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1
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DOMÉSTICAS
Mag. Wilder Rosales
Especialista en ingeniería sanitaria
Sesión 1:
Caracterización de las aguas residuales domésticas.
SESION 1:
2
Desagües Domésticos
Aguas negras
Aguas grises
Aguas servidas
Líquidos cloacales
Residuos líquidos domésticos
Aguas Residuales Domésticas
Aguas Residuales Municipales
Introducción a la gestión del tratamiento de aguas
residuales domésticas.
SERVICIOS DE SANEAMIENTO
Ley General de Servicios de Saneamiento
Artículo 10 - Ley N° 26338
AGUA POTABLE ALCANTARILLADO
TRATAMIENTO DE
AGUAS
RESIDUALES
• DISPOSICIÓN
SANITARIA DE
EXCRETAS
• DRENAJE
PLUVIAL
3
Tratamiento de aguas residuales
QUÉ?
CARACTERIZACIÓN:
CANTIDAD
CALIDAD
Q
4
La duda mata…
Tomando en cuenta que una
persona excreta de 1 a 1.5 litros
de orina y de 135 a 270 gramos
de heces. El ser humano se ha
encontrado con un problema que
enunciaba en forma de pregunta
¿donde depositarlos?
5
POR QUÉ?
AGUAS
RESIDUALES
DOMESTICAS
Consumo humano
Riego agrícola
Productos hidrobiológicos
RÍO
LAGO
MAR
USOS RELACIONADOS
A LA SALUD DE LAS
PERSONAS
IMPACTO EN LOS USOS DEL CUERPO RECEPTOR
Problemas ocasionados por
la falta de tratamiento
Contaminación de las aguas de los cuerpos
receptores y uso de aguas residuales en riego
6
La contaminación del Lago Titicaca
Río Chira
56 vertimientos identificados
Uno de los cuerpos de agua mas contaminados del
país que compromete el abastecimiento de agua de
muchas localidades de la Región Piura
7
Contaminación del Río Chili
Fuente: ANA, Identificación de fuentes de contaminación del río Chili, Marzo 2011
Canalización de
las aguas
residuales (Río
Rímac)
Cultivo de
plantas de
tallo bajo
USO IRRESTRICTO DE AGUAS RESIDUALES
8
El contar con los servicios de agua potable,
alcantarillado y tratamiento de aguas residuales en
formasostenible permite:
 Proteger la salud pública
 Proteger los recursos hídricos y el ambiente
 Las ciudades sean competitivas para su desarrollo
HASTA CUANTO?
Legislación
Capacidad asimilativa del
cuerpo receptor
Tipo de uso de los efluentes
9
CÓMO?
Planta de tratamiento de aguas
residuales
Criterios de Diseño :
Criterios para
escoger el
tratamiento más
adecuado
•Características del Agua
Residual
•Medio receptor
•Posibilidades de Reuso
•Normativa legal aplicable
•Eficiencia requerida – Calidad
del efluente
•Generación, tratamiento y
disposición final de residuos
•Requerimientos energéticos
•Terreno disponible
• Complejidad del tratamiento
•Disponibilidad de recurso
humano especializado
•Impacto Ambiental
•Sostenibilidad del Sistema
•Costos de inversión, O & M
•Entorno Social
10
Qué es el agua residual?
11
Aguas residuales industriales
12
Agua
de
lluvia
Agua residual combinada
13
Características del agua residual
Variaciones en la producción de
aguas residuales
14
Caudal máximo = Kmáx . Qm
Calidad de las aguas residuales
15
Cuál es su composición?
El 99,95% es agua
Solo el 0,05% es material de desecho
◦ Orgánica
◦ Volátil
◦ Inorgánica
Color
Gris
(Doméstica)
Rojo
(Sangre)
Verde
(Tinte químico)
Negro
(Putrefacta)
16
Temperatura
Sólidos
17
Sólidos en suspensión flotantes
Sólidos sedimentables
mL/(L.hora)
18
Sólidos coloidales
Sólidos disueltos
19
Inorgánica 50%
Orgánica 50%
ORGÁNICA
12%
INORGÁNICA
6%
ORGÁNICA
18%
INORGÁNICA
8%
INORGÁNICA
36%
18% 26%
SÓLIDOS COLOIDALES
SOLIDOS SEDIMENTABLES ORGÁNICA
20%
SOLIDOS TOTALES
SÓLIDOS SUSPENDIDOS
56%
44%
SÓLIDOS DISUELTOS
Serie de sólidos
Sólidos Totales (ST), en mg/L
◦ ST = SST + SDT
◦ ST = STV + STF
◦ ST = (SSV + SSF) + (SDV + SDF)
Sólidos sedimentables, en mL/(L.hora)
SST SDT
SSV: Relacionada al cultivo biológico
20
Los sólidos suspendidos totales (SST):
Los sólidos suspendidos totales son los materiales retenidos por un
filtro estándar de fibra de vidrio y secado 103-105 ºC.
Los sólidos suspendidos fijos (SSF):
Son los residuos resultantes de la muestra retenida en el filtro luego
de calcinar a 550 ± 50 ºc.
corresponden a los compuestos perdidos de la muestra retenida en
el filtro durante la calcinación a 550 ± 50 ºc.
Los sólidos suspendidos volátiles (SSV):
Metodología parala determinación de
sólidos suspendidos
Es decir será: SSV=SST-SSV
Estufa
Equipos y materiales para la determinación
de sólidos suspendidos
Mufla Balanza analítica
Capsulas de
porcelana Desecador al vacío
Papel de filtro de
fibra de vidrio GFC
21
Donde:
SST : Sólidos suspendidos totales en mg/L.
SSF : Sólidos suspendidos fijos en mg/L.
SSV : Sólidos suspendidos volátiles en mg/L.
P1 : Peso del filtro y crisol preparado en mg.
P2 : Peso del filtro y crisol más el residuo seco a 103-105 ºC en mg.
P3 : Peso del filtro y Crisol más el residuo calcinado a 550 ºC en mg.
V : Volumen de muestra tomado en ml.
Formulas para la determinación de sólidos.
