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DIAGNÓSTICO DE LAS CONDICIONES DE DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE LAS PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL DE LA VEREDA LA FLORIDA Y DEL CENTRO DE SACRIFICIO DEL MUNICIPIO
DE PIENDAMÓ
KAREN FIGUEROA RODRIGUEZ 2136640
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE OCCIDENTE FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE ENERGÉTICA Y MECÁNICA PROGRAMA INGENIERÍA AMBIENTAL
SANTIAGO DE CALI 2019
DIAGNÓSTICO DE LAS CONDICIONES DE DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE LAS PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL DE LA VEREDA LA FLORIDA Y DEL CENTRO DE SACRIFICIO DEL MUNICIPIO
DE PIENDAMÓ
KAREN FIGUEROA RODRIGUEZ
PASANTÍA INSTITUCIONAL de grado para optar el título de INGENIERO AMBIENTAL
Director
Nancy Vásquez Sarria Ingeniera Sanitaria, Dra. en Ingeniería
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE OCCIDENTE FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE ENERGÉTICA Y MECÁNICA PROGRAMA INGENIERÍA AMBIENTAL
SANTIAGO DE CALI 2019
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NOTA DE ACEPTACION
Aprobado por el Comité de Grado en cumplimiento de los requisitos exigidos por la Universidad Autónoma de Occidente para optar al título de Ingeniero Ambiental Alexander Aponte Jurado Guisella Andrea Rebolledo __________________________________ Jurado
Santiago de Cali, 29 de Agosto de 2019
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AGRADECIMIENTOS
Agradezco primeramente a Dios por permitirme culminar mis estudios y por haberme acompañado durante este camino. Gracias a él por estar en cada uno de los pasos que realicé durante este trayecto, por demostrarme que nunca estoy sola y que todo es posible caminando de su mano.
Agradezco a mis padres, quienes han sido mi motor, mi ejemplo a seguir en este camino. Agradezco cada uno de sus consejos y todo su apoyo y esfuerzo, mediante el cual he podido alcanzar y sentir cada vez más cerca el día tan añorado de ser una profesional. No me alcanzará la vida para agradecer su hermosa dedicación y esfuerzo.
A mis hermanos por estar siempre para mí, por alegrarme el día con su presencia cuando más lo necesité. Por demostrar su admiración y apoyo ante el esfuerzo realizado durante el curso de esta carrera.
A la maravillosa profesora Nancy Vásquez, quien a pesar de todas sus ocupaciones me brindó su ayuda en este proceso. Agradezco su dirección, apoyo y enseñanzas las cuales han hecho que día a día me enamoré más de esta grandiosa carrera.
A los funcionarios de la Alcaldía de Piendamo, Cauca, quienes a pesar de las ocupaciones me brindaron una mano amiga y un amplio apoyo para llevar a cabo este trabajo, el cual ha enriquecido de sobremanera el conocimiento adquirido en esta bella profesión.
Agradezco a Andrés Felipe Flores y a Don Enrique Zuñiga por estar tan pendiente de mí durante el tiempo que pude acompañarlos en las labores que me permitieron presenciar y por darme el apoyo y la comprensión que necesité, haciéndome sentir que mi trabajo era de gran ayuda, a pesar de las circunstancias presentadas.
Agradezco a esa persona que me acompaño durante todo este proceso, quien me apoyo y me dio una voz de aliento cuando más lo necesite y a quien le debo noches y días enteros de completa dedicación para que pudiera lograr entender lo necesario para enfrentar clases y exámenes al día siguiente. Gracias por hacerme entender mucho más allá de lo académico y por ser mi compañía idónea.
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Agradezco a mis compañeros de clases y principalmente a mi compañera Lilibeth Escobar, quién me acompaño y estudió junto a mi hora entera, comprendiéndome y ayudándome en lo que podía.
Finalmente, agradezco a la Universidad Autónoma de Occidente, por permitirme ser parte de la familia Autónoma y por brindarme el conocimiento necesario a través de todos mis profesores, claramente capacitados, llenos de valores y grandes profesionales de los cuales hoy agradezco haber podido presenciar cada una de sus clases. Gracias por la ayuda a los laboratoristas y demás funcionarios que ayudaron a que este trabajo pudiera lograrse con éxito. Gracias UAO.
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TABLA DE CONTENIDO
RESUMEN 14
ABSTRACT 16
INTRODUCCIÓN 18
1.PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 21
2.JUSTIFICACIÓN 23
3. OBJETIVOS 25
3.1. OBJETIVO GENERAL 25
3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 25
4.ANTECEDENTES 26
4.1.PANORAMA DEL AGUA RESIDUAL EN COLOMBIA 26
4.1.1.Tratamiento del agua residual en Colombia 28
4.1.2.Estudios de diagnósticos del estado actual de PTAR’s en Colombia 31
5.MARCO TEÓRICO 34
5.1.CARACTERÍSTICAS DEL AGUA RESIDUAL 34
6.METODOLOGÍA 48
7.DESCRIPCIÓN DE LAS PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL (PTAR LA FLORIDA Y CENTRO DE SACRIFICIO) OBJETO DE ESTUDIO DEL MUNICIPIO DE PIENDAMÓ 55
7.1.DESCRIPCIÓN PTAR DE LA VEREDA LA FLORIDA 55
7.1.1.Descripción del diseño estructural, hidráulico y operativo de los componentes del sistema de tratamiento. 57
7.1.2.Levantamiento de procesos existentes – PTAR de la Vereda La Florida 64
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7.2.DESCRIPCIÓN DE LA PTAR DEL CENTRO DE SACRIFICIO MUNICIPAL 76
7.2.1. Descripción del diseño estructural, hidráulico y operativo de los componentes del sistema de tratamiento- PTAR centro de sacrificio animal municipal 79
7.2.2.Levantamiento de procesos existentes – PTAR centro de sacrificio animal municipal 85
8.OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO 94
9.CARACTERIZACIÓN DE VERTIMIENTOS 110
10.PROPUESTA Y RECOMENDADIONES DE ACCIONES de MEJORAMIENTO 136
10.1.PROPUESTA PTAR LA FLORIDA 137
10.2.PROPUESTA PTAR DEL CENTRO DE SACRIFICIO ANIMAL MUNICIPAL 140
11.CONCLUSIONES 145
REFERENCIAS 147
ANEXOS 153
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Cargas contaminantes potencialmente vertidas a los sistemas hídricos (año 2012) 27
Figura 3. Distribución la presencia y ausencia de STAR 30
Figura 4. Ubicación satelital del Municipio de Piendamó y la Alcaldía de Piendamó -Tunia 48
Figura 6. Ubicación de la PTAR del centro de sacrificio municipal 49
Figura 7. Problemática de aguas residuales vía Piendamó -Morales tratada actualmente por la PTAR La Florida 56
Figura 8. Esquema de organización y secuencia de funcionamiento de las unidades de la PTAR de la vereda La Florida 68
Figura 9. Plano de los TS, cámara de válvulas (cámara de máquinas de acuerdo con descripción del operario), FAFA’s y recámaras de salida-PTAR de la vereda La Florida 69
Figura 10. Plano de diseño indicativo del vertimiento de la PTAR de la vereda La Florida 69
Figura 11. Aliviadero de crecidas construido y en operación actual 70
Figura 13. Cámara extra de aliviamiento de crecidas y desarenado construida y en operación actual 71
Figura 15. Unidades TS, FAFA, recámaras de salida de caudal y de válvulas instaladas y en operación actual 74
Figura 17. Lecho de secado construido y en operación actual 75
Figura 18. Cámara de salida del vertimiento construido y en operación actual/vertimiento en la Quebrada Corrales 76
Figura 19. Entorno de la planta de tratamiento de agua residual de la vereda La Florida. 76
Figura 20. Esquema de organización y secuencia de funcionamiento de las unidades de la PTAR del centro de sacrificio animal según su diseño 78
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Figura 21. Esquema de organización y secuencia de funcionamiento actual de las unidades de la PTAR del centro de sacrificio animal 88
Figura 23. Rejillas y tamiz de criba construidos y en operación actual 89
Figura 24. Trampa de grasas construido y en operación actual 89
Figura 25. TS y FAFA construidos y en operación actual 90
Figura 27. Entorno actual de la planta 91
Figura 29. Plano vista en planta y de perfil de las unidades TS y FAFA- PTAR del centro de sacrificio 92
Figura 30. Plano vista en planta total de la PTAR del centro de sacrificio 92
Figura 32. Proceso de preparación y mezcla de la cal viva y agrícola para estilización del lodo seco 101
Figura 36. Variación de la cantidad de sólidos totales por muestreo-PTAR del centro de sacrificio animal municipal 116
Figura 37. Variación de la cantidad de sólidos volátiles por muestreo-PTAR del centro de sacrificio animal municipal 116
Figura 38. Variación de la cantidad de sólidos volátiles por muestreo-PTAR del centro de sacrificio animal municipal 117
Figura 39. Variación de DBO5 por muestreo- PTAR del centro de sacrificio animal municipal 119
Figura 41. Variación de la relación DBO5/DQO por muestreo-PTAR del centro de sacrificio animal municipal 120
Figura 42. Variación de los sólidos totales por entrada y salida en cada muestreo-PTAR de la vereda La Florida 128
Figura 43. Variación de los sólidos volátiles por entrada y salida en cada muestreo-PTAR de la vereda La Florida 129
Figura 44. Variación de la relación SV/ST en cada muestreo-PTAR de la vereda La Florida 129
Figura 45. Variación de los sólidos totales por muestreo en el FAFA y filtro fitopedológico-PTAR de la vereda La Florida 130
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Figura 46. Variación de los sólidos volátiles por muestreo en el FAFA y filtro fitopedológico-PTAR de la vereda La Florida 130
Figura 47. Variación de los sólidos volátiles por muestreo en el FAFA y filtro fitopedológico-PTAR de la vereda La Florida 131
Figura 48. Variación de DQO por entrada y salida en cada muestreo-PTAR de la vereda La Florida 132
Figura 49. Variación de DBO5 por entrada y salida en cada muestreo-PTAR de la vereda La Florida 133
Figura 50. Variación de DQO por muestreo en el FAFA y filtro fitopedológico-PTAR de la vereda La Florida 134
Figura 51. Variación de DBO5 por muestreo en el FAFA y filtro fitopedológico-PTAR de la vereda La Florida 134
Figura 52. Capacitación sobre uso de bitácoras de seguimiento y control de afluente y efluente en PTAR's 144
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LISTA DE TABLAS
Tabla 1. Demanda hídrica nacional por sector usuario 26
Tabla 2. Panorama general del caudal del agua residual en Colombia al 2012 31
Tabla 3. Composición típica del agua residual doméstica 35
Tabla 4. Carga contaminante de los residuos animales pecuarios 36
Tabla 5. Composición típica promedio del agua residual de un centro de sacrificio 38
Tabla 6. Principales variables a tener en cuenta para el diseño y operación de un sistema de tanque séptico 42
Tabla 7. Valores recomendados por el RAS 2000 para el dimensionamiento de un tanque séptico 43
Tabla 8. Valores recomendados para el dimensionamiento de un FAFA 46
Tabla 9. Valores recomendados para el dimensionamiento de un humedal artificial o filtro fitopedológico 47
Tabla 10. Variables medidas en el laboratorio 52
Tabla 11. 1.1 Objetivo de cobertura 53
Tabla 12. 1.2 Objetivo de recolección y evacuación de aguas residuales 53
Tabla 13. 1.3 Objetivo de tratamiento de aguas residuales 53
Tabla 14. 1.4 Objetivo institucional 54
Tabla 15. Estructuras correspondientes para cada nivel de tratamiento-PTAR La Florida 56
Tabla 16. Parámetros de diseño hidráulico, estructural y operativo del aliviadero de crecidas 57
Tabla 17. Parámetros del diseño hidráulico, estructural y operativo del sistema de cribado y desarenador 58
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Tabla 18. Parámetros del diseño hidráulico, estructural y operativo de la cámara de reparto de caudales 60
Tabla 19. Parámetros del diseño hidráulico, estructural y operativo del sistema de tanque séptico 61
Tabla 20. Parámetros del diseño hidráulico, estructural y operativo del sistema de filtro anaerobio de flujo ascendente 62
Tabla 21. Parámetros del diseño hidráulico, estructural y operativo del sistema de los lechos de secado 64
Tabla 22. Levantamiento de procesos existentes-PTAR de la vereda La Florida 65
Tabla 23. Estructuras asociadas al tren de tratamiento según su diseño-PTAR del centro de sacrificio animal municipal 78
Tabla 24. Parámetros del diseño hidráulico, estructural y operativo del tanque estercolero 80
Tabla 25. Parámetros del diseño hidráulico, estructural y operativo de las rejillas y tamiz de criba 81
Tabla 26. Parámetros del diseño hidráulico, estructural y operativo de la trampa de grasas 82
Tabla 27. Parámetros del diseño hidráulico, estructural y operativo del sedimentador primario 82
Tabla 28. Parámetros del diseño hidráulico, estructural y operativo del tanque séptico 83
Tabla 29. Parámetros del diseño hidráulico, estructural y operativo del FAFA 84
Tabla 30. Parámetros del diseño hidráulico, estructural y operativo del lecho de secado 85
Tabla 31. Levantamiento de procesos existentes – PTAR centro de sacrificio animal municipal 86
Tabla 32. Actividades de operación y mantenimiento PTAR de La Vereda La Florida y el centro de sacrificio animal municipal periodo Enero-Julio 2018 94
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Tabla 33. Equipo recomendado para operación y mantenimiento en el diseño actual de la PTAR del centro de sacrificio animal municipal 96
Tabla 34. Cumplimiento actividades recomendadas para operación y mantenimiento en el diseño actual de la PTAR del centro de sacrificio animal municipal 98
Tabla 35. Cumplimiento actividades recomendadas para operación y mantenimiento por el RAS 2017 107
Tabla 36. Caracterización de vertimientos PTAR del centro de sacrificio animal municipal 112
Tabla 37. Verificación del cumplimiento de la resolución 0631/2015 de la caracterización de vertimientos año 2017 y 2019 PTAR del centro de sacrificio animal municipal 113
Tabla 38. Eficiencias de remoción año 2017 y 2019 PTAR del centro de sacrificio animal municipal 114
Tabla 39. Caracterización de vertimientos de la vereda La Florida PTAR 123
Tabla 40. Verificación de cumplimiento de la resolución 0631/2015 para caracterización de vertimientos año 2017 y 2019 PTAR de la vereda La Florida 124
Tabla 41. Eficiencias de remoción año 2017 y 2019 PTAR de la vereda La Florida 125
Tabla 42. Verificación de cumplimiento del parámetro “Temperatura” en base a la resolución 0631/2015 de la caracterización de vertimientos año 2017 y 2019 PTAR de la Vereda La Florida 127
Tabla 43. Objetivo 3 del PSMV 2016-2025 del Municipio de Piendamó -Cauca 136
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LISTA DE ANEXOS
Anexo A. Caracterización de vertimientos año 2017 PTAR del centro de sacrificio animal municipal 153
ANEXO B. Caracterización de vertimientos año 2017 PTAR de la vereda La Florida 154
ANEXO C. Caracterización de vertimientos año 2018 PTAR de la vereda La Florida – Reporte CRC 155
ANEXO D. ANEXO 4. Presentación proyecto PTAR de la Vereda La Florida. 156
ANEXO E. Memoria del diseño hidráulico de la PTAR de la Vereda La Florida. 157
ANEXO F. Planos del diseño de la PTAR de La Vereda La Florida. 158
ANEXO G. Fotografías del diseño de las unidades de tratamiento de la PTAR del Centro de Sacrificio Animal del Municipio de Piendamó. 159
ANEXO H. Bitácora para la valoración de PTARS del Municipio de Piendamó. 160
ANEXO I. Cotización de equipos para trabajo de campo en plantas de agua residual. 161
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RESUMEN
Con el fin de proteger los recursos hídricos se han propuesto distintas formas de depurarlo de la contaminación que arrastra a través de todo su ciclo de uso. Las plantas o sistemas de tratamiento de agua residual permiten la evacuación y separación de la contaminación agregada sobre la matriz líquida, generando impactos positivos sobre el ambiente y la sociedad, disminuyendo las posibilidades de problemas sanitarios y, por ende, aumentando la calidad de vida de la población. A partir de esto, es indispensable conocer y verificar las condiciones de operación que permiten analizar el desempeño del sistema de tratamiento, para proveer una visión clara sobre su funcionamiento real y facilitar la mejor base posible para proyectos de mejora y optimización.
En Colombia y el mundo mediante los objetivos de desarrollo sostenible y otros acuerdos se han adoptado planes y formas orientados a la mejora del uso y tratamiento del agua. Teniendo en cuenta estas consideraciones, en este proyecto se realizó un diagnóstico de las condiciones de diseño, construcción y operación de las plantas de tratamiento de agua residual de la vereda La Florida y del centro de sacrificio del Municipio de Piendamó, mediante la modalidad de pasantía institucional, con el fin de evidenciar factores y elementos que proporcionen una visión clara del desempeño del sistema y a su vez el planteamiento de oportunidades de mejora u optimización de sus procesos.
La pasantía consistió en realizar un análisis técnico y operacional de las unidades construidas y diseñadas a partir de información histórica y actual de caracterización de vertimientos, hojas de diseño y observación continua del trabajo de mantenimiento y operación del operario de los sistemas de tratamiento. El estudio mostró deficiencias en la operación y mantenimiento, debido a la frecuencia con la que se realiza dicho proceso, la cual mostró que no eran suficientes para garantizar las eficiencias de reducción requeridas para cumplir con la normatividad ambiental aplicable. A partir de las hojas de diseño proporcionadas para el análisis se encontró que algunas unidades fueron diseñadas, pero no construidas, como el caso de los sedimentadores primarios de la PTAR del centro de sacrificio animal municipal. Para la caracterización de vertimientos de la PTAR del centro de sacrificio se realizaron 2 muestreos y se contó con 1 informe de caracterización realizado por la Secretaria de Desarrollo Económico y Ambiental, por el contrario, para la PTAR de la vereda la Florida se realizaron 3 muestreos y se contaron con datos de caracterización de 2 muestreos de la Corporación Autónoma Regional del Cauca (CRC). Las caracterizaciones de ambos sistemas de tratamiento arrojaron un incumplimiento de la norma de vertimientos, Resolución 0631/2015, para la DQO y DBO5. Para la PTAR del centro de sacrificio animal solo en 1 ocasión, se cumplió con el valor de
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DQO establecido por la norma, donde presentó un valor de 288 mg/l. No obstante, la PTAR de la Vereda La Florida, para el parámetro de DBO5 y DQO cumplieron en 3 y 2 ocasiones, teniendo valores de 72, 47.7, 87.5, 30 y 180mg/l.
Palabras clave: PTAR, agua residual, Filtros biológicos, Piendamó-Cauca.
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ABSTRACT
In order to protect water resources, different ways have been proposed to purify it of the pollution that it carries throughout its cycle of use. Wastewater treatment plants or systems allow the evacuation and separation of aggregate contamination on the liquid matrix, generating positive impacts on the environment and society, reducing the possibilities of health problems and, therefore, increasing the quality of life of the population. From this, it is essential to know and verify the operating conditions that allow analyzing the performance of the treatment system, to provide a clear view of its actual operation and to provide the best possible basis for improvement and optimization projects.
In Colombia and the world through the objectives of sustainable development and other agreements have adopted plans and forms aimed at improving the use and treatment of water. Taking into account these considerations, in this project a diagnosis of the design, construction and operation conditions of the wastewater treatment plants of the La Florida district and the slaughter center of the Municipality of Piendamó was made through the internship modality institutional, in order to evidence factors and elements that provide a clear vision of the performance of the system and in turn the approach of opportunities for improvement or optimization of their processes.
The internship consisted in carrying out a technical and operational analysis of the units built and designed based on historical and current information on the characterization of vertimientos, design sheets and continuous observation of the work of maintenance and operation of the operator of the treatment systems. The study showed deficiencies in the operation and maintenance, due to the frequency with which this process is carried out, which showed that they were not sufficient to guarantee the reduction efficiencies required to comply with the applicable environmental regulations. From the design sheets provided for the analysis, it was found that some units were designed, but not constructed, as in the case of the primary sedimentation plants of the WWTP of the municipal animal sacrifice center. For the characterization of discharges from the WWTP of the slaughter center, 2 samplings were carried out and a characterization report was carried out by the Ministry of Economic and Environmental Development. On the other hand, for the WWTP of the village of Florida, 3 samplings were carried out. and characterization data of 2 samplings of the Regional Autonomous Corporation of Cauca (CRC) were counted. The characterizations of both treatment systems showed a breach of the dumping standard, Resolution 0631/2015, for COD and BOD5. For the WWTP of the animal slaughtering center only on 1 occasion, the COD value established by the standard was met, where it presented a value of 288 mg / l. However, the PTAR of
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the La Florida District, for the parameter of BOD5 and COD, complied on 3 and 2 occasions, having values of 72, 47.7, 87.5, 30 and 180mg / l.
Keywords: WWTP, wastewater, biological filters, Piendamó-Cauca.
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INTRODUCCIÓN
La contaminación del recurso hídrico a causa del aumento del volumen de los residuos líquidos, provenientes principalmente de las actividades humanas donde éste es usado, ha ido en aumento. Esto se ha convertido en un problema ambiental, económico y social a nivel mundial, ya que una inadecuada gestión en la recolección, tratamiento y disposición final de las aguas servidas puede aumentar la tasa de morbilidad de una población, desequilibrar un ecosistema y además representa un aumento en la inversión del proceso de potabilización del agua para el consumo. A causa de esto, países desarrollados y en vía de desarrollo han adoptado prácticas y tecnologías que permiten mantener criterios mínimos de calidad del agua, que garantizan la estabilidad del recurso para los diferentes usos dados y mantener el equilibrio del sistema natural basado en la capacidad de asimilación de un efluente, donde eventualmente son vertidas las aguas residuales. (Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, 2004, p.4) A pesar de las dificultades que se presentan en el país, para el control del agua residual, algunas Autoridades Ambientales Regionales han logrado llevar a cabo la construcción y operación de sistemas de tratamiento de agua residual, como es el caso del Municipio de Piendamó, Cauca, que con el apoyo de la Corporación Autónoma Regional del Cauca-CRC y las autoridades municipales se han construido cinco Plantas de Tratamiento de Agua Residual (PTAR) como lo son La PTAR San Cayetano, Primavera, Los Alpes, Centro de Sacrificio y Vereda La Florida. Estos sistemas de tratamiento, están orientados a tratar agua de tipo residual doméstica, con excepción del agua residual tratada en la PTAR del centro de sacrificio, la cual se caracteriza por ser de tipo industrial y por contener una carga orgánica muy superior al influente de los demás sistemas. Teniendo en cuenta el contexto colombiano, es inusual que para un solo municipio se construya dicha cantidad de plantas de tratamiento, pero este es un caso particular, ya que la topografía del municipio no permite comunicar a una sola planta con toda la red de alcantarillado municipal, haciendo necesario la incorporación de sistemas de gestión del agua residual descentralizados. Por otra parte, a causa de que dichas PTAR’s se encuentran construidas hace varios años, estas se han ido deteriorado, por lo que el municipio actualmente se encuentra realizando un proyecto para la mejora de dichos sistemas, esto con el fin de garantizar un adecuado control del agua residual. Hasta el momento se ha realizado el diagnostico de diseño y operación de tres de las cinco PTAR’s existentes, por lo que el presente documento se enfoca en el diagnóstico de las dos plantas restantes a las cuales no se les ha realizado la evaluación, estas son
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conocidas como La PTAR del Centro de Sacrificio Municipal y La PTAR de la Vereda La Florida. La PTAR de La Florida, fue construida en la vereda La Florida, la cual es una población que hace parte del sector rural del Municipio de Piendamó. Esta es la planta más nueva y recientemente construida en Piendamó, ya que fue diseñada en el año 2011 y construida en el año 2012 para una población de actual (año 2011) de 196 habitantes y una población futura de 284 habitantes (año 2016). Esta PTAR cuenta con un sistema de tanque séptico (TS), filtro anaerobio de flujo ascendente (FAFA) y un filtro fitopedológico basado en una planta de tipo acuática conocida como papiro.
La PTAR del Centro de Sacrificio, fue construida dentro del casco urbano del municipio y fue orientada para realizar el tratamiento del agua residual proveniente del sacrificio de ganado vacuno. El año de construcción y diseño no es claro, a causa de que la información disponible sobre la misma es escasa debido a su antigüedad. Por información directa de la Secretaria de Desarrollo Agropecuario y Económico (SDAE) de la Alcaldía de Piendamó-Tunia y el operario de la planta, se estima que esta planta tiene aproximadamente 20 años, por lo que puede decirse que fue construida en el año 1998. Esta PTAR cuenta con un sistema de tanque séptico (TS) y filtro anaerobio de flujo ascendente (FAFA), además su efluente no se vierte directamente sobre un afluente natural, sino que se conecta directamente por medio de tubería a otra PTAR (PTAR Betania), donde se trata principalmente agua residual doméstica.
A partir de esto, es importante tener en cuenta aspectos claves que permitan evidenciar de la mejor forma las características del sistema que proporcionen una base para la propuesta de alternativas de mejoramiento u optimización del desempeño de las unidades de tratamiento de cada planta. Para esto, es indispensable conocer las condiciones de operación, diseño y construcción que logren evidenciar puntos críticos del sistema, con los cuales se puedan desarrollar planes de control, de seguimiento y verificación que permitan cumplir con la normatividad de vertimientos actual (Resolución 0631/2015) y evitar sanciones por parte de la autoridad ambiental regional (CRC).
Teniendo en cuenta la necesidad de proteger la calidad de vida y de disminuir la probabilidad de problemas sanitarias a la población del casco urbano adyacente al centro de sacrificio y a la población de La Vereda La Florida del Municipio de Piendamó, este proyecto tuvo como objetivo realizar un diagnóstico de las
condiciones de diseño, construcción y operación de las plantas de tratamiento de agua residual de la Vereda La Florida y del centro de sacrificio del Municipio de
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Piendamó-Tunia, con el fin de brindar información clave que pueda ser utilizada para la toma de decisiones que permitan llevar a cabo un tratamiento adecuado, conforme a las normas ambientales, a los requerimientos del Plan de Saneamiento y Manejo de Vertimientos (PSMV) del municipio y a las exigencias de la Autoridad Ambiental Regional (CRC).
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1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Según la ley de 1993, del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, “se obliga a los Municipios a tomar medidas de mitigación a favor de la protección de los ecosistemas y del medio ambiente en general” (CRC, s.f., párr. 1), por lo que a partir de esto “los Municipios deben presentar a la CRC proyectos relacionados con construcción de redes de Alcantarillado Sanitario, que recojan un porcentaje considerable de las aguas residuales y las transporten a través, de colectores interceptores hasta sus plantas de tratamiento” (CRC, s.f., párr. 2). En base a esto, La Alcaldía de Piendamó-Tunia es el ente encargado actualmente de velar por el correcto funcionamiento y evacuación de las aguas residuales del municipio de Piendamó. Según información obtenida directamente de la secretaria de planeación este municipio cuenta con cinco Plantas de Tratamiento de Agua Residual (PTAR’s), las cuales tratan alrededor del 75% de las aguas servidas. La mayoría de estas plantas de tratamiento fueron construidas hace más de 10 años, por lo que estructural y operativamente se encuentran deterioras en cierto grado, provocando desequilibrios ambientales relevantes a los cuerpos de agua donde son vertidos sus efluentes.
Por otra parte, La Corporación Autónoma Regional de Cauca (CRC), la cual es la Autoridad Ambiental Regional (AAR) encargada de realizar seguimiento y control a las PTAR’s del departamento del Cauca, exige al Municipio de Piendamó cumplir con ciertos parámetros de calidad del efluente vertido, proveniente de las PTAR’s, los cuales permiten garantizar el buen estado de los cauces que lo reciben. Este control se basa en la resolución 0631 del 2015, del Ministerio de Ambiente y desarrollo Sostenible, por la cual se establecen “… parámetros y valores límites máximos permisibles en los vertimientos puntuales a cuerpos de aguas superficiales y a los sistemas de alcantarillado público…” (p.1). En base al estado de las PTAR’s que le compete a este proyecto analizar, a simple vista, puede observarse que la PTAR del centro de sacrificio está gestionando las aguas residuales de forma incompleta, ya que no fue construida de una forma en que se pueda tratar la totalidad del caudal proveniente de este lugar, principalmente las aguas verdes derivadas del lavado de corrales, las cuales no entran a la planta y son vertidas sin ningún tratamiento a una quebrada cercana (Quebrada Los Vivas), lo cual está causando problemas de olores en el sector. El agua residual que no entra como parte del caudal de tratamiento a la planta, hace parte también de los canales de agua lluvia que recorren el centro de sacrificio. En otra instancia, esta es una planta convencional que, debido a su antigüedad ha presentado en varias ocasiones sanciones y suspensión de sus actividades, además de que genera molestias en el tratamiento de la PTAR Betania donde su efluente es vertido y tratado de nuevo.
