Lima, 12 mayo 2017 daniel@nolasco.ca Tratamiento sustentable de las aguas residuales - Consideraciones tecnicas - Lima, 12 mayo 2017 daniel@nolasco.ca.

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1 Lima, 12 mayo 2017 daniel@nolasco.ca
Tratamiento sustentable de las aguas residuales - Consideraciones tecnicas - Lima, 12 mayo 2017

2 Situación PTARs en el Perú: Tecnología
Infraestructura PTARs: fallas constructivas y equipamiento insuficiente; Tecnologías avanzadas con elevados costos de O&M; Falta de edificios de operación (laboratorios, talleres, almacenes, etc.) Inadecuada O&M: Remoción de lodo del 50% de las PTAR; Sobrecarga en el 50% del de las PTAR, Faltan manuales y programas adecuados de O&M, Falta personal capacitado, Falta de financiamiento Ing. Dirk Loose, SUNASS

3 Situación PTARs Perú: Tecnología (cont.)
Lodos activados en areación extendida  logra LMP y ECA-agua a cambio de CapEx y OpEx elevados e incapacidad de recuperar energía de la DBO

4 Situación PTARs Perú: Tecnología (cont.)
Lagunas – Filtr. Perc.-- Lodos Act.-- Aireac. Ext. -- MBR

5 Situación PTARs Perú: Tecnología (cont
Situación PTARs Perú: Tecnología (cont.) Consumo energético lodos activados Aireación = 45-75% del total del costo de energía eléctrica en la PTAR Rosso and Stenstrom (2005) Wat. Res. 39:

6 Situación PTARs (2016) Inversion = US$30/hab Inversion = US$200/hab
El salto de la cobertura entre el inicio de 2013 y el fin de 2015 se debe a PTARs Taboada y La Chira (7.2 millones p.e.) Inversion = US$30/hab No pongo estas tablas para llenarlos de información, sino para que observen la cobertura por un lado. Por el otro para que vean el costo de distintas tecnologías. Escalería es un tratamiento de lodos activados de aireación extendida con desinfección por UV ubicado en Arequipa. Esta PTAR tuvo un costo unitario de aproximadamente US$200/hab. Mientras que Taboada, tratamiento preliminar con rejas y tamices más emisario secundario, costó US$30/hab. Aún descontando las diferencias por economías de escala, la ventaja financiera de usar las tecnologías recomendadas que veremos más adelante y que deben proponerse en la política, son considerables. Las ventajas se potencian aún más cuando se analizan costos operativos. Inversion = US$200/hab

7 Política: aspectos técnicos
Para obtener apoyo financiero del gobierno, se deben construir PTARs basadas en tecnologías recomendadas. Financiamiento gobierno no debe cubrir O&M: excepciones para casos de pobreza (subsidios al pobre) y de calidad excepcional de salida (p.ej., saneamiento Titicaca). En la medida posible utilizar, luego del pretratamiento, procesos anaerobios, lagunas, filtros percoladores, y otros similares, de bajo costo de inversión y O&M y sin aireación forzada. Las PTARs antes de ser expandidas o modificadas deberán ser evaluadas con pruebas de campo (auditorías de procesos)  determinación ex ante de capacidad real y cuellos de botella El diseño conceptual y de detalle de PTARs debe ser elaborado por ingenieros y firmas consultoras con probada experiencia en el tema. Para obtener apoyo financiero del gobierno, as EPS deben construir PTARs basadas en tecnologías recomendadas (bajo costo de inversión y de O&M), incluidas en la lista de los procesos de tratamiento recomendables publicada por el MVCS. Nótese que en el caso en que el proponente de la PTAR considerara que no se pueden lograr los objetivos de calidad de efluente utilizando procesos de la lista de procesos de tratamiento recomendables, el proponente podrá presentar el caso que justifica el cambio de proceso. En este caso, el MVCS evaluará la propuesta y decidirá sobre la misma, teniendo en cuenta los fondos disponibles y la potencial pérdida de aumento de cobertura debido a la mayor demanda de financiamiento de la planta en cuestión. Si luego de dicho análisis, el MVCS viera que es lógico financiar la nueva PTAR, entonces podrá aprobar la inversión. En ningún caso se permitirá el uso de fondos para solventar gastos de O&M, aún durante el período de marcha blanca. Este procedimiento de aprobación de PTARs de tecnologías que no se encuentran en la lista de procesos recomendados deberá ser excepcional y no superar el 5% del total de propuestas (estimado tanto en número de PTARs como en caudal de diseño). En la medida posible, EPSs deben utilizar, luego del pretratamiento, procesos anaerobios, porque: (i) remueven la materia orgánica del afluente sin consumo de energía; (ii) generan pequeñas cantidades de exceso de lodos; y (iii) en ciertos casos, permiten utilizar el biogás producido en el proceso para producir energía eléctrica que puede solventar parcial o totalmente los costos de O&M de la PTAR. En el Plan Nacional ante el Cambio Climático (PLANCC) adoptado por el gobierno del Perú, se estimula la captura de bigas generado en lagunas de PTARs y su utilización para la generación de energía, lo que está definido en la Opción RS07 del PLANCC que indica: “Captura de gas metano y generación de energía en las lagunas de las PTAR: La medida propone la instalación de sistemas que permitan generar energía a partir del gas metano capturado en las lagunas que operan actualmente. Se efectuará en las lagunas facultativas sobrecargadas y de gran caudal que operan en provincias”. Cada solicitud de subsidios de inversión debe ser acompañada de un informe sobre aforo y monitoreo de calidad del afluente a la PTAR, ejecutando durante 6 meses anteriores a la aplicación de subsidios. Los parámetros de calidad que deben será analizados son los parámetros típicos de contaminantes en aguas residuales, según lo requerido en la legislación nacional. El informe debe incluir los resultados de los aforos y muestreos y un análisis de los resultados, presentando los datos básicos para el diseño de la PTAR, elaborados en base a los resultados de los aforos muestreos. En caso el cuerpo receptor donde serán vertidos los efluentes finales de las PTARs corresponda a un río, laguna o lago, se debe también realizar dentro de 180 días previos a la aplicación para subsidios un programa de aforo, muestreo y análisis de los parámetros típicos de calidad de dichas aguas en función de los ECA-Agua, de manera de poder probar el que efluente final vertido de la PTAR cumplirá con dichos requerimientos.

