PROYECTO REGIONAL SISTEMAS INTEGRADOS DE TRATAMIENTO Y USO DE AGUAS RESIDUALES EN AMÉRICA LATINA: REALIDAD Y POTENCIAL

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1 PROYECTO REGIONAL SISTEMAS INTEGRADOS DE TRATAMIENTO Y USO DE AGUAS RESIDUALES EN AMÉRICA LATINA: REALIDAD Y POTENCIAL Convenio : IDRC OPS/HEP/CEPIS ESTUDIO GENERAL DEL CASO SANTIAGO, CHILE Elaborado por: Ing. María Pía Mena Patri Chile, junio de 2001

2 ÍNDICE 1. Resumen Antecedentes y justificación Antecedentes generales del país Agua potable y saneamiento en el nivel nacional Situación de las aguas residuales en la Región Metropolitana Recolección y tratamiento de las aguas servidas Infecciones de transmisión hídrica... 9 Página 3. Objetivos del estudio General Específicos Descripción general del área de estudio Nombre de la ciudad o cuenca: cuenca del río Maipo (ciudad de Santiago) Ubicación geográfica Clima Descripción del ecosistema de la cuenca Características fisiográficas Suelos Recursos hídricos Usos del agua Calidad de las aguas en la cuenca Recursos naturales Población Actividades económicas Sector agropecuario Sector pesca Sector minero Actividad agrícola de la cuenca Características de los cultivos Características de los suelos Abastecimiento de agua y saneamiento de la ciudad Entidad administradora del servicio de agua potable y saneamiento Sistema de abastecimiento de agua potable Sistema de manejo de aguas residuales Disposición final de las aguas residuales Aspectos económicos y financieros de la administración Descripción del sistema de tratamiento de las aguas residuales Características de la planta de tratamiento Caracterización de las aguas crudas y los efluentes... 37

3 Página 5.3 Indicadores de eficiencia Disposición final de los efluentes Calidad del efluente Tipo de disposición de los efluentes Descripción del sistema de uso de aguas residuales Recursos hídricos Río Mapocho Río Maipo Extensión actual de tierras regadas con aguas residuales Características de los suelos regados con aguas residuales Suelos formados con materiales volcánicos del Llano Central Suelos del sector poniente del Llano Central Suelos aluviales de las terrazas bajas y llanos de inundación Tipo y caudales de las aguas residuales usadas para el riego Sistemas de riego utilizados Antecedentes económicos Análisis de la producción Series históricas de producción de los principales productos cultivados en la cuenca Canales de comercialización de los productos Costos de inversión y operación de los componentes del sistema de reúso Costos de inversión programa de tratamiento de aguas residuales Tarifas de tratamiento Costos en la zona agrícola regada con aguas residuales Producción y ventas de productos agrícolas Impactos ambientales del manejo de las aguas residuales y de la actividad agrícola Identificación de los impactos Caracterización de los impactos Impactos positivos Impactos negativos Medidas preventivas y correctivas adoptadas Programa de vigilancia ambiental Plan de seguimiento para el aire Plan de seguimiento para el agua Plan de seguimiento para el lodo Plan de seguimiento para el medio social Marco legal... 55

4 Página 10. Aspectos socioculturales Aspectos generales de la población involucrada Aspectos sobre tenencia y uso de la tierra Aspectos culturales relacionados con las aguas residuales Aspectos de organización Relaciones interinstitucionales Sistema integrado de tratamiento y uso de aguas residuales Evaluación del sistema existente Sistema de alcantarillado En la planta de tratamiento Zona agrícola de reúso Determinación de fortalezas y limitaciones del sistema actual Fortalezas Debilidades Estructura del sistema integrado Implementación del sistema de tratamiento Mejoramiento del sistema de reúso Beneficios del programa de tratamiento Conclusiones Referencias bibliográficas Tablas 1. Situación actual de las aguas residuales en Chile por grupo de tamaño de ciudades Inventario de agua potable, alcantarillado de aguas residuales en Chile Coberturas de agua potable y aguas servidas en la Región Metropolitana División administrativa de la Región Metropolitana Datos mensuales de temperatura, precipitación y humedad relativa de la cuenca del río Maipo Características de las subcuencas en la Hoya del río Maipo Uso de agua de riego en la Región Metropolitana Áreas silvestres protegidas en la Región Metropolitana... 22

5 Página 9. Población total y económicamente activa en la cuenca de Santiago Fuerza de trabajo y participación en actividades económicas en la Región Uso del suelo agrícola en la Región Metropolitana Superficie de plantaciones hortícolas en la Región Metropolitana Principales plantaciones frutales en la Región Metropolitana Animales por especie en la Región Metropolitana Producción minera en la Región Metropolitana Principales actividades económicas en la Región Metropolitana Demandas de agua para riego Distribución de superficies de riego en la Región Metropolitana Extensión de tierras por tipo de cultivo Indicadores de EMOS S.A Componentes del sistema de abastecimiento de agua de la ciudad de Santiago Componentes del sistema de alcantarillado de la ciudad de Santiago Disposición final de las aguas residuales según los puntos de descarga existentes en la ciudad de Santiago Indicadores de calidad del agua en cursos receptores, antes y después del punto de descarga de las aguas residuales Monto de inversiones programadas en el abastecimiento de agua potable de la ciudad de Santiago Monto de inversiones programadas en el sistema de saneamiento de la ciudad de Santiago Características de las lagunas de estabilización... 36

6 Página 28. Valores medios y frecuencia de medición de los principales parámetros de calidad de las aguas residuales en la planta Santiago Poniente Secciones en el río Mapocho Extensión actual de tierras regadas con aguas residuales domésticas en la cuenca Santiago Extensión de tierras regadas con aguas residuales según tipo de cultivo en la Región Metropolitana Caudales utilizadas en las zonas de riego con aguas residuales en la Región Metropolitana Sistemas de riego aplicados en la Región Metropolitana Serie histórica de la producción de los principales productos cultivados en la cuenca de Santiago Exportaciones de productos agrícolas en la Región Metropolitana Costos de inversión plantas de tratamiento Región Metropolitana Tarifas de saneamiento en el Gran Santiago Beneficios netos de la actividad agrícola Producción y ventas de los productos agrícolas en la Región Metropolitana Calidad estimada efluentes Planta El Trebal Programa de tratamiento del Gran Santiago Variación superficie cultivada en la Región Metropolitana Principales cultivos en la Región Metropolitana Figuras 1. Morbilidad por fiebre tifoidea y paratifoidea en Chile... 10

