ESCUELA POLITÉCNICA NACIONALbibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/6420/1/CD-4925.pdf · 2019. 4....

211
I ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL MODELOS DE GESTIÓN ECOLÓGICOS PARA LAS AGUAS RESIDUALES DE PEQUEÑAS POBLACIONES DE LA AMAZONÍA, CASO DE ESTUDIO SUCÚA PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO AMBIENTAL GABRIELA ESTEFANÍA OLMEDO BECERRA [email protected] MAYRA ELIZABETH PAREDES SÁNCHEZ [email protected] DIRECTOR: MSc. MARCELO MUÑOZ [email protected] Quito, Junio 2013

Transcript of ESCUELA POLITÉCNICA NACIONALbibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/6420/1/CD-4925.pdf · 2019. 4....

  • I

    ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL

    FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL

    MODELOS DE GESTIÓN ECOLÓGICOS PARA LAS AGUAS

    RESIDUALES DE PEQUEÑAS POBLACIONES DE LA AMAZONÍA,

    CASO DE ESTUDIO SUCÚA

    PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE

    INGENIERO AMBIENTAL

    GABRIELA ESTEFANÍA OLMEDO BECERRA

    [email protected]

    MAYRA ELIZABETH PAREDES SÁNCHEZ [email protected]

    DIRECTOR: MSc. MARCELO MUÑOZ

    [email protected]

    Quito, Junio 2013

  • II

    DECLARACIÓN

    Nosotras, Gabriela Olmedo y Mayra Paredes, declaramos que el trabajo aquí

    descrito es de nuestra autoría; que no ha sido previamente presentado para

    ningún grado o calificación profesional; y, que hemos consultado las referencias

    bibliográficas que se incluyen en este documento.

    La Escuela Politécnica Nacional, puede hacer uso de los derechos

    correspondientes a este trabajo, según lo establecido en la Ley de Propiedad

    Intelectual, por su Reglamento y por la normatividad institucional vigente.

    ___________________________ __________________________

    GABRIELA OLMEDO MAYRA PAREDES

  • III

    CERTIFICACIÓN

    Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Gabriela Olmedo y Mayra

    Paredes, bajo mi supervisión.

    ________________________________ PROF. ING. MARCELO MUÑOZ

    DIRECTOR DEL PROYECTO

  • IV

    AGRADECIMIENTO

    A Dios por guiarnos en este arduo camino y darnos las fuerzas necesarias para

    culminar esta meta.

    A nuestros padres y hermanos que fueron un apoyo en nuestros estudios

    impulsándonos para superarnos diariamente.

    A nuestros profesores por habernos impartido su conocimiento siempre

    orientándonos para ser profesionales con ética, de manera especial el

    agradecimiento para nuestro director de tesis por su paciencia y el tiempo

    prestado.

    Al Ilustre Municipio de Sucúa, al Alcalde Dr. Saúl Cárdenas, al Ing. Saltos, y al

    Eco. Carlos Coronel (COMAGA) por darnos acceso a la información necesaria

    para la realización de este proyecto, un agradecimiento especial al señor

    Fernando Solís por estar siempre presto a ayudarnos.

    A nuestros queridos amigos y compañeros Christian, Ricardo, Gabriela, Andrea,

    Ernesto, María Cristina, Carlos, Jesy, Eri, Carlitos, Michael, Marquitos, Dany,

    Diego, Marco y a todos los que de alguna manera formaron parte de esta etapa.

  • V

    DEDICATORIA

    A mis padres que son el motor de mi vida y a la memoria de mi abuelita Gloria por

    tanto amor recibido

    Mayra Elizabeth Paredes Sánchez

    A mis padres que no han dejado de velar por mi superación personal y

    profesional, a mis hermanos para que sigan esforzándose en culminar cada una

    de sus metas, y al resto de mi familia que está presente en todo momento.

    Gabriela Estefanía Olmedo Becerra

  • VI

    ÍNDICE

    DECLARACIÓN ..................................................................................................... II

    CERTIFICACIÓN .................................................................................................. III

    AGRADECIMIENTO .............................................................................................. IV

    DEDICATORIA ....................................................................................................... V

    INDICE .................................................................................................................. VI

    INDICE DE FIGURAS ......................................................................................... XIV

    INDICE DE TABLAS ........................................................................................... XVI

    LISTADO DE FOTOGRAFÌAS .......................................................................... XVIII

    RESUMEN .......................................................................................................... XIX

    CAPÍTULO 1 .......................................................................................................... 1

    ASPECTOS GENERALES ..................................................................................... 1

    1.1 INTRODUCCIÓN ................................................................................ 1

    1.2 OBJETIVOS ........................................................................................ 4

    1.2.1 OBJETIVO GENERAL ........................................................................ 4

    1.2.2 OBJETIVO ESPECÍFICOS.................................................................. 4

    1.3 JUSTIFICACIÓN ................................................................................. 5

    1.4 MARCO LEGAL .................................................................................. 6

    CAPÍTULO 2 .......................................................................................................... 9

    INVESTIGACIÓN BIBLIOGRÁFICA ....................................................................... 9

    2.1 INFORMACIÓN GENERAL DE LA CIUDAD DE SUCÚA ................... 9

    2.1.1 UBICACIÓN ........................................................................................ 9

    2.1.2 CLIMA ................................................................................................. 9

    2.1.2.1 TEMPERATURA ............................................................................... 10

    2.1.2.2 PLUVIOSIDAD .................................................................................. 10

    2.1.3 ALTITUD ........................................................................................... 11

  • VII

    2.1.4 DIVISIÓN POLÍTICO-ADMINISTRATIVA ......................................... 11

    2.1.5 SUPERFICIE .................................................................................... 12

    2.1.6 GEOMORFOLOGÍA ......................................................................... 12

    2.1.7 USOS DE LA COBERTURA VEGETAL ........................................... 13

    2.1.8 ECOSISTEMAS ............................................................................... 13

    2.1.9 HIDROGRAFÍA DE SUCÚA ............................................................. 14

    2.1.9.1 RÍO UPANO ..................................................................................... 14

    2.1.9.2 RÍO TUTANANGOZA ....................................................................... 15

    2.1.9.2.1 CARACTERÍSTICAS DEL RÍO TUTANANGOZA ................... ……..15

    2.1.9.2.2 USOS DEL RÍO TUTANANGOZA .................................................... 16

    2.1.9.2.3 CONDICIONES DEL RÍO TUTANANGOZA ...................................... 16

    2.1.10 POSIBLES RIESGOS NATURALES EN SUCÚA ............................ 17

    2.1.11 ANÁLISIS DEL ÁREA PARA LA POSIBLE UBICACIÓN DE LA

    PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES .................................... 18

    2.2 AGUAS RESIDUALES ..................................................................... 19

    2.2.1 DEFINICIÓN DE AGUAS RESIDUALES ......................................... 19

    2.2.2 CARACTERÍSTICAS DEL AGUA RESIDUAL .................................. 19

    2.2.2.1 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS ......................................................... 20

    2.2.2.1.1 SÓLIDOS TOTALES ......................................................................... 20

    2.2.2.1.2 OLORES…. ....................................................................................... 21

    2.2.2.1.3 TEMPERATURA ............................................................................... 21

    2.2.2.1.4 DENSIDAD ........................................................................................ 22

    2.2.2.1.5 COLOR….. ......................................................................... ………….22

    2.2.2.1.6 TURBIEDAD ...................................................................................... 22

    2.2.2.2 CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS ...................................................... 22

