tratamiento aguas residuales

ACTIVIDAD COLABORATIVA

MANEJO INTEGRADO DEL AGUA

TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

TRATAMIENTO AGUAS RESIDUALES URBANAS Y DE LA

AGROINDUSTRIA CAFETERA

HAIMAR ARIEL VEGA SERRANO

JOSE MIGUEL HIGUERA MARIN

OBJETIVOSIdentificar los tipos de tratamientos de aguas

residuales y sus propiedadesEstablecer las características de la

contaminación generada por las aguas residuales de la agroindustria cafetera.

Tratamiento de aguas residuales en Bucaramanga

Proponer una alternativa de manejo para los subproductos del beneficio ecológico del café.

INTRODUCCIÓNLa gestión integrada del recurso hídrico GIRH se puede definir como la conservación y uso racional del recurso hídrico y comprende el manejo de agua superficial y subterránea, en sentido cualitativo, cuantitativo y ecológico, desde una perspectiva multidisciplinaria y centrada en vincular sus disponibilidades con las necesidades y las demandas de la sociedad relacionadas con el agua.

INTRODUCCIÓNLa mayoría de veces las masas receptoras de estos desechos líquidos son incapaces de absorber y neutralizar la carga contaminante. Por este motivo, las aguas residuales antes de su descarga a los cursos y cuerpos receptores, deben recibir algún tipo de tratamiento que modifique sus condiciones iníciales (Rojas, 2002).Así mismo las diversas actividades agrícolas, ganaderas, industriales y recreacionales del ser humano han traído como consecuencia la contaminación de las aguas superficiales con sustancias químicas y microbiológicas, además del deterioro de sus características estéticas. Para hacer frente a este problema, es necesario someter al agua a una serie de operaciones o procesos unitarios, a fin de purificarla o potabilizarla para que pueda ser consumida por los seres humanos.

INTRODUCCIÓNEl tratamiento de las aguas residuales es realizado con el propósito de evitar la contaminación física, química, bioquímica, biológica y radioactiva de los cursos y cuerpos de agua receptores. De un modo general, el tratamiento persigue evitar:

Daños a los abastecimientos públicos, privados e industriales de suministro de agua.

Daño a las aguas destinadas a la recreación y el esparcimiento.

Daños a las actividades piscícolas.(Perjuicios a la agricultura y depreciación del valor

de la tierra.Impacto al entorno ecológico.

INTRODUCCIÓNEl tratamiento de las aguas residuales ha sido una consecuencia del desarrollo de la civilización y que se caracteriza por el aumento de la densidad demográfica y expansión industrial. Las razones que justifican el tratamiento de las aguas residuales pueden ser resumidas en cuatro puntos (Rojas, 2002):

Razones higiénicas o de salud pública.Razones económicas.Razones estéticas.Razones legales.

INTRODUCCIÓN

La elevada concentración poblacional en el Área Metropolitana de Bucaramanga, además de generar una alta demanda del líquido, también produce un gran caudal de aguas residuales, que es descargado a las corrientes que circulan por estos núcleos urbanos. Por ello, no sorprende que estos sistemas acuáticos presenten niveles muy elevados de contaminación fecal, como se deduce de análisis estadísticos realizados en la Universidad Industrial de Santander UIS reportados por Contreras (2006).

DETERIORO GENERALIZADO DE LA CALIDAD DEL AGUA

INTRODUCCIÓN

Según Burgos (2007), estas evaluaciones coinciden con las realizadas a nivel nacional, que concluyen que solo un porcentaje muy pequeño de estas instalaciones reciben una operación y mantenimiento apropiados. ¿Por qué no funcionan las plantas de aguas residuales y de agua potable? En muchos casos, las instalaciones han sido incorrectamente diseñadas pues se contratan empresas no calificadas, en otros casos, se nombran a personas inexpertas para la operación y el mantenimiento, que además no cuentan con reactivos ni equipos de laboratorio.