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En cuanto a la PTAR de la vereda La Florida, es la planta más reciente en cuanto a diseño, construcción y en funcionamiento del municipio, ya que fue puesta en marcha hace apenas 8 años; sin embargo, se requiere evaluar sus procesos, funcionamiento y diseño, con el fin de observar su eficiencia ya que ésta presenta una baja cobertura debido a problemas con la conexión de alcantarillado, a causa de un conflicto entre la población a la que se dirigió el proyecto. A partir de esto, la Alcaldía Municipal requiere evaluar la operación y funcionamiento de la planta, con el fin de verificar si está se encuentra funcionando de forma óptima, a pesar del problema de conexión de más usuarios que se presenta. A partir del comportamiento encontrado en los sistemas de tratamiento del centro de sacrificio y de La Vereda La Florida pertenecientes al Municipio de Piendamó, se hace evidente y necesario identificar y analizar si estos sistemas, están funcionando de forma correcta y de acuerdo al marco normativo ambiental exigido, esto con el fin de proporcionar información útil en la toma de decisiones, propuesta de alternativas de mejoramiento, optimización del sistema o en la operación y manejo de las mismas.
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2. JUSTIFICACIÓN
Colombia ha adquirido en los últimos años compromisos internacionales en tema de la protección del agua, como es el caso de la adopción de los objetivos de desarrollo sostenible de la Organización de las Naciones Unidas (ONU), los cuales según El Departamento Nacional de Planeación (DNP), fueron adoptados en el Documento CONPES 3918; a través de estos, en tema del recurso hídrico se destacan la protección de los océanos (Objetivo 14) y agua limpia y saneamiento (Objetivo 6). A partir de esto, en la gestión integral del recurso hídrico, se hace necesario implementar programas, políticas, planes y sistemas eficientes para el tratamiento del agua. A demás, se debe tener en cuenta que el mal manejo de dicho recurso, principalmente, el de las aguas residuales, pone en riesgo el derecho de las personas a gozar de un ambiente sano (Constitución Política 1991, p.2), debido a que la falta de tratamiento o del tratamiento incompleto de las mismas, puede llegar a desencadenar problemas sanitarios en las poblaciones humanas y desequilibrio en los ecosistemas naturales.
En base a los requerimientos establecidos por las autoridades ambientales, es de suma importancia que las PTAR’s de los municipios, durante su funcionamiento y operación, cumplan con cada una de las exigencias determinadas, esto con el fin de evitar sanciones económicas para el municipio o problemas sanitarios para la población.
Como consecuencia del desarrollo urbanístico, se ha incrementado la demanda de servicios públicos, como acueducto, alcantarillado y electricidad. A partir de esto, los municipios del país se han dado a la tarea del abasto de los mismos, a pesar de las dificultades que ello conlleva. El Municipio de Piendamó no es la excepción, el cual, en las últimas décadas, se ha orientado a incrementar la cobertura de dichos servicios, siendo pioneros en el departamento del Cauca, en cuanto a la prestación del servicio completo de manejo de agua residual, el cual se compone de la red de alcantarillado de tipo combinado y de plantas de tratamiento de agua residual.
A consecuencia de la generación de agua residual y del crecimiento de las actividades en el municipio se ha dado la necesidad de construir varios sistemas de tratamiento que permitan la correcta evacuación del agua residual; no obstante, debido a las limitaciones de los sistemas de tratamiento actuales, se ha observado que los vertimientos líquidos, en su mayoría domésticos, han causado un deterioro en el recurso hídrico de estas poblaciones, ya que según el Plan Básico de Ordenamiento Territorial del Municipio de Piendamó-Tunia (2001-2009), una de las causas de contaminación de sus recursos hídricos son las excretas provenientes principalmente del manejo de aguas residuales. Dicho problema se ha identificado
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originalmente, en los ríos Piendamó , Río Grande o Tunia, Pescador, Quebrada San Buenaventura, Quebrada Colchaespino, Quebrada El Fabian y Quebrada de los Vivas. En el caso del Río Grande o Tunia la contaminación por excretas, se presenta a causa del vertimiento proveniente del agua residual del centro de sacrificio municipal de Piendamó , por lo que se hace evidente la necesidad de revisión de dicha planta de tratamiento.
Por otra parte, también se ha evidenciado que la actividad ganadera, los desechos industriales y los lavaderos de vehículos, también aportan al problema del deterioro de los efluentes de estos municipios. Adicionalmente otros recursos hídricos como la Quebrada Loma corta, Agua Azul o Santa Helena y la Quebrada Farallones, presentan problemas de contaminación con sedimentos. (Alcaldía Municipal de Piendamó Cauca, 2009, p.93)
Estos aspectos evidenciaron la necesidad que tiene el Municipios de Piendamó de realizar un estudio diagnóstico sobre las condiciones de diseño, funcionamiento y operación de sus plantas de tratamiento de agua residual, con el fin de obtener elementos claros que puedan ser utilizados para la formulación de una propuesta de mejoramiento del sistema de tratamiento actual, el cual permita garantizar una adecuada gestión del agua residual, teniendo en cuenta los criterios establecidos por las autoridades ambientales y los requerimientos del PSMV vigente.
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3. OBJETIVOS
3.1. OBJETIVO GENERAL
Realizar un diagnóstico de las condiciones de diseño, construcción y operación de las plantas de tratamiento de agua residual de la Vereda La Florida y del centro de sacrificio del Municipio de Piendamó
3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Analizar las condiciones de diseño, construcción y operación de las plantas de tratamiento de agua residual de la Vereda La Florida y del centro de sacrificio del Municipio de Piendamó
Analizar el desempeño actual de las plantas de tratamiento en estudio, en términos de eficiencias de reducción de DQO, DBO5 y Sólidos Totales.
Formular una propuesta de acciones de mejora del funcionamiento de las plantas de tratamiento teniendo en cuenta los requerimientos del Plan de Saneamiento y Manejo de Vertimientos establecidos para Colombia.
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4. ANTECEDENTES
4.1. PANORAMA DEL AGUA RESIDUAL EN COLOMBIA
La producción de aguas residuales ha estado en constante crecimiento a causa, del aumento poblacional, lo cual aporta en gran medida al deterioro del recurso hídrico y al nivel de disponibilidad para los distintos usos dados por la actividad humana. Según el Sistema de Información Ambiental de Colombia (SIAC), del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible (2014), la distribución de la demanda hídrica en el país se da principalmente en el sector agrícola, el cual demanda alrededor del 46.6% del agua en el territorio nacional, seguido del sector energético con un 21.5%, el sector pecuario con 8.5%, el doméstico e industrial con un 8.2% y 5.9%.
Tabla 1. Demanda hídrica nacional por sector usuario
Sectores Uso (mm3) Porcentaje (%) Doméstico 2.963,4 8,2 Agrícola 16.760,3 46,6 Pecuario 3.049,4 8,5 Acuícola 1.654,1 4,6 Industria 2.106 5,9 Energía 7.738,6 21,5
Hidrocarburos 592,8 1,6 Minería 640,6 1,8
Servicios 481,8 1,3 Total nacional 35.987,1 100
Nota: Adoptado del IDEAM, 2015. Es de destacar que, en la cuantificación de la demanda hídrica industrial, se tuvo en cuenta el uso por el sector manufacturero y la agroindustria del sacrificio animal, esto según el Estudio Nacional del Agua, (2014, p.154), lo cual es importante tener en cuenta debido al contexto del presente proyecto. En base al boletín tecnológico de tratamiento de aguas residuales de la Superintendencia de Industria y Comercio (2014), quienes reportan en base a datos disponibles en el Sistema de Información Ambiental de Colombia (SIAC), del Ministerio de Vivienda, que “en el país el 96% de las aguas residuales domesticas
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e industriales no son tratadas” (p.8), por lo que la carga neta vertida en los cuerpos de agua es cada vez mayor. A raíz de esto, en el SIAC se reporta datos de un estudio realizado en 2012, donde se demuestra que se vertieron en este año alrededor de 3’726.517 toneladas de carga neta; además figura que “El 80% de la carga de DBO5 fue aportada por 55 municipios, principalmente áreas metropolitanas y ciudades grandes del país como Bogotá, Medellín, Cali, Barranquilla, Cartagena, Bucaramanga, Cúcuta, Villavicencio y Manizales” (IDEAM, 2015, p.251), por lo que se observa que la contaminación es dada por las concentraciones de población más grandes del país, centrada principalmente hacia el centro y norte de la nación. La carga neta se evaluó respecto a 3 sectores usuarios del agua, como lo son el sector agrícola (cultivos de café), el sector industrial y doméstico, analizando parámetros de Demanda Bioquímica de Oxigeno (DBO5), Demanda Química de Oxigeno (DQO), Solidos Suspendidos Totales (SST), Nitrógeno Total (NT) y Fosforo Total (PT), con lo que se determinó que el sector usuario doméstico es el que mayor carga neta potencialmente vertida aporta en los sistemas hídricos del país y seguido se sitúa el sector industrial.
Figura 1. Cargas contaminantes potencialmente vertidas a los sistemas hídricos (año 2012) Tomado del “Estudio Nacional del Agua 2014” por El Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, 2015, p. 249. Recuperado de: http://documentacion.ideam.gov.co/openbiblio/bvirtual/023080/ENA_2014.pdf
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Como se observa, a pesar de que el sector industrial y doméstico, demandan el recurso hídrico en un menor porcentaje que los demás sectores usuarios, estos son los mayores aportantes de carga neta a la red hídrica del país. 4.1.1. Tratamiento del agua residual en Colombia
A nivel mundial y nacional se han ido adelantando proyectos que permiten garantizar el mantenimiento y disponibilidad del agua en el tiempo. Aunque los esfuerzos por tratar el cien por ciento del agua residual, no han sido suficientes, se han podido evidenciar algunos avances en el área, como es el caso de la gestión de la Corporación Autónoma Regional de Cundinamarca (CAR), la cual “…ha venido desarrollando un programa que cuenta con recursos de crédito del Banco Interamericano de Desarrollo (crédito CAR- BID), mediante el cual se construyeron 21 sistemas de tratamiento de agua residual (STAR) en municipios de la cuenca alta del río Bogotá.” (Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, 2014, p.7) Por otra parte, en base al Informe Técnico sobre Sistemas de Tratamiento de Aguas Residuales en Colombia, de la Superintendencia de Servicios Públicos Domiciliarios (SSPD), el país cuenta con 480 municipios (equivalente al 43.5% de los municipios del país) con sistemas de aguas residuales, los cuales suman un total de 583 STAR (2013, p.27) de los que se reportan 83 fuera de operación; sin embargo, hay 13 de estos en construcción y próximos a operar (2013, p.30). Se expone que el 54% (258) de los municipios con STAR construida son pequeños prestadores, es decir, que cuentan con menos 2500 suscriptores, y que el porcentaje restante comprende a grandes prestadores, es decir, que cuentan con más de 2500 suscriptores. En este reporte, se destaca que los departamentos de Amazonas y Guaviare reportan información de la existencia de STAR, pero no cuentan con ninguno en operación; además se dice que el departamento de Quindío, reporta un 100% de STAR, pero únicamente da reportes de tratamiento del agua residual en un 25% de sus municipios.
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Figura 2. Municipios que cuentan con STAR por departamento Tomado del “Informe Técnico sobre Sistemas de Tratamiento de Aguas Residuales en Colombia” de la Superintendencia de Servicios Públicos Domiciliarios (SSPD), 2013, p.28. Recuperado de: https://docplayer.es/17466951-Informe-tecnico-sobre-sistemas-de-tratamiento-de-aguas-residuales-en-colombia.html En esta figura se reportan valores de la cantidad de municipios por departamento que cuentan con STAR (barra morado oscuro), y la cantidad de municipios por departamento, en porcentajes, que realmente tiene en operación y reportan el tratamiento de sus aguas residuales (barra morado claro). Según el mismo reporte, en el país hay municipios que cuentan con más de un STAR, de los cuales destacan Barbosa, Barrancabermeja, Ibagué, Montería, Tame, Tocacinpá, Valledupar, Zipaquirá, Tenjo, Madrid, Maicao, Monteria, Planeta Rica, Chinu, Flandes, Cartago y Calcedonia. A continuación, se muestra en la Figura 4, la distribución en el mapa del país de la presencia y ausencia de STAR.
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Figura 3. Distribución la presencia y ausencia de STAR Tomado del “Informe Técnico sobre Sistemas de Tratamiento de Aguas Residuales en Colombia” de la Superintendencia de Servicios Públicos Domiciliarios (SSPD), 2013, p.29. Recuperado de: https://docplayer.es/17466951-Informe-tecnico-sobre-sistemas-de-tratamiento-de-aguas-residuales-en-colombia.html En esta figura se evidencia la distribución de la existencia STAR en el país, tiene a darse por lo general en las zonas más pobladas del país y donde, por lo general, se mueve le economía del país. También se destaca la ausencia de STAR, en los lugares vistos a nivel nacional como un nivel económico más bajo o con problemas sociales y abandono del estado. Adicionalmente, para abarcar mayor profundidad en el panorama del agua residual en Colombia, se exponen los siguientes datos:
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Tabla 2. Panorama general del caudal del agua residual en Colombia al 2012
Factor Dato Caudal medio vertido 74.27 m3/s
Caudal de diseño o capacidad total instalada de tratamiento de aguas residuales
39.6 m3/s
Caudal medio de agua tratada 23.18 m3/s Nota: Cabe destacar que en la estimación del caudal de diseño o capacidad instalada se tuvieron en cuenta los STAR fuera de operación, por lo que es de notar que, si estos entran en operación, no se alcanzaría a tratar la demanda del caudal promedio vertido, por lo que los STAR reportados al 2012, no fueron suficientes. Adoptado del “Informe Técnico sobre Sistemas de Tratamiento de Aguas Residuales en Colombia” de la Superintendencia de Servicios Públicos Domiciliarios (SSPD), 2013, p.31-33. En base al tipo de tratamiento que predomina en el país se tiene que 224 STAR (84%), están diseñados para realizar un tratamiento de tipo secundario y 47 STAR (43.2%) para tratamiento preliminar y secundario. A razón de esto, se observa que del caudal medio de agua tratada 13.5 m3/s son tratados por STAR diseñados en base a tratamientos biológicos y 10.01 m3/s por tratamientos preliminares y primarios. (SSPD, 2013, p.34-35). 4.1.2. Estudios de diagnósticos del estado actual de PTAR’s en Colombia
Es posible observar a lo largo del territorio nacional, un comportamiento similar en la gestión de las aguas residuales, es decir, que se puede evidenciar los avances que el país ha tenido en cuanto al manejo del recurso hídrico. En primer lugar, se tiene que en 2015 fue presentado en la Facultad Tecnológica de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas el trabajo de grado Diagnóstico y Evaluación del Estado Actual de la PTAR de Sector las Huertas del Municipio de Soacha con Base en las Condiciones Socioeconómicas de la Población, presentado por Sánchez Castillo, como requisito para optar por el título de Ingeniero Civil. La investigación es una evaluación del impacto del nivel socioeconómico de la población en la situación actual de la PTAR del sector Las Huertas del municipio de Soacha, lo cual se realizó con el fin de determinar la incidencia del tipo de población a la cual atendía dicho sistema de tratamiento. A demás, pretendió generar alternativas de solución al problema de incorrecta e incompleta remoción de la carga contaminante que entraba a la PTAR, lo cual se presentaba a causa de no haber
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tenido en cuenta en su diseño el tipo de población a atender, de modo que se afectaba directamente la operación de la misma. En primera instancia, se analizaron las condiciones de operación y diseño actuales de la PTAR, se determinó la carga contaminante del influente y la incidencia sobre dicho factor, del estrato socioeconómico de los habitantes que se atendían, esto, mediante un estudio del comportamiento y caracterización de la población. A partir de ello fue posible comprobar que las características socioeconómicas de la población del sector de Las Huertas de Soacha, tuvo un impacto directo en la situación actual de la PTAR, ya que debido a estas características se alteraba la concentración de la carga contaminante de las aguas domesticas que entraban a la planta. A demás, se logró comprobar que las características socioeconómicas de la población cubierta por la PTAR en estudio, tenían una incidencia relevante sobre la carga contaminante teórica utilizada en el diseño. Ya que, teniendo en cuenta las características socioeconómicas de la población, dicha carga incremento 3.5 veces más que la carga teórica usada en el diseño, lo cual evidencio un subdimensionamiento de la planta, y una incapacidad de la misma por tratar la carga orgánica demandada. Otro caso que evidencia la necesidad y relevancia de realizar diagnósticos de operación y diseño de una PTAR, en una actividad de formulación de propuestas de mejoramiento de sistemas de tratamiento de aguas residuales que permitan garantizar la correcta gestión de las aguas servidas, se condensa en un trabajo de grado sobre el Diagnostico del Estado Actual de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Domesticas (PTARD) del Aeropuerto El Edén de Armenia, presentado en 2013 por Cabezas Sánchez, en la Facultad de Ciencias Básicas de la Universidad Autónoma de Occidente, como requisito para optar por el título de Administrador Ambiental. Este estudio se centra en evaluar el funcionamiento de la planta de tratamiento de aguas residuales domesticas (PTARD) del aeropuerto El Edén de Armenia. Lo cual se realizó mediante un diagnóstico estructural y funcional del estado de la PTARD, una comparación de las características fisicoquímicas de los vertimientos con la normatividad ambiental vigente y finalmente se abordó el problema a través de la formulación de alternativas teóricas de mejoramiento a los procesos de la PTARD. Inicialmente, el problema planteado hace referencia principalmente a una inadecuada proyección del crecimiento de la población a atender actualmente, ya que la PTARD, la cual fue construida en un principio para tratar el agua residual del aeropuerto proveniente de sanitarios, grifos, duchas y aseo, ya no daba abasto en la correcta remoción de la carga orgánica del influente, debido a que la población del personal aeroportuario, el número de pasajeros y el tamaño de la institución habían crecido a tal punto de que se excedido la capacidad de tratamiento del sistema, provocando de la misma forma, un crecimiento en el aporte a la contaminación a la fuente hídrica receptora, la cañada El Cántaro. A partir del análisis de los parámetros fisicoquímicos del efluente, se determinó que estos no
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cumplían con la normatividad de vertimientos, lo cual podría incurrir en una sanción ambiental. En cuanto al diseño y estructura, se formularon propuestas de mejoramiento de algunas instalaciones hidráulicas, con el fin de optimizar los procesos. En este estudio se puede observar que la proyección de la población es un criterio determinante en cuanto al correcto funcionamiento y operación de una PTAR durante un periodo determinado de tiempo. Lo cual es importante verificar durante el diagnostico a realizar, con el fin de evaluar si el diseño de los sistemas a evaluar está tratando correctamente la carga orgánica actual y a partir de ello lograr dar las formulaciones de mejora que pertinentes para este caso.
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5. MARCO TEÓRICO
5.1. CARACTERÍSTICAS DEL AGUA RESIDUAL
El conocimiento acerca de las características del agua residual es fundamental, a la hora de emprender proyectos de infraestructura para el tratamiento, transporte y evacuación de la misma. Estas características, hacen referencia en general, a la composición del agua residual donde se evidencian sus propiedades físicas, químicas y biológicas las cuales permiten identificar el tipo de tratamiento con el cual se cumplirá la normativa ambiental vigente para el área de estudio, el diseño y estructura donde se gestiona el recurso, el tipo de alcantarillado o sistema de transporte a aplicar y los estudios de caracterización pertinentes a realizar.
Existen diversos tipos de agua residual, las cuales son clasificadas en base a su origen y nivel de contaminación. Cabe mencionar, que las características del agua residual, están arraigadas principalmente a su procedencia, es decir, que el lugar y actividad de origen definirán sus propiedades, por lo que es importante identificar este factor en la fase inicial de cualquier proyecto de gestión de este recurso, ya que partir de ello se definirá el proceso de tratamiento correspondiente. A partir de esto, a continuación, se mencionan los tipos de aguas residuales más comunes:
5.1.1. Aguas residuales domésticas: son el tipo de agua residual que se genera en mayor proporción en un área urbana y son originadas principalmente en las actividades humanas diarias en lugares como viviendas e instalaciones comerciales de tipo público o privado. Están compuestas especialmente de materiales fecales y aguas grises generadas en el lavado y limpieza. “Sus contaminantes principales contienen agentes patógenos, materia orgánica, nitrógeno y fosforo” (Paciente, Angle, 1990, p.6) En la Tabla 4 se presenta la composición típica del agua residual domestica según Metcalf y Eddy (1995).
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Tabla 3. Composición típica del agua residual doméstica
Nota: Composición típica del agua residual doméstica en base a parámetros fisicoquímicos estándar, usados en la evaluación de la calidad del agua. Con la cual, se da una descripción cualitativa en base a la concentración presentada por parámetro. Adaptado de “Ingeniería de Aguas Residuales, Redes de Alcantarillado y Bombeo” De: Ingeniería de aguas residuales: redes de alcantarillado y bombeo por Metcalf y Eddy. A. Garcia, Ed. 3ra Edición. 1 Madrid, España. 1995 1- 504.
5.1.2. Aguas residuales pecuarias: este tipo de agua residual es aquella proveniente de la actividad ganadera. En este caso la contaminación del recurso hídrico, se genera a partir de la forma en como es desarrollada la actividad. Si la actividad ganadera se desarrolla de forma intensiva, los vertidos que se generan a los cauces, generalmente son directos, concentrados, localizados y constantes. Cuando la actividad se desarrolla de forma no estabulada, es decir, que el ganado deambula libremente, se provoca una contaminación del recurso hídrico de forma difusa, la cual es difícil de tratar, ya que está determinada por fenómenos hidrológicos como la escorrentía (Paciente, 1990, p.12). Su carga está dada principalmente por material fecal, ya que está compuesta en gran proporción por los residuos fecales de los animales pecuarios.
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Según Monzón, López, Burgos, Gonzales, (2001), la carga contaminante de las aguas residuales provenientes de la actividad pecuaria, está dada por la carga orgánica que pueden aportar los residuos de los animales usados en esta actividad. Es medida en términos de DBO5 en unidades de libra/libra de ave/día y está dada por los residuos totales (heces y orina) de los animales pecuarios, lo cual es presentado en la Tabla 5.
Tabla 4. Carga contaminante de los residuos animales pecuarios
Animal Peso medio del animal (kilos)
Residuos totales (Kg/cab.día)
DBO5
Ganado bovino 363 18-27 0.45-0.68 Vacas 590 44 0.91 Pollos - 0.050 0.0044**
Gallinas - 0.059 0.0044** Cabras y ovejas - 7 0.160
Pavos 6.8 0.41 0.023 Patos 1.6 - 0.005-0.029
Caballos - 37 0.0360 Nota: Carga contaminante de los residuos animales pecuarios, con potencial de contaminación agua. A partir, de esto se logra determinar la carga contaminante potencial de cada residuo, la cual es medida en términos de DBO5, a partir de la masa total promedio producida por cabeza de animal al día. Adaptado de “Introducción a la Ingeniería Sanitaria y Ambiental, Santander: Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos” por Monzón, I., López, J., Burgos, A., Gonzales, J., 2001.
5.1.3. Aguas residuales industriales: este tipo de aguas residuales presentan materiales de tipo orgánico, inorgánico o en suspensión que son usados en los procesos industriales de producción. La composición de este tipo de agua residual es muy variable, ya que depende de la actividad de la industria que la esté generando. Cabe mencionar, que en este caso las aguas de escorrentía que estén asociadas al área de desarrollo de la actividad industrial, también serán consideradas aguas residuales industriales ya que pueden incorporar gran cantidad de materiales asociados a la actividad, durante el arrastre. Este tipo de agua residual es tan variable como lo es la propia actividad industrial, por lo que así mimos es su composición. Por ejemplo, su carga orgánica varía según el proceso, ya que en muchos casos en la mayoría de los procesos se usan únicamente sustancias inorgánicas y tóxicas, y en otros casos como en las industrias papeleras, centros de sacrificio o mataderos, fábricas de curtidos, alcoholes, levaduras, aceites, lavanderías y lecherías tienen vertidos fundamentalmente orgánicos. A partir de
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esto se evidencia la dificultad de obtener una caracterización general de este tipo de agua residual, sin embargo, en estas aguas residuales se pueden observar por lo general, metales pesados, elevadas cargas inorgánicas, sales, ácidos, bases, tóxicos bioacumulables y productos radioactivos.
5.1.3.1. Aguas residuales producidas en los centros de beneficio o de sacrificio de ganado: Como se vio anteriormente, en la industria cárnica, más específicamente en el proceso de sacrificio, la carga orgánica del agua residual es alta, esto a causa de las actividades diarias que se dan en este tipo de centros de beneficio en las cuales de producen elementos como sangre, grasas y estiércol. El proceso principal, donde estos elementos se mezclan y dan origen al agua residual en estos establecimientos, es el proceso de lavado, el cual se realiza diariamente en los corrales donde se agrupan los animales y posterior a la actividad de sacrificio. Aunque la sangre debe ser recogida y separada para ser gestionada como residuo peligroso, a causa de la dificultad del proceso de sacrificio en muchas ocasiones está no es gestionada de dicha forma en su totalidad, por lo que el sistema de tratamiento debe estar en la capacidad de remover la carga orgánica proporcionada por una cantidad considerable de este elemento.
Por otra parte, según Stecher y Ruprechet del GTZ - German Agency for Technical Cooperation (1991), la composición típica promedio del agua residual de un centro de sacrificio, es la siguiente:
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Tabla 5. Composición típica promedio del agua residual de un centro de sacrificio
Sustancias sedimentables, ml/l 10 Grasa, mg/l 108 PH 7 Nitrógeno (N), mg/l 145 Sustancias no disueltas mg/l 580 Pentoxido de fósforo, mg/l 19 Sólidos fijos, mg/l 81 Óxido de potasio, mg/l 29 Sólidos volátiles, mg/l 498 Óxido de calcio, mg/l 131 Sustancias disueltas, mg/l 1206 Consumo de KMnO4, mg/l 154 Sólidos fijos, mg/l 272 DBO5, mg/l 838 Sólidos volátiles, mg/l 934 Alcalinidad, ml ácido/l 7
Nota: Se proporciona la composición típica promedio del agua residual de un centro de sacrificio, para un contexto general, pero será tomado como base para guía del presente estudio. Adaptado del “Manual de disposición de aguas residuales; tomo I y II” por GTZ - German Agency for Technical Cooperation, 1991.
5.2. TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL Consiste principalmente en la aplicación y desarrollo de una serie de procesos físicos, químicos y biológicos que permiten la remoción o control de la contaminación generada al recurso hídrico, esto con el fin de mantener la calidad ambiental de un ecosistema, principalmente de fuentes de agua superficiales, donde normalmente son vertidas las aguas servidas. 5.2.1. Niveles de Tratamiento: hace referencia a las etapas del proceso de descontaminación del agua residual. Se tiene que los niveles de tratamiento son los siguientes:
Pretratamiento: es el inicio del tratamiento del agua residual. En este caso, se hace uso de procesos netamente físicos, donde los materiales gruesos y residuos de gran tamaño son removidos, con el fin de evitar problemas operacionales debido a daños en los equipos y unidades de tratamiento posteriores. Para este proceso son utilizados rejillas (solidos gruesos), desarenadores, para retirar partículas pesadas como arena, grava y semillas y trampas de grasa.
Tratamiento primario: en esta parte del tratamiento, es donde se hace uso principalmente de tratamientos físicos o fisicoquímicos, en el cual se remueve un porcentaje significativo de la materia orgánica y de los sólidos suspendidos del agua residual. Según el RAS- TITULO E del Ministerio de Desarrollo Económico (2000)
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“El efluente del tratamiento primario usualmente contiene alto contenido de materia orgánica y una relativamente alta DBO” (p.12). En este proceso se generan principalmente procesos de sedimentación primaria, de la cual se obtiene como producto principal lodo. (Gobierno de México, s.f., p.1)
Tratamiento secundario: en ese nivel de tratamiento, se hace uso, del tratamiento biológico, donde se emplean microorganismos para consumir la parte de los contaminantes que no fueron removidos en el tratamiento primario, principalmente los sólidos que presentan tamaño coloidal e inferior. Las eficiencias de remoción de este tipo de tratamiento se dan alrededor del “85% de la DBO y SS, aunque no remueve cantidades significativas de nitrógeno, fósforo, metales pesados ni organismos patógenos” (Ministerio de Desarrollo Económico, 2000, p.57)
Tratamiento terciario o avanzado: en este momento del tratamiento, se hace uso de un tratamiento avanzado, cuando el interés es eliminar contaminantes o nutrientes específicos, como pueden ser metales pesados o compuestos de nitrógeno y fósforo. Por otra parte, en base al RAS-TITULO E del Ministerio de Desarrollo Económico (2000), se puede definir este nivel de tratamiento como: “Un proceso de tratamiento fisicoquímico o biológico usado para alcanzar un grado de tratamiento superior al de tratamiento secundario” (p.12).
5.2.2. Tratamiento fisicoquímico: este tratamiento tiene como finalidad la alteración de parámetros y características físicas del agua residual mediante la adición de productos químicos. Normalmente, estas sustancias son materiales estables que permiten, por lo general, la separación de partículas susceptibles de desestabilización de la fase acuosa. Los principales procesos fisicoquímicos son: Coagulación-floculación, sedimentación y filtración.
El proceso de coagulación-floculación, consiste en la adición de reactivos químicos que permiten la desestabilización de las partículas coloidales presentes en el agua residual. Estas sustancias químicas denominadas coagulantes (sales o polímeros naturales), permiten que dichas partículas obtengan una carga determinada y opuesta a la de otros colides, esto con el fin de que estos se unan unos con otros y poder obtener una partícula con mayor masa, que posteriormente, por efecto de la gravedad logre almacenarse en el fondo de la unidad de tratamiento. La sedimentación ocurre justo en el momento cuando la partícula inicia su descenso al fondo de la unidad. Finalmente, la filtración es el proceso de remoción de la masa de coloides unificados del agua.