8 Tecnologías de bajo costo de O&M a tener en cuenta

9 Política: aspectos técnicos
Para obtener apoyo financiero del gobierno, se deben construir PTARs basadas en tecnologías recomendadas. Hay excepciones (max 5% del total de las inversiones). No se cubre O&M. En la medida posible, se debe utilizar, luego del pretratamiento, procesos anaerobios, lagunas, filtros percoladores, y otros similares, de bajo costo de inversión y O&M y sin aireación forzada. Las PTARs a ser expandidas o rehabilitadas deberán ser evaluadas con pruebas de campo (auditorías de procesos)  determinación ex ante de capacidad real y cuellos de botella El diseño conceptual y de detalle de PTARs debe ser elaborado por ingenieros y firmas consultoras con probada experiencia en el tema. Para obtener apoyo financiero del gobierno, as EPS deben construir PTARs basadas en tecnologías recomendadas (bajo costo de inversión y de O&M), incluidas en la lista de los procesos de tratamiento recomendables publicada por el MVCS. Nótese que en el caso en que el proponente de la PTAR considerara que no se pueden lograr los objetivos de calidad de efluente utilizando procesos de la lista de procesos de tratamiento recomendables, el proponente podrá presentar el caso que justifica el cambio de proceso. En este caso, el MVCS evaluará la propuesta y decidirá sobre la misma, teniendo en cuenta los fondos disponibles y la potencial pérdida de aumento de cobertura debido a la mayor demanda de financiamiento de la planta en cuestión. Si luego de dicho análisis, el MVCS viera que es lógico financiar la nueva PTAR, entonces podrá aprobar la inversión. En ningún caso se permitirá el uso de fondos para solventar gastos de O&M, aún durante el período de marcha blanca. Este procedimiento de aprobación de PTARs de tecnologías que no se encuentran en la lista de procesos recomendados deberá ser excepcional y no superar el 5% del total de propuestas (estimado tanto en número de PTARs como en caudal de diseño). En la medida posible, EPSs deben utilizar, luego del pretratamiento, procesos anaerobios, porque: (i) remueven la materia orgánica del afluente sin consumo de energía; (ii) generan pequeñas cantidades de exceso de lodos; y (iii) en ciertos casos, permiten utilizar el biogás producido en el proceso para producir energía eléctrica que puede solventar parcial o totalmente los costos de O&M de la PTAR. En el Plan Nacional ante el Cambio Climático (PLANCC) adoptado por el gobierno del Perú, se estimula la captura de bigas generado en lagunas de PTARs y su utilización para la generación de energía, lo que está definido en la Opción RS07 del PLANCC que indica: “Captura de gas metano y generación de energía en las lagunas de las PTAR: La medida propone la instalación de sistemas que permitan generar energía a partir del gas metano capturado en las lagunas que operan actualmente. Se efectuará en las lagunas facultativas sobrecargadas y de gran caudal que operan en provincias”. Cada solicitud de subsidios de inversión debe ser acompañada de un informe sobre aforo y monitoreo de calidad del afluente a la PTAR, ejecutando durante 6 meses anteriores a la aplicación de subsidios. Los parámetros de calidad que deben será analizados son los parámetros típicos de contaminantes en aguas residuales, según lo requerido en la legislación nacional. El informe debe incluir los resultados de los aforos y muestreos y un análisis de los resultados, presentando los datos básicos para el diseño de la PTAR, elaborados en base a los resultados de los aforos muestreos. En caso el cuerpo receptor donde serán vertidos los efluentes finales de las PTARs corresponda a un río, laguna o lago, se debe también realizar dentro de 180 días previos a la aplicación para subsidios un programa de aforo, muestreo y análisis de los parámetros típicos de calidad de dichas aguas en función de los ECA-Agua, de manera de poder probar el que efluente final vertido de la PTAR cumplirá con dichos requerimientos.

