioleta. Los estanques de maduracin tienen 1,5 m de

profundidad y estn diseados para un tiempo de retencin promedio de cinco das. En

el momento de la visita al sitio, los estanques de maduracin estaban logrando una

reduccin en las concentraciones de coliformes fecales en los efluentes de fango

activado de 270.000 organismos por 100 mL a menos de 200 por mL, previamente a la

descarga final, por medio de los efectos de la radiacin solar y de la mortandad de las

bacterias en los estanques de maduracin de poca profundidad, y sin hacer uso de

desinfectantes qumicos. El promedio de la concentracin de efluentes fue de 15 mg/L

de DBO y de 10 mg/L de slidos suspendidos totales (SST). La planta logr una total

nitrificacin, con concentraciones de amonaco de 0,1 mg/L de promedio. El lquido

mezclado proveniente del proceso de fango activado es descargado en lagunas de fango,

que sirven para concentrar y estabilizar el fango en forma previa a su utilizacin en los

suelos.

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Planta de tratamiento Juangriego, Estado Nueva Esparta. La visita al sitio incluy la planta de tratamiento para la comunidad de Juangriego, en la costa norte de la

Isla Margarita. Actualmente, esta planta protege la Baha de Juangriego de la

contaminacin por aguas de alcantarillado que caus el cierre de las playas de uso

recreativo a finales de los aos 70. La planta entr en servicio en 1990 y fue diseada

para una poblacin de 50.000 y un flujo promedio de 10.000 metros cbicos por da.

Los flujos actuales constituyen aproximadamente un cuarto del flujo diseado. La

planta contiene los mismos elementos bsicos de la planta de Dos Cerritos obras de

captacin, tratamiento de fango activado y estanques de maduracin para la

desinfeccin final. El proceso de fango activado de la planta es el primero que funciona

con un sistema MSBR y ha servido de modelo para el diseo de plantas posteriores por

parte de la compaa Lansdell en Venezuela, tales como la planta La Mariposa en

Valencia, y otras similares para Colonia Tovar, Cruz del Pastel, Cumana East y Punta

Gorda.

El proceso MSBR es un proceso de fango activado en el que zonas

diferentes en una pileta de fango activado sirven alternadamente para la

aereacin y la sedimentacin, eliminando as la necesidad de tanques de

sedimentacin separados y de sistemas de bombeo de retorno de fango

activado. Portones de simple funcionamiento neumtico alimentan diferentes

zonas del MSBR. A diferencia de los sistemas de reactor batch secuenciales

convencionales (SBR), el proceso MSBR tiene un nivel constante de agua en el

depsito y no da como resultado una significativa prdida de carga. Tampoco

produce ndices de flujo elevados derivados de la descarga batch de efluentes.

DERECHOS

RESERVAD

OS

Los sistemas SBR pierden hasta 3 metros de carga a travs del proceso y

producen una descarga batch de hasta ocho veces el flujo promedio en el

sistema. La descarga batch requerida por un sistema convencional SBR

requiere elementos de corriente descendente, tales como filtracin,

desinfeccin y adecuacin de descargas de efluentes en los casos de flujos

elevados. El proceso MSBR no tiene estos inconvenientes. Posee la ventaja

adicional de que las piletas pueden ser construidas como piletas excavadas en

la tierra con una pequea capa de concreto u otro revestimiento que evite el

filtrado o la erosin. Esto permite una construccin menos costosa que la de los

depsitos con paredes de concreto diseados para cargas hidrostticas que

son generalmente utilizados para la aereacin del fango activado.

La planta de Juangriego est dividida en nueve celdas individuales a travs de

las cuales el agua fluye en un paso de serpentina. Este paso est revertido en un ciclo

regular. Las tres unidades exteriores de cada lado de la pileta son usadas

alternativamente para alimentacin de alcantarillado y aereacin, as como para

sedimentacin y decantacin. Las tres unidades internas de la pileta son usadas para la

aereacin. La planta de Juangriego utiliza nueve aereadores de superficie flotantes que

se conectan alternativamente en las zonas de entrada y de sedimentacin de la pileta. La

planta ha producido un efluente constante en la gama de los 5 a 15 mg/L de SST y de

DBO con menos de 200 organismos coliformes totales por 100 mL. La planta de

Juangriego fue construida en 1989 por un costo total de US$ 900.000. Las plantas de

Dos Cerritos y de Juangriego son operadas por un contratista privado, Ejecuciones

Terepaima, S.A.

DERECHOS

RESERVAD

OS

En la Repblica Bolivariana de Venezuela existen empresas especializadas en

disear plantas de tratamientos prefabricados para pequeas poblaciones, cuya

adquisicin es de elevados costos.

Se han realizado Trabajos Especiales de Grado en la Universidad Rafael

Urdaneta, las cuales se encontraron:

Manual de procedimiento para el diseo de Lagunas de Estabilizacin para el Tratamiento de Aguas Residuales Domsticas. presentado por: Briceo Linfa,

Elas Alberto y Delgado Surez, Carlos Ignacio. Abril 2004.

Desarrollo de un sistema de Tratamiento de Aguas Residuales para conjuntos habitacionales que no posean Servicios Pblicos. Presentado por: Atencio

Useche, Jos Luis y Mndez Quintero, Javier Antonio. Septiembre 2005.

2.2.- ALCANCE DE LA INVESTIGACIN.

Se realizar la ingeniera conceptual y bsica. La fundamentacin Terica es basada en el proceso aerobio. Los ensayos fsico-qumico de las aguas se realiza de manera conceptual. El tratamiento de las aguas se realiza a las residuales domsticas.

2.3.- FUNDAMENTACIN TERICA.

Tratamiento Aerobio:

Cuando se usa oxgeno molecular disuelto como aceptador final de

electrones, el proceso es aerobio y se conoce, tambin, como respiracin aerobia.

En la forma ms elemental:

O2

Materia Orgnica Donante de Hidrgeno H2O + CO2 + Biomasa

DERECHOS

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OS

La oxidacin biolgica aerobia es la conversacin bacterial de los

elementos, de su forma orgnica a su forma inorgnica altamente oxidada, en un

proceso conocido tambin como Mineralizacin.

La mineralizacin o descomposicin microbiolgica del material

orgnico de las aguas residuales en productos finales inorgnicos como dixido

de carbono, agua, nitrgeno amoniacal o nitratos, ortofosfatos y sulfatos es

caracterstica de la oxidacin alto, y son estables bioqumicamente, como la

lignina, materia hmica y muchos hidrocarburos aromticos clorados.

Esquemticamente, la convercin de los elementos de la materia orgnica

a su forma inorgnica, mediante oxidacin aerobia, se puede representar as:

Corgnico + O2 microorganismos CO2 Horgnico + O2 microorganismos H2O Norgnico + O2 microorganismos NO-3 Sorgnico + O2 microorganismos SO-4 Porgnico + O2 microorganismos PO3-4

En la oxidacin aerobia, el oxgeno es el aceptador final de electrones y,

por lo tanto, es reducido; mientras los donantes orgnicos e inorgnicos de

electrones son oxidados, ocurriendo lo que se conoce como oxidacin o

mineralizacin del residuo.