Materia orgánica biodegradable
22
Estimación del contenido de la materia
orgánica en el agua residual
Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO)
Demanda Química de Oxígeno (DQO)
Carbono Orgánica Total (COT)
COT > DQO > DBO
Método: APHA AWWA-WEF Part 5210 B
Demanda Bioquímica de oxigeno (DBO5)
Medidor de oxígeno disuelto
Frascos de DBO
23
Demanda química de oxigeno (DQO)
La demanda química de oxígeno (DQO) es la cantidad de oxígeno necesaria para oxidar
completamente la materia orgánica y cualquier compuesto oxidable.
Determinación en muestras:
Para su determinación se ha utilizado el método colorimétrico de reflujo cerrado 5520D,
del Standard Methods.
Reactivos:
• Solucion Digestora: K2Cr2O7 + H2SO4 + HgSO4
• Solucion Catalizadora: Ag2SO4+ H2SO4 (concentrado)
• Patron de Ftalato de potasio: KHC8O4H4
Preparación de la Curva de Calibración:
C8H5KO4 + 7.5 O2 8CO2 + 3H2O + K+
850 mg/l de C8H5KO4 requiere 1000 mg/L O2
Figura 49. Curva de calibración de DQO para rango alto.
Curva de calibración para la medición de DQO en las
muestras
24
Equipos y materiales para la determinación de DQO
Espectrofotómetro UV-
1800
Tubos de
digestión
Reactor de DQO Nano
color Vario C2
Nutrientes
Nitrógeno
◦ Nitrógeno Total
◦ Nitrógeno Orgánico
◦ Nitrógeno Amoniacal
◦ Nitritos
◦ Nitratos
Fósforo
◦ Fósforo Total
◦ Ortofosfatos
25
Cambios que ocurren en las formas
nitrogenadas presentes en aguas contaminadas
26
Composición de la excreta humana
Orina humana
Cantidad aproximada
Volumen: 1.0 - 1.3 litros per cápita por día
Sólidos secos: 50-70g. per cápita por día
Composición aproximada
Contenido de humedad 93 -96%
Contenido de materia orgánica (base seca) 65 -85%
Nitrógeno (base seca) 15 -19%
Fósforo (como P2O5 - base seca) 2.5 -5%
Potasio (como K2O - base seca) 3.0 -4.5%
Carbón (base seca) 11-17%
Calcio (como CaO - base seca) 4 -5.6%
Fuente: Gotaas, Composting, p.35
Composición de la excreta humana
Excretas humanas sin orina
Cantidad aproximada
135-270 g. Percápita por día, peso húmedo
35-70g Percápita por día, peso seco
Composición aproximada
Contenido de humedad 66 - 80%
Contenido de materia orgánica (base seca) 88 - 97%
Nitrógeno (base seca) 5.0 -7.0%
Fósforo (como P2O5 – base seca) 3.0 -5.4 %
Potasio (como K2O - base seca) 1.0 -2.5%
Carbón (base seca) 40 -55%
Calcio (como CaO - base seca) 4 -5%
Relación C/N (base seca) 5 -10%
27
Parámetro (mg/L) Alta Media Baja
Sólidos totales 1000 500 200
volátiles 700 350 120
fijos 300 150 80
Totales en suspensión 500 300 100
volátiles 400 250 70
fijos 100 50 30
Totales disueltos 500 200 100
volátiles 300 100 50
fijos 200 100 50
sedimentables (mL/L.h) 12 8 4
DB05 300 200 100
DQO 600 400 200
Nitrógeno total 85 50 25
orgánico 35 20 10
amoniacal 50 30 15
Cloruros 175 100 15
Alcalinidad (CaCO3) 200 100 50
Grasas y aceites 40 20 0
Fuente: Manual de Disposición de Aguas Residuales (GTZ-CEPIS-1991)
Análisis de aguas residuales domésticas
Parámetro (mg/L) Alta Media Baja
Sólidos totales 1000 500 200
volátiles 700 350 120
fijos 300 150 80
Totales en suspensión 500 300 100
volátiles 400 250 70
fijos 100 50 30
Totales disueltos 500 200 100
volátiles 300 100 50
fijos 200 100 50
sedimentables (mL/L.h) 12 8 4
DB05 300 200 100
DQO 600 400 200
Nitrógeno total 85 50 25
orgánico 35 20 10
amoniacal 50 30 15
Cloruros 175 100 15
Alcalinidad (CaCO3) 200 100 50
Grasas y aceites 40 20 0
Fuente: Manual de Disposición de Aguas Residuales (GTZ-CEPIS-1991)
Análisis de aguas residuales domésticas
28
Análisis de aguas residuales domésticas
Variaciones de calidad
Lagunas de San Juan de Miraflores – Lima:
1979
 DBO = 174 mg/L
1983-1984
 DBO = 156 mg/L
1988 -1990
 DBO = 278 mg/L
 Q= 300 L/s
 Nivel de micro-medición de SEDAPAL (< 10%)
2011
 DBO = 556 mg/L
 Q = 420 L/s (caudal de diseño de la ampliación de la PTAR=800 L/s - 1996)
 Nivel de micro-medición de SEDAPAL (77%)
Fuente: CEPIS (1992), SEDAPAL (2011)
29
Carga Orgánica (Kg DBO/día)
L/s
en
Q,
mg/L
en
,
DBO
DBO/día
Kg
en
C,
0,0864
x
DBO
x
Q
C
5
5

Q
DBO5
Población servida
servida
Población
Carga
percápita
ón
Contribuci 
Cargas Másicas
Carga orgánica “C”, para el diseño
DBO/día
Kg
C
1000
percápita
ón
Contribuci
x
Población
C


Contribución percápita, en gr DBO/(habitante.día)
BM: 40 – 50
Metcalf: 54
Norma S090: 50
Cargas Másicas
30
Carga de residuospromediopor personay por día
(g/hab*día)
Sólidos Inorgánico Orgánico Total DBO5
S. Sedimentables 10 30 40 20
S. No
sedimentables
5 10 15 10
S. Disueltos 75 50 125 30
Total 90 90 180 60
Fuente: Imhoff, K.R. (1977)
PARÁMETRO CONTRIBUCIÓN UNITARIA
g/(habitante.día)
DB05 45-54
DQO (1,6 a 1,9) x DB05
Sólidos totales 170-220
Sólidos en suspensión 70-145
Sólidos disueltos 50-150
Arena (inorgánica > 0.2 mm) 5-12
Grasas 10-30
Alcalinidad, como CaCO3 20-30
Cloruros 4-8
Nitrógeno total, como N 5-12
Nitrógeno orgánico (~0,4) x N-total
Nitrógeno amoniacal (~0,6) x N-total
Nitritos-N
Nitratos-N
Fósforo total, como P 0,8 – 4,0
Fósforo orgánico (~0,3) x P-total
Fósforo inorgánico (orto y polifosfato) (~0,7) x P-total
Potasio, como K2O 2 – 4
Fuente ARCEIVALA, S.J. (1981)
31
Población Equivalente (P.E.)
ante.día)
DBO/(habit
Kg
percápita,
ón
Contribuci
DBO/día
Kg
industria,
la
de
Carga
P.E. 
