Obras de saneamiento y reúso de aguas residuales en el Valle de México

Avances y tareas pendientes

Ernesto Espino de la O Gerencia de Agua y Saneamiento

Coordinación de Proyectos del Valle de México

Asociación Nacional de Fabricantes de Cal, A.C. Congreso Nacional de la Industria de la Cal 2012

Miércoles 24 de octubre de 2012 Querétaro, Qro.

Introducción

Control de inundaciones a través de la exportación de agua a la cuenca vecina.

Déficits de agua en Valle de México → superávits en el Valle del Mezquital

Condición Original

Condición Actual Fuente: OCAVM 3

3.0

18.4

-

5

10

15

20

1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000

Po

bla

ció

n, m

illo

nes

Crecimiento poblacional del Área Metropolitana de la Ciudad de México

Al aumentar la población, aumentó la demanda de agua

Fue necesario desarrollar fuentes complementarias de suministro en forma rápida y económica.

La principal fuente fue más pozos en el Valle y el resultado fue sobre-explotación y hundimientos del suelo.

4

5

Crecimiento de la ciudad del Siglo XV al Siglo XXI

El área urbana actual de la ZMVM es de 2,000 km2.

La superficie lacustre en el siglo XVI era de 2,000 km2 5

Arcillas compresibles

saturadas, lecho de los lagos

2. Nivel freático desciende

3. Aire llena espacios intersticiales en lechos granulares, zona vadosa

Sobre-explotación del acuífero y hundimiento del suelo

Medio granular saturado

Nueva infraestructura construida bajo las arcillas

1. Extracción de agua

4. Drenado de agua de las arcillas

Nivel original del suelo Lecho de río

“Paredes” en los bordos de los ríos

6

Fuente: OCAVM

Porcentaje de tratamiento de aguas residuales en localidades mayores a 50,000 habitantes

Situación del Saneamiento en México

Localidad Cobertura de tratamiento en 2009

Monterrey 98 %

Puerto Vallarta 93 %

Aguascalientes 98 %

Tijuana 89 %

Tuxtla Gutiérrez 83 %

Oaxaca 51 %

Puerto Peñasco 47 %

Valle de México 12 % 8

El Programa de Sustentabilidad Hídrica del Valle de México Un plan integral de manejo del agua

Metas

1. Sustentabilidad hídrica: revertir la sobre-explotación

del acuífero,

2. Emplear sólo agua residual tratada en riego agrícola,

3. Saneamiento de cauces a cielo abierto,

4. Desarrollar una fuente sustentable de suministro de

agua para el Valle de México,

5. Drenaje: prevenir la inundación de zonas urbanas.

Principales obras de saneamiento

1. Atotonilco: riego agrícola de

80,000 ha en el Valle del Mezquital y restauración de calidad de los acuíferos para su aprovechamiento para agua potable.

2. El Caracol: riego agrícola de

4,500 ha, restauración ecológica del Lago de Texcoco, recarga directa de acuíferos con agua residual tratada,

3. Zumpango: cancelación de

pozos de riego agrícola y recuperación del Vaso de Zumpango

4. Vaso El Cristo: riego agrícola,

liberación de agua del vaso de Guadalupe para agua potable y cancelación de pozos

Zum pango

10

PTAR Atotonilco

Ref.: www.sattler-ag.com/sattler-

web/static/media/pdf/

Ubicación de la planta

• 75 km al norte de la ciudad de México

• A 600 m de los portales de salida de los túneles Emisor Central Emisor Oriente

• En la cabeza del principal canal de riego del Valle de Tula,

• A un lado del río El Salto.