    2.2.1.2.1 COMPUESTOS ORGÁNICOS .......................................................... 22

    2.2.1.2.2 INORGÁNICOS ................................................................................. 26

    2.2.1.2.3 GASES .............................................................................................. 27

    2.2.1.3 CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICAS .................................................. 28

    2.2.1.3.1 MICROORGANISMO ........................................................................ 28

    2.2.1.3.2 PLANTAS Y ANIMALES ................................................................... 30

  • VIII

    2.3 EFECTOS DE LA INCORRECTA GESTIÓN DE AGUAS

    RESIDUALES.. ..................................................................................................... 30

    2.3.1 SOCIALES ........................................................................................ 31

    2.3.1.2 EFECTOS EN LA SALUD ................................................................. 31

    2.3.2 AMBIENTALES ................................................................................. 32

    2.3.2.2 DETERIORO DEL RECURSO HÍDRICO .......................................... 32

    2.3.2.2.1 APORTE DE NUTRIENTES .............................................................. 32

    2.3.2.2.2 DISMINUCIÓN DEL OXÍGENO DISUELTO ...................................... 32

    2.3.2.2.3 DISMINUCIÓN DE LA CAPACIDAD DE AUTODEPURACIÓN DE UN

    RÍO O UN CAUCE ............................................................................................... 32

    2.3.2.3 OLORES GENERADOS POR LAS AGUAS RESIDUALES. ............. 33

    2.3.3 ECONÓMICOS ................................................................................. 33

    2.4 SISTEMAS ECOLÓGICOS DE GESTIÓN PARA AGUAS

    RESIDUALES ....................................................................................................... 34

    2.4.1 SISTEMA DE TRATAMIENTOS NATURALES ................................. 38

    2.4.1.2 LAGUNAS ANAEROBIAS ................................................................. 38

    2.4.1.3 LAGUNAS FACULTATIVAS .............................................................. 38

    2.4.1.3.1 FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE LAGUNAS

    FACULTATIVAS...... ............................................................................................. 38

    2.4.1.3.2 EFICIENCIA DE LAS LAGUNAS FACULTATIVAS ........................... 40

    2.4.1.4 LAGUNAS AEROBIAS DE MADURACIÓN....................................... 40

    2.4.1.4.1 FUNCIONAMIENTO DE LAS LAGUNAS DE MADURACIÓN ........... 40

    2.4.1.3.3 LAGUNAS DE BAJO CALADO ......................................................... 40

    2.4.2 SISTEMAS ANAEROBIOS................................................................ 41

    2.4.2.1 REACTOR ANAEROBIO .................................................................. 41

    2.4.2.1.1 FUNCIONAMIENTO DE UN REACTOR ANAEROBIO. .................... 41

    2.4.2.1.2 EFICIENCIA DEL REACTOR ANAEROBIO...................................... 42

    2.4.3 SISTEMAS DE APLICACIÓN AL SUELO ......................................... 42

    2.4.3.1 IRRIGACIÓN ..................................................................................... 43

    2.4.3.2 SISTEMAS DE INFILTRACIÓN RÁPIDA (IR) ................................... 44

    2.4.3.2.1 FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE INFILTRACIÓN RÁPIDA ... 44

    2.4.3.2.2 EFICIENCIA DEL SISTEMA IR ......................................................... 45

    2.4.3.2.3 MOTIVOS PARA APLICAR INFILTRACIÓN RÁPIDA ....................... 45

  • IX

    2.4.3.2.4 RESTRICCIONES DEL SISTEMA IR ................................................ 46

    2.4.3.3 HUMEDALES .................................................................................... 46

    2.4.3.3.1 CARACTERÍSTICAS DEL HUMEDAL .............................................. 47

    2.4.3.3.2 EFICIENCIA DEL HUMEDAL DE FLUJO PISTÓN ........................... 49

    CAPÍTULO 3 ........................................................................................................ 50

    INVESTIGACIÓN DE CAMPO ............................................................................. 50

    3.1 ANÁLISIS POBLACIONAL ................................................................ 50

    3.1.1 DINÁMICA POBLACIONAL DEL CANTÓN SUCÚA ......................... 52

    3.1.2 PROYECCIÓN POBLACIONAL ....................................................... 54

    3.1.2.3 ANÁLISIS EXPONENCIAL ............................................................... 54

    3.2 CARACTERÍSTICAS DE AGUAS RESIDUALES DE LA CIUDAD

    SUCÚA……….. ........................................................................................... ……..58

    3.2.1 PROCEDIMIENTO PARA MONITOREO DE AGUAS RESIDUALES 58

    3.2.1.1 MATERIALES .................................................................................... 58

    3.2.1.2 PROCEDIMIENTO ............................................................................ 58

    3.2.2 RESULTADOS DEL LABORATORIO ............................................... 61

    3.2.3 ANÁLISIS DE RESULTADOS ........................................................... 62

    3.2.3.1 DOTACIÓN DE AGUA ...................................................................... 62

    3.2.3.2 CAUDAL MEDIO ACTUAL DE LA CIUDAD DE SUCÚA .................. 63

    3.2.3.3 CARGA ORGÁNICA ESPERADA ..................................................... 63

    3.3 CAUDALES DE AGUAS RESIDUALES ............................................ 65

    3.3.1 FACTORES QUE INTERVIENEN EN LA CANTIDAD DE AGUA

    RESIDUAL…… .................................................................................................... 66

    3.3.2 VARIACIÓN DE LOS CAUDALES DE LAS AGUAS RESIDUALES . 66

    3.3.3 CAUDAL DE DISEÑO PARA LA CIUDAD SUCÚA ........................... 67

    3.3.3.1 CAUDAL MEDIO ............................................................................... 67

    3.3.3.2 CAUDAL MÁXIMO ............................................................................ 68

    3.3.3.3 CAUDAL MÍNIMO ............................................................................. 69

    3.3.4 CARGA ORGÁNICA DE DISEÑO .................................................... 69

    CAPÍTULO 4 ........................................................................................................ 71

    PROPUESTA DE MODELOS DE GESTIÓN DE AGUAS RESIDUALES ............ 71

  • X

    4.1 SISTEMAS AEROBIOS .................................................................... 71

    4.1.1 ALTERNATIVAS ANALIZADAS ........................................................ 71

    4.1.1.1 LAGUNAS FACULTATIVAS .............................................................. 71

    4.1.1.2 LAGUNAS DE MADURACIÓN .......................................................... 72

    4.1.1.2.1 LAGUNAS DE MADURACIÓN CONVENCIONALES ....................... 72

    4.1.1.2.2 LAGUNAS DE MADURACIÓN DE BAJO CALADO .......................... 72

    4.1.2 PARÁMETROS DE DISEÑO ............................................................. 73

    4.1.2.1 LAGUNAS FACULTATIVAS .............................................................. 73

    4.1.2.2 LAGUNAS DE MADURACIÓN .......................................................... 73

    4.1.2.2.1 LAGUNAS DE MADURACIÓN CONVENCIONALES ....................... 73

    4.1.2.2.2 LAGUNAS DE MADURACIÓN DE BAJO CALADO .......................... 74

    4.2 SISTEMAS ANAEROBIOS................................................................ 74

    4.2.1 ALTERNATIVAS ANALIZADAS ........................................................ 74

    4.2.1.1 LAGUNAS ANAEROBIAS ................................................................. 74

    4.2.1.2 REACTOR ANAEROBIO .................................................................. 75

    4.2.2 PARÁMETROS DE DISEÑO ............................................................. 75

    4.2.2.1 LAGUNAS ANAEROBIAS ................................................................. 75

    4.2.2.2 REACTOR ANAEROBIO .................................................................. 76

    4.3 SISTEMAS DE APLICACIÓN AL SUELO ......................................... 76

    4.3.1 ALTERNATIVAS ANALIZADAS ........................................................ 76

    4.3.1.1 HUMEDALES .................................................................................... 76

    4.3.1.2 INFILTRACIÓN RÁPIDA ................................................................... 77

    4.3.2 PARÁMETROS DE DISEÑO ............................................................. 78

    4.3.2.1 HUMEDALES .................................................................................... 78

    4.3.2.2 INFILTRACIÓN RÁPIDA ................................................................... 79

    4.4 SISTEMAS COMBINADOS ............................................................... 80

    4.4.1 ALTERNATIVA ACTUAL: PRETRATAMIENTO + LAGUNAS

    ANAEROBIAS + LAGUNAS FACULTATIVAS ..................................................... 80

    4.4.1.1 ANÁLISIS PREDISEÑO ................................................................... 80

    4.4.1.2 GRÁFICO .......................................................................................... 85

  • XI

    4.4.2 ALTERNATIVA 2: PRETRATAMIENTO + REACTOR ANAEROBIO +

    LAGUNA FACULTATIVA +LAGUNA DE MADURACIÓN + LECHOS DE

    SECADO…….. ..................................................................................................... 85

    4.4.2.1 PREDISEÑO ..................................................................................... 85

    4.4.2.1.1 REACTOR ANAEROBIO .................................................................. 86

    4.4.2.1.2 LAGUNA FACULTATIVA .................................................................. 89

    4.4.2.1.3 LAGUNA DE MADURACIÓN ............................................................ 92

    4.4.2.1.4 GESTIÓN DE LODOS ....................................................................... 96

    4.4.3 ALTERNATIVA 3: PRETRATAMIENTO + REACTOR ANAEROBIO +

    LAGUNA DE BAJO CALADO + LECHOS DE SECADO ...................................... 99

    4.4.3.1 PREDISEÑO ..................................................................................... 99

    4.4.3.1.1 REACTOR ANAEROBIO .................................................................. 99

    4.4.3.1.2 LAGUNA DE BAJO CALADO .......................................................... 100

    4.4.3.1.3 LECHOS DE SECADO ................................................................... 102

    4.4.3.2 GRÁFICO ........................................................................................ 102

    4.4.4 ALTERNATIVA 4: PRETRATAMIENTO + REACTOR ANAEROBIO +

    HUMEDALES + LECHOS DE SECADO ............................................................ 103

    4.4.4.1 PREDISEÑO ................................................................................... 103

    4.4.4.1.1 REACTOR ANAEROBIO ................................................................ 103

    4.4.4.1.2 HUMEDALES .................................................................................. 103

    4.4.4.1.3 LECHOS DE SECADO ................................................................... 107

    4.4.4.2 GRÁFICO ........................................................................................ 107

    4.4.5 ALTERNATIVA 5: PRETRATAMIENTO + REACTOR ANAEROBIO +

    INFILTRACIÓN RÁPIDA + LECHOS DE SECADO ........................................... 108

    4.4.5.1 PREDISEÑO ................................................................................... 108

    4.5 FACTIBILIDAD TÉCNICA Y ECONÓMICA ..................................... 109

    4.5.1 ANÁLISIS DE ESPACIO ................................................................. 109

    4.5.1.1 ALTERNATIVA 2 ............................................................................. 109

    4.5.1.2 ALTERNATIVA 3 ............................................................................. 109

    4.5.1.3 ALTERNATIVA 4 ............................................................................. 110

    4.5.1.4 COMPARACIÓN DE ESPACIO ENTRE LAS ALTERNATIVAS ...... 110