Poblaciones equivalenteparadistintas industrias
Con base en una contribución de 50 gr DBO/(habitante.día)
Tipo de Industria Unidad de Producción Población
Equivalente
Almidón:
de papas
de cereales
1 t de papas
1 t de cereales
600
420 – 1200
Verduras enlatadas
Frutas en conserva
1 t de producto
1 t de fruta fresca
240 – 600
600
Cervecerías 1 hl de cerveza 120 – 420
Vitivinícolas 1 m3 de producto 120 – 170
Producción de margarina 1 t de producto 600
Harina de pescado 1 t de pescado 240 – 570
Matadero 1 t de animal vivo 160 – 480
Curtiembre 1 t de piel 1200 – 4800
Textiles:
teñido
cáñamo y lino
seda sintética
1 t de telas 1200 – 3600
840 – 3600
840
Pulpa 1 t de pulpa
1 t de madera
54 – 84
12 – 36
Celulosa
de sulfito
de sosa y paja
1 t de celulosa 4200 – 6720
600
Jabón 1 t de jabón 1200
Refinería de petróleo 1 m3 de petróleo 840
32
Inhibidores biológicos
Sustancias tóxicas
pH
Temperatura
Sulfuros
Cromo
Cadmio
Zinc
Planta de
tratamiento
municipal y
reuso
Residuos peligrosos
Corrosivo
Reactivo
Explosivo
Tóxico
Inflamable
Infeccioso
33
Descargas Industriales deterioran la
infraestructura de las plantas de
tratamiento.
Aspectos Microbiológicos
Principales grupos de microorganismos
Organismos patógenos
Indicadores de contaminación
Métodos empleados para determinar los organismos indicadores
34
Organismos patógenos
Los organismos patógenos pueden proceder de
desechos humanos que estén infectados o sean
portadores de una determinada enfermedad.
Pueden ser bacterias, virus, protozoos o helmintos.
Se presentan en las aguas residuales y aguas
contaminadas en cantidades muy pequeñas,
además, resultan difíciles de aislar e identificar.
Agentes infecciosos - bacterias
Organismo Enfermedad Comentario
Escherichia coli
(enteropatogénica)
Gastroenteritis Diarrea
Legionella pneumophilia Legionelosis Infección Respiratoria
Aguda
Salmonella typhi Tifoidea Fiebre alta, diarrea,
ulceras al intestino
delgado
Salmonella (~ 1700
esp.)
Salmonelosis Envenamiento de
alimentos
Shiguella (4 especies) Shigelosis Disentería bacilar
Vibrio cholerae Cólera Diarrea aguda,
deshidratación
35
Agentes infecciosos - virus
Organismo Enfermedad Comentario
Adenovirus (31 tipos) Enfermedades
respiratorias
Enterovirus (67 tipos,
p.e. Polio, ecovirus,
coxsakie virus
Gastroenteritis,
anomalías cardíacas,
meningitis
Hepatitis A Hepatitis infecciosa Fiebre, ictericia
Agente Norwalk Gastroenteritis Vómitos
Reovirus Gastroenteritis
Rotavirus Gastroenteritis
Agentes infecciosos - Helmintos
Organismo Enfermedad Comentario
Ascaris lumbricoides Ascariasis Infestación de gusanos
Enterobius vermicularis Enterobiosis Gusanos
Fasciola hepática Fasciolasis
Hymenolepis nana Teniasis Tenia enana
Taenia saginata Teniasis Tenia (vacuno)
Tenia solium Teniasis Tenia (cerdo)
Trichuris trichura Trichuriasis Gusanos
36
Principales enfermedades de orígen hídrico y
agentes responsables
ENFERMEDADES AGENTES
ORIGEN BACTERIANO
Fiebres tifoideas y paratifoideas Salmonella typhi
Salmonella paratyphi A y B
Disentería bacilar Shigella sp.
Cólera Vibrio cholerae
Gastroenteritis agudas y diarreas Escherichia coli enteropatogénica
Campylobacter
Yersinia enterocolítica
Salmonella
Shigella
ORIGEN VÍRICO
Hepatitis A y E Virus de hepatitis A y E
Poliomelitis Virus de polio
Gastroenteritis agudas y diarreas Virus de Norwak
Rotavirus
Enterovirus
Adenovirus, etc.
ORIGEN PARASITARIO
Disentería amebiana Entamoeba histolytica
Gastroenteritis agudas y diarreas Giardia lamblia
Criptosporidium
Organismos indicadores
Su presencia es más numerosa y fácil de comprobar
Por ejemplo, las bacterias coliformes. Una persona
evacua de 100 000 a 400 000 millones de organismos
coliformes al día
37
Organismos específicos empleados como
indicadores de la contaminación humana
Coliformes totales: fermentan la lactosa con generación de
gas en un tiempo de 12 a 24 horas a 35 °C. Incluye cuatro
géneros: Escherichia, Klebsiella, Citrobacter y Enterobacter.
Coliformes fecales (o termotolerantes), temperatura de
incubación: 44.5 °C durante 24 horas.
Organismos específicos empleados como
indicadores de la contaminación humana
Escherichia coli: el E. Coli, es el género de
coliformes más representativo de las fuentes de
contaminación fecal.
