Tratamiento de las Aguas Servidas: Situacin en Chile. Pablo Andrs Baraao D.(1), Luis Alejandro Tapia A.(2) 1. Ms C, Ingeniero Civil Celulosa Arauco y Constitucin S. A. - Chile. 2. Ingeniero Qumico, Asociacin Chilena de Seguridad. RESUMEN La promulgacin de diversas normativas ambientales durante la ltima dcada ha impulsado de maneraimportantelaconstruccindeplantasdetratamientodeaguasservidas(PTAS)en Chile, aumentando la cobertura de saneamiento ambiental desde prcticamente cero en 1994 aun66%acomienzosde2004.Eneste trabajosepresentanlosresultadosdeuncatastrode las tecnologas usadas y de las principales caractersticas de las PTAS de Chile. Se revisaron los antecedentesde373plantas,informacinconlacualserealizunperfiltecnolgicodeeste sector,incluyendounanlisisdecompetitividadentrelasdistintasalternativasexistentes.Se observaunusoadecuadodelastecnologasdisponiblesparaunsaneamientoprimarioy secundario de los efluentes, pero existe una carencia significativa de tratamiento avanzado y de los procesos asociados a la desinfeccin. (Baraao PA, Tapia LA. 2004. Tratamiento de las Aguas Servidas: Situacin en Chile. Cienc Trab. 6 jul-sept; (13):111-117) Descriptores:CHILE;PLANTASDETRATAMIENTODEAGUASRESIDUALES;TRATAMIENTODE AGUASRESIDUALES;TRATAMIENTOPRELIMINAR;DESGRASADO;DESARENADORES; TRATAMIENTOSECUNDARIO;TRATAMIENTOBIOLGICO;LODOSACTIVADOS;LAGUNAS AERADAS;ZANJASDEOXIDACIN;TRATAMIENTOAVANZADO;CLORACION;TRATAMIENTODE LODOS. INTRODUCCIN Acomienzosdeladcadadelos90comenzenChile,enformaincipiente,elprocesode construccindeplantasdetratamientodeaguasservidas(PTAS).Desdeelao2000,conla publicacindelaNormadeEmisindeResiduosLquidosaAguasMarinasyContinentales Superficiales(MinisterioSecretaraGeneraldelaPresidencia,Chile.2001),elprocesose acelersignificativamente.Hoy,aproximadamenteel66%delapoblacindescargasusaguas servidas a sistemas que cuentan con tratamiento. Dicha norma de emisin estableci un plazo de 5 aos para la construccin de los sistemas de tratamiento para las instalaciones existentes, plazoquevenceenmayode2005,porloquelacoberturadeberaseguiraumentandoenel corto plazo. La gran diversidad de climas y caractersticas de las localidades en Chile ha creado un panorama bastanteparticulardediferentestecnologasusadasdeacuerdoalasnecesidadesyubicacin geogrfica de stas. Es as como, por ejemplo, en el norte del pas es comn encontrar plantas que utilicen lagunas como sistema de tratamiento secundario, mientras que en el extremo sur el 100% de las plantas usan la tecnologa de lodos activados. Por otro lado, algunas tecnologas que son comunes en otras partes del mundo no se han utilizado en Chile. Porlotanto,larevisindelascaractersticasdelasdistintasPTASconstruidasenChilepuede ayudar a sacar importantes conclusiones no slo sobre la situacin actual del tratamiento de las aguasservidas,sinoquetambinsobrelasprincipalescarenciasylasperspectivasfuturasde este tema en el pas. En este artculo se revisaron las caractersticas principales de todas las PTAS de Chile de las que sepudoobtenerinformacin.Conestainformacin,seanalizaronlasaplicacionesy alternativasquepresentanenChilelasdistintastecnologasdetratamiento,enespecial aqullas de tratamiento secundario. METODOLOGA ElcatastrosebasendoslistadosdePTASautorizadas:aqullasaprobadasporelSistemade EvaluacindeImpactoAmbiental(SEIA)yaqullasautorizadasporlaSuperintendenciade ServiciosSanitarios(SISS).EnelSEIAhansidoaprobados330proyectoscorrespondientesa PTAS de origen domiciliario que atiendan a una poblacin igual o mayor a 2.500 habitantes, los quecorrespondena15EstudiosdeImpactoAmbiental(EIAs)y315DeclaracionesdeImpacto Ambiental (DIAs). Serevisaronlossiguientesantecedentesdecadaplanta:existenciaytipodetratamiento preliminar, tratamiento primario, tratamiento secundario, tratamiento avanzado, desinfeccin, tratamientodelodos,costo,caudaldediseo,poblacinatendidayubicacingeogrfica.Las