Memoria PTARJuanjui

Proyecto: “Proyecto de Ampliación y Mejoramiento del Sistema de Agua Potable y Alcantarillado de la Ciudad de Juanjui”

AMPLIACIÓN Y MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO DE LA CIUDAD DE JUANJUI

MEMORIA DESCRIPTIVAPLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES


INDICE

INDICE........................................................................................................................................ iDISEÑO DEFINITIVO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE JUANJUI....11. INTRODUCCION.................................................................................................................11.1 Generalidades...............................................................................................................11.2 Ubicación.......................................................................................................................12. ANTECEDENTES.................................................................................................................12.1 Estudios Previos y Estudio de Factibilidad.....................................................................13. NORMAS DE DISEÑO.........................................................................................................24. BASES DE DISEÑO..............................................................................................................24.1 Población.......................................................................................................................24.2 Cantidad de Aguas Residuales Crudas...........................................................................34.3 Calidad del Agua Residual Cruda...................................................................................34.4 Resumen de las Bases de Diseño...................................................................................45. ASPECTOS INTRODUCTORIOS PARA EL DISEÑO DEFINITIVO DE LA PTAR..........................55.1 Área de drenaje.............................................................................................................55.2 Área reservada para la construcción de la planta de tratamiento................................55.3 Caudal de tratamiento..................................................................................................55.4 Marco legal vinculado con las aguas residuales............................................................55.5 Conceptos básicos.......................................................................................................115.6 Resumen de los Criterios de Diseño............................................................................176. PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES........................................................186.1 Cámaras de bombeo...................................................................................................196.2 Cámara de llegada y medidor de caudal.....................................................................196.3 Cámara de reja............................................................................................................196.4 Medidor de caudal......................................................................................................206.5 Desarenador................................................................................................................206.6 Conducción y distribución del agua residual cruda.....................................................216.7 Estructuras de ingreso a lagunas facultativas..............................................................226.8 Lagunas facultativas....................................................................................................226.9 Estructuras de recolección e ingreso a lagunas de maduración..................................236.10 Lagunas de maduración..............................................................................................236.11 Recolección y disposición final....................................................................................246.12 Perfil hidráulico...........................................................................................................246.13 Borde Libre – laguna facultativa y maduración...........................................................246.14 Residuos y disposición final de lodos..........................................................................246.15 Facilidades administrativas.........................................................................................257. CONDICIONES PARA EL ADECUADO FUNCIONAMIENTO DE LA PTAR JUANJUI...............25


DISEÑO DEFINITIVO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE JUANJUI

MEMORIA DESCRIPTIVA

1. INTRODUCCION

1.1 Generalidades

El presente proyecto corresponde a la Memoria Descriptiva de la Planta de Tratamiento de aguas Residuales correspondiente al proyecto “Ampliación y Mejoramiento del Sistema de Agua Potable y Alcantarillado de la ciudad de Juanjui”, que se desarrolla por encargo de………………………………………………………………………………...............................

Con el presente estudio, se ha previsto solucionar el problema de recolección y tratamiento de las aguas residuales de la ciudad de Juanjui, dotándole de un adecuado sistema de recolección y tratamiento de las aguas residuales, para lo cual se tendrá que mejorar y ampliar la infraestructura existente; proyectándose en sistema de saneamiento en una primera etapa, en donde la cobertura de alcantarillado será del 91.5.0%. Al año horizonte del proyecto y definido para el 2030, la cobertura será del 92.0%.

1.2 Ubicación

La ciudad de Juanjui, capital de la provincia de Mariscal Cáceres, se ubica a orillas del río Huallaga, en el departamento de San Martín a XXX km al sur-este de la ciudad de Tarapoto, siendo su posición geográfica de 1416’20” de Latitud Sur y 7338’08” de Longitud Oeste.

La ciudad de Juanjui está localizada en la cuenca del río Huallaga. La ciudad tiene una extensión de XXX ha y alberga a una población de 30,675 habitantes, la misma que se asientan en la margen izquierda del río Huallaga sobre terrenos planos colinas. La altitud promedio de la ciudad es de XXXX msnm. Los límites de la ciudad por la margen Este ……………………………………………………………...

En la actualidad, la ciudad de Juanjui no cuenta con sistemas de tratamiento de aguas residuales, siendo los desechos líquidos descargados directamente al río Huallaga.

2. ANTECEDENTES

FALTA

2.1 Estudios Previos y Estudio de Factibilidad

FALTA


3. NORMAS DE DISEÑO

Para el diseño y cálculo de cada uno de los procesos de tratamiento de aguas residuales para la ciudad de Juanjui, se ha respetado las Normas Técnicas del Reglamento Nacional de Edificaciones – RNE, en especial la Norma OS.090 – Plantas de tratamiento de aguas residuales, publicado en junio del año 2006.

De otra parte, el Reglamento Nacional de Edificaciones de junio de 2006, en el Título I – Generalidades - capítulo G.010 - Consideraciones Básicas – especifica en su Artículo 1 “El Reglamento Nacional de Edificaciones tienen por objeto normar los criterios y requisitos mínimos para el Diseño y Ejecución de las Habilitaciones Urbanas y las Edificaciones, permitiendo de esta manera una mejor ejecución de los Planes Urbanos”. Por tanto, en el diseño se ha aplicado el concepto que las Normas Técnicas establecen los requisitos mínimos para el diseño de las diferentes obras civiles que conformarán la planta de tratamiento de aguas residuales de la ciudad de Juanjui, quedando el proyectista en libertad de aplicar criterios adicionales y complementarios que garanticen el adecuado funcionamiento de la instalación de tratamiento.

4. BASES DE DISEÑO

Las bases de diseño correspondiente al presente proyecto son:

4.1 Población

La población total estimada de la ciudad de Juanjui al año 2011 es de 30,675 habitantes y se calcula que al año 2031 correspondiente al horizonte del proyecto, ascenderá a 47,716 habitantes de los cuales se considera que serán atendidos 43,899 personas, es decir el 87.8% del total de la población. La población total, nivel de cobertura y población servida para diferentes períodos del proyecto de la ciudad de Juanjui se presenta en el cuadro 4.1.

Cuadro 4.1.- Población Total, Cobertura y Población Servida

Año Población Total (Hab)

Cobertura (%) Población Servida (Hab)

0 2010 30,675 56.9% 17,4421 2011 31,128 85.0% 26,4595 2015 33,007 88.0% 29,047

10 2020 36,413 91.5% 33,31815 2025 41,175 92.0% 37,88220 2030 47,716 92.0% 43,899

Fuente: Elaboración propia


4.2 Cantidad de Aguas Residuales Crudas

La cantidad de aguas residuales municipales a ser drenado por el sistema de alcantarillado y tratado por la planta de tratamiento de aguas residuales y especificados en el estudio de factibilidad se indica en el cuadro 4.2.

