Evaluación de alternativas de mejora de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales de Junín de los Andes, Neuquén, Argentina

Abstract

[ES] La depuración insuficiente de aguas residuales es un problema histórico y recurrente en ciudades pequeñas a medianas del interior de Argentina. Sus efluentes, terminan afectando aguas superficiales que proveen servicios ecosistémicos de gran valor a la población. Un ejemplo concreto es la ciudad de Junín de los Andes, ubicada al noroeste de la Patagonia Argentina en la Provincia de Neuquén. Posee en la actualidad aproximadamente 16000 habitantes y está rodeada de un paisaje natural singular, protagonizado por el río Chimehuín, lo que la define como ciudad turística. La planta de tratamiento de aguas residuales de Junín de los Andes fue rediseñada en el 2009 y puesta en marcha en el año 2016 para servir una población aproximada de 23.500 habitantes. El sistema corresponde a lagunas de estabilización conformadas por: una laguna aireada mediante turbinas sumergidas, una laguna de sedimentación y dos lagunas de maduración. Dado a las características de la EDAR, en la actualidad no se eliminan nutrientes como fósforo y nitrógeno, y las eficiencias en reducción de materia orgánica se tornan muy variables según las condiciones climáticas. El vertido se realiza sobre el río Chimehuín, el cual es altamente valorado por pobladores y visitantes. Por tal motivo, la administración de la EDAR y la Municipalidad de Junín de los Andes se encuentran en la búsqueda de alternativas de funcionamiento que minimicen la contaminación del río. El presente proyecto tiene como objetivo proponer distintas alternativas de diseño para la eliminación de nitrógeno y fósforo. Se analiza el funcionamiento actual de la depuradora y el efecto de su vertido en la calidad del agua del cuerpo receptor. Para la caracterización del agua residual urbana se utiliza el proceso de verificación de datos de la IWA, las guías del ENOHSA, se realizan análisis estadísticos y se exploran tendencias históricas. Para el diseño de la EDAR y la evaluación de la calidad de aguas del río, se emplean modelos matemáticos que buscan reproducir el comportamiento de los sistemas. Se utiliza el software DESASS para modelar la depuradora y EPA WASP para el río. Del análisis del efluente se observa que los parámetros ¿Nitrógeno Total¿, ¿Amonio¿ y ¿Fósforo Total¿, no cumplen con lo dispuesto en el Decreto 790/99 de la Ley Provincial 0899 ¿Código de Aguas¿ para zonas sensibles. En ocasiones hay excedencias a los límites de E. Coli y materia orgánica. Además, la proliferación de algas en las lagunas provoca un efluente con alto contenido de sólidos suspendidos, turbidez, color y materia orgánica. El modelo de calidad de aguas desarrollado permite analizar el efecto del vertido en estado estacionario para una condición desfavorable. El río posee un efecto dilutorio importante, sobre todo en la estación húmeda, por lo que no se observan procesos de eutrofización en una primera aproximación. Sin embargo, el incremento del fitoplancton es evidente al igual que los sólidos suspendidos. La concentración amonio aguas abajo hasta el PK 3.3, supera los valores guía para potabilización con métodos convencionales de la ley Nacional de Residuos Peligrosos. Se verifica una alta concentración de patógenos en el primer tramo aguas abajo del vertido que imposibilitaría su uso para riego. La materia orgánica y el resto de los nutrientes en el río no superan los valores guía para los distintos usos propuestos por la autoridad de cuenca local. Las propuestas de mejora realizadas abarcan cambios operativos y de diseño en el sistema de lagunaje, incorporación de sistemas convencionales de fangos activados, reutilización del agua residual para riego, combinación de procesos biológicos y físicos-químicos, entre otras. En todos los casos se proyecta el diseño a futuro con el fin de contemplar el crecimiento poblacional. Del análisis técnico y económico de las soluciones planteadas, se opta por un sistema de fangos activados BANDERPHO de cuatro etapas con precipitación química de fósforo y filtración rápida. Se incorporan rejas finas y un desarenador aireado como pretratamientos, además de un canal de cloración como terciario final. Las metodologías y estudios mencionados anteriormente quedarán a disposición de la Municipalidad de Junín de los Andes, con el fin de mejorar la gestión de sus recursos hídricos en relación al tratamiento de efluentes y la calidad del río Chimehuín.

