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1 SANEAMIENTO INTEGRAL DE LAS COMUNIDADES RURALES FLOR Y SELVA y SAN MIGUEL DEL AZUAY DEL CANTÓN CUENCA ECUADOR, MEDIANTE EL USO DE TECNOLOGÍAS NO CONVENCIONALES PAUL CALLE ORDÓÑEZ JORGE MARTÍNEZ GAVILANES

2 UBICACIÓN DE LOS PROYECTOS FLOR Y SELVA y SAN MIGUEL DEL AZUAY

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6 EL PROYECTO CONSIDERA LOS SIGUIENTES ASPECTOS Debe dar respuesta a una demanda social Mejorar la calidad de vida de sus habitantes Adaptarse al entorno natural Generar una conciencia social para un uso y manejo adecuado del sistema Promover la participación activa de la comunidad para así generar la sostenibilidad del proyecto

7 Existen pocas casas dispersas que no pueden ingresar al sistema y para ellas se considera la construcción de Unidades Básicas Sanitarias (UBS) en conjunto con el proyecto general. La misión consiste en que todos los habitantes sean beneficiarios del servicio de saneamiento

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11 En la comunidad de Flor y Selva existe la escuela mixta Manuela Garaicoa de Calderón con 93 alumnos y 3 profesores. En la comunidad de San Miguel del Azuay existe la escuela mixta Reino de Quito con 33 alumnos y 1 profesor.

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13 Las dos comunidades poseen plantas de Tratamiento de Agua cuya tecnología se basa en la filtración múltiples etapas (FIME) además de la desinfección con cloro ejecutada por los mismos moradores.

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15 En todas la etapas del proyecto, se ha tenido en cuenta la opinión y necesidades de la comunidad para asegurar que las obras a realizarse se adapten a los requerimientos reales y perduren a lo largo de su período de diseño.

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17 En varias reuniones con los representantes de la comunidad se ha acordado el camino a seguir tanto para la tecnología a emplear, el sitio de emplazamiento y los compromisos de trabajo a realizar por cada una de las partes.

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19 Los moradores de la comunidad son muy unidos y todas las decisiones son tomadas en asamblea en la casa comunal, lo que viabilizará la adecuada ejecución de la obra.

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22 SISTEMA DE DEPURACIÓN DE AGUAS RESIDUALES CARACTERIZACIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES La composición de las aguas residuales se ha determinado como de tipo doméstico en lo relativo a carga orgánica y microbiológica. Valores más representativos de la calidad del agua residual afluente al sistema de lagunas de estabilización de la ciudad de Cuenca (área urbana), que actualmente es manejada por ETAPA. Parámetro DBO Unidad mg/l 85 DQO/DBO DBO, doméstico aporte Sólidos en suspensión totales(sst) Sólidos ensuspensión, volátiles(ssv) gr/(hab*día) 45 Mg/l 141 Mg/l 95 RelaciónSSV/SST Coliformes fecales NMP/ ml 6E7 Valorpromedio Fuente:PlanesMaestrosdeAguaPotableySaneamientoparalaCiudaddeCuenca IIEtapa, Factibilidad.- Estudios Básicos y Diagnóstico

23 Valores de la caracterización promedio de las aguas residuales de las parroquias rurales Checa, Chiquintad, Sidcay y Sinincay, en dichas parroquias existen centros poblados con características similares a las de los proyectos en estudio. Parámetro Unidad Valorpromedio DBO DQO mg/l 66 mg/l 119 RelaciónDQO/DBO Sólidos en suspensión totales mg/l 77 Sólidos sedimentables mg/l 1.5 Coliformes fecales Coliformes totales NMP/ ml NMP/ ml 5.8 E6 1.3 E7 Fuente: Consultpiedra Estudios Definitivos de Drenaje y Saneamiento para Checa, Chiquintad, Sidcay y Sinincay De los datos obtenidos se puede observar que para centros poblados mas alejados de la urbe se obtiene valores similares de cargas contaminantes pero con concentraciones menores a las obtenidas como media de la ciudad de Cuenca. Por lo expuesto para el cálculo se tomará los valores promedios obtenidos en la ciudad de Cuenca.