La oxidacin aerobia se representa por la ecuacin verbal:

DERECHOS

RESERVAD

OS

Residuos + Oxigeno Bacterias Residuo Oxidado + Nuevas Bacterias

Tambin:

CO2 + H2O + NH3 + Energa

Materia + Bacterias + O2 + O2 Orgnica Aerobias

Biomasa

O, de la siguiente manera:

RESIDUO ORGANICO

Energa

Sntesis

PRODUCTOS FINALES

BIOMASA RESIDUO NO BIODEGRADABLE

Respiracin Endgena

DERECHOS

RESERVAD

OS

El proceso se ejecuta para obtener la energa necesaria para la sntesis de tejido

celular nuevo. En ausencia de materia orgnica, el tejido celular ser respirado

endgenamente y convertido en productos gaseosos y en energa para

mantenimiento.

Las tres reacciones esenciales del proceso: catabolismo, anabolismo y autlisis,

ocurren simultneamente y pueden describirse as:

-Catabolismo, oxidacin o descomposicin:

CHONS (Materia Orgnica) + O2 Bacterias CO2 + NH3 + H2O + Otros productos finales + Energa

-Anabolismo, sntesis o asimilacin:

CHONS (Materia Orgnica) + O2 + Energa Bacterias C5H7NO2 (clulas Bacteriales)

-Autlisis, respiracin endgena o auto oxidacin:

C5H7NO2 + 5O2 Bacterias 5CO2 + NH3 + 2H2O + Energa

La frmula C5H7NO2 representa la composicin promedio celular

bacterial, sugerida por Hoover y Porges en 1952, ampliamente citada en la

literatura.

DERECHOS

RESERVAD

OS

En el metabolismo aerobio, aproximadamente 1/3 del sustrato metabolizado es

oxidado para proveer energa y permitir la sntesis celular de los 2/3 restantes. La

respiracin endgena o reaccin de autlisis reduce la masa microbial en el reactor,

pero no se completa, como se indica tericamente, porque no toda la masa microbial

es utilizada para respiracin endgena y habr un remanente de masa microbial

inerte o producto orgnico estable resistente a la descomposici6n aerobia. Lo anterior

se esquematiza en la figura 1.1.

TABLA 1.1. Reacciones de oxidacin biolgica aerobia. Fuente (1)

2.4. DEFINICIN DE TERMINOS BSICOS.

Afluente: Agua, agua residual u otro lquido que ingrese a un reservorio, o algn proceso de tratamiento. Fuente (1)

Aguas crudas: Aguas residuales que no han sido tratadas. Fuente (1) Aguas residuales: Agua que contiene material disuelto y en suspensin, luego de

ser usada por una comunidad o industria. Fuente (1)

DERECHOS

RESERVAD

OS

Aguas servidas: Aguas de desecho provenientes de lavamanos, tinas de bao, duchas, lavaplatos y otros artefactos que no descargan materias fecales.

Fuente(1)

Aireacin: Proceso de transferencia de masa, generalmente referido a la transferencia de oxgeno al agua por medios naturales (flujo natural, cascadas,

etc.) o artificiales ( agitacin mecnica o difusin de aire comprimido).

Fuente(1)

Carga de diseo: Producto del caudal por la concentracin de un parmetro especfico; se usa para dimensionar un proceso de tratamiento, en condiciones

aceptables de operacin. Tiene unidades de masa por unidad de tiempo (M/T).

Fuente(1)

Carga Orgnica: Producto de la concentracin media de DBO por el caudal medio determinado en el mismo sitio; se expresa en Kilogramos por da (Kg/d).

Fuente (1)

Carga superficial: Caudal o masa de un parmetro por unidad de rea y por unidad de tiempo, que se emplea para dimensionar un proceso de tratamiento.

M/(m*d), Kg DBO/(ha*d). Fuente(1)

Cloracin: Aplicacin de cloro, o compuestos de cloro, al agua residual para la desinfeccin; en algunos casos se emplea para oxidacin qumica o control de

olores. Fuente(1)

Coliformes: Bacterias gran negativas de forma alargadas, capaces de fermentar lactosa con produccin de gas a la temperatura de 35C o 37C ( coniformes totales). Aquellos que tienen las mismas propiedades a la temperatura de 44 o

45.5c se denominan Coniformes fecales. Se utilizan como indicadores de contaminacin biolgica. Fuente (1)

DERECHOS

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OS

Demanda Bioqumica de oxigeno (DBO): Cantidad de oxgeno usado en la estabilizacin de la materia orgnica carboncea y nitrogenada por accin de los

microorganismos en condiciones de tiempo y temperatura especificados (

generalmente 5 das y 20C ). Mide indirectamente el contenido de materia orgnica biodegradable. Fuente (1)

Efluente: Liqudo que sale de un proceso de tratamiento. Fuente (1) Filtracin Intermitente: Aplicacin intermitente de agua residual, previamente

sedimentada, a un lecho de material granular, que es drenado para recoger y

descargar el efluente final. Fuente (1)

Planta de tratamiento de Agua Residual: Conjunto de obras, instalaciones y procesos para tratar las aguas residuales. Fuente (1)

Sedimentacin: Proceso de clarificacin de las aguas residuales mediante la precipitacin de la materia orgnica o la materia putrescible. Fuente (1)

Tanque de Aireacin: Cmara usada para inyectar aire adentro del agua. Fuente (1)

2.5.- SISTEMA DE VARIABLES E INDICADORES.

2.5.1.- Sistema de Variables.

Variable: Diseo de una planta de tratamiento compacta.

2.5.2.- Indicadores.

Los indicadores son los parmetros que evalan la eficiencia de una planta de

tratamiento tales como:

Coliformes. Demanda Bioqumica de Oxgeno ( DBO). Turbiedad.

DERECHOS

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OS

Slidos. Alcalinizad. Acidez. Dureza.

2.6.- DEFINICIN OPERACIONAL DE LA VARIABLE.

Variable.

Diseo de una planta de tratamiento de aguas residuales: Normas o

guas de ingeniera que especifican objetivos, resultados o lmites que deben

cumplirse en el diseo de un proceso, estructura o componente de un sistema

para el tratamiento de aguas residuales.

DERECHOS

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OS

CAPITULO III MARCO METODOLOGICO

En el marco metodolgico se describirn las tcnicas y procedimientos que se

tomaron en cuenta para la realizacin de esta investigacin.

3.1.- TIPO DE INVESTIGACIN.

Este trabajo de investigacin se caracteriza por ser descriptivo, dado que esta dirigido a la recoleccin de informacin referida al diseo de plantas de tratamiento para aguas residuales, a fin de proponer una solucin para el tratamiento de aguas servidas en pequeas poblaciones.

Una investigacin descriptiva consiste en la caracterizacin de un hecho,

fenmeno o grupo con el fin de establecer su estructura o comportamiento. Los estudios

descriptivos miden de forma independiente las variables, y an cuando no se formulen

hiptesis, las primeras aparecern enunciadas en los objetivos de investigacin. Arias

(Pg. 38).