Cuadro 4.2.- Caudales a ser Drenados a la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales

AñoPoblación

ServidaCaudal Promedio Caudal Máximo

Hab m3/d L/s m3/d L/s0 2010 17,442 3,497 40.5 6,295 72.91 2011 26,459 4,576 53.0 8,237 95.35 2015 29,047 5,021 58.1 9,038 104.6

10 2020 33,318 5,760 66.7 10,368 120.015 2025 37,882 6,547 75.8 11,785 136.420 2030 43,899 7,589 87.8 13,661 158.1Fuente: Elaboración propia

4.3 Calidad del Agua Residual Cruda

El estudio de caracterización indica que la contribución de carga orgánica es de 41 g DBO/hab-día, las cuales, en el marco del conocimiento actual resultan muy bajas. Por esta razón y como medida de seguridad, se ha recurrido a la Norma Técnica OS.090 –Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales- del Reglamento Nacional de Construcciones, que establece que para determinadas condiciones, que el cálculo debe ejecutarse a partir del siguiente aporte per cápita:

DBO 5 días, 20°C, g/hab-día 50Sólidos en suspensión g/hab-día 90Nitrógeno kjedhal total g/hab-día 12Coliformes fecales N° de bacterias/hab-día 2.0E+11

Teniendo en cuenta que la planta de tratamiento de aguas residuales tratará al año 2031 un total de 87.8 L/s y que corresponde a una población equivalente de 43,899 personas, se obtiene a partir del balance de masa los siguientes valores unitarios para las aguas residuales crudas:

DBO 5 días, 20°C, (mg/L) 289Sólidos en suspensión (mg/L) 521Nitrógeno kjedhal total (mg/L) 69Coliformes fecales (NMP/100 mL) 1.2E+08


De esta manera, la calidad de las aguas residuales municipales a ser drenado por el sistema de alcantarillado y a ser tratado por la planta de tratamiento de aguas residuales se indica en el cuadro 4.3.

Cuadro 4.3.- Contribución Orgánica de las Aguas Residuales

AñoPoblación

ServidaCaudal Carga Orgánica (DBO)

hab m3/d L/s g/hab-d kg/d mg/l0 2010 17,442 3,497 40.5 45.0 785 2241 2011 26,459 4,576 53.0 45.0 1,191 2605 2015 29,047 5,021 58.1 46.2 1,342 267

10 2020 33,318 5,760 66.7 47.4 1,580 27415 2025 37,882 6,547 75.8 48.7 1,845 28220 2030 43,899 7,589 87.8 50.0 2,195 289Fuente: Elaboración propia

4.4 Resumen de las Bases de Diseño

En el cuadro 4.4 se presenta el resumen general de las bases de diseño para el diseño de las estructuras hidráulicas y de los procesos para el tratamiento de aguas residuales municipales de la ciudad de Juanjui.

Cuadro 4.4.- Resumen Bases de Diseño

Parámetro 2011 2020 2030Población total (hab) 31,128 36,413 47,716Población servida (hab) 26,459 33,318 43,899Caudal promedio

m3/díaL/s

Caudal máximom3/díaL/s

4,57653.0

8,23795.3

5,76066.7

10,368120.0

7,58987.8

13,661158.1

Caudales de diseño (L/s) Estructuras hidráulicas * Procesos de tratamiento

18090

18090

18090

Cargas orgánicas (kg/día) 1,191 1,580 2,195Concentración del desecho (mg/l) Demanda bioquímica de oxígeno Coliformes fecales (NMP/100 ml)

2601.2E+08

2741.2E+08

2891.2E+08

* Corresponde al caudal de bombeo a la PTAR Fuente: Elaboración propia


5. ASPECTOS INTRODUCTORIOS PARA EL DISEÑO DEFINITIVO DE LA PTAR

5.1 Área de drenaje

La nueva planta de tratamiento de aguas residuales de Juanjui estará dirigida a tratar los desechos líquidos del total del área atendida por el sistema de alcantarillado proyectado.

5.2 Área reservada para la construcción de la planta de tratamiento

El área reservada para la construcción de la PTAR es de forma irregular, se ubica en la margen izquierda del río Huallaga y en terrenos de ………………………… al cual se accede por medio de un camino ……………….. El terreno es bastante plano y está cubierta de vegetación y su extensión total es de 8.87 hectáreas.

5.3 Caudal de tratamiento

El caudal de tratamiento de la primera etapa (2020) con respecto al año 2030 equivale al 75.9%, por lo que se ha definido el diseño de cuatro módulos para el tratamiento del total de las aguas residuales. En primera etapa solamente será necesaria la construcción de tres de los cuatro módulos proeyctados.

Con respecto al diseño de los procesos de pre-tratamiento, así como de los conductos de alimentación a los procesos de tratamiento complementarios, el diseño se ha ejecutado para el caudal máximo de bombeo del año 20 y estimado en 180 L/s.

5.4 Marco legal vinculado con las aguas residuales

5.4.1 Calidad de las aguas residuales tratadas

El Decreto Supremo 003-2010-MINAM del 17 de marzo de 2010, establece los Límites Máximos Permisibles (LMP) para efluentes de Plantas de Tratamiento de Agua Residuales Domésticas o Municipales (PTAR). El Límite Máximo Permisible (LMP) es la medida de la concentración o del grado de elementos, sustancias o parámetros físicos, químicos y biológicos, que caracterizan a una emisión, que al ser excedida causa o puede causar daños a la salud, al bienestar humano y al ambiente. Su cumplimiento es exigible legalmente por el MINAM y por los organismos que conforman el Sistema de Gestión Ambiental. En el cuadro 5.1 se presentan los valores máximos permisibles para los efluentes de PTAR.

Cuadro 5.1.- Límites máximos permisibles (LMP) para los efluentes de PTAR

Parámetro Unidad LMP de efluentes para vertidos a cuerpos de

aguasAceites y grasas mg/L 20


Coliformes Termotolerantes NMP/100 mL 10,000Demanda Bioquímica de Oxigeno mg/L 100

Demanda Química de Oxigeno mg/L 200pH unidad 6.5-8.5Sólidos Totales en Suspensión mg/L 150Temperatura °C <35

5.4.2 Estándares de Calida Ambiental (ECA)

El Decreto Supremo 002-2008-MINAM del 31 de julio de 2008, aprueba los Estándares Nacionales de Calidad Ambiental para Agua. Este dispositivo tiene la finalidad de establecer niveles de concentración o grados de elementos, sustancias o parámetros físicos químicos y biológicos presentes en el agua en su condición de cuerpo receptor y componente básico de los ecosistemas acuáticos que no representan riesgo significativo a la salud de las personas ni para el ambiente.