7 Página 2. Morbilidad por hepatitis infecciosa en Chile Tasas de riego y morbilidad por fiebre tifoidea en la Región Metropolitana Tasa mensual de fiebre tifoidea en Chile, años Cuenca del río Maipo (a y b) Coliformes fecales y DBO a lo largo del río Maipo (a y b) Coliformes fecales y DBO a lo largo del río Mapocho Plan de tratamiento de aguas servidas en el Gran Santiago... 73

8 1. Resumen La ciudad de Santiago, capital de Chile, es el núcleo administrativo, industrial, comercial, financiero y cultural del país. Concentra la mayor actividad nacional y aporta el 47,5% del Producto Interno Bruto (PIB). Se ubica en la Región Metropolitana, en el centro del país, y tiene una población estimada a 1999 de habitantes; 96,4% de éstos vive en localidades urbanas y 90% en el Gran Santiago. La Región Metropolitana se extiende entre y de Latitud Sur y entre y de Longitud Oeste, con una superficie total de km 2. Esta Región está constituida por seis provincias: Chacabuco, Santiago, Cordillera, Talagante, Maipo y Melipilla. El clima de la zona corresponde a templado cálido con estación seca prolongada; la temperatura promedio anual es de 14ºC y las precipitaciones, que se concentran entre mayo y septiembre, alcanzan a 312 mm al año (año normal). El 90% de la captación, tratamiento y distribución de agua potable, así como la recolección de aguas servidas, tratamiento y disposición final en la región, está en manos de la Empresa Metropolitana de Obras Sanitarias (EMOS S.A.). El 10% restante corresponde a dos empresas comunales. Las coberturas de agua potable y alcantarillado alcanzan a 100% y 97,8%, respectivamente, pero la cobertura en tratamiento de las aguas servidas en la región no supera el 5,5%. De las plantas de tratamiento existentes en la región, sólo la planta Santiago Poniente se ubica en el Gran Santiago, la que atiende a aproximadamente 2,5% de la población local. Las aguas tratadas, al no ser usadas directamente en riego, descargan al sistema Mapocho-Zanjón de la Aguada, el que recibe más del 97% de las aguas servidas de Santiago. La baja cobertura en el tratamiento de las aguas servidas en la zona ha provocado la contaminación de los principales cursos de agua de la región. Dado que, según los derechos de agua vigentes en estos cauces, estas aguas son extraídas en distintos puntos para el riego agrícola de los terrenos aledaños al gran Santiago, la situación ha derivado en una alta incidencia de enfermedades entéricas transmitidas por el consumo de productos agrícolas (principalmente hortalizas y frutas de consumo crudo), entre las que se destacan el paratifus, fiebre tifoidea, hepatitis y las diarreas agudas. La superficie agrícola en la región alcanza aproximadamente unas ha, correspondientes a 23,5% de la superficie de la región; de éstas, 57,5% corresponde a zonas de praderas y forestal, ubicadas en las zonas de la cordillera de la costa y pre-cordillerana. La producción agrícola representa aproximadamente 20% del total nacional. Los sectores de riego que se abastecen de los cursos de agua contaminados con aguas servidas sin tratar, alcanzan una superficie aproximada de ha de las cuales las más importantes corresponden a los sectores de riego del río Mapocho y del río Maipo, III Sección, que constituyen unas ha distribuidas en ha en frutales y viñas, ha en cereales y unas ha en chacras y hortalizas; el resto corresponde a empastadas artificiales y barbechos. De esta forma, aproximadamente 50% del suelo está cultivado con productos que pueden ser agentes transmisores de enfermedades entéricas al ser regados con aguas contaminadas. 1

9 Como una forma de reducir el impacto en las enfermedades entéricas, el Ministerio de Salud inició a partir de los años ochenta un programa intensivo de control del riego de vegetales, mediante la prohibición del riego de todos los cultivos de consumo crudo con aguas servidas sin tratar. El año 1991, después del brote del cólera en América Latina, se tomaron acciones de emergencia adicionales incluida la prohibición de expendio de vegetales crudos en restaurantes, restricciones al transporte de éstos, campañas de comunicación masiva e intensificación de la cloración y monitoreo de la calidad del agua potable. Todo esto permitió que las tasas de endemia de enfermedades entéricas disminuyeran a los niveles más bajos históricamente detectados en el país. Dado que se ha reconocido ampliamente el rol de las descargas de aguas servidas sin tratar en los problemas de salud citados, en la década de 1980 EMOS comenzó sus estudios para definir el programa de tratamiento de las aguas servidas de Santiago. En la actualidad se ha construido el primer interceptor y se está terminando la construcción de la primera gran planta de tratamiento de aguas servidas en la zona sur de Santiago. Esta planta (El Trebal) tiene una capacidad de 3,5 m 3 /s y está basada en la tecnología de lodos activados, entrará en operación el año Se espera que las plantas siguientes en el Gran Santiago: La Farfana (8,2 m 3 /s) y Nogales (5,5 m 3 /s) entren en operación en los años 2004 y 2009, respectivamente. Adicionalmente, para el resto de las localidades de la Región Metropolitana se cuenta con un programa de inversiones en la mayoría de las cuales se contempla tener en operación plantas de tratamiento antes del año De este modo, la descontaminación de los cursos de agua de la cuenca debido a la descarga de aguas servidas tratadas, se irá produciendo gradualmente y el uso de los efluentes en actividades de riego se convertirá en una práctica más segura. 2. Antecedentes y justificación 2.1 Antecedentes generales del país Chile se ubica en el extremo suroccidental de América del Sur, se prolonga en el continente antártico hasta el Polo Sur y su provincia más occidental es Isla de Pascua. En el continente americano se extiende desde los 17º30 S, en su límite septentrional, hasta los 56º32 S en la parte meridional sudamericana. El Territorio Chileno Antártico abarca toda el área enmarcada por los meridianos 53º y 90ºW desde los 60º S hasta el Polo, a los 90º S. 2

