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DISEÑO PRELIMINAR DE UN SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS
RESIDUALES DE BAJO IMPACTO AMBIENTAL PARA UNA FINCA CAFETERA EN
EL MUNICIPIO DE EL PITAL-HUILA
UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
BOGOTÁ, D.C
2018
I
DISEÑO PRELIMINAR DE UN SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS
RESIDUALES DE BAJO IMPACTO AMBIENTAL PARA UNA FINCA
CAFETERA EN EL MUNICIPIO DE EL PITAL-HUILA
NESTOR VICENCIO ORTIZ SALAZR
CRISTIAN ALBEIRO MONTES CAMPOS
TRABAJO DE GRADO
DIRECTORA
ING. ADELA TATIANA RODRIGUEZ CHAPARRO. PhD.
UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
BOGOTÁ, D.C
2018
II
AGRADECIMIENTOS
Agradezco principalmente a mis padres quienes me han acompañado en este camino, a mis
abuelos por estar siempre presentes, a mi familia y amigos por el apoyo incondicional en
todo momento y a las personas que nos apoyaron e hicieron que este trabajo culminará con
éxito, especialmente a nuestros docentes.
Nestor Vicencio Ortiz Salazar
Quiero agradecer a Dios por darme la vida, y ayudarme a obtener uno de los anhelos
deseados en mi vida, ser Ingeniero. A mi familia especialmente a mis padres y hermanos
quienes siempre me han impulsado a alcanzar mis sueños, a mis amigos y demás personas
que creyeron en mí y en este proyecto.
Cristian Albeiro Montes Campos
De manera colectiva queremos agradecer a la Ingeniera Adela Rodríguez por guiarnos a lo
largo de un año en el desarrollo de este proyecto, a Mauricio Prieto, a Jorge Ramírez, a
Fabián Pinzón, a Andrea Hurtado, a Don Oliverio, al Ingeniero Julio Cuesta, y a todas las
personas que hicieron posible el desarrollo de este trabajo.
III
TABLA DE CONTENIDO
RESUMEN ........................................................................................................................................... VI
ABSTRACT .......................................................................................................................................... VII
1. INTRODUCCIÓN ....................................................................................................................... 1
2. ANTECEDENTES ....................................................................................................................... 2
3. JUSTIFICACION......................................................................................................................... 8
4. OBJETIVOS ............................................................................................................................... 9
4.1. Objetivo General ................................................................................................................. 9
4.2. Objetivos Específicos ........................................................................................................... 9
5. CAPÍTULO 1: MARCO TEÓRICO.............................................................................................. 10
5.1. Tratamiento de las aguas residuales provenientes del beneficio del Café ....................... 15
5.1.1. Tratamiento de Aguas Residuales ............................................................................. 15
6. METODOLOGÍA ...................................................................................................................... 20
7. RESULTADOS Y DISCUSIÓN .................................................................................................... 30
7.1. Caracterización muestras de café proveniente de la producción cafetera ...................... 30
7.1 Primera etapa: Funcionamiento del RAFA y UASB ............................................................ 31
7.2. Segunda Etapa: Resultados Humedal Artificial de Flujo Vertical ...................................... 38
8. CONCLUSIONES ..................................................................................................................... 48
9. RECOMENDACIONES ............................................................................................................. 49
BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................................... 50
ANEXOS ............................................................................................................................................. 52
LISTA DE TABLAS
Tabla 1Estado de arte digestión anaerobia y humedales artificiales para el tratamiento de aguas
residuales de la industria cafetera. ..................................................................................................... 3
Tabla 3 Planta utilizadas en Humedales Artificiales [Fuente: los autores. Agosto 26 de 2018] ....... 19
Tabla 4 Parámetros de Diseño Humedales de Flujo Vertical, (Arias & Brix, 2005) ........................... 23
Tabla 6: Caracterización Parámetros [Fuente: los autores. Julio 27 de 2018] ................................. 30
Tabla 7: Resultados sólidos Caracterización [Fuente: los autores. Julio 27 de 2018] ....................... 30
Tabla 8 DBO muestra [Fuente: los autores. Julio 28 de 2018] .......................................................... 31
Tabla 9: Eficiencia obtenida en los Sólidos [Fuente: los autores. Julio 28 de 2018] ......................... 45