El dispositivo legal presenta las siguientes calificaciones:

Categoría 1.- Poblacional y recreacional Sub categoría A-1.- Aguas que pueden ser potabilizadas con desinfección Sub categoría A-2.- Aguas que pueden ser potabilizadas con tratamiento

convencional Sub categoría A-3.- Aguas que pueden ser potabilizadas con tratamiento

avanzado Sub categoría B-1.- Contacto primario Sub categoría B-2.- Contacto secundarioLas determinaciones analíticas están compuestas por los siguientes grupos: Físicos químicos Inorgánicos Orgánicos Compuestos orgánicos volátiles

Hidrocarburos aromáticos Plaguicidas

OrganofosforadosOrganocloradosCarbamatosOtros

Microbiológicos

Categoría 2.- Actividades Marino Costeras Sub categoría C-1.- Extracción y cultivo de mariscos bivalvos Sub categoría C-2.- Extracción y cultivo de otras especies hidrobiológicas Sub categoría C-3.- Otras actividadesLas determinaciones analíticas están compuestas por los siguientes grupos: Organoléptico


Físicos químicos Inorgánicos Orgánicos Microbiológicos

Categoría 3.- Riego de vegetales y bebida de animales Sub categoría D-1.- Riego de vegetales Sub categoría D-2.- Bebida de animalesLas determinaciones analíticas están compuestas por los siguientes grupos: Físicos químicos Inorgánicos Orgánicos Plaguicidas Biológicos

Categoría 4.- Conservación del ambiente acuático Sub categoría E- 1.- Lagos y lagunas Sub categoría E- 2.- Ríos de costa Sub categoría E- 3.- Ríos de sierra Sub categoría E- 4.- Ecosistemas marinos costeros - Estuarios Sub categoría E- 5.- Ecosistemas marinos costeros - MarinosLas determinaciones analíticas están compuestas por los siguientes grupos: Físicos Inorgánicos Microbiológico

5.4.3 Calificación de los cursos y cuerpos de agua

La Resolución Jefatural Nº 202-2010-ANA de la Autoridad Nacional del Agua publicado el 22 de marzo de 2010, califica los cuerpos de agua superficiales y marino costeros del Perú, es decir a los cursos y cuerpos de agua continentales y marítimas.

Esta clasificación está basada en los Estándares de Calidad de Agua (ECA) indicados anteriormente, y al efecto para cada curso o cuerpo de agua se ha establecido una determinada calificación teniendo en cuenta las categorías normadas en el ECA

5.4.4 Calidad de descargas a sistemas de alcantarillado

El Decreto Supremo Nº 021-2009-VIVIENDA del 20 de noviembre de 2009 establece los Valores Máximos Admisibles (VMA) de las descargas de aguas residuales no domésticas en el sistema de alcantarillado sanitario.

Este Decreto Supremo regula mediante Valores Máximos Admisibles (VMA), las descargas de aguas residuales no domésticas en el sistema de alcantarillado sanitario


con el fin de evitar el deterioro de las instalaciones, infraestructura sanitaria, maquinarias y equipos, para asegurar su adecuado funcionamiento, garantizando de este modo, la sostenibilidad de los sistemas de alcantarillado y tratamiento de aguas residuales.

Los Valores Máximos Admisibles (VMA) son aplicables en el ámbito nacional y son de cumplimiento obligatorio para todos los usuarios que efectúen descargas de aguas residuales no domésticas en los sistemas de alcantarillado sanitario. Su cumplimiento es exigible por las entidades prestadoras de servicios de saneamiento - EPS, o las entidades que hagan sus veces.

De esta manera, si algún usuario, cuyas descarga sobrepase los valores contenidos en el Cuadro 5.2, deberá pagar la tarifa establecida por el ente competente, la cual es complementaria al reglamento de la presente norma, pudiéndose llegar en los casos que se establezca en el reglamento, la suspensión del servicio de alcantarillado sanitario.

Los parámetros contenidos en el Cuadro 5.3 no pueden ser sobrepasados. En caso se sobrepase dichos parámetros, el usuario estará sujeto a suspensión del servicio.

Cuadro 5.2.- Valores Máximos Admisibles (VMA) para descargas al sistema de alcantarillado

PARAMETRO UNIDAD EXPRESIÓN VALORDemanda Bioquímica de Oxigeno (DBO5) mg/L DBO5 500Demanda Química de Oxigeno(DQO) mg/L DQO 1000Sólidos Suspendidos Totales mg/L S.S.T. 500Aceites y grasas mg/L A y G 100

Cuadro 5.3.- Valores Máximos Admisibles (1) (VMA) para descargas al sistema de alcantarillado

PARAMETRO UNIDAD EXPRESIÓN VALORAluminio mg/L Al 10Arsénico mg/L As 0.5Boro mg/L B 4Cadmio mg/L Cd 0.2Cianuro mg/L CN- 1Cobre mg/L Cu 3Cromo hexavalente mg/L Cr+6 0.5Cromo total mg/L Cr 10Manganeso mg/L Mn 4Mercurio mg/L Hg 0.02Níquel mg/L Ni 4Plomo mg/L Pb 0.5Sulfatos mg/L SO4

-2 500Sulfuros mg/L S-2 5


Zinc mg/L Zn 10Nitrógeno Amoniacal mg/L NH4

- 80pH (2) unidad pH 6-9Sólidos Sedimentables(2) Ml/L/h S.S. 8.5Temperatura(2) ºC T <35

(1) La aplicación de estos parámetros a cada actividad económica por procesos productivos, será precisada en el reglamento de la presente norma tomando como referencia el código CIIU. Aquellas actividades que no estén incluidas en este código, deberán cumplir con los parámetros indicados en el presente Anexo.

(2) Estos parámetros, serán tomadas en muestras puntuales. El valor de los demás parámetros, serán determinados a partir del análisis de una muestra compuesta.

De acuerdo con la Resolución Jefatural Nº 202-2010-ANA de la Autoridad Nacional del Agua publicado el 22 de marzo de 2010, que califica los cuerpos de agua superficiales y marinos costeros del Perú, al río Huallaga le corresponde la categoría 4 - conservación del ambiente acuático – el mismo que se encuentra reglamentado en el Decreto Supremo 002-2008-MINAM del 31 de julio de 2008, - Estándares Nacionales de Calidad Ambiental para Agua. Para la categoría 4, el segundo dispositivo legal establece que la concentración de DBO debe ser menor a 10 mg/L, coliformes termotolerantes menor a 2000 NMP/100 mL y coliformes totales menor a 3000 NMP/100mL. Ver cuadro N° 5.4.

Cuadro N° 5.4.– Categoría 4: Conservación del Ambiente Acuático

PARÁMETROS UNIDADES LAGUNAS Y LAGOS

RÍOS ECOSISTEMAS MARINO COSTEROS

COSTA Y SIERRA

SELVA ESTUARIOS MARINOS

FISICOS Y QUIMICOSAceites y grasas mg/L Ausencia de película visible 1 1Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5)

mg/L <5 <10 <10 15 10

Nitrógeno Amoniacal mg/L <0,02 0,02 0,05 0,05 0,08Temperatura Celsius delta 3 °COxígeno Disuelto mg/L ≥5 ≥5 ≥5 ≥4 ≥4PH unidad 6,5-8,5 6,5-8,5 6,8-8,5 6,8 - 8,5Sólidos Disueltos Totales mg/L 500 500 500 500Sólidos Suspendidos Totales

mg/L ≤25 ≤25-100 ≤25-400 ≤25-100 30,00

INORGÁNICOSArsénico mg/L 0,01 0,05 0,05 0,05 0,05Bario mg/L 0,7 0,7 1 1 —Cadmio mg/L 0,004 0,004 0,004 0,005 0,005Cianuro Libre mg/L 0,022 0,022 0,022 0,022 —Clorofila A mg/L 10 — — — —Cobre mg/L 0,02 0,02 0,02 0,05 0,05Cromo VI mg/L 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05Fenoles mg/L 0,001 0,001 0,001 0,001Fosfatos Total