24 La legislación ambiental aplicable, establece entre otros aspectos, los siguientes requerimientos de depuración mínima del agua residual a ser descargada en cuerpos hídricos superficiales: Parámetro Expresado como Unidad Límite permisible Potencial Hidrógeno PH Grasas y aceites Película visible mg/l 0.3 Materia Flotante Material visible ---- Ausencia Sólidos suspendidos mg/l 100 Materia orgánica DBO mg/l 100 Coliformes fecales NMP/100ml Remoción mayor al 99.9% Fuente: Legislación ambiental, Tomo V: Control de la Contaminación Ambiental, Anexo No. 1: Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes: recurso agua, Tabla 12: Límites de descarga a un cuerpo de agua dulce

25 CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE LA TECNOLOGÍA DE TRATAMIENTO Obtener un elevado nivel de depuración sobre todo en el aspecto microbiológico. Que su operación sea lo mas simple posible, de manera que sea efectuada mayormente por los propios usuarios. Que los costos de construcción y fundamentalmente de operación sean mínimos, para asegurar su sostenibilidad. En base a estos criterios se propone los siguientes procesos y unidades de tratamiento: Pretratamiento: POZO DERIVADOR DE EXCESOS Y REJILLA DE DESBASTE Tratamiento Primario: DECANTACIÓN DE SÓLIDOS SEDIMENTABLES Y FLOTANTES EN UNA FOSA SÉPTICA DOBLE CÁMARA Tratamiento Secundario: SISTEMAS DE HUMEDALES ARTIFICIALES DE FLUJO SUBSUPERFICIAL, PARA REMOCIÓN DE MATERIA ORGÁNICA SUSPENDIDA Y DISUELTA. Para la comunidad de San Miguel del Azuay, se ha analizado como tratamiento secundario el Filtro Anaerobio

26 TRATAMIENTO PRELIMINAR REJILLA DE DESBASTE Son dispositivos constituidos por barras metálicas paralelas e igualmente espaciadas. Su finalidad es retener sólidos gruesos, de dimensiones relativamente grandes que estén en suspensión o flotantes. Las rejas, por lo general, son la primera unidad de una Planta Depuradora. PLANTA 00 PERFIL ϕ

27 PARAMETROS DE DISEÑO - REJILLA DE DESBASTE Las dimensiones principales de una reja son establecidas para que se tenga una sección de flujo con velocidad adecuada. Velocidades muy bajas a través de las barras puede contribuir para un aumento indeseable de material retenido también para la sedimentación de la arena en el canal de acceso. Velocidades muy grandes fomentan el arrastre de material que debería quedar retenido. Velocidades recomendadas a través de barras limpias: Mínima Vmín = 0.40 m/seg Máxima Vmáx = 0.75 m/seg Fijada la velocidad del agua a través de las barras, se determina el área útil: Area Total (S) Au = Q / V S = Au / E E= Eficiencia o relación entre el área libre y el área total del caudal Varía entre 0.60 a 0.85, siendo mas comunes valores entre 0.75

28 TRATAMIENTO PRIMARIO DECANTACIÓN PRIMARIA MEDIANTE FOSA SÉPTICA DOBLE CÁMARA Las fosas sépticas son cámaras convenientemente construidas que sirven para retener los desechos domésticos por un período de tiempo establecido, de modo que permitan la sedimentación de los sólidos y retención de material graso contenidos en los desechos, transformándolos, bioquímicamente en sustancias y compuestos mas simples y estables. El tratamiento primario consiste en la remoción de materia sedimentable, para suavizar la fluctuación de la calidad del agua, igualación de picos, neutralizar las descargas ácidas o alcalinas, agregar nutrientes y preparar los desechos para tratamientos secundarios. En una fosa séptica doble cámara, el primer compartimento se utiliza para la sedimentación, digestión del fango y almacenamiento de éste. El segundo compartimento proporciona una sedimentación y capacidad de almacenamiento de fango adicional, y por tanto, sirve para proteger contra la descarga de fango u otro material que pueda escaparse de la primera cámara.

