Ampliación de la planta de tratamiento de aguas residuales de la localidad de El Tesoro y zonas aledañas

Abstract

La planta de tratamiento de aguas residuales de El Tesoro se encuentra ubicada en el departamento de Maldonado, Uruguay, a trescientos metros del puente Leonel Viera. Fue diseñada, construida y operada por Aguas de la Costa S.A, entre los años 1994 y 2019. Desde 2019, es propiedad de OSE, que a su vez realiza el mantenimiento y la operación. Se trata de una planta de tratamiento biológico, cuyo efluente se vierte a una cañada que desemboca en el arroyo Maldonado, siendo este, tributario del Océano Atlántico. Esta planta recibe los efluentes de las localidades de El Tesoro, La Barra, Manantiales, El Chorro y Balneario Buenos Aires, con un porcentaje de cobertura del 43 %. Estos balnearios, en su mayoría turísticos, presentan alto movimiento en los meses de verano y una disminución considerable de la actividad en el resto del año. Estas variaciones hacen que se deba adaptar el tratamiento a cambios rápidos en cantidad y composición del afluente. Este proyecto busca evaluar el funcionamiento actual de la planta concluyendo en un diagnóstico y en base a esto proponer, seleccionar y diseñar alternativas para el tratamiento de las aguas residuales de la zona, con horizonte de proyecto a 2045. Como fue mencionado, la población presente en las localidades servidas varía considerablemente entre temporada alta y temporada baja. Se entiende por población fija a la población que se encuentra todo el año y por población flotante a la componente estacional (solamente se encuentra presente en el período de temporada alta). A partir del análisis de caudales de ingreso a la planta se puede decir que la población total (fija + flotante) es aproximadamente 4.6 veces la población fija. Se estima que la población fija servida es de 3273 habitantes. El caudal que llega a la planta está compuesto por caudal de infiltración, caudal doméstico y caudal pluvial (a pesar de que la red fue diseñada como separativa). Los aportes puntuales son despreciados. Hacia fines de diciembre de todos los años se tiene un crecimiento sostenido del caudal, asociado a un aumento de la población servida debido a la temporada turística. Luego se tiene un descenso progresivo en los meses siguientes (febrero y marzo). Se observó que la concentración de contaminantes puede llegar a presentar variaciones importantes. A partir del análisis en base a series de caudal medio diario, se caracterizó el caudal de funcionamiento en temporada alta y en temporada baja resultando en 4300 m3/d y 2500 m3/d respectivamente. En relación a los estándares de vertido, se cuenta con 44 muestreos, con mediciones de DBO5,20, DQO, SST, Amonio, Nitrato, NTK, PT, CF, Ac. y Gr. En general, Se tiene alto cumplimiento de la normativa a excepción del amonio (34 %), fósforo total (90 %) y coliformes fecales (87 %). El no cumplimiento de los primeros dos puede deberse a que el diseño del tratamiento de la planta no contempla la remoción de nutrientes. La planta cuenta actualmente con un pretratamiento (desbaste seguido de un pozo de bombeo y desarenado), tratamiento primario (sedimentador), tratamiento secundario (filtro biológico, lodos activados/cámara de contacto y sedimentador secundario), tratamiento terciario (cámara de desinfección) y tratamiento de lodos (digestor aerobio seguido de deshidratación con filtro de bandas). En temporada baja, no se utiliza el filtro biológico, funcionando con un tratamiento secundario de lodos activados convencional. En temporada alta, cuando la capacidad de tratamiento debe aumentar se utiliza el filtro biológico en serie con la unidad de lodos activados, funcionando como un sistema combinado de filtro biológico en serie con una cámara de contacto. El pretratamiento consiste en la unidad de desbaste y el desarenado. Para desbaste se cuenta con un único canal y una reja gruesa. Para los caudales de funcionamiento, la reja gruesa funciona adecuadamente cuando está limpia. Sin embargo, cuando el ancho útil se reduce un 50% debido a la acumulación de sólidos groseros, no funciona adecuadamente por lo que se debe evitar llegar a esta condición mediante una limpieza con alta frecuencia. Con respecto al desarenado, se