mg/L 0,4 0,5 0,5 0,50,031 - 0,093

Hidrocarburos de Petróleo Aromáticos Totales

Ausente Ausente Ausente

Mercurio mg/L 0,0001 0,0001 0,0001 0,001 0,0001


Nitratos (N-N03) mg/L 5 10 10 10 0,07- 0,28INORGÁNICOS

Nitrógeno Total mg/L 1,6 1,6 — —Níquel mg/L 0,025 0,025 0,025 0,002 0,0082Plomo mg/L 0,001 0,001 0,001 0.0081 0.0081Silicatos mg/L — — — — 0,14-0,7Sufro de Hidrogeno (H2S indisociable)

mg/L 0,002 0,002 0,002 0,002 0,06

Zinc mg/L 0,03 0,03 0,3 0,03 0,081MICROBIOLÓGICOS

Coliformes Termotolerantes

NMP/100mL 1000 2 000 1000 ≤30

Coliformes Totales NMP/100mL 2 000 3000 2000

NOTA: Aquellos parámetros que no tienen valor asignado se debe reportar cuando se dispone de análisisDureza: Medir "dureza* del agua muestreada para contribuir en la interpretación de los datos (método/técnica recomendada: APHA-AWWA-WPCF 2340C)Nitrógeno total: Equivalente a la suma del nitrógeno Kjeldahl total (Nitrógeno orgánico y amoniacal), nitrógeno en forma de nitrato y nitrógeno en forma de nitrito (NO)Amonio: Como NH3 no ionizadoNMP/100 ml_: Número más probable de 100mLAusente: No deben estar presentes a concentraciones que sean detectables por olor, que afecten a los organismos acuáticos comestibles, que puedan formar depósitos de sedimentos en las orillas o en el fondo, que puedan ser detectados como películas visibles en la superficie o que sean nocivos a los organismos acuáticos presentes.

El tercer dispositivo legal es el D. S. Nº 003-2010 MINAM de fechas 16 de Marzo de 2010, el que especifica los límites máximos permisibles de la calidad de las aguas residuales tratadas y que se indica en el cuadro 5.1.

De otra parte, teniendo en cuenta que los registros hidrográficos del río Huallaga a la altura de la ciudad de Juanjui, en época de estiaje tiene un caudal mínimo de 1000 m3/s y que comparado con los 90.0 L/s de aguas residuales tratadas, la dilución es de aproximadamente 11,000 veces, y que la DBO típica de ríos de montaña es de 2 mg/l, se concluye que la concentración de la carga orgánica (DBO) de la descarga de la PTAR y estimada en 30mg/L no tiene gravitación en la calidad de las aguas del curso receptor (río Huallaga).

Estos valores comparados con lo establecido por el Decreto Supremo Nº 003-2010 MINAM, se tiene que la calidad de las aguas residuales tratadas por la PTAR de Juanjui, debe cumplir con el Decreto Supremo Nº 003-2010 MINAM de fecha 16 de Marzo de 2010. De esta manera, la calidad del agua tratada, debe cumplir con lo indicado en el cuadro 5.1.

Con respecto a las demás determinaciones indicadas Decreto Supremo 002-2008-MINAM del 31 de julio de 2008, - Estándares Nacionales de Calidad Ambiental, se considera que son insignificantes en razón que la ciudad de Juanjui tiene muy poco desarrollo industrial que pudiera contribuir con estos parámetros y además que las descargas al sistema de alcantarillado deberá cumplir con el Decreto Supremo Nº 021-2009-VIVIENDA del 20 de noviembre de 2009 que establece los Valores Máximos Admisibles (VMA) de las descargas de aguas residuales no domésticas en el sistema de


alcantarillado sanitario. Ver cuadros N° 5.2 y 5.3, de donde se deduce que para una dilución de 11,000 veces, la concentración del cuadro N° 5.3 son insignificantes.

5.5 Conceptos básicos

5.5.1 Temperatura

En el diseño de los sistemas de tratamiento en general y específicamente en el dimensionamiento de lagunas de estabilización, las reacciones de asimilación de la materia orgánica y el decaimiento de las bacterias, están influenciadas por la temperatura del agua y esta a su vez por la temperatura del aire, la humedad relativa, velocidad de viento, nubosidad, ubicación geográfica y altitud.

En el dimensionamiento de las lagunas de Juanjui se ha adoptado como temperatura crítica la temperatura ambiental mínima mensual de 22ºC y la temperatura máxima media mensual de 22,2 oC. A fin de ajustar la temperatura del aire a la temperatura del agua se ha asumido la correlación desarrollada para las lagunas de San Juan, Lima, en el período comprendido entre marzo y mayo de 1982. Las ecuaciones obtenidas con su respectivo coeficiente de correlación r2 son:

T = 10,443 + 0,688 Tai r2 = 0,828Ts = 9,336 + 0,780 Tai r2 = 0,831

Siendo: T = temperatura media en grados centígradosTs = temperatura superficial en grados centígradosTai = temperatura del aire en grados centígrados

Existen otras correlaciones determinadas para condiciones más frías o más cálidas que la costa peruana, sin embargo, todas las correlaciones consultadas tienen buena correspondencia a temperaturas menores de los 16 grados centígrados, brindando la correlación seleccionada un valor promedio. Para una temperatura promedio mínimo mensual de 22°C, se tiene que la temperatura del agua podría ser de 25°C.

5.5.2 Evaporación

La evaporación tiene importancia en la determinación de la cantidad de agua perdida en las lagunas de estabilización. Este dato es registrado en la estación climatológica de ……….. y da un valor de xxxxx mm/año Paralelamente, se aplicó el método de Blainey-Criddle, determinando la evaporación a partir de la temperatura, presión de vapor y velocidad del viento. Los datos variaron entre xx y 1xx40 mm/mes para los meses de julio y febrero con un promedio de xxx.5 mm/mes lo que equivale a una pérdida de agua por evaporación de xxx mm/día o xxxx m3/día (xxx l/s) por hectárea de espejo de agua.

5.5.3 Infiltración


La capa impermeable con que han sido diseñadas las lagunas facultativas y de maduración han sido con una conductividad hidráulica de kf = 1*10-07 m/s por lo que al inicio de la entrada en operación de las referidas lagunas se tendrá una pérdida de agua por infiltración de 86,4 m3/día (1,0 l/s) por hectárea de espejo de agua. Sin embargo, con el transcurso del tiempo, las lagunas se impermeabilizarán permitiendo la disminución significativamente del valor inicial, pudiendo llegar a una pérdida promedio de menos de 5 mm/día.

5.5.4 Borde libre

El borde libre viene a ser la medida de seguridad de la laguna de estabilización contra cualquier rebalse de las aguas depositadas en ella por efecto del oleaje producido por acción del viento y/o sismo.

Acción del viento.- La ecuación aplicada para lagunas de estabilización es una modificación de la Stevenson y que se expresa como sigue:

Ho = 0,00086 * V 1,1 * F 0,45 Siendo:

Ho = altura de las olas en metrosV = velocidad máxima del viento en m/sF = longitud máxima entre diques extremos de la laguna en metros.