DETERIORO GENERALIZADO DE LA CALIDAD DEL AGUA

INTRODUCCIÓN

El manejo inapropiado de los subproductos generados en el proceso de cultivo del café genera impactos negativos de gran magnitud en el ecosistema cafetero, afectando tanto el aire, como el suelo y el agua. Los dos principales subproductos del café se generan durante el proceso de beneficio ecológico del fruto y son la pulpa y el mucílago (Rodríguez, 2009).Es por ello que las investigaciones relacionadas con la depuración de las aguas residuales, a valores que ocasionen el menor impacto negativo posible en los ecosistemas, ayudarán a mantener la oferta hídrica, protegiendo el ciclo hidrológico y generando beneficios a los pobladores de la zona cafetera colombiana (Rodríguez, 2009).

AGUAS RESIDUALES DEL BENEFICIO DEL CAFÉ

INTRODUCCIÓN

La tecnología Becolsub evaluada sobre un modulo Becolsub 600, permite reducir la contaminación por kilogramo de café pergamino seco (cps), hasta un rango entre 50,83 y 70,32 g de demanda química de oxigeno (DQO), cuando el equipo se opera con un consumo de agua entre 0,6 y 1 l/kg de cps, respectivamente. De estas operaciones se produce un residuo liquido (lixiviado) cuya concentración promedio en términos de DQO fue 110.000 ppm. De lo anterior se puede calcular, respecto al beneficio convencional de café, una disminución de contaminación estimada para aguas residuales entre el 77,5% y 83,8%, equivalente a una reducción de contaminación global estimada para pulpa y mucílago entre 87,2% y 90,8% (Zambrano 2000).

AGUAS RESIDUALES DEL BENEFICIO DEL CAFÉ

INTRODUCCIÓN

Buscando reducir la contaminación producida por los lixiviados derivados del uso de la tecnología Becolsub, durante 1998 se realizaron observaciones preliminares en lo que se denominada fosa ecológica, la cual consistía en una infraestructura que opera con los mismos principios del sistema aquí descrito, diseñado y construido para la Subestación experimental de Cenicafé La Catalina, y denominado STLB: Sistema para el tratamiento de lixiviados de pulpa y mucilago generados en la tecnología Becolsub. Estos principios fundamentales son los siguientes: Efecto invernadero, compostaje, lecho de secado y reactor hidrolitico acidogénico (Zambrano 2000).

TRATAMIENTO AGUAS RESIDUALES DEL CAFÉ

INTRODUCCIÓN

La investigación y el desarrollo de sistemas biológicos para el tratamiento y/o aprovechamiento de residuos orgánicos resulta importante para nuestro país, dada la necesidad de conservar el medio ambiente, el cual se constituye en un patrimonio común y por la conveniencia de detener la creciente degradación ambiental de las zonas rurales cafeteras, originada por la contaminación de los cursos superficiales de agua, a raíz de la disposición inadecuada de las aguas negras y las aguas residuales del proceso de beneficio húmedo del café (Rodríguez, 2009).


INTRODUCCIÓN

Cenicafé desarrollo los Sistemas Modulares de Tratamiento Anaerobio (SMTA), fueron diseñados para descontaminar las aguas residuales generadas en el lavado del café y originadas en beneficiaderos húmedos donde se retira el mucílago o baba del café por el método de fermentación natural.


Sistemas Modulares de Tratamiento Anaerobio (SMTA)

INTRODUCCIÓN

La tecnología SMTA continúa recomendándose para remover la contaminación presente en las aguas residuales del lavado del mucílago fermentado del café, generada en canalones de clasificación y correteo operados con recirculación de agua, o la resultante del lavado en los tanques de fermentación, como es el caso de la tecnología denominada tanque tina, en los cuales se consumen entre 4,0 y 5,0 litros de agua por kilogramo de café pergamino seco.

Son componentes esenciales de los sistemas modulares de tratamiento anaerobio SMTA: los reactores hidrolíticos-acidogénicos RHA, la recámara de dosificación RD y el reactor metanogénico RM.