cuenta con dos unidades de iguales características, que funcionan en paralelo. Presenta problemas operativos asociados a que la zona de acumulación de arenas se encuentra ubicada por encima del ingreso del afluente. Por lo tanto, de no limpiarse con regularidad comienza a funcionar de manera similar a un “filtro de arena”. El tratamiento primario consiste en un sedimentador, cuyas dimensiones son adecuadas para que el tiempo de retención y la tasa de aplicación superficial se encuentren dentro de los valores recomendados. No presenta mayores dificultades. En ocasiones, se dosifican productos químicos, de modo que se brinda un tratamiento primario avanzado. Como fue mencionado anteriormente, el tratamiento secundario aplicado depende del momento del año. En temporada baja, se opera con una unidad de lodos activados convencional. Las dimensiones de esta unidad no son las suficientes para brindar un tiempo de retención adecuado, por lo que se opera con tiempos de retención considerablemente menores a los recomendados. Cabe destacar que el diseño original preveía un volumen para lodos activados de aproximadamente el doble. Debido a la necesidad de aumentar el tamaño del digestor de lodos aerobio, esta unidad se vio reducida (y consecuentemente los tiempos de retención). El sistema combinado de filtro biológico con cámara de contacto opera con todos sus parámetros dentro de los rangos recomendados, a excepción de la carga orgánica volumétrica. El medio filtrante y el dispositivo de dispersión de flujo se encuentran deteriorados. Ni el tratamiento secundario en temporada baja ni el tratamiento secundario en temporada alta remueven nutrientes. El sedimentador secundario tiene las dimensiones suficientes para cumplir con los rangos recomendados para los parámetros de diseño. El correcto funcionamiento de la unidad depende además de la operación realizada (% de caudal recirculado). En relación al tratamiento terciario, la desinfección se realiza en una cámara de contacto que no tiene las dimensiones suficientes para brindar los tiempos de retención recomendados por bibliografía. Debido a las características del cuerpo receptor, este tipo de tratamiento terciario incluye un control del cloro residual libre en el vertido. El vertido se realiza en una zona de flujo prácticamente nulo, generando condiciones para que los sólidos presentes en el efluente sedimenten y que el sobrenadante quede estancado. Se debería modificar la salida para que esto no suceda, descargando en una zona con mayores velocidades de flujo. A su vez, la zona de descarga es un humedal, el cual es un ecosistema frágil por lo que se debería estudiar cuál es el impacto de la descarga. Para el tratamiento de los lodos primarios y secundarios se emplea un digestor aerobio. Las dimensiones de la unidad no son las suficientes para asegurar el tiempo de retención hidráulico suficiente ni la carga volumétrica de SSV recomendadas. Los compresores de aire existentes logran suplir la demanda necesaria de oxígeno en la unidad. Posterior al tratamiento aerobio se realiza el deshidratado. En la actualidad la unidad se encuentra funcionando muy por debajo de sus capacidades. Una vez evaluadas las instalaciones actuales, se procede a estudiar alternativas de modo de dar solución al tratamiento de las aguas residuales de las localidades servidas, con horizonte de proyecto a 2045. Para la determinación del caudal de diseño en 2045 se proyecta la población utilizando cuatro métodos, de los cuales se selecciona el método logístico. Para su aplicación, fue necesario determinar la población de saturación de la zona, entendida como la cantidad de habitantes que puede habitar la zona de aporte respetando la normativa de edificación actual y la idiosincrasia del lugar. Se obtiene que la población de saturación total es de 52171 habitantes y que la población total en 2045 es de 50805 habitantes. La población fija proyectada en 2045 es de 11045 habitantes. A partir de la población proyectada fija y total, se calcula el caudal doméstico de diseño para temporada baja y para temporada alta. Añadiendo caudal de infiltración se obtiene que el caudal medio diario de diseño es de 3389 m3/d en temporada baja y 9972 m3/d en temporada alta. Para esto, se