ESTUDIO SOBRE EL TRATAMIENTO DE AGUAS NEGRAS DE LA CIUDAD DE MEXICO-PLANTA PILOTO*
ING. RAUL E. OCHOA ELIZONDO
Departamento de Obras Hidráulicas del Distrito Federal, México, D. F.
INTRODUCCION
Desde hace más de 10 años se ha pensado en el tratamiento de las aguas negras de la ciudad de México, tanto por empresas in- dustriales, que lo han propuesto con fines comerciales, como por el Departamento del Distrito Federal, que ha tratado de resolver un problema sanitario, ya que estas aguas se emplean para el riego dentro y fuera del Valle de México: en una parte del área del Distrito Federal y en los Estados de México e Hidalgo.
La necesidad de tratar las aguas negras se ha agudizado por tres razones funda- mentales :
1) El agotamiento de los pozos que se han venido utilizando para el riego, como en el caso del Bosque de Chapultepec, y, además, la conveniencia de no emplear en el riego aguas de buena calidad para con- sumo doméstico.
2) La baja de nivel del Lago de Xochi- milco. Por ser este lago una atracción turís- tica de importancia y estar situado en las cercanfas de la Ciudad de México, las au- toridades del Departamento han tratado de conservarlo a toda costa y de mejorar sus condiciones sanitarias actuales, para lo cual se recomendó satisfacer las necesidades de agua del Lago con aguas negras tratadas.
3) En el plan general para resolver los problemas de agua, alcantarillado y hundi- mientos de la Ciudad de México, se establece la conveniencia económica de tomar las aguas profundas del Valle, que en la actuali- dad se emplean en su mayor parte en riego, para uso en el abastecimiento de la ciudad y devolver a las mismas zonas aguas negras
* Trabajo presentado en la XIII Reunión Anual de la Asociación Fronteriza Mexicana-Estadouni- dense de Salubridad celebrada en México del 6 al 9 de mayo de 1955.
tratadas para su empleo en la agricultura. En esta forma se tendría un ciclo cerrado para el uso racional de las aguas de la cuenca del Valle de México.
Uno de los primeros problemas que se presentaron al diseñar en forma apropiada las obras de tratamiento de las aguas negras, fué la carencia de informes acerca de la cali- dad de éstas durante un período razonable de tiempo, y desde luego los primeros pasos que se dieron, hace poco más de un año, fueron los de hacer estudios sobre dicha cali- dad.
En la actualidad se cuenta ya con análisis continuos de las aguas de las Lomas de Chapultepec, de muestras “mezcladas” cada 24 horas y por un período de un año. De la Prolongación Sur del Gran Canal se tienen, asimismo, análisis químicos completos du- rante un período semejante.
Del estudio de los análisis obtenidos, se lleg6 a la conclusión de que en el caso de la planta de tratamiento de las aguas negras de las Lomas de Chapultepec no se tendrá ningún problema especial por tratarse de aguas procedentes de una zona estrictamente residencial. En cambio, las peculiaridades de las aguas de la Prolongación Sur del Gran Canal son muy distintas tanto de las aguas de poblaciones europeas como americanas. Esto nos llev6 a la construcción de una planta piloto basada en estos análisis y, como con- secuencia de la operación de esta planta, a obtener la información definitiva para el diseño del prototipo.
ANALISIS DE AGUAS NEGRAS DE LAS LOMAS DE CHAPULTEPEC
En el Cuadro No. 1 se muestran los re- sultados de los análisis de las aguas negras de las Lomas de Chapultepec, que se han
c
CUADRO No. 1.~Cuadro comparativo de análisis de las aguas negras de poblaciones americanas y de Las Lomas de Chapultepec (Valores en ppm).
1. Nitrógeno amoniacal ... 2. Nitrógeno org&ico. ... 3. Nitratos ... 4. Nitritos ... 5. Oxígeno consumido. ... 6. Cloruros como Cl ... 7. Alcalinidad ... 8. D.B.O., 5 días a 20°C ... 9. Grasas ... 10. Sólidos totales:
a) totales. ... b) votitiles ... c) fijos ... 11. Sólidos disueltos :
a) totales. ... b) voUtiles ... c) fijos ... 12. Sólidos suspendidos : a) totales, ... b) vol&tiles. ... c) fijos ... 13. Sólidos sedimentables :
a) totales ... b) vol8tiles ... c) fijos ... 14. Sólidos no sedimentables:
a) totales ... b) volátiles. ... c) fijos ...