10 Superficies Chile Sudamericano e Insular: km 2 Superficie Agrícola: km 2 Superficie Ganadera: km 2 Suelos Forestales: km 2 Suelos no Productivos: km 2 Territorio Chileno Antártico: km 2 Total: km 2 Límites Chile limita al norte con el Perú, mediante la línea de la Concordia; al este con Bolivia y Argentina, en general por las altas cumbres andinas; al sur con el Polo Sur, y al oeste con el océano Pacífico, incluida la Zona Económica Exclusiva en una extensión de 200 millas marinas. Clima y recursos naturales Zona Norte: Clima: desierto cálido. Recursos naturales: salitre natural, cobre, hierro, litio y otros minerales, productos del mar. Zona Central: Clima: suave y templado, con lluvias invernales. Recursos naturales: agricultura especializada en hortofruticultura y viticultura, ganadería, bosques, energía hidroeléctrica (ríos), cobre, productos del mar. Zona Sur: Clima: templado y lluvioso. Recursos naturales: agricultura, ganadería, bosques, energía hidroeléctrica (ríos), productos del mar. Zona Austral: Clima: estepa fría. Recursos naturales: bosques, petróleo, gas natural, carbón, calizas, ganado ovino, productos del mar. Población Población Total (miles) Urbana (%) Rural (%) ,4 84,5 15, ,9 84,7 15, ,4 84,9 15, ,7 85,2 14, ,8 85,4 14,6 Tasa crecimiento anual (%) 1,54 1,47 1,41 1,36 1,32 3

11 Indicadores económicos y sociales Principales indicadores Producto Interno Bruto (PIB), Millones de US$ PIB/cápita, US$/habitante Tasa crecimiento PIB, % 10,6 7,4 7,4 3,4-1,1 Tasa desocupación, % 7,4 6,5 6,1 6,2 9,7 Variación índice precios consumidor IPC, % 8,2 6,6 6,0 4,7 2,3 Saldo Balanza Comercial, millones de US$ 1.381, , , , ,4 Aporte al PIB por actividad económica, % Agropecuario-silvícola Pesca Minería Industria manufacturera Electricidad, gas y agua Construcción Comercio, hoteles y restaurantes Transporte y comunicaciones Servicios financieros Propiedad de la vivienda Servicios personales Administración pública 6,83 1,47 7,76 16,24 2,46 5,24 16,66 7,62 13,46 3,49 6,21 2,40 6,44 1,50 8,36 15,61 2,20 5,30 16,99 7,82 13,38 3,35 6,11 2,26 5,76 1,53 8,40 15,34 2,26 5,31 17,29 8,22 13,43 3,23 5,89 2,13 5,90 1,51 8,69 14,54 2,28 5,15 17,32 8,63 13,65 3,21 5,81 2,08 5,90 1,55 10,21 14,60 2,34 4,69 16,90 8,97 13,67 3,35 5,86 2,14 Agricultura Superficie sembrada, miles ha 857,3 841,6 888,9 836,6 750,7 Viñas viníferas y de pisco 70,8 72,8 72,7 88,1 -- Fruticultura, miles ha 167,0 172,2 175,9 179,7 181,9 Silvicultura, miles ha 99,9 78,6 79,5 86,6 108,3 Fuente: Síntesis Estadística de Chile Banco Central de Chile. División administrativa Chile se divide administrativamente en 13 Regiones (Regiones I al XII más Región Metropolitana), cuyas características se indican a continuación: I II III IV Región Tarapacá Antofagasta Atacama Coquimbo Superficie Población, miles habitantes km ,3 373,1 379,7 386,2 392, ,7 443,3 449,8 456,1 462, ,2 255,0 259,8 264,5 269, ,2 544,9 553,4 561,7 569,8 4

12 (continuación) V RM VI VII VIII IX X XI XII Región Valparaíso Región Metropolitana Del Libertador Maule Biobío Araucanía Los Lagos Aisén Magallanes Superficie Población, miles habitantes km , , , , , , , , , , ,0 747,8 758,4 768,7 778, ,0 881,0 889,8 898,4 906, , , , , , ,3 836,3 846,0 855,6 865, , , , , , ,8 89,3 90,8 92,2 93, ,4 152,7 154,0 155,3 156,5 2.2 Agua potable y saneamiento en el nivel nacional En general, a cada región del país se asocia una empresa sanitaria regional. A diciembre de 1999, la cobertura nacional de agua potable era de 99,2% con una cobertura de alcantarillado de 92,3%; la cobertura en el tratamiento de las aguas servidas sólo alcanzaba 22,3%, incluidos los emisarios submarinos que descargan al mar aproximadamente 15% de las aguas servidas generadas en el país. En las Tablas 1 y 2 se sintetiza la situación de coberturas nacionales en agua potable, recolección y tratamiento de aguas servidas, y las proyecciones futuras para el tratamiento de aguas residuales (SISS, 2000). Tabla 1. Situación actual de las aguas residuales en Chile por grupo de tamaño de ciudades País Población total (miles de habitantes) CHILE Categoría de las ciudades Tamaño de la población (miles habitantes) Número de ciudades Población urbana (miles habitantes) Dotación de agua potable (L/hab/día) Población servida con red de alcantarillado (%) Agua residual con tratamiento (%) Muy pequeña de 2 a ,1 92,1 15,2 Pequeña de 10 a ,2 94,6 16,0 Intermedia de 100 a ,1 95,8 44,2 Grande Mayor a ,4 99,4 4,5 Total ,5 96,7 18,5 5