WWTP Watershed

divide

Dimensiones de la planta

Población servida 12’000,000

Área del terreno de la planta 160 ha

Movimiento de tierra 9,600,000 m3

Concreto 330,000 m3

Acero estructural 40,000 ton

Gasto de diseño 35 m³/s

1,100 millones de m³/año

….. pero su principal interés radica, más que en su tamaño,

en el papel preponderante que la planta juega en el alcance

de la meta de sustentabilidad hídrica del Valle de México

Una obra de grandes dimensiones, desde cualquier punto de vista……

Obra de toma

Principales áreas de procesos

Mono-relleno

Datos económicos y financieros pesos octubre 2009

Monto total de la inversión: 10,022 M$

Inversión en la construcción de la PTAR, M$ 9,389

Costo anual total 1,066 millones de $/año

Población servida 12 millones de habitantes

Costos unitarios:

89 pesos por habitante por año 1.05 $/m³

Costos por familia de cuatro miembros: 7 pesos por semana

15

Aportaciones proporcionales (Est. Propias)

DF 55%, 586 M$/año EdoMex 45% 480 M$/año

Numeralia del proyecto al 31 de octubre de 2012

· 210 mil m3 de concreto colocado.

· 708 mil m2 de membrana instalada en el monorrelleno

· Más de 9 millones de horas-hombre laboradas.

· 6,600 documentos de ingeniería realizados.

· Acero de refuerzo 33,054 tons

· Cimbra disponible 18,000 m2

· Personal de contratistas y obreros 2,300

· Personal técnico administrativo 560

· Empleos indirectos generados de inicio a la fecha 8,700 16

Ahorro de energía y control de emisiones de GEIs 1. El biogás derivado del procesamiento de lodos se utilizará para

generar electricidad y producir vapor. • La electricidad generada permitirá satisfacer 2/3 de la

demanda de la planta, aproximadamente 24 MW. • El vapor se utilizará para calentar los digestores anaeróbicos.

2. El lodo, estabilizado y deshidratado, se extenderá sobre el suelo en capas finas de no más de 15 cm de profundidad; una vez en su lugar, el lodo será periódicamente mezclado con discos de arado para eliminar la humedad y garantizar que la descomposición de la materia orgánica se produzca en condiciones aeróbicas.

Beneficios: 1. reducir el consumo de electricidad externa, 2. satisfacer los requerimientos de calor la planta, 3. reducir la cantidad de emisiones de gases de efecto

invernadero.

17

BANOBRAS Banco de desarrollo

Fideicomiso 2169

FONADIN Fondo de desarrollo de infraestructura

Contratista

Créditos Recursos propios

Subsidio, 49% de CC 51% de CC

60% 40%

Costo de Construcción, 9,389 M$

Esquema de contratación y financiamiento

Durante la construcción

CONAGUA Agencia

Ejecutora

Construcción de PTAR por Contratista

18

BANOBRAS Banco de desarrollo

Fideicomiso 2169

Contratista

Créditos comerciales

Recursos propios del contratista

60% 40%

Construcción de PTAR por Contratista

Esquema de contratación y financiamiento Durante la operación

CONAGUA Agencia

Ejecutora

CONAGUA Agencia

Ejecutora

Gobierno Federal

Gobierno del

Distrito Federal

Gobierno del

Estado de México

Pago

Anual 1,066 M$/año

Tarifas de agua y saneamiento

T2+T3 Op. & Mant.

Operación de PTAR por Contratista

Volumen de agua tratada = 1,000 Mm³/año

Costo unitario = 1.05 $ / m³, pesos octubre 2009

Costo unitario = 1.18 $ / m³, pesos junio 2012

T1 Capital

19

Calendario en revisión

20

Disminuir la incertidumbre de la contaminación de los productos agrícolas de la región.

Detener la contaminación de los ríos, manantiales y embalses receptores de las aguas residuales como la presa Endhó, que son focos de infección.

Beneficios de la planta de tratamiento…

Beneficios de la Planta

Proteger la salud de la población de la región y estados aledaños

Evitar la contaminación de productos agrícolas

22

Siguen conclusiones

El tratamiento de las aguas ayudará a mejorar la:

Salud. Higiene. Calidad de vida. Economía con productos de alta

calidad. Preservar los recursos naturales

y mejor equilibrio del medio ambiente.

El desarrollo armónico y limpio de la región.