Acción de sismo.- En el caso de ocurrencia de sismo, la altura máxima de las olas se puede calcular mediante la ecuación:

Hs = K * * (g * Hn) 0,5 / (2 - )

Donde:Hn = altura de las olas en metrosK = coeficiente sísmico de diseño en base al nivel máximo normal del

agua (comprendido entre 0,15 a 0,30 g) = ciclo del movimiento sísmico en segundosg = aceleración de la gravedadHn = profundidad total de la laguna en metros

En el caso de sismo, se ha tenido en cuenta lo establecido por el Reglamento Nacional de Edificaciones NTE E.030 que considera al Departamento de San Martín como Zona 2, con un coeficiente sísmico de 0.3 g. De este modo, el borde libre por la acción combinada de la acción del viento y el sismo ha sido definido como una vez y medio el valor calculado, como una medida de seguridad.

5.5.5 Lagunas facultativas


Normalmente, las lagunas facultativas se diseñan para remover la materia orgánica contenida presente en las aguas residuales, y dependiendo de sus características hidráulicas y geométricas de sus estructuras en general, también puede remover huevos de nematodos. Sin embargo, en el presente caso, cumplirá tres funciones: remoción de materia orgánica, remoción de parásitos y reducción de bacterias.

i). Diseño .- El diseño de las lagunas facultativas se ha basado en las investigaciones realizadas en el Perú por el Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente (CEPIS). Las investigaciones han contribuido fundamentalmente a una racionalización del conocimiento de la carga límite en función de la temperatura del agua, desarrollando correlaciones de carga para diferentes tipos de lagunas y coeficientes globales de reacción. Los valores de los coeficientes para la ecuación del tipo “CSr = a + b * Csa” están reportados en el Cuadro Nº 5.5, donde CSr es la carga removida, CSa la carga aplicada y “a” y “b” constantes.

Cuadro 5.5.- Coeficientes de las Correlaciones de Carga de DBOLagunas de San Juan Lima-Perú

Tipos de LagunasCoeficientes N°

OBSIntervalo

Kg/(ha-día)A B r2

Cuatro primarias (a)Una primaria (b)Cinco primarias (c)Cuatro primarias (c)Tres primarias (c)Cuatro prim. Y sec. (a)Una secundaria (a)Una secundaria (b)Una terciaria (b)Pri.+Sec.+ Terc. (b)

7.67-23.4620.511.460.75-7.81-0.80-7.14-7.16-8.53

0.8060.9980.7770.8010.9060.8190.7650.9230.9410.942

0.9960.9890.9900.9790.8570.9980.9860.9470.9700.996

7126974615

13963332685

200-1158113-364

113-1158467-1158251-33542-115842-24831-11418-90

18-466

Primera fase (b) Segunda fase (c) Primera y segunda fasesFuente: Yánez C. Fabián. (Lagunas de estabilización 1993).

ii). Máxima carga aplicable .- El límite de carga en lagunas facultativas aplicado en el presente estudio es el desarrollado en el Perú y está basado en el procesamiento de los datos de carga orgánica y la fracción del amoníaco presente. Estos resultados indican un valor de carga de 357,4 kg DBO/(ha-día) a 20 ºC.

Usando las correspondientes substituciones de caudal, área, período de retención, volumen y el mismo factor de dependencia de la temperatura propuesto por Gloyna, se tiene la siguiente ecuación con dependencia de la temperatura:


CSm = 357,4 x 1,086T-20

donde:

T = temperatura del agua en la laguna del mes más frío, oCCSm = carga promedio en Kg DBO/ha-día

Sin embargo, la norma OS.090 recomienda aplicar la siguiente ecuación

Cd = 250 x 1.05 T-20

Adicionalmente en el acápite 5.5.2.4.-d, expresa que “Alternativamente puede utilizarse otras correlaciones que deberán ser justificadas ante la autoridad competente”

5.5.6 Lagunas de maduración

La ventaja del empleo de las lagunas de estabilización en el tratamiento de las aguas residuales está basada en la fuerte reducción de organismos patógenos tales como parásitos, bacterias y virus. La remoción de estos microorganismos está gobernada por el período de retención, ubicación y geometría de la estructura de salida.

En la determinación de la eficiencia remocional de bacterias patógenas se emplea la detección de organismos coliformes como indicadores de la calidad bacteriológica del agua. El uso de la prueba de coliforme termotolerante es una herramienta de mayor valor que el coliforme total para la evaluación de calidad bacteriológica de las aguas contaminadas, en razón de que excluye la presencia de organismos no fecales que pueden estar sujetos a reproducción posterior al interior de las lagunas.

Los modelos empleados en la predicción del decaimiento bacteriano son de mezcla completa y flujo disperso.

i) Modelo de mezcla completa .- Su mayor aplicación es en lagunas aeradas de mezcla completa y con constantes de mortalidad neta obtenidas a nivel de laboratorio. Sin embargo, muchos profesionales lo emplean en el diseño de lagunas facultativas y de maduración para la reducción bacteriana pero aplicando constantes de mortalidad empíricas. La ecuación aplicada para la determinación de la reducción bacteriana es:

N = No/(1 + PR * Kb')donde:

N y No = Concentración del coliforme fecal del efluente y afluente por 100 ml respectivamente.

Kb' = Constante de mortalidad global en (l/días) y


PR = Período de retención nominal de la laguna en días.

Con el objeto de determinar la influencia de la temperatura en la tasa de reducción bacteriana se aplica la siguiente relación de dependencia de temperatura:

Kb' = Kb x 1,19T-20

Esta ecuación indica un coeficiente de la ley modificada de Arhenius = 1,19, lo cual significa que la tasa de mortalidad de coliformes fecales en la lagunas de estabilización es altamente dependiente de la temperatura.

ii) Modelo de flujo disperso .- Considera en el reactor un flujo laminar del tipo pistón, en el cual el mecanismo de transporte del contaminante está afectado por la dispersión convectiva en la dirección del flujo y por la difusión molecular axial en el eje normal a la dirección del flujo. Como estas condiciones se dan en las lagunas de estabilización, se puede concluir que la aplicación de este modelo es correcta para describir la reducción de bacterias en lagunas de estabilización, en donde la población microbiana está directamente asociada con el líquido.

La base matemática del modelo parte de un balance de masa de un contaminante, alrededor de un volumen infinitesimal -dV- para un reactor con flujo tipo pistón y teniendo en cuenta los dos fenómenos de transporte de masa indicados anteriormente. Adicionalmente se tiene un tercer efecto, la degradación del contaminante o mortalidad de natural de los microorganismos:

C = D 2 C - U C - K . C t X2 X

donde:C = Concentración del contaminante, mg/lX = Coordenada en la dirección de flujo, mU = Velocidad longitudinal promedio del reactor, m/díaD = Coeficiente de dispersión, longitudinal o axial, m2/díaK = Constante de reacción neta o velocidad de asimilación del

contaminanteT = Tiempo, días

En la ecuación anterior, el primer término de la izquiera es la dispersión por difusión molecular o simplemente dispersión, el segundo término es la dispersión convectiva o transporte convectivo y el tercero es la degradación del contaminante. La ecuación anterior es conocida como "modelo de flujo tipo pistón con dispersión axial" o "modelo de flujo disperso".