Sistemas Modulares de Tratamiento Anaerobio (SMTA)

INTRODUCCIÓN

Los sistemas modulares de tratamiento anaerobio contemplan la separación de las fases Hidrolítica-acidogénica y metanogénica. Por tal razón, en los tanques que conforman los reactores para dichas fases, se experimentan reacciones bioquímicas diferentes. Los reactores metanogénicos de la tecnología SMTA propuesta, están constituidos por filtros anaeróbicos de flujo ascendente empacados al azar con relleno inerte reciclado de botellas plásticas.


Sistemas Modulares de Tratamiento Anaerobio (SMTA)Reactores hidrolíticos acidogénicos - RHA

INTRODUCCIÓN

El sistema de dosificación de las aguas residuales del lavado de café por gravedad, se estudió mediante el acondicionamiento de un tanque de polietileno Multiusos, Acuaviva Junior x 250 litros con tapa, altura de 65 cm; fabricado por la empresa Colombit de Manizales. Dentro del mismo se estableció un flujo constante mediante el uso de una válvula de flotador, y orificios de diámetro predeterminado practicado en las tuberías de salida, que permiten garantizar un caudal uniforme a través de una cabeza hidrostática permanente.


Sistemas Modulares de Tratamiento Anaerobio (SMTA)Recámara de dosificación – RD

INTRODUCCIÓN

Los RM de la tecnología SMTA propuesta, están constituidos por filtros anaeróbicos de flujo ascendente empacados al azar con relleno inerte reciclado de botellas plásticas. (Zambrano, Rodríguez, López, Orozco y Zambrano, 2006.)


Sistemas Modulares de Tratamiento Anaerobio (SMTA)Reactor metanogénico RM

INTRODUCCIÓN

En la Hacienda Majavita propiedad de la Universidad Libre en el Socorro Santander, se está implementando un manejo de los subproductos manteniendo separados los residuos que se generan: mucílago y pulpa que al descomponerse genera lixiviados, se construyo un sistema tratamiento para el mucílago y así disminuir el impacto en el ambiente y en la población; relacionados con la contaminación de fuentes hídricas y deterioro del paisaje.


Manejo alternativo de los subproductos

INTRODUCCIÓN

La separación y caracterización de los subproductos mucílago y pulpa obtenidos en el beneficio ecológico del café con la tecnología Becolsub, reconocida por el desmucilaginador, es desde donde se inicio para establecer los tratamientos, logrando desarrollar dos sistemas, uno de pretratamiento para el mucílago llamado separador hidráulico de mucílago SHM que remueve como mínimo el 50% de la carga contaminante en un tanque trascurridas 24 horas y otro en tamaño piloto para los lixiviados mediante radiación solar con remociones superiores al 90% y en algunos parámetros el 100% de la carga contaminante presente de una forma sencilla.



INTRODUCCIÓN

El sistema de tratamiento construcción para el mucílago del beneficio ecológico del café en la Hacienda, está compuesto por las unidades: separador Hidráulico de mucílago, sedimentador, reactor anaerobio, filtro anaerobio de flujo ascendente, digestor de lodos y un lecho de escurrido y secado.El sistema solo puedo ser evaluado durante un mes debido a las características de la cosecha del año 2009 y a la culminación de la construcción hacia finales de octubre.



INTRODUCCIÓN

En el separador hidráulico del mucílago se obtienen dos fases: agua y sólidos; los resultados de las muestras que se tomaron al agua resultante del lecho de secado donde son vertidos los sólidos proporcionó una DBO5 33,700 mg/L O2 y DQO de 79,506 mg/L O2 . El agua de separación posee una DBO5 de 23,350 mg/L O2 que es removida en un 19% en el sedimentador y una DQO de 39,765 que es removida en un 3,5 %; se presenta una baja eficiencia en estos parámetros en comparación con la eficiencia de remoción de los sólidos suspendidos, los sólidos totales y los sedimentables que presentan una remoción del 77%, 63% y 66% respectivamente.