23

PTAR El Caracol 1a etapa: reúso del agua tratada para riego agrícola y restauración ecológica

Proyecto El Caracol 1ª etapa

• Cancelación de pozos para riego de zonas agrícolas, 4,500 ha

• Riego de la zona de mitigación ambiental (PELT), 1,800 ha

Total: 6,300 ha con láminas de 1 m/año

6.3 Mm³/año=2m³/s

25

PELT y pozos agrícolas en la zona propuesta para riego con agua tratada

• 40 pozos @ de 30 l/s por pozo= 1,200 l/s.

• El acuífero está sobre-explotado.

• El nivel freático, en algunas zonas, se abate 1.45 m/año.

• En los últimos 30 años se ha abatido entre 40 y 50 m.

• El Proyecto busca extender la vida útil de los pozos de agua potable y garantizar el suministro de agua para riego.

Pretratamiento + Tratamiento Primario + Tratamiento Secundario + Desinfección

Con sistema de control de olores (línea base) y sin tratamiento de lodos

Calidad del efluente

NOM-003

Servicio público con contacto indirecto.

Tren de procesos Gasto de diseño: 2 m³/s

27

Estructura Financiera

Estructura Financiera %

FONADIN 40

Capital de Riesgo 20

Crédito 40

Plazos meses años

Periodo de Inversión 30 2.5

Periodo de Operación 246 20.5

Total 276 23

Calendario de eventos de PTAR El Caracol 1ª etapa

Evento Fechas Publicación de la convocatoria 15 mayo 2012 Recepción de ofertas 22 Ago. 2012 Fallo 11 Sep. 2012 Firma de contrato 30 Sep. 2012

Fechas tentativas

Evento

Plazo años

Fecha

Entrada en vigor de contrato 1 Dic. 2012 Inicio de período de inversión

2.5 1 Dic. 2012

Fin de período de inversión 1 Jun. 2015 Inicio de período de operación

20.5 1 Jun. 2015

Fin de período de operación 1 Dic. 2035

29

Caudal tratado

2 m3/s 63 Mm3/año

Inversión inicial 764 M$ Costos anual total 75 M$/año Costo unitario, sin FONADÍN 1.19 $/m3 Costo unitario, con FONADÍN 1.83 $/m3

Costo de tratamiento de PTAR El Caracol

30

PSHCVM Obras pendientes de saneamiento y reúso

PTAR El Caracol 2ª etapa: recarga directa de acuíferos

Área: 370 km2

Prof.: 600 m Fuente: CIGSA

Zona de estudio de condiciones hidrogeológicas CIGSA, 2011, 2012

Superficie estudiada 370 km2

Acuíferos estudiados 1. Cuautitlán-Pachuca 2. Texcoco 3. ZMCM

Alcances

Exploración geofísica

Censo de pozos

Piezometría

Hidrometría

Pruebas de bombeo

33

Abatimiento de los niveles freáticos CIGSA, 2011, 2012

El acuífero está en franco abatimiento, más de 60 m, en promedio, entre 1975 y 2011.

El abatimiento promedio anual es de 1.70 m por año.

La zona con mayor abatimiento es Los Héroes Tecámac.

34

Clasificación iónica del agua de los acuíferos

20

40

60

80

20

40

60

80

20

40

60

80

20

40

60

80

Ca Na+K HCO3 Cl

Mg SO4

M M

M

F F

F

C C

C

I

I

I

D

D

D

B

B

B

K K

K

L L

L

N N

N

A

A

A

J

J

J

E

E

E

G

G

G

H

H

H

SIMBOLOGIA

1

10

12

13 14

15

16

2

3

5

6

7 8

9

B POZO 14 (RAMAL REYES-ECATEPEC)

C POZO 16 (RAMAL REYES-ECATEPEC)

D POZO 26 (RAMAL REYES-ECATEPEC)

E POZO 31 LAS FUENTES (SAPASE)

F POZO 314 (SAPASE)

G POZO 315 (SAPASE)

H POZO 325 (SAPASE)

J POZO GAVM 2 (SAPASE)

K POZO SOMERO EL CARACOL

A BONITO ECATEPEC, POZO 35 (SAPASE) 5

15

12

14

7

10

8

9

I POZO 33 (RAMAL REYES-ECATEPEC) 13

6

16

L SAN CRISTOBAL (TEXCOCO) 2

M SAN RAMON 1 (TEXCOCO) 1

N SAN RAMON 2 (TEXCOCO) 3

Estudio hidro-geoquímico UASLP 2011

Pozos piloto y de monitoreo para pruebas de recarga.