(
-
Estados Unidos
I
Colector de Las Lomas Sistemasseparados, sin residuos industriales “lOtc,,,
Eddy)
19,3 10,3 0,20 0,23 139,4
67,s 270,8 161,6 46,8 780,O
604,8
175,2
Aguas negras domésticas Valores medios Imhoff y Fair)
180
14,2 310 24,0 9,45 2,g 22,0 0,318 0,02 2,8
0,0065 0,001 0,07 41,o ll,0 82,0 62,O 18,2 190,o 178,0 95,0 226,0 144,5 76,0 212,0 21,5 471 63,4
825 560 340 846
480 287 138 438
350 236 148 572
530 368 232 612
265 154 52 288
265 215 100 472
295 193 50 428
215 134 34 290
85 60 14 342
180 154 24 400
130 103 10 242
50 52 12 336
115 41 10 84
85 32 6 72
35 9 0 44
_-
Promedio Mínimo Máximo
efectuado durante un período de 8 meses aproximadamente.
Es necesario aclarar que en las Lomas de Chapultepec se cuenta con un sistema semi- separado. Las aguas de lluvia de calles y algunos jardines, escurren a los cauces na- turales, y las aguas servidas y parte de las I lluvias dentro de los predios, escurren al
sistema de alcantarillado.
Puede observarse que los valores medios son semejantes a los de poblaciones ameri- canas. En este caso no se tropieza con pro-
blemas especiales de tratamiento, por tenerse aguas residuales sin desechos indus- triales de ninguna clase.
ANALISIS DE AGUAS DE LA PROLONGACION SUR DEL GRAN CANAL
168 BOLETIN DE LA OFICINA SANITARIA PANAMERICANA
CUADRO No. 2.-Cuadro comparativo de an&sis de las aauas negras de poblaciones americanas y de la Prolongación Sur del Gran Canal (Valores en ppm). ”
Análisis
1. Nitrógeno amoniacal ... 2. Nitrógeno orgánico. ... 3. Nitratos ... 4. Nitritos. ... 5. Oxigeno consumido 6. Cloruros como Cl ... 7. Alcalinidad ...
8. D.B.O., 5 días a 20°C ... 9. Grasas. ...
10. Sblidos totales : a) totales b) volstiles .... c) fijos ... 11. Sólidos disueltos :
a) totales. ... b) vol&tiles ... c)fijos ... 12. Sólidos suspendidos :
a) totales. ... b) vol8tiles ... c) fijos ...
Estados Unidos Sistemas Sistemas nnbinados COP ombinados sin
residuos residuos industriales industriales iralores medios laloresmedios
13,8 19,l
0,75 0,08 146,9 394,0 225,l 197,2 489,0
12,2
9,s
0,53
0,os
90,s 63,9 407,o 175,7
14,2 610 20,o
5,6 010 13,o
0,296 o,o
110
0,007 OJO 0,23
‘.
54,2 27,6 88,7 116,O 42,0 210,o 321,O 154,0 544,7 132,ô 60,O 237,0 20,87 5,6 58,4 1.642,7 838,O 990 590 1.596,O
540,o - 337 186 598,0
1.102,7 - 653 368 1.098,O 1.313,o 392,6 769 460
341,7 - 229 110
971,3 - 540 270
1.196 470 874
*, 287,8 245,0 223 78 760
109 16 242
114 16 584
)
Prolongación Sur del Gran Canal
Promedio Mínimo
c
Máximo
Los datos relativos a Estados Unidos fueron tomados de: Metcalf y Eddy, “Ameritan Sewerage Practice”, Metcalf y Eddy, Val. III, 3a. ed., 1935.
SegGn datos tomados a partir del 8 de enero de 1954 hasta el 22 de octubre del mismo año.
PLANTA DE TRATAMIENTO DE CHAIVJLTEPEC
Se diseñó un tipo de planta para operar con el proceso de fangos activados en combi- nación con tanque Imhoff.
Como en México se tiene poca experiencia en el tratamiento de aguas negras, se procuró instalar equipo de manera que se le pudiera dar una gran flexibilidad de operación y se pudiera efectuar experiencias amplias sobre el tratamiento.
Asimismo se ha pensado en instalar un pequeño laboratorio de investigaciones, y que la planta sirva de laboratorio a los alum- nos de Ingeniería Sanitaria de la Escuela de Graduados de la universidad Autónoma de México.