Estreptococos fecales: para determinar las fuentes
de contaminación fecal reciente (humana o de
animales de granja)
Enterococos: el S. Faecalis y S.Faecium son más
específicos de la contaminación humana. Se
excretan en menor número y sobreviven mejor en
agua salada
38
Númerorelativode bacterias coliformes de tipofecal y
no fecal en diversas sustancias
Fuentes N° de cepas
observadas
% de cepas de
Aerobacter
(enterobacter
aerogenes)
% de cepas de
E.coli
Heces humanas 2534 5,9 94,1
Heces de
animales
1832 7,4 92,6
Agua 2137 35,2 64,8
Leche 1382 43,1 56,9
Granos 288 81,7 18,3
Suelo 853 88,1 11,9
Fuente: Boletín de la Estación Experimental de Ingeniería de la Universidad de Iowa, N° 62 (1991)
Porcentaje de los génerosde coliformes en las heces
humanas y de animales
Animal
(# examinado)
E. Coli Klebsiella sp Enterobater/
Citrobacter
Pollo (11) 90 1 9
Vaca (15) 99,9 - 0,1
Oveja (10) 97 - 3
Cerdo (15) 83,5 6,8 9,7
Gato (7)) 100 - -
Caballo (3) 100 - -
Ser humano
(26)
96,8 1,5 1,7
% Promedio 94,5
Fuente: Escherichia coli: The fecal coliform. A.P. Dufour. Special Thecnical Publication, 65
American Society for Testing and Materials, p 48-58 (1977)
39
Organismos indicadores paradeterminarlos
rendimientos paradiferentes usos delagua
Usos del agua Organismos indicadores
Agua potable Coliformes totales y fecales
Aguas recreacionales dulces Coliformes fecales, E coli y
enterococos
Aguas recreacionales saladas C. Totales, C. Fecales, E. Coli,
enterococos
Zonas de crecimiento de moluscos C. Totales, C. Fecales o
termotolerantes
Irrigación agrícola Coliformes totales y fecales
Desinfección de efluentes de
aguas residuales
Coliformes totales y fecales
Determinación de la presencia de coliformes
Método de fermentación en tubo múltiple: dilución hasta
la extinción
Las concentraciones suelen expresarse como Número
Más Probable por cada 100 mililitros (NMP / 100 ml)
Método de filtro de membrana- recuento directo de
bacterias (no aplicable en aguas residuales)
40
Relación CF/EF
Animal Coliformes
fecales
(percápita)
106
Estreptococos
fecales
(percápita)
106
Relación CF / EF
Gallina 240 620 0,4
Vaca 5400 31000 0,2
Pato 11000 18000 0,6
Cerdo 8900 230000 0,04
Oveja 18000 43000 0,4
Pavo 130 1300 0,1
Hombre 2000 450 4,4
Orígen de la contaminación
Animal: CF / EF < 1
Seres humanos: CF/EF > 4
CF / EF : 1 a 2 interpretación incierta
Muestra cerca de la fuente de contaminación 
interpretación verosímil
◦ pH: 4 a 9
◦ 2 recuentos por muestra
◦ Distancia no mayor a 24 horas de flujo desde la teórica fuente de
contaminación
◦ Válido si la temperatura de incubación es 44 °C
41
Riesgo
PROBABILIDAD PELIGRO
RIESGO
Riesgos para la salud
POTENCIALIDAD SUSCEPTIBILIDAD EXPOSICIÓN
PROBABILIDAD PELIGRO
RIESGO
42
Riesgos para la salud
POTENCIALIDAD SUSCEPTIBILIDAD EXPOSICIÓN
PROBABILIDAD PELIGRO
RIESGO
DÓSIS INFECTIVA
(Sujetosinfectados/Total a prueba)
Patógeno
entérico / Dosis
102 103 104 105 106
Shigella
Cepa A-1 1 / 4 2 / 6
Salmonella
Cepa Qualis 0 / 14 32 / 116
Vibrio cholerare
Cepa Inaba
Con NaHCO3
Sin NaHCO3
11 / 13
0 / 2
45 / 52
0 / 4
43
Excreción de microorganismos patógenos, supervivencia
y dosis infectiva
Organismos N°/gr de heces Supervivencia Dosis infectiva
Campylobacter sp 107 1 semana
Giardia lamblia 105 1 semana 1 – 106
Entamoeba histolítica 105 3 semanas
Shigella sp 107 1 mes 1 – 104
Vibrio cholerae 107 1 mes + 102 – 106
Salmonella typhi 108 2 meses 102 – 106
Escherichia coli
(patogénica)
108 3 meses 103 – 108
Enterovirus 107 3 meses 1 - 103
Ancylostoma duodenale 102 3 meses 1 –10
Trichuris trichura 103 9 meses 1 – 10
Taenia saginata 104 9 meses 1 – 10
Ascaris lumbricoides 104 12 meses 1 - 10
RIESGOS SANITARIOS
Tipo de patógeno /
infección
Frecuencia excesiva de
infección o enfermedad
Nematodos intestinales Elevada
Bacterias Menor
Virus Mínima
Tremátodos y cestodes De elevada a nula
44
Concentraciones típicas
Microorganismos presentes en las
aguas
residuales domésticas
(por 100 mL de desagüe)
Total de Bacterias 109
– 1010
Coliformes fecales 106
– 109
Estreptococos Fecales 105
– 106
Salmonella typhi 101
– 104
Quistes de protozoarios >103
Huevos de helmintos >103
Virus (unidades formadoras de placa) 102
-104
Fuente: ARCEIVALA, S.J. (1981)
Osmosis Inversa
Nano - Filtración
Arena
de playa
Azúcares
Ultra - Filtración
1000
0.0001 100
10
1
0.1
0.01
0.001
Micro - Filtración
Filtración Partículas
Polen
Bacterias
Coloides
Virus
Micron
Sales
Acuosas
Cryptosporidium
Iones
metálicos
45
Mag. Wilder Rosales Yanac
CIP N°163290
Especialista en Ingeniería Sanitaria
informes@aquarosales.com
wrosales@aquarosales.com
Mag. Wilder Rosales
Es Ingeniero Sanitario de la Universidad Nacional Santiago
Antúnez de Mayolo (Huaraz-Perú). Con estudios de posgrado
en ciencias con mención en tratamiento de aguas y reuso de
desechos en la Universidad Nacional de Ingeniería (Lima-
Perú).
Con estudios de especialización y maestría en ingeniería
sanitaria en la Universidad de Buenos Aires (BA-Argentina).