Dos pozos de

recarga a 250 y

300 m y 4 pozos

de monitoreo.

Pruebas de recarga

con alternancia de

flujos

Pruebas de recarga de acuífero GeoPerSA, 2011, 2012

36

2ª etapa de El Caracol para la recarga directa

de acuíferos

Diseño conceptual • Tratamiento avanzado, efluente de

calidad equiparable a la del agua potable (NOM 014)

• Entorno urbano, • Restricción en uso de productos

químicos, • Control estricto de olores, • Tratamiento y disposición de lodos

fuera de la planta,

Capacidad y objetivos • 2 m³/s, con la posibilidad de

incrementar su capacidad en función de los estudios en proceso de recarga de los acuíferos Texcoco y Cuautitlán-Pachuca

Zum- pango

Zum- pango

37

Zona de recarga

38

PTAR Zumpango

Diseño conceptual

• Dos trenes de tratamiento, uno convencional y el otro con tratamiento terciario

• Planta en entorno urbano, • Control estricto de olores, • Tratamiento y disposición de lodos

fuera de la planta,

Capacidad y objetivos

• 1 m³/s de efluente con tratamiento avanzado para la recuperación en calidad y cantidad del Vaso de Zumpango

• 1 m³/s con tratamiento secundario para sustitución de pagua de pozos empleada actualmente en riego agrícola.

Zum- pango

Zum- pango

39

PTAR Vaso El Cristo

Diseño conceptual • Similar al de la PTAR El Caracol, • Entorno urbano, • Restricción en uso de productos

químicos, • Control estricto de olores, • Tratamiento y disposición de lodos

fuera de la planta,

Capacidad y objetivos • 2 m³/s para sustituir agua

subterránea que se usa actualmente en riego agrícola

• 2 m³/s para liberar para uso potable agua de la presa Guadalupe que actualmente se usa en riego agrícola.

Zum- pango

40

Tareas Pendientes Saneamiento Presa Guadalupe y planta

potabilizadora

Diseño conceptual • Control de descargas al vaso, • Planta potabilizadora, • Conducción

Capacidad y objetivos

• 1. 5 a 2 m³/s • Suministro de agua potable a la

ZMCM.

Zum- pango

Zum pango

41

Zumpango

San Diego-Tecámac 165 l/s

Jaltenco, 18 l/s

Zumpango sur, 114 (1,042 l/s en 2025)