Tabla 10: Resultados Nutrientes [Fuente: los autores. Julio 28 de 2018]......................................... 45
Tabla 11: Parámetros para los vertimientos [Resolución 0631/2015, agosto 28 del 2018] ............. 46
Tabla 12: Resultados Humedal [Propia, agosto 28 de 2018] ............................................................ 46
IV
LISTA DE FIGURAS
Figura 1Trabajos realizados sobre reactores anaerobios. Editado de SCOPUS, 2018; palabras claves
consultadas: Wastewater coffee treatment y Anaerobic treatment of coffee wastewater. ............. 2
Figura 2 Trabajos realizados sobre reactores anaerobios, por países. Editado de SCOPUS, 2018;
palabras claves consultadas: Wastewater coffee treatment y Anaerobic treatment of coffee
wastewater. ......................................................................................................................................... 3
Figura 3: recolección del grano [Fuente: los autores. Marzo 28 de 2018] ....................................... 10
Figura 4: Granos maduros de Café [Fuente: los autores. Marzo 28 de 2018] .................................. 10
Figura 5: Cascara del grano de café [Fuente: los autores. Marzo 28 de 2018] ................................ 11
Figura 6: Maquina despulpadora de café [Fuente: los autores. Marzo 28 de 2018] ........................ 11
Figura 7: Granos de café lavados [Fuente: los autores. Marzo 27 de 2018] ..................................... 12
Figura 8 Planchas de secado [Fuente: los autores. Agosto 5 de 2018] ............................................. 12
Figura 9: Proceso del Café [Fuente: los autores. Agosto 25 de 2018] .............................................. 13
Figura 10: Ubicación zona de estudio [Fuente: los autores. Junio 24 de 2018]................................ 13
Figura 11: Ubicación zona de estudio [Fuente: los autores. Junio 24 de 2018]................................ 14
Figura 12: Red Hidrográfica zona de estudio [Fuente: los autores. Junio 24 de 2018] .................... 14
Figura 13: Vertimiento de aguas residuales del beneficio del Café Finca Los Arrayanes [Fuente: los
autores. Mayo 28 de 2018] ............................................................................................................... 15
Figura 14: Vista general de un biodigestor instalado (Sánchez, 2014) ............................................. 15
Figura 15 Esquema de un Sistema Modular de Tratamiento Anaerobio SMTA (Zambrano D. A.,
Tratamiento de Aguas Residuales del Lavado del Café, 1999) ......................................................... 17
Figura 16: Esquema del Sistema Modular de Tratamiento Anaerobio SMTA (Zambrano D. A.,
Tratamiento Anaerobio de las Aguas Mieles del Café, 2006) ........................................................... 17
Figura 17: Vertical Flow Constructed Wetland (Swiss Federal Institute of Aquatic Science and
Technology, 2018) ............................................................................................................................. 18
Figura 18: Diagrama de la metodología del proyecto [Fuente: los autores. Septiembre 24 de 2018]
........................................................................................................................................................... 20
Figura 19: Muestra mucilago de Café [Fuente: los autores. Junio 2 de 2018] .................................. 21
Figura 20: Reactor Anaerobio de Flujo Ascendente RAFA [Fuente: los autores. Mayo 4 de 2018] .. 21
Figura 21: Reactor UASB [Fuente: los autores. Mayo 4 de 2018] ..................................................... 23
Figura 22 Geometría y distribución humedal artificial de flujo vertical implementado [Fuente: los
autores. Septiembre 24 de 2018] ..................................................................................................... 24
Figura 23: Curva Granulométrica Arena [Fuente: los autores. Abril 24 de 2018] ............................. 25
Figura 24: Humedal Córdoba [Fuente: los autores. Mayo 25 de 2018] ............................................ 26
Figura 25: Red de recolección [Fuente: los autores. Mayo 22 de 2018] ........................................... 26
Figura 26: Grava de soporte [Fuente: los autores. Mayo 22 de 2018] ............................................. 27
Figura 27: Lecho Filtrante [Fuente: los autores. Mayo 22 de 2018] ................................................. 27
Figura 28: Red de distribución [Fuente: los autores. Mayo 22 de 2018] .......................................... 28
Figura 29: Sistema de Filtración escala laboratorio [Fuente: los autores. Junio 26 de 2018] .......... 29
Figura 30: Sistema de Filtros [Fuente: los autores. Junio 17 de 2018] ............................................. 29
Figura 31: Variación del pH a través del tiempo [Fuente: los autores. Agosto 2 de 2018] ............... 32
V
Figura 32: Variación de la Alcalinidad a través del tiempo [Fuente: los autores. Agosto 2 de 2018]
........................................................................................................................................................... 33
Figura 33: Variación de la relación AI/AP a través del tiempo [Fuente: los autores. Agosto 2 de