El efluente de esta planta se empleará en el riego de una parte del Bosque de Chapulte-
pee, ahorrándose en esta forma agua potable que tan necesaria es en la ciudad. Hay que aclarar otra vez que los pozos empleados anteriormente para el riego se han agotado totalmente.
PLANTA PILOTO PAR.4 TRATAMIENTO DE
AGUAS NEGRAS DEL GRAN CANAL Y
PROLONGACION SUR
Esta planta piloto se localizó en la con- fluencia del Gran Canal y de la Prolongación Sur, lo que permitirá emplearla para hacer experiencias tanto de las aguas de la Pro- longación Sur como del Gran Canal.
FIG.
l.-Vista
de la planta de tratamiento mostrando de izquierda a derecha el sedimentador primario
tanque de aeración y sedimentador secundario. Nótese el tablero de control de los motores de la
bombade
recirculación
de fangos y del compresor. Los filtros rociadores serán construidos a la derecha.
En el proceso de fangos activados se ten-
drán las siguientes unidades :
a) Sedimentador primario
b)
Tanques de aeración
c) Sedimenta’dor secundario
d) Digestor
e) Lechos de secado
Ademá’s se tendrán todas las bombas y
tuberías necesarias para tomar las aguas
negras del Gran Canal o de la Prolongación
Sur, para la recirculación de fangos, carga
del digestor, etc.
En el caso de emplear filtros rociadores,
bastará con efectuar un cambio de conexio-
nes muy sencillo, y, con el mismo equipo, se
obtiene prácticamente su operación.
El éxito de una investigación y de una
experimentación
dependen de las medi-
ciones y del control que se pueda hacer de
las variables que intervienen en el proceso.
Por esto, la planta piloto diseñada contará
con dispositivos de medición adecuados a
cada caso, y serán como sigue :
El cauda’1 tanto de aguas sin tratar como
aguas tratadas, la recirculación, etc. se efec-
tuarán por medio de vertedores cuidadosa-
mente calibrados.
La aeración se efectuará por medio de
170 BOLETIN DE LA OFICINA SANITARIA PANAMERICANA
compresores de tipo positivo, lo que permi- tirá medir la cantidad de aire inyectado en el lfquido en el tanque de aeración, pero además tendrá un dispositivo indicador de este caudal.
salida del agua al serpentín de calefacción. EAo permitirá obtener la curva masa de calor consumido en el digestor.
La recirculación de fangos se efectuará con bombas de diafragma a fin de poder medir con bastante precisión los volúmenes recircu- lados, cuyos valores se comprobarán con los vertedores instalados para tal objeto.
La planta piloto tendrá un dispositivo
automático de regulación del calentamiento >i de los fangos del digestor, el cual estará conectado tanto con el tanque como con el calentador de agua para la calefacción de los fangos.
Tanto los compresores como las bombas de recirculación, serán accionadas por mo- tores eléctricos, que tendrán tres poleas, para poder utilizar tres velocidades y tres caudales distintos, lo que da una gran flexi- bilidad en la operación.
El laboratorio de la Dirección de Obras Hidráulicas cuenta con el equipo necesario para efectuar el análisis de gases procedentes del digestor, lo que permitirá estimar el poder calorífico de los mismos.
La digestión de los lodos es la parte más importante de una planta de tratamiento de aguas negras, ya que esto da el balance de energía disponible para su operación.
Se han diseñado los lechos de secado para obtener información sobre las superficies necesarias de filtros para los lodos, así como t las características físicas y químicas de los mismos.
El digestor de la planta piloto consistirá en un tanque cilíndrico de fondo tronco- cónico y construído con lámina; además se aislará con lana de vidrio. Este tanque ten- drá su colector de gases, su medidor de pre- cisi6n, sistema de calefacción y agitador de fangos, el cual se puede operar manual o mecánicamente.
Se proyecta operar la planta piloto du- rante un año cuando menos, para poder obte- ner informes sobre el comportamiento de las aguas negras, tanto durante el estiaje como durante la temporada de lluvias. Esto permitirá tener idea de las variaciones de la calidad de las aguas y por lo tanto, tomar los coeficientes necesarios para el diseño de los prototipos.
El digestor tendrá termómetros indica- Para el próximo mes de junio se espera dores instalados a diversas profundidades tener en operación la planta de tratamiento del tanque y termógrafos que permitan de Chapultepec, así como la planta piloto registrar las temperaturas de entrada y del Gran Canal y de la Prolongación Sur.