Zumpango norte (501 l/s en 2025) San Juan Zitlaltepec

23 l/s

San Pablo de las Salinas, Alborada Jaltenco, Nicolás

Bravo, Quintana Roo, Bahía 403 l/s

Tultepec, 88 l/s

Melchor Ocampo 25 l/s

Potrero del Rey

Dren Chapultepec

Sadasi

Canal Cartagena 1,348 l/s

Nextlalpan

Margarita G. del Mazo

Jaltenco

Ma. Emilio Farías

Chiconautla 1.0 m³/s

Teotlalli

Tultepec

Las Salinas, Santiago Atocan

CFE 0.7 m³/s

Q PTAR

Q en m³/s

* Gasto y ubicación en función

de planes municipales de desarrollo

Descargas de aguas residuales en cuenca propia

Conteo de población 2005, dotaciones de agua CAEM,

proyecciones de CONAPO; época de secas, con 20% de aportación pluvial, en m³/s

2025 3.3 m³/s Demandas de agua residual

m³/s, promedios mensuales en época de secas

DR 088 Chiconautla 1.5

Gran Canal 0.5

Extracciones en los túneles 1.4

Salida de túneles 4.0

Total de agua para riego de Gran Canal 7.4

Reúso en vaso de Zumpango 2.0

Gasto ecológico de río Salado 1.1

Demanda total 11.0

Fuentes de agua residual del Gran Canal m³/s, estimados para el año 2025

Aportación de cuenca propia 3.3

Caudal en inicio de Gran Canal 7.7

Aportación total 11.0

•No incluye consideración por picos diarios de demanda para riego. •No incluye gastos extras de ciudad bicentenario Zumpango

Extracciones en túneles 1.4m³/s

Salida de túneles 4.0 m³/s

Suma de extracciones en Gran Canal 0.5 m³/s

PTARs Gran Canal

42

Aprovechamiento del Acuífero del Mezquital como nueva fuente de

suministro para el Edo. de Hidalgo y el Valle de

México

Diseño conceptual • Desarrollo de campo de pozos, • Potabilización, • Bombeo y conducción

Capacidad y objetivos • Sujeto a validación por estudios en

proceso, 5 a 8 m³/s, • Nueva fuente sustentable de agua

potable, • Restauración de balances hidráulicos

en los acuíferos del Mezquital y del Valle de México

Zum- pango

Zum pango

43

Tareas Pendientes Obras complementarias a la PTAR Atotonilco

Programa de saneamiento de la cuenca alta del río El Salto, entre canal Santo Tomás y la PTAR.

Objetivo: evitar recontaminación del agua tratada del TPQ

Control de descargas municipales en los distritos de riego del Valle de mezquital

Objetivo: Evitar recontaminación del efluente tratado del TPC.

44

Costos estimados de nuevas plantas de tratamiento

Proyecto Nivel de

tratamiento

Caudal de diseño m3/s

Costo del proyecto

M$

Reúso

El Caracol, 2a etapa Avanzado *2.0 1,950

Zumpango, tren 1 Secundario 1.0 488

Zumpango, tren 2 Avanzado 1.0 975

Vaso El Cristo Secundario 4.0 1,950

Sumas 8.0 5,363

Sanea-

miento

Gran Canal, cuenca propia Secundario 3.5 1,706

Gran Canal, Nextlalpan Secundario 7.5 3,656

Huehuetoca Secundario 0.5 244

Berriozábal Secundario 1.0 488

Sumas 12.5 6,094

Total 20.5 11,457

45

* El caudal de recarga y, consecuentemente, el gasto de diseño de la PTAR El Caracol - 2ª Etapa, puede incrementarse en forma sustantiva.

Conclusión

Resulta difícil entender porque

cuesta tanto trabajo aceptar que,

así como lavamos los platos

después de cada comida para que

estén limpios y listos para la

siguiente comida, así debiera ser

con el agua que usamos.

El aceptar este simple concepto

es un pre-requisito para alcanzar

un verdadero manejo sustentable

del agua

IWA Water 21, agosto 2012, página 2

46

Gracias

Ernesto Espino de la O

Gerente de Agua Potable y Saneamiento

Coordinación General de Proyectos Especiales de Abastecimiento y

Saneamiento

Comisión Nacional del Agua

Insurgentes Sur 1228 - 6o. piso, Del. Benito Juárez 03200

Tel. 5559 2691 Ext. 5519, 5559-5105

ernesto.espino@conagua.gob.mx

Representantes sociales/canales oficiales:

Reuniones con los diversos líderes sociales de la región como el gobernador, secretarios de estado, presidentes municipales, líderes ejidales, eclesiásticos, militares, universitarios y medios de comunicación

Población/canales informales:

Presentaciones de una obra de teatro y de un cuentacuentos en diversos foros de Atotonilco, Tula y Tepeji

Acciones de Comunicación Social

Reunión de CONAGUA con ejidatarios

Canales oficiales

Se distribuyeron 20 mil folletos y 20 mil cuadernillos sobre los beneficios de la planta de tratamiento en los municipios: Tula, Tepeji y Atotonilco

