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
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
Top Related