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5.2.3. Tratamiento biológico: según el RAS-TITULO E del Ministerio de Desarrollo Económico (2000), los tratamientos biológicos son “procesos de tratamiento en los cuales se intensifican la acción natural de los microorganismos para estabilizar la materia orgánica presente. Usualmente se utilizan para la remoción de material orgánico disuelto” (p.11). En este tipo de tratamiento, se usan microorganismos como materia prima principal, los cuales son capaces de utilizar compuestos orgánicos e inorgánicos para introducirlos en sus procesos metabólicos, haciendo uso de elementos como el carbono, nitrógeno y fosforo.
Los tratamientos biológicos son preferidos siempre que sea posible, ya que tienen mayores rendimientos con menores costes económicos de explotación y mantenimiento, y destruyen completamente los contaminantes, transformándolos en sustancias inocuas como el dióxido de carbono, el metano, el nitrógeno molecular, y el agua. La mineralización de compuestos contaminantes mediante microorganismos es, por tanto, un proceso destructivo completo (Daphne, 1994).
5.2.4. Tratamientos aerobios: en este tipo de tratamientos se usan microorganismos de metabolismo aerobio, es decir, que necesitan de oxígeno para llevar a cabo la obtención de energía para sus procesos vitales. En el caso del tratamiento del agua residual los procesos biológicos aerobios permiten la eliminación de sustancias biodegradables disueltas. Dichas sustancias son el alimento de los microorganismos, los cuales, en presencia de oxígeno, son transformadas en biomasa, dióxido de carbono y agua. Otros compuestos que también son eliminados en este proceso, son los compuestos de nitrógeno y amonio. 5.2.5. Tratamientos anaerobios: según el RAS-TITULO E del Ministerio de Desarrollo Económico (2000), Un tratamiento anaerobio se define como la “estabilización de un desecho por acción de microorganismos en ausencia de oxígeno” (p.11). En el caso de este tipo de tratamientos, se hace uso de la digestión anaerobia, que, a diferencia del metabolismo aerobio, no se hace uso de un oxidante o receptor de electrones como el oxígeno, sino de compuestos orgánicos. Este proceso ocurre en ausencia de oxígeno, por lo que ocurre un proceso de fermentación, donde la materia orgánica no es destruida sino transformada, debido a que la capacidad de transferencia de electrones de la materia orgánica permanece en el metano formado.
En vista de que no hay oxidación, se tiene que la DQO teórica del metano equivale a la mayor parte de la DQO de la materia orgánica digerida (90 a 97%), una mínima parte de la DQO es convertida en lodo (3 a 10%). En las reacciones bioquímicas que ocurren en la digestión anaerobia, solo una
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pequeña parte de la energía libre es liberada, mientras que la mayor parte de esa energía permanece como energía química en el metano producido (Rodríguez, 2011, p.3)
5.2.6. Plan de Saneamiento y Manejo de Vertimientos (PSMV): en el marco del control y seguimiento del manejo del recurso hídrico, a nivel nacional se cuenta con diversos planes, programas y normas que permiten una adecuada administración del mismo. Así como en el caso de la gestión de los residuos sólidos a nivel municipal, se tiene un plan de manejo para los mismos, como lo es el PGIRS, el PSMV según la Resolución 1433 del 2004, es:
El conjunto de programas, proyectos y actividades, con sus respectivos cronogramas e inversiones necesarias para avanzar en el saneamiento y tratamiento de los vertimientos, incluyendo la recolección, transporte, tratamiento y disposición final de las aguas residuales descargadas al sistema público de alcantarillado, tanto sanitario como pluvial, los cuales deberán estar articulados con los objetivos y las metas de calidad y uso que defina la autoridad ambiental competente para la corriente. tramo o cuerpo de agua. El PSMV será aprobado por la autoridad ambiental competente. (p.1)
5.3.1. Unidades de tratamiento de agua residual municipal
- Tanque Séptico (TS): Es un sistema utilizado usualmente como tratamiento in situ o individual, cuando una comunidad o un grupo de personas no puede conectarse a la red general de alcantarillado. Comúnmente se compone de un tanque y tubos de drenaje, donde se genera una actividad microbiológica, con la cual inicia el proceso de depuración del agua. En la parte inferior del tanque se suspenden los sólidos más pesados, en el tramo medio inicia la sedimentación, donde se hallan líquidos y materia orgánica disuelta y sobre ella, en el tercer tramo, se hallan las grasas y materiales flotantes. Finalmente, en la parte libre de líquido se encuentra el gas producido por la actividad microbiológica. (Escalante, 2005, p. 26, 27)
Según El Reglamento del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico-RAS, en Colombia se permiten los siguientes tipos de pozos sépticos (sistema séptico del que hace parte el tanque séptico) (Ministerio de Desarrollo Económico, 2000, p.30): Tanques convencionales de dos compartimentos. Equipados con un filtro anaerobio. Según el material: de concreto o de fibra de vidrio o de otros materiales apropiados.
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Según la geometría: rectangulares o cilíndricos
En base al objetivo básico del diseño y funcionamiento del TS, el cual “es crear dentro de este una situación de estabilidad hidráulica, que permita la sedimentación por gravedad de las partículas pesadas” (Rendón, 2013, p.4) existen diversas variables que proporcionan la posibilidad de diseñar y operar el sistema para cumplir con dicho objetivo. Para el sistema de tanque séptico, estas variables incluyen el ancho (B), relación largo/ancho (L:A), relación área/profundidad (A:H), profundidad (H), tiempo de retención hidráulico (TRH), volumen de sedimentación (Vs), volumen de lodos producidos (VL), volumen de almacenamiento de lodos (VAL), volumen de natas (Vn), volumen útil del tanque séptico (Vu), espacio de seguridad (Es), profundidad máxima de espuma sumergida (Hmax-ES), profundidad libre de espuma sumergida (HL-ES), profundidad libre de lodo (HLL), profundidad mínima requerida para la sedimentación (Hmin-S).
En la tabla 7, se exponen los valores y rangos establecidos para cada una de estas variables, con los cuales, según la literatura son los aptos para la correcta operación y funcionamiento de esta unidad.
Tabla 6. Principales variables a tener en cuenta para el diseño y operación de un sistema de tanque séptico
Variable Unidad Ecuación general, valor o rango promedio
recomendado
Referencia
Ancho (B) m >0.80 IDEAM, CINARA y
UTP (2004) Área/profundidad (A:H) m >2
Profundidad (H) m 1.8-2.8
Volumen de sedimentación Tiempo de retención hidráulico del volumen de sedimentación (TRHs)
Días THRs=1.5-0.3*log (P*q) Rendón, C. P. G. (2013)
Volumen de sedimentación (Vs)
m3 Vs=103*(P*q)*THRs
Volumen de lodos producidos (VL)
L/habitante*año
Clima cálido: 40 Organización Panamericana de la Salud.
(2005)
Clima frío: 50
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Variable Unidad Ecuación general, valor o rango promedio
recomendado
Referencia
Volumen de almacenamiento de lodos (VAL)
m3 VAL = G*P*N*10-3 Rendón, C. P. G. (2013)
Volumen de natas (Vn) m3 Mínimo: 0.7 Espacio de seguridad (Es)
m >0.10
Profundidad máxima de espuma sumergida (Hmax-ES)
m Hmax − ES =
0.7
A
Organización Panamericana de la Salud.
(2005) Profundidad libre de espuma sumergida (HL-
ES)
m Mínimo: 0.10
Profundidad libre de lodo (HLL)
m HLL = 0.82 − 0.26A Organización Panamericana de la Salud.
(2005) Profundidad mínima requerida para la sedimentación (Hmin-S).
m Hmin−S =
Vs
A
Nota: siendo P: población; q: caudal de aporte unitario de aguas residuales en (L/habitante*día); G: volumen de lodos producidos (L/persona*año); N: intervalo de limpieza o retiro de lodos (años); N: Intervalo deseado entre operaciones sucesivas de remoción de lodos (años); A: Área superficial del tanque séptico (m2).
Por otra parte, en base a las recomendaciones del RAS, el tanque séptico se caracteriza por tener las siguientes dimensiones:
Tabla 7. Valores recomendados por el RAS 2000 para el dimensionamiento de un tanque séptico
Variable Valor o rango
promedio recomendado
Ecuación
---- Profundidad útil (m)
----
Volumen útil (m3)
Hasta 6 1.2-2.2 ---- VU = 1000 + NC (C ∗ TRH + K
∗ LF) De 6 a 10 1.5-2.5
>10 1.8-2.8 Tanques cilíndricos ---- ---- Número de cámaras 3 cámaras en
serie ----
Tabla. 6 (continuación)
44
Variable Valor o rango
promedio recomendado
Ecuación
Diámetro interno mínimo (m)
1.10 ----
Largo interno mínimo (m) 0.80 ---- Tanques prismáticos
rectangulares ---- ----
Número de cámaras 2 cámaras en serie
----
Relación Largo: Ancho 2:1 - 4:1 ---- Filtro de grava ---- ----
Volumen útil del medio filtrante (m3)
---- VF = 1.60 ∗ N ∗ C ∗ TRH
Área (m2) ---- AF =
VU
1.80Profundidad útil (m) 1.80 ----
Tanques cilíndricos
Diámetro mínimo (m)
0.95 ----
Diámetro máximo (m)
< 3 x Profundidad útil
----
Largo (m) Volumen útil mínimo (m3) ---- 1.250 * Largo
Filtros sumergidos aireados
---- ----
Cámara de sedimentación (m3)
---- VFcs = 150 + 0.20 ∗ N ∗ C
Cámara de reacción (m3) ---- VFcs = 400 + 0.25 ∗ N ∗ C
Área superficial de la cámara de sedimentación
(m2)
---- AFSCS = 0.07 +
N ∗ C
15
Tiempos de retención hidráulico (TRH)
----
Contribución o caudal (L/día)
TRH (días)
Hasta 1500 1 De 1501 a 3000 0.92 De 3000 a 4500 0.83 De 4501 a 6000 0.75 De 6001 a 7500 0.67 De 7501 a 9000 0.58
Más de 9000 0.50
Tabla. 7 (continuación)
45
Nota: siendo NC: número de habitantes (habitantes); C: contribución de aguas residuales o caudal de aguas residuales (L/día); K: tasa de acumulación de lodos digeridos de acuerdo a la temperatura (el RAS 2000 también sugiere valores para este parámetro); LF: contribución de lodo fresco (L/día*habitante). Adaptado de “Reglamento técnico del sector de agua potable y saneamiento básico ras – 2000 título e” del Ministerio de Desarrollo Económico, 2000, p. 31.
- Filtro Anaerobio de Flujo Ascendente (FAFA): el FAFA es una unidad,construida en forma de tanque o cámara cerrada, el cual, por lo general, se ubicacontigua al tanque séptico. En esta unidad se dan procesos de óxido-reducción, pormedio de la acción de microorganismos adheridos a una superficie sólida inerte(Secretaría de Medio Ambiente y Recursos de México, s.f., p.1); Además, secompone de un medio filtrante plástico o de grava, donde se desarrolla la actividadmicrobiológica, capaz de remover la materia orgánica presente en el agua residual.Por lo general, en el caso de un sistema compuesto por un tanque séptico-FAFA, elefluente del TS entra a la unidad filtrante de forma ascendente, comportándosecomo el caudal de entrada de la misma, es decir, que el caudal recorre la unidaddesde la entrada de abajo hacia arriba. (Secretaría de Medio Ambiente y Recursosde México, s.f., p. 10);
Por otra parte, es necesario mencionar que los filtros anaerobios se caracterizan por ser sistemas que cuentan con un corto tiempo de retención hidráulica y con altos porcentajes de remoción de materia orgánica (84%), además son conocidos por ser unidades de alta tasa (Noyola y Morgan, 1997; citados por GIAS, 2017, p.7)
En función de su operación y diseño, existen variables o factores medibles y cuantificables que permiten el correcto dimensionamiento de esta unidad de tratamiento, como lo son: Tiempo de retención hidráulica (THR), profundidad (H), largo (L), porosidad del medio y área específica del medio. En base al RAS 2000 Titulo E, del Ministerio de Desarrollo Económico, los valores recomendados de estas variables para el dimensionamiento de la unidad son los siguientes:
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Tabla 8. Valores recomendados para el dimensionamiento de un FAFA
Variable Unidades Rango, valor típico recomendado o
ecuación
Tiempo de retención hidráulica (THR)
horas 2.5-12
Profundidad (H) m 0.6-1.8
Largo (L) m <2H
Porosidad del medio 0.46-0.66
Área específica del medio m2/m3 98-130Volumen (V) m3 Q ∗ THR
P⁄
Eficiencia de remoción (E) % 1 − kTHRm⁄
Velocidad ascensional (Va)
m/h QP ∗ As⁄
Nota: Siendo Q: caudal de diseño (m3/s); P: porosidad del medio; THR: tiempo de retención hidráulico (días, minutos, segundos); K: Tasa de acumulación de lodo digerido en días equivalente al tiempo de acumulación de lodo fresco; m: coeficiente; As: área superficial (m2). Los valores de dimensionamiento recomendado, son tomados para filtros de geometría rectangular ya que los FAFA del presente proyecto son de dicha forma. Los datos de “porosidad del medio”, “área específica del medio” y “Velocidad ascensional” son adaptados de “Optimización sistema de tratamiento de aguas residuales domésticas de la facultad de bellas artes de la Universidad Tecnológica de Pereira memoria” del GIAS de la Universidad Tecnológica de Pereira, 2017, p.14; los demás valores son recomendaciones tomadas del “Reglamento técnico del sector de agua potable y saneamiento básico ras – 2000 título e” del Ministerio de Desarrollo Económico, 2000, p. 85-86.
- Filtro fitopedológico: conocido también con el nombre de filtro o sistemahidropónico. Su funcionamiento es basado en la actividad biológica de plantasacuáticas, las cuales crecen y se desarrollan partir de la utilización de los nutrientesy compuestos inorgánicos que contiene el agua residual; proceso conocido comofitorremediación. Es un humedal artificial que actúa como filtro naturalproporcionando “sumideros efectivos de nutrientes y sitios amortiguadores paracontaminantes orgánicos e inorgánicos” (Vertivercol, s.f., p.2). Se componen de unageomembrana o material impermeable que inhibe, el contacto entre el agua residualy el suelo superficial, evitando una contaminación entre ambas matrices;subsecuentemente, se ubica un lecho filtrante (grava, arena, etc.), y vegetaciónacuática (vegetación arbórea, micrófitas emergentes, herbácea y musgos)(Vertivercol, s.f., p.3)
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Los humedales artificiales usualmente, utilizados para el tratamiento del agua residual se caracterizan por ser de tipo superficial o subsuperficial, es decir, que el agua está en contacto con la atmosfera (EPA, 2000, p.1). Además, se pueden clasificar como de flujo vertical u horizontal, lo cual hace referencia a la forma y la dirección del movimiento del flujo. Los parámetros de diseño recomendados para el diseño y funcionamiento de esta unidad están dados de la siguiente forma:
Tabla 9. Valores recomendados para el dimensionamiento de un humedal artificial o filtro fitopedológico
Variable Unidades Rango, valor típico recomendado o ecuación
Área superficial (As) m2 Q ∗ (Ln Co − Ln Ce)Kt ∗ D ∗ n⁄
Sección transversal (Ast)
m QKs ∗ S⁄
Carga hidráulica (S) m2/L/día Zonas frías o donde haya restricciones de espacio: 0.032
Zonas donde haya restricciones de espacio: 0.021
Pendiente de fondo % 1 Diámetro de grava mm 50-100
Carga orgánica máxima (Comáx)
m²/kg de DBO5/día
4
Profundidad m <=0.6 Nota: Q: Caudal de diseño (m3/s); Co: Carga DBO5 influente (mg/L); Ce: Carga DBO5 efluente (mg/L); D: profundidad (m); n: porosidad del medio; kt: Constante cinética de primer orden (día-1); Ks: conductividad hidráulica; S: Concentración de DBO soluble del efluente (mg/L). Adaptado de “Reglamento técnico del sector de agua potable y saneamiento básico ras – 2000 título e” del Ministerio de Desarrollo Económico, 2000, p. 35 y “Folleto informativo de tecnología de aguas residuales” de la Environmental Protection Agency, 2000, p.1
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6. METODOLOGÍA
Este proyecto fue realizado como pasantía institucional en la Alcaldía del municipio Piendamó-Tunia del Departamento del Cauca, Colombia, sobre las coordenadas 2°38’35.05” N y 76°59’29.05” O (Google Maps, 2019). En la Figura 4, se presenta la ubicación general del proyecto.
1 2 3
Figura 4. Ubicación satelital del Municipio de Piendamó y la Alcaldía de Piendamó -Tunia La figura 2 es de elaboración propia del autor del documento y la ubicación mostrada en el mapa es adoptada de “Municipio de Piendamó, Cauca” por Google Maps, 2019. Recuperado de: https://www.google.com.co/maps/place/Alcald%C3%ADa+Municipal+de+Piendam%C3%B3/@2.6405491,-76.5299993,17z/data=!3m1!4b1!4m5!3m4!1s0x8e300bea454c5699:0x95a02c5642b2db17!8m2!3d2.6405491!4d-76.5278106
6.1. DESCRIPCIÓN DEL MUNICIPIO Y UBICACIÓN DE LAS PLANTAS DE TRATAMIENTO.
El desarrollo de la pasantía institucional, fue dirigido y desarrollado desde la Alcaldía de Piendamó -Tunia, sin embargo, la mayoría de prácticas y como tal el desarrollo del proyecto fue realizado en las plantas de tratamiento de agua residual del corregimiento de La Florida y el centro de sacrificio municipal. Adicionalmente, La PTAR de la Florida, según un monitoreo de vertimientos del 2014 realizado por la CRC, este sistema de tratamiento se ubica a 17472 msnm y sobre las coordenadas 2ْ 39’ 09.3” N y 76ْ 32’ 40.16” O en el departamento del Cauca (Google Maps, 2019).
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En cuanto a la PTAR del centro de sacrificio, esta se encuentra ubicada en la calle 8ª con carrera 7, sobre las coordenadas 2.758089, -76.629002 (Google Maps, 2019), cerca a la alcaldía de Piendamó .
Figura 5. Ubicación PTAR La Florida Fotos PTAR del centro de sacrificio animal municipal y ubicación de “Vereda La Florida, Piendamó, Cauca” por Google Maps, 2019. Recuperado de: https://www.google.com.co/maps/place/Vda.+La+Florida,+Piendam%C3%B3,+Cauca/@2.6610499,-76.5624147,15z/data=!3m1!4b1!4m5!3m4!1s0x8e300c7e639a6ae5:0x6963d7262a65f903!8m2!3d2.66105!4d-76.5536599
Figura 6. Ubicación de la PTAR del centro de sacrificio municipal Fotos de la PTAR de la Vereda La Florida y ubicación adoptada de “matadero cerca de Piendamó, Cauca” por Google Maps, 2019. Recuperado de: https://www.google.com.co/maps/place/Matadero+Municipal/@2.757971,-76.6311717,17z/data=!3m1!4b1!4m5!3m4!1s0x8e30726d9ab27a61:0xb9adf648a5729179!8m2!3d2.757971!4d-76.628983
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Según el Plan de Básico de Ordenamiento Territorial del municipio de Piendamó, este se encuentra ubicado en la subregión centro-norte del Departamento del Cauca, sobre la parte alta de la cuenca hidrográfica del río Cauca. Cuenta con una extensión de 18865.64 hectáreas donde predominan terrenos de ladera y de montaña, presentando una temperatura promedio de 18°C (Alcaldía Municipal de Piendamó Cauca, 2001-2009, p.8-126).
Las principales actividades económicas del municipio se basan en actividades del sector primario, principalmente la actividad agrícola, seguido esta la actividad pecuaria. La extracción de la materia prima como actividad económica, se desarrolla principalmente a base de la extracción maderera y del cultivo de café, flores, yuca, frijol, maíz, caña panelera. La ganadería se realiza en menor proporción, aunque, esta se da en forma extensiva y con baja tecnificación. (Alcaldía Municipal de Piendamó Cauca, 2001-2009, p.424-425).
En base al censo del año 2005, realizado por el DANE, Piendamó cuenta con 36225 habitantes, de los cuales 12811 pertenecen a la cabecera municipal y 23414 a la zona rural. Debido a estos datos, se denota una distribución poblacional destacable en la zona rural. (DANE, 2009)
Para la realización de este proyecto, el esquema metodológico fue articulado a cada uno de los objetivos específicos, tal como se describe a continuación:
ETAPA 1: Análisis de las condiciones de diseño, construcción y operación de las plantas de tratamiento de agua residual de la Vereda La Florida y del centro de sacrificio del Municipio de Piendamó.
En esta etapa se realizó la identificación y recopilación de información acerca de las condiciones de diseño, operación y control de los sistemas de tratamiento. Las actividades realizadas en esta etapa fueron las siguientes:
Análisis de las memorias de diseño de las plantas en estudio: Como documentossoporte se contó con la memoria de diseño hidráulico de la planta de agua residualde La Florida. Cabe mencionar que la PTAR del centro de sacrificio, fue construidahace un poco más de 20 años, por lo que ha tenido varias modificaciones debido aque las exigencias de la autoridad ambiental han variado de acuerdo a lanormatividad vigente; a raíz de esto y del constante cambio de administraciónmunicipal (cada 3 años-periodo legal de gobernación de un alcalde) solo se contócon una memoria de diseño, donde se destacan los últimos cambios realizados enla estructura y diseño de la planta.
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Luego de la obtención de la información de las memorias de diseño, se analizaron respecto a la normatividad que cada una dice citar y basarse, para posteriormente ser verificado el diseño realizado, frente a lo construido (Unidades existentes).
Levantamiento de los procesos existentes y condiciones de operación: Para esta actividad se realizaron visitas de campo constantemente 1 vez por semana durante todo el periodo de pasantía (6 meses aproximadamente) a las PTAR. A la PTAR de la vereda La Florida, se realizaron únicamente 5 visitas debido al difícil acceso y lejanía que se tiene desde el centro urbano donde se permanecía.
Revisión, procesamiento y análisis de los datos históricos de operación y control de las plantas de tratamiento para el último año de operación (2018): Se analizaron los informes de operación y mantenimiento del periodo Enero-Julio del 2018 entregados al SDAE por parte del operario Enrique Zúñiga, con los cuales se observaron las actividades que dice realizar eventualmente en la operación y mantenimiento de las plantas de tratamiento, y luego se verificó lo dicho en campo.
ETAPA 2: Análisis del desempeño actual de las plantas de tratamiento en estudio.
Para esta etapa se analizó el desempeño teniendo en cuenta los requerimientos en términos de vertimientos (Res 0631/15 y PSMV) y de los datos de calidad del afluente y efluente de los sistemas, tomando como base la información existente.
Adicionalmente se analizan los comportamientos en términos de calidad del agua y eficiencias de reducción de DQO, DBO5 y Sólidos.
Para complementar los datos, se realizaron muestreos fisicoquímicos para el afluente y efluente de cada sistema. Para la PTAR de la vereda de la Florida se realizaron 3 muestreos, donde se analizó además el efluente del filtro fitopedológico y el FAFA; por consiguiente, para la PTAR del centro de sacrificio o beneficio animal se realizaron 2 muestreos.
En el segundo muestreo para la PTAR del centro de sacrificio animal se mostró interés en una de las salidas de agua residual, proveniente del área de sacrificio, que alimenta la cámara total donde se acumula el afluente del sistema, por lo que en este caso se tomaron 2 muestreos, los cuales se identifican como “entrada 1” y “entrada 2”.La entrada 1, hace referencia al afluente total que entra al sistema de tratamiento y la “entrada 2” hace referencia a la salida proveniente del área de
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sacrificio que mayor coloración rojiza presenta, referente a las demás salidas de esta área que alimentan el afluente total del sistema.
Los análisis fueron realizados en los laboratorios de la Universidad Autónoma de Occidente. En la Tabla 12 se presentan las variables que fueron medidas.
Tabla 10. Variables medidas en el laboratorio
Variables Unidades Tipo de muestra A analizar
pH Unidades Afluente, Efluente Temperatura °C Afluente, Efluente
DQO Total (DQOT) mg.L-1 Afluente, Efluente
DBO5 mg.L-1 Afluente, Efluente Sólidos Totales (ST) mg.L-1 Afluente, Efluente
Sólidos Volátiles (SV) mg.L-1 Afluente, Efluente
ETAPA 3: Formulación de una propuesta preliminar de acciones de mejora del funcionamiento de las plantas de tratamiento teniendo en cuenta los requerimientos del Plan de Saneamiento y Manejo de Vertimientos establecidos para Colombia.
La formulación de la propuesta fue realizada en función de los hallazgos encontrados a través del trabajo de campo, la revisión de la información existente y de los objetivos planteados para el Municipio de Piendamó en su “Plan de Saneamiento y Manejo de Vertimientos del Municipio de Piendamó 2016-2025”.
Vale destacar que, en este plan, se estableció un objetivo general, del cual se formularon 4 específicos. Estos se definieron de la siguiente forma:
Objetivo general PSMV del municipio de Piendamó 2016-2015
Avanzar en forma realista y concreta en el saneamiento y tratamiento de los vertimientos de las aguas residuales domésticas, contribuyendo así a la descontaminación de las fuentes de agua receptoras.
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Tabla 11. Objetivo de cobertura
Corto plazo (2 años) Mediano plazo (5 años) Largo plazo (10 años) Incrementar al 90% la cobertura de alcantarillado
Aumentar al 95% la cobertura de alcantarillado
Mantener en 95% la cobertura de alcantarillado.
Nota: tomado de “Plan de Saneamiento y Manejo de Vertimientos del Municipio de Piendamó 2016-2025” por la Administración Municipal de Piendamó 2016-2019, 2016, p. 48
Tabla 12. Objetivo de recolección y evacuación de aguas residuales
Corto plazo (2 años) Mediano plazo (5 años) Largo plazo (10 años) Reponer 1730 ml de red de alcantarillado
Reponer 5000 ml de red de alcantarillado
Reponer 8000 ml de red de alcantarillado
Nota: tomado de “Plan de Saneamiento y Manejo de Vertimientos del Municipio de Piendamó 2016-2025” por la Administración Municipal de Piendamó 2016-2019, 2016, p. 48
Tabla 13. Objetivo de tratamiento de aguas residuales
Corto plazo (2 años) Mediano plazo (5 años) Largo plazo (10 años) Aumentar la eficiencia de remoción de las PTARS existentes a 25%
Mantener la eficiencia de remoción de las PTARS existentes en 50%
Mantener la eficiencia de remoción de las PTARS existentes en 80%
Mantener la cobertura de tratamiento al 95%
Mantener la cobertura de tratamiento al 95%
Nota: tomado de “Plan de Saneamiento y Manejo de Vertimientos del Municipio de Piendamó 2016-2025” por la Administración Municipal de Piendamó 2016-2019, 2016, p. 48
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Tabla 14. Objetivo institucional
Corto plazo (2 años) Mediano plazo (5 años) Largo plazo (10 años) Formular el plan maestro de alcantarillado, que contenga catastro de redes y evaluación de ubicación y pertinencia de las PTARS
Mantener actualizado el PMA
Mantener actualizado el PMA
Nota: tomado de “Plan de Saneamiento y Manejo de Vertimientos del Municipio de Piendamó 2016-2025” por la Administración Municipal de Piendamó 2016-2019, 2016, p. 48
Cada uno de los objetivos presentados están orientados a diferentes ramos o estructuras del manejo del agua residual, sin embargo, para la formulación de la propuesta de mejoramiento, se tomó como base de desarrollo el objetivo específico 3, ya que este es el que mayor énfasis realiza en el manejo directo y conciso del tratamiento del agua residual.
Teniendo en cuenta estos aspectos, las acciones de mejora fueron orientadas de la siguiente manera:
Recomendaciones de operación y mantenimiento.
Recomendaciones sobre unidades o procesos a incorporar o modificaciones enlas estructuras.
Recomendaciones de capacitación y manejo de personal.
Recomendaciones para el manejo de datos técnicos sobre control y manejo deafluentes y efluentes
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7. DESCRIPCIÓN DE LAS PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL (PTAR LA FLORIDA Y CENTRO DE SACRIFICIO) OBJETO DE
ESTUDIO DEL MUNICIPIO DE PIENDAMÓ
7.1. DESCRIPCIÓN PTAR DE LA VEREDA LA FLORIDA
La PTAR de la vereda La Florida, es un sistema de tratamiento de agua residual doméstica construido en el año 2012 y puesto en marcha entre el año 2014 y 2016. Fue diseñado para un caudal de 1L/s, en base a parámetros de diseño normatizados por el Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico (NORMA RAS 2.000) del Ministerio de Desarrollo Económico, esto según su hoja de diseño. Este proyecto fue llevado a cabo por la Corporación Autónoma Regional del Cauca (CVC) con el apoyo de la empresa de servicios públicos EMCASERVICIOS S.A.E.S.P.
Por otra parte, la Quebrada Corrales es el efluente o cuerpo de agua receptor del vertimiento de la PTAR, el cual se ubica aproximadamente a 200 metros de la salida del sistema, por lo que el vertimiento se lleva por tubería hasta la quebrada donde se descarga finalmente. Este cuerpo de agua se comunica con la Quebrada Corrales aproximadamente a 50 metros aguas abajo del punto de descarga de la planta; además a los alrededores del sistema y de los cuerpos de agua receptores de la descarga se logró observar la predominancia de cultivos de café y pastoreo bovino.