29 PARAMETROS DE DISEÑO FOSA SÉPTICA Período de retención: Puede variar de 12 a 24 horas, dependiendo de la contribución de los afluentes, señalados en el siguiente cuadro: Contribución Período de retención Litros/día Horas Días Hasta a a a a a a a a Sobre

30 Contribución unitaria de aguas residuales C y de lodo fresco Lf: Si no se disponen de datos locales, se pueden usar los valores señalados en el siguiente cuadro PREDIO UNIDAD CONTRIBUCIÓN (Litros / día) Aguas Residuales C Lodo fresco Lf 1.- Ocupantes Permanentes Hospitales cama Apartamentos persona Residencias persona Escuelas - Internados persona Casas populares - Rurales persona Hoteles (sin cocina y sin lavandería) persona Alojamientos provisionales persona Ocupantes temporales Fábricas en general operario Oficinas persona Edificios públicos o comerciales persona Escuelas. Sin internado persona Restaurantes y similares refrigerio Cines, teatros y templos lugar

31 El volumen útil puede ser determinado utilizando la siguiente fórmula: V = Volumen en litros N = Número de Contribuyentes V = 1.3 x N ( C x T x Lf) C = Contribución de aguas residuales, en litros / habitante x día T = Período de retención en días Lf= Contribución de lodos frescos, en litros / persona x día EFICIENCIAS DE REMOCIÓN Normalmente se expresa la eficiencia de las fosas en términos de la remoción de Sólidos en suspensión y Demanda bioquímica de oxígeno La remoción de sólidos suspendidos varía desde 16% hasta 70%, y excepcionalmente más, siendo un rango normal entre el 50 y 70 %. En cuanto a la remoción de DBO, se han obtenido valores que oscilan entre 35 hasta 84%. Valores típicos en condiciones de buena operación están en el rango de 30 a 50%.

32 PLANTA PERFIL Cámara No.1 Cámara No.2

33 TRATAMIENTO SECUNDARIO HUMEDALES ARTIFICIALES WETLANDS SYSTEM Un humedal artificial es un sistema de tratamiento de agua residual poco profundo, construido por el hombre, en el que se han sembrado plantas acuáticas emergentes, y contado con los procesos naturales para depurar el agua residual Son tratamientos naturales para efluentes que hayan pasado previamente por unidades de decantación primaria como una fosa séptica Imitan a sistemas naturales, el agua fluye en el lecho y se filtra a través de la grava y las plantas acuáticas, el lecho es poco profundo El agua es tratada en base a la utilización de plantas acuáticas que se multiplican, absorviendo los nutrientes y/o contaminantes, favoreciendo la restauración de la calidad después de un tiempo de retención hidráulico. Se puede sembrar variedad de vegetación (preferiblemente nativas como la totora, lenteja de agua, juncos, aneas, carrizos, lechuguín, etc)

34 Las plantas emergentes presentan una elevada productividad (50-70 toneladas de materia seca/ha.año), y toleran bien las condiciones de falta de oxígeno que se producen en suelos encharcados. Se han utilizado con éxito para efluentes domésticos obteniéndose remociones de Coliformesde hasta el 100% y DBO5 efluentes alrededor de los 5 mg/l.