2018] ................................................................................................................................................. 34
Figura 34: Variación del Color Aparente a través del tiempo [Fuente: los autores. Agosto 2 de
2018] ................................................................................................................................................. 35
Figura 35: Variación de la UV 254 a través del tiempo [Fuente: los autores. Agosto 2 de 2018] ..... 35
Figura 36: Variación de la DQO a través del tiempo [Fuente: los autores. Agosto 2 de 2018]......... 36
Figura 37: Variación del COV a través del tiempo [Fuente: los autores. Agosto 2 de 2018] ............ 37
Figura 38: Variación del TDH a través del tiempo [Fuente: los autores. Agosto 2 de 2018] ............ 38
Figura 39: Variación del pH a través del tiempo [Fuente: los autores. Agosto 4 de 2018] ............... 39
Figura 40: Variación del color real a través del tiempo [Fuente: los autores. Agosto 4 de 2018] .... 39
Figura 41: Variación del Color Aparente a través del tiempo [Fuente: los autores. Agosto 4 de
2018] ................................................................................................................................................. 40
Figura 42: Variación de la UV 254 a través del tiempo [Fuente: los autores. Agosto 4 de 2018] ..... 41
Figura 43: Variación de la Turbiedad a través del tiempo [Fuente: los autores. Agosto 4 de 2018] 42
Figura 44: Comportamiento de la DQO a través del tiempo [Fuente: los autores. Agosto 4 de 2018]
........................................................................................................................................................... 43
Figura 45: Comportamiento de los Solidos a través del tiempo [Fuente: los autores. Agosto 4 de
2018] ................................................................................................................................................. 44
Figura 46: esquema del Tren de tratamiento implementado [Fuente: los autores. Septiembre 24 de
2018] ................................................................................................................................................. 47
Figura 47: remoción presentada en las diferentes fases del tren [Fuente: los autores. Septiembre
24 de 2018] ....................................................................................................................................... 47
LISTA DE ANEXOS
Anexo 1 DQO Reactores Anaerobios................................................................................................. 52
Anexo 2 Resultados Reactores Anaerobios ....................................................................................... 53
Anexo 3 Resultados Filtración-Humedal ........................................................................................... 54
Anexo 4 DQO sistema Filtración-Humedal ........................................................................................ 55
Anexo 5Resultados Sólidos sistema Filtración-Humedal .................................................................. 56
Anexo 6 Registro Fotográfico Reactores, Sistema Filtración-Humedal ............................................ 57
Anexo 7Registro Fotográfico Humedal Córdoba, Humedal Artificial de Flujo Vertical, Sólidos. ...... 58
Anexo 8 Muestras del Agua Residual después de cada tratamiento ................................................ 59
VI
RESUMEN
En el beneficio convencional del café como tradicionalmente se conoce al proceso
implementado en Colombia, se utilizan grandes consumos de agua en las etapas de
despulpado y lavado, (aproximadamente 10 litros de agua por cada kilogramo de café
pergamino seco), implementados principalmente para remover la pulpa y el mucílago
fermentado del café. Las aguas residuales producidas en este proceso tienen una alta
contaminación orgánica por encima de 25000 mg/l medida en DQO, alto contenido de
Sólidos Totales, pH ácido de 3.7 en promedio y alto contenido en nutrientes, (Fosforo 1845
mg/L y nitrógeno 40 mg/L). Actualmente el pequeño caficultor no emplea ningún sistema
de tratamiento para estas aguas, las cuales se convierten en fuentes de contaminación de los
recursos naturales presentes en la zona, principalmente las quebradas y ríos, es por esta
razón que se vuelve indispensable la implementación de algún sistema de tratamiento en
donde se minimice el impacto en el recurso hídrico.
En la parte inicial de la investigación se implementaron dos Reactores Anaerobios (RAFA,
UASB) en donde no hubo un desempeño adecuado para implementarlo como tratamiento
primario. Por esta razón se tomó la decisión de descartarlo y comenzar la operación del
proceso con un tratamiento primario (filtración y aireación), posterior de un tratamiento
terciario (Humedal Artificial de Flujo Vertical). En el desarrollo de la segunda metodología
adoptada, se alcanzaron remociones de DQO por encima del 85% sin alcanzar los valores
límites máximos permisibles de la Resolución 631 de 2015, sin embargo, los resultados
permitieron determinar una valoración positiva de la calidad del agua del afluente con
respecto al efluente de la Finca Los Arrayanes en el municipio de El Pital.