13 Tabla 2. Inventario de agua potable, alcantarillado y tratamiento de aguas residuales en Chile Coberturas de agua potable y alcantarillado Resumen principales empresas % Cobertura referidas a Agua potable Alcantarillado Total población Nº Región Empresa población Población Cobertur Proyecciones a Población Cobertura Dic. urbana a diciembre Abastecida % Saneada % I ESSAT S.A , ,2 87,9 96,9 99,7 99,7 2 II ESSAN S.A , ,1 59,6 70,9 100,0 100,0 3 III EMSSAT S.A , ,7 70,3 70,3 99,7 100,0 4 IV ESSCO S.A , ,2 92,2 94,2 95,9 97,0 5 V ESVAL S.A , ,9 61,2 61,9 93,3 97,7 6 V COOPAGUA S.A , ,8 17,2 14,6 26,7 75,2 7 RM EMOS S.A , ,9 4,2 3,7 72,3 99,5 8 RM A. CORDILLERA , ,0 0,0 0,0 0,0 100,0 9 RM E.A.P. V. LOS DOMINICOS S.A , ,8 0,0 0,0 0,0 100,0 10 RM AGUAS MANQUEHUE S.A , ,0 34,2 41,4 41,7 100,0 11 RM SERVICOMUNAL S.A , ,1 80,1 83,3 89,1 93,8 12 RM SMAPA MAIPU , ,8 6,6 6,4 100,0 100,0 13 VI ESSEL S.A , ,9 28,0 34,9 89,1 99,0 14 VII ESSAM S.A , ,2 5,0 5,0 6,7 6,7 15 VIII ESSBIO S.A , ,5 6,1 35,3 95,2 99,7 16 IX ESSAR S.A , ,4 4,7 8,9 82,0 91,6 17 X ESSAL S.A , ,9 6,4 14,4 93,1 97,3 18 X AGUAS DECIMA S.A , ,2 0,0 100,0 100,0 100,0 19 XI EMSSA S.A , ,6 69,8 90,2 94,8 96,3 20 XII ESMAG S.A , ,9 11,7 11,9 11,9 11,9 Totales , ,3 20,9% 26,6% 77,9% 93,8% Fuente: Superintendencia de Servicios Sanitarios,

14 2.3 Situación de las aguas residuales en la Región Metropolitana Recolección y tratamiento de las aguas servidas La recolección de las aguas servidas del Gran Santiago se realiza mediante redes de alcantarillado de escurrimiento gravitacional, salvo unos pocos casos en que se requiere bombeo de caudales menores. Así, los sistemas de alcantarillado de las diferentes zonas están compuestos por redes que constituyen áreas tributarias, las cuales descargan directamente a los tres cursos receptores naturales que atraviesan la ciudad: río Mapocho, Zanjón de la Aguada y río Maipo. Las redes de alcantarillado de aguas servidas existentes son de tres tipos: unitarias (recolectan aguas servidas y aguas lluvias, 18%); separadas (sólo aguas servidas, 54%) y mixtas (combinación de ambas, 28%). El sistema unitario es especialmente importante; presta servicio a unas has aproximadamente y en su mayor parte descarga al Zanjón de la Aguada. La mayor red de este sistema, denominada AH es la más antigua (data del año 1906) y presta servicio al centro de la ciudad. La planificación del alcantarillado del Gran Santiago considera la intercepción de las descargas de las áreas tributarias mediante colectores interceptores, los cuales impiden que las aguas servidas lleguen a los cursos receptores. En 1993 entró en operación la primera sección del interceptor Zanjón (Zanjón I); los restantes entrarán en servicio junto con las plantas de tratamiento de cada área. La situación actual respecto a coberturas de agua potable, alcantarillado y tratamiento de aguas servidas en la Región Metropolitana se indica en la tabla 3. Hasta 1999, todas las empresas que se indican eran independientes (excepto Aguas Cordillera y Los Dominicos que tenían un mismo dueño); una vez que se concretó la privatización de EMOS, éste también adquirió las Empresas Aguas Cordillera, Los Dominicos y Manquehue, y pasó a manejar casi 90% de los clientes en la Región Metropolitana. Tabla 3. Coberturas de agua potable y aguas servidas en la Región Metropolitana Empresa Población Dotación Coberturas habitantes l/hab/d Agua potable Alcantarillado Tratamiento EMOS Aguas Cordillera Los Dominicos Manquehue ,7 526,5 925,5 694, , ,8 95,6 95,6 99,2 4, ,8 Maipu , ,8 6,6 Servicomunal ,4 97,2 80,3 79,8 Total ,7 97,5 5,5 Fuente: SISS,

15 Como se aprecia en la tabla 3, las plantas de tratamiento existentes sólo cubren un pequeño porcentaje de la población. La mayoría de ellas está basada en lagunas de estabilización. A continuación se señala una breve descripción de estas plantas. Planta Santiago Poniente La planta de tratamiento Santiago Poniente fue concebida como un sistema que permitiera obtener un efluente de calidad y cantidad adecuada para el reúso en riego sin restricciones, pero en el cual se desarrollara además una investigación destinada a verificar la aplicación del sistema a otras localidades de la región. La planta comenzó su operación en mayo de 1993 y durante dos años operó como planta piloto; posteriormente empezó a funcionar en forma rutinaria como unidad de tratamiento propiamente tal. La planta cuenta con dos módulos de operación independientes que incluyen lagunas anaeróbicas, lagunas aireadas, laguna facultativa y embalse de maduración y regulación. Cada módulo fue diseñado para un caudal de m 3 /d y cuenta con las interconexiones hidráulicas necesarias para operar con distintas configuraciones. Las instalaciones están ubicadas en un terreno de 130 ha en la zona poniente de Santiago. Desde su inicio la planta recibió caudales y cargas orgánicas superiores a los esperados. Por ello en 1998 se realizó un estudio para optimizar su funcionamiento (Astudillo, 1998). Sin embargo, en vista de los requerimientos actuales de terreno para la construcción de las plantas de tratamiento del Gran Santiago, se decidió finalmente utilizar este terreno para la construcción de la Planta La Farfana (8,2 m 3 /s), la cual ya ha iniciado los trabajo de construcción. Por lo tanto la planta Santiago Poniente quedará fuera de operación en el año Planta Melipilla La planta de tratamiento de Melipilla fue proyectada en 1952, pero se construyó 25 años después y comenzó a funcionar en El objetivo de esta planta, además de tratar las aguas servidas de Melipilla, fue mantener un Centro de Experimentación de Aguas Servidas (CEXAS), por lo que se desarrolló una serie de investigaciones en el tema con el transcurso del tiempo. El caudal de diseño de la planta fue de 22,3 L/s, y llega en la actualidad a unos 100 L/s. Está conformada por dos series que incluyen sedimentación primaria, filtros percoladores de baja tasa con grava chancada como material de soporte, sedimentación secundaria y cloración del efluente. Los lodos primarios y secundarios se envían a dos digestores anaeróbicos abiertos y los lodos finalmente son dispuestos en canchas de secado. Dado que la capacidad de tratamiento fue ampliamente sobrepasada, la planta se ampliará mediante el cambio en el material de soporte de los filtros percoladores, la construcción de nuevas unidades de sedimentación y la transformación de los digestores anaerobios en digestores aeróbicos. 8