Desde el punto de vista cientfico, describir es medir. Esto es, en un estudio

descriptivo se selecciona una serie de argumentos y se mide cada una de ellas

independientemente, para as describir lo que se investiga. Hernndez, Fernndez y

Baptista (Pg. 60).

3.2 DISEO DE LA INVESTIGACIN.

Esta investigacin es considerada de diseo debido a que la recopilacin de los datos se obtiene directamente de documentacin terica.

De igual forma se considera que esta investigacin es del tipo no experimental

ya que se analiza la esencia de la investigacin una nica vez, de esta manera obtener

una evaluacin, a fin de describir el tema relacionado.

DERECHOS

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OS

3.3.- TCNICA DE RECOPILACIN DE DATOS.

Observacin Directa. En esta investigacin fue obligatoria la observacin directa para conocer los

tipos de plantas de tratamiento de aguas servidas para pequeas poblaciones.

La observacin directa es aquella tcnica en la cual el investigador puede

observar y recoger datos mediante su propia observacin, apoyado en su sentido

(conocimiento emprico), Fuenmayor, Pereira, Risquez (1999).

Segn Tamayo y Tamayo, la observacin directa es aquella en la cual el

investigador puede observar y recoger datos mediante su propia observacin.

Una vez establecidas las variables y categoras se examinan sistemticamente los

documentos prueban o no las hiptesis formuladas. Sierra (1996, Pg. 368).

Entrevista no estructurada. Un mtodo empleado que para la recopilacin de datos fueron las entrevistas no

estructuradas al los tcnicos, ingenieros y operadores de plantas visitadas especialista en

la materia. La entrevista no estructurada es aquella donde, a travs del dilogo, el

encuestador obtiene la informacin deseada, sin planificacin alguna (Mndez, 2001).

Se realizaron entrevistas al Ing. Henry Linares, con el se trat lo referente a las

operacin y mantenimiento del Proyecto de Reutilizacin de Aguas Servidas (RAS)

ubicado en PEQUIVEN.

Se entrevisto tambin a la Lic. Gladis Prez, quien habita en la localidad de San

Antonio de los Altos, quien explico el funcionamiento de la planta de tratamiento de

aguas servidas que funciona en una residencia de este lugar.

As mismo a travs del Ing. Ramn Cadenas, se trataron puntos referentes al

diseo de la planta de tratamiento expuesta en este trabajo de investigacin.

DERECHOS

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OS

Por ltimo el asesoramiento tcnico-prctico del Ing. Leandro Ferrer, Presidente del

Centro de Investigaciones Cientficas y Tecnolgicas LEFMAN, C.A. a nivel Mundial.

Observacin documental.

La observacin documental y metdica, fundamentalmente, se basa en el

establecimiento previo de las variables empricas y las categoras sobre las que se

necesita recoger informacin. Una vez establecidas las variables y categoras se

examinan sistemticamente los documentos, con el fin de encontrar los datos contenidos

en ellos referentes a cada categora. La finalidad pretendida es ver si los documentos

prueban o no las hiptesis formuladas. Sierra (1996, Pg. 368).

En cuanto a las investigaciones sobre la realidad actual, adems de constituir los

documentos un complemento indispensable de los dems medios de observacin de la

realidad, han de partir de las anteriores investigaciones realizadas de tipo similar, que

respecto a ellas constituyen tambin fuentes documentales.

3.4.- PROCEDIMIENTO DE LA INVESTIGACIN.

Para alcanzar los objetivos planteados fue preciso comprender las siguientes fases de la investigacin:

Fase I. Descripcin de las plantas de tratamientos de aguas servidas. En esta fase se realiz una descripcin general de las plantas de tratamientos de

aguas residuales para pequeas poblaciones, tocando puntos importantes como lo es su

sistema de tanquillo de desbastes, aireacin sedimentacin, cloracin y secado de lodos

(filtros) y dems herramientas que intervienen en este proceso.

DERECHOS

RESERVAD

OS

Se ha trabajado directamente con PEQUIVEN, para la recoleccin de datos

referentes a la planta de tratamiento de aguas servidas que funciona en el complejo El

Tablazo, as como tambin con el Centro de Investigacin Cientficas y Tecnolgicas

LEFMAN C.A.

Fase II. Documentacin Terica. En esta etapa se recolect informacin referida a los problemas que representa

las aguas residuales, as como las medidas implementadas actualmente para

contrarrestar dicho fenmeno. A su ez se recab informacin acerca de las regulaciones

y normativas nacionales a dicho problema.

Fase III. Elaboracin de Diseo. En esta etapa una vez recabada toda la informacin se procedi a la elaboracin del diseo de la planta de tratamiento de aguas residuales para pequeas poblaciones y se definieron los criterios para su instalacin. As mismo se elaboraron recomendaciones para su instalacin.

DERECHOS

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OS

CAPITULO IV 4.1 PLANTAS DE TRATAMIENTO PREFABRICADAS

En el tratamiento de las aguas de viviendas particulares y de pequeas comunidades es frecuente el uso de plantas de tratamiento prefabricadas. A pesar de que se puede disponer de plantas prefabricadas con capacidades de hasta 3.800 m3/d, normalmente se suelen emplear para caudales dentro del intervalo comprendido entre 38 y 950 m3/d. Si el dimensionamiento y el mantenimiento son adecuados, estas plantas pueden producir resultados satisfactorios en el tratamiento de pequeos caudales de agua residual.

Cuando se emplearon por primera vez las plantas prefabricadas que incluan

tratamientos biolgicos, se afirmaba que al operarlas de modo que consiguiera la

oxidacin completa, no era necesario purgar cantidad alguna de fango en exceso. Como

consecuencia de esta conclusin errnea, se producan acumulaciones de fango en el

sistema que ocasionalmente provocaban la descarga de parte de aqul. Este fenmeno

de descarga, conocido con el nombre de burping, contina producindose en plantas

prefabricadas de pequeas dimensiones. En lo que sigue se repasan los principales

factores operacionales a considerar en la utilizacin de plantas prefabricadas, as como

los tipos de plantas prefabricadas ms empleadas y las necesidades de diseo

recomendados para el uso de las mismas.

4.2 FACTORES OPERACIONALES Y DE DISEO QUE AFECTAN A LAS

PLANTAS PREFABRICADAS

Los principales factores operacionales y de diseo que afectan el rendimiento de las

plantas prefabricadas que incorporan tratamiento biolgico (normalmente algn tipo

de proceso de fangos activados), incluyen:

1. Cargas hidrulicas de choque. Grandes variaciones en los caudales

procedentes de pequeas comunidades acentuadas por el uso de sistemas de

bombeo de agua residual sobredimensionados.

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RESERVAD

OS

2. Grandes variaciones, tanto de la carga de DBOs como del caudal.

3. Caudales excesivamente reducidos que dificultan el diseo de conducciones y

canales autolimpiantes.

4. Para que los sistemas de aireacin prolongada puedan hacer frente a las

necesidades, se precisa una recirculacin de fango adecuada debindose

prever una capacidad de recirculacin de hasta 3: 1.

5. Hay que instalar los dispositivos necesarios para la eliminacin de espumas y

grasas del decantador final.

6. Desnitrificacin en el decantador final, con el correspondiente arrastre de

slidos.