Palabras Claves: Aguas residuales, Reactores Anaerobios (UASB), Humedal Artificial de
Flujo Vertical, beneficio convencional del café, mucílago.
VII
ABSTRACT
In the conventional wet-milling of coffee process implemented in Colombia as it is known,
large amounts of water are used in the extraction of the pulp and washing stages
(approximately 10 liters of water by each coffee kilogram) implemented mainly to remove
the mucilage from the coffee beans. The wastewater produced in this process has a high
organic contamination over 25000 mg/l measured in COD, high content of Total Solids,
acidic pH, and high nutrient content. Nowadays the small coffee growers do not use any
wastewater treatment, which has become a high environmental source of pollution in the
nearby areas, mainly in the streams and rivers, to reduce negative effects the application of
any wastewater treatment becomes necessary for minimized the impact in the water bodies.
For the first phase of this work some Anaerobic Reactors were implemented (UASB) where
there was not satisfactory performance to operated it as a primary wastewater treatment, for
this reason we continue to operate another system, which consists by a primary treatment
(filtration and aeration), after a tertiary treatment (Vertical Flow Artificial Wetland). In the
development of the second adopted system, COD removals were achieved above 85%
without reaching the maximum permissible limit values of Resolution 631 of 2015,
nonetheless, the results determine a positive efficient of the wastewater quality of the
influent respect to the effluent of the Los Arrayanes farm in the El Pital town.
Keywords: Wastewater, Anaerobic Reactors (UASB), Vertical Artificial Wetland, Wet-
milling, mucilage.
1
1. INTRODUCCIÓN
Colombia tiene grandes problemas de contaminación hídrica en los ríos y quebradas,
debido a los vertimientos directos a los cuerpos de agua por parte de las actividades
humanas, como el beneficio del café. (Cárdenas Garzón & Ortiz Prieto, 2014)
Actualmente, el pequeño caficultor realiza esta actividad con una infraestructura simple y el
uso indiscriminado de agua, generando subproductos como la pulpa y el mucílago de café,
realizando las descargas de estas aguas sin el conocimiento a las fuentes hídricas, dañando
la flora y fauna aguas abajo del vertimiento debido a su pH ácido y gran cantidad de
materia orgánica las cuales consumen de forma rápida el oxígeno disuelto del agua (OD).
En primer lugar, la presente investigación se enfocó en los diferentes tratamientos y de
trabajos que han implementado diferentes tecnologías para este tipo aguas residuales. En el
capítulo 1, se describe el marco teórico, su enfoque principal fue el café, se inició
explicando el proceso del beneficio del café y como contribuye a la contaminación del
medio ambiente, posteriormente, se dio una delimitación geográfica de donde provienen las
aguas residuales del presente estudio y la zona de impacto de las mismas, finalmente, se
describieron los diferentes casos reales que se han realizado en diferentes fincas cafeteras
en el país para mejorar la calidad de los vertimientos y de cumplir con los requerimientos
mínimos presentados en la normativa colombiana.
En la segunda parte de este proyecto se expuso la metodología. La primera fase fue la
caracterización del agua residual proveniente de la finca los Arrayanes en el municipio del
Pital-Huila, después, se describe la implementación de reactores anaerobios y su
funcionamiento, por último, se especifica la construcción del Humedal artificial de Flujo
vertical.
Finalmente, en el último capítulo de este trabajo, se presentan los resultados obtenidos
durante este proyecto. En la caracterización del agua residual, por medio de diferentes
ensayos fisicoquímicos se evaluaron las diferentes características de la muestra, con el
objetivo de evaluar y escoger la tecnología adecuada. Además, se determinó la eficacia de
los reactores anaerobios (RAFA y UASB) en la remoción de materia orgánica (tratamiento
primario). P or último, se establecieron los parámetros de diseño del Humedal Artificial de
Flujo Vertical y se calculó su eficiencia del sistema por medio de la demanda química de
oxigeno (DQO) y otros ensayos fisicoquímicos como el color, UV 254, pH, nutrientes (P,
N, SO4) y sólidos. El enfoque del trabajo estuvo encaminado a la necesidad de desarrollar
un sistema de tratamiento económicamente viable y sostenible, que permita reducir el
impacto ambiental a las fuentes hídricas.