Jefe de mantenimiento de sistemas de agua potable y
alcantarillado sanitario en la EPS EMAPA Huaral S.A, en el
año 2013.
Asesor para el programa Pro-agua II, fomentado por la
cooperación alemana (GIZ) en el periodo de enero-marzo
2019.
Ingeniero Sanitario para la oficina de estudios de la oficina
general de infraestructura del Ministerio del Interior de Perú,
en el periodo de diciembre 2020 a febrero 2022.
Actualmente es consultor independiente en ingeniería
sanitaria.

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  • 1. 1 TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DOMÉSTICAS Mag. Wilder Rosales Especialista en ingeniería sanitaria Sesión 1: Caracterización de las aguas residuales domésticas. SESION 1:
  • 2. 2 Desagües Domésticos Aguas negras Aguas grises Aguas servidas Líquidos cloacales Residuos líquidos domésticos Aguas Residuales Domésticas Aguas Residuales Municipales Introducción a la gestión del tratamiento de aguas residuales domésticas. SERVICIOS DE SANEAMIENTO Ley General de Servicios de Saneamiento Artículo 10 - Ley N° 26338 AGUA POTABLE ALCANTARILLADO TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES • DISPOSICIÓN SANITARIA DE EXCRETAS • DRENAJE PLUVIAL
  • 3. 3 Tratamiento de aguas residuales QUÉ? CARACTERIZACIÓN: CANTIDAD CALIDAD Q
  • 4. 4 La duda mata… Tomando en cuenta que una persona excreta de 1 a 1.5 litros de orina y de 135 a 270 gramos de heces. El ser humano se ha encontrado con un problema que enunciaba en forma de pregunta ¿donde depositarlos?
  • 5. 5 POR QUÉ? AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS Consumo humano Riego agrícola Productos hidrobiológicos RÍO LAGO MAR USOS RELACIONADOS A LA SALUD DE LAS PERSONAS IMPACTO EN LOS USOS DEL CUERPO RECEPTOR Problemas ocasionados por la falta de tratamiento Contaminación de las aguas de los cuerpos receptores y uso de aguas residuales en riego
  • 6. 6 La contaminación del Lago Titicaca Río Chira 56 vertimientos identificados Uno de los cuerpos de agua mas contaminados del país que compromete el abastecimiento de agua de muchas localidades de la Región Piura
  • 7. 7 Contaminación del Río Chili Fuente: ANA, Identificación de fuentes de contaminación del río Chili, Marzo 2011 Canalización de las aguas residuales (Río Rímac) Cultivo de plantas de tallo bajo USO IRRESTRICTO DE AGUAS RESIDUALES
  • 8. 8 El contar con los servicios de agua potable, alcantarillado y tratamiento de aguas residuales en formasostenible permite:  Proteger la salud pública  Proteger los recursos hídricos y el ambiente  Las ciudades sean competitivas para su desarrollo HASTA CUANTO? Legislación Capacidad asimilativa del cuerpo receptor Tipo de uso de los efluentes
  • 9. 9 CÓMO? Planta de tratamiento de aguas residuales Criterios de Diseño : Criterios para escoger el tratamiento más adecuado •Características del Agua Residual •Medio receptor •Posibilidades de Reuso •Normativa legal aplicable •Eficiencia requerida – Calidad del efluente •Generación, tratamiento y disposición final de residuos •Requerimientos energéticos •Terreno disponible • Complejidad del tratamiento •Disponibilidad de recurso humano especializado •Impacto Ambiental •Sostenibilidad del Sistema •Costos de inversión, O & M •Entorno Social
  • 10. 10 Qué es el agua residual?
  • 13. 13 Características del agua residual Variaciones en la producción de aguas residuales
  • 14. 14 Caudal máximo = Kmáx . Qm Calidad de las aguas residuales
  • 15. 15 Cuál es su composición? El 99,95% es agua Solo el 0,05% es material de desecho ◦ Orgánica ◦ Volátil ◦ Inorgánica Color Gris (Doméstica) Rojo (Sangre) Verde (Tinte químico) Negro (Putrefacta)
  • 17. 17 Sólidos en suspensión flotantes Sólidos sedimentables mL/(L.hora)
  • 19. 19 Inorgánica 50% Orgánica 50% ORGÁNICA 12% INORGÁNICA 6% ORGÁNICA 18% INORGÁNICA 8% INORGÁNICA 36% 18% 26% SÓLIDOS COLOIDALES SOLIDOS SEDIMENTABLES ORGÁNICA 20% SOLIDOS TOTALES SÓLIDOS SUSPENDIDOS 56% 44% SÓLIDOS DISUELTOS Serie de sólidos Sólidos Totales (ST), en mg/L ◦ ST = SST + SDT ◦ ST = STV + STF ◦ ST = (SSV + SSF) + (SDV + SDF) Sólidos sedimentables, en mL/(L.hora) SST SDT SSV: Relacionada al cultivo biológico
  • 20. 20 Los sólidos suspendidos totales (SST): Los sólidos suspendidos totales son los materiales retenidos por un filtro estándar de fibra de vidrio y secado 103-105 ºC. Los sólidos suspendidos fijos (SSF): Son los residuos resultantes de la muestra retenida en el filtro luego de calcinar a 550 ± 50 ºc. corresponden a los compuestos perdidos de la muestra retenida en el filtro durante la calcinación a 550 ± 50 ºc. Los sólidos suspendidos volátiles (SSV): Metodología parala determinación de sólidos suspendidos Es decir será: SSV=SST-SSV Estufa Equipos y materiales para la determinación de sólidos suspendidos Mufla Balanza analítica Capsulas de porcelana Desecador al vacío Papel de filtro de fibra de vidrio GFC