[CA] La depuració insuficient d'aigües residuals és un problema històric i recurrent en ciutats de xicotetes a mitjanes de l'interior de l'Argentina. Els seus efluents acaben afectant aigües superficials, que proveeixen serveis ecosistèmics de gran valor a la població. Un exemple concret és la ciutat de Junín dels Andes, situada al nord-oest de la Patagònia l'Argentina a la Província de Neuquén. Posseeix en l'actualitat aproximadament 16000 habitants i està envoltada d'un paisatge natural singular, protagonitzat pel riu Chimehuín, la qual cosa la defineix com a ciutat turística. La planta de tractament d'aigües residuals de Junín dels Andes va ser redissenyada en el 2009 i posada en marxa l'any 2016 per a servir una població aproximada de 23.500 habitants. El sistema correspon a llacunes d'estabilització conformades per: una llacuna airejada mitjançant turbines submergides, una llacuna de sedimentació i dues llacunes de maduració. Donat a les característiques de l’EDAR, en l'actualitat no s'eliminen nutrients com a fòsfor i nitrogen, i les eficiències en reducció de matèria orgànica es tornen molt variables segons les condicions climàtiques. L'abocament es realitza sobre el riu Chimehuín, el qual és altament valorat per pobladors i visitants. Per tal motiu, l'administració de l’EDAR i la Municipalitat de Junín dels Andes es troben en la cerca d'alternatives de funcionament que minimitzen la contaminació del riu. El present projecte té com a objectiu proposar diferents alternatives de disseny per a l'eliminació de nitrogen i fòsfor. S'analitza el funcionament actual de la depuradora i l'efecte del seu abocament en la qualitat de l'aigua del cos receptor. Per a la caracterització de l'aigua residual urbana i els cabals d'ingrés a l’EDAR s'utilitza el procés de verificació de dades de la IWA, les guies de l'ENOHSA, es realitzen anàlisis estadístiques i s'exploren tendències històriques. Per al disseny de l’EDAR i l'avaluació de la qualitat d'aigües del riu, s'empren models matemàtics que busquen reproduir el comportament dels sistemes. S'utilitza el programari DESASS per a modelar la depuradora i EPA WASP per al riu. De l'anàlisi de l'efluent s'observa que els paràmetres “Nitrogen Total”, “Amoni” i “Fòsfor Total”, no compleixen amb el que es disposa en el Decret 790/99 de la Llei Provincial 0899 “Codi d'Aigües” per a aigües sensibles. A vegades hi ha excedències als límits de E. Coli i matèria orgànica. A més, la proliferació d’algues en les llacunes provoca un efluent amb alt contingut de sòlids suspesos, terbolesa, color i matèria orgànica. El model de qualitat d'aigües permet l'efecte de l'abocament en estat estacionari per a una condició desfavorable. El riu posseeix un efecte dilutori important, sobretot en l'estació humida i no s'observen processos d'eutrofització en una primera aproximació. No obstant això, l'increment del fitoplàncton és evident igual que els sòlids suspesos. La concentració amoni aigües avall fins al PK 3.3, supera els valors guia per a potabilització amb mètodes convencionals de la llei Nacional de Residus Perillosos. Es verifica una alta concentració de patògens en el primer tram aigües avall de l'abocament que impossibilitaria el seu ús per a reg. La concentració de matèria orgànica i nutrients en el riu no superen els valors guia proposats per l'autoritat de conca local. Les propostes de millora realitzades abasten canvis operatius i de disseny en el sistema de llacunatge, incorporació de sistemes convencionals de fangs activats, reutilització de l'aigua residual per a reg, combinació de processos biològics i físics-químics, entre altres. En tots els casos es projecta el disseny a futur amb la finalitat de contemplar el creixement poblacional. De l'anàlisi tècnica i econòmica de les solucions plantejades s'opta per un sistema de fangs activats BANDERPHO de quatre etapes amb precipitació química de fòsfor i filtració ràpida. S'incorporen reixes fines i un desarenador airejat com a pretractaments, a més d'un canal de cloració com a terciari final. Les metodologies i estudis esmentats anteriorment quedaran a la disposició de la Municipalitat de Junín dels Andes, amb la finalitat de millorar la gestió dels seus recursos hídrics en relació al tractament d'efluents i la qualitat del Riu Chimehuín.