En base a la justificación del proyecto de implementación del sistema de tratamiento en cuestión, en años previos al diseño y construcción de la PTAR de La Florida, se identificaron en la zona del Sector de La Florida (corregimiento del Municipio de Piendamó ) problemas de salubridad en la población del sector y su entorno, a causa de la ausencia de alcantarillado, lo cual fomentaba el vertido y drenado de aguas residuales domesticas sobre el sistema de conducción de agua lluvia de la vía Piendamó -Morales. A raíz de esto, se afectaba un predio privado cercano donde se acumulaban estas aguas, causando molestias sobre sus propietarios y proliferación de vectores como zancudos; A demás, también se contaminaba un reservorio de agua el cual era usado para regar cultivos y como fuente de agua para pequeños acueductos aledaños. En las siguientes figuras, puede ser observada la situación expuesta:
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Figura 7. Problemática de aguas residuales vía Piendamó -Morales tratada actualmente por la PTAR La Florida Nota: CRC: Dirección de Inversiones Estratégicas-Comité Técnico, 2010.
A partir de la problemática identificada en el año 2010, se inició el proyecto de formulación e implementación del alcantarillado del sector afectado y la PTAR correspondiente. La planta está construida en concreto reforzado y cuenta con tratamientos físicos y biológicos que promueven la remoción de un cierto porcentaje de la carga contaminante del agua residual domestica proveniente del sector de La Florida. El tren de tratamiento de este sistema está compuesto por un tratamiento preliminar, primario, secundario y terciario los cuales están conformados por las siguientes estructuras:
Tabla 15. Estructuras correspondientes para cada nivel de tratamiento-PTAR La Florida
Nivel de tratamiento Estructura Preliminar Estructura de aliviadero de crecidas
Estructura de cribado y desarenación Cámara de reparto de caudales
Primario Dos unidades de tanque séptico de doblecompartimento
Secundario Dos unidades de filtro anaerobio de flujo ascendente(FAFA)
Terciario Filtro fitopedológicoOtras estructuras Dos unidades de lechos de secado de lodos
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7.1.1. Descripción del diseño estructural, hidráulico y operativo de los componentes del sistema de tratamiento.
Aliviadero de crecidas: según el informe y hoja de diseño proporcionada por la CRC, esta estructura se diseñó con el objetivo de separar las aguas lluvia del agua residual que necesitan tratamiento y que tiene efectos potencialmente negativos y contaminantes sobre el cuerpo receptor del vertimiento final del sistema. Esto con el fin de evitar costos tratamiento innecesarios y mezcla del agua lluvia con el agua residual, lo cual conformaría un caudal mayor a tratar y una contaminación del recurso pluvial. Dicha estructura se encuentra ubicada lateralmente a la entrada del sistema de tratamiento y se diseñó como un vertedero regular con caída libre y flujo espacialmente variado (asumido por los diseñadores en base a la norma RAS 2000 D.6.6.4). A partir de esto, se calcularon los siguientes parámetros:
Tabla 16. Parámetros de diseño hidráulico, estructural y operativo del aliviadero de crecidas
Parámetro Unidades Valor Grado de dilución Adimensional 1 Caudal de alivio L/s 7.503
Ancho del canal de alivio m 0.16 Pendiente de fondo del
canal de alivio % 1
Longitud del aliviadero m 1.20 Profundidad asumida vertedero sobre la CB
m 0.05
Borde libre del aliviadero m 0.512 Profundidad total de la
caja m 1.10
Velocidad del flujo m/s 0.969 Caudal de excesos L/s 16.04
Nota: Datos tomados de la memoria de diseño hidráulico proporcionado por la Corporación Autónoma Regional del Cauca-CRC. En cuanto a la presentación del valor del grado de dilución, se cree que este es erróneo, ya que es presentado en la hoja de cálculo con el mismo valor del caudal de alivio, por lo que, para posteriores análisis y en base a lo dictado en el RAS 2000-TITULO D ítem D.6.6.3.1., el cual es la base del cálculo de este parámetro, según la misma hoja, se supondrá esta presentación como un error del cálculo y se asigna un valor de 1 al mismo.
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Estructura de cribado y desarenación: la estructura de cribado tiene el objetivode retener el material flotante de tamaño mediano y grueso que posiblemente traeráel agua residual en el alcantarillado, esto con el fin de evitar que estos solidosinterfieran con los procesos y estructuras posteriores en el sistema de tratamiento,evitando un daño estructural y operacional en los mismos. En base a la hoja decálculo del diseño hidráulico de la planta, se observa el diseño de un desarenador,el cual se ubica subsecuentemente al sistema de cribado. Este tiene como objetivoeliminar las partículas granulares del agua residual entrante.
En cuanto al diseño del sistema de cribado, este se encuentra proyectado como un sistema de tipo manual con una rejilla de platina de ¼” x 2”. La limpieza fue propuesta realizarse con rastrillo y posteriormente debe ser secada para llevar a disposición final.
Según la hoja de diseño hidráulico, el desarenador fue ubicado posterior al cribado y se tiene únicamente una línea de desarenación, contrario a lo que dicta el RAS 2000 (sugiere dos líneas de desarenación), esto debido a la naturaleza del agua residual doméstica en tratamiento. (No se menciona cual es la naturaleza del agua que dicen citar)
Por otra parte, las dimensiones hidráulicas y estructurales propuestas en la hoja de cálculo de diseño de la planta presentan los siguientes valores:
Tabla 17. Parámetros del diseño hidráulico, estructural y operativo del sistema de cribado y desarenador
ESTRUCTURA DE CRIBADO-REJILLA DE PLATINA Parámetro Unidades Valor
Caudal de diseño L/s 1 Inclinación ° 60
Periodo de operación horas/día 8 Velocidad asumida de aproximación del flujo
m/s 0.4
Tiempo de retención hidráulico asumido
min 2
Altura de la lámina de agua m 0.006 Espesor asumido para la barra pulgada ¼ Ancho asumido para la barra pulgada 2
Número de espacios Adimensional 14 Número de barras Adimensional 15
Espaciamiento real entre barras m 0.021 Longitud de la rejilla m 0.505
59
Tabla 17 (Continuación)
ESTRUCTURA DE CRIBADO-REJILLA DE PLATINA Parámetro Unidades Valor
Volumen de la unidad L 40 Área canal de aproximación m2 0.0025
Ancho canal m 0.40 Perdidas m 0.003
Longitud asumida después de rejilla
m 0.9
Longitud total estructura m 1.40 ESTRUCTURA DE DESARENACIÓN
Parámetro Unidades Valor Altura para desarenación m 0.180
Pendiente % 1 Altura total en zona al final de
desarenación m 0.716
Tiempo de retención hidráulico min 1.08 Velocidad de sedimentación m/s 0.156 Tiempo de sedimentación min 0.02
Volumen para arenas L 65 Periodos de mantenimientos Adimensional 1
Nota: Datos tomados de la memoria de diseño hidráulico proporcionado por la Corporación Autónoma Regional del Cauca-CRC.
Cámara de reparto de caudales: en la descripción general de las estructuras que componen la PTAR-ver tabla 7- se observa que se halla la presencia en el nivel de tratamiento primario, dos unidades de tanque séptico, por lo que, a raíz de esto, se hizo necesario diseñar y construir una estructura que permitiera dividir y repartir el caudal en partes iguales para posteriormente ser dirigido a la línea séptica correspondiente. La caja o cámara de reparto de caudales, es una estructura que funciona a flujo libre con compuertas manuales de cierre al inicio de cada línea, y la cual, según su diseño estructural tiene las siguientes características:
60
Tabla 18. Parámetros del diseño hidráulico, estructural y operativo de la cámara de reparto de caudales
Parámetro Unidades Valor Líneas de flujo Adimensional 2
Caudal de funcionamiento por línea
L/s 0.5
Pendiente % 2 Longitud de canal de la línea m 0,35
Profundidad de la caja m 0.47 Diámetro conducto de salida pulgada 6
Velocidad del flujo a tubo lleno m/s 1.65 Capacidad a tubo lleno L/s 33.27
Velocidad del flujo m/s 0.54 Profundidad de la lámina de
agua m 0.173
Longitud de la tubería hasta la caja de entrada del tanque
séptico
m 2.264
Nota: Datos tomados de la memoria de diseño hidráulico proporcionado por la Corporación Autónoma Regional del Cauca-CRC.
Tanque séptico: el tanque séptico (TS) es la unidad de nivel de tratamientoprimario, donde se inicia el proceso de la remoción de la materia orgánica más difícilde depurar del agua residual. En este caso, se diseñaron dos unidades o líneas detanque séptico, las cuales cuentan con dos compartimientos con sistema de lavadoy evacuación de lodos por gravedad el cual funciona por medio de tuberíasconectadas a tolvas ubicadas en el fondo de cada tanque. Cabe mencionar, que elsistema de evacuación fue ubicado en una cámara seca contigua al tanque séptico.Según el diseño presentado por la CRC, está unidad tiene las siguientescaracterísticas:
61
Tabla 19. Parámetros del diseño hidráulico, estructural y operativo del sistema de tanque séptico
Parámetro Unidades Valor Unidades de tanque séptico Adimensional 2
Caudal para cada línea L/s 0.5 Periodo de retención fase líquida horas 2-12 Contribución de aguas residuales L/persona/día 100
Intervalo de limpieza años 2 Tasa de acumulación de lodos
digeridos 1/día 105
Contribución de lodo fresco L/persona/día 1 Tiempo de retención hidráulico total horas 14
Relación Largo:Ancho m 3.50:1 Lodo fresco producido m3/m3 0.0050
Lodo digerido al final de la digestión
m3/m3 0.0010
Periodo de desenlode año 2.46 Periodo máximo de desenlode final año 6.22 Periodo de digestión completa de
lodos día 60
Periodo de lodo digerido día 210 Carga orgánica gr DBO5/día/habitante 10.45
Profundidad m 2.004 Área superficial m2 12.73
Ancho del tanque m 1.90 Largo del tanque m 6.70
Longitud compartimento No. 1 m 4.50 Longitud compartimento No. 2 m 2.20
Volumen total del tanque séptico m3 35.31 Volumen de almacenamiento de
lodos m3 13.97
Altura para digestión de lodos m 1.097 Altura para fase líquida m 0.907
Profundidad adicional para tolvas m 0.5 Altura total del tanque séptico m 3.19
Desnivel de fondo m 1 Tasa de acumulación de lodo m3/habitante x año 0.04
Eficiencia de remoción para DBO5 % 47 Remoción de carga orgánica DBO5 mg DBO5/L 114
Carga orgánica final del efluente mg DBO5/L 128 Eficiencia de remoción de sólidos
suspendidos totales (SST) % 69
62
Tabla 19 (Continuación)
Parámetro Unidades Valor Remoción de SST mg/L 187
Carga de SST final del efluente mg/L 84 Pendiente de fondo TS % 2
Perdidas asumidas en el sistema m 0.02 Nota: Datos tomados de la memoria de diseño hidráulico proporcionado por la Corporación Autónoma Regional del Cauca-CRC.
Filtro anaerobio de flujo ascendente (FAFA):En este caso, el FAFA fuediseñado y construido para trabajar con un medio filtrante de plástico del tipo anillosde polipropileno o rosetas. Se establecieron dos líneas de flujo de este sistema conun sistema de lavado y evacuación de lodos por gravedad. Consecuentemente, parala salida del agua se diseñaron dos vertederos de tipo dentados, los cuales fueronubicados a los lados de los filtros que desaguan a un canal transversal dondefinalmente el efluente se lleva a su vertimiento en el cuerpo de agua receptor. Enbase a la hoja de cálculo del diseño hidráulico de la PTAR, esta unidad tiene lassiguientes características de diseño:
Tabla 20. Parámetros del diseño hidráulico, estructural y operativo del sistema de filtro anaerobio de flujo ascendente
Parámetro Unidades Valor Número de unidades FAFA Adimensional 2
Caudal de diseño L/s 0.5 Área superficial m2 5.84 Volumen total m3 10.58
Profundidad útil del medio filtrante asumida m 1.8 Largo m 3.10
Relación Largo:Ancho m 1.63:1 Tiempo total de retención hidráulica día 0.245 Eficiencia de remoción para DBO5 % 63
Remoción de carga orgánica mg DBO5/L 81 Carga orgánica final del efluente mg DBO5/L 47
Eficiencia total remoción DBO5 de TS - FAFA % 81 Eficiencia de remoción para SST % 50
Remoción de SST mg/L 42 Carga orgánica final del efluente mg/L 42
Eficiencia total remoción SST de TS - FAFA % 85 Volumen mínimo de líquidos en FAFA m3 5.53
63
Parámetro Unidades Valor Altura de sobrenadante m 0.201
Parámetro Unidades Valor Borde libre m 0.289
Espesor losa de cubierta m 0.15 Altura total m 2.44
Perdidas en filtración asumidas m 0.103 Ancho de canal recolector m 0.15
Profundidad de canal de recolección m 0.15 Longitud canaletas de desborde m 2.83
Altura lámina agua sobre vertederos de desborde
m 0.0014
Desnivel canal vertedero y canal salida m 0.05 Desnivel inicio - centro canal salida m 0.02
Longitud caja de salida m 0.50 Profundidad de caja de salida m 0.523
Desnivel entrada - salida en caja de salida m 0.02 Desnivel fondo FAFA - fondo cámara seca m 1.00
Longitud caja de salida m 0.50 Profundidad de caja m 0.523
Caudal aforado fuente receptora L/s 3.00 Carga orgánica de la fuente receptora mg DBO5/L 0.50
Caudal medio del vertimiento L/s 0.34 Carga orgánica del vertimiento mg DBO5/L 47.00
Caudal de la fuente con vertimiento L/s 3.34 Carga orgánica en la fuente con vertimiento mg DBO5/L 5.2
Nota: Datos tomados de la memoria de diseño hidráulico proporcionado por la Corporación Autónoma Regional del Cauca-CRC.
Lechos de secado: los lechos de secado son estructuras básicas en eldesarrollo de una planta de tratamiento de agua residual, ya que estos permiten quelos lodos extraídos de la matriz acuosa puedan ser llevados a un mínimo dehumedad con el cual se logre garantizar el tratamiento de los mismos como unmaterial sólido. En este caso, está estructura fue diseñada con las siguientesdimensiones:
Tabla 20(Continuación)
64
Tabla 21. Parámetros del diseño hidráulico, estructural y operativo del sistema de los lechos de secado
Parámetro Unidades Valor Caudal de diseño L/s 1
Número de lechos de secado Adimensional 2 Área de cada lecho m2 11
Área total m2 22 Ancho de cada lecho m 2.75 Largo de cada lecho m 4
Producción de lodos por periodo m3/periodo 27.95 Número de mantenimientos Adimensional 9 Periodo de mantenimientos mes 3.3 Volumen de lodos a secar m3 3.11
Espesor de lodos en cada lecho m 0.14 Espesor lecho de grava m 0.25 Espesor lecho de arena m 0.30
Espesor de superficie para lecho m 0.12 Borde libre m 0.59
Altura total de estructura de lecho m 1.40
Nota: Datos tomados de la memoria de diseño hidráulico proporcionado por la Corporación Autónoma Regional del Cauca-CRC.
Como se vio anteriormente, la PTAR cuenta con un filtro fitopedológico del cual no se podrá describir su diseño, como se hizo con los demás componentes, debido a la inexistencia del cálculo de las dimensiones del mismo en la hoja de diseño proporcionada por la CRC, por lo que su descripción y análisis se realiza posteriormente.
7.1.2. Levantamiento de procesos existentes – PTAR de la Vereda La Florida
Esta etapa del proyecto estuvo destinada a comparar los diseños realizados con las estructuras existentes, de tal manera que se tuvieran más elementos para la formulación de las propuestas de mejoramiento. En la tabla 19 se presenta el levantamiento general.
65
Tabla 22. Levantamiento de procesos existentes-PTAR de la vereda La Florida
Unidad o estructura diseñada o existente
Dimensiones o condición actual Observaciones generales
Estructura de aliviadero de
crecidas
Longitud = 1.34m Ancho = 0.89m Profundidad = 1.02m
Diámetro del canal de entrada delcaudal = 6”
Cámara extra de aliviamiento decrecidas y desarenado
Longitud = 0.70m Ancho = 0.74m Profundidad = 1.33m
El aliviadero cuenta con un cámara extra, el cual recibe además del agua de rebose, las arenas acumuladas en el desarenador, en el momento de realizar el mantenimiento de dicha unidad. Este no fue descrito en el diseño. En la verificación de las dimensiones básicas de la unidad, se puede ver que estás son muy similares a las del diseño y varían en rangos pequeños de 0.1 a 1cm.
Estructura de cribado y
desarenación
Espaciamiento entre varillas = 0.03m # de varillas = 15 Ancho de cada varilla = 0.06m Longitud rejilla= 0.5m
Canal previo a la rejilla Ancho = 0.44m Largo = 0.90m Profundidad promedio = 0.50m
Desarenador Ancho = 0.44m Largo = 0.60m Profundidad = 1m
Cámara de cribado y desarenacióntotal (Canal previo cámara dedesarenación)
Largo = 1.50m Ancho = 0.44m
Se observaron varillas o barras de forma rectangular. La rejilla presenta una alta oxidación, por lo que se supone que no es del material que se especifica en el diseño (platina), debido a que según la literatura una de las propiedades de este material es la resistencia a la corrosión. (Aristizábal-fúquene, 2015, p.149).Las dimensiones básicas de larejilla verificadas en campo,coinciden con las del diseño,excepto por el espaciamientoentre barras, el cual sediferencian por 1cm. En generallas dimensiones son similares yvarían por rangos de 0.01 a1cm.
Cámara de reparto de caudales
Líneas de flujo = 2 Ancho = 0.98m Largo = 0.66m Profundidad 1 = 0.53m Profundidad 2 = 0.58m Ancho canales de repartición = 0.17m
La medición de profundidades mostradas, hacen referencia a las profundidades encontradas en la cámara, debido al desnivel en ella que promueve el movimiento del agua en la recámara. La dimensión de profundidad no coincide con la diseñada.
66
Tabla 22 (continuación)
Unidad o estructura diseñada o existente
Dimensiones o condición actual Observaciones generales
Tanque séptico (TS 1 y
2)
Cámara de entrada 1 Ancho = 0.6m Largo = 0.7 m
Cámara de entrada 2 Ancho = 0.55m Largo = 0.66 m
Medidas totales del sistema detanque séptico (TS 1 y 2)
Ancho = 0.480m Largo = 0.477m Profundidad = 2.50m
Las medidas mostradas, son superficiales, las cuales fueron tomadas desde la superficie sin precisión, por lo que se supone que por esta razón no coincidieron con las del diseño.
Cámara de Válvulas
(Cámara de máquinas de acuerdo con
descripción del operario de la
planta)
Ancho = 0.480m Largo = 0.370m Profundidad = 2.50m
Es el lugar donde se encuentran las ocho válvulas necesarias para evacuar los lodos y natas de los tanques sépticos y FAFA’s. Esta estructura no se vio descrita en el diseño, sin embargo se encuentra construida.
Filtro anaerobio de
flujo ascendente-
FAFA
FAFA 1 Ancho = 4.77m Largo = 2.70m Profundidad = 2.50m
FAFA 2 Ancho = 4.77m Largo = 3.70m Profundidad = 2.50m
Cámara de salida 1 Ancho = 0.95m Largo = 0.85 m
Cámara de salida 2 Ancho = 0.90m Largo = 0.85 m
Cámara de salida 3 Ancho = 0.50m Largo = 0.50 m
Las recámaras de salida se ubican al final del FAFA 2. Estás guían el caudal hacia el filtro fitopedológico. Las dimensiones de largo y profundidad coinciden con las diseñadas, solo difieren en rangos de 0.6m y 0.01m.
67
Tabla 22 (continuación)
Unidad o estructura diseñada o existente
Dimensiones o condición actual Observaciones generales
Filtro fitopedológico
Área 1 Ancho = 3.90m Largo =
Área 2 Ancho =5.20m Largo = 5.5m
Área 3 Ancho = 5.20m Largo = 6.2 m
Cámaras de descarga x3 Ancho = 5.20m Largo =0.90m Profundidad = 1m
Se hallan algunos papiros en mal estado, principalmente en el centro del filtro. El operario da razón que esto sucedió debido a la presencia una tinta que se usa en el cultivo de flores en el caudal de entrada, lo cual quemo los papiros. Pero se observa la recuperación de estos en el crecimiento de nuevas plántulas, aunque aún no son suficientes para disminuir el impacto del incidente en el filtro.
Lecho de secado
X2 Lechos de secado Largo = 4m Ancho = 2.70m Profundidad = 0.75m Diámetro tubos de salida = 8’’
Uno de los filtros posee problemas en el sistema de filtrado. Se supone un taponamiento en el mismo, debido a que el tiempo de filtración es mayor que al del lecho sin problemas. Las dimensiones verificadas coinciden con las del diseño.
Cámara de salida de
vertimiento
Ancho = 0.70m Largo = 0.90m Profundidad = 0.90m
Según lo observado y analizado en la hoja de diseño y en campo, las unidades de tratamiento de la planta funcionan en la secuencia mostrada en el siguiente esquema:
68
Figura 8. Esquema de organización y secuencia de funcionamiento de las unidades de la PTAR de la vereda La Florida
Por otra parte, en base a los planos del diseño de la PTAR, se tiene que esta fue diseñada para tener 2 recamaras de salida, las cuales claramente debían conectar la salida del FAFA 1 y el FAFA 2 al filtro Fito pedológico (ver Figura 9), sin embargo, en campo se comprobó que existen 3 recamaras de salida, de las cuales probablemente conecta el flujo del FAFA 1 con el flujo de salida del FAFA 2 (recamara de salida 2 o 3), o simplemente la recamara de salida 2 es la salida del flujo del FAFA 2 y la recamara de salida 3, es la que recolecta los flujos totales para enviarlos al filtro. No obstante, no se pudo aclarar cuál de estas 2 opciones puede ser la acertada, ya que no se pudo tener acceso al fondo de ninguna recamara para verificar su verdadera conexión y función.
69
Figura 9. Plano de los TS, cámara de válvulas (cámara de máquinas de acuerdo con descripción del operario), FAFA’s y recámaras de salida-PTAR de la vereda La Florida
Tomado de “Planos de diseño de la PTAR de La Florida” por Alcaldía de Piendamó-Tunia, s.f. Adoptado con permiso.
Figura 10. Plano de diseño indicativo del vertimiento de la PTAR de la vereda La Florida Tomado de “Planos de diseño de la PTAR de La Florida” por Alcaldía de Piendamó-Tunia, s.f. Adoptado con permiso.
70
Los vertimientos mostrados en la figura 10, hacen referencia al vertimiento total de toda la planta (lechos de secado y aliviadero de crecidas) y al vertimiento individual del filtro fitopedológico. Para observar con mayor claridad el orden del vertimiento mostrado, ver el anexo 6.
Adicionalmente, en los planos del diseño de la planta de tratamiento (Ver figura 10), se indica que el efluente del filtro fitopedológico se vierte individualmente, es decir, que no se mezcla con los efluentes de los lechos de secado y el aliviadero de crecidas. Sin embargo, no hay evidencia sobre el cuerpo de agua receptor de dicho vertimiento, además, en campo se demuestra que el efluente del filtro también llega a las misma recamara final donde llegan los demás efluentes, del cual posteriormente son vertidos a la Quebrada Corrales.
1 2 3
Figura 11. Aliviadero de crecidas construido y en operación actual En la figura 1, se observa un canal el cual corresponde al canal de entrada de caudal, que se ubica en la parte superior de la cámara del aliviadero; La Figura 2, corresponde al aliviadero de crecidas, el cual es un espacio de forma rectangular con una pequeña pendiente en el fondo; La figura 3, corresponde a la salida del aliviadero, por el cual se dirige el caudal de rebose hacia la cámara de salida del vertimiento total.
71
1 2 3
Figura 12. Unidad de cribado y desarenación construido y en operación actual La figura 1, corresponde a la estructura total de cribado y desarenación. Esta incluye el canal previo a la rejilla, mencionado en el diseño, por donde recorre el caudal antes de entregar los sólidos de gran tamaño; En la figura 2, se evidencia la rejilla que se adecuó para la retención de sólidos; La figura 3, muestra el compartimiento construido para el proceso de desarenación.
1 2 3
Figura 13. Cámara extra de aliviamiento de crecidas y desarenado construida y en operación actual En la figura 1, se muestra el compartimiento construido que apoya la actividad de desarenación y el aliviamiento de crecidas. El tubo 1 que se observa, es aquel que dirige y vierte el caudal de rebose del aliviadero de crecidas a la cámara en cuestión. El tubo 2 es aquel que se usa para realizar el mantenimiento de la cámara de desarenación, es decir, que este se abre y se deja correr el agua para evacuar por medio de él, las arenas, las cuales son dirigidas de igual forma a la cámara de salida del vertimiento total; La figura 2, muestra el funcionamiento del tubo de apoyo para
1
2
3
2
1
72
el mantenimiento de la unidad de desarenación. En la figura 3, se muestra la ubicación de la cámara extra de aliviamiento y desarenado (3), respecto al aliviadero de crecidas (1) y la unidad de cribado y desarenación (2).
1 2
Figura 14. Cámara de reparto de caudales construida y en operación actual En la figura 1, se observa cómo se dirige el caudal por la cámara de repartición de caudales al tanque séptico 1 y 2.
Estructura que contiene los TS, FAFA’s, cámara de válvulas (cámara de máquinas de acuerdo con descripción del operario de la planta) y cámaras
de salida 1,2 y 3
1 2
1 2
73
Tanques sépticos
FAFA 1
cámara de válvulas (cámara de máquinas de
acuerdo con descripción del operario de la
planta)
FAFA 2
2 1
Figura 15 (Continuación)
74
Cámara de salida
Cámara de salida 1
Figura 15. Unidades TS, FAFA, recámaras de salida de caudal y de válvulas instaladas y en operación actual La figura general de las unidades expuestas, muestra la forma en cómo se distribuyen las unidades en esta estructura mayor o general que contiene todas las unidades en cuestión, la cual representa el orden mostrado en el esquema de la figura 6.
2
3
1 2
75
Filtro fitopedológico
1 2 3
4 5 6
Figura 16. Filtro fitopedológico construido y en operación actual En la figura 4 y 6, se pueden observar los 12 orificios que transportan el caudal del nivel 1 al 2 del filtro. Se debe tener en cuenta que el filtro cuenta con 3 niveles, por lo tanto, se cuenta con 3 estructuras de igual tamaño y forma que contienen la misma docena de orificios.
1 2 3 Figura 17. Lecho de secado construido y en operación actual
76
Cámara de salida del vertimiento Vertimiento 1 2 3 4
Figura 18. Cámara de salida del vertimiento construido y en operación actual/vertimiento en la Quebrada Corrales
Figura 19. Entorno de la planta de tratamiento de agua residual de la vereda La Florida.
Las figuras muestran que el entorno de la planta predomina la presencia de bosque nativo un poco espeso, además de que se hallan cultivos como café y plátano.
El levantamiento general mostró que el diseño y la construcción de la PTAR coinciden. Las unidades diseñadas si existen, sin embargo, se debe tener en cuenta que el filtro fitopedológico y la cámara de válvulas encontrados en la construcción no se hallan en la hoja de diseño con la que se contó para el análisis.
7.2. DESCRIPCIÓN DE LA PTAR DEL CENTRO DE SACRIFICIO MUNICIPAL
La PTAR del centro de sacrificio municipal, es un sistema de tratamiento de agua residual industrial proveniente principalmente del sacrificio de ganado bovino,
77
producto del consumo de carne en la región. El año exacto de su diseño y construcción no es claro, debido a la falta de información sobre este sistema en sus inicios. Por información directa del operador de la planta, se estima que esta fue construida alrededor del año 1998, ya que tiene aproximadamente 20 años en funcionamiento. Cabe mencionar, que su diseño original ha sido modificado en repetidas ocasiones, debido a las exigencias ambientales de cada época, pero no se cuenta con información de las mismas. A pesar de ello en el presente documento se expone el diseño que actualmente tiene la planta, el cual fue proporcionado por los archivos de la Secretaria de Desarrollo Ambiental y Económico (SDAE) de la Alcaldía de Piendamó-Tunia.
El sistema de tratamiento, está en constante funcionamiento debido a la actividad de sacrificio que se genera en la planta de beneficio casi a diario, siendo estos los días lunes, martes, jueves, viernes y sábado, por lo que a partir de ello se observa principalmente una composición de sangre en afluente de la PTAR.
De igual forma, como la PTAR de La Vereda La Florida, la planta está construida en concreto reforzado y cuenta con tratamientos físicos y biológicos que promueven la remoción de la carga contaminante de acuerdo a las resoluciones 0631 del 2015 y decreto 3930 del 2010, (Ibarra H., 2016, p.40) no obstante, el efluente de este sistema de tratamiento, no se vierte directamente a un cuerpo de agua, sino, que es llevado por el alcantarillado sanitario a otra planta de tratamiento de agua residual (PTAR Betania-dirigida por la empresa de servicios públicos EMPIENDAMÓ), pero del tipo doméstica; donde es tratado de nuevo. Debido a que los compuestos del influente del agua residual son principalmente sangre y excretas, los encargados de la PTAR (Alcaldía municipal de Piendamó -Tunia), prefirieron no verter el efluente a un cuerpo de agua, esto con el fin de evitar su contaminación. El tren de tratamiento de este sistema está compuesto por un tratamiento preliminar, primario y secundario los cuales están conformados por las siguientes estructuras:
78
Tabla 23. Estructuras asociadas al tren de tratamiento según su diseño-PTAR del centro de sacrificio animal municipal
Nivel de tratamiento Estructura Preliminar Estercolero
Rejas y tamiz de criba Trampa de grasas
Primario Dos unidades de sedimentación (sedimentadorprimario)
Una unidad de tanque séptico
Secundario Una unidad de filtro anaerobio de flujoascendente (FAFA)
Otras estructuras Una unidad de lecho de secado de lodos
Figura 20. Esquema de organización y secuencia de funcionamiento de las unidades de la PTAR del centro de sacrificio animal según su diseño
79
7.2.1. Descripción del diseño estructural, hidráulico y operativo de los componentes del sistema de tratamiento- PTAR centro de sacrificio animal municipal
La PTAR fue diseñada para atender el agua residual producida por una determinada población animal y humana, es decir, el caudal proyectado fue determinado a partir de la contabilización del número de ganado bovino sacrificado en un día (una jornada de trabajo de 6 horas) además se tuvo en cuenta el personal humano que labora y frecuenta el centro de sacrificio animal. Cabe mencionar, que en el mismo lugar también se distribuye los animales sacrificados los días de mercado (miércoles, viernes y sábado). Para el cálculo de algunas variables de diseño, se tomó en cuenta un sacrificio de animales porcinos, lo cual no se da actualmente.