    4.5.2 ANÁLISIS ECONÓMICO ................................................................. 111

    4.5.2.1 ALTERNATIVA 2 ............................................................................. 111

  • XII

    4.5.2.2 ALTERNATIVA 3 ............................................................................. 112

    4.5.2.3 ALTERNATIVA 4 ............................................................................. 113

    4.5.3 ANÁLISIS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO ......................... 115

    4.5.3.1 ALTERNATIVA 2 ............................................................................. 115

    4.5.3.2 ALTERNATIVA 3 ............................................................................. 116

    4.5.3.3 ALTERNATIVA 4 ............................................................................. 116

    4.5.4 ANÁLISIS ECONÓMICO DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO .. 117

    4.5.4.1 ALTERNATIVA 2 ............................................................................. 117

    4.5.4.2 ALTERNATIVA 3 ............................................................................. 119

    4.5.4.3 ALTERNATIVA 4 ............................................................................. 120

    4.5.5 ANÁLISIS AMBIENTAL ................................................................... 121

    4.5.5.1 DECLARATORIA AMBIENTAL ....................................................... 121

    4.5.5.1.1 VALORACIÓN DE IMPACTOS ....................................................... 121

    4.5.5.1.2 METODOLOGÍA .............................................................................. 122

    4.5.5.1.3 SIGNIFICANCIA .............................................................................. 123

    4.5.5.1.4 FACTORES AMBIENTALES ........................................................... 123

    4.5.5.1.5 ACCIONES DEL PROYECTO ......................................................... 124

    4.5.5.1.6 IDENTIFICACIÓN DE IMPACTOS .................................................. 124

    4.5.5.1.6.1 IMPACTOS A FACTORES FÍSICOS Y QUÍMICOS. ....................... 124

    4.5.5.1.6.2 IMPACTOS SOBRE EL MEDIO BIÓTICO ...................................... 125

    4.5.5.1.6.3 FACTORES CULTURALES ............................................................ 125

    4.5.5.1.7 ACTIVIDADES DEL PROYECTO ................................................... 125

    4.5.5.2 EVALUACIÓN DE IMPACTOS ........................................................ 126

    4.5.5.2.1 ALTERNATIVA ACTUAL ................................................................. 126

    4.5.5.2.1.1 IMPACTOS NEGATIVOS SOBRE LOS COMPONENTES

    AMBIENTALES. ................................................................................................. 126

    4.5.5.2.1.2 IMPACTOS NEGATIVOS DE LAS ACTIVIDADES DEL

    PROYECTO……… ........................................................ ………………………….128

    4.5.5.2.1.3 SIGNIFICANCIA DE IMPACTOS .................................................... 130

    4.5.5.2.2 ALTERNATIVA 2 ............................................................................. 131

    4.5.5.2.2.1 IMPACTOS NEGATIVOS SOBRE LOS COMPONENTES

    AMBIENTALES .................................................................................................. 131

  • XIII

    4.5.5.2.2.2 IMPACTOS NEGATIVOS DE LAS ACTIVIDADES DEL

    PROYECTO………. ........................................................................................... 133

    4.5.5.2.2.3 SIGNIFICANCIA DE IMPACTOS .................................................... 135

    4.5.5.2.3 ALTERNATIVA 3 ............................................................................. 136

    4.5.5.2.3.1 IMPACTOS NEGATIVOS SOBRE LOS FACTORES

    AMBIENTALES……… ....................................................................................... 136

    4.5.5.2.3.2 IMPACTOS NEGATIVOS DE LAS ACTIVIDADES DEL

    PROYECTO………. ........................................................................................... 138

    4.5.5.2.3.3 SIGNIFICANCIA DE IMPACTOS .................................................... 140

    4.5.5.2.4 ALTERNATIVA 4 ............................................................................. 141

    4.5.5.2.4.1 IMPACTOS NEGATIVOS SOBRE LOS FACTORES

    AMBIENTALES……….. ..................................................................................... 141

    4.5.5.2.4.2 IMPACTOS NEGATIVOS DE LAS ACTIVIDADES DEL

    PROYECTO……… ............................................................................................ 142

    4.5.5.2.4.3 SIGNIFICANCIA DE IMPACTOS .................................................... 144

    4.5.5.3 COMPARACIÓN DE RESULTADOS AMBIENTALES .................... 145

    CAPÍTULO 5. ............................................................................ …………………147

    CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ..................................................... 147

    5.1 CONCLUSIONES ............................................................................ 147

    5.2 RECOMENDACIONES ................................................................... 149

    REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................... 150

    ANEXOS ............................................................................................................ 154

    ANEXO No 1 MAPAS TEMÁTICOS DEL CANTÓN SUCÚA ............................ 155

    ANEXO No 2 MAPAS TEMÁTICOS DE LA ZONA DE DESCARGA ................. 165

    ANEXO No 3 REGISTRO FOTOGRÁFICO DEL MONITOREO ....................... 174

    ANEXO No 4 COSTOS DE MATERIALES MENCIONADOS EN LA CÁMARA DE

    CONSTRUCCIÓN DE QUITO Y GUAYAQUIL. .................................................. 177

    ANEXO No 5 MATRICES DE IDENTIFICACIÓN, EVALUACIÓN Y

    SIGNIFICANCIA DE IMPACTOS. ...................................................................... 181

  • XIV

    ÍNDICE DE FIGURAS

    FIGURA 2.1.- PLUVIOSIDAD REGISTRADA EN LA ESTACIÓN

    METEOROLÓGICA MENDEZ INAMHI EN EL AÑO 2009 ................................... 11

    FIGURA 2.2.- DIVISIÓN POLÍTICA DEL CANTÓN SUCÚA ................................ 12

    FIGURA 2.3.- ESQUEMA DE UNA LAGUNA FACULTATIVA ............................. 39

    FIGURA 2.4.- DIAGRAMA DE UN REACTOR ANAEROBIO ............................... 42

    FIGURA 2.5.- TRAYECTORIA HIDRÁULICA DE APLICACIÓN PARA

    INFILTRACIÓN RÁPIDA ...................................................................................... 45

    FIGURA 2.6.- HUMEDAL CON FLUJO PISTÓN. ................................................. 47

    FIGURA 2.7.- CARACTERÍSTICAS DE CONSTRUCCIÓN DE UN HUMEDAL .. 48

    FIGURA 3.1.- DISTRIBUCIÓN POR EDADES DEL CANTÓN SUCÚA ............... 51

    FIGURA 3.2.- GRÁFICO X VS LNPF ................................................................... 55

    FIGURA 3.3.- GRÁFICO POBLACIÓN VS TIEMPO ............................................ 57

    FIGURA 4.1.- GRÁFICO DE LA ALTERNATIVA ACTUAL .................................. 85

    FIGURA 4.2.- GRÁFICO DE LA ALTERNATIVA 2 ............................................... 99

    FIGURA 4.3.- GRÁFICO DE LA ALTERNATIVA 3 ............................................. 103

    FIGURA 4.4.- GRÁFICO DE LA ALTERNATIVA 4 ............................................. 107

    FIGURA 4.5.- CUANTIFICACIÓN DE IMPACTOS A COMPONENTES

    AMBIENTALES, ALTERNATIVA ACTUAL ......................................................... 127

    FIGURA 4.6.- FACTORES AMBIENTALES Y SUS IMPACTOS, ALTERNATIVA

    ACTUAL ............................................................................................................. 128

    FIGURA 4.7.- CUANTIFICACIÓN DE IMPACTOS GENERADOS POR LAS

    DIFERENTES FASES DEL PROYECTO, ALTERNATIVA ACTUAL ................. 129

    FIGURA 4.8.- ACTIVIDADES DEL PROYECTO Y SUS IMPACTOS,

    ALTERNATIVA ACTUAL .................................................................................... 130

    FIGURA 4.9.- IMPACTOS DE LA ALTERNATIVA ACTUAL .............................. 130

    FIGURA 4.10.- CUANTIFICACIÓN DE IMPACTOS A COMPONENTES

    AMBIENTALES, ALTERNATIVA 2 ..................................................................... 132

    FIGURA 4.11.- FACTORES AMBIENTALES Y SUS IMPACTOS, ALTERNATIVA

    2 ......................................................................................................................... 133

  • XV

    FIGURA 4.12.- CUANTIFICACIÓN DE IMPACTOS GENERADOS POR LAS

    DIFERENTES FASES DEL PROYECTO, ALTERNATIVA 2 ............................. 134

    FIGURA 4.13.- ACTIVIDADES DEL PROYECTO Y SUS IMPACTOS,

    ALTERNATIVA 2 ................................................................................................ 135

    FIGURA 4.14.- IMPACTOS DE LA ALTERNATIVA 2 ........................................ 135

    FIGURA 4.15.- CUANTIFICACIÓN DE IMPACTOS A COMPONENTES

    AMBIENTALES, ALTERNATIVA 3 ..................................................................... 137

    FIGURA 4.16.- FACTORES AMBIENTALES Y SUS ALTERACIONES,

    ALTERNATIVA 3 ................................................................................................ 138

    FIGURA 4.17.- CUANTIFICACIÓN DE IMPACTOS GENERADOS POR LAS

    DIFERENTES FASES DEL PROYECTO, ALTERNATIVA 3 ............................. 139

    FIGURA 4.18.- ACTIVIDADES DEL PROYECTO Y SUS IMPACTOS,

    ALTERNATIVA 3 ................................................................................................ 139

    FIGURA 4.19.- IMPACTOS DE LA ALTERNATIVA 3 ........................................ 140

    FIGURA 4.20.- CUANTIFICACIÓN DE IMPACTOS A COMPONENTES

    AMBIENTALES, ALTERNATIVA 4 ..................................................................... 141

    FIGURA 4.21.- FACTORES AMBIENTALES Y SUS ALTERACIONES,

    ALTERNATIVA 4 ................................................................................................ 142

    FIGURA 4.22.- CUANTIFICACIÓN DE IMPACTOS GENERADOS POR LAS

    DIFERENTES FASES DEL PROYECTO, ALTERNATIVA 4 ............................. 143

    FIGURA 4.23.- ACTIVIDADES DEL PROYECTO Y SUS IMPACTOS,

    ALTERNATIVA 4 ................................................................................................ 143

    FIGURA 4.24.- IMPACTOS DE LA ALTERNATIVA 4 ........................................ 144

  • XVI

    ÍNDICE DE TABLAS

    TABLA 1.1.- LEGISLACIÓN ECUATORIANA REFERENTE AL TRATAMIENTO

    DE AGUAS RESIDUALES……………………………………………………………….6

    TABLA 2.1.- PLUVIOSIDAD DURANTE EL AÑO 2009 REGISTRADA EN LA

    ESTACIÓN METEOROLÓGICA MENDEZ INAMHI ............................................. 10

    TABLA 2.2.- RESULTADOS DEL MUESTREO LUEGO DE LA DESCARGA (A

    150M) ................................................................................................................... 17

    TABLA 2.3.- ENFERMEDADES PRODUCIDAS POR PATÓGENOS

    PRESENTES EN AGUAS RESIDUALES ............................................................ 31

    TABLA 2.4.- PROPIEDADES DE LOS MATERIALES USADOS EN LA

    CONSTRUCCIÓN DE UN HUMEDAL ................................................................. 49 TABLA 3.1.- DISTRIBUCIÓN DE HOMBRES Y MUJERES EN EL CANTÓN

    SUCÚA. ................................................................................................................ 50

    TABLA 3.2.- POBLACIÓN POR ÁREAS DE RESIDENCIA Y TASAS DE

    CRECIMIENTO .................................................................................................... 52

    TABLA 3.3.- FÓRMULAS PARA EL MÉTODO EXPONENCIAL .......................... 54

    TABLA 3.4.- DETERMINACIÓN DE X. ................................................................ 54

    TABLA 3.5.- ESTIMACIÓN DE LA POBLACIÓN FUTURA .................................. 56

    TABLA 3.6.- ESTIMACIÓN DE LA POBLACIÓN FUTURA TOMANDO COMO

    POBLACIÓN INICIAL LA INFORMACIÓN DEL ÚLTIMO CENSO. ...................... 56

    TABLA 3.7.- DATOS TOMADOS EN LA INVESTIGACIÓN DE CAMPO. ............ 61

    TABLA 3.8.- ANÁLISIS DE RESULTADOS DE LABORATORIO ......................... 62

    TABLA 3.9.- DOTACIÓN DE AGUA SEGÚN LOS HABITANTES ........................ 63

    TABLA 3.10.- VALORES DE LA DBO5 OBTENIDA ............................................. 64 TABLA 4.1.- ANÁLISIS DE LAS VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LAS