7. Evacuacin poco adecuada y falta de medios para el manejo y evacuacin del

fango en exceso.

8. Control adecuado de los SSLM en el tanque de aireacin.

9. Medidas adecuadas para eliminar las espumas.

10. Cambios de temperatura grandes y bruscos.

11. Control adecuado del suministro del aire.

12. Diseo adecuado de las cargas orgnicas y de slidos que son causas

potenciales de bajos rendimientos y problemas de olores.

A pesar de que los factores citados estn especficamente relacionados con las

plantas prefabricadas de tratamiento biolgico, muchos de ellos (p. e. 1, 2 y 3) tambin

son aplicables al caso de plantas prefabricadas que utilicen procesos de tratamiento

fsico-qumicos. Las medidas que se pueden adoptar para tener en cuenta los factores

que se acaban de citar se analizan a continuacin.

DERECHOS

RESERVAD

OS

4.3 TIPOS DE PLANTAS PREFABRICADAS

Los tipos de plantas prefabricadas ms comunes son (a) aireacin prolonga;

(b) contacto y estabilizacin; (c) reactores secuenciales de flujo discontinuo; (d)

biodiscos, y (e) fsico-qumicos.

a) Aireacin prolongada. En la Figura 4.1 se muestra un ejemplo tpico de planta

prefabricada de aireacin prolongada. En general, como se muestra en la Figura 4.1,

en las plantas de aireacin prolongada prefabricadas no se utiliza decantacin

primaria. Para evitar el depsito de slidos, el sistema de aireacin deber producir

una agitacin suficiente para mantener los slidos en suspensin. Para asegurar un

funcionamiento ptimo en condiciones de trabajo reales, se recomienda que la

mxima carga orgnica, expresada como relacin alimento/microorganismos, se

encuentre en el intervalo comprendido entre 0,05 t y 0,15 kg DBOs/kg SSVLM .d.

FIGURA 4.1

Ejemplo tpico de planta prefabricada de lagunas aireadas: (a) esquema de

configuracin circular, y Figura 4.1 vista area de la planta de Sturnbridge, MA

(Caudal de proyecto de cada unidad = 600 m3/d). Ref (2)

DERECHOS

RESERVAD

OS

Otro aspecto de importancia crtica es el diseo del tanque de sedimentacin

secundaria y sus instalaciones asociadas. Debido a las variables condiciones de

funcionamiento, se recomienda que la carga de superficie para el caudal punta horario

se limite a 1,0-1,33 m3/m2.h. Se deben adoptar medidas seguras y efectivas para el

retorno del fango al tanque de aireacin. A pesar de que para ello se han empleado

bombas de emulsin con aire, su uso no es recomendable porque el ajuste del caudal

de retorno no es fcil ni fiable. El tanque de sedimentacin secundaria debera estar

provisto de dispositivos de recogida de espumas y de un sistema efectivo para la

eliminacin de las espumas acumuladas. Al final de esta seccin se presentan

aspectos de diseo adicionales.

b) Contacto y estabilizacin. El proceso de contacto y estabilizacin (Fig 4.2) es

adecuado para el tratamiento de aguas residuales en las que la mayor parte de la

DBOs se halla en forma coloidal y en suspensin. En plantas prefabricadas, el

proceso de contacto y estabilizacin se utiliza para reducir el volumen del tanque de

aireacin necesario en el proceso de aireacin prolongada. Debido a los cortos

tiempos de contacto que se utilizan (20 a 40 minutos), el proceso de contacto y

estabilizacin se debe emplear en combinacin con instalaciones de regulacin de

caudales o cuando los caudales son ms grandes y no estn sujetos a diferencias tan

notables entre el caudal punta y el caudal medio.

FIGURA 4.2

DERECHOS

RESERVAD

OS

Ejemplo tpico de una planta de contacto y estabilizacin: (a) esquema de

configuracin circular, y (Figura 4.2) vista area de la planta de Penuelas, Puerto Rico

(Caudal medio de proyecto = 3.000 m3/d). Ref. (2)

c) Reactor secuencial de flujo discontinuo. El uso de los reactores secuenciales de

flujo continuo se investig en regiones remotas de Australia en las que el control de

explotacin era escaso o nulo. Para asegurar el rendimiento ptimo bajo condiciones

reales de funcionamiento, al igual que con el proceso de aireacin prolongada, se

recomienda que la mxima carga orgnica, expresada como relacin

alimento/microorganismos, se site dentro del intervalo comprendido entre 0,05 y

0,15 kg DBOslkg SSVLM. d. En caso de que la purga de slidos se debe realizar

con escasa frecuencia, es necesario disponer de un volumen adecuado para el

almacenamiento de los mismos.

d) Biodiscos (RBCs). En la Figura 4.3 se muestra una planta prefabricada tpica que

emplea el proceso de biodiscos (RBCs). Como se puede observar en la figura, para

evitar la deposicin de slidos en la unidad de biodiscos, es necesario disponer un

decantador primario antes de aqulla. Para asegurar un rendimiento efectivo, se

debera cubrir los biodiscos para protegerlos de la accin del viento, evitar el

desprendimiento de la pelcula biolgica provocado por lluvias fuertes, evitar

problemas con las heladas, evitar la propagacin de olores, y proteger las unidades

de posibles actos vandlicos.

DERECHOS

RESERVAD

OS

e) Tratamiento fsico-qumico. En la Figura 4.4 se muestra un diagrama de flujo

tpico de una instalacin de tratamiento fsico-qumico. El pretratamiento suele

constar de tamizado y desarenado. El primer paso del proceso de tratamiento fsico-

qumico es la coagulacin, seguido de la decantacin con manto de fango.

A continuacin de la decantacin, el agua residual tratada se hace circular a travs

de un filtro de medio granular para la eliminacin de los slidos residuales y a

travs de un filtro de carbn activado para la eliminacin de trazas de material

orgnica residual. Los tratamientos fsico-qumicos no se utilizan de forma

generalizada debido a los problemas asociados al manejo y evacuacin del fango y

a los elevados costes de explotacin. Las plantas de tratamiento fsico-qumico

prefabricadas se emplean en zonas de clima fro debido a su pequeo tamao, su

operacin intermitente, y su fiabilidad.

4.4 MEJORA DEL RENDIMIENTO DE LAS PLANTAS PREFABRICADAS

FIGURA 4.3

FIGURA 4.4

DERECHOS

RESERVAD

OS

El rendimiento de las plantas de tratamiento prefabricadas se puede mejorar

diseando las instalaciones de tratamiento con criterios conservadores, especialmente

las instalaciones de decantacin secundaria y especificando los medios necesarios para

el manejo y bombeo de los caudales laterales asociados. Los criterios de diseo para

plantas prefabricadas se presentan en la Tabla 4.1.

TABLA 4.1

Criterios tpicos para el diseo de plantas prefabricadas y otros sistemas de tratamiento para pequeas comunidades

Ref (2)

DERECHOS

RESERVAD

OS

4.5 MANUAL DE DISEO DE PLANTAS PREFABRICADAS PARA EL

TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS (INGENIERIA

BASICA)

DERECHOS

RESERVAD

OS

a. Diagrama de flujo de una planta de tratamiento prefabricada

b. Estimacin del caudal de diseo de aguas residuales domesticas.