La planta trabaja para un caudal de diseño de 4.4 L/s y una carga contaminante de 95 kg DBO/día (1300 mg DBO/L). Atiende una población animal de 90, de los cuales 80 son ganado bovino y 10 porcinos; además de dirigirse también a una población humana de 811 habitantes. En base a esto se realizó el diseño de cada una de las unidades de tratamiento, las cuales se caracterizan por tener el siguiente dimensionamiento:
Tanque estercolero: según la memoria de diseño de este sistema de tratamiento de agua residual industrial, está unidad de tratamiento es “un tanque sólido de retención preliminar de sólidos sedimentables de gran tamaño, residuos semisólidos y sólidos aprovechables para posteriores tratamientos como el compostaje”. Están diseñados principalmente para retener estiércol y de tal forma que su acceso sea fácil para una mejor operación y mantenimiento (Ibarra H., 2016, p.26).
Se diseñaron dos estercoleros, uno interno y externo; estas unidades solo reciben aguas verdes, las cuales son aguas compuestas principalmente por estiércol, provenientes del baño de los animales y del lavado de corrales, el cual es el lugar donde permanecen los animales cuando van a ser sacrificados. Estos estercoleros están compuestos por un estercolero rectangular y uno circular. Finalmente, el efluente del estercolero externo, previamente filtrado por esta estructura, es dirigido al alcantarillado sanitario.
80
Tabla 24. Parámetros del diseño hidráulico, estructural y operativo del tanque estercolero
Parámetro Unidades Valor TANQUE ESTERCOLERO INTERNO
Volumen total estiércol bovino m3 4.5 Volumen total estiércol porcino m3 0.0625
Caudal de diseño m3/día 5.02 TANQUE ESTERCOLERO INTERNO CIRCULAR
Diámetro m 2.55 Profundidad m 1
Volumen m3 5.1 Tiempo de retención hidráulico día 1.25
TANQUE ESTERCOLERO INTERNO RECTANGULAR
Parámetro Unidades Valor Lado 1 m 1.6 Lado 2 m 3.2
Profundidad m 1 Volumen m3 5.121
Tiempo de retención hidráulico día 1.25 TANQUE ESTERCOLERO EXTERNO
Producción estiércol Kg/día/animal 10 Tiempo de baño Min/animal 2-3
Volumen total estiércol bovino L 3713 Volumen total estiércol porcino L 381
Caudal de diseño m3/día 4.5 TANQUE ESTERCOLERO EXTERNO CIRCULAR
Diámetro m 2.4 Profundidad m 1
Volumen m3 4.52 Tiempo de retención hidráulico día 1
TANQUE ESTERCOLERO EXTERNO CIRCULAR Lado 1 m 1.5 Lado 2 m 3
Profundidad m 1 Volumen m3 4.5
Tiempo de retención hidráulico m 1 Nota: datos tomados de la “Memoria Técnica de Diseño Hidrosanitario Sistema de Tratamiento de Aguas Residuales Planta de Beneficio Animal Municipio de Piendamó” desarrollada por el Ing. Msc. © Hugo Fernando Ibarra F, 2016.
81
Rejillas y tamiz de criba: en este sistema hay separación de sólidos voluminosos de la matriz liquida; su efluente es transportado a la trampa de grasas posteriormente, además se conforma a partir de barras circulares y está diseñado de la siguiente forma:
Tabla 25. Parámetros del diseño hidráulico, estructural y operativo de las rejillas y tamiz de criba
Parámetro Unidades Valor Separación entre barras cm 2
Angulo de inclinación ° 45 Diámetro Pulgada 1/2
Velocidad de aproximación m/s 0.6 Caudal máximo L/s 4.4 Área máxima m2 7.3*10-3
Ancho de la reja m 0.25 Profundidad máxima de la reja m 0.07
Pendiente máxima % 0.7 Longitud de la reja m 0.43
Profundidad de la reja m 0.07 Nota: datos tomados de la “Memoria Técnica de Diseño Hidrosanitario Sistema de Tratamiento de Aguas Residuales Planta de Beneficio Animal Municipio de Piendamó” desarrollada por el Ing. Msc. © Hugo Fernando Ibarra F, 2016.
Trampa de grasas: en base al diseño proporcionado, esta unidad de tratamiento preliminar, se dice que cuenta con una cámara independiente de rebose, el cual requiere de inspección y retiro de natas constante. Finalmente, su efluente es direccionado al sedimentador. El dimensionamiento de esta unidad esta dado de la siguiente forma:
82
Tabla 26. Parámetros del diseño hidráulico, estructural y operativo de la trampa de grasas
Parámetro Unidades Valor Caudal máximo de operación L/s 4.4
Profundidad m 0.70 Ancho m 1 Largo m 1.5
Volumen m3 1.05 Relación Largo:Ancho m/m 1.5
Nota: datos tomados de la “Memoria Técnica de Diseño Hidrosanitario Sistema de Tratamiento de Aguas Residuales Planta de Beneficio Animal Municipio de Piendamó” desarrollada por el Ing. Msc. © Hugo Fernando Ibarra F, 2016.
Sedimentador primario: en este caso, se diseñaron dos unidades sedimentablesen paralelo a partir de un caudal de diseño de 2.2 L/s y un caudal máximo deoperación 4.4 L/s. El efluente de esta unidad es descargado al tanque séptico y eldimensionamiento dado es el mismo para cada uno de los sedimentadores, por loque estos se diseñaron de la siguiente forma:
Tabla 27. Parámetros del diseño hidráulico, estructural y operativo del sedimentador primario
Parámetro Unidades Valor Volumen m3 7.9 Ancho m 1.6 Largo m 3.3
Profundidad m 1.5 Área superficial m2 5.28
Tiempo de retención hidráulico min 60 Pantalla difusora
Distancia de la pantalla m 1.65 Área m2 2.08
Velocidad de paso m/s 0.0011 Ancho m 1.6
Profundidad m 1.3 Diámetro orificio 2” m 0.0508
Área orificio m2 0.002 # orificios Adimensional 6.24
Número de filas Adimensional 2.08 Espaciamiento de filas m 0.39
83
Parámetro Unidades Valor Número de columnas Adimensional 3
Espaciamiento de columnas m 0.36
Nota: datos tomados de la “Memoria Técnica de Diseño Hidrosanitario Sistema de Tratamiento de Aguas Residuales Planta de Beneficio Animal Municipio de Piendamó” desarrollada por el Ing. Msc. © Hugo Fernando Ibarra F, 2016.
Tanque séptico: para su diseño se tiene en cuenta el dimensionamiento de laszonas de sedimentación, de digestión y la zona de lodos. Se diseñó una unidad deTS, por lo cual a partir de esto se da el siguiente dimensionamiento:
Tabla 28. Parámetros del diseño hidráulico, estructural y operativo del tanque séptico
Parámetro Unidades Valor Volumen m3 81.7
Largo m 5.5 Ancho m 4.5
Profundidad m 3.3 Área superficial m2 24.75
Altura total m 3.52 Ubicación del bafle m 3 Pendiente de fondo % 5-10
Zona de sedimentación Tiempo de sedimentación horas 0.98
Volumen de sedimentación m3 3 Altura m 0.12
Zona de digestión Tiempo de digestión días 54
Volumen de digestión m3 21.8 Altura m 0.86
Zona de lodos Volumen de lodos m3 40.6
Altura m 1.64 Volumen de espumas m3 16.2
Altura m 0.66
Nota: datos tomados de la “Memoria Técnica de Diseño Hidrosanitario Sistema de Tratamiento de Aguas Residuales Planta de Beneficio Animal Municipio de Piendamó” desarrollada por el Ing. Msc. © Hugo Fernando Ibarra F, 2016. En el
Tabla 27 (Continuación)
84
diseño se exige colocar un bafle a 3m de la entrada del pozo séptico, con una abertura en la zona de sedimentación (Ibarra H., 2016, p.36)
Filtro anaerobio de flujo ascendente-FAFA: Se cuenta con 1 unidad de FAFAel cual tiene como objetivo elevar el nivel de eficiencia del sistema de tratamiento,basándose principalmente en la remoción de materia orgánica y solidossuspendidos, para finalmente entregar el efluente al alcantarillado sanitario, dondeserá redirigido a la PTAR Betania, para ser tratado nuevamente. A partir de esto, sediseñó y dimensiono esta unidad de la siguiente forma:
Tabla 29. Parámetros del diseño hidráulico, estructural y operativo del FAFA
Parámetro Unidades Valor Caudal de diseño L/s 0.845
Medio filtrante Adimensional Rosetas de polipropileno Porosidad del medio filtrante % 95
Tiempo de retención hidráulico Horas 10.51 Volumen de digestión m3 3.19
Volumen total m3 33.64 Área superficial m2 18.7
Ancho m 5.5 Largo m 3.4
Profundidad m 1.8 Carga orgánica volumétrica Kg DQO/m3*día 3.19
Nota: datos tomados de la “Memoria Técnica de Diseño Hidrosanitario Sistema de Tratamiento de Aguas Residuales Planta de Beneficio Animal Municipio de Piendamó” desarrollada por el Ing. Msc. © Hugo Fernando Ibarra F, 2016.
Lecho de secado: con el fin de eliminar el mayor porcentaje de humedad posibledel lodo resultante del proceso de tratamiento, se diseñó un lecho de secadorectangular con las siguientes características:
85
Tabla 30. Parámetros del diseño hidráulico, estructural y operativo del lecho de secado
Parámetro Unidades Valor Área m2 12
Caudal de lodos m3/h 0.0046 Altura del lodo m 0.2
Periodo de secado días 7 Volumen m3 0.78
Producción de lodos días/semana 3 Ancho m 3 Largo m 4
Nota: datos tomados de la “Memoria Técnica de Diseño Hidrosanitario Sistema de Tratamiento de Aguas Residuales Planta de Beneficio Animal Municipio de Piendamó” desarrollada por el Ing. Msc. © Hugo Fernando Ibarra F, 2016.
7.2.2. Levantamiento de procesos existentes – PTAR centro de sacrificio animal municipal
Esta etapa del proyecto estuvo destinada a comparar los diseños realizados con las estructuras existentes, de tal manera que se tuvieran más elementos para la formulación de las propuestas de mejoramiento. En la ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia. se presenta el levantamiento general.
86
Tabla 31. Levantamiento de procesos existentes – PTAR centro de sacrificio animal municipal
Unidad o estructura diseñada o existente
Dimensiones o condición actual Observaciones generales
Tanque estercolero
Estercolero externo-presente en la PTAR
Compartimientos = 3 Largo = 2.34m Ancho = 1.69m Profundidad = 0.56m
Se proyectaron y diseñaron 2 estercoleros, uno interno y otro externo. El externo corresponde a la unidad que se encuentra dentro de la PTAR; para cada uno se diseñaron dos tipos; uno circular y otro rectangular, de los cuales se construyeron únicamente las unidades rectangulares, en los dos casos. En el caso del estercolero externo, las medidas tomadas en campo son similares a las del diseño y únicamente se difiere en un valor máximo de 0.66m en el caso del largo y 0.44m en el caso de la profundidad.
Rejillas y tamiz de criba
Rejilla 1 Largo = 0.55m Ancho = 1.40m Espaciamiento = 3cm
Se diseñó un tipo de rejilla, sin embargo, se hallaron 2 rejillas de diferentes amplitudes en el espaciamiento entre barras.
La rejilla diseñada que fue construida se asemeja en dimensiones a la rejilla 2, la cual es la que mayor similitud presenta en sus dimensiones en cuanto a la rejilla diseñada.
Rejilla 2 Largo = 0.48m Ancho = 1.20m Espaciamiento = 1cm
Trampa de grasas
# compartimientos =2 Ancho total =1.76m Largo total = 1.34m Profundidad = 1.06m # tuberías = 3 Diámetro tubería = 4”
En este caso, el diseño no fue muy específico con la descripción de esta unidad y sus dimensiones, sin embargo, se vio que lo diseñado y construido en cuanto a las dimensiones básicas de profundidad, largo y ancho son similares y solo difieren máximo en 0.76m.
87
Tabla 31 (continuación)
Unidad o estructura diseñada o existente
Dimensiones o condición actual Observaciones generales
Tanque séptico Ancho total =5.97m Largo total = 8.70m Profundidad promedio
= 2.95m
Debido a la forma en la que fueron construidas estas unidades (enterradas y encerradas-sistemas anaerobios), no fue posible observar la estructura física de cada una. Debido a que son unidades que están completamente sumergidas en el agua residual, y solo se puede observar su superficie. A raíz de esto, se midió en campo la superficie del tanque total que contiene estas unidades y se halló similitud entre las dimensiones básicas diseñadas y las construidas, teniendo solo una diferencia entre estas de 0.3m. Lo cual evidencia la existencia de estos sistemas en el tanque. A demás se halló el material PET que se menciona en el diseño para el FAFA.
FAFA
Lechos de secado
Ancho = 2.60m Largo = 4.12m Profundidad =0.4m Extracción de lodos= 2
a 3 veces por semana Caudal de lodos=
5.6m3 =0.23 m3/día
No cuenta con un sistema de filtración, por lo que no debería operar, pero aun así es utilizado. Las dimensiones básicas diseñadas son similares a las construidas y solo difieren en 0.4m. Además, se vio que si se cumple con el periodo de extracción de lodos que se recomienda en el diseño. Sin embargo, se supera el caudal de lodos para el cual fue diseñado.
88
Figura 21. Esquema de organización y secuencia de funcionamiento actual de las unidades de la PTAR del centro de sacrificio animal
Estercolero interno Estercolero externo 1 2 3
Figura 22. Estercolero construido y en operación actual La figura 1, muestra el estercolero interno; es decir, el que se encuentra dentro del lugar de sacrificio. El material observado en este estercolero, es el rumen y material extraído de los estómagos de la res; En la figura 2 y 3, se muestra el estercolero externo, el cual se ubica dentro de la PTAR. El material que se observa, es el rumen extraído del sistema de cribado.
89
Rejillas y tamiz de criba 1 2 3
Rejilla 1
Rejilla 2
Figura 23. Rejillas y tamiz de criba construidos y en operación actual
1 2 3
Figura 24. Trampa de grasas construido y en operación actual
90
Estructura que contiene el TS y FAFA
Unidad Ubicación Tanque séptico 1,2,3
FAFA 4,5,6,7
Figura 25. TS y FAFA construidos y en operación actual La imagen fue tomada en el año 2016, cuando se realizó un proceso de optimización de la planta, la cual fue adquirida del archivo de la secretaria de planeación de la Alcaldía de Piendamó. Esta muestra la ubicación de las unidades en cuestión en esa área, ya que todas son unidades anaerobias contenidas en la estructura de concreto mayor mostrada en la figura.
Lecho de secado 1 2 3
Figura 26. Lecho de secado construido y en operación actual La figura 1 y 2 muestran el lecho de secado que se usa actualmente; En la figura 3, se observa el piso del lecho, donde se puede verificar que este carece del ladrillo en la superficie del suelo, el cual caracteriza la existencia de un filtro en el lecho. Únicamente se observó la losa de concreto donde debería instalarse dicho sistema de filtración.
6
2
1
3
4 5
7
91
1 2 3 4 Figura 27. Entorno actual de la planta Las figuras muestran que el entorno de la PTAR tiene a sus alrededores un poco de cobertura vegetal y zona urbana
Figura 28. Plano vista en planta y de perfil de las unidades de cribado, trampa de grasas, sedimentadores primarios más detalles de lecho de secado y tanque estercolero externo-PTAR del centro de sacrificio
Tomado de” Memoria Técnica de Diseño Hidrosanitario Sistema de Tratamiento de Aguas Residuales Planta de Beneficio Animal Municipio de Piendamó” por Ibarra. F, 2016. Adoptado con permiso
92
Figura 29. Plano vista en planta y de perfil de las unidades TS y FAFA- PTAR del centro de sacrificio
Tomado de” Memoria Técnica de Diseño Hidrosanitario Sistema de Tratamiento de Aguas Residuales Planta de Beneficio Animal Municipio de Piendamó” por Ibarra. F, 2016. Adoptado con permiso.
Figura 30. Plano vista en planta total de la PTAR del centro de sacrificio
Tomado de” Memoria Técnica de Diseño Hidrosanitario Sistema de Tratamiento de Aguas Residuales Planta de Beneficio Animal Municipio de Piendamó” por Ibarra. F, 2016. Adoptado con permiso
93
El levantamiento general mostró que los sedimentadores diseñados, no fueron construidos, ya que en el trabajo de campo no se halla evidencia física de los mismos. Además, se evidencia la contaminación de la Quebrada Los Vivas, debido al vertimiento directo del agua residual proveniente del lavado de corrales, el cual no ingresa al tratamiento en la PTAR. Según declaraciones del operario, para evitar una contaminación elevada de la quebrada, se debe adecuar un sistema de cribado y sedimentación, posterior a la salida del lugar de generación del efluente contaminado, sin embargo, aún no se ha realizado.
La barrera viva de la PTAR debe ser reforzada, debido a que esta ayuda a la reducción de los olores que se presentan en la planta debido al tipo de agua residual que trata el sistema de tratamiento, el cual tiene una alta cantidad de compuestos orgánicos de rápida degradación, lo cual hace que proliferen olores. Cabe mencionar, que esta recomendación fue adoptada por el operario y el SDAE, por lo que, durante el tiempo de pasantía, iniciaron la adaptación de un vivero dentro de la PTAR y una limpieza constante de la zona verde de la PTAR, la cual se ve afectada constantemente debido a la actividad y permanencia de aves de rapiña. Además, están en proceso de adoptar permanentemente el producto Oxynova, el cual ha sido aplicado principalmente para la reducción de olores, provenientes de la materia orgánica en descomposición extraída del sistema de cribado, lo cual mostró resultados satisfactorios con dicho objetivo.
94
8. OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO
Las actividades de operación y mantenimiento de las PTAR de La Vereda La Florida y del centro de sacrificio animal del municipio de Piendamó, son llevadas a cabo por el contratista Enrique Zúñiga, identificado con número de cedula 10.752.430. El operario, lleva a cabo diferentes actividades a parte de las de operación y mantenimiento de las plantas de tratamiento en cuestión, como lo son: el control de plagas, actividades de apoyo ambiental y de turismo y el mantenimiento de zonas verdes urbanas, así como la operación y mantenimiento de las PTAR de los Barrios, La Primavera, Los Alpes, San Cayetano y de la vereda La Esperanza; esto según su contrato de prestación de servicios C1-067-2018, adjudicado por el Alcalde del municipio Victor Isaac Valencia.
A partir de la información reportada en los informes de operación y mantenimiento del periodo Enero-Julio del 2018, realizados por el operario cada mes, para el Ingeniero Andrés Felipe Flórez Valencia, secretario del SDAE, la cual es la secretaria encargada de hacerle seguimiento a las actividades realizadas por el contratista Enrique Zúñiga, se observa que el operario realizó las siguientes actividades en los sistemas de tratamiento en cuestión (ver ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.):
Tabla 32. Actividades de operación y mantenimiento PTAR de La Vereda La Florida y el centro de sacrificio animal municipal periodo Enero-Julio 2018
PTAR Actividad Centro de sacrificio
animal municipal Limpieza y desarenación de las recamaras de
entrada de agua residual. Extracción manual de natas, lodos y limpieza
de tanques. Extracción de lodos de los tanques sépticos
con motobomba hacia los lechos de secado. Extracción de lodos de los FAFA con
motobomba hacia los lechos de secado. Esparcir los lodos manualmente en el lecho de
secado y aplicación de cal. Limpieza de las zonas verdes y alrededores Extracción del rumen del tanque, cargue al
vehículo, descargue y disposición final en elpredio ubicado en la vereda Bello horizonte.
Manejo del rumen en el sitio de disposiciónfinal (compost).
95
PTAR Actividad Vereda La Florida Se realizaron las mismas actividades que en la
PTAR del centro de sacrificio excepto por laactividad de “Extracción del rumen del tanque,cargue al vehículo, descargue y disposiciónfinal en el predio” y “Manejo del rumen en elsitio de disposición final (compost)”
Nota: adaptado de los informes de actividades realizadas en el periodo de enero-julio del 2018, por el contratista Enrique Zúñiga.
PTAR del centro de sacrificio animal municipal
En base al “Diseño Hidrosanitario Sistema de Tratamiento de Aguas Residuales Planta de Beneficio Animal Municipio de Piendamó” elaborado por Ibarra H., (2016) y proporcionado por la Secretaria de Desarrollo Ambiental y Económico de la Alcaldía de Piendamó-Tunia, se desarrolló un manual de operación y mantenimiento para garantizar el correcto funcionamiento del sistema de tratamiento diseñado, el cual dicta que se deben usar unos equipos y actividades de mantenimiento específicos. A partir de esto se rectifica cada una de las actividades y equipos exigidos por el diseñador, lo cual se expone a continuación (ver ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.):
Tabla 32 (Continuación)
96
Tabla 33. Equipo recomendado para operación y mantenimiento en el diseño actual de la PTAR del centro de sacrificio animal municipal
Equipo Cumplimiento Nota Motobomba de
3.5HP de potencia y 2”, autocebante
Manual: No se hace con motobomba se hace conla abertura de un tapón que tiene en el fondo, porlo que se trabaja con gravedad.
Guantes mosquetero,
calibre 60
Actualmente no se usan, debido a su deterioro.Usa guantes normales (de caucho de ½”). Los usacuando son necesarios y los usa comúnmentecuando va a abrir los tapones.
Gafas antiempañantes
No usa
Guantes de caucho de ½”
Si los usa, principalmente en abertura de taponesde fondo.
Traje de fontanero
Si
Bugí plástico de 100L de
capacidad
Existe un bugí, con el cual se realiza el transporte del lodo y el rumen a las cámaras y lechos de secado correspondiente, sin embargo, no es del material ni del volumen que dicta el manual de operación y mantenimiento del diseño. Aproximadamente tiene 0.1 m3
Picas, palas, rastrillos y
barras de hierro
Usa palas y rastrillo. No usa picas porque no son necesarias para el trabajo que realiza; había una barra de hierro, pero se perdió. Hace mantenimiento con palas y rastrillo.
Utensilios de aseo general
No usa, no son necesarios debido a que el áreadonde está construida la PTAR no lo amerita.
Baldes Si usa, principalmente para extracción de natas,almacenamiento y transporte de cal.
Frecuencia de limpieza
Lo realiza de 2 o 3 veces por semana, en la cualrealiza la extracción de rumen de recamaras decribado, aplicación producto Oxynova al rumen ylodos y extracción de lodos de los tanques.
Nota: simbología de cumplimiento: cumplimiento ; mediano cumplimiento ; no cumple Información de equipo recomendado tomado de la “Memoria Técnica de Diseño Hidrosanitario Sistema de Tratamiento de Aguas Residuales Planta de Beneficio Animal Municipio de Piendamó ” desarrollada por el Ing. Msc. © Hugo Fernando Ibarra F, 2016.
97
Equipos y materiales
1) 2)
3) 4)
5) 6)
Figura 31. Equipos y materiales existentes Figura 1. Bomba de espalda para aspersión del producto Oxynova (control de olores); Figura 2. Operador usando traje de fontanero, pala, botas de caucho y mascara antigases; Figura 3. Pala, rastrillo y barras de hierro utilizados en el mantenimiento de la PTAR; Figura 4. Bugí (transporte de natas y lodos); Figura 5.
98
Guantes de caucho de ½” (si los usa constantemente); Figura 6. Guantes mosquetero (en mal estado-no se usan). Tabla 34. Cumplimiento actividades recomendadas para operación y mantenimiento en el diseño actual de la PTAR del centro de sacrificio animal municipal
Actividad Valor o nota Cumplimiento Trampa de grasas
Frecuencia de limpieza y mantenimiento
1. 75% capacidad de retención de grasa2. Semanal y/o según inspección ocular3. Remoción del material sobrenadante y
depositar en lechos de secado
: calcula la capacidad de retención de grasa solo con observación y su remoción la realiza cada semana como mínimo.
Drenar el agua almacenada hacia el desnatador y hacia la cámara de salida final mediante la apertura de las válvulas de purga
Se sugiere realizar cuando la unidad lorequiera o cuando haya colmatación.
Tanque Séptico Frecuencia de evacuación de lodos
1. Máximo: 1 vez /6 meses2. Altura máxima del lodo: 0.7m-medir con
una vara pintada de blanco o cubiertacon una tela blanca.
3. Llevar registro de las medidas y realizarel proceso de medición mensualmente
: Realiza la evacuación de lodos cada mes.
: No leva registros de medidas
: el operario afirma que realiza la extracción del lodo, cuando este está a una altura de 0.5m. Mira el espesor con una vara pero no blanca.
Frecuencia de evacuación de lodo flotante o natas
1. Cuando el lodo está muy próximo a latubería de salida (Tee)
2. Altura máxima de natas: 0.3m-medircon una vara pintada de blanco ocubierta con una tela blanca.
3. Llevar registro de las medidas y realizarel proceso de medición mensualmente
: extrae el lodo, cuando una próximo a la tee o cuando tiene 10cm de grosor, aproximadamente 2 o 3 veces por semana.
: el operario afirma que realiza la extracción del lodo, cuando este está a una altura de 0.1m. Mira el espesor con una vara, pero no blanca.
:No lleva registros de medición.
Extracción de lodos y natas
Se debe realizar con motobomba o unrecipiente de mango largo yposteriormente depositarlos en el lechode secado o enterrado con suficientecal viva.
: No se hace con motobomba, pero si con un mango largo y luego los deposita en el lecho de secado con cal viva.
99
Tabla 34 (continuación)
Actividad Valor o nota Cumplimiento
Recomendaciones para limpieza
1. No limpiar los tanques sépticos con desinfectantes o sustancias químicas.
2. Dejar un poco de lodo en el tanque para inoculación.
3. No entrar en el tanque hasta que sea ventilado; tampoco entrar con antorchas o fósforos encendidos.
4. Abrir las tapas del tanque 15 minutos antes de cualquier operación.
: No usa nada de detergentes. (en el área de sacrificio si usan detergentes)
: Si deja lodo para inoculación. : Cumple con los
requerimientos para entrar en los tanques, aunque la mayoría de veces no entra en ellos y les realiza limpieza desde fuera del tanque con agua a presión.
Filtro anaerobio de flujo ascendente Limpieza y purgas 1. El lavado será con agua a presión desde
afuera de la unidad y extrayendo los lodos por bombeo
2. Llevar registro de la perdida de carga o aumento del nivel superior del filtro-2 veces por semana.
3. Purga: realizar cuando la perdida de carga supere el nivel de la batea de la tee del dispositivo de salida del pozo séptico o la batea de la tubería horizontal de la entrada del filtro.
4. Las purgas se deben realizan cada 3 meses máximo.
5. Cada 3 años lavar la unidad e iniciar de nuevo el proceso de arranque
6. Deberá ser lavado cuando el nivel del agua en la unidad anterior supere los 15cm.
: Cumple con los requerimientos para entrar en los tanques, aunque la mayoría de veces no entra en ellos y les realiza limpieza desde fuera del tanque con agua a presión.
: no lleva ningún tipo de registro de mediciones.
: Hace seis meses la reinició, afirma que siguió el protocolo.
La purga del TS y del FAFA se realiza conjuntamente cada 1 o 2 meses. El operario dicta que lo hace cuando él retira el lodo flotante y el olor persiste fuertemente, lo cual le indica que el lodo del fondo está muy descompuesto y listo para sacarse.
Inspección Cada 3 meses Se indica que nunca se ha realizado. No hay evidencia de lo contrario.
Disposición final de lodos 1. Depositar una capa de 20cm de grosor
de lodos y natas sobre el piso de ladrillo del lecho de secado.
2. Para utilizar como abono: deshidratar y mezclar con material vegetal.
3. Para enterramiento: si no se usa como abono enterrar en zanjas de 60cm en sitios no habitados con suficiente cal viva.
4. No esparcir directamente en el suelo o descargar en cuerpos de agua
: Cumple con todos los requerimientos de actividades para disposición final de lodos. Aunque el lecho no cumple con los requerimientos técnicos exigidos.
: El lodo final se usa como abono para cultivos en 2 fincas, ubicadas en las veredas La Suecia y Bello Horizonte.
100
Nota: simbología de cumplimiento: cumplimiento ; mediano cumplimiento ; no cumple Información de actividades de operación y mantenimiento recomendadas tomadas de la “Memoria Técnica de Diseño Hidrosanitario Sistema de Tratamiento de Aguas Residuales Planta de Beneficio Animal Municipio de Piendamó ” desarrollada por el Ing. Msc. © Hugo Fernando Ibarra F, 2016.