Figuras1y2presentanlosmodelosdedistribucindelasaguasservidasydeconfiguracin tpica de una PTAS utilizados en este estudio. Paraelclculodelcosto,seconsiderelcostoestablecidoenelmarcodelSEIA,endlares estadounidenses.Enaquelloscasosenlosqueelproyectoinclualaconstruccinde alcantarillado,seintentconsiderarsloelcostodelaplantadetratamiento,excluyendoel sistemaderecoleccin.Esteclculoserealizenbaseacuatroproyectosque,incluyendo alcantarillado, presentaban adems su presupuesto desglosado. En base a estos cuatro datos se calculunfactorpromedioparaestimarelcostodealcantarillado,elquefueaplicadoalos dems proyectos. Paraelclculodelapoblacinatendida,seconsiderlapoblacinestimadaalmomentodel inicio del proyecto o, en su defecto, la poblacin a 2003. En aquellos proyectos en los que esta informacinestabadisponibledelSEIA,seconsideraqulla,mientrasqueparaelrestose estimlapoblacinhacia2003enbasealosdatosdelltimocensodisponible(Instituto Nacional de Estadsticas, Chile 1994). RESULTADOS Tratamiento Preliminar Elobjetivodeltratamientopreliminar,tambinllamadopretratamiento,eseliminarcualquier elementoquepuedaentorpeceralgunadelasetapassiguientesdeltratamiento.Los principaleselementosobjetivosdeestaetapasonlosslidosgruesos,laarenaylosaceitesy grasas(EckenfelderandGrau1992).EnChile,el64%delasPTAStienenalgntipode tratamiento preliminar, siendo las rejas el ms comn. La mayora de las PTAS que no cuentan conestaetapa de tratamientocorresponden,engeneral,a plantascompactasqueatienden a pequeas poblaciones. Losslidosgruesos,plsticos,ramasyotroselementosquepuedentaparlastuberaso provocardaosenlasinstalacionessontpicamenteremovidosmediantebarrasyunsistema derejas.Lasrejaspuedenincluirmsdeuntamaodetamiz,yser,asuvez,manualeso automticas.EnChilelasrejassonpartedeltratamientopreliminardetodaslasplantasque tienen esta etapa, es decir, un 64% del total. Las plantas pequeas suelen tener un solo tamiz y delimpiadomanual(tpicamenteunavezalda),mientrasqueplantasmsgrandessuelen incorporar dos, o hasta tres tamaos de tamices, y frecuentemente un sistema automtico de extraccin de los slidos. Figura 1. Modelo de distribucin de las aguas servidas previo al ingreso a una PTAS. Figura 2. Configuracin tpica de una planta de tratamiento de aguas servidas. La arena es removida en un desarenador, con el objetivo de evitar la abrasin de las tuberas y sudeposicinenlosestanques(sedimentadoresprimariososecundarios).Eldesarenador puedeseraireado,conelfindelavarlaarenayalmismotiempoevitarlasedimentacinde materia orgnicaque requiere estabilizacin posterior junto con la arena inorgnica. El 45% de las plantas catastradas incorporan este tipo de equipos. Losaceitesylasgrasas,quepuedencolmatarlastuberasyequipos,sonremovidostambin duranteeltratamientopreliminarenundesgrasador.Elmecanismoderemocindeestos equipos es tpicamente la flotacin, y ellos pueden ser independientes o estar incorporados al desarenador,aprovechandolaaeracindeesteltimo.El23%delasPTAScuentanconun desgrasador, siendo por lo tanto el tipo de tratamiento preliminar menos usado en Chile. Tratamiento Primario Elobjetivodeltratamientoprimarioeslaremocindelamateriaorgnicasuspendida(Diehl andJeppsson1998),pudiendolograrunarelativamentealtaremocindemateriaorgnicaa bajocosto.Lasprincipalestecnologasparalaremocindeslidossonlasedimentacinyla flotacin, siendo la flotacin que usa aire disuelto la ms comn (DAF, por sus siglas en ingls). EnChile,sloun11%delasPTASincorporantratamientoprimario,delascualesel90% corresponde a sedimentacin. No obstante el bajo porcentaje global, todas las plantas de gran tamao incorporan esta etapa en el tratamiento. Tratamiento Secundario Elobjetivodeltratamientosecundarioeslaremocindelamateriaorgnicadisuelta(Gaudy andGaudy1971),tpicamentemedidacomolafraccinsolubledelademandabioqumicade