- Datos:

- Poblacin a servir P (hab) = ?

- Tipo de Clima Tip. C = ?

- Dotacin de agua potable D (lt/hab x da)

Tabla b.1 Dotacin Diaria

Tipo de Clima

Dotacin Diaria (lt/hab x da)

* Zona rural con clima templado

250

* Zona rural con clima clido

300

* Grandes ciudades

350

Clculo del consumo diario C ( lt/dia )

C = D (lt/hab x dia) x P (hab)

Clculo del caudal medio Qm (lt/seg)

Qm = )/(86400

)/(diaseg

dialtsC

Afluente Encribado

Reactor Biolgico Tanque de aireacin

Sedimentacin secundaria

Tanque deslidos

Tanque de Cloracin Efluente

lquido residual

DERECHOS

RESERVAD

OS

Constantes de reintegro y de K

R= 0.8 ; K = 1 +

P4

14

Donde P es la poblacin en habitantes expresado en miles.

Caudal de diseo Qd (lt/seg)

Qdiseo = K x R x Qm(A x B)

De la tabla C.1 se escoge el factor de carga unitaria Fc.u. de la DBO5 en (Kg/hab x da)

Utilizando el valor de factor de carga unitaria se determina la carga DBO5 media en (Kg)

C DBO5 (kg) = Fc.u. x P

Donde:

Fc.u. DBO5 = Factor de carga unitaria de la DBO5

P= poblacin en (hab)

Partiendo de un caudal medio Qm (m3/d), la concentracin de (DBO5 (Con DBO5 en m gr/lt)

Con DBO5 = C

xDBOC

1000

15

Donde:

Con DBO5 = carga de DBO5 media (kg/dia)

C= consumo diario (m3/dia)

Utilizando el factor de cargar unitaria de SS (Tabla C.2); la carga de slidos suspendidos media SS es:

C ss = P x F c.v.

DERECHOS

RESERVAD

OS

Donde:

P= poblacin (hab)

Fc.u. = Factor de carga unitaria (Kg/hab x da) (Ver Tabla C.1)

C ss = Carga de slidos suspendidos media (kg)

Partiendo de un caudal medio Qm (m3/seg); la correspondiente concentracin de SS (Con SS en mg/lt)

Con SS ( mgr/lt) = Qm

Cssx

1000

1

Donde:

Qm= caudal medio (m3/da)

Css= carga de slidos suspendidos media (Kg/da)

Carga de punta de DBO5 (CP DBO5 EN Kg) CP DBO5 = CP DBO5 x F c.p.

Donde:

C DBO5 = Carga de DBO5 media

Fc.p.= Factor de carga de punta diario (Ver tabla C.2)

Carga de punta de slidos suspendidos (Kg) Cp. ss = C ss x Fc.p.

Donde:

C ss = Carga de slidos suspendidos medio (kg)

F c.p. = factor de carga de punta diario (Ver tabla C.2)

DERECHOS

RESERVAD

OS

c. Seleccin del tipo de proceso de tratamiento.

Se recomienda utilizar una planta prefabricada de fangos activados con aireacin prolongada. Las principales razones por las que se selecciona el proceso de

fangos activados con aireacin prolongada son: excelente calidad del efluente;

produccin de fangos relativamente baja, sencillez y relativa facilidad de

explotacin.

Suponer que la eliminacin de slidos gruesos se realizar con una reja de barras y un tamiz de tambor rotatorio, y que no se emplearan instalaciones de

sedimentacin primaria.

d. Dimensionar los principales componentes del proceso.

Utilizando el tiempo de detencin de 1 da a caudal medio (ver tabla C.1), el volumen de tanque de aireacin necesario es igual al caudal diario.

Vt.a.= C x Td ; ht.a = axb

aVt.

Donde:

C = capacidad diaria (caudal diario) en m3/da

Td = Tiempo de detencin diaria

a = ancho (m)

b = largo (m)

El sistema de aireacin debe ser capaz de suministrar oxigeno necesario para satisfacer la demanda de punta sostenida. Por lo tanto, partiendo de la carga

orgnica punta y suponiendo una eficiencia en la transferencia de oxigeno del

6%, la capacidad necesaria del sistema de aireacin es:

DERECHOS

RESERVAD

OS

An = Td x

100ET x

100COp x aire

..

ssCp

Donde:

Cp s.s. = carga de punta de slidos suspendidos (kg/da)

aire = peso especifico del aire Kg/m3/da COp = contenido de oxigeno en peso

ET = eficiendia de transferencia de oxigeno

Td = Tiempo de detencin en min/da

An =aire necesario (m3/min)

Factor de punta para una sedimentacin secundaria (ver tabla C.1) Fpss = factor de punta de sedimentacin secundaria

Carga de superficie CS en (m3/m2 x h) (ver tabla C.1) Area de superficie para una sedimentacin secundaria As (m2)

As =

da24 x CS

Fpss x Vt.a ; hs = As

aVt .. ; hs = a = b

Seccin cuadrada 3 .aVta = Donde:

Vt.a= volumen del tanque de aireacin (m3/da)

Fpss = factor de punta de el sedimentador secundario

CS= carga de superficie (m3/m2 x h)

hs= profundidad del sedimentador (m)

a = ancho (m)

b = largo (m)

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Utilizando un tiempo de retencin a caudal de punta (tiempo de contacto del cloro) Tr en min. (Ver tabla C.1)

Volumen del tanque de cloracin Vt.c (m3)

Vt.c = Vt.a x Fpss x Tr ; ht.c = bx a

Vt.a

Donde:

Vt.a= volumen del tanque de aireacin (m3)

Fpss = factor de punta del sedimentador secundario

Tr= tiempo de retencin a caudal de punta (da) horas

Tanque sptico (ver tabla e.1)

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CAPITULO V 5.1 ELEMENTOS DE MICROBIOLOGA Y BACTERIOLOGA

Todo organismo debe encontrar en su medio ambiente las unidades

estructurales y las fuentes de energa necesarias para formar y mantener su

estructura y organizacin. Dichos materiales son llamados nutrientes. Casi todos

los organismos vivos requieren los siguientes nutrientes:

- Fuente de carbono

- Fuente de energa

- Fuente de nitrgeno

- Agua

- Fuente mineral

Adems, algunos organismos requieren ciertos factores accesorios de

crecimiento tales como vitaminas y aminocidos. Con base en sus requerimientos

nutricionales es comn clasificar los organismos como se indica en la tabla 5.1

Resumiendo, puede decirse que organismos heterotrficos son aquellos que

obtienen el carbono solamente de compuestos orgnicos, es decir que viven a

expensas de materia orgnica; por otra parte, organismos autotrficos son aquellos

que utilizan CO2 como fuente de carbono, es decir que viven a expensas de

materia inorgnica.

En trminos de sus requerimientos de oxgeno, se acostumbra clasificar a los

microorganismos como aerobios y anaerobios. Los aerobios son aquellos que

requieren oxgeno libre para obtener la energa necesaria para sus procesos vitales;

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los anaerobios son aquellos que pueden utilizar fuentes de oxgeno diferentes de la

de oxgeno libre.