En general el operario cumple parcialmente con los protocolos de extracción y limpieza de las unidades de tratamiento de la planta de tratamiento, sin embargo, la falta de inspección, la ausencia de la motobomba para la extracción del lodo y la frecuencia de purga del TS y FAFA, puede afectar la eficiencia de remoción de la materia orgánica en el sistema. Debido a la ausencia de extracción del lodo con motobomba, con el cual la extracción puede ser mayor y eficaz, se disminuye el periodo de purga de la unidad séptica y FAFA, siendo este menor al máximo recomendado, lo que puede afectar a estos sistemas haciendo que la eliminación de materia orgánica sea menor.
La PTAR del centro de sacrificio animal municipal, no cuenta como tal con un desarenador como unidad independiente. El operario, hace referencia a la actividad de limpieza de desarenación como la remoción de arena acumuladas en el fondo de la recamara de cribado.
Se hallaron problemas en el lecho de secado en esta PTAR, ya que este fue mal construido, debido a que no se le realizó un sistema de filtración, pero aun así en ese lugar se disponen los lodos. Esto, según el operario, quien afirma que el lecho desde su construcción ha estado de la misma forma. Sin embargo, para el tratamiento y disposición final de los lodos (lodos y natas del TS y FAFA; rumen extraídos del estercolero interno y externo), se tomaron en cuenta las recomendaciones realizadas por la norma RAS y el diseñador de la PTAR del centro de sacrificio (diseño de optimización-2016) para las dos PTAR, tomando como opción la disposición final del lodo mediante la realización de compostaje. En base a lo visto en la operación y mantenimiento de las plantas y con lo declarado por el operario, para disminuir la acidez del compuesto, se usa cal viva, sin embargo, cuando no se cuenta con una alta disponibilidad de este material, este se mezcla con cal agrícola.
101
Preparación de cal viva y cal agrícola
Figura 32. Proceso de preparación y mezcla de la cal viva y agrícola para estilización del lodo seco
Adicionalmente, cabe mencionar, que este proceso se realiza debido a que la cal agrícola es menos eficaz que la cal viva al momento de estabilizar el pH del suelo. La cal agrícola proviene de la piedra caliza, por lo que contiene carbonatos que no se disuelven fácilmente en agua. A razón de que “La cal viva es muy reactiva y puede ser tres veces más eficaz que la piedra caliza molida a la hora de neutralizar el suelo aumentando rápidamente el pH de éste”, (Teagüe, 2017, párr. 2) es más usada al momento de la estabilización de suelos, o en este caso de materia orgánica, que se usará para el mismo fin.
Por otra parte, se observó y el operario afirmó que el compostaje también es usado como acondicionador de suelos para las zonas verdes de la PTAR, además, de que cuando la producción de este compuesto es alta y no se puede usar en las fincas mencionadas es regalado a campesinos de fincas y terrenos aledaños (actividad poco usual) para acondicionar suelos o abonar cultivos.
Para la verificación de la cantidad de natas y lodos flotantes extraídos del tanque séptico, se realizó una actividad de conteo y observación el día 22 de enero del 2019 en la PTAR, donde se observa el mantenimiento de esta unidad. Para el dimensionamiento del lodo y natas extraídas, se tuvo en cuenta como base el volumen del bugí usado para el transporte del compuesto hasta el lecho de secado, el cual se supone que este tiene alrededor de 0.1 m3, como lo dicta la recomendación del diseñador en el manual de operación y mantenimiento. Se contabilizaron la cantidad de bugís, casi en su capacidad total de llenado para determinar la cantidad de natas en total extraídas del tanque. Este proceso tuvo una
102
duración de 2 días, trabajando en ello medio día en cada jornada, el cual se extrajeron 56 bugís, lo que equivale a 5.6m3.
La extracción de las natas y lodos flotantes del TS, se da a través de la apertura de 3 tapas, las cuales permiten al operario extraer dicho material con un mínimo de dificultad. Estas se hallan un poco deterioradas y corroídas, debido al contacto constante de gases provenientes de la descomposición de la materia dentro de los sistemas anaerobios y del contacto con el agua lluvia, lo cual es normal, ya que esta parte de la PTAR no se encuentra bajo cubierta. A continuación, se presentan algunas imágenes donde se demuestra el proceso que se realiza en la planta al momento del mantenimiento de esta unidad.
103
Figura Nota
1) 2)
3) 4)
5) 6)
Figura 33 (Continuación)
104
Figura Nota
7) 8)
Figura 33. Trabajo de campo de verificación de operación y mantenimiento del TS – PTAR centro de sacrificio animal municipal
Figura 1. Tapa 1. Estado de la unidad del tanque séptico, previo a la extracción del lodo y natas flotantes; Figura 2. Tapa 2. Estado de la unidad de tanque séptico, previo a la extracción del lodo y natas flotantes; Figura 3. Tapa 3. Extracción y limpieza de natas y lodos del TS; Figura 4. Tapa 2. Estado del TS después de la limpieza y extracción de natas y lodos flotantes; Figura 5 y 6. Tapa 2. Estado del TS después de la limpieza y extracción de natas y lodos flotantes; Figura 7. Transporte hacia el lecho de secado del lodo y natas extraídas por parte del trabajador de apoyo; Figura 8. Depósito en el lecho de secado del lodo y natas extraídas por parte del trabajador de apoyo.
Para la extracción de las natas y lodos flotantes del TS, el operario mide el espesor de este compuesto con una pala de forma visual, no usa ningún tipo de medidor y afirma que observa que la nata esta gruesa y poco líquida, proceso con el cual se da cuenta que es hora de retirarlas de la unidad. No obstante, para la realización de esta actividad el operario contrata a un trabajador para ayudarse en esta labor, el cual es su apoyo, principalmente para el transporte de las natas hasta el lecho de secado. El operario también realiza actividades de limpieza del rumen del estercolero interno y externo, el cual es transportado en una volqueta con el lodo y natas secas, hacia la finca Bello Horizonte, donde se realiza el compostaje con estos. El estercolero interno, es el que se limpia con más frecuencia, ya que este se limpia casi a diario, debido a que la actividad de sacrificio se da de igual forma, casi todos los días. El estercolero externo, se maneja de una forma distinta al interno, es decir, este se limpia 1 o 2 veces por semana, debido a que primero se hace el llenado de una de sus áreas y a medida que se va disminuyendo su humedad, va pasando a la
105
siguiente área y así sucesivamente hasta que se pone en la última área donde se deja cuando ya está para transporte, es decir que ya ha disminuido en gran parte su humedad, estando casi seco.
Operación y mantenimiento estercoleros 1 2 3
Figura 34. Operación y mantenimiento de los estercoleros-PTAR centro de sacrificio animal municipal
Figura 1. Limpieza del estercolero interno- operario Enrique Zúñiga; Figura 2. Limpieza del sistema de cribado- operario Enrique Zúñiga Figura 3. Rumen en el área 3 de la unidad para transporte y disposición final.
Se halla un problema actualmente (febrero 2019) con el vertimiento final del sistema de tratamiento, donde según el operario, la PTAR Betania, la cual recibe la descarga final de este sistema de tratamiento, no estaba operando desde noviembre del 2018, debido a la extracción de su material PET, por lo que la descarga final no estaba siendo tratada nuevamente.
Finalmente, debido a quejas de la comunidad aledaña por los fuertes olores que se presentan en la PTAR, por el material en descomposición y a los gases que se desprenden de ella debido a la actividad biológica, se inició el ensayo del produto Oxynova para el control de olores. Según la propuesta de la empresa BioAgro Technology, encargada de la producción y distribución del producto y su ficha técnica, este es un compuesto natural cuyos componentes principales son catalizadores orgánicos, enzimas naturales proteasa celulosa, phitaza, amilasa, pectinaza, lipasa y 4 probióticos como bifido baceteriun (2 cepas), lactobacilos acidofilus y bacilo subtilis, el cual tiene como objetivo principal degradar la materia orgánica en productos inocuos para el ambiente, enfocándose primordialmente en la reducción de olores de la materia descompuesta y en mejorar la calidad del agua
106
residual. Este producto viene en forma de polvo y se debe mezclar con agua no clorada.
En la operación, posterior a la mezcla del producto con agua no clorada, se rocía con una bomba de espalda manual, principalmente sobre el rumen que se extrae del sistema de cribado, el lodo y natas dispuestos en el lecho de secado, sin embargo, también es aplicado sobre las tapas de las unidades de tratamiento, en la volqueta de transporte del lodo y en los alrededores de la PTAR. En base a la evaluación del operario y de la pasante, autora del presente documento, el olor se disminuyó en un 80%, haciendo que las molestias por el olor se disminuyeran.
Algunos usos del producto Oxynova 1 2 3
Figura 35. Producto Oxynova en uso-PTAR del centro de sacrificio animal
Figura 1. Muestra del producto Oxynova; Figura 2. Aplicación del producto Oxynova en volqueta de transporte de rumen y lodos; Figura 3. Aplicación del producto Oxynova sobre el rumen extraído del sistema de cribado.
PTAR de la vereda La Florida
En cuanto a las recomendaciones para operar y realizar el mantenimiento de la PTAR de la vereda La Florida, no se cuenta con un manual para estas actividades propuestas por el diseñador de la planta, como en el caso de la PTAR del centro de sacrificio, sin embargo, se toman las recomendaciones de operación y mantenimiento para cada unidad recomendadas por el RAS 2017, para su posterior evaluación. En base a esto, se verifica la operación y mantenimiento de las 2 plantas de tratamiento en cuestión.
107
Tabla 35. Cumplimiento actividades recomendadas para operación y mantenimiento por el RAS 2017
Actividad Cumplimiento PTAR centro de sacrificio animal
municipal
PTAR vereda La Florida
Trampas de grasa La limpieza debe hacerse cada vez que se alcance el 75% de la capacidad de retención de grasa como mínimo
: Se limpia 2 o 3 veces por semana y mínimo 1 vez por semana.
----
Desarenadores y recámaras de cribado Limpieza manual (Q<50L/s)
Medición periódica del lecho de arena acumulado : se realiza
visualmente :se realiza visualmente
Aislamiento del desarenador en el momento en que la arena ocupe 2/3 del volumen.
Drenaje del agua residual en la cámara.
Remoción de la arena y lavado del desarenador para ser utilizado nuevamente
Cada dos meses lo limpia, lo vacía totalmente
Cada dos meses lo limpia, lo vacía totalmente
Estimación de la cantidad de arena removida para los registros en las fichas de operación.
Transporte del material removido hacia el sitio de disposición.
Analizar una muestra de la arena removida en términos de sólidos volátiles. Adopción de medidas de corrección para las muestras que presenten alto contenido de estos.
Verificación de la cantidad de arena en las unidades subsecuentes.
Remoción de la arena, si fuera el caso, retenida en las demás unidades de tratamiento : no ha sido
necesario : no ha sido
necesario
108
Tabla 35 (continuación)
Actividad Cumplimiento PTAR centro de sacrificio animal
municipal
PTAR vereda La Florida
Tanque Séptico Debe realizarse una remoción periódica de lodos por personal capacitado que disponga del equipo adecuado para garantizar que no haya contacto entre el lodo y las personas.
Antes de cualquier operación dentro del tanque abrir las cubiertas del tanque por más de 15 minutos para evacuar gases
Disponer los lodos en lechos de secado.
Disponer los lodos secos en rellenos sanitarios o en campos agrícolas; cuando estos últimos no estén dedicados al cultivo de hortalizas, frutas o legumbres que se consumen crudas. (ornamentales)
Remoción de natas y lodos en base a intervalos equivalentes al periodo de limpieza del proyecto determinado por el valor de tasa de acumulación de lodos digeridos de diseño.
:extrae el lodo, cuando una próximo a la tee o cuando tiene 10cm de grosor, aproximadamente 2 o 3 veces por semana
: Se realiza cada 2 meses. 1 vez por semana va y hace limpieza de zonas verdes, recamaras, cunetas y papiros con palas.
Lechos de secado Agregar un kilogramo de alumbre por cada 800 a 2500 L. de lodo para aumentar el desprendimiento de gases.
La superficie del lecho debe mantenerse limpia y libre de todos los lodos que se hayan descargado anteriormente.
Nunca deben descargarse los lodos sobre otros ya secos o parcialmente secos
Una vez descargados los lodos de un digestor, las tuberías de lodos deben escurrirse bien y hacer circular agua por ellas
La torta que tenga un contenido de humedad de 60 a 70 %, puede retirarse con palas o rastrillos
Para los niveles bajo y medio alto de complejidad se recomienda retirar el lodo con carretillas de mano, tendiendo tablones sobre el lecho, a modo de andén.
Después de retirar los lodos, el lecho debe prepararse para la siguiente carga. Debe reponerse la arena que se haya perdido en limpiezas anteriores
: Lo realiza de la siguiente forma: Cuando se demora mucho en filtrar, limpia éntrelos ladrillos. La arena no la toca.
: Lo realiza de la siguiente forma: Cuando se demora mucho en filtrar, limpia éntrelos ladrillos. La arena no la toca
Nota: simbología de cumplimiento: cumplimiento ; mediano cumplimiento ; no cumple ; Recomendaciones adaptadas de “Reglamento técnico del sector de agua potable y saneamiento básico ras – 2000 título e” del Ministerio de Desarrollo Económico, 2000, p. 31,129,130.
109
En el caso de la PTAR de la vereda La Florida, el operario afirmó haber realizado 2 purgas de los FAFA y TS desde su construcción y periodo de funcionamiento, las cuales se hicieron en noviembre y diciembre del 2018. Además, dice apoyarse de un trabajador extra para las labores de limpieza de natas y lodos.
En cuanto a la frecuencia de mantenimiento de esta PTAR, es más baja, debido a que la complejidad de la misma no es alta y no amerita una constante presencia del operario, según sus declaraciones. A partir de esto, el operario afirma hacer actividades de mantenimiento 1 vez por semana, donde realiza principalmente la limpieza del sistema de cribado y del filtro fitopedológico, donde siembra y remueve algunos papiros secos o deteriorados.
En la disposición final de los lodos y natas, se observó que uno de los lechos de secado está fuera de funcionamiento, por lo que solo se utiliza uno de ellos, esto debido a que se encuentra un problema en la filtración en este, ya que no se encuentra filtrando, por lo que el lixiviado se rebosa. Adicionalmente, los lodos y natas secados, son acondicionados con cal viva y utilizados en las zonas verdes de la planta, debido a que es difícil sacar los lodos del predio para llevarlos a compostaje, a causa del difícil acceso que hay para llegar y salir de la PTAR.
El periodo de mantenimiento de los lechos de secado, se viene realizando aproximadamente cada 12 días o sea 2 veces por mes, desde el mes de febrero del 2019 lo cual cumple con lo sugerido por el diseño. El mantenimiento se basa principalmente en la remoción de los lodos secos.
110
9. CARACTERIZACIÓN DE VERTIMIENTOS
Con el fin de analizar el desempeño actual de las plantas de tratamiento en cuestión, se realizó una caracterización de vertimientos en términos de eficiencias de reducción de DQO, DBO5, sólidos totales (ST) y sólidos volátiles (SV); adicionalmente, se verificaron parámetros in situ como pH y temperatura. Debido a complicaciones presentadas durante el proceso de muestreo y análisis, para la PTAR de la vereda de la Florida se realizaron 3 caracterizaciones y para la PTAR del centro de sacrificio o beneficio animal se realizaron 2 caracterizaciones; a partir de estas, se obtuvieron los resultados evidenciados en la ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.. Cabe mencionar, que los muestreos realizados fueron puntuales, haciendo énfasis en el agua residual de la entrada (afluente) y salida (efluente) de cada sistema.
Por otra parte, para la planta de la vereda La Florida el operario reportó que entre diciembre de 2018 y marzo de 2019 se presentaron dos ingresos de un agua residual con coloración rojo, que se presume fue asociada al uso de colorantes para flores; esto ocasionó que los papiros ubicados en la mitad del filtro fitopedológico se secaran y murieran por completo, afectando el desempeño del sistema.
Esta situación se reflejó en que para el diagnóstico realizado por la CRC en el mes de diciembre del 2018 (Ver
111
ANEXO C. Caracterización de vertimientos año 2018 PTAR de la vereda La Florida – Reporte CRC), el efluente de la planta no cumpliera con los requerimientos de la resolución 0631/2015 en términos de DQO.
A partir de estos aspectos se estimó un posible daño en las unidades de tratamiento secundario y terciario como el FAFA y el filtro fitopedológico, por lo que se realizó un muestreo puntual, en la salida de estas con el fin de observar su eficiencia e inferir el nivel de afectación del problema ocurrido en el sistema, el cual podría estar asociado a falencias en el proceso de depuración; así mismo poder determinar si en condiciones normales de operación, es decir, sin descargas de agua residual contaminada con colorantes; el sistema trabajaba de forma eficiente respecto a la norma.
Para el caso del primer muestreo para el centro de sacrificio animal; éste fue realizado en periodo de lluvias; por lo tanto, es importante considerar que estos valores muestran una condición de dilución del agua residual; mientras que el segundo muestreo fue realizado en un periodo seco, lo que evidenció las cargas comunes con las que trabaja el sistema.
112
PTAR Centro de Sacrificio Animal Municipal
El sistema de tratamiento de agua residual del centro sacrificio del municipio de Piendamó, ha tenido a lo largo de su tiempo de funcionamiento, sanciones por parte de la autoridad ambiental regional (CRC). Al año 2009, la PTAR contaba con un permiso de vertimientos (Radicado 002094 de 17 de marzo de 2009) el cual se venció en el año 2016, además, se encontraron falencias técnicas en el sistema (visita realizada y comunicada al SDAE (secretaria municipal encargada de velar por el funcionamiento de los sistemas de agua residual jurisdicción de la alcaldía municipal) por medio del “Informe situación actual Planta de Tratamiento de Aguas Servidas PTAR matadero municipal” realizado por la CRC el 29 de septiembre de 2016), por lo cual la autoridad ambiental sancionó al municipio y suspendió las actividades de la planta de tratamiento; es así como la SDAE entró en el proceso de cumplir con las exigencias de la autoridad ambiental; entre ellas, se debía realizar una caracterización del vertimiento de la PTAR, posterior a la adecuación técnica exigida, con la cual se dio el permiso de vertimientos por 5 años (mediante la resolución N° 10015 del 05 de diciembre del 2016) con el que se cuenta actualmente.
En base a lo anterior, la SDAE realizó una caracterización de vertimientos el día 12 de diciembre del 2017, donde según el informe del muestreo realizado por un laboratorio ambiental de la CRC, se contó tal día con un clima nublado, además, el muestreo fue de tipo puntual y se realizó a la entrada y salida del sistema de tratamiento. En este proceso, se llevó a cabo la evaluación de parámetros como: temperatura, pH, conductividad, caudal, SST, sólidos sedimentables, DBO5, DQO, nitritos, nitratos y grasas y aceites (Ver Anexo A. Caracterización de vertimientos año 2017 PTAR del centro de sacrificio animal municipal).
Teniendo en cuenta estos antecedentes, para el trabajo de diagnóstico se realizó el muestreo teniendo en cuenta el afluente y efluente del sistema. Para el segundo muestreo, adicional a la entrada y salida de la planta, se analizó uno de los puntos que alimenta la cámara de entrada de agua residual hacia la planta. Este punto correspondió a la tubería que recoge la mayor cantidad de agua residual del área de sacrificio y que en la mayoría del tiempo de fluencia presenta la mayor coloración rojiza, por lo que se estima que es el flujo que mayor cantidad de sangre contiene y aporta al afluente total (Entrada 2). Cabe mencionar, que esto se realizó, con el fin de evaluar las condiciones de manejo interno de la sangre en el proceso de sacrificio, de tal manera que se pudieran sugerir aspectos de mejora para la gestión de la sangre, puesto que aunque la Planta de sacrificio cuenta con un protocolo para recoger la sangre (manejada como residuo peligroso anatomopatológico y recogido en tinas), se percibió el derrame de la misma en algunos procesos, por lo que esta era lavada y dirigida hacia la PTAR, contribuyendo con el incremento de la carga orgánica que ingresa al proceso.
113
Tabla 36. Caracterización de vertimientos PTAR del centro de sacrificio animal municipal
Variable o parámetro Unidades
2017 2019 12/12/2017 23/04/2019 03/04/2019
Valor Valor Valor
Entrada Salida Entrada Salida Entrada 1 Entrada 2 Salida
Tiempo de toma Horas X X 3:40 p.m. 4:23 p.m. 09:46 a. m. 11:00 a. m. 10:00 a. m. Clima percibido Adimensional X X Lluvioso Nublado Parcialmente soleado
Temperatura °C 22.1 22 28 28.5 28.5 29.5 29 pH Unidades 6.58 6.92 7.63 6.86 7.69 7.75 7.03 ST mg/L X X 2033.90 933.33 8965 4930 1780 SV mg/L X X 1681.36 586.67 7990 4410 1275
DBO5 mg/L 2862 966 672 743 741 708 748 DQO mg/L 4441 1525 2055 1440 8740 5125 2060
Nota: Los valores del año 2017 fueron tomados del reporte de resultados del laboratorio ambiental de la CRC, contratado por el SDAE para realizar la caracterización de los vertimientos de la PTAR del centro de sacrificio animal del municipio en el año 2017. Los valores del 2019 corresponden a los muestreos realizados en el marco de este trabajo de grado.
114
Tabla 37. Verificación del cumplimiento de la resolución 0631/2015 de la caracterización de vertimientos año 2017 y 2019 PTAR del centro de sacrificio animal municipal
Variable o parámetro Unidades
Res 0631/2015 2017
¿Cumple norma?
2019 ¿Cumple norma?
2019 ¿Cumple norma?
Valor Valor 23/04/2019 03/05/2019
Salida Salida Valor Valor Salida Salida
Temperatura °C 40 22 Cumple 28.5 Cumple 29.5 Cumple pH Unidades 6 a 9 6.92 Cumple 6.86 Cumple 7.03 Cumple
DBO5 mg/L 450 966 No cumple 743 No cumple 748 No cumple DQO mg/L 900 1525 No cumple 1440 Cumple 2060 No cumple
Nota: Los valores del año 2017 fueron tomados del reporte de resultados del laboratorio ambiental de la CRC, contratado por el SDAE para realizar la caracterización de los vertimientos de la PTAR del centro de sacrificio animal del municipio en el año 2017. Los valores del 2019 corresponden a los muestreos realizados en el marco de este trabajo de grado.
En base a la resolución 0631/2015 capítulo VI articulo 9 donde se establecen los “Parámetros fisicoquímicos a monitorear y sus valores límites máximos permisibles en los vertimientos puntuales de aguas residuales no domésticas (ARND) a cuerpos de aguas superficiales de actividades productivas de agroindustria y ganadería”, se evaluaron los resultados de los análisis realizados en los diferentes muestreos para la caracterización del ARI del centro de sacrificio animal. Se obtuvo un incumplimiento en los 3 muestreos en la DBO5 y en DQO para el muestreo 1 (2017) y el muestreo 3 (2019). Se cree que la DQO pudo lograr cumplir en el muestreo 2, debido a la dilución que se tuvo por la precipitación que se presentó tal día.
115
Tabla 38. Eficiencias de remoción año 2017 y 2019 PTAR del centro de sacrificio animal municipal
Variable o parámetro Unidades
2017 2019
Valor 23/04/2019 03/05/2019 Valor
ST
%
X 54 80 SV X 65 84
DBO5 66 0 0
DQO 66 30 76
A partir de los resultados obtenidos de la caracterización del ARI del centro de beneficio animal, se obtiene que el sistema presenta eficiencias de remoción de ST en un 54 a 80% en promedio, en SV en un 65 a 84% y en DQO en un 30 a 76%. Se observa que a partir del año 2019 la eficiencia de remoción de DBO5 es nula, teniendo un déficit en eficiencia de remoción de este parámetro, lo cual evidencia una falla en el proceso biológico, que podría estar relacionado principalmente a la reducción de material disuelto, puesto que en términos de sólidos totales y volátiles si se presenta una reducción importante que muestra para el caso de los SV que hay un aprovechamiento del material biodegradable. 31
Según Serrano (2005), por lo general, las plantas de tratamiento de agua residual que poseen un sistema de tanque séptico y FAFA, tiene una remoción en términos de DBO del 53% y de DQO DEL 55% (p.22). Respecto a esto y teniendo en cuenta el diseño de la PTAR del centro de sacrificio, se puede decir que en términos de remoción de DQO, el sistema se encuentra en la media, ya que su eficiencia en condiciones normales supera el rango establecido por la bibliografía, sin embargo, se pueden obtener valores inferiores, como el obtenido el día lluvioso (23/03/2019). No obstante, en términos de DBO no se cumple en ningún caso con la referencia de remoción.
Temperatura y pH: A partir de los resultados obtenidos en la caracterización realizada, se puede observar que la temperatura y el pH, presentaron valores mínimos de 22°C y 6.58 unidades y unos máximos de 29.5°C y 7.69 unidades. Según Soto (2015) “Los valores típicos de pH entre 6.5 y 8.5 evitan la interferencia en los procesos biológicos de aguas residuales” (p.13), por lo que, a partir de esto, se puede decir que la variación de pH que se tuvo en cada muestreo y que presenta usualmente el agua residual en su entrada y salida del sistema no afecta o interfiere en los procesos biológicos, sin embargo, se debe tener en cuenta que este parámetro no fue medido en campo debido a la ausencia de un equipo que lo permitiera, por lo que su medición fue en laboratorio donde la temperatura es menor
116
a los 22 y 20° C, por lo que el pH pudo haber variado en campo significativamente, de lo cual no se tiene certeza.
No obstante, según Muñoz et al. (2005) el pH del agua residual de un centro de sacrificio animal bovino puede variar entre las 7 y 8 unidades (p.9), por lo que, para objeto de análisis, se establece que el pH del efluente y afluente del sistema de tratamiento presente variara en el mismo rango. A partir de esto, la resolución 0631/2015 en su capítulo VI articulo 9 donde se establecen los “Parámetros fisicoquímicos a monitorear y sus valores límites máximos permisibles en los vertimientos puntuales de aguas residuales no domésticas (ARND) a cuerpos de aguas superficiales de actividades productivas de agroindustria y ganadería” establece un máximo de 9 unidades por lo que se puede observar que el vertido cumple con el requisito normativo.
Así como el pH, las variaciones de temperatura pueden causar interferencias en los procesos biológicos por lo que para evitar problemas o choques térmicos, normatividad ambiental como la establecida para vertimientos en Panamá y Colombia, determinan que las diferencias de temperatura del sitio y del agua residual no deben ser mayores de ± 3°C y 5°C respectivamente (Soto, 2015, p.13 y Res 0631/2015, Art.5) esto teniendo en cuenta que la temperatura promedio anual de Piendamó es de 18°C (Alcaldía Municipal de Piendamó, Cauca, 2001-2009, p.8-126) y que por lo general los días de muestreo la temperatura pudo haber variado por encima de los 20°C debido que el clima percibido no mostraba señales de temperaturas bajas, por lo que se puede inferir que no hubo riesgo de problemas térmicos en mezcla del efluente con el agua residual del alcantarillado donde se vierte. No obstante, la norma colombiana (Res 0631/2015) establece que el vertimiento no debe sobrepasar el valor máximo permisible de 40°C, lo cual es cumplido de igual forma en los diferentes días de muestreo.
Sólidos totales y sólidos volátiles: La cantidad de sólidos presentes en el agua son una medida de material disuelto y suspendido presente en el agua, lo cual puede afectar negativamente la calidad del agua o su suministro. Aunque el análisis de sólidos totales se aplica en aguas potables (Dec 475/98), donde se utiliza principalmente para el cálculo del ICA del IDEAM (IDEAM, 2015, p.2), en este caso se quiso analizar este parámetro y los sólidos volátiles, debido a que pueden ayudar a determinar de cierta forma la cantidad de materia orgánica biodegradable que se posee, esto con el fin de observar el comportamiento de remoción de la misma por el sistema de tratamiento. En las Figura 36,
117
Figura 37 y Figura 38 se presentan los resultados de los sólidos obtenidos en las muestras analizadas.
Figura 36. Variación de la cantidad de sólidos totales por muestreo-PTAR del centro de sacrificio animal municipal En el eje tiempo cada número significa la fecha en la que se realizó el muestreo que arrojo el resultado mostrado 1 corresponde a 23/04/2019 y 2 a 03/05/2019.
Figura 37. Variación de la cantidad de sólidos volátiles por muestreo-PTAR del centro de sacrificio animal municipal
1 2
ENTRADA 2033,90 8965
SALIDA 933,33 1780
0,002000,004000,006000,008000,00
10000,00ST
(m
g/l)
#Muestreo
SÓLIDOS TOTALES
1 2
ENTRADA 1681,36 7990
SALIDA 586,67 1275
0,00
2000,00
4000,00
6000,00
8000,00
10000,00
SV (
mg/
l)
#Muestreo
SÓLIDOS VOLÁTILES
118
En el eje tiempo cada número significa la fecha en la que se realizó el muestreo que arrojo el resultado mostrado 1 corresponde a 23/04/2019 y 2 a 03/05/2019.
Figura 38. Variación de la cantidad de sólidos volátiles por muestreo-PTAR del centro de sacrificio animal municipal En el eje tiempo cada número significa la fecha en la que se realizó el muestreo que arrojo el resultado mostrado 1 corresponde a 23/04/2019 y 2 a 03/05/2019.