[EN] The inadequate wastewater treatment is a historic and recurrent problem in small to medium sized cities of Argentina. It’s effluents end up affecting surface waters that provide ecosystems services of great value to the population. A concrete example is the city of Junín de los Andes, located in the northwest of Patagonia Argentina, Province of Neuquén. It currently has approximately 16,000 inhabitants and is surrounded by a unique natural landscape, featuring the Chimehuín River, which defines it as a tourist city. The Junín de los Andes wastewater treatment plant was re-designed in 2009 and commissioned in 2016 to serve an approximate population of 23,500 inhabitants. The system corresponds to stabilization lagoons conformed by: an aerated lagoon with submerged turbines, a sedimentation pond and two maturation ponds. Given the characteristics of the WWTP, nutrients such as phosphorus and nitrogen are currently not eliminated, and the efficiencies in the reduction of organic matter become very variable depending on the climatic conditions. The discharge is made on the Chimehuín River, which is highly valued by residents and visitors. For this reason, the administration of the WWTP and the Municipality of Junín de los Andes are searching operating alternatives that minimize river pollution. The objective of this project is to propose different design alternatives for the elimination of nitrogen and phosphorus. The current operation of the sewage treatment plant and the effect of its discharge on the water quality of the receiving body are being analyzed. For the characterization of the urban wastewater and the discharge flows to the WWTP, the IWA data verification process, the ENOHSA guidelines, statistical analysis and historical trends are used. For the design of the WWTP and the evaluation of the water quality of the river, mathematical models are utilized that attempt to reproduce the behaviour of the systems. The DESASS software is used to model the WWTP and EPA WASP for the river. From the analysis of the effluent it is observed that the parameters “Total Nitrogen”, “Ammonium” and “Total Phosphorus” do not comply with the provisions of Decree 790/99 of Provincial Law 0899 "Water Code" for sensitive waters. Sometimes there are exceedances to the limits of E.Coli and organic matter. In addition, the proliferation of algae in the lagoons causes an effluent with a high content of suspended solids, turbidity, colour and organic matter. The developed water quality model allows one to analyse the effect of the steady state discharge for a critical condition. The river has an important dilutive effect, especially in the wet season, and no eutrophication processes are observed in a first approximation. However, the increase of phytoplankton is evident as well as suspended solids. The ammonium concentration downstream to PK 3.3, exceeds the guideline values for potabilization with conventional methods of the National Law of Hazardous Waste. A high concentration of pathogens is verified in the first section downstream of the discharge that would make limitations to use for irrigation. The concentration of organic matter and nutrients in the river does not exceed the guide values proposed by the local basin authority. The proposed improvements include operational and design changes in the pond system, incorporation of conventional activated sludge systems, reuse of wastewater for irrigation, combination of biological and physical-chemical processes, among others. In all cases, the designs are projected to the future in order to contemplate population growth. From the technical and economic analysis of the proposed solutions, a four-stage BANDERPHO activated sludge system with chemical precipitation of phosphorus and rapid filtration is chosen. Fine grilles and an aerated desander are incorporated as pre-treatments, in addition to a chlorination channel as a final tertiary. The methodologies and studies mentioned above will be available to the Municipality of Junín de los Andes, according to improve the management of their water resources in relation to the treatment of effluents and the quality of the Chimehuín River.