TABLA 5.1

Requerimientos nutricionales de los microorganismos

El trmino facultativo se aplica a aquellos organismos que tienen capacidad de vivir

bajo ms de un conjunto especfico de condiciones ambientales; as, por ejemplo,

facultativos anaerobios son aquellos microorganismos que pueden sobrevivir tanto en

presencia como en ausencia de oxgeno libre.

Desde otro punto de vista, se conoce como bacteria saprfita a aquella que vive a

expensas de materia orgnica muerta; como parsito a aquel organismo que vive a

expensas de otro (husped) del cual obtiene sus nutrientes. Dentro de los parsitos se

distingue a los patgenos, que son aquellos que producen enfermedad.

Morfolgicamente los microorganismos tienen formas muy variables. Sin embargo,

es muy comn encontrar en bacterias las formas esfrica, cilndrica y espiral. A las

formas esfricas se les denomina cocos y si se asocian por parejas, diplococos; cuando

constituyen una especie de racimos, estafilococos, y cuando adoptan la forma de una

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cadena, estreptococos; cuando los cocos adoptan forma ovalada se les llama

cocobacilos. Las bacterias de conformacin cilndrica reciben el nombre de bacilos; si

se presentan por parejas se les denomina diplobacilos y cuando ocurren en cadena,

estreptobacilos. Las bacterias que adoptan una figura o forma espiral bien definida

reciben el nombre de espirillas o espiroquetas; aquellas con forma ms semejante a una

coma se les califica como vibriones.

Como con todos los organismos vivos, las especies de microorganismos forman

asociaciones entre ellas, las cuales se acostumbra describir de la manera siguiente:

Simbiosis: asociacin de dos o ms especies para mutuo beneficio.

Comensalismo: asociacin de dos o ms tipos de microorganismos de modo que uno

de ellos es capaz de entregar, al otro u otros, elementos nutrientes provenientes de un

substrato que, si no existiera la actividad mencionada, no podra ser utilizado por los

dems tipos de organismos presentes.

Sinergismo: asociacin de dos o ms tipos de microorganismos para engendrar,

mediante la actividad conjunta, resultados que no se podran obtener por el desarrollo

aislado de cada uno de los tipos de microorganismos.

Antagonismo o antibiosis: vida en comn de dos o ms especies de

microorganismos, una de ellas francamente nociva para la otra hasta el extremo de

hacerla sucumbir.

5.2 ESTERILIZACIN

En el sentido 'bacteriolgico esterilizacin significa la accin que logre la completa

ausencia de microorganismos capaces de crecimiento; por con- siguiente, la

esterilizacin requiere que todos los organismos presentes en un material determinado

sean incapaces de reproduccin.

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Factores por considerar en la aplicacin de cualquier agente de esterilizacin son la

tasa de mortalidad del organismo que se ha de destruir, el tiempo de exposicin al

agente letal y el tamao inicial de la poblacin de organismos,

En el laboratorio la esterilizacin es un proceso necesario para poder realizar los

ensayos bacteriolgicos, para identificar especies de organismos y para asegurar que

no se introduzca ninguna contaminacin a la muestra sometida a anlisis.

Mediante calor hmedo, en autoclave, se pueden esterilizar soluciones de pequeo

volumen (menor de 3 litros) con vapor a una presin de 15 psi, 103 kPa, o sea a 120 C

durante 20 minutos, o 15 minutos a 121C. Cuando se requiere esterilizar volmenes

mayores es necesario un tiempo de exposicin ms largo, para que la solucin adquiera

temperatura de equilibrio con el vapor en la autoclave. El mtodo, sin embargo, no es

aplicable a la esterilizacin de medios o compuestos susceptibles de des- composicin

por calor tales como ciertas protenas y algunos azcares.

Otra de las formas de esterilizacin por calor hmedo es el mtodo de Tyndall,

tyndalizacin o esterilizacin fraccional, el cual consiste en exponer el medio al vapor

a presin atmosfrica (100 C) por media a una hora durante tres das consecutivos. El

propsito del mtodo es permitir la germinacin de esporas entre perodos de

calentamiento para su eliminacin subsecuente; sin embargo, este mtodo no es seguro

en medios que no permitan la germinacin de dichas esporas.

La cristalera y los elementos metlicos son generalmente esterilizados mediante

calor seco. La prctica corriente utiliza 170 C durante 1-1.5 horas; el mtodo tiene la

desventaja de que el aire. {:.aliente penetra el material poroso mucho ms despacio

que el vapor; por lo tanto debe asegurarse un tiempo de esterilizacin suficiente para

que el centro del objeto alcance la temperatura requerida.,'

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Otros mtodos de esterilizacin incluyen el uso de filtracin, deseca- cin,

radiacin ultravioleta, rayos X, y gama; sonidos de alta frecuencia y agentes qumicos

como colorantes, cidos, lcalis, iones metlicos, etc.

5.3 MICROBIOLOGA DEL AGUA

El agua contiene suficientes substancias nutritivas para permitir el desarrollo de

diferentes microorganismos. Muchas de las bacterias del agua provienen del contacto

con el aire, el suelo, animales o plantas vivas o en descomposicin, fuentes minerales

y materia fecal.

La transmisin a travs del agua de organismos patgenos ha sido la fuente ms

grave de epidemias de algunas enfermedades. Entre las enfermedades ms conocidas

cuyos grmenes pueden ser transmitidos por el agua estn las siguientes:

a. De origen bacterial

Fiebre tifoidea (SalmonelIa typhi)

Fiebre para tifoidea (SalmonelIa paratyphi)

Clera (Vibrio cholera)

Tularemia (BrucelIa tularensis)

Disenteria bacilar (ShigelIa spp.)

Gastroenteritis (SalmonelIa spp.)

Enfermedad de Weil (Leptospira icterohaemorrhagiae)

lrifecciones del odo (Pseudomonas aeruginosa)

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Las seis primeras son casi siempre el resultado de contaminacin fecal. La enfermedad de Weil ocurre espordicamente entre trabajadores de alcantarillado; el reservorio de la infeccin son las ratas. Los grmenes pueden introducirse al hombre a travs de heridas pequeas de la piel, la boca y la nariz. Infecciones del odo por Pseudomonas aureginosa se han encontrado en baistas de aguas contaminadas.

b. Protozoos patgenos

Disenteria amibiana (Entamoeba histolytica)

Giardiasis (Giardia lamblia)

Meningoencefalitis (Naegleria gruberi)

Criptosporidiosis (Cryptosporidium)

La amibiasis es una importante causa de morbilidad y mortalidad, particularmente

entre los infantes. La infeccin se establece, en general, en el colon; con formas ms

severas en el hgado y el cerebro. La giardiasis es una enfermedad diarreica severa

causada por el protozoo Giardia lamblia. El trofozoito, forma mvil o estado

vegetativo de crecimiento del organismo, establece la infeccin en el intestino delgado

y despus de un perodo de crecimiento se enquista, en respuesta al sistema

inmunolgico y a los cambios en el intestino del husped. Los individuos infectados

pueden arrojar los quistes en sus excrementos, durante aos, sin observar sntomas de

la enfermedad.