Según Muñoz et al. (2005), la cantidad de sólidos totales y volátiles típicos del agua residual de un centro de sacrificio de ganado vacuno, puede variar entre 2066 y 560 mg/l (p.90). En base a esto, se tiene que para los sólidos totales el valor de entrada reportado en el muestreo 2, el cual fue realizado un día sin condición de lluvia fue significativamente mayor a estos valores de referencia, mientras que los obtenidos en el muestreo 1, si se encontraron dentro del rango de referencia, lo cual pudo estar asociado a tres aspectos: i) que para el día de dicho muestreo, (23/04/2019, día martes), la jornada laboral fue de 5 a 6 horas, ii) la cantidad de reses sacrificadas fue de 15 a 30reses/jornada, menor al del segundo muestreo y iii) dilución del agua residual debido a la condición de lluvia de ese día.
Para el segundo muestreo (03/05/2019, día viernes), se considera que los valores obtenidos estuvieron asociados a la jornada laboral que fue de 6 a 8 horas, lo que permitió una mayor cantidad de reses sacrificadas (60 a 70reses/jornada) y representó una condición normal a la que trabaja el sistema comúnmente, además este día representó un día donde se presenta la mayor tasa de sacrificio de reses por jornada laboral; adicionalmente este comportamiento es acorde con la cantidad de rumen y demás solidos gruesos que pueden ser observados este día en las unidades de tratamiento preliminar.
1 2
ENTRADA 83 89
SALIDA 63 72
0
20
40
60
80
100
%
#Muestreo
RELACIÓN SV/ST
119
En términos de SV, Muñoz et. al. (2005), reporta que el valor de sólidos volátiles de un agua residual de un centro de sacrificio de ganado vacuno se encuentra alrededor de los 570 mg/l (p.90), por lo que a para los resultados obtenidos del centro de sacrificio animal del municipio de Piendamó , se puede decir que, en ninguno de los casos de muestreo para la entrada donde se obtuvieron valores para la evaluación de este parámetro, se oscila dentro del valor de la referencia, lo que quiere decir que el agua residual de entrada contiene una alta cantidad de materia orgánica, acorde con lo explicado para los ST, sin embargo, se observa una reducción considerable de sólidos volátiles a la salida del sistema, evidenciado un aprovechamiento del material orgánico.
Por otra parte, en base a la relación SV/ST, se puede observar que para el ensayo 1, una proporción a la salida del sistema entre el 83 y el 89% corresponde a sólidos volátiles, lo que indica que más del 50% de la composición sólida del afluente del sistema es material orgánico. Para la salida se tiene una proporción del 63 al 72% de sólidos volátiles, por lo que se puede decir que el sistema si logro remover cierto porcentaje de material orgánico, sin embargo, no supera una reducción por debajo del 50%. A raíz de esto, se puede evidenciar una afectación directa sobre parámetros como la DBO5 y la DQO, los cuales miden la necesidad de oxígeno para degradar biológica y químicamente la materia orgánica, ya que la remoción de material orgánico no está siendo suficiente, por lo que se observa un incumplimiento de estas respecto a la normativa de vertimientos aplicable para este sistema.
DBO5 y DQO: En las Figura 39, Figura 40 y Figura 41 se presenta el comportamiento de la DBO5 y DQO del agua residual analizada. La demanda bioquímica de oxígeno, expresa el grado de contaminación por materia orgánica degradable susceptible de ser oxidada biológicamente (Fernandez. J., Curt, M., s.f, p.120). En este análisis se observó cierta variabilidad de la DBO5 entre muestreos, en el muestreo 1, realizado en 2017 se observa que en términos de remoción de DBO5 el sistema funcionaba para entonces de forma óptima, disminuyendo claramente la carga orgánica en el vertimiento, lo cual puede ser debido a la reciente optimización para tal fecha.
120
Figura 39. Variación de DBO5 por muestreo- PTAR del centro de sacrificio animal municipal En el eje #Muestreo cada número significa la fecha en la que se realizó el muestreo que arrojo el resultado mostrado 1 corresponde a 12/12/2017, 2 a 23/04/2019 y 3 a 03/05/2019.
Figura 40. Variación de DQO por muestreo-PTAR del centro de sacrificio animal municipal En el eje #Muestreo cada número significa la fecha en la que se realizó el muestreo que arrojo el resultado mostrado 1 corresponde a 12/12/2017, 2 a 23/04/2019 y 3 a 03/05/2019.
1 2 3
ENTRADA 2862 672 741
SALIDA 966 743 748
0500
100015002000250030003500
DB
O5
(m
g/l)
#Muestreo
DBO5
1 2 3
ENTRADA 4441 2055 8740
SALIDA 1525 1440 2060
0
2000
4000
6000
8000
10000
DQ
O (
mg/
l)
#Muestreo
DQO
121
Figura 41. Variación de la relación DBO5/DQO por muestreo-PTAR del centro de sacrificio animal municipal En el eje #Muestreo cada número significa la fecha en la que se realizó el muestreo que arrojo el resultado mostrado 1 corresponde a 12/12/2017, 2 a 23/04/2019 y 3 a 03/05/2019.
Según Stetcher y Ruprecht, citados por GTZ - German Agency for Technical Cooperation (1991), la DBO5 típica de un agua residual de un centro de sacrificio animal es de 838mg/l, por lo que en base a los ensayos realizados, exceptuando el valor de entrada obtenido para el año 2017 de 2862mg/l, se puede decir, que la DBO5 del centro de sacrificio animal del municipio de Piendamó , cumple con dicha condición ya que presentó en promedio valores cercanos a esta referencia (valores e 672 y 741mg/l para el año 2019). Por otra parte, en el muestreo 2 y 3 realizados en 2019 para el diagnóstico presente, se observa que el sistema no está removiendo la carga orgánica necesaria, por el contrario, se observa un deterioro en la calidad del agua. Esto ocasionó que para los dos muestreos realizados no se esté cumpliendo con el valor de referencia de calidad para este parámetro, exigido por la resolución 0631/2015, lo cual podría estar asociado a los inconvenientes que se presentan con el manejo de los residuos anatomopatológicos dentro de la planta de sacrificio, principalmente la sangre, lo cual hace que la carga orgánica sea muy elevada para que el sistema pueda removerla en la totalidad necesaria.
Por otra parte, según Muñoz et. al, (2005) la DQO típica promedio de un agua residual de un centro de sacrificio de ganado es de 3379 mg/l (2005, p.90), con lo que se puede decir que el afluente de la PTAR no varía dentro del promedio referenciado por la literatura, ya que se evidencian valores mayores de este parámetro para el muestreo 1 y 3, sin embargo, el muestreo 2 evidenció un valor
1 2 3
ENTRADA 64 33 8
SALIDA 63 52 36
0
10
20
30
40
50
60
70
%
#Muestreo
RELACIÓN DBO5/DQO
122
por debajo del referenciado, lo cual puede ser debido a la dilución que se tuvo debido a la intensidad de la precipitación que se presentó minutos previos al muestreo; pese a esto, en el análisis realizado, a diferencia de la DBO5 y en base a la relación de DBO5/DQO, se demuestra una reducción mínima de carga orgánica, lo cual puede estar evidenciando que el sistema está reduciendo mayor cantidad de compuestos inorgánicos que orgánicos y, por el contrario, está aumentando la cantidad de compuestos orgánicos, debido a procesos de degradación incompleta de la materia orgánica que aportan en el material disuelto.
PTAR de la vereda la Florida
Como se discutió previamente, la PTAR de la vereda La Florida es un sistema de tratamiento reciente, el cual entró en funcionamiento entre los años 2014 - 2016, por lo que actualmente se cuenta únicamente con un solo reporte de vertimientos, donde se caracterizó la descarga de agua en la entrada y salida de la PTAR.
Cabe resaltar, que la PTAR cuenta con 3 puntos de salida; el punto 1 se ubica justo al finalizar la planta de tratamiento, el punto 2 es la caja de inspección que se ubica en la mitad del recorrido de la tubería que descarga a la Quebrada Corrales y el punto 3, se ubica sobre la misma, el cual es el punto de vertimiento final.
Para otorgar la licencia de vertimientos, la CRC realizó una inspección al sistema, el 15 de marzo de 2017, donde se analizó su desempeño mediante un muestreo de tipo puntual y caracterizando las variables temperatura, pH, conductividad, caudal, SST, DBO5, DQO y grasas y aceites (Ver ANEXO B. Caracterización de vertimientos año 2017 PTAR de la vereda La Florida), y encontró que a esa fecha la planta funcionaba correctamente y se podía dar viabilidad al vertimiento del efluente del sistema a la Quebrada Corrales. Cómo fue mencionado, a finales del año 2018 e inicios del 2019, se presentó en el afluente de la planta de tratamiento una coloración roja, lo cual ocasiono daños al filtro fitopedológico, quemando y secando principalmente los papiros ubicados en el
123
medio del filtro. A raíz de esto, el SDAE investigó y determinó que esto podría proceder de una conexión errada proveniente de los cultivos de flores aledaños a la zona, en este sentido realizaron acercamientos con los posibles generadores de los vertimientos, pero no fue posible determinar en qué punto se estaba generando dicho vertimiento, por lo que aún se presenta en épocas de cosecha de flores el mismo problema.
Paralelamente, en diciembre del 2018, la CRC realizó una visita a la planta y por medio de un informe de vertimientos determinó que la DQO no cumplía con la normatividad de vertimientos, dando como conclusión además de que a la planta estaba ingresando un caudal de tipo industrial e informando también que se debían realizar las diligencias correspondientes según las exigencias del decreto 1076/2015, para adelantar el permiso de vertimientos el cual se encontraba vencido hasta la fecha (Abril 2019). A partir de esto y con el fin de evaluar en el tiempo la eficiencia del tratamiento del sistema en cuestión, se tuvo en cuenta también este último informe de vertimientos realizado por la CRC (Ver ANEXO C. Caracterización de vertimientos año 2018 PTAR de la vereda La Florida – Reporte CRC)Para la evaluación de la eficiencia actual en términos de remoción de materia orgánica, se realizó un muestreo de tipo puntual en 3 ocasiones, como se dijo anteriormente, el cual arrojó los siguientes resultados (ver Tabla 39, Tabla 40 y Tabla 41).
125
Tabla 39. Caracterización de vertimientos de la vereda La Florida PTAR
Variable o parámetro Unidades
2017 2018 2019
15/03/2017 27/12/2018 07/03/2019 23/04/2019 03/05/2019
Valor Valor Valor Valor Valor
Entrada Salida Salida Entrada Salida Entrada Salida FAFA Filtro FP Entrada Salida FAFA Filtro FP
Tiempo de toma Horas X X X 8:30
a.m.8:40 a.m.
12:02 p.m.
12:14 p.m.
12:06 p.m.
12:08 p.m.
10:30 a.m.
10:45 a.m.
10:35 a.m.
10:40 a.m.
Clima percibido Adimensional X X Semi soleado Semi soleado con media nubosidad Semi soleado con baja nubosidad
Temperatura °C 18.7 18.1 1 21.0 18.5 22.0 18.0 19.0 18.0 22.0 18.0 18.5 19.0
pH Unidades 7.7 7.5 7.7 6.6 7.2 6.7 7.3 6.7 7.4 7.7 7.2 7.0 7.4
ST mg/L X X X 687.5 449.0 1003.4 390.0 456.7 389.8 745.0 550.0 315.0 570.0
SV mg/L X X X 391.7 183.7 669.0 203.3 243.3 196.6 410.0 190.0 20.0 200.0
DBO5 mg/L 109.0 7.2 47.7 341.8 87.5 144.7 93.8 64.0 86.0 286.2 186.0 4.4 26.3
DQO mg/L 220.0 30.0 273.0 600.0 214.0 217.0 180.0 120.0 170.0 520.0 295.0 70.0 75.0
Nota: Los resultados del año 2017 es adaptado del reporte del “Informe de monitoreo de vertimientos de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Domésticas-PTARD La Florida del Municipio de Piendamó(Cauca)”, CRC, 2017. El resultado del año 2018 es adaptado del documento enviado al SDAE en abril 2019 por parte de la CRC titulado “Requerimiento de acuerdo a informe de monitoreo a vertimientos de la Planta de Tratamiento de Aguas –PTARD La Florida del Municipio de Piendamó(Cauca)”, CRC, 2019.
126
Tabla 40. Verificación de cumplimiento de la resolución 0631/2015 para caracterización de vertimientos año 2017 y 2019 PTAR de la vereda La Florida
Variable o parámetro Unidades
Res 0631/2015 2017
¿Cumple norma?
2018 ¿Cumple norma?
2019 ¿Cumple norma?
2019 ¿Cumple norma?
2019 ¿Cumple norma?
Valor 15/03 27/12 07/03 23/04 03/05
Salida Salida Valor Valor Valor Valor Salida Salida Salida Salida
pH Unidades 6 a 9 7.5 Cumple 7.7 Cumple 7.2 Cumple 7.3 Cumple 7.2 Cumple
DBO5 mg/L 90 72.0 Cumple 47.7 Cumple 87.5 Cumple 93.8 No cumple 186.0 No
cumple
DQO mg/L 180 30.0 Cumple 273.0 No cumple 214.0 No
cumple 180.0 Cumple 295.0 No cumple
En este caso, se tienen resultados de caracterización para el afluente y efluente de la planta de tratamiento de la vereda La Florida en 5 ocasiones, 2 de ellos realizado por la CRC en el año 2017 y 2018. En el año 2018, la CRC realizó una visita de control y monitoreo de la PTAR donde realizó el análisis principalmente del vertimiento y del cuerpo de agua receptor (Quebrada Corrales) antes y después del vertimiento de la planta, por lo que no se tienen datos de caracterización de este muestreo para el afluente del sistema en este caso.
127
Con el fin de observar y analizar la calidad del afluente y efluente de la planta de tratamiento a principios del año 2019, durante el periodo de pasantía, se realizaron 3 muestreos. Durante los análisis se presentaron problemas y distorsiones por lo que se observaron valores anómalos para la DBO5, principalmente para el análisis del muestreo del 07 de marzo y el resultado del muestreo de la salida del 23 de abril del 2019, por lo que a partir de la obtención de la DQO, sólidos totales y volátiles y su relación se obtuvo un valor aproximado de la misma. A partir del informe realizado por la CRC en abril del 2019, resultado de la visita de control y monitoreo de la planta en diciembre del 2018, se quiso observar la afectación que podría haber causado al sistema biológico, la entrada de colorantes en esta misma fecha, por lo que en abril y mayo del 2019, se realizó un muestreo para analizar la salida de FAFA y el filtro fitopedológico, con lo que se encontró lo siguiente:
Tabla 41. Eficiencias de remoción año 2017 y 2019 PTAR de la vereda La Florida
Variable o parámetro Unidades
2017 2019 15/03/2017 07/03/2019 23/04/2019 03/05/2019
Valor ST
%
X 35 61 26 SV X 53 70 54
DBO5 34 74 35 35 DQO 86 64 17 43
En base a los resultados de caracterización del agua residual de entrada y salida de la PTAR realizados en los distintos periodos expuestos, se puede decir que el sistema de tratamiento opera con una eficiencia de remoción de sólidos totales entre el 34 y 61%, de sólidos volátiles del 53 al 70%, de DBO5 del 74 al 86% y de DQO del 17 al 86.4%.
De igual forma en base a lo establecido por Serrano et. al (2005), las unidades tanque séptico y FAFA promueven la remoción de la DBO en un 53% y de la DQO en un 55% (p.22). A partir de esto y teniendo en cuenta el diseño de la PTAR de la Vereda La Florida, se puede decir que en términos de remoción de DQO, el sistema se encuentra un poco por encima de la media, ya que su eficiencia supera el rango establecido por la bibliografía, sin embargo, actualmente no se logran obtener valores mayores a lo referenciado, por lo que se reportan eficiencias en 2019 de máximo 43%. No obstante, en términos de DBO solo se superó el rango de eficiencia de la referencia en una ocasión (07/03/2019), por lo que se evidencia que
128
comúnmente no se supera el rango de la bibliografía, debido a que se presentan valores alrededor de los 34 y 35%.
La eficiencia fluctúa con la variación de la materia orgánica, se observa que el sistema tiene una tendencia a eliminar la materia orgánica. Se observa que a mayor carga mayor es la eficiencia de reducción, sin embargo, la eficiencia de reducción parece ser la misma, debido a que a menor carga la eficiencia de reducción no varía respecto a la de mayor carga. En base a esto, se pude decir que el sistema trabaja mejor a mayor carga orgánica, ya que la eficiencia de reducción es mayor.
Temperatura y pH: A partir de los resultados obtenidos en la caracterización realizada, se puede observar que la temperatura y pH, presentaron valores mínimos de 17°C y 6.56 unidades y unos máximos de 22°C y 7.7 unidades. Para el análisis del pH se toma en cuenta el aporte de Soto (2015) el cual dicta que “Los valores típicos de pH entre 6.5 y 8.5 evitan la interferencia en los procesos biológicos de aguas residuales” (p.13), con lo que se puede decir que la variación de pH que se tuvo en cada muestreo en este caso no afecta o interfiere en los procesos biológicos que se puedan estar presentando en las unidades de tratamiento o en el cuerpo de agua receptor del vertimiento.
En base a la resolución 0631/2015 en su capítulo V articulo 8 donde se establecen los “Parámetros fisicoquímicos y sus valores límites máximos permisibles en los vertimientos puntuales de aguas residuales domésticas, (ard) de las actividades industriales, comerciales o de servicios; y de las aguas residuales (ard y arnd) de los prestadores del servicio público de alcantarillado a cuerpos de aguas superficiales” establece un máximo de 9 unidades para el pH del vertimiento por lo que se puede observar que este cumple con el requisito normativo.
129
Tabla 42. Verificación de cumplimiento del parámetro “Temperatura” en base a la resolución 0631/2015 de la caracterización de vertimientos año 2017 y 2019 PTAR de la Vereda La Florida
Año Variable Unidades Valor Res 0631/2015
¿Cumple norma?
2018 Temperatura Q. Corrales °C 17.7 ±5 ---
2017 Temperatura 15/03/2017 °C 18.1 0.4 Cumple
2018 Temperatura 27/12/2018 °C 17 -0.7 Cumple
2018
Temperatura 07/03/2019 °C 18.5 0.8 Cumple
Temperatura 23/04/2019 °C 18 0.3 Cumple
Temperatura 03/05/2019 °C 18 0.3 Cumple
En cuanto a la temperatura, este también es un determinante del correcto funcionamiento de las actividades biológicas en el agua residual, por lo que este se evaluó en base la norma colombiana, la resolución 0631/2015, capitulo II, articulo 9 “del parámetro de temperatura y de la zona de mezcla térmica” donde se reglamenta el valor de temperatura que debe tener un vertimiento de agua residual que se dirige a un cuerpo de agua. Según esta norma la diferencia de temperatura entre el agua residual y la del efluente receptor no debe ser mayor a 5°C, esto con el fin de evitar choques térmicos que afecten la biología del cuerpo de agua.
En el informe realizado por la CRC en abril del 2019, en base a la visita de control y monitoreo de la planta de tratamiento realizada en diciembre del 2018, se evaluó además la calidad del cuerpo de agua receptor del vertimiento del sistema. A partir de esto se evaluó el parámetro de temperatura según como lo dicta la norma, se tomó el valor promedio de temperatura del cuerpo de agua receptor reportado por la CRC en este informe y se evaluaron las demás temperaturas tomadas en campo y reportadas en cada caracterización para este trabajo, con lo que se encontró que el vertimiento en general cumple con la norma. Con esto se evidencia que se están evitando choques térmicos entre ambas corrientes de agua, ya que la diferencia de temperatura entre el vertimiento y la quebrada no superan los 5°C de diferencia, manteniéndose valores menores a 1°C.
130
Según Young (1991) “los filtros anaerobios generalmente operan satisfactoriamente en el rango mesofilico de temperaturas, es decir, entre 25 y 38 ºC” lo cual en este caso no es cumplido con satisfacción debido a que en este la temperatura ronda por debajo de los 20°C. Aunque esta es una aproximación de la temperatura real interna del FAFA, ya que se midió a la salida de la unidad donde ya se tenía contacto con el exterior, por lo que no se puede decir con certeza si la temperatura en el FAFA es o no correcta.
Sólidos totales y sólidos volátiles: Según Metcalf y Eddy (1995), la concentración típica promedio de sólidos totales para un agua residual domestica ronda valores entre los 350 y 1200 mg/l, describiendo, además, como una concentración débil el valor de 350mg/l, mediana el valor de 720 mg/l y fuerte los 1200 mg/l. En base a esto, se puede decir que el afluente del sistema de tratamiento de agua residual domestica de la Vereda La Florida tiene comportamientos de concentración muy variables, ya que, en los 3 muestreos realizados en 2019, se pudo observar que la concentración varia en los 3 rangos descritos por el autor citado. No obstante, los valores obtenidos para este parámetro se encuentran dentro de lo que común acuerda la bibliografía, lo que quiere decir que el afluente de la PTAR en los días muestreados si se comportó como un agua residual doméstica, en cuanto a concentración de sólidos totales se refiere. En la
Figura 42 a Figura 47 se presenta el comportamiento de estas variables.
Figura 42. Variación de los sólidos totales por entrada y salida en cada muestreo-PTAR de la vereda La Florida
1 2 3
ENTRADA 687,5 1003,4 745,0
SALIDA 449,0 390,0 550,0
0,0200,0400,0600,0800,0
1000,01200,0
ST (
mg/
l)
#Muestreo
SÓLIDOS TOTALES
131
El muestreo 1, hace referencia al realizado el 15 de marzo del 2018, el muestreo 2 es del 7 de marzo del 2019 y el muestreo 3 al 23 de abril y el muestreo 4 al 03 de mayo del 2019.
Figura 43. Variación de los sólidos volátiles por entrada y salida en cada muestreo-PTAR de la vereda La Florida
El muestreo 1, hace referencia al realizado el 15 de marzo del 2018, el muestreo 2 es del 7 de marzo del 2019 y el muestreo 3 al 23 de abril y el muestreo 4 al 03 de mayo del 2019.
Figura 44. Variación de la relación SV/ST en cada muestreo-PTAR de la vereda La Florida
1 2 3
ENTRADA 391,7 669,0 410,0
SALIDA 183,7 203,3 190,0
0,0
200,0
400,0
600,0
800,0
SV (
mg/
l)
#Muestreo
SÓLIDOS VOLÁTILES
1 2 3
ENTRADA 57 67 55
SALIDA 41 52 35
0
20
40
60
80
%
#Muestreo
RELACIÓN SV/ST
132
El muestreo 1, hace referencia al realizado el 15 de marzo del 2018, el muestreo 2 es del 7 de marzo del 2019 y el muestreo 3 al 23 de abril y el muestreo 4 al 03 de mayo del 2019.
Figura 45. Variación de los sólidos totales por muestreo en el FAFA y filtro fitopedológico-PTAR de la vereda La Florida
El muestreo 1, hace referencia al realizado el 23 de abril y el muestreo 2 al 03 de mayo del 2019. En este gráfico se muestran los valores obtenidos para la DBO5 a la salida de las unidades de tratamiento secundario FAFA y terciario filtro fitopedológico (FFP).
1 2
FAFA 456,7 315,0
FFP 389,8 570,0
0,0100,0200,0300,0400,0500,0600,0
ST (
mg/
l)
#Muestreo
SÓLIDOS TOTALES FAFA &FFP
1 2
FAFA 243,3 20,0
FFP 196,6 200,0
0,050,0
100,0150,0200,0250,0300,0
SV (
mg/
l)
#Muestreo
SÓLIDOS VOLÁTILES FAFA & FFP
Figura 46. Variación de los sólidos volátiles por muestreo en el FAFA y filtro fitopedológico-PTAR de la vereda La Florida
133
El muestreo 1, hace referencia al realizado el 23 de abril y el muestreo 2 al 03 de mayo del 2019. En este gráfico se muestran los valores obtenidos para la DBO5 a la salida de las unidades de tratamiento secundario FAFA y terciario filtro fitopedológico (FFP).
Figura 47. Variación de los sólidos volátiles por muestreo en el FAFA y filtro fitopedológico-PTAR de la vereda La Florida
El muestreo 1, hace referencia al realizado el 23 de abril y el muestreo 2 al 03 de mayo del 2019. En este gráfico se muestran los valores obtenidos para la DBO5 a la salida de las unidades de tratamiento secundario FAFA y terciario filtro fitopedológico (FFP).
Hernández (2000), describe la composición típica del agua residual urbana en términos de concentración de solidos volátiles como una concentración fuerte alrededor de los 700 mg/l, media alrededor de los 350 mg/l y ligera a los valores cercanos a los 120 mg/l. Debido a la similitud en la composición física de un agua residual doméstica y una urbana, para el caso de este análisis, se tomó en base esta bibliografía para la evaluación de la concentración de solidos volátiles del afluente de la PTAR de la Vereda La Florida. En base a los resultados obtenidos a partir de los 3 muestreos realizados, se puede decir que el afluente de este sistema de tratamiento posee una concentración de mediana a fuerte en términos de sólidos volátiles. A partir de esto y mediante la relación de solidos volátiles y totales, se logró observar que el afluente posee entre un 55 y 67% de material orgánico, de lo cual el sistema logra reducir este porcentaje a un 35 y 52%.
1 2
FAFA 53 6
FFP 50 35
0102030405060
%
#Muestreo
RELACIÓN SV/ST PARA FAFA & FFP
134
Según el tren de tratamiento de la PTAR, se supone que después del paso del agua residual por el filtro fitopedológico, la cantidad de material orgánico y otros compuestos, se deben ver reducidos respecto a la salida del agua residual en el FAFA, esto teniendo en cuenta que el filtro fitopedológico hace parte del ultimo tratamiento, más específicamente del tratamiento terciario, donde se supone el efluente debe tener una mayor depuración en todos los términos de su composición. Para el muestreo del 23 de abril del 2019, se observó una reducción de solidos totales y volátiles en el efluente del filtro fitopedológico respecto al FAFA, lo cual es lo esperado. Sin embargo, en el muestreo del 3 de mayo del 2019, se observó un incremento de sólidos totales y volátiles después de su paso por el filtro fitopedológico, aumentando de un 6 a un 35%, la cantidad de material orgánico en el afluente.
DBO5 y DQO: Según Metcalf y Eddy (1995), la DQO típica promedio de un agua residual doméstica, se encuentra alrededor de los 250 y 1000mg/l. Describiendo como una concentración débil los valores cercanos a los 250mg/l, una concentración media los cercanos a 500mg/l y una concentración fuerte los valores cercanos a los 1000mg/l. A partir de esto, se puede observar que la DQO del afluente del sistema de tratamiento de la Vereda La Florida, oscila entre los 220 y 600 mg/l, lo que indica que la concentración de material orgánico e inorgánico que entra a la planta tiene una concentración débil a media. Sin embargo, esta concentración no parece ser suficientemente baja para que el sistema logre remover la carga necesaria, ya que de los 5 análisis de muestreos presentados solo se cumplió con la norma en términos de DQO, en 2 ocasiones, las cuales fueron para el año 2017 y para el muestreo del 23 de abril del 2019. Se cree que, en abril se pudo cumplir con este parámetro, debido a la dilución que se tuvo del afluente la noche anterior y la madrugada del mismo día, donde se presentaron precipitaciones prolongadas según el operario. Se observa un incumplimiento constante de la norma de vertimientos a partir del muestreo del 2018 realizado por la CRC, lo cual puede indicar que el sistema biológico si fue afectado en cierto grado por la entrada de agua residual no doméstica. En la Figura 48 a la Figura 51 se presenta el comportamiento de estas variables.
135
Figura 48. Variación de DQO por entrada y salida en cada muestreo-PTAR de la vereda La Florida
El muestreo 1, hace referencia al realizado el 15 de marzo del 2018, el muestreo 2 es del 7 de marzo del 2019 y el muestreo 3 al 23 de abril y el muestreo 4 al 03 de mayo del 2019.
Figura 49. Variación de DBO5 por entrada y salida en cada muestreo-PTAR de la vereda La Florida
El muestreo 1, hace referencia al realizado el 15 de marzo del 2018, el muestreo 2 es del 7 de marzo del 2019 y el muestreo 3 al 23 de abril y el muestreo 4 al 03 de mayo del 2019. Se tiene que la DBO5 si logro cumplir con la normativa en casi todos los análisis de los muestreos realizados, excepto para el muestreo del 3 de mayo del 2019, presentando un valor muy superior a lo admitido por la norma. En base a lo establecido por Metcalf et. al, donde describe que la DBO5 típica de un agua residual domestica comprende valores de 110 a 400mg/l, representando una concentración baja los valores de 110mg/l, una concentración media los valores de 220mg/l y concentración fuerte los valores cercanos a 400mg/l,
1 2 3 4
ENTRADA 220,0 600,0 217,0 520,0
SALIDA 30,0 214,0 180,0 295,0
0,0
200,0
400,0
600,0
800,0
DQ
O (
mg/
l)
#Muestreo
DQO
1 2 3 4
ENTRADA 109,0 341,8 144,7 286,2
SALIDA 72,0 87,5 93,8 186,0
0,0
100,0
200,0
300,0
400,0
DB
O5
(m
g/l)
#Muestreo
DBO5
137
Figura 50. Variación de DQO por muestreo en el FAFA y filtro fitopedológico-PTAR de la vereda La Florida
El muestreo 1, hace referencia al realizado el 23 de abril y el muestreo 2 al 03 de mayo del 2019. En este gráfico se muestran los valores obtenidos para la DQO a la salida de las unidades de tratamiento secundario FAFA y terciario filtro fitopedológico (FFP).