  • 21. 21 Donde: SST : Sólidos suspendidos totales en mg/L. SSF : Sólidos suspendidos fijos en mg/L. SSV : Sólidos suspendidos volátiles en mg/L. P1 : Peso del filtro y crisol preparado en mg. P2 : Peso del filtro y crisol más el residuo seco a 103-105 ºC en mg. P3 : Peso del filtro y Crisol más el residuo calcinado a 550 ºC en mg. V : Volumen de muestra tomado en ml. Formulas para la determinación de sólidos. Materia orgánica biodegradable
  • 22. 22 Estimación del contenido de la materia orgánica en el agua residual Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO) Demanda Química de Oxígeno (DQO) Carbono Orgánica Total (COT) COT > DQO > DBO Método: APHA AWWA-WEF Part 5210 B Demanda Bioquímica de oxigeno (DBO5) Medidor de oxígeno disuelto Frascos de DBO
  • 23. 23 Demanda química de oxigeno (DQO) La demanda química de oxígeno (DQO) es la cantidad de oxígeno necesaria para oxidar completamente la materia orgánica y cualquier compuesto oxidable. Determinación en muestras: Para su determinación se ha utilizado el método colorimétrico de reflujo cerrado 5520D, del Standard Methods. Reactivos: • Solucion Digestora: K2Cr2O7 + H2SO4 + HgSO4 • Solucion Catalizadora: Ag2SO4+ H2SO4 (concentrado) • Patron de Ftalato de potasio: KHC8O4H4 Preparación de la Curva de Calibración: C8H5KO4 + 7.5 O2 8CO2 + 3H2O + K+ 850 mg/l de C8H5KO4 requiere 1000 mg/L O2 Figura 49. Curva de calibración de DQO para rango alto. Curva de calibración para la medición de DQO en las muestras
  • 24. 24 Equipos y materiales para la determinación de DQO Espectrofotómetro UV- 1800 Tubos de digestión Reactor de DQO Nano color Vario C2 Nutrientes Nitrógeno ◦ Nitrógeno Total ◦ Nitrógeno Orgánico ◦ Nitrógeno Amoniacal ◦ Nitritos ◦ Nitratos Fósforo ◦ Fósforo Total ◦ Ortofosfatos
  • 25. 25 Cambios que ocurren en las formas nitrogenadas presentes en aguas contaminadas
  • 26. 26 Composición de la excreta humana Orina humana Cantidad aproximada Volumen: 1.0 - 1.3 litros per cápita por día Sólidos secos: 50-70g. per cápita por día Composición aproximada Contenido de humedad 93 -96% Contenido de materia orgánica (base seca) 65 -85% Nitrógeno (base seca) 15 -19% Fósforo (como P2O5 - base seca) 2.5 -5% Potasio (como K2O - base seca) 3.0 -4.5% Carbón (base seca) 11-17% Calcio (como CaO - base seca) 4 -5.6% Fuente: Gotaas, Composting, p.35 Composición de la excreta humana Excretas humanas sin orina Cantidad aproximada 135-270 g. Percápita por día, peso húmedo 35-70g Percápita por día, peso seco Composición aproximada Contenido de humedad 66 - 80% Contenido de materia orgánica (base seca) 88 - 97% Nitrógeno (base seca) 5.0 -7.0% Fósforo (como P2O5 – base seca) 3.0 -5.4 % Potasio (como K2O - base seca) 1.0 -2.5% Carbón (base seca) 40 -55% Calcio (como CaO - base seca) 4 -5% Relación C/N (base seca) 5 -10%
  • 27. 27 Parámetro (mg/L) Alta Media Baja Sólidos totales 1000 500 200 volátiles 700 350 120 fijos 300 150 80 Totales en suspensión 500 300 100 volátiles 400 250 70 fijos 100 50 30 Totales disueltos 500 200 100 volátiles 300 100 50 fijos 200 100 50 sedimentables (mL/L.h) 12 8 4 DB05 300 200 100 DQO 600 400 200 Nitrógeno total 85 50 25 orgánico 35 20 10 amoniacal 50 30 15 Cloruros 175 100 15 Alcalinidad (CaCO3) 200 100 50 Grasas y aceites 40 20 0 Fuente: Manual de Disposición de Aguas Residuales (GTZ-CEPIS-1991) Análisis de aguas residuales domésticas Parámetro (mg/L) Alta Media Baja Sólidos totales 1000 500 200 volátiles 700 350 120 fijos 300 150 80 Totales en suspensión 500 300 100 volátiles 400 250 70 fijos 100 50 30 Totales disueltos 500 200 100 volátiles 300 100 50 fijos 200 100 50 sedimentables (mL/L.h) 12 8 4 DB05 300 200 100 DQO 600 400 200 Nitrógeno total 85 50 25 orgánico 35 20 10 amoniacal 50 30 15 Cloruros 175 100 15 Alcalinidad (CaCO3) 200 100 50 Grasas y aceites 40 20 0 Fuente: Manual de Disposición de Aguas Residuales (GTZ-CEPIS-1991) Análisis de aguas residuales domésticas
  • 28. 28 Análisis de aguas residuales domésticas Variaciones de calidad Lagunas de San Juan de Miraflores – Lima: 1979  DBO = 174 mg/L 1983-1984  DBO = 156 mg/L 1988 -1990  DBO = 278 mg/L  Q= 300 L/s  Nivel de micro-medición de SEDAPAL (< 10%) 2011  DBO = 556 mg/L  Q = 420 L/s (caudal de diseño de la ampliación de la PTAR=800 L/s - 1996)  Nivel de micro-medición de SEDAPAL (77%) Fuente: CEPIS (1992), SEDAPAL (2011)
  • 29. 29 Carga Orgánica (Kg DBO/día) L/s en Q, mg/L en , DBO DBO/día Kg en C, 0,0864 x DBO x Q C 5 5  Q DBO5 Población servida servida Población Carga percápita ón Contribuci  Cargas Másicas Carga orgánica “C”, para el diseño DBO/día Kg C 1000 percápita ón Contribuci x Población C   Contribución percápita, en gr DBO/(habitante.día) BM: 40 – 50 Metcalf: 54 Norma S090: 50 Cargas Másicas
  • 30. 30 Carga de residuospromediopor personay por día (g/hab*día) Sólidos Inorgánico Orgánico Total DBO5 S. Sedimentables 10 30 40 20 S. No sedimentables 5 10 15 10 S. Disueltos 75 50 125 30 Total 90 90 180 60 Fuente: Imhoff, K.R. (1977) PARÁMETRO CONTRIBUCIÓN UNITARIA g/(habitante.día) DB05 45-54 DQO (1,6 a 1,9) x DB05 Sólidos totales 170-220 Sólidos en suspensión 70-145 Sólidos disueltos 50-150 Arena (inorgánica > 0.2 mm) 5-12 Grasas 10-30 Alcalinidad, como CaCO3 20-30 Cloruros 4-8 Nitrógeno total, como N 5-12 Nitrógeno orgánico (~0,4) x N-total Nitrógeno amoniacal (~0,6) x N-total Nitritos-N Nitratos-N Fósforo total, como P 0,8 – 4,0 Fósforo orgánico (~0,3) x P-total Fósforo inorgánico (orto y polifosfato) (~0,7) x P-total Potasio, como K2O 2 – 4 Fuente ARCEIVALA, S.J. (1981)