2
2. ANTECEDENTES
El uso de la tecnología anaerobia en el tratamiento de aguas residuales provenientes de la
industria cafetera ha sido un tema de investigación desde hace 40 años, debido a la
expansión del consumo del café, lo que ha favorecido a la industrialización de este proceso
y a su vez mayor consumo de agua, debido a esto se vuelve indispensable el manejo de las
aguas residuales derivadas del beneficio del café. En la Figura 1, se muestra los trabajos
realizados en base a los reactores anaerobios para el tratamiento de estas aguas.
Figura 1Trabajos realizados sobre reactores anaerobios. Editado de SCOPUS, 2018; palabras claves consultadas:
Wastewater coffee treatment y Anaerobic treatment of coffee wastewater.
Los países con mayor investigación en este tipo de aguas son Brasil e India. Colombia por
su parte no cuenta con grandes investigaciones sobre el tratamiento de aguas residuales
provenientes de la industria cafetera y aún menos en el manejo de tecnologías anaerobias, a
pesar de que la caficultura es un motor económico en del sector rural del país, a
continuación, se mostraran los documentos realizados por países sobre temas de reactores
anaerobios para el beneficio del café.
3
Figura 2 Trabajos realizados sobre reactores anaerobios, por países. Editado de SCOPUS, 2018; palabras claves
consultadas: Wastewater coffee treatment y Anaerobic treatment of coffee wastewater.
Los reactores anaerobios han sido implementados en numerosos países para el tratamiento
de aguas residuales provenientes de la industria cafetera, así mismo, los humedales
artificiales de flujo vertical han sido puestos en práctica para aguas residuales con altas
cargas orgánicas. En la Tabla 1 se resumen algunas de las investigaciones realizadas sobre
este tipo de tratamientos y sus resultados.
Título Autor/País/Año Objetivo de la
investigación Resultados
An
integrated
treatment
system for
coffee
processing
wastewater
using
anaerobic
and aerobic
process
M. Selvamurugan,
P. Doraisamy, M.
Maheswari/ India/
(2010)
Desarrollar un
sistema de
tratamiento
integrado para el
procesamiento
de aguas
residuales de
café, mediante
la combinación
de
biometanizacíon
con aireación y
tratamiento de
humedal
artificial.
La máxima reducción en los parámetros de
DQO, DBO, y sólidos totales fue de
66.0%, 61.0%, y 58.0%, respectivamente.
La reducción de DQO se logró mediante la
degradación bacteriana, la sedimentación
de partículas de la materia orgánica y la
filtración por las raíces de las plantas (en
el humedal artificial). En base a los
resultados obtenidos se concluyó que los
procesamientos de aguas residuales del
procesamiento del café fueron adecuados
para el tratamiento biológico, en este
estudio la biometanización seguida de
aireación y humedales, fueron la
tecnología más adecuada para el
tratamiento de las aguas residuales,
además de tener un enfoque eco-amigable. Tabla 1Estado de arte digestión anaerobia y humedales artificiales para el tratamiento de aguas residuales de la
industria cafetera.
4
Título Autor/País/Año Objetivo de la investigación Resultados
Anaerobic
Treatment of
Coffee
Wastewater
Gieljam
Schutgens/
Nicaragua/ (2010)
Aplicar un sistema de
tratamiento anaerobio para
el tratamiento de las aguas
residuales del café, para
disminuir las cargas
contaminantes sobre las
fuentes hídricas y que pueda
ser implementado en los
países en vía de desarrollo.
La tecnología de digestión
anaeróbica para aguas
residuales de café se ha
aplico exitosamente en fincas
pequeñas, reduciendo las
cargas de DQO en un 70% y
COT en un 81%
especialmente con un post
tratamiento (laguna
anaeróbicas), se concluye
que este tipo de tecnología
tiene buenos resultados y
podría aplicarse en países en
vía de desarrollo para el
tratamiento de aguas
residuales de la industria
cafetera.
Tratamiento
de aguas
residuales del
lavado del
café
Diego Zambrano,
Juan Isaza
Hinestroza, Nelson
Rodriguez
Valencia, Uriel
Lopez Posada/
Colombia/ (1999)
El Centro Nacional de
Investigaciones de Café
(Cenicafé) estudio durante
cuatro años diferentes
tecnologías para el
tratamiento de aguas
residuales producidas durante
el beneficio húmedo del café,
con el fin de encontrar la
solución más económica para
descontaminar este tipo de
aguas, entre las tecnologías
aplicadas se aplicaron, los
filtros anaerobios de flujo
ascendente UAF y mantos
anaerobios de lodo de flujo
ascendente UASB.