    LAGUNAS FACULTATIVAS. ................................................................................ 72

    TABLA 4.2.- ANÁLISIS DE LAS VENTAJAS E INCONVENIENTES DEL

    REACTOR ANAEROBIO ..................................................................................... 75

    TABLA 4.3.- ANÁLISIS DE LAS VENTAJAS E INCONVENIENTES DEL

    HUMEDAL ............................................................................................................ 77

  • XVII

    TABLA 4.4.- ANÁLISIS DE LAS VENTAJAS E INCONVENIENTES DEL SISTEMA

    IR .......................................................................................................................... 78

    TABLA 4.5.- CAUDALES Y CARGAS ORGÁNICAS DE LA PROPUESTA

    ACTUAL ............................................................................................................... 81

    TABLA 4.6.- PERMEABILIDAD DEL SUELO EN EL LUGAR DESTINADO A LA

    PLANTA DE TRATAMIENTO ............................................................................. 108

    TABLA 4.7.- ÁREA TOTAL DE LA ALTERNATIVA 2. ........................................ 109

    TABLA 4.8.- ÁREA TOTAL DE LA ALTERNATIVA 3. ........................................ 109

    TABLA 4.9.- ÁREA TOTAL DE LA ALTERNATIVA 4. ........................................ 110

    TABLA 4.10.- ÁREAS DE TODAS LAS ALTERNATIVAS ANALIZADAS. .......... 110

    TABLA 4.11.- COSTO DE LA ALTERNATIVA 2 ................................................ 111

    TABLA 4.12.- COSTOS DE LA ALTERNATIVA 3 .............................................. 112

    TABLA 4.13.- COSTOS DE LA ALTERNATIVA 4 .............................................. 113

    TABLA 4.14.- COSTOS DE O&M DE LA ALTERNATIVA 2 ............................... 118

    TABLA 4.15.- COSTOS DE O&M DE LA ALTERNATIVA 3 ............................... 119

    TABLA 4.16.- COSTOS DE O&M DE LA ALTERNATIVA 4 ............................... 120

    TABLA 4.17.- SIGNIFICANCIA DE IMPACTOS. ................................................ 123

    TABLA 4.18.- PUNTAJES TOTALES DE LA EVALUACIÓN DE IMPACTOS

    AMBIENTALES .................................................................................................. 145

  • XVIII

    ÍNDICE DE FOTOGRAFÍAS

    FOTOGRAFÍA 2.1.- RÍO UPANO, CANTÓN MACAS. ......................................... 14

    FOTOGRAFÍA 2.2.- RÍO TUTANANGOZA, CANTÓN SUCÚA, 2012 .................. 15

    FOTOGRAFÍA 2.3.- E.COLI ................................................................................. 29

    FOTOGRAFÍA 2.4.- EUTROFIZACIÓN DE CUERPOS DE AGUA ...................... 29

    FOTOGRAFÍA 2.5.- MACROINVERTEBRADOS INDICADORES DE BUENA

    CALIDAD DEL AGUA, POR ORDEN ................................................................... 30

    FOTOGRAFÍA 2.6.- ALIVIADERO ....................................................................... 35

    FOTOGRAFÍA 2.7.- LAGUNA FACULTATIVA (MASAYA, NICARAGUA) ........... 39

    FOTOGRAFÍA 2. 8.- MEMBRANA IMPERMEABLE SOBRE LA CAMA DE UN

    HUMEDAL DE FLUJO PISTÓN ........................................................................... 47

    FOTOGRAFÍA 3.1.- DESCARGA DE AGUAS RESIDUALES DE LA CIUDAD DE

    SUCÚA EL DÍA 7/11/2012 ................................................................................... 59

    FOTOGRAFÍA 3. 2.- DETERMINACIÓN DEL CAUDAL INSTANTÁNEO DE

    AGUAS RESIDUALES EL DÍA 12/11/2012. ......................................................... 59

    FOTOGRAFÍA 3. 3 TOMA DE MUESTRA SIMPLE DEL AGUA RESIDUAL DEL

    ÚLTIMO POZO DE REVISIÓN ANTES DE LA DESCARGA EL DÍA 12/11/2012. 60

  • XIX

    RESUMEN

    El presente trabajo compara cinco alternativas para el tratamiento de aguas

    residuales domésticas en la ciudad de Sucúa; se analizan los aspectos técnicos,

    ambientales y económicos de cada alternativa.

    Para la caracterización del agua residual se realizó un monitoreo de la descarga,

    y mediante el análisis del laboratorio de los parámetros más representativos de la

    calidad del agua, se verificó que se cumple con la normativa ambiental vigente en

    el Ecuador, a excepción del parámetro coliformes. Con los resultados se concluyó

    que el agua residual está diluida por infiltración de agua lluvia en el sistema de

    alcantarillado.

    En la ciudad de Sucúa está latente la alternativa para el tratamiento de aguas

    residuales, basado en un pretratamiento, tres lagunas anaerobias que no son

    viables actualmente por ser agentes de contaminación, y tres lagunas facultativas,

    que es tomada como la primera alternativa; adicionalmente se proponen cuatro

    alternativas.

    La segunda alternativa consta de pretratamiento, dos reactores anaerobios con

    dos lechos de secado, dos lagunas facultativas, y seis lagunas de maduración. La

    tercera alternativa está conformada por pretratamiento, dos reactores anaerobios

    con dos lechos de secado y dos lagunas de bajo calado. La alternativa cuatro

    tiene pretratamiento, dos reactores anaerobios con dos lechos de secado y cuatro

    humedales, y la alternativa cinco presenta pretratamiento, dos reactores

    anaerobios con dos lechos de secado y un sistema de infiltración rápida.

    Para conocer la propuesta más viable se realizó un prediseño de cada alternativa,

    donde se determina el área requerida para el posterior análisis técnico, mientras

    que para el análisis económico se utilizó tablas de comparación de costos de

    instalación, de operación y mantenimiento. El análisis ambiental está

    fundamentado en la matriz de Leopold modificada, donde se hace una valoración

    de los impactos ambientales que las actividades del proyecto puedan generar

  • XX

    sobre los componentes ambientales. Las actividades consideradas son:

    localización, construcción, operación, mantenimiento, gestión de lodos y

    eficiencia, y, los componentes ambientales son tierra, agua, aire, ruido, flora,

    fauna, usos del territorio, recreativos, nivel cultural, estéticos de interés humano.

  • XXI

    ABSTRACT

    This job compares five alternatives for the treatment of waste domestic waters in

    the Sucúa City; it analyzes the technical, environmental and economic impacts of

    each alternative.

    For the characterization of the wastewater, we did a discharge monitoring and

    through laboratory analysis of the most representative parameters of water quality,

    we verified that it fulfills the environmental standards in Ecuador, except for

    coliform parameter. With the results, we concluded that the residual water is

    diluted by infiltration of rain water into the sewer system.

    In the city of Sucúa is latent the alternative for wastewater treatment based on a

    pretreatment, three anaerobic lagoons that are not currently viable for being

    agents of contamination, and three facultative ponds, which is taken as the first

    alternative, furthermore, we propose four alternatives.

    The second alternative consists of pretreatment, two anaerobic reactors with two

    drying beds, two facultative ponds, and six maturation ponds.

    The third alternative consists of pretreatment, two anaerobic reactors with two

    drying beds and four wetlands for wastewater. The fourth alternative has

    pretreatment, two anaerobic reactors with two drying beds and four wetlands; and

    the fifth alternative has pretreatment, two anaerobic reactors with two drying beds

    and a rapid infiltration system.

    For the most viable proposal, we made a pre-design of each alternative, it

    determines the required area for further technical analysis, while for the economic

    analysis we used comparison charts of installation, operation and maintenance

    costs. The environmental analysis is based on the modified Leopold matrix, where

    an assessment of the environmental impacts of the project activities can generate

    on environmental components. The activities are: location, construction, operation,

  • XXII

    maintenance, sludge management and efficiency, and environmental components

    are earth, water, air, noise, flora, fauna, land use, recreation, cultural level,

    aesthetic human interest.

  • 1

    CAPÍTULO 1

    ASPECTOS GENERALES

    1.1 INTRODUCCIÓN

    El Ecuador se divide en 31 Sistemas Hidrográficos conformados por 79 cuencas,

    estos sistemas corresponden a dos vertientes hídricas determinadas por la

    cordillera de los Andes; la vertiente occidental y la vertiente oriental. La primera

    vertiente se divide a la vez en los ríos de la costa y de la sierra con 24 cuencas,

    las cuales tienen un área de 123.243 km2 con un 48,07% de superficie del

    territorio, y la vertiente oriental se divide en ríos de la sierra y amazónicos con 7

    cuencas que desembocan en el río Amazonas, estas cuencas tienen un área de

    131.802 km2 que representa el 51,41% del territorio. La red hidrográfica nacional

    aporta con 110 billones de m3 por año en la vertiente del Océano Pacífico y de

    290 billones de m3 por año en la vertiente Amazónica.

    Las cuencas hidrográficas en mal estado causan muchos problemas al medio

    ambiente y a la población. Los efectos de este daño son la erosión del suelo,

    deslaves, la disminución de la cantidad y la calidad del agua, la pérdida de

    biodiversidad y graves desequilibrios ecológicos.

    La contaminación del agua superficial proveniente de fuentes domésticas ocurre

    en todo el país, especialmente en zonas altamente pobladas. Los ríos cercanos a

    estas zonas tienen altos niveles de DBO, DQO, nitrógeno y fósforo.

    En el tratamiento de aguas residuales el objetivo principal es la remoción de la

    materia orgánica, por lo que se utilizan procesos biológicos donde

    microorganismos digieren la materia orgánica como fuente de energía y carbono

    para obtener nueva biomasa, disminuyendo los niveles de, DQO y de nutrientes

    como fósforo y nitrógeno del agua y se generan lodos residuales.

  • 2

    Dependiendo del tipo de microorganismos utilizados para el tratamiento de aguas

    se puede tener sistemas aerobios con microorganismos que necesitan de un

    oxidante que generalmente es el oxígeno, sistemas anaerobios cuando los

    microorganismos pueden desarrollarse en ausencia de oxígeno y sistemas

    combinados con la presencia de organismos aerobios y anaerobios.

    En el presente trabajo se propone implementar sistemas naturales de tratamiento

    para ciudades Amazónicas debido a la dificultad que tienen para obtener energía

    mediante redes eléctricas y también la importancia de no alterar el paisaje de los

    ecosistemas amazónicos con grandes plantas de tratamiento de aguas

    residuales. La ciudad escogida como caso de estudio es Sucúa que se encuentra

    en la provincia de Morona Santiago y cuenta con una población 18.318 (censo

    2010).