35 MECANISMO DE PURIFICACIÓN HUMEDALES ARTIFICIALES ELIMINACIÓN DE SÓLIDOS EN SUSPENSIÓN: fenómenos de filtración a través del conjunto que forman el sustrato (sobre el que crecen las plantas) y las raíces. ELIMINACIÓN DE MATERIA ORGÁNICA: acción de microorganismos (principalmente bacterias) que en estos sistemas presentan actividades y desarrollos muy elevados. Las plantas actúan como sistema de aireación, suministrando, a través de sus raíces, el oxígeno necesario para la degradación aerobia. En zonas profundas pueden darse condiciones de ausencia de oxígeno produciéndose degradaciones anaerobias. ELIMINACIÓN DE NITRÓGENO: Absorción directa de las plantas (250 kg/ha.año) Procesos de nitrificación desnitrificación, que se ven favorecidos por la existencia de zonas aerobias y anaerobias. ELIMINACIÓN DE FÓSFORO: Absorción directa de las plantas Fenómenos de adsorción sobre los componentes del suelo

36 ELIMINACIÓN DE PATÓGENOS: toxicidad que sobre los organismos patógenos ejercen los antibióticos producidos por las raíces de las plantas, la acción depredadora de bacteriófagos y protozoos. La remoción de fosfatos y otros iones se lleva a cabo en gran parte por la absorción de la planta y en menor proporción por los microorganismos y mecanismos de precipitación. La cosecha de las plantas es necesaria, ya que la remoción de nutrientes es mayor cuando la planta está en crecimiento que cuando está madura y además para evitar que la biomasa muerta penetre en el agua y demande oxígeno para su degradación.

37 MECANISMO DE PURIFICACIÓN HUMEDALES ARTIFICIALES

38 PARAMETROSDE DISEÑO -HUMEDALES Implantación después de tratamiento primario como fosa séptica Se constituyen de lagunas con profundidades entre 0,3 a 1,0m, Tiempos de retención de 3 a 14 días Cargas orgánicas de hasta 200 kgdbo/(ha x día) DBO5 efluentes alrededor de 5 mg/l Se siembra vegetación de la zona Porosidad del medio entre 0.65 y 0.75

39 Area del humedal: As = Q (lnco lnce) / (K T * y * n) Q: Caudal de diseño m 3 /día Co: Afluente polutante considerado mg/l DBO5 Ce: Efluente polutante esperado: 10 mg/l DBO5 Kt: Constante de temperatura y: Profundidad del agua del humedal, m n: Porosidad del medio, n= EFICIENCIA DE REMOCIÓN -HUMEDALES Sólidos en suspensión: % DBO5: 65-80% DQO: 55-75% Nitrógeno: 25-45% Fósforo: 20-30%

40 PLANTA B B Tub. Recolección A A A Tub. Distribución Plantas Acuáticas CORTE A-A z z B B CORTE B-B zzzzzzzzzzzz zzzzzzzzzzzz

41 PLANTA DEPURADORA LA VICTORIA DEL PORTETE PARROQUIA RURAL DEL CANTÓN CUENCA

42 OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO -HUMEDALES Los factores importantes para el rendimiento óptimo del tratamiento: Proporcionar una amplia oportunidad para el contacto del agua con la comunidad microbiana, con la capa de residuos de vegetación y con el sedimento. Asegurar que el flujo alcance todas las partes del humedal. Mantener un ambiente saludable para los microbios manteniendo un crecimiento vigoroso de vegetación. Tienen muy pocos requerimientos de operación y mantenimiento, debido a su sencillez operativa, las labores de explotación y mantenimiento se limitan a la retirada de residuos del pretratamiento y al corte y retirada de la vegetación. La operación puede consistir en ajustar los niveles de agua o cosechar la vegetación. Limpieza de las estructuras de entrada y salida. Monitoreo Rutinario

43 TRATAMIENTO SECUNDARIO FILTRO ANAEROBIO Consiste en la descomposición de la materia orgánica e inorgánica en la ausencia de oxígeno molecular En el proceso de digestión anaerobia la materia orgánica es convertida biológicamente, bajo condiciones anaerobias en una variedad de productos, entre ellos metano (CH4) y dióxido de carbono (CO2) En un sistema de filtro anaerobio, la biomasa bacteriana se encuentra, en parte, inmovilizada en un material de soporte fijo en el reactor biológico, y en parte en suspensión entre los espacios vacíos que restan La rugosidad del material de soporte y el grado de porosidad determina la tasa de colonización de la población microbiana Los materiales utilizados pueden ser, ladrillos, grava graduada, granito, vinilos, materiales cerámicos, etc.