INTRODUCCIÓN

La entidad encargada de regular la calidad de las corrientes hídricas de la ciudad, es La Corporación Autónoma para la Defensa de la Meseta de Bucaramanga (CDMB), entidad que pertenece al gobierno departamental con sus diferentes dependencias (entre ellas la EMPAS) se encarga de vigilar y controlar los vertimientos de aguas residuales de tipo industrial y doméstico en los ríos.

TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES EN BUCARAMANGA

INTRODUCCIÓN

En cuanto a la calidad de las corrientes, la empresa reconoce que durante años ha sido la principal contaminante del Río de Oro, puesto que todos los residuos domésticos de Piedecuesta son vertidos directamente –sin pasar por ningún proceso de tratamiento- en la quebrada Suratoque que kilómetros arriba desemboca en el río de Oro. Por ello la Piedecuestana de Servicios está iniciando la construcción de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales El Santuario.


INTRODUCCIÓN

Sólo en Bucaramanga hay 22 barrios ilegales. Luego es necesaria la intervención de otras instituciones como las Secretarías de Planeación y Ambiente municipales y las oficinas de agua y medio ambiente, que se han limitado a vigilar las acciones de la CDMB, el Acueducto Metropolitano de Bucaramanga y Piedecuestana de Servicios Públicos. Entonces los habitantes de estos barrios se encuentran en un túnel que parece estar lejos de la luz, porque reciben y depositan aguas sucias directamente al río, las autoridades municipales no colocan alcantarillado porque son barrios ilegales de los cuales, muchos de ellos, se encuentran en zona de alto riesgo o de reserva natural.


INTRODUCCIÓN

La Corporación de Defensa de la Meseta de Bucaramanga, CDMB, con la asesoría del Gobierno de los Países Bajos, diseño, construyó y puso en marcha (en 1990) la planta de tratamiento de aguas residuales domésticas tipo UASB más grande del mundo, con capacidad inicial para 32.000 m3/día a 160.000 habitantes equivalentes. Esta planta (PTAR "Río Frío") posee dos (2) reactores UASB de 3360 m3 de volúmen cada uno y dos (2) lagunas facultativas de 2,7 ha como postratamiento. Actualmente sólo se utiliza una laguna facultativa pues la segunda se encuentra a la espera de que se construyan dos (2) reactores UASB adicionales que permitirán ampliar la capacidad de tratamiento hasta 320.000 habitantes equivalentes.

TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES EN BUCARAMANGA Planta de tratamiento de aguas residuales Rio Frio

INTRODUCCIÓN

Una vez estabilizados los reactores el efluente se mantuvo en 156 - 170 g/m3 de DQO (56-60% de remoción); 35 - 41 g/m3 de DBO (72-76% de remoción) y 72 - 78 g/m3 de SST (67-70% de remoción), con un TRH aproximado de 6 horas. La producción de biogás registrada (sin contabilizar fugas) alcanzó los 56 l/m3 de agua tratada y el crecimiento de los lodos se estableció en 0.6 l/m3 de agua tratada (lodo húmedo) con una concentración media de 28 g/de SST.


INTRODUCCIÓN

Actualmente la CDMB ejecuta algunas adecuaciones en la planta que permitirán el tratamiento de todo el caudal que llega a la PTAR (32.000 m3/d), la reducción o eliminación de las fugas de gas detectadas en los reactores y la utilización de la segunda laguna facultativa. Igualmente se está iniciando el diseño de un tercer reactor UASB, de similares características a los existentes, en el cual se pondrán en práctica todas las experiencias adquiridas en el diseño, construcción, operación y mantenimiento de la PTAR "Río Frío".