La solución de la ecuación bajo las condiciones de borde llamada "cerradas-cerradas" desarrolladas por Danckwerts y Wehner y Wilhelms es:


C = 2 exp (Z/2d) {(1+a) exp [(a/2d)(1– Z)] – 1(1– a) exp [(a/2d)(Z– 1)]} (a)Co (1+a)2 exp (a/2d) – (1– a)2 exp (– a/2d)

donde:

Co= Concentración del contaminante en el afluente, mg/lC = Concentración del contaminante en el efluente, mg/lX = Distancia medida desde la entrada, mL = Longitud entre entrada y salida, mZ = Distancia adimensional en la dirección del flujo = X/Lt = Período de retención nominal, días (t = L/U = V/Q)d = Factor de dispersión adimensionala = Constante adimensionalK = Constante de reacción neta, l/días

Las constantes – “a”– y – “d”– están definidas por las siguientes relaciones:

d = D/(U * L) = D * t / L2

a = (1 + 4 * K * t * d) 1/2

donde:

U = Velocidad longitudinal, m/día

La ecuación –“a”– puede ser utilizada para lagunas alargadas. Para otras condiciones es de utilidad la siguiente ecuación simplificada para X=L; Z=1:

C 4 a exp (1/2/d) =Co (1+a)2 exp (a/2/d) – (1– a)2 exp (– a/2/d)

En cuanto a su aplicación en la determinación del decaimiento bacteriano es necesario definir los dos componentes esenciales de este modelo: (a) constante de mortalidad neta; y (b) caracterización del submodelo hidráulico a través del factor de dispersión.

Mortalidad neta (Kb).- Esta es una constante de reacción de primer orden que caracteriza a la Ley de Chick y es obtenida a través de pruebas específicas en equilibrio discontinuo, o en reactores de forma alargada funcionando en estado estable. La tasa de mortalidad varía de 0,5 a 1,6 dias-1 siendo el valor más empleado entre 0,85 a 1,20 dias-1. Los valores obtenidos corresponden a lagunas funcionando como facultativas y con un mecanismo de fotosíntesis bien establecido.


Uno de los aspectos de mayor importancia en la aplicación del coeficiente de mortalidad neto es la influencia de la temperatura. Del procesamiento de la información obtenida en diferentes investigaciones se ha determinado que el coeficiente de dependencia de temperatura, de la ley modificada de Arhenius = 1,072. Por lo tanto la ecuación de ajuste es:

Kbt = Kb x 1,072 (T-20)

donde:Kbt = Tasa de mortalidad neta (1/día) a la temperatura de

la lagunaKb = Tasa de mortalidad neta (1/día) a 20 oCT = Temperatura en la laguna (oC)

Sub-modelo hidráulico.- La caracterización del sub-modelo hidráulico aplicado en el presente estudio se basa exclusivamente en datos experimentales a escala completa (Yánez, 1985)y cuya ecuación es:

L/A d =

-0,26118 + 0,25392 (L/A) + 1,01368 (L/A)2

donde:d = DispersiónL = Largo de la laguna en metrosA = Ancho de la laguna en metros

Tasa de mortalidad neta (1/día) a 20 oC aplicados para el diseño de las lagunas facultativas y de maduración correspondientes a la planta de Juanjui han sido:

Tasa de mortalidad neta lagunas facultativas 1,2 1/díaTasa de mortalidad neta lagunas de maduración 1,2 1/díaTemperatura de la masa de agua 25°C

5.6 Resumen de los Criterios de Diseño

En el cuadro 5.6 se presenta el resumen general de los criterios de diseño para el dimensionamiento de los procesos de tratamiento y que están basados en el RNE OS0.90.

Cuadro 5.6.- Resumen Criterios de Diseño

Parámetro Referencias Adoptado*Calidad del curso de agua (R. J Nº 202-2010-ANA)

Carga orgánica (mg DBO/L)Coliformes (NMP/100 mL)

102000

<5<1000


Calidad de efluente de agua residual (D.S. Nº 003-2010 MINAM)

Carga orgánica (mg DBO/L)Coliformes (NMP/100 mL)Aceites y grasas (mg/L)Sólidos totales en suspensión (mg/L)

10010,000

20150

10010,000

20150

Temperatura (°C) Aire (Tai) Agua

22 10,443 + 0,688 Tai

(25,0)

25,0

Pérdida de agua (evaporación + infiltración) (mm/día)

8.0

Lagunas facultativaTasa de aplicación (kg DBO/ha-d) extremaProfundidad (m)

250 x 1.05 (T-20)

>1.50357.4 x 1.075 (T-20)

1.70Lagunas de maduración

Modelo reducción bacterias Flujo disperso Flujo dispersoFuente: Elaboración propia

6. PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

El Estudio de Factibilidad ejecutado por ……………………, en el período de ………………………, en donde plantea como solución definitiva el empleo de lagunas facultativas seguidas de lagunas de maduración. Por ello, en el diseño definitivo se ha considerado el diseño de los siguientes procesos de tratamiento y auxiliares con que contará la futura PTAR de Juanjui:

Cámaras de bombeo Cámara de llegada Cámara de Reja Desarenador Medidor de caudal Conducción y distribución del agua residual cruda Estructuras de ingreso a lagunas facultativas Laguna facultativa Sistema de recolección y distribución del agua residual pre-tratada Laguna de maduración Sistema de recolección del agua residual tratada Disposición final Guardianía

En los Planos PTAR-01 y PTAR-03 se presentan los planos de Ubicación – distribución y el Diagrama de Flujo de la planta diseñada. En el plano PTAR-03 la Distribución General, así mismo en el plano PTAR-07 al 12 se presentan los cortes correspondientes. Las características de cada uno de los procesos de tratamiento son:


6.1 Cámaras de bombeo

La concepción del sistema alcantarillado de la ciudad de Juanjui contempla dos áreas de drenaje principales en cuyos extremos se han proyectado cámaras de bombeo de las aguas residuales y que serán impulsadas hasta los terrenos de la PTAR por medio de dos tuberías de 315 mm DN. Estas cámaras de bombeo impulsarán las aguas residuales crudas a una cota mas elevada en donde se encuentran los procesos de pre-tratamiento.

6.2 Cámara de llegada y medidor de caudal

Las aguas impulsadas por la estación elevadora ubicada al interior de la PTAR descargarán a una cámara de llegada en donde se disipará la energía. Está cámara de llegada ha sido calculada para el caudal de impulsión de 180 L/s y tendrá una sección circular de 1.2m de diámetro y una profundidad de 1.20 m.

6.3 Cámara de reja

La cámara de rejas ha sido diseñada para el caudal pico de 180 L/s y consta de dos unidades paralelas funcionando una de ellas como aliviadero o “by pass”, la misma que trabajará solamente en los casos en que la pérdida de carga en la reja fuese muy alta a causa de su obstrucción por falta de limpieza. De esta manera se evitará el desborde del emisor con la consecuente inundación de los terrenos aledaños a la planta de tratamiento con aguas residuales crudas.