oxgeno(DBO).Estaetapadeltratamientoesmuchasvecesvistacomolaprincipaldeuna plantadetratamiento,ylaquedefinecomobiolgicoaaquellosprocesosqueutilizan organismos biolgicos para la remocin de la materia orgnica. LasprincipalestecnologasdisponiblesenChilesonloslodosactivados,lagunas,sistemasde medio fijo y los lombrifiltros. LatecnologadelodosactivadoseslamscomnenChile,siendoutilizadaenel61%delas PTAS en sus diferentes variaciones: lodos activados convencionales, aeracin extendida, zanjas de oxidacin y reactores batch secuenciales. Dentro de las distintas tecnologas de lodos activados, la ms utilizada es la aeracin extendida (62%dellasplantasdelodosactivados),seguidadeloslodos activadosconvencionales(20%), las zanjas oxidativas (10%) y los reactores secuenciales batch (8%). Laslagunassontecnolgicamentemssimples,ypuedenteneraireacinmecnica(lagunas aireadas) o no tenerla (lagunas facultativas o de estabilizacin). Las lagunas son utilizadas en el 23% de las PTAS, en especial en comunidades pequeas y en la zona centro-norte del pas. De lasplantasqueutilizanlatecnologadelagunas,el75%correspondealagunasaireadas, mientrasqueel25%restantecorrespondealagunasdeestabilizacin.Cabedestacarque muchas de las actuales lagunas aireadas fueron lagunas de estabilizacin durante algunos aos, yselesincorporaireacinforzadacuandolacargacontaminantesobrepaslacapacidad depuradora de la laguna de estabilizacin. Los sistemas de medio fijo son poco utilizados en Chile, representando slo el 4,2% del total de las PTAS. Las tecnologas ms usadas son las de sistemas rotatorios (en especial la denominada biodiscos) y los filtros biolgicos. Otratecnologausadacomotratamientosecundarioesladenominadalombrifiltro, desarrolladaporlaUniversidaddeChile(FundacinparaLaTransferenciaTecnolgica, UniversidaddeChile.2004)yqueesusadaporun3,9%delasPTAS.Enesteprocesolos residuos son transformados en humus por lombrices. Losemisariossubmarinossontambinutilizadoscomounaalternativaparaeltratamiento secundario,losqueaprovechanlascondicionesdedispersinydepurificacinnaturaldel ocano para tratar las aguas servidas. En Chile, los emisarios representan el 8,1% de las PTAS. Alafecha,latecnologademembranas,quehatenidoundesarrollomuyimportanteenel mundodurantelaltimadcada,tantoparatratamientosecundariocomoparatratamiento avanzado, no se utiliza en Chile. Competitividad de las Distintas Tecnologas de Tratamiento Secundario Conelobjetivodecompararlacompetitividaddelasdistintastecnologasdeacuerdoala poblacin atendida, se graficaron todas las plantas con informacin disponible segn costo (en US$)ypoblacin.Elresultadosedividiencuatrorangossegnpoblacin:menosde1.000 habitantes(Figura3),entre1.000y10.000habitantes(Figura4),entre10.000y150.000 habitantes (Figura 5), y ms de 150.000 habitantes (Figura 6). De los grficos presentados es posible sacar las siguientes conclusiones: Los lodos activados modalidad aeracin extendida son muy usados en localidades pequeas, a costos relativamente variables, y nunca en localidades de ms de 40.000 habitantes. Losreactoressecuencialesbatchsondebajocostoenlocalidadespequeas,perosucosto aumenta significativamente para localidades ms grandes. Laslagunassonunatecnologadebajocosto,yusadaenlocalidadesdehasta3.000 habitantes. Los emisarios son comparativamente caros en localidades pequeas (10.000). Loslombrifiltrossonbaratosdeconstruirysonusadosenlocalidadesdehasta3.000 habitantes. Loslodosactivadosconvencionalessonlatecnologamsusadaenlocalidadesdemsde 50.000 habitantes, y la nica, usada donde hay ms de 150.000 habitantes. Laszanjasoxidativassoncomparativamentebaratasenlocalidadesdemenosde1.000 habitantes; es una tecnologa competitiva por precio hasta los 10.000 habitantes y no es usada cuando la poblacin supera los 50.000 habitantes. Enelrango10.000a150.000habitantesexistenvariasalternativasquesoncompetitivasen