  • 31. 31 Población Equivalente (P.E.) ante.día) DBO/(habit Kg percápita, ón Contribuci DBO/día Kg industria, la de Carga P.E.  Poblaciones equivalenteparadistintas industrias Con base en una contribución de 50 gr DBO/(habitante.día) Tipo de Industria Unidad de Producción Población Equivalente Almidón: de papas de cereales 1 t de papas 1 t de cereales 600 420 – 1200 Verduras enlatadas Frutas en conserva 1 t de producto 1 t de fruta fresca 240 – 600 600 Cervecerías 1 hl de cerveza 120 – 420 Vitivinícolas 1 m3 de producto 120 – 170 Producción de margarina 1 t de producto 600 Harina de pescado 1 t de pescado 240 – 570 Matadero 1 t de animal vivo 160 – 480 Curtiembre 1 t de piel 1200 – 4800 Textiles: teñido cáñamo y lino seda sintética 1 t de telas 1200 – 3600 840 – 3600 840 Pulpa 1 t de pulpa 1 t de madera 54 – 84 12 – 36 Celulosa de sulfito de sosa y paja 1 t de celulosa 4200 – 6720 600 Jabón 1 t de jabón 1200 Refinería de petróleo 1 m3 de petróleo 840
  • 32. 32 Inhibidores biológicos Sustancias tóxicas pH Temperatura Sulfuros Cromo Cadmio Zinc Planta de tratamiento municipal y reuso Residuos peligrosos Corrosivo Reactivo Explosivo Tóxico Inflamable Infeccioso
  • 33. 33 Descargas Industriales deterioran la infraestructura de las plantas de tratamiento. Aspectos Microbiológicos Principales grupos de microorganismos Organismos patógenos Indicadores de contaminación Métodos empleados para determinar los organismos indicadores
  • 34. 34 Organismos patógenos Los organismos patógenos pueden proceder de desechos humanos que estén infectados o sean portadores de una determinada enfermedad. Pueden ser bacterias, virus, protozoos o helmintos. Se presentan en las aguas residuales y aguas contaminadas en cantidades muy pequeñas, además, resultan difíciles de aislar e identificar. Agentes infecciosos - bacterias Organismo Enfermedad Comentario Escherichia coli (enteropatogénica) Gastroenteritis Diarrea Legionella pneumophilia Legionelosis Infección Respiratoria Aguda Salmonella typhi Tifoidea Fiebre alta, diarrea, ulceras al intestino delgado Salmonella (~ 1700 esp.) Salmonelosis Envenamiento de alimentos Shiguella (4 especies) Shigelosis Disentería bacilar Vibrio cholerae Cólera Diarrea aguda, deshidratación
  • 35. 35 Agentes infecciosos - virus Organismo Enfermedad Comentario Adenovirus (31 tipos) Enfermedades respiratorias Enterovirus (67 tipos, p.e. Polio, ecovirus, coxsakie virus Gastroenteritis, anomalías cardíacas, meningitis Hepatitis A Hepatitis infecciosa Fiebre, ictericia Agente Norwalk Gastroenteritis Vómitos Reovirus Gastroenteritis Rotavirus Gastroenteritis Agentes infecciosos - Helmintos Organismo Enfermedad Comentario Ascaris lumbricoides Ascariasis Infestación de gusanos Enterobius vermicularis Enterobiosis Gusanos Fasciola hepática Fasciolasis Hymenolepis nana Teniasis Tenia enana Taenia saginata Teniasis Tenia (vacuno) Tenia solium Teniasis Tenia (cerdo) Trichuris trichura Trichuriasis Gusanos
  • 36. 36 Principales enfermedades de orígen hídrico y agentes responsables ENFERMEDADES AGENTES ORIGEN BACTERIANO Fiebres tifoideas y paratifoideas Salmonella typhi Salmonella paratyphi A y B Disentería bacilar Shigella sp. Cólera Vibrio cholerae Gastroenteritis agudas y diarreas Escherichia coli enteropatogénica Campylobacter Yersinia enterocolítica Salmonella Shigella ORIGEN VÍRICO Hepatitis A y E Virus de hepatitis A y E Poliomelitis Virus de polio Gastroenteritis agudas y diarreas Virus de Norwak Rotavirus Enterovirus Adenovirus, etc. ORIGEN PARASITARIO Disentería amebiana Entamoeba histolytica Gastroenteritis agudas y diarreas Giardia lamblia Criptosporidium Organismos indicadores Su presencia es más numerosa y fácil de comprobar Por ejemplo, las bacterias coliformes. Una persona evacua de 100 000 a 400 000 millones de organismos coliformes al día
  • 37. 37 Organismos específicos empleados como indicadores de la contaminación humana Coliformes totales: fermentan la lactosa con generación de gas en un tiempo de 12 a 24 horas a 35 °C. Incluye cuatro géneros: Escherichia, Klebsiella, Citrobacter y Enterobacter. Coliformes fecales (o termotolerantes), temperatura de incubación: 44.5 °C durante 24 horas. Organismos específicos empleados como indicadores de la contaminación humana Escherichia coli: el E. Coli, es el género de coliformes más representativo de las fuentes de contaminación fecal. Estreptococos fecales: para determinar las fuentes de contaminación fecal reciente (humana o de animales de granja) Enterococos: el S. Faecalis y S.Faecium son más específicos de la contaminación humana. Se excretan en menor número y sobreviven mejor en agua salada