El ingreso de la reja tiene un ancho de 0.60 m y la recámara de la reja propiamente dicha tiene un ancho neto de 0.70 m. La criba está compuesta por platinas de acero inoxidable de sección transversal de 35 x 6 mm, espaciados 25 mm e inclinadas 45° con respecto a la horizontal. El “by pass” se inicia antes de la reja, finalizando aguas abajo del mismo y tiene un ancho de 0.60 m. La altura de desborde es de 0.45 m por encima del fondo del canal. La altura total de la reja es de 0.95 m y la cantidad de material retenido fluctuará entre 194 a 320 L/día.

El diseño demanda la necesidad que la reja sea limpiada continuamente para evitar el represamiento del canal alimentador y el funcionamiento excesivo del by pass con el correspondiente arrastre de sólidos que pueda colmatar a las lagunas facultativas, así como, las consecuencias que ella pueda tener sobre el comportamiento hidráulico del mismo.

Los residuos removidos por la reja serán colocados en una plataforma de escurrimiento situado en la parte superior de las rejas metálicas y de allí trasladados a un contenedor a ubicarse a un costado de la cámara de rejas, para su posterior disposición final, bien sea por enterramiento o en su defecto o al relleno sanitario de la ciudad. Ver Planos 13 y Memoria de Cálculo.


6.4 Medidor de caudal

Inmediatamente después de la cámara de rejas se ha considerado la instalación de un medidor de caudal del tipo régimen crítico modelo palmer bowlus de 0.60 m de ancho y 0.30 m de garganta. El la figura 5.1 se muestra la curva correspondiente al referido medidor palmer bowlus.

CURVA DE MEDIDOR DE CAUDALJUANJUI

y = 0.54x1.50

R2 = 1.00

0.0

50.0

100.0

150.0

200.0

250.0

0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0

CARGA DE AGUA (cm)

CA

UD

AL

(l/s

)

Ancho de canal = 0.60 mGarganta = 0.30 m

Figura 5.1.- Curva de caudal del medidor tipo vertedero rectangular

Adicionalmente, se ha considerado que la medición del caudal también se pueda ejecutar en las estructuras de salida de cada una de las lagunas facultativas.

6.5 Desarenador

Según la Norma OS0.20 del Reglamento Nacional de Edificación sugiere que por razones de mantenimiento se dispongan de dos unidades de desarenación.

Inmediatamente después de la cámara de rejas, las aguas cribadas serán conducidas por medio de un canal abierto de 0.60 m. de ancho hasta el desarenador proyectado. Al respecto, se han proyectado dos desarenadores del tipo parabólico que tendrán una longitud de 12.0 m, un ancho de 1.16 m, una profundidad neta de 1.21 m y total de 1.60 m, y con capacidad para remover granos de arena de 0,2 mm de diámetro y caudales de tratamiento comprendidos entre 60 y 180 L/s. El período de retención para el caudal promedio es mayor a los 45 segundos.


El retiro diario de la arena se ejecutará manualmente por medio de una cuchara complementándose en casos especiales, con el drenaje de fondo de la unidad, para lo cual se aperturará la válvula ubicada en el fondo de la unidad. La cantidad de arena a ser drenado diariamente estará comprendido entre 0.5 a 4.7 m3.

Al igual que para las rejas, aguas arriba y aguas abajo de cada desarenador se han proyectado ataguías a fin aislar a la unidad y proceder al mantenimiento de las unidades. Ver Plano N° 14.

6.6 Conducción y distribución del agua residual cruda

El sistema de conducción se ha diseñado para el caudal pico de bombeo y estimado en 180 L/s. El agua residual cribada discurrirá hacia el desarenador y luego ingresa al repartidor de caudal R-1 por medio de un canal de 0.60 m de ancho y pendiente del cinco por mil. El referido repartidor R-1 contará con tres compartimiento, discurriendo por cada uno de ellos entre el 25 al 33% de todo el caudal afluente. De uno de los ramales del repartidor se alimentará a la primera laguna facultativa.

Aguas abajo del repartidor R-1, se ubicará el repartidor R-2 que será alimentado por tubería de 550mm. Este repartidor dividirá el caudal en tres partes iguales y con capacidad para derivar entre el 25 al 33% del caudal total. Al igual que el caso anterior, de uno de los ramales del repartidor se alimentará a la segunda y tercera laguna facultativa

Finalmente, aguas abajo del repartidor R-2, se ubicará el repartidor R-3 que será alimentado tubería de 515mm. Este repartidor dividirá el caudal en dos partes iguales y con capacidad para derivar entre el 25 al 33% del caudal total. Al igual que el caso anterior, de cada uno de los ramales que salen de este repartidor se alimentará a la tercera laguna facultativa.

Así mismo, en la cabecera de cada una de las lagunas facultativas se ubicará el distribuidor D-1, el cual dividirá el caudal en cuatro partes iguales y de cada uno de los ramales saldrán tuberías de 250 mm, los que descargarán el agua cruda en dos puntos distintos al interior de las lagunas facultativas y tubería de 550mm que llega al distribuidor D-02 y con tubería de 500mm llega al distribuidor D-03.

Las estructuras de reparto se han diseñado sin piezas móviles y material resistente al intemperismo y con una geometría que permita la distribución equitativa del agua residual en función del área superficial de cada una de las dos o tres lagunas de facultativas –según el número de lagunas en funcionamiento – y en forma independiente a la variación del caudal de las aguas residuales crudas. Ver Plano N°15.

6.7 Estructuras de ingreso a lagunas facultativas


En la cabecera de cada una de las lagunas facultativas, saldrán dos tuberías de PVC de 250 mm DN y cinco por mil de pendiente que alimentará a la laguna facultativa por tres lugares diferentes, el cual tiene la ventaja de aplicar el agua residual en un mayor frente de las lagunas facultativas y favorecer la presencia de un mejor flujo hidráulico al interior de las lagunas facultativas. Las tuberías de ingreso a las lagunas facultativas son de 250 mm de diámetro y cinco por mil de pendiente y de aproximadamente diez metros de longitud. El extremo estará compuesto por dos codos de 45° para inyectar y mezclar el agua residual cruda con el agua almacenada en la laguna facultativa. Estas tuberías descansarán sobre una canaleta abierta de concreto, el cual a su vez será sostenido por columnas de concreto. De esta manera, el material sedimentable se depositará distante de la orilla y en un amplio radio de acción. A la altura del punto de descarga, se ha proyectado una poza de 3.00 x 3.00 para minimizar la erosión del fondo de la laguna. Ver Plano N°16 y 17.

6.8 Lagunas facultativas

Las lagunas facultativas estarán dirigidas a disminuir gran parte de la carga orgánica y microbiana. Al efecto, se han proyectado tres lagunas de sección trapecial con dimensiones promedios de 177.0 m de largo, 104.0 m de ancho, 1.7 m de profundidad y 18,400 metros cuadrados de área superficial. La tasa de aplicación promedio es de 348 kg DBO/ha-d y el período de retención de 13.3 días. Se estima que la remoción de carga orgánica será del orden del 71% y de sólidos sedimentables del 70% siendo la probable DBO total remanente de 84 mg/L y la soluble de 50 mg/L. Para optimizar el área de las lagunas, se ha considerado un talud de 1:2 tanto exterior como interior y en primera etapa se construirán tres de las cuatro lagunas proyectadas en razón que la proporción de caudales entre la primera y segunda etapa es del 75.9%.

