1

Contaminación del recurso hídrico

Modelos de calidad de aguaIng. Pilar Alva Tafur

2

POR QUÉ?

AGUASRESIDUALESDOMESTICAS

Consumo humanoRiego agrícola

Productos hidrobiológicos

RÍOMARLAGO

USOS RELACIONADOSA LA SALUD DE LAS

PERSONAS

IMPACTO EN LOS USOS DEL CUERPO RECEPTOR

3

Contaminación de ríos

Materia orgánica

Déficit de oxígeno

Patógenos

Sustancias tóxicas

4

Contaminación de lagos

Eutroficación

Patógenos

Sustancias tóxicas

5

Contaminación del mar

Materia orgánica

Déficit de oxígeno

Patógenos

Sustancias tóxicas

6

HASTA CUANTO? Legislación

Capacidad asimilativa del cuerpo receptor

Tipo de uso de los efluentes

7

Hasta cuanto tratar?

Aspectos legales

8

Categoría 1: Poblacional y Recreacional Sub Categoría A: superficiales destinadas a la

producción de agua potable A1: pueden ser potabilizadas con desinfección A2: pueden ser potabilizadas con tratamiento

convencional A3: pueden ser potabilizadas con tratamiento

avanzado Sub Categoría B: superficiales destinadas para

recreación B1: Contacto primario B2: Contacto secundario

Categorías – ECAs AguaD.S. N° 002–2008–MINAM

9

Categorías – ECAs AguaDS 002–2008–MINAM

Categoría 2: Actividades Marino Costeras Sub Categoría C1: extracción y cultivo de

mariscos bivalvos Sub Categoría C2: extracción y cultivo de

otras especies hidrobiológicas Sub Categoría C3: otras actividades

10

Categoría 3: Riego de vegetales y bebida de animales

I: Vegetales de tallo bajo II: Vegetales de tallo alto III: Bebida de animales

Categorías – ECAs AguaDS 002–2008–MINAM

11

Categoría 4: Conservación del ambiente acuático I: Lagunas y lagos II: Ríos

de la costa y sierra de la selva)

III: Ecosistemas marino costeros Estuarios Marinos (500 m de la línea paralela de baja

marea hasta los límites territoriales)

Categorías – ECAs AguaDS 002–2008–MINAM

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Límites Máximos Permisibles para efluentes de PTARDS 003-2010-MINAM

Parámetro Unidad LMPAceites y grasas mg/L 20Coliformes Termotolerantes NMP/100mL 10000DBO mg/L 100DQO mg/L 200pH unidad 6,5 - 8,5Sólidos Suspendidos Totales mg/L 150Temperatura °C <35

13

Aprovechar la capacidad asimilativa del cuerpo receptor

Modelos de calidad del agua

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Modelos de calidad de agua Ríos: Soluciones analíticas Estuarios, lagos y mar: soluciones

numéricas – segmentos finitos Parámetros de calidad:

Conservativos: Sólidos en suspensión No conservativos: Materia orgánica,

patógenos Consecutivos: Oxígeno disuelto, nutrientes

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Balance de masas

QeCe

Qr

Cr

Co

(Qr + Qe)

Qr.Cr + Qe.CeQr + Qe

Co =

16

Cinética de reacción

QrCr

QeCe

Co

x

U

dCdx

= -K.C

C = Co.e-K.x U

Co

x

17

Capacidad asimilativa

C

x

Co

Co’

Co”Co”’

Contaminantes conservativos

C

x

Co Co’Co”

Co”’

Contaminantes no conservativos

QrCr

Q1C1

Q2C2

Q3C3

Q4C4

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Modelo Simplificado• El modelo simplificado se aplica a los parámetros

tradicionales: Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO), Oxígeno Disuelto y Coliformes Fecales (CF) o Coliformes Termotolerantes.

• El modelo se basa en la aplicación de un simple balance de masas para los parámetros DBO y CF y la estimación del oxígeno disuelto mínimo con base a una relación de primer orden para el déficit.

 

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Modelo simplificado – Parámetros Tradicionales -Información necesaria

Caudal de estiaje del río o arroyo Profundidad promedio del río, en el tramo en estudio, para

la época de estiaje. Temperatura promedio mensual en el período de estiaje. DBO del agua residual DBO del río o arroyo, asumir un valor igual o menor que 2

mg/L. CF del agua residual cruda, asumir 108 CF/100 ml. CF del río o arroyo, asumir un valor igual o menor que 10

CF/ 100mL.

20

Realizar el balance de masas

ARRío

ARARRíoRío(mezcla) QQ

QDBOQDBODBO

ARRío

ARARRíoRío(mezcla) QQ

QCFQCFCF

21

Comparar con los ECAs y LMP

DBO deECA (mezcla)DBO

CF deECA (mezcla)CF

Si el valor de la mezcla es mayor que el ECA, se requiere tratamiento

Además, estos valores deben cumplir con los LMP para efluentes de PTAR

22

Determinar el valor máximo en el efluente

AR

RíoRíoARRíoDBO(efluente) Q

QDBO- )Q(QLMPDBO

AR

RíoRíoARRíoCF(efluente) Q

QCF- )Q(QLMPCF

23

Determinar las eficiencias requeridas

100 x DBO

DBO DBO (%) requerida eficiencia

AR

efluente el en máximaAR

100 x CF

CF CF (%) requerida eficiencia

AR

efluente el en máximoAR

24

Curva de oxígeno disuelto

Curva de oxígeno disuelto

0

5

10

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

Distancia (Km)

O.D

. (m

g/L) Cs

Dc

ODmín

cmín DCSOD

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Oxígeno Disuelto de Saturación (Cs)

20.000246T0.07174T 1.52673

8005E-

32T

T

ep

e 760P

p760

pPf

4T0.000077770.007991T0.41022T14.652CS

f .CSCS

T = Temperatura, en °CP = Presión atmosférica, en mm HgP = presión de vapor a la temperatura T, en mm HgE = Elevación del tramo en estudio en metros sobre el nivel del mar

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La curva de OD está definida por la función:

U

Ka.x-

U

Ka.x

U

Kr.x-

ee-(eD *)KrKa

Kd.LoDo

Lo = DBO ultima de la mezclaKa = Constante de reareaciónKd = Constante de desoxigenaciónKr = Constante de remoción de DBO

KaT = Ka20°C*1.024^(T-20)

KdT = Ka20°C*1.047^(T-20)

KrT = Ka20°C*1.047^(T-20)

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La condición más desfavorable es la del déficit crítico

φ1

φ

oc ΦLD

Método de Evaluación Rápida

Donde,Dc: déficit crítico, mg/l: Coeficiente de asimilación, adimensionalLo: DBO última en el río una vez producida la mezcla con las aguas residuales. Lo = DBO5(mezcla) x 1.46 (valor aceptable para el caso de aguas residuales domésticas)

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La distancia crítica y déficit crítico están definidos por la función:

Lo)]*kr)/(kd-(ka*Do-1Ln[-ka/kr(*xcKrKa

u

U

Kr.xc-

e*Lo*DcKa

Kd.

Xc: distancia crítica

Dc: déficit crítico

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Valores del coeficiente de asimilación “”

Tipo de río Profundidad (m) Quebradas < 0,6 9,5 Arroyos 0,6 – 1,5 3,5 Ríos pequeños 1,5 – 3,0 1,5 Ríos intermedios 3,0 – 6,0 0,65 Ríos grandes 6,0 – 9,0 0,35 Ríos muy grandes > 9,0 0,2

KdKa