16 Planta Esmeralda La planta Esmeralda, que trata las aguas servidas de la localidad de Melipilla no servidas por la planta de CEXAS, se construyó en 1989 y consiste en tres lagunas facultativas (dos primarias y una secundaria). Se diseñó para un caudal promedio de 41,3 L/s y una carga orgánica de 146 kg DBO/ha/d y un tiempo de retención de 30 días. Sin embargo, las concentraciones de coliformes fecales superiores a las establecidas por norma y los continuos problemas de olores en la zona, motivaron la modificación de estas lagunas en aireadas, a las cuales se agregó desinfección. Actualmente se contempla su ampliación y se mantiene la tecnología de lagunas aireadas. Planta Pomaire La planta de tratamiento de Pomaire comenzó a operar en Consiste en un sistema de dos lagunas de estabilización que pueden operar en serie o en paralelo. Fue diseñada para un caudal de 10 L/s y actualmente se planea su transformación en lagunas aireadas con sedimentación debido a los problemas de olores que se presentan. Planta Manquehue La planta Manquehue se diseñó para sanear una zona residencial de alto estándar en Santiago y comenzó a operar a fines de La planta se diseñó para un caudal de 15 L/s y utiliza un proceso fisicoquímico de tratamiento, con adición de cloruro férrico. La planta cuenta con dos líneas en paralelo que incluyen floculadores hidráulicos, sedimentadores de alta tasa (placas inclinadas) y filtros de carbón y arena. El agua filtrada se desinfecta con hipoclorito de sodio. El efluente descarga al estero El Guindo, que corresponde a un cauce natural de aguas lluvias que desemboca en el río Mapocho. Planta Colina La planta de Colina fue construida en 1975; incluye dos lagunas de estabilización que pueden operar en serie o en paralelo. La capacidad de diseño de la planta es de habitantes, y opera actualmente con un caudal de 22 L/s. En la actualidad, los planes prioritarios de EMOS están orientados a resolver el problema del tratamiento de las aguas servidas. La primera gran planta de tratamiento debería comenzar su operación a fines de Infecciones de transmisión hídrica En Chile las diarreas infantiles, hepatitis A y fiebre tifoidea son enfermedades infecciosas de transmisión hídrica de carácter endémico. Respecto de las diarreas infantiles, no se disponen datos estadísticos oficiales. Sin embargo, entre las enfermedades de notificación obligatoria destacan estadísticas acerca de la fiebre tifoidea y paratifoidea, y de hepatitis infecciosa (Ministerio de Salud, 1994). 9

17 Figura 1. Morbilidad por fiebre tifoidea y paratifoidea en Chile En la Figura 1 se muestran las tasas de morbilidad por fiebre tifoidea y paratifoidea en la Región Metropolitana y el resto del país, entre los años 1962 y Se observa un alza sostenida en las tasas de morbilidad de ambas infecciones desde que comienzan los registros hasta el año 1984, época en que las autoridades tomaron acciones para interrumpir el ciclo largo de contagio: prohibición de cultivo de hortalizas regadas con aguas servidas. Esta medida provocó un rápido descenso de las tasas de morbilidad en los años siguientes. A partir de 1991 se produce una nueva drástica disminución de la endemia, la que se atribuye a las medidas tomadas por el Ministerio de Salud para evitar la propagación en el país del cólera, cuyo brote apareció en Sudamérica. A la prohibición de cultivar hortalizas regadas con aguas servidas, se sumó la no autorización de expendio de hortalizas crudas en restaurantes, casinos y similares, y una intensa campaña de comunicación social en la que se indicaban los riesgos asociados al consumo de hortalizas crudas. Cabe destacar que históricamente la Región Metropolitana había mostrado tasas superiores a las registradas en otras regiones. Sin embargo, a partir de 1991 las tasas regionales se igualan a las del resto del país, lo que probablemente está relacionado con la erradicación definitiva del mayor sector de riego con aguas servidas crudas en la capital. Con respecto a la hepatitis infecciosa (Figura 2), las tasas de morbilidad en el país reflejan variaciones importantes de un año a otro, pese a que se observa un alza sostenida hasta el año Posteriormente se observa una disminución hasta 1992, en donde se observan las tasas más bajas registradas históricamente. Figura 2. Morbilidad por hepatitis infecciosa en Chile 10

18 Aunque no existen datos epidemiológicos que demuestren el efecto de la calidad del agua o la falta de tratamiento de las aguas residuales sobre la endemia registrada, algunas aproximaciones sobre el uso del agua contaminada en riego demostraría cierta relación. Una evidencia de ello sería la relación entre la incidencia de fiebre tifoidea y el riego con aguas contaminadas en la Región Metropolitana. Al confrontar las curvas de distribución mensual de la morbilidad por fiebre tifoidea y tasas de riego, calculadas en función de su valor medio respecto a los valores promedio anual, se observa gran similitud entre ambas, con un desfase de dos meses (Figura 3). Se observa que el mayor porcentaje relativo de casos de infección se presenta entre enero y marzo, y coinciden con la aplicación de mayores tasas de riego. En contraste, durante el invierno cuando no es necesario regar, las tasas de infección disminuyen considerablemente. El desfase observado entre ambas curvas (65 días) se debe a los períodos de cultivo y cosecha (promedio 33 días), comercialización (5 días), períodos de incubación de la infección (12 días) y notificación y registro de los casos de morbilidad (15 días) (Tello, 1983). Figura 3. Tasas de riego y morbilidad por fiebre tifoidea en la Región Metropolitana Otra experiencia natural que corrobora la importancia del riesgo epidemiológico del consumo de hortalizas regadas con aguas servidas, se relaciona con la campaña sanitaria realizada en el país para evitar la propagación del cólera, que incluyó la prohibición del consumo de verduras crudas y su riego con aguas servidas, a partir de abril de Figura 4. Tasa mensual de fiebre tifoidea en Chile, Años En la Figura 4 se muestra una comparación de las tasas mensuales de tifoidea registradas en 1990 y 1991 en el ámbito nacional. Se observa que la tendencia creciente de las tasas de morbilidad de tifoidea de los primeros cinco meses de 1991, respecto al año anterior, comienza a disminuir a partir de junio, es decir, 60 días después del inicio de la campaña (Castillo, G. & Castillo, J., 1994). 11