asume que no hay aporte pluvial. Para la selección de las posibles alternativas se tiene en cuenta: aprovechamiento de las unidades existentes y experiencia generada en los años de operación de la planta, viabilidad técnica y constructiva de las soluciones, versatilidad de tratamiento, calidad requerida para el efluente, disponibilidad de terreno y minimización de los residuos generados en el proceso. En base a esto, se pre-diseñan tres alternativas. El pre-diseño prevé que el pretratamiento sea común a todas las alternativas, compuesto de tres canales con rejas de limpieza mecanizada (uno de ellos como respaldo) y dos desarenadores cuadrados de flujo horizontal (uno de ellos como respaldo). Para la desinfección se propone una solución de tipo UV común a todas las alternativas. La alternativa N°1 propone utilizar como tratamiento secundario únicamente unidades de filtración biológica en paralelo, funcionando a tasas que permitan tanto la remoción de materia orgánica como la nitificación. Para ello es necesaria la construcción de nuevos filtros biológicos y la ampliación del existente. Será necesario también aumentar la cantidad de sedimentadores secundarios. Dada la diferencia de volumen de tratamiento entre la temporada alta y baja, la operación será distinta en cada caso. Para el horizonte de proyecto, en temporada alta se tendrá todas las unidades proyectadas en funcionamiento, a diferencia de la temporada baja en la que esto no será necesario. Se deberá prever con tiempo la puesta en marcha de las unidades necesarias para cubrir la temporada alta, tarea que se realiza en la actualidad. Para el tratamiento de lodos se propone seguir utilizando digestores aerobios tal y como se hace en la actualidad. Para ello será necesario ampliar la capacidad del existente y construir un nuevo digestor. La alternativa N°2 busca evitar la puesta en marcha de unidades biológicas para cubrir la temporada alta. Se propone para temporada baja emplear filtros biológicos de baja tasa que permitan tanto la remoción de materia orgánica como la nitificación. Será necesario aumentar la capacidad de sedimentación secundaria. La diferencia con la alternativa anterior se presenta para la temporada alta en donde se propone colocar aguas arriba del tratamiento secundario y en serie con este, un tratamiento primario avanzado. Este se compone de una unidad de mezcla rápida (canaleta Parshall en este caso), un equipo de dosificación de coagulante y el sedimentador primario existente acondicionado. Para el tratamiento de los lodos resultantes del tratamiento secundario se propone utilizar digestores aerobios tal y como se hace en la actualidad. De modo de suplir la demanda será necesario ampliar el digestor existente. La alternativa N°3 busca generar una reducción de la cantidad de lodo a digerir. De esta manera se propone dos trenes de tratamiento en paralelo. Para la temporada baja, un tratamiento secundario compuesto por una secuencia de reactores anaerobio, anóxico y aerobio para remoción de DBO5,20, nitrógeno y fósforo seguido de sedimentadores secundarios. Para la temporada alta será necesario aumentar la capacidad de tratamiento de la planta, por lo tanto se plantea poner en funcionamiento un tren de tratamiento secundario en paralelo compuesto por un nuevo filtro biológico en conjunto con el ya existente modificado. Será necesario aumentar la capacidad de sedimentación secundaria. Los lodos resultantes del tratamiento son provenientes de la unidad de aireación extendida y presentan un bajo contenido de SSV dado por el propio proceso de tratamiento de la línea líquida (alto tiempo de retención de lodo en el sistema), con lo que no se utiliza una unidad para digerirlos. Estos son enviados directamente hacia la deshidratación, la cual se realiza por medio de filtros de banda. Por otra parte, los lodos resultantes del tren en paralelo a funcionar en temporada alta requieren de digestión, para ello se propone tratarlos mediante digestión aerobia. Para suplir la demanda se amplia el digestor aerobio existente. Posterior a la digestión se envían al filtro de bandas existente para su deshidratado. La alternativa seleccionada es la N°3. Los cambios con respecto al pre-diseño se presentan al final del capítulo.