    En Sucúa a nivel cantonal hay un déficit en cobertura del sistema de alcantarillado

    pluvial y sanitario, incluso en la cabecera cantonal Sucúa el alcantarillado no

    abarca el 100%. En la ciudad se tiene una cobertura de aproximadamente 88%.

    La ciudad de Sucúa actualmente no cuenta con un tratamiento de sus aguas

    residuales, estas son descargadas directamente en el río Tutanangoza que

    posteriormente desemboca en el río Upano, razón por la cual es necesario un

    modelo de gestión que pueda ayudar a reducir su impacto ambiental.

    Los contaminantes que forman parte de las aguas residuales al ser dispuesta

    directamente en un cuerpo de agua, sin un previo tratamiento pueden generar

    varios problemas, como la reducción de oxígeno que en el agua pone en riesgo la

    vida acuática, cuando este se acaba, se lleva consigo a los organismos aerobios

    que lo requieren para los procesos de descomposición de la materia orgánica.

    También, se pueden presentar problemas a nivel de salud pública, como ciertas

    enfermedades: el cólera, la fiebre tifoidea y diarreas.

    Los modelos ecológicos para el tratamiento de aguas residuales pueden ayudar a:

    · Conservación de las fuentes de agua para abastecimiento de uso

    doméstico

  • 3

    · Prevención de enfermedades

    · Prevención de molestias

    · Mantenimiento de la buena calidad de cuerpos de agua para uso

    recreativo.

    · Mantenimiento de la buena calidad de cuerpos de agua para uso industrial

    y agrícola.

    · Mantenimiento de la buena calidad de cuerpos de agua que se usan para

    propagación y supervivencia de peces.

    · Prevención de obstáculos en canales navegables de un cuerpo de agua

    · Para el desarrollo de este trabajo se deberá realizar una investigación de

    campo donde se determinará el caudal de aguas residuales, y los

    parámetros principales como son: DQO, DBO, coliformes, y solidos totales

    · Como modelos de alternativas ecológicas se describirán los sistemas

    aerobios, sistemas anaerobios, sistemas de aplicación al suelo, y sistemas

    combinados.

  • 4

    1.2 OBJETIVOS

    1.2.1 OBJETIVO GENERAL

    · Contribuir a la conservación de cuerpos de agua, proponiendo un modelo

    ecológico para la gestión de aguas residuales por medio de alternativas

    que ofrezcan una base para su adecuado manejo en poblaciones

    pequeñas de la Amazonía.

    1.2.2 OBJETIVO ESPECÍFICOS

    · Proponer alternativas para la gestión de aguas residuales en poblaciones

    pequeñas de la Amazonía.

    · Evidenciar la calidad del agua residual mediante análisis de ciertos parámetros

    como DBO y coliformes.

    · Determinar el caudal de descarga de las aguas residuales generadas de la

    población actual y futura con una estimación poblacional.

    · Analizar para el caso de estudio la factibilidad económica y técnica de los

    modelos propuestos, y hacer una comparación con su modelo actual de

    tratamiento.

    · Reducir el impacto ambiental que pueda causar un incorrecto manejo de las

    aguas residuales.

    · Preservar la salud de la población actual y futura, manteniendo un ambiente

    agradable y sano.

  • 5

    1.3 JUSTIFICACIÓN

    · El diseño de un modelo de gestión de tratamiento de aguas residuales

    ayudará a evitar la contaminación de fuentes hídricas por descargas de aguas

    residuales domésticas.

    · El proyecto proporcionará al municipio de Sucúa una alternativa menos

    costosa a una planta de tratamiento de aguas residuales convencional.

    · Las descargas de aguas residuales del municipio de Sucúa cumplirán las

    normas ecuatorianas que especifican los límites permisibles de compuestos

    contaminantes.

    · Se disminuirá el consumo de energía eléctrica para no agravar el problema de

    obtención de energía de los pueblos amazónicos.

    · Con un modelo de gestión ecológico no se afecta el paisaje de los

    ecosistemas amazónicos.

    · Los modelos pueden ser difundidos y replicados en otros municipios con el

    mismo rango de población o con características similares.

    · Se evitará que la población de la ciudad Sucúa o aledaños sufran ciertas

    enfermedades generadas por la contaminación del agua.

    · Con la correcta gestión de las aguas residuales se podría dar un nuevo uso al

    agua tratada, como en los cultivos.

    · Se espera ampliar la visión y el conocimiento de la gestión de aguas

    residuales en la región Amazónica.

    · Las alternativas ecológicas son las más recomendables en poblaciones

    pequeñas que cuenten con grandes espacios.

  • 6

    1.4 MARCO LEGAL

    TABLA 1.1.- Legislación Ecuatoriana referente al tratamiento de aguas

    residuales

    CONSTITUCIÓN

    (vigente desde 2008)

    Art.3.- El Estado debe garantizar a todos sus habitantes

    el goce de los derechos a la educación, la salud, la

    alimentación, la seguridad social y el agua.

    Art.12.- El derecho humano al agua es fundamental e

    irrenunciable. El agua constituye patrimonio nacional

    estratégico de uso público, inalienable, imprescriptible,

    inembargable y esencial para la vida.

    Art.14.- La población tiene derecho a vivir en un

    ambiente sano y ecológicamente equilibrado, que

    garantice la sostenibilidad y el buen vivir.

    Art.66.- Se garantizará a las personas el derecho a vivir

    en un ambiente sano, ecológicamente equilibrado, libre

    de contaminación y en armonía con la naturaleza.

    Art.264.- Los gobiernos municipales tendrán

    competencias de prestar los servicios públicos de agua

    potable, alcantarillado, depuración de aguas residuales,

    etc.

    Art.318.- Se prohíbe toda forma de privatización del

    agua. El servicio público de saneamiento, el

    abastecimiento de agua potable y el riego serán

    prestados únicamente por personas jurídicas estatales o

    comunitarias.

    Art.411.- El Estado garantizará la recuperación y

    manejo integral de los recursos hídricos. Se regulará

    toda actividad que pueda afectar la calidad y cantidad

    de agua.

  • 7

    TABLA 1.1 Continuación

    COOTAD

    (vigente desde 2010)

    Art.55.- Los gobiernos autónomos descentralizados

    municipales (GADM) tendrán como competencia

    exclusiva prestar los servicios públicos de depuración de

    aguas residuales, actividades de saneamiento

    ambiental, entre otras.

    Art.137.- Las competencias de prestación de servicios

    públicos de agua potable, en todas sus fases, las

    ejecutarán los GADM con sus respectivas normativas y

    dando cumplimiento a las regulaciones y políticas

    nacionales establecidas por las autoridades

    correspondientes.

    LEY DE GESTIÓN

    AMBIENTAL

    (vigente desde 2004)

    Art.9.- Le corresponde al Ministerio del Ambiente

    aprobar anualmente la lista de planes, proyectos y

    actividades prioritarios, para la gestión ambiental

    nacional, y coordinar con los organismos competentes

    sistemas de control para el cumplimiento de

    las normas de calidad ambiental referentes al aire,

    agua, suelo, ruido, desechos y agentes contaminantes.

    Art.12.- Son obligaciones de las instituciones del Estado

    del Sistema Descentralizado de Gestión Ambiental

    ejecutar y verificar el cumplimiento de las normas de

    calidad ambiental, y de permisibilidad, además

    coordinar con organismos competentes para expedir

    y aplicar las normas técnicas necesarias para proteger

    el ambiente, regular y promover el uso sustentable de

    recursos en armonía con el interés social.

    Art.33.- Se establecen como instrumentos de aplicación

    de las normas ambientales los parámetros de calidad

    ambiental, las normas de efluentes y emisiones, el

    régimen de permisos, y evaluaciones de impacto

    ambiental.

  • 8

    TABLA 1.1 Continuación

    LEY DE AGUAS

    (vigente desde 2004)

    Art. 22.- Prohíbese toda contaminación de las aguas

    que afecte a la Salud humana y al desarrollo de la flora

    o de la fauna. El Consejo Nacional de Recursos

    Hídricos, en colaboración con el Ministerio de Salud

    Pública y las demás entidades estatales, aplicará la

    política que permita el cumplimiento de esta disposición.

    Art. 39.- Las concesiones de agua para consumo

    humano, usos domésticos y saneamientos de

    poblaciones, se otorgarán a los Municipios, Consejos

    Provinciales, Organismos de Derecho Público o Privado

    y particulares.

    TULAS LIBRO VI,

    ANEXO 1 (vigente

    desde 2003)

    · Las municipalidades de acuerdo a sus estándares de

    Calidad Ambiental deberán definir

    independientemente sus normas para descargas de

    efluentes a cuerpos de agua, mediante ordenanzas,

    considerando los criterios de calidad establecidos

    para el uso o los usos asignados a las aguas.

    · Las aguas residuales que no cumplan previamente a

    su descarga, con los parámetros establecidos de

    descarga en esta Norma (Libro VI, anexo 1, 4.2.3.7),

    deberán ser tratadas mediante tratamiento

    convencional, sea cual fuere su origen.

    · Los municipios serán las autoridades encargadas

    de realizar los monitoreos a la calidad de los cuerpos

    de agua ubicados en su jurisdicción, llevando los

    registros correspondientes, que permitan establecer

    una línea base y de fondo que permita ajustar los

    límites establecidos en esta Norma en la medida

    requerida.

    Elaborado por: Olmedo Gabriela y Paredes Mayra

  • 9

    CAPÍTULO 2

    2 INVESTIGACIÓN BIBLIOGRÁFICA

    2.1 INFORMACIÓN GENERAL DE LA CIUDAD DE SUCÚA

    2.1.1 UBICACIÓN

    El cantón Sucúa está ubicado al sudeste de la provincia de Morona Santiago,

    limita al norte con el cantón Morona, al sur con los cantones de Logroño y

    Santiago, al este con el cantón Morona y al Oeste con las provincia del Cañar y

    Azuay, se ubica entre los 02º 08’ 35’’ a los 02º 54’ 45’’ de latitud Sur y de los 77º

    25’ 45’’ a los 77º 58’ 20’’ de longitud Oeste, y demarca con las siguientes

    delimitaciones naturales: al norte con el Río Arapicos y Yawientza, al sur con la

    confluencia del Río Tutanangoza y Upano, al este por elevaciones montañosas

    que modifican el Valle, al oeste con las estribaciones de la cordillera oriental de

    los Andes.