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45 PARAMETROS DE DISEÑO FILTRO ANAEROBIO La carga volumétroca (Lv) está en el rango de 0.10 a 0.50 kgdbo/m3xdía La altura del lecho varía de 0.80 a 1.20m Carga Orgánica del Afluente (L) L = N * Co L= Carga orgánica afluente N= Número de aportantes Co=Carga orgánica por habitante Volumen del filtro anaerobio: V = L / Lv V = Volumen del filtro anaerobio L = Carga orgánica afluente Lv= Carga orgánica volumétrica EFICIENCIA DE REMOCIÓN La eficiencia de remoción de DBO, SST y CF, se encuentra en un 80%

46 PLANTA C CORTE C-C B B A A CORTE A-A C CORTE B-B Entrada Salida a Grava 1 a 1

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48 LECHOS DE SECADO DE LODOS Consiste en una cámara con un lecho de arena gruesa cubierto superficialmente por un piso falso (poroso) que permita el percolado del volumen de lodo que se coloca sobre aquel El secado ocurre por drenaje y evaporación PARAMETROSDE DISEÑO LECHOS DE SECADO Area requerida por habitante: A= k * (c1 * R + c2) A= Area percápita m2/hab k= Factor que depende del tipo de digestión de los lodos k=1.00 (lodos digeridos anaeróbicamente) k=1.60 (lodos digeridos aeróbicamente) R= Precipitación anual m c1= c2=

49 CRITERIOS DE DISEÑO PARAMETROS A UNIDADES VALOR OBSERVACION CONSIDERAR MIN MAX Area requerida m2/hab descubiertos m2/hab cubiertos Carga de lodos kg/hab descubiertos kg/hab cubiertos DIMENSIONES DE LAS CAPAS DEL LECHO CAPAS ESPESOR ARENA 0.20 GRAVA 0.20 LADRILLO OBLOQUE 0.10 LODO 0.20

50 VISTA FRONTAL LODO LADRILLO ARENA GRAVA VISTA LATERAL LODO LADRILLO ARENA GRAVA

51 CONVENIO YMODELO DE GESTIÓN DE LOS SISTEMAS DE SANEAMIENTO Es importante dar una normativa para la realización de proyectos rurales que consten con el compromiso de las partes y no exista contradicciones y problemas legales durante el trámite, por lo que existe un Modelo de Gestión cuyo fin es asegurar la correcta aplicabilidad del proyecto. El Conveniopara la construcción del sistema de Saneamiento de la Comunidad Flor y Selva se encuentra firmado por cada una de las partes.

52 CONVENIO ENTRE ETAPA Y LA COMUNIDAD DE FLOR Y SELVA PARA LA CONSTRUCCIÓN DEL SISTEMA DE SANEAMIENTO

53 Para el diseño de las redes de recolección se han tomado en cuenta las normas y recomendaciones establecidas en la Subsecretaría de Saneamiento Ambiental del Ecuador y las de los Planes Maestros de Agua Potable y Saneamiento de la Empresa ETAPA del cantón Cuenca.

54 Se va a llegar con Saneamiento a estas comunidades apartadas de los principales centros poblados que solo cuentan con acceso en verano pues en invierno no hay como atravesar el río crecido. Son muy pocas personas para justificar la construcción de 2 puentes.

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56 Gracias por su atención.