Cada laguna facultativa contará con tres estructuras de salida de 2.0 m de ancho y dispondrá de pantalla para la retención de flotantes. El tubo de salida de cada estructura es de 250 mm DN, el mismo que descargará al sistema de recolección de las aguas residuales pre tratadas y que alimentará a las lagunas de maduración.

El diseño ha previsto la construcción de vertederos rectangulares de pared gruesa. Las mediciones se podrán realizar directamente aguas arriba del vertedero. Ver Planos N°19 y 20.

6.9 Estructuras de recolección e ingreso a lagunas de maduración

Las aguas residuales pre-tratadas en las lagunas facultativas serán recolectadas por medio de tuberías y conducidas a una caja de reunión desde donde se distribuirán a cada una de las lagunas de maduración. Al efecto, se dispondrá de un repartidor de cabecera y luego de repartidores de ingreso a cada una de las lagunas de maduración. Se han proyectado tres tuberías de ingreso de 250 mm de diámetro y cinco por mil de pendiente por cada laguna de maduración y de aproximadamente diez metros de


longitud. Estas tuberías descansarán sobre una canaleta abierta de concreto, el cual a su vez será sostenido por columnas de concreto. A la altura del punto de descarga, se ha proyectado una poza de 3.00 x 3.00 para minimizar la erosión del fondo de la laguna. Ver Planos N° 16 al 20.

6.10 Lagunas de maduración

Las lagunas de maduración estarán dirigidas a disminuir gran parte de la carga microbiana remamente. Al efecto, se han proyectado tres lagunas de sección trapecial con dimensiones promedios de 89.0 m de largo, 89.0 m de ancho, 1.5 m de profundidad y 7,921 metros cuadrados de área superficial. La tasa de aplicación promedio es de 169 kg DBO/ha-d y el período de retención de 7.0 días. Se estima que la remoción de carga orgánica será del orden del 86% y de sólidos sedimentables del 90% siendo la probable DBO total remanente de 40 mg/L, y la soluble de 20 mg/L, pero se estima que la DBO promedio será de 30 mg/L. En primera etapa se construirán tres de las cuatro lagunas proyectadas, por motivo que la proporción entre primera etapa y segunda etapa es de solamente 75.9%.

Cada laguna facultativa contará con tres estructuras de salida de 2.00 m de largo y se ubicará a unos cinco metros del borde interior de la laguna y estará dotada de vertederos laterales con sus correspondientes pantallas para la retención de sólidos flotantes. El tubo de salida de cada estructura es de 250 mm DN, el mismo que descargará al sistema de recolección de las aguas residuales tratadas.

El diseño ha previsto la construcción de vertederos rectangulares de pared gruesa. Las mediciones se podrán realizar directamente aguas arriba del vertedero.

6.11 Recolección y disposición final

Los efluentes de las lagunas de maduración serán recolectados por medio de una tubería de 600 mm DN, el cual descargará directamente al río Huallaga las aguas residuales tratadas.

6.12 Perfil hidráulico

La ubicación altimétrica de cada uno de los procesos de tratamiento depende de la pérdida de carga que se produce en los conductos abiertos y cerrados conjuntamente con los producidos por los equipos mecánicos y accesorios con que cuenta la referida planta. Ver Plano N° 21.

6.13 Borde Libre – laguna facultativa y maduración

El borde libre viene a ser la medida de seguridad de las lagunas en general contra cualquier efecto de rebalse de las aguas depositadas en ella por efecto del oleaje producido por acción del viento y/o sismo. En el caso de la acción del viento se ha


aplicado la ecuación modificada de Stevenson que considera que la altura de las olas es una función de la velocidad del viento y de la longitud máxima de la flecha de agua y en el caso de sismo, se ha tenido en cuenta lo establecido por el Reglamento Nacional de Edificaciones NTE E0.30 que considera al Departamento de San Martín como Zona 2, con un coeficiente sísmico de 0.3 g. De otra parte, teniendo en cuenta el NTE E0.30, se ha considerado una velocidad de viento de 20 m/s. De este modo, el borde libre por la acción combinada de la acción del viento y el sismo ha sido definido como una vez y medio el valor calculado como una medida de seguridad. El cálculo por acción del viento ha dado como resultado una altura de rizo de 0.23 m y por sismos de 0.18 m, haciendo un total de 0.40 cm, habiéndose optado un borde libre total de 0.65 m.

6.14 Residuos y disposición final de lodos

La planta de tratamiento producirá cuatro tipos de desechos sólidos: a) material de cribas, b) arenas; c) material flotante en el espejo de agua de las lagunas y d) lodos digeridos. Todos estos desechos sólidos deberán ser recolectados convenientemente en la planta de tratamiento y ser dispuestos al relleno sanitario o enterrado en los alrededores de la instalación. En el caso de los lodos digeridos, en caso de existir demanda, ellos podrán ser empleados como mejoradores de los suelos agrícolas previo proceso de inactivación de microorganismos. En el cuadro 6.3 se presenta la cantidad de sólidos a ser descargados de cada uno de los procesos de pre-tratamiento y manejo de lodos.

Cuadro 6.3.- Cantidad de desechos generados por procesos de tratamiento

REJAS L/d kg/d194 320 155 255

DESARENADOR m3/d Ton/d0.5 4.7 1.1 10.3

LODO LAGUNAS (producción total anual)Húmedo/seco 2000 m3/año 200 Ton/año

6.15 Facilidades administrativas

Las facilidades administrativas estarán compuestas por un ambiente destinado a la guardianía y almacén para depositar las herramientas empleadas en el mantenimiento de la PTAR. Ver Plano N° 24.

7. CONDICIONES PARA EL ADECUADO FUNCIONAMIENTO DE LA PTAR JUANJUI

El sistema de tratamiento de aguas residuales propuesto estará en condiciones de cumplir con las bases de diseño siempre que EPS cumpla las siguientes premisas:


Implementar el programa de micromedición para regular el consumo de agua y la cantidad de aguas residuales a ser tratadas

Controlar el control de ingreso de aguas de lluvia o de cualquier tipo de agua diferente a las aguas residuales, como son las aguas de manantial o quebradas

Cambiar los tramos de colectores que facilitan la infiltración de aguas subterráneas

Controlar las descargas comerciales o industriales con alto contenido de carga orgánica, sedimentos, grasas, o altas o bajas concentraciones de iones hidronio (pH), de acuerdo a lo establecido en el Decreto Supremo 021-2009-Vivienda del 20 de noviembre de 2009 referido a los Valores Máximos Admisibles (VMA) de las descargas de aguas residuales no domésticas en el sistema de alcantarillado sanitario.

Capacitar al personal encargado de la operación y mantenimiento de la planta de tratamiento de aguas residuales, debe modo que pueda manejar convenientemente los diferentes procesos de tratamiento.

Memoria PTARJuanjui

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