    2.1.2 CLIMA

    El cantón Sucúa está ubicado en una zona con tres tipos de clima:

    · Ecuatorial mesotérmico semihúmedo: es muy habitual en la zona andina

    con alturas menores a 3,200 msnm. Durante el año la pluviometría

    presenta dos períodos lluviosos que van de febrero a mayo y de octubre a

    noviembre, y un período seco. La humedad relativa varía entre el 70 y

    85%.

    · Megatérmico lluvioso: se caracteriza por las precipitaciones elevadas

    distribuidas a lo largo del año, la humedad relativa alcanza el 90%.

    · Tropical megatérmico húmedo: la época lluviosa se concentra en los

    meses de diciembre a mayo y el resto del año es seco. Su humedad

  • 10

    relativa varía entre 70 y 90%. La vegetación local es una selva espesa de

    árboles.

    En el anexo 1, se puede encontrar el mapa de distribución de los climas dentro

    del cantón Sucúa, además del mapa de isoyetas donde se observa que la

    precipitación varía desde 1750 a 3500 mm.

    2.1.2.1 Temperatura

    La temperatura media anual en la ciudad de Sucúa es de 21,8°C. En

    concordancia con el mapa de isotermas del cantón Sucúa, las temperaturas van

    desde 5°C en el extremo oeste hasta llegar a 23°C en la parte este. Dentro de

    esto la ciudad de Sucúa se encuentra en el rango de 21 a 22°C. Véase anexo 1.

    2.1.2.2 Pluviosidad

    1 Para el análisis de la pluviosidad se determinó que la estación meteorológica más

    cercana a la zona es la M051 MENDEZ INAMHI, la cual se encuentra en las

    coordenadas 2 ° 42 ' 7 " S y 78 ° 18 ' 11 " W.

    2

    TABLA 2.1.- Pluviosidad durante el año 2009 registrada en la Estación

    Meteorológica Mendez INAMHI

    3 Fuente: Anuario meteorológico, 2009

    4

    La pluviosidad máxima en 24h en el año 2009 se dio el día 17 de noviembre con

    un registro de 33,2 mm, mientras que el número de días que llovió en el año fue

    de 199.

    A continuación en la figura 2.1, se puede observar la variación de la pluviosidad

    registrada durante el año 2009.

    Mes Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Total

    Pluvios (mm) 160,9 77 176,2 147 199,2 177,1 201,2 166,7 32,4 194,8 72,2 146,5 1751,2

  • 11

    FIGURA 2.1.- Pluviosidad registrada en la Estación Meteorológica Méndez

    INAMHI en el año 2009

    5

    6 Fuente: Anuario Meteorológico, 2009

    7 Elaborado por: Olmedo Gabriela y Paredes Mayra

    8

    Para observar la distribución de la pluviosidad en el cantón Sucúa véase el mapa

    de isoyetas en el anexo 1.

    2.1.3 ALTITUD

    El cantón Sucúa tiene una altitud entre 520 m.s.n.m y 4.290 m.s.n.m, mientras

    que la ciudad de Sucúa se encuentra a una altitud de 833,92 m.s.n.m

    2.1.4 DIVISIÓN POLÍTICO-ADMINISTRATIVA

    El cantón Sucúa está dividido en 4 parroquias: Sucúa (cabecera cantonal),

    Huambi, Santa Marianita, Asunción, como se puede observar en la figura 2.2.

    Está conformada por 45 comunidades o centros poblados, 8 barrios suburbanos y

    14 barrios urbanos.

    0

    50

    100

    150

    200

    250

    0 2 4 6 8 10 12 14

    PLU

    VIO

    SID

    AD

    (m

    m)

    MESES

  • 12

    FIGURA 2.2.- División política del cantón Sucúa

    Fuente: Departamento de Avalúos y Catastros, 2012

    2.1.5 SUPERFICIE

    La extensión total del cantón Sucúa es de 1.279,22 km2, repartidos entre las

    cuatro parroquias que lo conforman, Sucúa con una superficie de 752,63 km2,

    Asunción con 274,69 km2, Huambi con 187,36 km2 y Santa Marianita con una

    extensión de 64,54 km2.

    La parroquia Sucúa ocupa el 59% del total de la superficie cantonal y su

    ocupación territorial (98,22%), evidencia que es eminentemente rural.

    2.1.6 GEOMORFOLOGÍA

    Las formaciones geológicas se ubican en el tiempo en los períodos jurásico,

    cretácico y cuaternario. La litología indica la presencia de areniscas, calizas,

    lutitas, rocas volcánicas entre otras.

  • 13

    El mapa geomorfológico de esta zona distingue formas de superficie como:

    cuerpos de agua, relieve montañoso, vertientes irregulares, zonas urbanas, entre

    otras.

    El área de estudio está situada entre el río Tutanangoza y el río Upano. En el

    anexo 1 se encuentran los mapas correspondientes.

    2.1.7 USOS DE LA COBERTURA VEGETAL

    Entre los diferentes fines que se dan a la cobertura vegetal se tiene: el agrícola,

    agropecuario, antrópico, conservación y protección, pecuario y tierras

    improductivas (véase anexo 1).

    2.1.8 ECOSISTEMAS

    En esta zona existe una gran diversidad de ecosistemas (véase anexo 1), entre

    los que se mencionan:

    ü Bosque húmedo tropical

    ü Bosque seco tropical

    ü Bosque húmedo pre-montano

    ü Bosque muy húmedo pre-montano

    ü Bosque húmedo montano bajo

    ü Bosque muy húmedo montano bajo

    ü Bosque pluvial montano

    Existe una gran variedad de flora comenzando con pequeñas hierbas hasta

    grandes árboles, entre estos se nombran los matapalos, caña guadua, palmas,

    orquídeas, heliconias, guayusa, cedro, higuerón, etc.

    Entre los animales se aprecia una gran variedad de aves, mamíferos pequeños y

    mariposas.

  • 14

    2.1.9 HIDROGRAFÍA DE SUCÚA

    La ciudad de Sucúa está bañada por el río Upano que nace en las alturas de las

    lagunas Tinguichaca (volcán Sangay) y por el río Tutanangoza que nace en la

    laguna Aucacocha (cordillera central). Estos dos ríos forman parte de la cuenca

    del río Santiago.

    2.1.9.1 Río Upano

    Sus aguas son caudalosas (véase fotografía 2.1) y recorren la zona central de la

    provincia de Morona Santiago de norte a sur, pasando por los cantones Macas,

    Sucúa, Logroño y Méndez.

    FOTOGRAFÍA 2.1.- Río Upano, cantón Macas.

    Fuente: Amazonía turística, 2012

    El río Upano baña la parte izquierda del cantón Sucúa, tiene como afluentes al

    oeste a los ríos Ininkis, Yukipo y Tuntaim, al este a los ríos Seipa, yukutais,

    kayamatza, Umbuanza y Cumbatza que se juntan para descargar sus aguas en el

    Upano, que aguas abajo se une con el río Paute y el río Negro formando el río

    Santiago.

  • 15

    2.1.9.2 Río Tutanangoza

    Es un río de montaña con vegetación en sus márgenes como se puede ver en la

    fotografía (2.2). Sus aguas bañan la zona oeste del cantón Sucúa, cuyos

    afluentes son el río Sungaime, Cuyutaza, Miriumi, Quimi, Sarintza, Ejeime,

    Cusuimi y Changachangazo.

    FOTOGRAFÍA 2.2.- Río Tutanangoza, cantón Sucúa, 2012

    Elaborado por: Olmedo Gabriela, y Paredes Mayra

    Anteriormente las aguas residuales de la ciudad de Sucúa tenían dos puntos de

    descargas, una al río Tutanangoza y la otra al río Sungaime. Actualmente, de

    acuerdo a los relatos de personas que trabajan en el Municipio de Sucúa se tiene

    una sola descarga de estas aguas, dirigidas al río Tutanangoza en la parte sur de

    la ciudad.

    Por esta razón, el análisis estará dirigido sólo al río Tutanangoza. La información

    será extraída de la Memoria técnica para la planta de tratamiento de la ciudad de

    Sucúa proporcionados por el Municipio de Sucúa, (2011).

    2.1.9.2.1 Características del río Tutanangoza

    ü Tiene un área de drenaje de 426 km2

    ü El caudal medio es de 47,7 m3/s

  • 16

    ü La cuenca tiene una altitud máxima de 3600 m.s.n.m

    ü La altitud mínima de la cuenca es de 740 m.s.n.m

    ü El río tiene una longitud de 41 km

    ü El tiempo de concentración es 193,7 min

    ü La pendiente media longitudinal es de 7%

    2.1.9.2.2 Usos del río Tutanangoza

    A las orillas del río se las suele utilizar para el lavado de ropa, existe una pesca

    ocasional a la altura de la ciudad de Sucúa, además no son muy frecuentes las

    actividades de natación. Por ser un río de montaña, la navegación es restringida,

    pues sus aguas son muy torrentosas a esta altura.

    En los márgenes del río existen pocos cultivos y pastizales. Sin embargo, los

    espacios libres son utilizados como abrevaderos, que convierten las actividades

    ganaderas en un problema, ya que, el estiércol del ganado es arrojado

    directamente al río.

    Existen varios centros shuar cercanos al río, que no cuentan en su totalidad con

    los servicios sanitarios.

    2.1.9.2.3 Condiciones del Río Tutanangoza

    En el 2010 se tomaron muestras del río a unos 150 m de la descarga de aguas

    residuales de la ciudad de Sucúa, para posteriormente ser examinados en el

    Laboratorio de la Empresa Municipal de Agua Potable y Alcantarillado de Cuenca.

    En la tabla 2.2, se muestran los resultados obtenidos, con los cuales se

    establecen comparaciones con los criterios para cuerpos de agua con fines

    recreativos, como la pesca y natación.

  • 17

    TABLA 2.2.- Resultados del muestreo luego de la descarga (a 150m)

    PARÁMETRO UNIDADES VALOR

    CONDUCTIVIDAD uS/cm 96,6

    DBO5 mg/l 0,5*

    DQO mg/l 6

    FÓSFORO TOTAL mg/l ˂0,01

    NITRATOS mg/l 0,05

    NITRITOS mg/l 0,007

    NITRÓGENO AMONIACAL mg/l 0,14

    NITRÓGENO ORGÁNICO mg/l 0,29

    pH mg/l 7,98

    SÓLIDOS SUSPENDIDOS mg/l 14

    SÓLIDOS SUSPENDIDOS VOLÁTILES mg/l 6

    SÓLIDOS TOTALES mg/l 95

    COLIFORMES TOTALES NMP/100ml 2,8 E+04

    * Valor irreal, DBO5 ˂ 2mg/l para aguas sin contaminación. Martínez J, 1996

    Fuente: Municipio del cantón Sucúa, 2012

    La concentración de DBO5 es de 0,5 mg/l, un valor muy bajo para un río al cual se

    descarga aguas residuales, por esta razón no es considerado como válido. El pH

    es aproximadamente 8, está dentro de los límites máximos que van de 6,5 a 8,5.