cuanto a costo versus poblacin atendida. Entrminoscuantitativos,lacompetitividaddelasdistintasalternativasdetratamiento secundario fue estimada en base al costo por habitante promedio, es decir, dividiendo el costo total de la PTAS por el nmero de habitantes servidos. Estos costos por habitante promedio se consideran slo vlidos en el rango de tamao en el cual cada tecnologa es usada, y no deben tomarsecomovaloresdereferenciaparaestimarelcostodeunaPTASensituacionesenlas quelatecnologaconsideradanoseadeusohabitual.Losresultadosdeesteanlisisse presentan en la Tabla 1. Tabla 1. Costo por habitante promedio segn tecnologa de tratamiento secundario. Tratamiento Terciario Elobjetivodeltratamientoterciario,oavanzado,esremovercualquierotroelementono deseado(Eckenfelder2000).Estaetapadeltratamientoestgeneralmenteenfocadaala remocin de nutrientes (nitrgeno y fsforo). Actualmente slo el 8% de las PTAS en Chile tiene algn tipo de tratamiento terciario, siendo las tecnologas ms usadas la remocin biolgica de nitrgeno y fsforo (65% del total), y la remocin qumica de fsforo (30% del total). Llamalaatencinque,deltotaldeplantascontratamientoavanzado,el80%seubicaenla X Regin.Estasituacinsedebe,enparte,aquelanormadeemisindenutrientes(NyP)a lagos es cinco veces menor que aqulla para la descarga de nutrientes en ros. No obstante, es posibleobservarqueel54%delasPTASqueposeentratamientoavanzadonodescargansus aguasalagos,niarosquedescarguenposteriormenteenlagos,porloqueenteorano requeriran de esta etapa de tratamiento. Por el contrario, existe un alto nmero de PTAS que, descargando a lagos, no poseen tratamiento avanzado ni remocin de nutrientes. Desinfeccin Elobjetivodeladesinfeccinesremoverorganismoseventualmentepatgenosparaelser humano (Olsson and Newell 1999). Como indicador, se utiliza el nmero de coliformes fecales por100ml,cuyanormadeemisinesde1.000coliformes(100ml)-1,loqueequivaleala norma de calidad de agua para usos recreacionales. El 90% de las PTAS cuenta con una etapa de desinfeccin de los efluentes finales. De las plantas quenocuentancondesinfeccin,el80%correspondeaemisariossubmarinos,loscualesno estn forzados a desinfectar porque la norma de emisin fuera de la zona de proteccin litoral no establece un mximo de coliformes fecales. LastecnologasusadasenChilecorrespondenacloracin(76%deltotal)yalosrayos ultravioleta(UV,24%deltotal).Laalternativadelozono,ampliamenteusadaenotrospases (Tchobanoglousetal2003),noseutilizaenChile.Sibienestaltimatecnologagenera subproductosmenosproblemticosqueelcloro(Tchobanoglous2003),losaltoscostosde capital hacen del ozono menos atractivo comercialmente. Lamayora delas plantasutilizacloracinen baseahipoclorito(62%),enespecialenaquellas plantasqueatiendena poblacionesmenores de40.000 habitantes.El38%restanteutilizagas cloro,tecnologaqueesusadaenlamayoradelasPTASdelocalidadesconmsde40.000 habitantes. De aquellas plantas que utilizan cloracin,el26%incluyeelprocesodedecloracin,esdecir,laremocindelclororesidual antesdedescargarelefluentefinalenelmedioambiente,conelobjetivodereducirla toxicidad a los peces (Cleseri et al 1998). Por su parte, la tecnologa UV se utiliza principalmente en plantas que atienden a una poblacin de menos de 35.000 habitantes, y slo en plantas de lodos activados y lombrifiltros. Tratamiento de Lodos El objetivo del tratamiento de los lodos es estabilizar aquellos lodos biolgicos que lo requieran (Grady1999),conelfindeevitarunadegradacinnaturaldestosconlosimpactos ambientales negativos asociados (malos olores y emisiones de metano y cido sulfhdrico). Esta etapa del tratamiento es necesaria para los lodos provenientes de sistemas de lodos activados convencionales y de los sistemas con medio fijo. Eventualmente, dependiendo de la operacin, puede requerirse un tratamiento de lodos para sistemas de