  • 38. 38 Númerorelativode bacterias coliformes de tipofecal y no fecal en diversas sustancias Fuentes N° de cepas observadas % de cepas de Aerobacter (enterobacter aerogenes) % de cepas de E.coli Heces humanas 2534 5,9 94,1 Heces de animales 1832 7,4 92,6 Agua 2137 35,2 64,8 Leche 1382 43,1 56,9 Granos 288 81,7 18,3 Suelo 853 88,1 11,9 Fuente: Boletín de la Estación Experimental de Ingeniería de la Universidad de Iowa, N° 62 (1991) Porcentaje de los génerosde coliformes en las heces humanas y de animales Animal (# examinado) E. Coli Klebsiella sp Enterobater/ Citrobacter Pollo (11) 90 1 9 Vaca (15) 99,9 - 0,1 Oveja (10) 97 - 3 Cerdo (15) 83,5 6,8 9,7 Gato (7)) 100 - - Caballo (3) 100 - - Ser humano (26) 96,8 1,5 1,7 % Promedio 94,5 Fuente: Escherichia coli: The fecal coliform. A.P. Dufour. Special Thecnical Publication, 65 American Society for Testing and Materials, p 48-58 (1977)
  • 39. 39 Organismos indicadores paradeterminarlos rendimientos paradiferentes usos delagua Usos del agua Organismos indicadores Agua potable Coliformes totales y fecales Aguas recreacionales dulces Coliformes fecales, E coli y enterococos Aguas recreacionales saladas C. Totales, C. Fecales, E. Coli, enterococos Zonas de crecimiento de moluscos C. Totales, C. Fecales o termotolerantes Irrigación agrícola Coliformes totales y fecales Desinfección de efluentes de aguas residuales Coliformes totales y fecales Determinación de la presencia de coliformes Método de fermentación en tubo múltiple: dilución hasta la extinción Las concentraciones suelen expresarse como Número Más Probable por cada 100 mililitros (NMP / 100 ml) Método de filtro de membrana- recuento directo de bacterias (no aplicable en aguas residuales)
  • 40. 40 Relación CF/EF Animal Coliformes fecales (percápita) 106 Estreptococos fecales (percápita) 106 Relación CF / EF Gallina 240 620 0,4 Vaca 5400 31000 0,2 Pato 11000 18000 0,6 Cerdo 8900 230000 0,04 Oveja 18000 43000 0,4 Pavo 130 1300 0,1 Hombre 2000 450 4,4 Orígen de la contaminación Animal: CF / EF < 1 Seres humanos: CF/EF > 4 CF / EF : 1 a 2 interpretación incierta Muestra cerca de la fuente de contaminación  interpretación verosímil ◦ pH: 4 a 9 ◦ 2 recuentos por muestra ◦ Distancia no mayor a 24 horas de flujo desde la teórica fuente de contaminación ◦ Válido si la temperatura de incubación es 44 °C
  • 41. 41 Riesgo PROBABILIDAD PELIGRO RIESGO Riesgos para la salud POTENCIALIDAD SUSCEPTIBILIDAD EXPOSICIÓN PROBABILIDAD PELIGRO RIESGO
  • 42. 42 Riesgos para la salud POTENCIALIDAD SUSCEPTIBILIDAD EXPOSICIÓN PROBABILIDAD PELIGRO RIESGO DÓSIS INFECTIVA (Sujetosinfectados/Total a prueba) Patógeno entérico / Dosis 102 103 104 105 106 Shigella Cepa A-1 1 / 4 2 / 6 Salmonella Cepa Qualis 0 / 14 32 / 116 Vibrio cholerare Cepa Inaba Con NaHCO3 Sin NaHCO3 11 / 13 0 / 2 45 / 52 0 / 4
  • 43. 43 Excreción de microorganismos patógenos, supervivencia y dosis infectiva Organismos N°/gr de heces Supervivencia Dosis infectiva Campylobacter sp 107 1 semana Giardia lamblia 105 1 semana 1 – 106 Entamoeba histolítica 105 3 semanas Shigella sp 107 1 mes 1 – 104 Vibrio cholerae 107 1 mes + 102 – 106 Salmonella typhi 108 2 meses 102 – 106 Escherichia coli (patogénica) 108 3 meses 103 – 108 Enterovirus 107 3 meses 1 - 103 Ancylostoma duodenale 102 3 meses 1 –10 Trichuris trichura 103 9 meses 1 – 10 Taenia saginata 104 9 meses 1 – 10 Ascaris lumbricoides 104 12 meses 1 - 10 RIESGOS SANITARIOS Tipo de patógeno / infección Frecuencia excesiva de infección o enfermedad Nematodos intestinales Elevada Bacterias Menor Virus Mínima Tremátodos y cestodes De elevada a nula
  • 44. 44 Concentraciones típicas Microorganismos presentes en las aguas residuales domésticas (por 100 mL de desagüe) Total de Bacterias 109 – 1010 Coliformes fecales 106 – 109 Estreptococos Fecales 105 – 106 Salmonella typhi 101 – 104 Quistes de protozoarios >103 Huevos de helmintos >103 Virus (unidades formadoras de placa) 102 -104 Fuente: ARCEIVALA, S.J. (1981) Osmosis Inversa Nano - Filtración Arena de playa Azúcares Ultra - Filtración 1000 0.0001 100 10 1 0.1 0.01 0.001 Micro - Filtración Filtración Partículas Polen Bacterias Coloides Virus Micron Sales Acuosas Cryptosporidium Iones metálicos
  • 45. 45 Mag. Wilder Rosales Yanac CIP N°163290 Especialista en Ingeniería Sanitaria informes@aquarosales.com wrosales@aquarosales.com Mag. Wilder Rosales Es Ingeniero Sanitario de la Universidad Nacional Santiago Antúnez de Mayolo (Huaraz-Perú). Con estudios de posgrado en ciencias con mención en tratamiento de aguas y reuso de desechos en la Universidad Nacional de Ingeniería (Lima- Perú). Con estudios de especialización y maestría en ingeniería sanitaria en la Universidad de Buenos Aires (BA-Argentina). Jefe de mantenimiento de sistemas de agua potable y alcantarillado sanitario en la EPS EMAPA Huaral S.A, en el año 2013. Asesor para el programa Pro-agua II, fomentado por la cooperación alemana (GIZ) en el periodo de enero-marzo 2019. Ingeniero Sanitario para la oficina de estudios de la oficina general de infraestructura del Ministerio del Interior de Perú, en el periodo de diciembre 2020 a febrero 2022. Actualmente es consultor independiente en ingeniería sanitaria.