10 Auditorías de procesos
Expansión tradicional: incremento de tamaño proporcional al aumento de capacidad requerido Desperdicio de $$ (Inversión y O&M) + incremento en huella de carbono, de agua y de energía Capacidad de tratam. de cada proceso unitario Capacidad Futura p.ej., 3 m3/s Real Capacity? Capacidad “Nominal” Actual, p.ej., 2 m3/s Canada, entre otros países, promueve el uso de auditorías de proceso para determinar la capacidad real de tratamiento, antes de financiar una expansión o mejora de una PTAR. Pre-treat Dec. Prim. Reactor Aerob. Capacidad Aireac. Dec. Sec. Costos O&M Nolasco, D. y Rosso, D. (2014), Keynote Speech, IWA EcoSTP Conf., Verona, Italia

11 Aspectos técnico - legales
Gobiernos/reguladores deben autorizar el uso racional y progresivo de las normas de calidad de efluentes. Esto significa por un lado, una revisión de las normas actuales (LMP y ECA-Agua) haciendo que las mismas sean técnicamente coherentes y compatibles y económicamente realizables … Legislar precios de electricidad (venta y transporte) que fomenten: (i) el uso de procesos anaerobios en PTARs; (ii) la generación de energía; y (iii) el alcance de autosuficiencia financiera en O&M de PTARs.

12 Aspectos técnico - legales p.ej., LMP en Perú
LMP DQO y DBO5 < 200 mg/L y 100 mg/L, respectivamente. Límite Máximo Permisible (LMP)  no son valores promedio, sino valores a no ser excedidos: mucho más exigente de lo que aparenta Dado que DQO:DBO:: 3:1 o 4:1, para cumplir con DQO < 200 mg/L, la DBO5 <50 mg/L Para cumplir con ese valor max., el promedio mensual de la DBO5 < 10 o 15 mg/L (fluctuación considerable alrededor del prom.). Se requeriría una PTAR con tratamiento terciario (de alto costo). En resumen, los LMP en el Perú (al 2016), de apariencia laxa, conllevan el requerimiento de un tratamiento avanzado, costoso que limita la disponibilidad de fondos para aumentar cobertura. En la revisión de la norma debe incluirse: Valores promedios límite (y no valores a no ser nunca superados); Establecer claramente sobre qué período de tiempo se calcularan los promedios (se recomienda que dicho período sea mensual); En caso de reglamentar DQO y DBO5 establecer una relación entre dichos parámetros que sea compatible con lo normalmente observado en la salida de una PTAR; Permitir que en aquellos casos donde fuera muy oneroso el logro de los límites de la norma de una sola vez, que el mismo se desglose en etapas. Es decir, que se permita en casos justificados el alcance del cumplimiento de la norma de manera gradual: por ejemplo, en los primeros diez años se introduce un tratamiento preliminar avanzado, al cumplirse los primeros diez años se introduce el tratamiento primario y así sucesivamente; En aquellos casos que la PTAR descargue a un cuerpo receptor que requiera un saneamiento especial (p. ej. el Lago Titicaca), las normas de descargas sean basadas en estudios de la capacidad máxima de carga admitida por dicho cuerpo receptor (kg N/día, kg P/día, kg DBO5/d, etc.) y que con base a dichas cargas se diseñe la PTAR. En este caso, las ECA-Agua deberán ser modificadas para adaptarse al plan de recuperación del cuerpo receptor.

13 Inversión requerida en PTARs
La estimación de la inversión total necesaria para alcanzar una cobertura universal de PTARs en el sector urbano en 2021 utilizando: Tecnologías recomendadas: US$ 1,600 millones Tecnologías de mayor complejidad (p.ej., lodos activados): US$ 3,380 millones Conclusiones: Utilizar tecnologías complejas es 2 veces más costoso que usar tecnologías recomendadas. Es preciso contar con criterios de priorización de proyectos, dado que los fondos para inversión son limitados.

14 Conclusión Tecnologías recomendadas: bajo costo de inversión y de O&M. Facilidad de operación. Enfoque en punto de descarga y uso final Capacitación y recursos: no ahorrar en planeación, ingeniería, operadores, reguladores… Aumento de cobertura de saneamiento y beneficios relacionados. Aspectos técnicos de una política integral de tratamiento de aguas residuales Adecuación de normas calidad: p.ej., LMP y ECA-Agua Gradualidad de su aplicación Sostenibilidad del servicio Costos de O&M: cubiertos por tarifa e ingresos por recuperación recursos Aprovechamiento de recursos: promover reuso de agua, biosólidos y energía con biogás. Canje de derechos de uso de agua.

15 LIMA, 10 Mayo 2017