RESULTADOS

La crisis del agua en Santander y Colombia no se solucionara expidiendo más leyes y decretos reglamentarios. Aunque es necesario actualizar algunos temas reglamentarios, existe desde los años 70 un marco legal que permitiría solucionar muchos de los problemas reseñados. También existe un ministerio, corporaciones autónomas, institutos de investigación y demás entes que hacen parte del Sistema Nacional Ambiental que creó la ley 99 de 1993. Esta misma ley establece que el desarrollo del país debe regirse por los lineamientos del desarrollo sostenible y establece la aplicación del principio internacional de precaución. (Burgos, 2007)

POSIBLE SOLUCIONES

RESULTADOS

De ahí que las leyes y las instituciones están ahí, pero ¿por qué no logramos buenos resultados? Las razones son múltiples pero, un informe de la ONU del año pasado en el IV Foro Mundial del Agua (2006), concluye que la mala gestión y la corrupción son factores principales en el agravamiento de la crisis. Al analizar la situación en Colombia es inevitable confirmar que existen problemas relacionados con deficiencias administrativas, corrupción, politiquería e incompetencias. Pero también pobreza derivada de la desigualdad, ausencia de planificación en el uso de suelos y en la distribución de la población. E igualmente graves carencias en investigación y educación.

POSIBLE SOLUCIONES

RESULTADOS

Se trata de problemas estructurales, muy complejos, que solo se solucionaran a través de un enfoque sistémico, que implique un trabajo transdiciplinario que involucre la participación de los municipios y la comunidad. El reto es enorme pero no insuperable, siempre y cuando se cuente con lo más importante: voluntad política para poner el conocimiento y la ética al servicio de las mayorías concluye Burgos.

POSIBLE SOLUCIONES

RESULTADOS

En el caso de los subproductos del beneficio del café mediante la tecnología Becolsub, se propone la alternativa de mantener separados el mucílago y la pulpa, para hacer un manejo que incluye el tratamiento del mucílago iniciando con una flotación natural y luego por sedimentación, reactores y finalmente lagunas.

POSIBLE SOLUCIONES

RESULTADOS

En el caso de la pula se deposita en composteras debidamente construidas con redes de drenaje donde se producen lixiviados que pueden ser tratados por evaporación y condensación en un destilador solar con la posibilidad de utilizar concentradores solares parabólicos, reduciendo la carga y para eliminar la restante se puede hacer mediante lagunas. La cosecha en la región Comunera coincide con el periodo de lluvias y disminución en el número de horas de sol por ello los lixiviados producidos se van tratando y los demás se almacenan para ser procesados entre enero y agosto del siguiente año.

POSIBLE SOLUCIONES

RESULTADOS

Finalmente las aguas después de tratadas las aguas residuales y los lixiviados pueden ser almacenados y utilizados para riego durante el periodo seco, esta alternativa es posible si se utiliza la tecnología Becolsub en las fincas cafeteras junto con los sistemas de tratamiento, para que esto sea posible se deben formular proyectos para conseguir los recursos donde estén vinculados el comité de cafeteros, las autoridades ambientales y los productores del grano.

MANEJO INTEGRAL

CONCLUSIONESLas aguas residuales se han convertidito en uno de los generadores de impacto más negativos en el medioambiente debido a la concentración de sustancias contaminantes que afectan el equilibrio de de los ecosistemas terrestres, acuáticos y marinos y consigo a la misma humanidad que ha generado la contaminación a pesar de los sistemas implementados para reducir el efecto en los cuerpos receptores.

En el tratamiento de las aguas residuales del beneficio tradicional del café se han desarrollados sistemas eficientes como el SMTA que remueven gran parte de la carga contaminante, estos están siendo utilizados en algunas zonas cafeteras del país, pero aún se requiere masificar el uso de estos sistemas a la implementación de los módulos Becolsub que reducen la cantidad de agua utilizada en el beneficio.

CONCLUSIONESLos lixiviados producto de la descomposición de la combinación de los subproductos del beneficio ecológico mucílago y pulpa presentan concentraciones de carga contaminante muy elevadas y la cantidad de estos dificultan el tratamiento, por esto se deben buscar alternativas como la separación de los subproductos disminuyendo la cantidad de lixiviados haciendo posible el tratamiento mediante destilación solar.

Los nuevos desafíos en el tratamiento de aguas residuales esta en los componentes presentes en los vertimientos fruto del consumo en la sociedad de productos como los antibióticos y el uso industrial de diferentes sustancias, para los que se deberán buscar alternativas para depurar y disminuir el impacto sobre los ecosistemas.