19 Las experiencias anteriores demuestran el riesgo de salud ocasionado por el riego con aguas servidas sin tratar, representado principalmente en la Región Metropolitana, donde antes de 1991 se registraba la mayoría de los casos de infecciones de transmisión hídrica del país, y que se relaciona directamente con el bajo nivel de tratamiento de las aguas servidas antes de su descarga a los cursos receptores. 3. Objetivos del estudio 3.1 General Evaluar el manejo de las aguas residuales y su uso actual o potencial en la ciudad de Santiago, con el propósito de proponer un sistema integrado. 3.2 Específicos Evaluar las condiciones existentes del sistema de alcantarillado y/o tratamiento de las aguas residuales. Evaluar las actividades de uso actual o potencial de dichas aguas residuales. Evaluar en forma preliminar el contexto socioeconómico del sistema existente. Formular una propuesta preliminar para un sistema integrado de tratamiento y uso de aguas residuales. 4. Descripción general del área de estudio 4.1 Nombre de la ciudad o cuenca: Cuenca del Río Maipo (Ciudad de Santiago) Ubicación geográfica La cuenca de la ciudad de Santiago se encuentra ubicada en la Región Metropolitana, la cual constituye el centro geográfico y económico del país, aloja la mayor cantidad de población y concentra el mayor porcentaje del producto interno. Es la región con mayor competitividad y la que mejor aprovecha la liberación de los mercados y apertura al exterior. La Región Metropolitana es el principal centro político-administrativo del país, con una fuerte relevancia financiera, comercial, educacional, cultural, religiosa, deportiva, científica, artística social y de entretenimiento. La Cuenca posee una superficie total aproximada de km 2, la menor superficie regional y la única mediterránea, y es la región más poblada del país, con un total estimado de casi seis millones de habitantes. Situada a 100 km de la costa y 40 km de la cordillera de Los Andes, está conformada por seis provincias y 52 comunas. La provincia de Santiago, con 32 comunas además de las de San Bernardo y Puente Alto en las provincias de Maipo y Cordillera, respectivamente, constituyen lo que se denomina el Gran Santiago; éste alberga a más de 85% de la población de la región. En la Tabla 4 se resumen las características administrativas de la Región Metropolitana. 12

20 Tabla 4. División administrativa de la Región Metropolitana 2 Provincias N Comunas Area, km Población, miles hab (estimada a 1997) Santiago Chacabuco Cordillera Maipo Melipilla Talagante Total Fuente: Anuario de Demografía, Clima Temperaturas, precipitaciones y humedad relativa en la región El clima predominante en la región, hasta los m de altitud, corresponde a mediterráneo del tipo templado cálido, con estación seca prolongada y precipitaciones invernales (mayo a septiembre). En el área cordillerana el clima va degradando hacia formas más rigurosas por efecto de la altitud, y se establecen pisos climáticos que presentan un progresivo descenso de las temperaturas y aumento de las precipitaciones. El clima se ve afectado por tres factores principales que son: los sistemas de presión, la corriente de Humboldt y la cordillera de Los Andes. Los sistemas de presión consisten en un cinturón subtropical de altas presiones permanentes (anticiclón del Pacífico). La corriente de Humboldt fluye hacia el norte por la costa, causa la disminución de las temperaturas en verano y crea zona de humedad relativa alta, neblinas y nubes a lo largo de la costa. La cordillera de Los Andes se extiende a lo largo de todo el territorio nacional, y es especialmente importante en las zonas donde predominan los vientos del oeste, los que al chocar con la montaña producen importantes precipitaciones orográficas. En la Tabla 5 se presenta un resumen de los valores medios de temperatura, precipitación y humedad relativa en la región. Tabla 5. Datos mensuales de temperatura, precipitación y humedad relativa de la cuenca del río Maipo Mes Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Set Oct Nov Dic Temperatura del aire ( C): Máxima 30,1 29,4 27,1 22,1 19,9 16,0 15,8 17,4 19,5 22,9 26,8 28,8 Mínima 13,1 12,6 11,4 8,9 6,8 5,4 3,8 4,9 5,5 8,6 10,3 12,3 Media 20,8 18,1 17,3 15,2 10,2 9,3 7,6 9,3 13,6 15,1 18,7 21,5 Precipitación (mm): Total 0,4 0,8 3,2 10,4 42,2 70,4 86,6 51,8 22,0 13,4 9,2 2,1 Humedad relativa (%): Media 62,6 65,8 66,6 64,6 71,5 77,4 75,0 72,8 73,7 73,5 61,7 60,3 Período de información: De 1995 a

21 La temperatura media anual es de 14,5ºC, con una media de verano de 20,4 C y una media de invierno de 8,7 C. La amplitud térmica media anual es de 12ºC y la amplitud térmica diaria es muy importante, especialmente en los meses de verano en que alcanza sobre los 17 C. La precipitación normal alcanza a 312,5 mm al año (Promedio ) y se concentra en los meses de invierno. Vientos La velocidad del viento fluctúa entre 50 y 120 km/d, con valores máximos entre noviembre y enero y valores mínimos durante los meses de mayo a agosto. Adicionalmente, las direcciones del viento son mayoritariamente Sur y Sur Este durante el verano, pero en invierno se registran grandes períodos de calma. Esta situación es muy relevante dado que incide en las condiciones críticas de contaminación ambiental que prevalecen en la zona durante el invierno. Se considera que los vientos dominantes en la zona influyen marcadamente sobre la producción de los cultivos en la zona? [ ] Sí [ x ] No El viento actúa como agente transportador de partículas potencialmente perjudiciales? [ x ] Sí [ ] No Cuáles? [ ] sales [ x ] contaminantes industriales [ ] otros: material particulado 4.2 Descripción del ecosistema de la cuenca Características fisiográficas La Región representa una de las áreas mejor definidas de la orografía chilena; en ella se diferencian claramente las tres entidades fundamentales de Chile Central: Cordillera de los Andes, Depresión Intermedia y Cordillera de la Costa. Debe agregarse una cuarta unidad, Las Cuencas Marginales, que se ubican en el borde oriental de la Cordillera de la Costa. El Valle Longitudinal está representado por la cuenca de Santiago en el área metropolitana. Se localiza a una altitud promedio de 500 msnm, en la zona central del país, a km de Arica, la ciudad más septentrional de Chile y a km de Punta Arenas, la ciudad más austral. Una distancia de100 km la separan del Océano Pacifico y 40 km de la Cordillera de los Andes Suelos De la superficie total de la Región Metropolitana, aproximadamente 83% corresponde a suelos con escasas aptitudes agrícolas y constituidos fundamentalmente por cerros y montañas, con excepción de las áreas de empastadas naturales de temporada (MOP, 1993). Estos pastos y los matorrales espinosos que los acompañan, se desarrollan principalmente en la cordillera de la costa. En la cordillera de Los Andes, hasta una altitud no superior a los m, suelen encontrarse arbustos de talla alta y árboles autóctonos en los fondos de quebradas y valles. La restante superficie regional (17%) se divide en 77% de suelo agrícola y 23% de suelo urbano. Así, la zona urbana ocupa una superficie aproximada de 600 km 2 y la zona rural km 2, de los cuales unos km 2 corresponden a superficie cultivada. 14