Figura 51. Variación de DBO5 por muestreo en el FAFA y filtro fitopedológico-PTAR de la vereda La Florida
El muestreo 1, hace referencia al realizado el 23 de abril y el muestreo 2 al 03 de mayo del 2019. En este gráfico se muestran los valores obtenidos para la DBO5 a la salida de las unidades de tratamiento secundario FAFA y terciario filtro fitopedológico (FFP).
1 2
FAFA 120,0 70,0
FFP 170,0 75,0
0,050,0
100,0150,0200,0
DQ
O (
mg7
l)
#Muestreo
DQO
1 2
FAFA 64,0 4,4
FFP 86,0 26,3
0,0
20,0
40,0
60,0
80,0
100,0
DB
O5
(m
g/l)
#Muestreo
DBO5 FAFA & FFP
se logró observar que la DBO5 del afluente del sistema oscila entre los 145 y 342 mg/l, lo cual indica que una variabilidad de material orgánico sobre el afluente del sistema, ya que oscila entre concentraciones bajas, medias y fuertes.
138
En general en todos los muestreos se observa una disminución significativa en la demanda química de oxígeno y DBO5 en algunos casos, sin embargo, para el muestreo del mes de abril y mayo que se realizó para el efluente del filtro fitopedológico se observó que la DQO y la DBO5 tuvieron un aumento significativo después de su paso por el filtro fitopedológico, lo cual muestra que el filtro está aportando mayor carga en vez de disminuirla como se espera. Esto corrobora la ineficiencia del proceso en términos de remoción de materia orgánica en esta unidad y su posible aporte de impurezas sobre el afluente, lo cual puede deberse a la descomposición de papiros que se degradan en el filtro por marchitamiento y que no se retiraron de el en su momento. Además, se pudo observar durante todo el periodo de pasantía, que el filtro se encuentra colmatado y con una alta cantidad de material terreo, producto de la escorrentía, lo cual también puede estar generando un aporte orgánico al agua residual del afluente en el filtro fitopedológico
139
10. PROPUESTA Y RECOMENDADIONES DE ACCIONES DE MEJORAMIENTO
En base al objetivo general del Plan de Saneamiento y Manejo de Vertimientos del Municipio de Piendamó2016-2025, el cual establece “Avanzar de forma realista y concreta en el saneamiento y tratamiento de los vertimientos de las aguas residuales domésticas, contribuyendo así a la descontaminación de las fuentes receptoras” (Administración Municipal de y Administración Departamental del Cauca2016-2019, 2016, p.48), se presentan las siguientes propuestas y recomendaciones de acciones de mejoramiento para los sistemas de tratamiento de agua residual de la vereda La Florida y del centro de sacrificio animal. Aunque en este objetivo no se consideran las aguas residuales de tipo no doméstico, en las siguientes recomendaciones y propuestas se abarca al sistema de tratamiento de agua residual no domestica del centro de sacrificio animal, esto con el fin de promover el cumplimiento de uno de los objetivos específicos del PSMV de este municipio, el cual establece lo siguiente:
Objetivo de tratamiento de aguas residuales
Tabla 43. Objetivo 3 del PSMV 2016-2025 del Municipio de Piendamó -Cauca
Corto plazo ( 2años) Mediano plazo (5años) Largo plazo (10años) Aumentar la eficiencia de remoción de las PTARS existente a 25%
Mantener la eficiencia de remoción de las PTARS existentes en 50%
Mantener la eficiencia de remoción de las PTARS existentes en 80%
Mantener cobertura de tratamiento al 95%
Mantener la cobertura de tratamiento al 95%
Nota: Tomado del PSMV 2016-2025 del Municipio de Piendamó -Cauca (2016, p.48)
Cabe mencionar, que en este PSMV se establecen en su totalidad 4 objetivos específicos. El primero está orientado al incremento de la cobertura de alcantarillado; el segundo hace referencia a la recolección y evacuación de las aguas residuales y está orientado principalmente a la reposición del alcantarillado público; el tercero está enfocado al incremento de la eficiencia de remoción de las plantas del municipio y hacia las cuales se han enfocado las recomendaciones abordadas en el presente trabajo presentado en la tabla 41, y finalmente, el cuarto objetivo está orientado a la formulación y mantenimiento en el tiempo del plan maestro de alcantarillado.
Otro aspecto fundamental para proponer las acciones de mejora fue la interacción continua con el operador de las plantas de tratamiento, Enrique Zúñiga. Esto
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permitió tener un panorama real de las condiciones de operación y los aspectos que deberían incluirse, considerando que son sistemas ya construidos y que los recursos económicos para el funcionamiento y mantenimiento de las plantas de tratamiento son limitados.
Vale la pena mencionar que con el operador se realizaron visitas continuas a las plantas de tratamiento, donde se observó constantemente el trabajo que comúnmente este realiza. A partir de ello, se obtuvo la información real de los procesos que el operador realiza a la hora del mantenimiento y operación de estos sistemas de tratamiento. A demás de esto, se realizaron entrevistas constantes, de cómo y por qué este realizaba cada procedimiento, así como su experiencia en los años de trabajo en estos sistemas y las actividades o equipos que él creía eran fundamentales para realizar su labor de manera eficiente. A partir de esto, se fundamenta y se estructura la siguiente propuesta de mejoramiento de estos sistemas de tratamiento de agua residual.
10.1. PROPUESTA PTAR LA FLORIDA
Disposición final de residuos sólidos extraídos de la unidad de cribado
Se observa que, en la hoja de diseño de este sistema de tratamiento, se hacen recomendaciones sobre el secado y disposición final de los residuos retenidos en la unidad de cribado; sin embargo, no se sugiere una forma adecuada de disposición final de estos residuos, no obstante, se supone que esta debe ser técnicamente segura y ambientalmente responsable. Actualmente, estos residuos no son sacados de la planta debido al difícil acceso que hay para llegar hasta el sistema de tratamiento, por lo que son dispuestos en los lechos de secado con los lodos y posteriormente se secan y se distribuyen con los lodos secos dentro de la misma planta en las zonas verdes.
Usualmente, los residuos sólidos y los lodos secos se mezclan de una forma en que los sólidos no se observan en la superficie de sobremanera, sin embargo, no quiere decir que no pueda haber afectación de los sólidos sobre el ambiente, teniendo en cuenta además que alrededor de la planta se observa alta presencia de fauna y flora debido a que la planta se halla prácticamente en medio de bosque nativo.
A raíz de esto se proponen 2 opciones para la correcta disposición final de los residuos sólidos retenidos y extraídos del sistema de cribado:
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Celda de contención de residuos sólidos: se propone que, dentro del mismo predio de la PTAR, se halle un espacio dentro de la zona verde que se pueda modificar, donde se realice una pequeña celda, donde se puedan depositar los residuos sólidos. Claramente, cumpliendo con parámetros de impermeabilización de suelos, extracción de lixiviado y gases. Esto evitará tener que sacar los residuos sólidos de la planta, teniendo en cuenta que es difícil debido a la complicada accesibilidad que hay al sitio, además, también evitará que los lodos se mezclen con los residuos, disminuyendo la contaminación de los mismos.
Al disminuir el contacto de los residuos con el exterior, podrá disminuir el posible contacto que pueda tener la fauna del lugar con estos, evitando la proliferación de enfermedades y afectaciones sobre los mismos, lo cual disminuye indirectamente el riesgo a la salud de las personas que puedan tener algún contacto con estos.
Entrega a la ruta de transporte de residuos sólidos: se debe tener en cuenta que el predio donde se ubica la planta es privado y alrededor de él también se hallan viviendas y carreteras, por lo que existe una ruta de recolección de residuos sólidos. A raíz de esto, se propone habilitar el camino existente de acceso a la PTAR hasta la salida del predio, por donde pueda transportarse mediante una carretilla pequeña los residuos sólidos y entregarlos a la empresa prestadora del servicio de aseo, para que esta los gestione de manera adecuada.
Debido a que la cantidad de residuos sólidos que se extraen semanalmente del sistema de cribado es alrededor de 2,5kg/semana o 5kg/semana en época de lluvia, se esperaría que haya la adecuación de un lugar o elemento donde los residuos puedan ser almacenados, hasta lograr un volumen significativo de residuos sólidos susceptibles del transporte sugerido. Este elemento podría ser un bote para el almacenamiento de residuos sólidos, de material plástico o acero inoxidable el cual debe contar con una tapa, que impida el contacto con el exterior de los residuos sólidos almacenados.
Disposición final de las arenas extraídas de la unidad de desarenación
Durante el trabajo de campo y el análisis realizado de la operación y mantenimiento de las unidades de la PTAR, se observó que las arenas no son extraídas para ser llevadas al lecho de secado, donde correspondientemente deberían ser depositadas, por el contrario, estas son vaciadas en el compartimiento extra de la cámara de rebose de caudal, por donde consecuentemente son arrastradas junto con el caudal sobrante hacia el lugar de vertimiento, lo cual podría generar problemas de contaminación del cuerpo receptor por patógenos y otros contaminantes atrapados en las arenas sin tratamiento.
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A raíz de esto, se sugiere evitar la descarga directa de las arenas en el compartimiento de rebose; para cumplir con esto, se propone lo siguiente:
Adecuar un tamiz con orificios de diámetro menor a 2mm (diámetro promediode un grano de arena (Cooper, s.f., párr. 1) a la entrada de la tubería que dirige elcaudal de rebose a la cámara extra de crecidas. Con esto, seguirá proporcionandoel paso del caudal de crecidas y evitará el paso de las arenas a la cámaracorrespondiente, evitando así que estas sean arrastradas hasta el cuerpo de aguareceptor con el caudal de rebose. Posterior al vaciado, en el desarenador soloquedarán acumuladas las arenas y podrán ser removidas por el operador fácilmentede manera manual, para ser llevados luego al lecho de secado.
Extraer las arenas en la mayor cantidad posible previo al vaciamiento delcaudal en la cámara de rebose. Se puede extraer la mayor cantidad de arena conuna pala, proporcionando luego un escurrimiento de las mismas sobre un botedonde pueden permanecer almacenadas temporalmente para luego ser llevadas allecho de secado.
Lecho de secado
Como se analizó anteriormente, uno de los lechos de secado se encuentra fallando debido a un taponamiento del filtro, por lo que se recomienda realizar el arreglo, reacomodación y mantenimiento del lecho de secado, principalmente al que tiene la falla, esto con el fin de evitar un rebose de los lodos al ser depositados o una contaminación del cuerpo de agua receptor debido a la filtración ineficiente e incompleta que pueda estar generándose en el lecho.
Operación y mantenimiento
Se recomienda implementar un operador constante para la planta de tratamiento, esto debido a que la frecuencia de operación y mantenimiento es baja (1 vez/semana aproximadamente), lo cual podría afectar sistemas como el de cribado y filtro fitopedológico, los cuales necesitan de una limpieza constante para trabajar con eficiencia y poder lograr disminuir la carga orgánica a su máximo. A razón de que la DQO y DBO son parámetros sensibles a los cambios de cargas orgánicas, se cree que estos podrían estar siendo afectados por la falta de mantenimiento constante del filtro fitopedológico, debido a que los papiros se degradan rápidamente cuando estos se deterioran aportando una carga extra al agua residual, la cual no puede lograr ser removida en su totalidad, ya que este es el final del tratamiento, por lo que el filtro podría estar aportando mayor carga que la que puede remover.
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Se requiere realizar al sistema de cribado de igual forma un mantenimiento constante (mínimo de 2 a 3 veces/semana) debido a que observó que la acumulación de residuos es rápida, lo cual genera una acumulación y rebose del caudal de entrada inminentemente. Dicho proceso se requiere principalmente en épocas de lluvia donde el caudal es mayor debido al aumento del flujo pluvial, esto con el fin de evitar que haya un rebose constante donde se evite el tratamiento del afluente.
Optimización del sistema
Se recomienda realizar una contratación con un profesional en el área, el cual diseñe e implemente un proceso de optimización de los sistemas biológicos de tratamiento de la planta. Esto con el fin de optimizar el proceso de remoción de materia orgánica, que permita cumplir con los estándares establecidos por la normatividad vigente.
10.2. PROPUESTA PTAR DEL CENTRO DE SACRIFICIO ANIMAL MUNICIPAL
Operación y mantenimiento
El proceso de operación y el mantenimiento del sistema de cribado y de la trampa de grasas se le dificulta un poco al operario debido a que, para realizar una buena limpieza de las unidades, este debe retirar las tapas de concreto, lo cual es dispendioso debido a su tamaño y peso. Por lo que se recomienda cambiarlas por un material menos denso y pesado que le permita al operario realizar el mantenimiento de estas unidades de forma segura y efectiva. Ya que en muchas ocasiones cuando este no tiene el apoyo de un trabajador extra, no puede realizar la limpieza completa por su propia cuenta.
Durante el trabajo de campo se hallaron falencias en el mantenimiento de la planta, principalmente en la limpieza de los alrededores de la planta, como en las zonas verdes. Por lo que se recomienda realizar una limpieza de estas zonas con mayor frecuencia, esto con el fin de evitar la proliferación de aves de rapiña u otros vectores.
Algunos de los implementos usados en el mantenimiento de la planta, se encuentran deteriorados, por lo que el operario debe hacer uso de otros materiales provisionales, los cuales no cumplen con los requerimientos establecidos para algunas de las actividades realizadas. Como es el caso de los guantes mosquetero, las varillas para medición de lodos y otros implementos anteriormente mencionados, por lo que se recomienda que estos sean reemplazados por materiales nuevos o no
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deteriorados, esto con el fin de garantizarle al operario seguridad a la hora de realizar cada uno de los procesos de mantenimiento correspondientes y mayor eficiencia en ellos.
Uso del lecho de secado
Se debe realizar la adecuación del lecho de secado, el cual garantice ycumpla con los requerimientos estructurales correspondientes para dicha unidad.Se debe terminar el lecho, incorporando en él, el correspondiente sistema defiltración, estructuras hidráulicas y de impermeabilización con las cuales debecontar. Mientras no se cumplan con estos requerimientos, se debe evitar al máximosu uso, de lo contrario mientras este se adecua, puede realizarse unaimpermeabilización provisional del suelo y depositar ahí los lodos para su posteriorsecado.
Caudal no tratado proveniente del lavado de corrales
El caudal proveniente del lavado de corrales, que no es tratado en la plantay es vertido directamente sobre la Quebrada Los Vivas, se recomienda realizar laconectividad del mismo al sistema de tratamiento, esto con el fin de evitar la continuacontaminación de la quebrada. Lo cual además de ello, genera proliferación deolores que incomodan a la comunidad aledaña. Posterior a esto, se recomiendarealizar un estudio de afectación de este caudal sobre la eficiencia del sistema, estocon el fin de observar si es necesario un proceso de optimización de la planta pordicha conexión.
Por otro lado, como segunda opción se recomienda implementar el sistema de cribado y sedimentación que se había sugerido anteriormente por la CRC, posterior a la salida de los corrales, esto con el fin de disminuir la cantidad de sólidos y rumen que esta contiene, lo cual minimizaría y amortiguaría en cierta medida el impacto contaminante a la Quebrada Los Vivas.
Exceso de caudal
Aunque el caudal de esta PTAR no pudo ser medido debido a la ausencia deequipos y métodos aplicables que garantizaran una correcta medición, se observóque en los días de alta precipitación o cuando ocurre un taponamiento de lastuberías internas de la planta de sacrificio, donde el afluente se acumula previo a suentrada a la planta, las unidades de tratamiento primario colapsan, generando underramamiento del agua residual fuera de las unidades, por lo que se debe verificarel caudal de diseño de la planta y posteriormente el diseño de las unidades. Esto
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con el fin de observar si el afluente de la planta es o no el adecuado para el tratamiento actual que se da en la planta de tratamiento.
Optimización del sistema
Por otra parte, se observa que el tren de tratamiento que posee actualmente la planta de tratamiento del centro de sacrificio animal es el adecuado según la bibliografía (Muñoz, 2005, p.93-95), ya que posee un tratamiento preliminar donde se extraen las grasas, los sólidos gruesos y sedimentables (Tamiz, rejillas, trampa de grasas, estercoleros), un tratamiento primario o fisicoquímico (tanque séptico) y un tratamiento biológico (FAFA), sin embargo, en base a lo recomendado por Muñoz et. al, la cual sugiere la aplicación de coagulantes y floculantes en la etapa de acondicionamiento o pretratamiento (2005, p.93) y a los análisis realizados donde se observan altos niveles de materia orgánica en términos de DBO y sólidos, se recomienda incorporar en el tratamiento preliminar, este tipo de elementos, los cuales pueden aumentar la eficiencia de remoción de materia orgánica en los tratamientos posteriores (Muñoz et. al, 2005, p.93). A demás de esto, si es posible se recomienda completar la construcción del diseño previsto con anterioridad, donde se incorporen al proceso los sedimentadores primarios, esto con el fin de disminuir la presión sobre las unidades TS y FAFA.
Como opción final a este ítem, en caso de no contar con la posibilidad de incorporar estas recomendaciones, se propone iniciar un plan de optimización del sistema actual con un profesional en el área.
Recomendaciones sobre equipos de operación, mantenimiento y monitoreo de los sistemas de tratamiento de agua residual.
En el periodo trabajado, se observó la ausencia de equipos de campo que garanticen una adecuada operación, mantenimiento y monitoreo de los sistemas de tratamiento de agua residual, por lo que a raíz de esto se recomienda adquirir equipos como:
pH metro portátil
Medidor de oxígeno disuelto para campo
Molinete o micro-molinete para realizar una medición de caudal más exacta.
Probetas plásticas: se sugieren de 100ml, 500 ml y 1000 ml
Termómetro, en caso de que el pH metro no cuente con termómetro incorporado.
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Adecuar las varillas o varas para medición del nivel de lodos.
Para la obtención de estos equipos, se realizó una cotización en el mercado y se le proporcionó la misma al SDAE, para su posterior evaluación (En el ANEXO 9 se presenta dicha cotización).
Adicionalmente, se realizó una bitácora de evaluación (ver ANEXO 8 – Hoja “Bitácora”) que permite analizar el afluente y efluente de los sistemas de tratamiento de agua residuales municipales de forma cualitativa. Esta permite al operario valorar de forma rápida parámetros como olor, color, turbiedad, espumas, residuos sólidos, grasas y aceites a partir de la visualización del agua residual que este tenga en el momento de la evaluación. Esto se realizó con el objetivo de brindar una herramienta sencilla de manejar en el momento de evaluar el agua residual, ya que actualmente no se cuenta con informes o bitácoras de este tipo que permitan al operario registrar de forma rápida y valida información técnica sobre el fluido de los sistemas de tratamiento. A demás, esta le permite al operario poder realizar informes de forma más completa, brindando información específica para futuras optimizaciones o procesos en las plantas de tratamiento.
La bitácora se realizó para la evaluación de parámetros que se pueden valorar cualitativamente, debido a la ausencia de equipos de campo que permitan la valoración de parámetros cuantitativos más exactos, sin embargo, se recomienda adaptar la bitácora a medida que se vayan adquiriendo algunos de los equipos recomendados, si es el caso.
Debido a la ausencia de equipos de medición de caudal y en base a la estructura de entrada de algunas plantas de tratamiento de agua residual como la PTAR de la Vereda La Florida, se realizó una segunda bitácora (ver ANEXO 8-Hoja “Caudal”) donde se puede llevar el registro del caudal mediante el uso del método volumétrico. Esta consta de 16 ensayos en total, con la cual se logra obtener un caudal promedio del día de la evaluación. Esto se realizó con el objetivo de llevar un control más exacto y profundo de los sistemas de tratamiento, que permita obtener información histórica sobre el comportamiento del caudal de cada sistema de tratamiento, ya que actualmente no se cuenta con numerosa información de este tipo, lo cual impide a futuros análisis realizarse con mayor exactitud.
Para el correcto uso de estas bitácoras se realizó una capacitación al operario Enrique Zúñiga el día viernes 24 de mayo del 2019, donde se le explico su manejo y la importancia del uso de las mismas. A continuación, en la figura 52, se adjuntan registros fotográficos de la actividad.
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1) 2)
Figura 52. Capacitación sobre uso de bitácoras de seguimiento y control de afluente y efluente en PTAR's Figura 1 y 2. Capacitación sobre uso de bitácoras para el seguimiento y control de las plantas de tratamiento de agua residual durante su operación y mantenimiento. 24 de mayo del 2019- Alcaldía Municipal de Piendamó -Tunia
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11. CONCLUSIONES
El diagnóstico general mostró que los sistemas analizados presentan fallas de construcción, diseño, operación y mantenimiento, las cuales pueden ser mejoradas mediante una intervención específica para cada planta.
El levantamiento general mostró que las unidades diseñadas de la PTAR de la vereda La Florida si fueron construidas en su totalidad, además que el dimensionamiento estructural básico se siguió como fue establecido en el diseño; no obstante, en los registros reportados en el libro de cálculos de diseño de la PTAR, no se presentaron datos o información relacionada con el dimensionamiento de la unidad de tratamiento terciario (filtro fitopedológico de papiros), y que si bien su construcción es respaldada con los planos de diseño que evidencian su proyección, no es posible concluir si la unidad fue diseñada siguiendo un proceso específico o simplemente construida como una etapa complementaria al proceso de tratamiento.
Por otra parte, no se logró verificar a fondo el dimensionamiento del Filtro Anaerobio de Flujo Ascendente (FAFA) y del tanque Séptico (TS), de ambas plantas de tratamiento, debido a que estás se encontraron siempre totalmente llenas y selladas debido a su naturaleza de funcionamiento anaerobia; sin embargo, se comprobó su existencia como lo referencia el diseño.
Se evidenció que a raíz de la baja frecuencia de operación y mantenimiento de la PTAR de la Vereda La Florida, se encuentran algunos problemas de mantenimiento, como en el lecho de secado, en los papiros y en las zonas verdes, que si bien no impiden el funcionamiento de la planta, si inducen a un bajo desempeño principalmente en términos de la reducción de la DBO5, lo que permite concluir que es necesario un incremento en la frecuencia de actividades propia de la operación y mantenimiento de la planta y en lo posible que esta sea permanente de tal manera que se pueda garantizar un mejor desempeño de las unidades de tratamiento biológico, y prestando especial atención al mantenimiento del filtro fitopedológico, el cual evidencia un aporte de material orgánico en lugar de la remoción del mismo.
En la PTAR del centro de sacrificio animal municipal, en el diseño se evidenció que las unidades de sedimentación primarias y los estercoleros circulares proyectados no fueron construidos, ya que no hay evidencia física y visible de estos. Se hallaron construidas dos rejillas una de separación entre barrotes de 1 cm y la otra de separación de 3cm; sin embargo, en el diseño solo se especifica el dimensionamiento de la rejilla de separación de 3 cm.
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Se encontró que el filtro de la unidad de lecho de secado y el sistema de cribado que la Corporación Autónoma Regional del Cauca (CRC) recomendó para instalar a la salida del caudal de aguas verdes que no entra a la PTAR, no fue construido. Lo cual está afectando directamente el cuerpo de agua al que se vierte este caudal y muy posiblemente el nivel freático donde está ubicado el lecho de secado, ya que el volumen de lodos depositados y el tiempo de retención en el lecho mayor al diseñado, según los resultados de campo.
El análisis de las características del efluente de la PTAR del Centro de Sacrificio Animal Municipal mostró que el sistema está recibiendo una carga orgánica que no logra remover y se presenta un incremento en la carga orgánica de salida lo cual puede estar asociado a la cantidad de sangre y rumen que recibe; esto junto con las observaciones de campo permiten concluir que se debe mejorar la gestión de la sangre y los residuos anatomopatológicos provenientes del sacrificio.
De manera general se concluye que las oportunidades de mejora para los sistemas de tratamiento estudiados deben estar orientadas principalmente a fortalecer la frecuencia de operación y mantenimiento de las plantas y a la optimización del funcionamiento de las unidades de tratamiento biológico.
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ANEXOS
Debido a la cantidad de datos obtenidos durante el desarrollo del proyecto, se adjuntan anexos correspondientes a los resultados completos de la caracterización de vertimiento realizadas a la PTAR de la vereda La Florida y del centro de sacrificio animal municipal, realizada por la CRC y la Alcaldía Municipal de Piendamó -Tunia, en los respectivos años expuestos anteriormente.
Anexo A. Caracterización de vertimientos año 2017 PTAR del centro de sacrificio animal municipal
Variable o parámetro Unidades Valor Entrada salida
Temperatura °C 22.1 22.0 pH Unidades 6.58 6.92
Conductividad µS/cm 6100 3180 Caudal L/s 0.75 0.70
SST mg/L 2220 273 Sólidos sedimentables mg/L 0.3 0.1
DBO5 mg/L 2862 966 DQO mg/L 4441 1525
Nitritos mg NO2-N/L 0.12 0.33 Nitratos mg NO2-N/L 4.76 6.88
Grasas y aceites mg/L 176 33.1
Nota: Adaptado del reporte de resultados del laboratorio ambiental de la CRC, contratado por el SDAE para realizar la caracterización de los vertimientos de la PTAR del centro de sacrificio animal del municipio en el año 2017.
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ANEXO B. Caracterización de vertimientos año 2017 PTAR de la vereda La Florida
Variable o parámetro Unidades Valor Entrada salida
Temperatura °C 18.72 18.07 pH Unidades 7.67 7.49
Conductividad µS/cm 452.54 510.54 Caudal L/s 0.58 0.58
SST mg/L 80 16.7 DBO5 mg/L 109 72 DQO mg/L 220 30
Grasas y aceites mg/L 56.2 <5 Nota: Adaptado del reporte del “Informe de monitoreo de vertimientos de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Domésticas-PTARD La Florida del Municipio de Piendamó (Cauca)”, CRC, 2017.
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ANEXO C. Caracterización de vertimientos año 2018 PTAR de la vereda La Florida – Reporte CRC
Variable o parámetro Unidades Valor Entrada salida
DBO5 mg/L 47.7 <0.9 DQO mg/L 273 <15 SST mg/L 40 5.5 Color UPC - 27
Turbiedad UNT - 1.3 Dureza mgCaCO3/L - 11.2
Alcalinidad mgCaCO3/L - 80.4 Ortofosfatos mgPO4-P/L - <0.15
Nitritos mgNO2-N/L - <0.10 Nitratos mgNO3-N/L - <0.01
Coliformes Totales Ufc/100ml - 10600 Coliformes Fecales Ufc/100ml - 300 Grasas y aceites mg/L <5 -
Nota: Adaptado del reporte del “Requerimiento de acuerdo a informe de monitoreo a vertimientos de la planta de tratamiento de aguas residuales domesticas-PTARD LaFlorida del Municipio de Piendamó (Cauca)” CRC, 2019.
159
ANEXO D. ANEXO 4. Presentación proyecto PTAR de la Vereda La Florida.
Se anexa una presentación digital de power point titulada: PRESENTACIÓN_DEL_PROYECTO_PTAR_FLORIDA_ CRC _Dirección de Inversiones Estratégicas-Comité Técnico_2010. En el que se encuentra la sustentación del proyecto que se realizó para presentar el proyecto de la PTAR de la vereda La Florida (Información proporcionada por la CRC mediante el SDAE)
160
ANEXO E. Memoria del diseño hidráulico de la PTAR de la Vereda La Florida.
Debido a la cantidad de datos que proporciona la memoria de diseño hidráulico de la PTAR de la vereda La Florida, se adjuntan anexos digitales, correspondientes a este archivo (Libro de Excel titulado: MEMORIA_DE_DISEÑO_HIDRAULICO_PTAR _VDA_LA_FLORIDA), el cual fue proporcionado por la CRC mediante trámites realizados por el SDAE.
161
ANEXO F. Planos del diseño de la PTAR de La Vereda La Florida.
Debido al tamaño de los planos de la PTAR de la vereda La Florida proporcionados para el análisis por la CRC mediante gestión del SDAE, los cuales no pudieron ser visualizados en el desarrollo del documento, se adjunta un archivo comprimido titulado: PLANOS_DEL _DISEÑO _DE _LA _PTAR _DE _LA _VDA _LA _FLORIDA. Este contiene los planos del diseño de todas las unidades de tratamiento del sistema diseñadas, así como vistas generales de la misma.
162
ANEXO G. Fotografías del diseño de las unidades de tratamiento de la PTAR del Centro de Sacrificio Animal del Municipio de Piendamó.
Se anexan fotografías de los diseños proporcionados por Ibarra, H., de las unidades diseñadas y expuestas en el documento “Memoria Técnica de Diseño Hidrosanitario Sistema de Tratamiento de Aguas Residuales Planta de Beneficio Animal Municipio de Piendamó ” en una carpeta comprimida titulada: PLANOS_DEL _DISEÑO _DE _LA _PTAR _CENTRO_SACRIFICIO. Este contiene los planos y bosquejos del diseño de todas las unidades de tratamiento del sistema, así como vistas generales de la misma.
163
ANEXO H. Bitácora para la valoración de PTARS del Municipio de Piendamó.
Se anexa un libro de Excel titulado: BITACORA_DE_VALORACIÓN_PTARS. En la hoja 1, titulada “BITACORA” se evidencia la bitácora realizada para el operario de las PTARS del municipio, como apoyo para el control, operación y seguimiento de los sistemas de tratamiento que trabaje. En la hoja, titulada “CAUDAL”, se evidencia la bitácora realizada para que el operario lleve el control del caudal entrante de los sistemas de tratamiento de agua residual que lo requieran y donde se pueda usar el método volumétrico para dicha medición.
164
ANEXO I. Cotización de equipos para trabajo de campo en plantas de agua residual.
Se anexa una cotización realizada con la empresa CEIINC SAS, donde se muestran los precios que estos ofrecen para los equipos sugeridos en la propuesta del presente trabajo.