    Los coliformes totales los resultados indican que se tiene un contaje de 28000

    NMP/100ml, mientras que el valor permisible es de 1000 NMP/100ml. Este

    parámetro está fuera del límite, el contaje es 28 veces más que la exigida en la

    norma. Por lo cual el cuerpo de agua en este punto, es inseguro para fines

    recreativos. En el anexo 1 se encuentra el mapa hidrográfico del cantón Sucúa.

    2.1.10 POSIBLES RIESGOS NATURALES EN SUCÚA

    El volcán más cercano es el Sangay que se encuentra a 84 km aproximadamente,

    éste ha estado en permanente erupción y actividad con explosiones no violentas.

  • 18

    La zona de estudio no presenta peligro de erupciones volcánicas, ya que no se

    encuentra en la zona de influencia.

    Según la base de datos del Sistema Nacional de Información (SIN) en cuanto a

    inundaciones, el peligro no es inminente, y en los registros de Sucúa no se

    encuentran riesgos de este tipo. Aunque si se conoce que la sismicidad es de

    mediana intensidad.

    2.1.11 ANÁLISIS DEL ÁREA PARA LA POSIBLE UBICACIÓN DE LA PLANTA

    DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

    Se tiene disponible según el Estudio definitivo de emisarios y planta de Es“

    tratamiento de aguas residuales del cantón Sucúa” el lote No. 58, ubicado entre

    las siguientes coordenadas:

    Punto 1: X: 8150532, Y: 9724908

    Punto 2: X: 8150532, Y: 9724821

    Datum WGS84 Zona 17s

    Se dispondrá de un área de aproximadamente 4.6 Ha de 12.7 Ha que tiene el

    lote.

    El clima de la zona es tropical megatérmico húmedo con una temperatura de 22 a

    23ºC, y una pluviosidad anual de 1750 a 2000 mm. El clima está influenciado por

    vientos alisos del noreste y corrientes de la Amazonía y tiene elevada nubosidad y

    rocío. La distribución climática, isotermas e isoyetas se ve detallado en el Anexo 2

    En la zona hay una geología de terrazas de conglomerados, arenas y lutitas y una

    geomorfología de terrazas colgadas. La geología y geomorfología de la zona se

    representa en el anexo 2.

  • 19

    El ecosistema que va a ser intervenido es un bosque húmedo premontano que

    tiene una vegetación arbórea mayormente perenne o siempreverde de 20 a 30 cm

    con moderado epifitismo, tiene un espeso follaje. Las especies predominantes son

    la quina, el cedro dulce, el pabinete, palmiche morado, etc.

    El uso de la cobertura vegetal predominante es agropecuario, es decir tiene zonas

    agrícolas y zonas ganaderas. En el anexo 2 se puede observar en mapas

    cartográficos del ecosistema y el uso de cobertura de la zona.

    2.2 AGUAS RESIDUALES

    2.2.1 DEFINICIÓN DE AGUAS RESIDUALES

    El término aguas residuales se refiere a todo tipo de agua contaminada que

    previamente fue utilizada para cierto tipo de actividad de una población, pueden

    ser aguas residuales domésticas o aguas residuales de usos industrial.

    Los modelos de tratamiento de agua que se proponen en esta investigación son

    para agua residual doméstica. Para el tratamiento del agua residual es importante

    conocer la naturaleza de esta, es decir sus características físicas, químicas y

    biológicas.

    2.2.2 CARACTERÍSTICAS DEL AGUA RESIDUAL

    Las propiedades físicas del agua residual son: sólidos, olor, temperatura,

    densidad, color, turbiedad.

    Las características químicas del agua residual son: orgánicos, inorgánicos y

    gases. Dentro de los orgánicos se menciona a los carbohidratos, proteínas,

    grasas animales, aceites, agentes tensoactivos, contaminantes prioritarios,

    compuestos orgánicos volátiles (COVs), DBO, DQO; en los inorgánicos se tiene al

    pH, cloruros, alcalinidad, nitrógeno y fósforo; y entre los gases están el metano y

  • 20

    el sulfuro de hidrógeno. Los constituyentes biológicos de las aguas residuales son

    plantas, animales y los microorganismos como las bacterias, hongos, algas y

    virus.

    2.2.2.1 Características Físicas

    2.2.2.1.1 Sólidos Totales

    Es la materia suspendida, disuelta, sedimentable, y coloidal en un medio acuoso;

    la medida de los sólidos disueltos mide el total de residuos sólidos filtrables (sales

    y residuos orgánicos).

    Los sólidos suspendidos pueden ser sedimentables o no sedimentables, para

    determinar su cantidad, se calcula matemáticamente determinando la diferencia

    entre los sólidos no sedimentables y los sólidos en suspensión. Los sólidos

    disueltos se calculan mediante la diferencia de los sólidos totales y los sólidos en

    suspensión. Los sólidos totales se consiguen secando muestras de agua a 103-

    105°C. Esto nos permite obtener la cantidad de sólidos disueltos y suspendidos

    en un cuerpo de agua. La determinación de los sólidos sedimentables nos permite

    conocer la cantidad de sólidos que pueden sedimentar de un volumen dado de

    agua, en un tiempo definido, generalmente estos se sedimentan en el fondo de un

    recipiente con forma cónica (cono Imhoff) en el transcurso de un período de 60

    min. Los sólidos en suspensión se miden mediante la diferencia de peso de un

    filtrado por el que se hace pasar la muestra de agua.

    Fórmulas para cálculo de Sólidos Totales:

    , (2.1)

    (2.2)

    (2.3)

  • 21

    2.2.2.1.2 Olores

    El agua residual reciente tiene un olor desagradable, pero más aceptable que la

    séptica, este olor se da por la descomposición de materia orgánica. El agua

    residual séptica tiene olor desagradable, debido a la producción de sulfuro de

    hidrógeno, al reducirse sulfatos a sulfitos por microorganismos anaerobios. Los

    malos olores producen reducción en el apetito, desequilibrios respiratorios,

    náuseas, vómitos y perturbaciones mentales.

    En plantas de tratamiento de agua se utilizan equipos sensoriales para la

    medición de concentración de sulfuro de hidrógeno de concentraciones hasta

    1ppb. El umbral (número umbral de olor TON) del agua residual se determina

    diluyendo la muestra de agua en un agua inodora, siendo el TON la mayor

    dilución de la muestra a la que se puede percibir el olor mínimamente.

    2.2.2.1.3 Temperatura

    El agua residual tiene una temperatura mayor que el agua potable, debido a la

    alta temperatura de descargas domésticas e industriales, y además por el calor

    específico del agua la cual es mayor al del aire; la temperatura del agua es mayor

    a la del aire todo el año, excepto en meses calurosos de verano, dependiendo de

    la ubicación geográfica la temperatura varía de 15 a 21°C.

    La temperatura del agua influye en el desarrollo de la vida acuática, en la

    velocidad de las reacciones que se dan en el agua, y para darle determinados

    usos al agua. El oxígeno es menos soluble en agua caliente, y la velocidad

    aumenta proporcionalmente con la temperatura, estos dos fenómenos

    combinados, provocan una rápida disminución de la concentración de oxígeno en

    el agua mientras se eleve su temperatura, especialmente en meses de verano.

    Para la actividad microbiana la temperatura óptima es de 25 a 35°C. Los procesos

    aerobios y de nitrificación se detienen a los 50°C. Las bacterias productoras de

  • 22

    metano cesan su actividad a los 15°C, y las bacterias nitrificantes autótrofas a los

    5 °. (Metcalf & Eddy, 1996)

    2.2.2.1.4 Densidad

    De ella depende la potencial formación de corriente de densidad en fangos de

    sedimentación del agua residual, la densidad depende de la temperatura y varía

    en función de la concentración de sólidos totales en el agua residual.

    2.2.2.1.5 Color

    El agua residual reciente generalmente tiene un color grisáceo, sin embargo al

    aumentar el tiempo aproximándose a condiciones anaerobias, el agua cambia de

    un color gris a gris obscuro, y negro finalmente. Cuando llega a este punto se la

    considera agua residual séptica, los colores obscuros se deben a la presencia de

    sulfuros metálicos, generados por las reacciones anaerobias de sulfuro con

    metales.

    2.2.2.1.6 Turbiedad

    Este parámetro se lo determina mediante la comparación de la intensidad de luz

    dispersada en una muestra, y la intensidad de luz registrada en una suspensión

    de referencia en las mismas condiciones.

    2.2.2.2 Características químicas

    2.2.1.2.1 Compuestos orgánicos

    Del 100 % de sólidos en suspensión, el 75% es materia orgánica, y del 100% de

    los sólidos filtrables el 40%. Los compuestos orgánicos están generalmente

    formados de carbono, hidrógeno, y oxígeno y en ciertos casos nitrógeno. Sin

  • 23

    embargo, puede haber azufre, fósforo, o hierro. Las proteínas se encuentran de

    un 40 a 60 %, los hidratos de carbono de un 25 a 50% y grasas y aceites en un

    10%. A parte de estos compuestos presentes en grandes cantidades, también se

    encuentran agentes tensoactivos, contaminantes orgánicos prioritarios

    (cancerígenos), compuestos orgánicos volátiles, y pesticidas de uso agrícola.

    La urea es un compuesto que se encuentra en el agua residual reciente,

    generalmente debido a la orina humana y a su velocidad de descomposición, es

    raro encontrarla en el agua residual séptica.

    Carbohidratos: Contienen oxígeno, carbono e hidrógeno. En este grupo se

    encuentran almidones, azúcares, celulosa y fibra de madera. Los carbohidratos

    contienen principalmente carbono, hidrógeno y oxígeno, hay carbohidratos

    solubles en el agua, como los azúcares y carbohidratos no solubles como el

    almidón.

    En las aguas residuales el carbohidrato más importante es la celulosa, debido a

    su elevado volumen y a su difícil descomposición.