22 El suelo predominante del área se divide principalmente en dos grupos de origen diferente: suelo aluvial, acumulado por transporte de material fluvial por la acción de los ríos Maipo y Mapocho y sus tributarios y el suelo lacustre, suelo sedimentado en los alrededores de la laguna Batuco y el sector Conchalí (al norte de la región). Se encuentran además suelos de origen de ceniza volcánica en la zona nor-poniente de Santiago. De la superficie cultivada, 75% corresponde a suelos con riego permanente (1.500 km 2 ), de los cuales 50% pertenecen a las clases Ir y IIr que se caracterizan por constituir suelos profundos, permeables, no erosionables y sin limitaciones derivadas de la estructura y/o pendiente. Esta superficie tiene una alta importancia regional por la versatilidad que presenta para responder a las demandas de abastecimiento agrícola generadas en la mayor concentración urbana del país. Además posee una clara significación nacional debido a la escasez de este tipo de suelos, de los cuales 17% se localiza en la Región Metropolitana Recursos hídricos El sistema hídrico regional está constituido por la hoya del río Maipo, la cual corresponde a una de las superficies más extensas del país. Este río drena la totalidad del territorio regional mediante sus principales tributarios: ríos Volcán, Yeso, Colorado y Mapocho, y los esteros Angostura y Puangue. En la Figura 5 se muestra un mapa que indica la ubicación de los principales recursos hídricos en la región. Las fracciones geológicas que integran las hoyas hidrográficas de los ríos Mapocho, Maipo superior y estero Angostura no son favorables a la acumulación y transmisión de aguas subterráneas. En consecuencia, las aguas de dichos cursos sufren poca infiltración y escurren preferentemente en forma superficial. La profundidad de la superficie freática en la cuenca de Santiago varía considerablemente; mantiene una tendencia a crecer en el sentido nor-oriente y llega a niveles menores de 1 m bajo el terreno en los faldeos de la cordillera de la costa. Entre Puente Alto e Isla de Maipo, el río Maipo posee características favorables a la infiltración debido a que los niveles freáticos fluctúan entre 125 m y 1 m bajo el terreno; desde este punto hasta que el río se interna en la cordillera de la costa hay zonas de afloramiento natural. El río Mapocho también posee características favorables a la infiltración entre Las Condes y Renca, ya que los niveles freáticos fluctúan entre 50 m y un m; posteriormente se observan afloramientos. La hidrología representa un gran poder erosivo, producto de la pendiente, lo que origina caudales torrentosos. Adicionalmente, la concentración de precipitaciones y deshielos en cortas épocas del año, determina un régimen torrencial que forma lechos de dimensiones desproporcionadas en relación al caudal que escurre la mayor parte del año. La alimentación nival que caracteriza los ríos de la Región Metropolitana, aumenta su caudal entre noviembre y febrero, aporte que resulta fundamental para los fines de regadío durante la estación seca. La hoya hidrográfica del río Maipo puede dividirse en siete subcuencas principales, cuyas características se presentan en la Tabla 6. 15

23 Tabla 6. Características de las subcuencas en la Hoya del río Maipo Río Maipo Subcuenca Superficie, km 2 Porcentaje (%) Río Maipo superior Río Mapocho Estero Colina Estero Lampa Estero Angostura Río Maipo inferior Cuenca de Santiago ,6 7,4 1,9 7,8 4,6 22,7 22,0 Fuente: MOP, El río Maipo nace en la alta cordillera y se forma en la unión de los ríos Maipo, Yeso y Volcán, a una altura de msnm. Posee en esta zona un régimen de níveo, el cual se mantiene hasta que el río llega a la desembocadura del río Mapocho, donde adopta un régimen preferentemente níveopluvial para luego, después de la cordillera de la costa, pasar a régimen pluvial. El primer afluente importante del río Maipo es el río Colorado, el cual en su desembocadura lleva un caudal medio anual aproximado de 27 m 3 /s. Aguas arriba de este lugar, el río Maipo lleva un caudal de 63,3 m 3 /s. Las principales extracciones de agua para riego desde el río Maipo se producen en el sector de La Obra; en esta zona, el caudal medio mensual máximo se presenta en diciembre con aproximadamente 191 m 3 /s y el caudal medio mensual mínimo ocurre en julio con 41 m 3 /s. Aguas abajo de La Obra, el río Maipo recibe como afluente el estero Clarillo, el cual en su desembocadura lleva un caudal medio anual de 3 m 3 /s. En los faldeos de la cordillera de la costa, a la altura de Valdivia de Paine, el río Maipo recibe el aporte del estero Angostura, con un caudal medio anual de 6,4 m 3 /s. En la zona de El Monte, el río Maipo recibe el aporte del río Mapocho, su principal afluente, con un caudal medio anual estimado de 12 m 3 /s. Aguas abajo de la desembocadura del río Mapocho, se ubica el estero Puangue, el cual aporta menos de 1 m 3 /s como promedio anual. Una vez que ha recibido casi todos los aportes de la cuenca, el río Maipo registra un caudal medio mensual mínimo en marzo de 61 m 3 /s y un máximo en agosto de 162 m 3 /s. 16