La meningoencefalitis ambica primaria es causada por el protozoo Naegleria

fowleri; el trofozoito tiene acceso a travs de los senos nasales la amiba migra a travs

del nervio olfatorio al cerebro y sus meninges, estableciendo una infeccin

generalmente fatal.

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c. Virus

Los principales virus asociados con el agua son:

Gastroenteritis viral

Diarrea viral

Hepatitis infecciosa

Virus del polio (3 tipos)

Virus Adeno (32 tipos)

Virus Echo (34 tipos)

Virus Coxsackie, grupo A (26 tipos)

Virus Coxsackie, grupo B (6 tipos)

Virus Reo (3 tipos)

El virus ms importante asociado con epidemias de origen hdrico es el de la

hepatitis infecciosa. Para ejemplo sirve el de la epidemia ocurrida en Nueva Delhi,

diciembre de 1955, con 20.000 -40.000 casos de hepatitis infecciosa. Los dems son

todos factores potenciales de epidemias de origen hdrico pues son arrojados en los

excrementos humanos, aunque no existen pruebas evidentes de su diseminacin en

suministros de agua, hasta la fecha.

Los virus del grupo Adeno, generalmente, causan enfermedades del tracto respiratorio o los ojos; aunque no se ha comprobado su diseminacin en suministros de agua, s han existido algunas pruebas de diseminacin en piscinas. Tanto los virus Echo como los Coxsackie deben tambin considerarse como agentes potenciales de enfermedades transmisibles por el agua. Los virus del polio causan poliomelitis paraltica y meningitis asptica; los virus Coxsackie producen herpangina, meningitis asptica, parlisis pleurodinia y miocarditis infantil aguda; los virus Echo originan meningitis, fiebre y erupciones, diarrea y enfermedades respiratorias. Los virus no se pueden cultivar en medios artificiales en el laboratorio como se hace con las bacterias, pues deben desarrollarse sobre clulas vivas y su estudio requiere tcnicas especializadas.

La tabla 5.2 resume las principales enfermedades de origen hdrico

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TABLA 5.2

Enfermedades transmisibles por el agua Ref. (3)

5.4 EXAMEN BACTERIOLGICO DEL AGUA

El anlisis bacteriolgico del agua es vital en la prevencin de epidemias como

resultado de la contaminacin del agua. El examen bacteriolgico de abastecimientos

de agua no implica la bsqueda directa de los grmenes patgenos. El ensayo se basa

en el supuesto de que todas las aguas contaminadas con las de cloaca son

potencialmente peligrosas. Por consiguiente, el control sanitario del agua se hace con

mtodos bacteriolgicos para determinar la presencia de contaminacin fecal. Ensayos

para determinacin de patgenos no se usan rutinariamente debido a que detectarlos en

diluciones altas es muy difcil y adems se encuentran en nmero muy inferior al de las

bacterias entricas las cuales tienen una tasa de mortalidad mucho ms lenta.

El examen bacteriolgico del agua usualmente involucra dos ensayos: la estimacin

del nmero de bacterias de acuerdo con el conteo total en placa y la determinacin, ms

significativa, de la presencia o ausencia de miembros del grupo coliforme.

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5.5 RECOLECCIN DE MUESTRAS

La muestra para examen bacteriolgico debe ser representativa y debe examinarse en el

menor tiempo posible; debe tomarse en frasco de vidrio previamente esterilizado y el

orificio o grifo de donde se toma la muestra debe tambin esterilizarse antes de

tomarla.

En muestras provenientes de aguas tratadas con cloro (por ejemplo en piscinas),

debe adicionarse suficiente tiosulfato de sodio a la botella de muestreo para neutralizar

el cloro residual y prevenir su accin durante el tiempo transcurrido entre la

recoleccin y su anlisis.

5.6 CONTEO TOTAL EN PLACA

El ensayo de conteo en placa sobre agar nutriente, con incubacin a 20 C, 35 C

37 C durante 48 3 horas, es uno de los ensayos ms antiguos de evaluacin de la pureza del agua. El ensayo es til como prueba de control de rutina de la calidad del

agua en los diferentes procesos de tratamiento y como un mtodo de estimacin de la

calidad sanitaria de la misma.

El ensayo sirve para indicar la eficiencia de la coagulacin, filtracin y

desinfeccin del agua; para estimar las condiciones sanitarias de tanques, filtros,

tubera de distribucin, etc.; para evaluar la calidad de nuevas fuentes de

abastecimiento de aguas y como indicador de contaminacin sbita de abastecimientos.

En la interpretacin del resultado de un conteo en placa sobre agar nutriente debe

tenerse en cuenta la temperatura y el tiempo de incubacin; por ello es importante

seguir siempre el mismo mtodo estndar. Aunque no existe establecida una norma

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sobre el mximo nmero de bacterias permisibles para aguas seguras, se acepta

generalmente un valor de 100 UFC/mL a 35 C 37 C.

En general, los organismos normalmente presentes en el agua crecen mejor a 20 C;

los organismos coliformes a 35 C 37 C.

Si los conteos totales a las dos temperaturas se aproximan bastante en su valor,

existe fuerte coincidencia de la presencia de contaminacin con bacterias de aguas

residuales. Un incremento sbito en el valor del conteo total en placa es indicativo de

contaminacin de la fuente de la muestra. Al preparar las placas se debe inocular una

cantidad de agua tal que se obtengan de 30 a 300 colonias sobre la placa.

5.7 EL GRUPO COLlFORME

El grupo coliforme incluye las bacterias de forma bacilar, aerobias y facultativas

anaerobias, Gram-negativas, no formadoras de esporas, las cuales fermentan la lactosa

con formacin de gas en un perodo de 48 horas a 35 c ( 37 C).

El nmero de organismos coliformes en los excrementos humanos es muy grande;

la excrecin diaria por habitante vara entre 125 x 109 Y 400 x 109. Su presencia en el

agua es considerada como un ndice evidente de la ocurrencia de contaminacin fecal y

por lo tanto de contaminacin con organismos patgenos. En aguas residuales la

relacin de organismos coliformes con organismos entricos patgenos es muy grande,

del orden de 106/1.

El ensayo para el grupo coliforme puede efectuarse mediante la tcnica de tubos

mltiples (ensayo presuntivo, ensayo confirmativo y ensayo completo), mediante la

tcnica del filtro membrana, mediante el ensayo de presencia-ausencia y mediante la

prueba MMO-MUG o Colilert.

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La formacin de gas en un tubo de fermentacin de caldo lactosado estndar, en 48

horas a 37 C, es evidencia presuntiva de la presencia de miembros del grupo

coliforme.

La formacin de colonias tpicas de Escherichia coli, sobre placas de agar de Endo

o agar de eosina-azul de metileno, preparadas con inoculacin proveniente de un tubo

de fermentacin de caldo lactosado, o la produccin de gas en tubo de lactosa con bilis

y verde brillante, el cual ha sido inoculado con material proveniente de un tubo de

fermentacin de caldo lactosado en el cual se ha formado gas, constituye una prueba

confirmativa positiva de la presencia de miembros del grupo coliforme. Finalmente, la

demostracin de que una o ms de las colonias sobre las placas consiste en bacilos

gram negativos, no formadores de esporas, los cuales forman gas cuando se inoculan en

un tubo de fermentacin de caldo lactosado, es una prueba completa.