Canales oficiales

Canales oficiales

Participaron cerca de 5 mil personas de las universidades: Politécnica Francisco I. Madero, Universidad Tecnológica Tula-Tepeji, Universidad Tecnológica del Valle del Mezquital, Instituto Tecnológico de Pachuca, Escuela Superior de Tepeji y Diócesis de Tula, entre otros

• 6 presentaciones • En Atotonilco, Tepeji del Río y Tula de Allende • 2 mil 500 asistentes

Obra de teatro “Flora”

Canales no oficiales

Obra de teatro “Flora”

Canales no oficiales

Cuentacuentos

• 36 funciones • 9 mil niños • Atotonilco, Tepeji del Río y Tula de Allende

Canales no oficiales

Saneamiento y sustentabilidad hídrica en el Valle de México

1. Saneamiento • En el año 2010 el promedio anual de aguas residuales colectadas por la

red de drenaje de la ZMCM fue de 57 m³/s, de los cuales sólo 8 m³/s recibían algún tipo de tratamiento.

2. Sustentabilidad Hídrica • La extracción de agua de los acuíferos del Valle de México se estima entre

49 y 59 m³/s y su recarga en 32 m³/s, la tasa de agotamiento es del orden

de 17 a 27 m³/s, equivalentes a 850 millones de metros cúbicos por año.

• Los mantos freáticos se abaten a razón de 1.5 a 2.0 metros por año. • Los hundimientos ocasionados por la sobrexplotación de los acuíferos

alcanzan valores de 40 o más centímetros por año en las zonas aledañas al vaso del Lago de Texcoco.

Fuente: Estadísticas del agua de la Región Hidrológica XIII, Edición 2011, CONAGUA, SEMARNAT, pp. 84 y 130 a 137

Acciones específicas para alcanzar la sustentabilidad hídrica

1. Sustitución de aguas de pozos que se usan para riego agrícola por agua residual tratada: 8 m³/s

2. Recarga directa al acuífero con efluente de plantas de tratamiento avanzado de agua residual: 4 m³/s

3. Desarrollo de una nueva fuente sustentable de suministro de agua potable para el Valle de México con excedentes del acuífero del Mezquital, 5 m³/s

Total 17 m³/s Reducción en la sobrexplotación de los acuíferos de la ZMCM de

27 a 10 m³/s Equivalentes a 315 millones de metros cúbicos por año

57

Descripción

Estudio de Factibilidad Ambiental

Ingeniería Básica y ante-presupuesto, y versión

preliminar de documentos de licitación del CPS.

Estudio de tratabilidad del proceso avanzado

para recarga (mesa de laboratorio)

Hidro-geoquímica de los acuíferos de la zona,

Evaluación de riesgo de contaminación de

acuíferos, SIG,

Programa de Desarrollo Agropecuario / Forestal,

Topografía, geotecnia y alternativas de

cimentación,

Caracterización del agua residual influente.

Descripción

Manifestación de Impacto Ambiental.

Dictamen técnico, económico y ambiental

Dictamen jurídico y modelo financiero

Anteproyecto de obras complementarias

Memoria técnica y estimados de inversión

inicial y de contraprestación anual

Estudio Costo-Beneficio

Licitación de Gerencia Externa de Proyecto Y

Supervisión

Estudio línea base de olores

Proyecto Asociación Público-Privada

Planeación y estudios asociados al proyecto El Caracol

Valle del Anáhuac Siglo XV

Balance hidráulico por precipitación y evaporación

La desaparición de superficie lacustre rompe el equilibrio.

El riesgo de inundaciones de la zona urbana se vuelve una constante a lo largo de la vida de la ciudad de México

Al poniente: Sierra de Las Cruces

Al oriente: Sierra Nevada (Ixtla. y Popo.)

Al norte: Sierra de Pachuca

Al sur: Sierra de Chihinautzin

Sierra de Guadalupe

Tomado de blog “especies en acción”, 2011 58