CONCLUSIONESEl proceso UASB se puede aplicar a una amplia variedad de aguas residuales industriales. Al igual que en otros tipos de tratamiento de aguas residuales, en los UASB también son necesarias unas etapas previas de adecuación del influente antes de ingresarlas al reactor, como por ejemplo, eliminación de aceites y grasas, desarenado, corrección de pH,... Tras este tipo de pretratamientos, el UASB puede convertir el 70-95% de la materia orgánica biodegradable en una corriente de biogas valorizable. De ahí que sean posibles mayores eficiencias mediante el acople de pre- y/o postratamientos adecuados que aumente el tiempo medio de residencia celular, la composición y la resistencia frente a tóxicos del fango.

CONCLUSIONESPara el éxito de este tipo de procesos es importante contar con un eficiente tratamiento preliminar. La función desempeñada por el sistema de cribado (grueso y fino) y por los desarenadores ha sido fundamental para garantizar el funcionamiento contínuo de los sistemas de alimentación y la conformación de un manto de lodos libre de arena. La inspección efectuada al interior de uno de los reactores UASB, después de un año de funcionamiento, no mostró deterioro alguno de las estructuras ni depósitos de arena en el fondo.

CONCLUSIONESEs evidente que si no se soluciona el problema de los asentamientos no legalizados, las inversiones que han hecho en estas obras, tampoco será suficiente. Por ejemplo, mientras en la Planta de Tratamiento de Río Frío se purifica, parte del agua residual, en los asentamientos que se encuentran después de la planta, se vierten todos los desechos directamente al río, luego, lo que se gana por un lado se pierde por el otro y al final quien pierde es la misma comunidad.

CONCLUSIONESLa recuperación y preservación de los ríos no es responsabilidad del alcalde de turno, es misión esencial de toda la sociedad en general. Tanto los organismos públicos que tienen el deber trazar políticas que mejoren la calidad de vida de la ciudadanía en general, como de las empresas privadas cuya responsabilidad social también incluye manejar una planta propia de residuos industriales, como la academia que tiene los recursos y el conocimiento para entregar grandes aportes en el ámbito de desarrollo.

BIBLIOGRAFÍA E INFOGRAFÍACentro de Investigaciones en Medioambiente y Desarrollo (CIMAD). La depuración de las aguas residuales. Maestría en desarrollo sostenible y medioambiente. Universidad de Manizales. 2009.

Rodríguez Valencia, Nelson. Tesis Doctoral. Departamento de Ingeniería Hidráulica y Medio Ambiente. Universidad Politécnica de Valencia, Abril de 2009. http://dspace.upv.es/xmlui/handle/10251/4342.

Rojas, Ricardo. Sistemas de Tratamiento de Aguas Residuales. Gestión integral de tratamiento de aguas residuales Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente. División de Salud y Ambiente. Organización Panamericana de la Salud. Organización Mundial de la Salud. 2002.

BIBLIOGRAFÍA E INFOGRAFÍAPuente Burgos. Jairo. (2007). La crisis del agua en Santander. Universidad Industrial de Santander. http://www.universia.net.co/noticias/noticia-del-dia/recurso-vital/la-crisis-de-agua-en-sant.html

Castañeda P. Karol Milena y Vega Serrano. Haimar Ariel. 2010. Tratamiento de mucílago producto del beneficio ecológico del café en la Hacienda Majavita. Revista El Centauro: Expresión Libre Comunera ISSN: 2027-1212. 3 ed. págs.: 86 - 92.

Zambrano Franco. Diego, Rodríguez V. Nelson, López Posada Uriel, Orozco Paula Andrea, Zambrano Giraldo Andrés. 2006. Tratamiento Anaerobio de las Aguas Mieles del Café. Boletín técnico Nº 29. Cenicafé.

Vega Serrano. Haimar Ariel. 2009. Alternativa de manejo para los subproductos del beneficio ecológico del café MaSBEK. Colombia, Revista El Centauro: Expresión Libre Comunera ISSN: 2027-1212. 2 ed. págs.: 7 - 18.

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