    Proteínas: Contienen carbono, oxígeno, hidrógeno, y nitrógeno en un 16%,

    también presenta en menores cantidades azufre, fósforo y hierro. En el agua

    residual la descomposición de proteínas genera malos olores.

    Grasas y aceites: Las grasas y los aceites están presentes en las aguas en

    forma de manteca, mantequilla, margarina, aceites y grasas vegetales, también

    las grasas provienen de carnes, algunas frutas, cereales, etc. En ocasiones

    sustancias como keroseno, aceites lubricantes, y materiales bituminosos

    derivados del petróleo pueden estar en grandes cantidades en el agua residual,

    debido a descargas de agua de garajes o talleres mecánicos.

    Las grasas y aceites son compuestos muy estables, por lo que es difícil su

    descomposición por acción bacteriana, sin embargo se descompone en presencia

    de ácidos minerales formando glicerina y ácidos grasos.

  • 24

    El problema de las grasas es que interfiere con la actividad biológica de cuerpos

    de agua y crea películas de materia flotante desagradable, y presentan problemas

    en el tratamiento de aguas y en la red de alcantarillado. (Metcalf & Eddy, 1996)

    Tensoactivos: Están formados por moléculas de gran tamaño, y ligeramente

    solubles en agua. Se encuentra en la interface agua aire y se las puede observar

    en forma de espuma en el agua residual. Los agentes tensoactivos se encuentran

    en los detergentes sintéticos principalmente. Pueden generar problemas en el

    paso de oxígeno, de la atmósfera al agua.

    Contaminantes prioritarios: La EPA (Enviromental Protection Agency) ha

    establecido límites permisibles de vertido de ciertos compuestos que son

    cancerígenos, mutagénicos o tóxicos para las personas; la mayoría de estos

    compuestos son COVs (compuestos orgánicos volátiles). Como ejemplo de estos

    contaminantes están el benceno, tolueno, etil benceno, endrina, lindano, etc.

    COVs: Son compuestos que tienen un punto de ebullición menor a 100°C y una

    presión de vapor mayor a 1 mm Hg a 25°C. Es importante estudiar estos

    compuestos porque tienen una alta velocidad de difusión al medio ambiente, y

    esto puede generar problemas en la salud pública. (Metcalf & Eddy, 1996).

    DBO: La demanda bioquímica de oxígeno nos permite determinar la cantidad de

    oxígeno necesaria para estabilizar el carbono orgánico, y la velocidad con la que

    el material orgánico va a ser metabolizado por bacterias.

    Para determinar la DBO se toma un volumen representativo y se lo diluye en agua

    con nutrientes para el desarrollo del medio microbiano, y se estabiliza el pH.

    Como método estándar se deja la muestra incubando por 5 días a una

    temperatura de 20°C, se mide la cantidad de oxígeno que tiene la muestra en el

    trascurso del tiempo, y la diferencia entre el oxígeno inicial y el final será el

    oxígeno consumido.

  • 25

    La Cinética de la DBO sigue una reacción de primer orden, se la representa con la

    siguiente fórmula:

    (2.4)

    Esta relación significa que la velocidad de disminución de concentración del

    sustrato es proporcional a la cantidad de sustrato, sin embargo como no se puede

    determinar directamente la cantidad de sustrato a cualquier tiempo, se obtiene el

    oxígeno con la siguiente relación:

    (2.5)

    Donde L es la DBO.

    Arreglando la ecuación:

    Integrado:

    (2.6)

    Donde Li= DBO remanente a un tiempo t (mg/l)

    Lo= DBO inicial (mg/l)

    K=constante de velocidad de reacción (d-1). Para aguas residuales el valor de k es

    de 0,23 d-1 a una temperatura de 20°C.

    Cuando varía la temperatura se toma la siguiente ecuación para determinar la

    constate K:

    (2.5)

    Donde

    ɵ=1.056 si la temperatura varía entre 20 y 30 °C

    ɵ=1.135 si la temperatura varía entre 4 y 0 °C

  • 26

    t=temperatura distinta a 20°C.

    Datos extraídos de Metcalf & Eddy, (1996)

    DQO: La demanda química de oxígeno es la cantidad de oxígeno necesaria para

    oxidar químicamente la materia orgánica. Se diferencia de la DBO, ya que la DBO

    determina el oxígeno requerido para estabilizar solo el material biodegradable,

    mientras que la DQO también lo hace para el material no bio-oxidable.

    Para determinar la DQO se utiliza ácido sulfúrico y dicromato de potasio y como

    catalizador iones de plata, se espera dos horas a 150°C. En este tiempo el cromo

    (VI) pasa a cromo (III) y se oxida la materia orgánica. (Metcalf & Eddy, 1996)

    2.2.1.2.2 Inorgánicos

    pH: Es importante la estabilización de pH en aguas residuales, ya que para la

    proliferación de bacterias que estabilizan la materia orgánica en el tratamiento, es

    necesario contar con un intervalo de concentración de ión hidrógeno muy

    estrecho.

    El ión hidrógeno (H+) se disocia de la molécula de agua de la siguiente manera:

    H2O↔ H++OH-

    Aplicando la ley de acción de masas se tiene:

    (2.7)

    Debido a que la concentración de agua es constante se puede expresar la

    ecuación de la siguiente manera:

    (2.8)

  • 27

    KW es la constante de ionización del agua y su valor es de 1x10-14

    aproximadamente.

    La forma habitual para representar la ecuación para facilidad es:

    pH= (2.9)

    pH es el logaritmo en base 10 de la concentración del hidrógeno, dando como

    resultado la siguiente ecuación.

    pH + pOH=14 (2.10)

    Cloruros: En las aguas residuales hay gran concentración de cloruros, por

    ejemplo las heces humanas tienen unos 6g de cloruros por persona. Los

    tratamientos de agua convencionales no reducen grandes cantidades de cloruros,

    por lo que estos son indicadores de que una fuente de agua es utilizada para

    descarga de aguas servidas.

    Alcalinidad: Se da por la presencia de hidróxidos, carbonatos, bicarbonatos,

    calcio, magnesio, sodio, potasio, amoníaco. La alcalinidad ayuda a regular el pH

    por ácidos. El agua residual es alcalina, y la alcalinidad se mide mediante

    titulación con un ácido normalizado.

    Nitrógeno y fósforo: El nitrógeno y el fósforo son importantes para el crecimiento

    de algas y protistas, por lo que son llamados nutrientes o bioestimuladores.

    Debido a que el nitrógeno está presente en gran cantidad de proteínas es

    fundamental el estudio de este para el tratamiento de aguas con procesos

    biológicos.

    2.2.1.2.3 Gases

    Metano (CH4): Es el principal subproducto de la descomposición anaerobia de la

    materia orgánica en el agua residual. El CH4 es un hidrocarburo combustible; en

  • 28

    las aguas residuales no se encuentra en grandes cantidades, ya que si hay una

    pequeña cantidad de oxígeno no se produce. En el tratamiento de aguas

    residuales comúnmente se produce metano en los lodos.

    Sulfuro de Hidrógeno (H2S): Al igual que el CH4 es un subproducto de la

    descomposición anaerobia de la materia orgánica, donde las baterías reductoras

    de sulfato utilizan el ión SO4¯ como fuente de O2, y el producto de su metabolismo

    es el H2S. El H2S genera malos olores, cuando se oxida a ácido sulfúrico causa

    corrosión y a elevadas concentraciones puede ser letal para las personas.

    2.2.1.3 Características Biológicas

    2.2.1.3.1 Microorganismo

    Los principales organismos presentes en el agua residual son: eucariotas

    multicelulares como plantas de semilla, musgos, helechos, animales, protistas; y

    unicelulares como protistas, eubacterias como bacterias y arqueobacterias, como

    metanógenos, halófilos, y termacidófilos.

    Bacterias: Se pueden clasificar por su forma en esferoidales (cocos), bastón

    (bacilos), bastón curvado y filamentoso. En las aguas residuales es común

    encontrar la Escherichia coli (bacilo), ya que se encuentra en las heces humanas,

    en la fotografía 2.3 se puede apreciar a este microorganismo.

    Es de gran importancia la influencia de las bacterias en la estabilización de la

    materia orgánica naturalmente o para tratamiento de agua, por esto es necesario

    conocer sus procesos biológicos.

    Otras bacterias en las que se debe poner bastante énfasis son los coliformes

    fecales, pues sirven como indicadores de patógenos en el tratamiento de aguas.

    (Metcalf & Eddy, 1996)

  • 29

    FOTOGRAFÍA 2.3.- E.Coli

    Fuente: Universidad de California, 2007

    Hongos: Son protistas eucariotas multicelulares, o fotosintéticos y

    quimioheterótrofos. Los hongos se alimentan de materia orgánica muerta es decir

    son saprófitos, y en el tratamiento de aguas residuales interviene en la

    degradación de la materia orgánica.

    Algas: Las algas se reproducen rápidamente en condiciones favorables, pueden

    ser un problema para aguas superficiales. Este fenómeno se conoce como

    eutrofización (véase fotografía 2.4), misma que dificulta el intercambio de gases

    del cuerpo de agua con el exterior. También las algas producen problemas de olor

    y sabor de fuentes de agua.

    FOTOGRAFÍA 2.4.- Eutrofización de cuerpos de agua

    Fuente: Verde periódico ecológico, 2011

    Para eliminar las algas en el tratamiento de aguas residuales se eliminan el

    exceso de nutrientes del agua como el nitrógeno, fósforo, y elementos traza

    como hierro y cobalto.

  • 30

    Virus: Son parásitos formados por un cordón de material genético ADN o ARN,

    no tienen capacidad de sintetizar compuestos por lo que viven en células de un

    huésped. Debido a excretas humanas hay presencia de virus en aguas

    residuales, se ha determinado que algunos virus pueden sobrevivir hasta 41 días

    a 20°C en aguas residuales y hasta 6 días en un río, por esto las personas en

    contacto pueden infectarse.

    2.2.1.3.2 Plantas y animales

    La presencia de ciertos organismos en el agua sirve como indicadora de la

    calidad de agua de ríos. Hay una gran cantidad de gusanos parásitos presentes

    en cuerpos de agua que necesitan un estudio profundo por motivo de salud

    pública. En la fotografía 2.5 se puede apreciar ejemplos de macroinvertebrados

    bentónicos presentes en aguas de buena calidad.

    FOTOGRAFÍA 2.5.- Macroinvertebrados Indicadores de buena calidad del

    agua, por orden

    Fuente: (McGavin, Domingez &Fernandez, 2001)

    2.3 EFECTOS DE LA INCORRE