Los coliformes no solamente provienen de los excrementos humanos sino tambin

pueden originarse en animales de sangre caliente, animales de sangre fra y en el suelo.

Por lo tanto, la presencia de coliformes en aguas superficiales indica contaminacin

proveniente de residuos humanos, ani- males o erosin del suelo separadamente, o de

una combinacin de las tres fuentes. Aunque no es posible distinguir entre coliformes

de origen humano o animal, existe un ensayo especial para diferenciar entre coliformes

fecales y coliformes del suelo. Para el efecto, se usa medio de cultivo EC para incu-

bacin a 44.5 ::t 0.2 C durante 24 ::t 2h. Este ensayo no reemplaza la tcnica usual,

pero es aplicable en estudios de contaminacin de ros, fuentes de agua cruda, sistemas

de tratamiento de aguas residuales yaguas para recreacin.

En la figura 5.1 se presenta esquemticamente el ensayo para coliformes.

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5.8 NMERO MS PROBABLE

En el anlisis bacteriolgico es importante conocer no solamente que los

organismos coliformes estn presentes sino tambin determinar su nmero ms

probable por unidad de volumen en el agua. El nmero ms probable de organismos

coliformes en una muestra de agua es la densidad ms probable en producir un

resultado particular.

En el anlisis, para detectar la presencia de organismos coliformes, se examinan

series de tubos con diferentes porciones de muestra. Se supone que las variaciones en la

distribucin de organismos ,coliformes sigue una curva de probabilidad y que el NMP

puede determinarse segn la siguiente expresin (16)

Ec (5.1)

y = [(1 -e- N1 x )p (e- N1 x )q (1 -e- N2 x )r (e- N2 x )S (1 -e- N3 x )T (e- N3 x )U ]/a

donde:

N1, N2, N3 = cantidades de muestra examinadas, en mililitros

p, r, t = nmero de tubos con resultado positivo en cada serie

q, s, u = nmero de tubos con resultado negativo en cada serie

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Figura 5.1 Esquema de la metodologa para anlisis de coliformes.

x = concentracin de coliformes por mililitro

y = probabilidad de ocurrencia de un resultado particular

e = base de los logaritmos neperianos, 2.718

a = constante para condiciones determinadas, la cual puede omitirse en el clculo

de x

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5.9 EJEMPLO

Cul es el NMP de coliformes por 100 mL determinado por la siguiente serie de

resultados?: de 5 tubos de 10 mL cuatro fueron positivos; se us un tubo de 1 mL y

fue negativo; se us un tubo de 0.1 ml Y fue positivo.

Solucin:

NI = 10mL

N2 = 1 mL

N3 = 0.1 mL

p = 4

r = O

t = 1

q = 1

s = 1

u = O

El NMP de esta serie es el valor de la moda de la curva, el cual se determina

seleccionando el valor de X que hace y mximo. Para la solucin analtica se

ensaya X = 0.19, 0.20 Y 0.21, respectivamente. El valor de a puede omitirse en el

clculo de X. La forma de presentar los clculos es la siguiente:

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y = (1 -e-10x)4 (e-10x) (1 -e-X)o (e-X) (1 -e-0,1x) (e-0.1x)O

El valor de Y es mximo para X =0,20.

Por lo tanto, el NMP por 100 mL es 20.

Los mtodos estndar y los manuales de laboratorio contienen tablas para obtener

el NMP as como los lmites inferior y superior con un 95% de exactitud.

5.10 TCNICA DEL FILTRO MEMBRANA

Todos los organismos que producen una colonia oscura, generalmente verde prpura

con brillo metlico, despus de incubacin por 24 horas, en medio de cultivo ENDO son

considerados miembros del grupo coliforme. El brillo metlico puede cubrir la colonia

entera o aparecer solamente en la parte central o en la periferia. La cantidad ideal de

muestra que se ha de filtrar debe ser aquella que produzca crecimiento de cerca de 50

colonias de coliformes y no ms de 200. Cuando se filtran porciones de menos de 20

mL, la muestra debe diluirse y filtrarse un volumen mnimo de 30 mililitros. Los filtros

preparados se colocan directamente sobre el medio nutriente y se incuban,

normalmente, durante 24 horas, a 37 C 35 C.

A diferencia del ensayo con tubos mltiple, NMP, el conteo con filtro membrana es

un conteo real y no estadstico; los dos resultados no son iguales y generalmente se

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OS

obtiene una recuperacin ms alta de coliformes en el conteo con filtro membrana;

adems, el conteo en filtro membrana puede hacerse a las 24 ( 18) horas y no es

necesario esperar las 48 horas requeridas en el ensayo con tubos de fermentacin.

La tcnica del filtro membrana puede usarse con mucho xito en el anlisis de aguas

salinas y otras, ya que el agua se remueve antes de iniciarse el crecimiento; sin

embargo, el ensayo con filtro membrana tiene limitaciones en el anlisis de aguas

turbias o aguas con proporciones altas de bacterias no coliformes.

5.11 ENSAYO DE PRESENCIA-AUSENCIA DE COLIFORMES

En el ensayo de presencia-ausencia de coliformes un resultado positivo implica que

uno o ms organismos coliformes estaban presentes en la muestra de 100 mI, un

resultado negativo indica que no haba organismos coliformes. En este ensayo no se

cuantifica la cantidad ni el nmero ms probable de coliformes. El uso de esta tcnica

para control sanitario de aguas de consumo an no est reglamentado en Colombia, ni

en Mxico.

Para este ensayo se inocula medio de cultivo P-A, con 100 mL de muestra, en una

botella de cultivo que se incuba a 35 0.5 C y se inspecciona a las 24 y 48 horas para detectar reaccin cida. Cuando existen condiciones cidas, la fermentacin de la

lactosa forma un color amarillo en el medio de cultivo.

Entre las ventajas sealadas para este ensayo se incluyen: a) simplicidad; b) el

tiempo de transporte es menos crtico porque una disminucin del nmero de

coliformes no afecta el resultado final del ensayo, y c) se elimina la incertidumbre

asociada con el clculo del nmero ms probable.

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Entre las desventajas se indican: a) no cuantifica el nmero de coliformes y se pierde

la visin de la magnitud de la contaminacin, y b) hay que adquirir una nueva

concepcin del significado de los resultados.

En Estados Unidos, a partir de 1991, la EPA aprueba el uso del ensayo de presencia-

ausencia de coliformes fecales y totales como norma de calidad bacteriolgica. El

resultado del ensayo debe ser negativo en suministros de agua y, en caso contrario, se

exigen muestras adicionales y ms ensayos, adems de notificacin preventiva a los

usuarios.

5.12 ENSAYO CON MEDIO MMO-MUG (COLlLERT)

En este ensayo se inocula medio MMO-MUG, COLILERT, con muestra y se incuba

por 24 horas a 35 C. La apariencia, bajo luz normal, de una muestra clara es

indicadora de un resultado negativo par