24 Figura 5. Cuenca del río Maipo Río Mapocho El río Mapocho nace en la parte norte central de la sección cordillerana, constituida definitivamente con los aportes de los ríos Molina y San Francisco. En la zona precordillerana, el río Mapocho recibe al estero Arrayán, su principal afluente de esta zona. A esta altura, el río Mapocho presenta un régimen claramente níveo, con un caudal máximo mensual de 15 m 3 /s durante noviembre y un caudal mínimo de 2,7 m 3 /s en mayo. El régimen del río Mapocho está influenciado principalmente por los aportes que recibe a lo largo de su recorrido por la cuenca, y el aporte principal es del canal San Carlos. Este desemboca al Mapocho a la cota 400 msnm aproximadamente y por ser un cauce controlado, suministra un caudal relativamente constante de aproximadamente 14 m 3 /s como promedio anual; el caudal máximo se presenta en enero con 17 m 3 /s y el mínimo en agosto con 12 m 3 /s debido a que el objetivo de este es suministrar agua para riego. Aguas abajo del canal San Carlos, el escurrimiento del río Mapocho va tomando características de régimen pluvial. A la altura de Rinconada de Maipú el caudal mensual máximo se produce en agosto con 26 m 3 /s y el mínimo en abril con 12 m 3 /s. Los aportes del estero Lampa y del río Colina suman un caudal medio anual inferior a 2 m 3 /s, debido principalmente a que sus caudales son extraídos para uso en riego. 17

25 Un aporte importante a río Mapocho lo constituye el Zanjón de la Aguada, que nace en la quebrada de Macul, atraviesa Santiago de este a oeste y descarga sus aguas en el sector de Rinconada de Maipú. El Zanjón de la Aguada se inicia con unos pequeños aportes naturales y va recibiendo los excedentes de riego de la zona Ñuñoa-La Florida; posteriormente recibe gran parte de las aguas servidas y de los residuos industriales líquidos de Santiago. Este sirve como fuente de riego en la zona de Maipú. Este cauce posee un régimen de escurrimiento pluvial y registra caudales máximos del orden de 35 m 3 /s en julio y caudales mínimos que no superan los 2 m 3 /s durante los meses de verano; en esta época incluso son nulos debido a que son extraídos para el riego. Aguas abajo del Zanjón de la Aguada, el río Mapocho no recibe nuevos aportes de importancia, mas sí existe una extensa red de canales que surten las zonas comprendidas entre Maipú y El Monte Usos del agua La cuenca del río Maipo se caracteriza porque en ella se desarrolla gran actividad humana, industrial y agrícola, lo que genera una alta presión sobre el recurso agua y su calidad. Para la caracterización de los usos del agua en esta cuenca, se utilizó la información contenida en el estudio de IPLA (1996). En este se identificaron y evaluaron las demandas de agua para el año 1992 y las futuras (al año 2017), que originaría las distintas actividades en la cuenca. Uso de agua en riego La superficie bajo riego al año 1992 era de unas hectáreas. Se espera un aumento de las zonas regadas a futuro, en especial en la zona norte de Santiago. Adicionalmente, se espera que a futuro se generen otros recursos, producto de un uso más eficiente de las aguas a través de la tecnificación del riego y de una administración más adecuada del recurso. En función de las demandas de riego de los diferentes cultivos, se estimó el uso de agua de riego que aparece en la Tabla 7. Tabla 7. Uso de agua de riego en la Región Metropolitana Mes m 3 /s m 3 /s Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre 219,4 200,2 151,6 91,8 36,2 22,9 16,3 28,1 56,3 109,2 176,5 214,2 253,9 230,0 171,3 102,2 39,0 24,7 17,6 31,6 63,9 124,3 202,6 248,0 Promedio mensual 110,2 125,8 Fuente: IPLA,

26 Uso de agua para consumo humano Los consumos de agua potable más relevantes en la cuenca del río Maipo están asociados al Gran Santiago, Melipilla, Talagante, Peñaflor y San Antonio. El Gran Santiago incluye las localidades de San Bernardo, Puente Alto y Quilicura. Con base en datos de población y según información acerca de las dotaciones medias informadas por las empresas sanitarias de la cuenca, se ha estimado que el consumo total (incluye pérdidas en el sistema) de agua potable al año 1992 era de 14,9 m 3 /s, y se espera para el año 2017 un consumo de 25,4 m 3 /s. Actualmente el consumo de agua potable es del orden de 19,4 m 3 /s. Las principales fuentes de agua potable corresponden al río Maipo y laguna Negra con 76%; el río Mapocho con 4% y pozos que se ubican en Santiago y localidades con 20%. Uso de agua en la industria En la cuenca del río Maipo se concentra el mayor número de industrias del país. De acuerdo con el Catastro Nacional de Descargas de Residuos Industriales Líquidos, en 1992 se contabilizaron más de 400 industrias en la cuenca del Maipo, 95% de las cuales se ubican en la cuenca del Mapocho, en torno a Santiago (Cade-Idepe, 1992). El consumo de agua asociado a la actividad industrial estimado al año 1992 fue de L/s, el que se incrementaría a unos L/s al año 2017 (IPLA,1996). Uso de agua en la minería La única demanda significativa de uso de agua para minería en la cuenca del Maipo corresponde a la Compañía Minera Disputada de Las Condes, que se ubica en el sector del río San Francisco (subcuenca del Mapocho). Se estima que el consumo de agua llegó a 330 L/s al año 1992 y podría aumentar a unos 430 L/s al año 2017 (IPLA, 1996). Uso de agua para generación eléctrica La cuenca del río Maipo se inserta dentro del área de abastecimiento del (SIC). La mayoría de las centrales hidroeléctricas se ubican en el sector alto de la cuenca del río Maipo. Al año 1992, se estimó que el consumo de estas centrales era de 113,5 m 3 /s, promedio mensual, pero corresponde a un uso no consuntivo. En resumen, el uso de agua en riego corresponde al mayor volumen de los usos consuntivos en la cuenca del río Maipo. Las demandas de agua potable son las más altas del país, lo que está determinado por la gran concentración de habitantes en la zona. El porcentaje de agua que se distribuye entre las principales actividades es el siguiente: - agricultura: 83% - industria: 5,5% - consumo humano: 11% - otros (minería): 0,5% 19