aeracin extendida y en reactores batch. Las lagunas y los lombrifiltros, por su prolongado tiempo de residencia, no requieren de estabilizacin,perosdeunretiroespordico(unavezalao,aproximadamente)yde disposicin final. Actualmente,el60%delasPTASdelodosactivadosconvencionalesrealizatratamientode lodos,aligualqueel25%delasplantasdeaeracinextendida,el30%deaqullascon reactores batch y el 40% de las plantas con medio fijo. Laestabilizacindeloslodosserealizageneralmentemedianteelprocesobiolgicode digestin,laquepuedeseraerbica(conadicindeaire)oanaerbica(enausenciade oxgeno).LadigestinaerbicaeslaalternativamsusadaenChile(enun80%delasPTAS), mientras que la digestin anaerbica, pese a ser menos popular, es utilizada en las plantas de mayortamao,debidoalosmenorescostosoperacionalesyalatractivoenergticoque significalageneracindemetano.Elcompostaje,siendounatecnologaeconmicayviable para el tratamiento de los lodos provenientes de plantas de lodos activados (Hackett 1999), no es usado en Chile. Luegodelaestabilizacinesnecesariodeshidratarellodo,esdecir,reducirsucontenidode agua.Esteprocesoporlogeneralserealizaendistintasetapas,siendolasmscomunesun espesado gravitacional, seguido por una deshidratacin mecnica y, eventualmente, un secado posterior en canchas de secado. Enel95%delasPTASserealizaalgn tipode deshidratacin, mientras queenel5%restante los lodos son extrados directamente del estanque aireado por un camin limpia-fosas para ser trasladadoaunaplantadetratamientodelodoscercana.Elespesamientogravitacionales usadoenel53%delasplantasquerealizanalgntipodedeshidratacin,ladeshidratacin mecnica en un 42% y las canchas de secado en un 25%. La suma de 120% de estas alternativas significaqueaproximadamenteun20%delasplantascuentaconmsdeunaetapade deshidratacindelodos.Encuantoalastecnologasdedeshidratacinmecnica,el64% corresponde a centrfugas, mientras que el 36% corresponde a filtros banda o filtros prensa. Seobservquelatecnologadecanchasdesecadoesutilizadaprincipalmenteasociadaalas plantasconaeracinextendida,nosiendousadaporlasplantasdelodosactivados convencionales. Unnmeroreducidode plantas(3%)realiza una estabilizacin adicional dellodopreviamente tratado, mediante la adicin de cal. Figura 7. Nmero de PTAS autorizadas por ao (Fuente: Superintendencia de Servicios Sanitarios, 2004). Ladisposicinfinaldeloslodosestabilizadospuederealizarseenunrellenosanitariocomn, juntoconlosresiduosmunicipales,oenunrellenosanitarioexclusivo(tambindenominado monofill), alternativa que es usada principalmente por las grandes PTAS. EVOLUCIN Y DISTRIBUCIN GEOGRFICA Si bien desde 1916 se exiga la neutralizacin de los efluentes previa a la descarga a cuerpos de aguassuperficiales(Ley 3.133),no fuesinohastalapromulgacindelDecretoSupremoN90 de2000(MinisterioSecretaraGeneraldelaPresidencia,Chile.2001), queestablecela norma deemisinparalasdescargasderesiduoslquidosaaguasmarinasycontinentales superficiales, que se comenzaron a construir la mayora de las PTAS a lo largo de Chile. De acuerdo a datos de la Superintendencia de Servicios Sanitarios (SISS, ver Figura 7), es posible observar un claro aumento en el nmero de plantas autorizadas despus del ao 2000. Si antes deesafechaseautorizabanmenosde15plantasporao,lacifraaumentamsde25 despus de la promulgacin del DS 90/2000. Enlaactualidad,estratadoel66%delasaguasservidasdelpas,situacinquees particularmente alta en las ciudades. En relacin a la cantidad de localidades que poseen PTAS, el porcentaje vara de 64% para las ciudades, 42% para los pueblos y slo 7% en las aldeas. Sin embargo,estaproporcindelocalidadesquecuentancontratamientovaradereginen regin, situacin que est ilustrada en la Tabla 2. Tabla 2. Porcentaje de localidades que cuentan con tratamiento de aguas servidas. La investigacin se realiz en el Programa de Asistencia Ambiental de la ACHS.