De los resultados obtenidos se
llegó a proponer el Sistema
Modular de Tratamiento
Anaerobio (SMTA) seguida
de un filtro opcional de post-
tratamiento compuesto de
gravilla y piedra caliza,
sembrado con especies
vegetales. La implementación
del sistema global remueve en
términos de DQO y DBO5
desde el 90% hasta el 99.6%,
aplicando este tipo de
tecnologías no solamente se
remueve los contaminantes
presentes en las aguas
residuales producidas por el
mucílago del café, sino que de
implementarse, en Colombia
es posible reducir el pago de
Tasas Retributivas por la
utilización directa o indirecta
del agua como receptor de los
vertimientos puntuales cuando
se realiza tratamiento de las
aguas residuales. Tabla 1 Estado de arte digestión anaerobia y humedales artificiales para el tratamiento de aguas residuales de la
industria cafetera.
5
Título Autor/País/Año Objetivo de la
investigación Resultados
Biodegradabiliy
simulation of
coffe
wastewater
using instant
coffee
Elida Novita/
Indonesia/
(2016)
Determinar la
biodegradabilidad
potencial del agua
residual de la
industria cafetera la
cual tiene alta
concentración de
materia orgánica
que puede ser
convertido en
biogás utilizando
diferentes
microorganismos
derivados de un
reactor anaeróbico.
En base a los resultados obtenidos la
degradación anaerobia, este se pudo
considerar en dos fases, acidogénica y
metano génica, en la primera, ocurre la
conversión de componentes orgánicos en
productos ácidos por bacterias anaeróbicas
y facultativas, mientras en la segunda se
desarrolla la conversión de productos
ácidos en metano estrictamente por
bacterias anaeróbicas, además se
determinó en el estudio que la producción
de biogás en la fermentación anaeróbica es
proporcional a la cantidad de sustrato
implementado, las condiciones
ambientales, pH, temperatura y el
compuesto de diversas bacterias dentro del
proceso.
Manejo
integrado del
recurso agua, en
el proceso de
beneficio
húmedo del
café, para la
asociación de
productores de
café especial
“ACAFETO”
en el municipio
de fresno,
departamento
del Tolima.
Rodrigo
Cristóbal
Cárdenas
Garzón, Julio
Enrique Ortiz
Prieto/
Colombia/
(2014)
Diseñar, e
implementar, una
metodología
integral en el
manejo el Recurso
Hídrico, en el
proceso de
beneficio húmedo
del café, evaluando
los sistemas de
tratamiento para las
aguas residuales del
café.
La investigación adopto los Sistemas
Modulares de Tratamiento Anaerobio
(SMTA), donde la instalación y el uso de
estos sistemas, en condiciones normales de
operación, permiten reducir la
contaminación orgánica medida en
términos de DQO en más del 90%, y la
remoción típica en términos de Sólidos
Totales fue más del 80%. La investigación
contribuye a una posible solución que
puede adoptar el pequeño caficultor a sus
aguas mieles del beneficio húmedo del
café, lo que permite realizar vertimientos
menos contaminantes a los ríos, que
permita una sostenibilidad ambiental en la
zona cafetera en estudio. Tabla 1 Estado de arte digestión anaerobia y humedales artificiales para el tratamiento de aguas residuales de la
industria cafetera.
6
Título Autor/País/Año Objetivo de la
investigación Resultados
Eco-Engineered
Treatment of
Coffee Processing
Wastewater
Samanvitha N,
Ayisha Tasneem,
Priyanka M,
Rakshitha A,
Hariprasad N V,
Dayananda H S./
India/ (2013)
Este estudio se
realizó para
tratar las aguas
residuales acidas
del proceso del
café, las cuales
contienen gran
cantidad de
materia orgánica
suspendida y
disuelta,
utilizando un
UASB, con dos
medios de
soporte
diferentes y
tiempos de
retención
hidráulica
(HRT) variables
de 8, 24, y 48h.
Las aguas residuales después del
reactor, fueron sometidas a un proceso
de aireación durante 24 h para realizar
las mediciones de los parámetros, en el
estudio se evidencio que a medida que
fue aumentando el HRT el pH fue
incrementando su valor esto debido a la
degradación biológica por los
microorganismos. La eficiencia en
remoción de DQO estuvo por encima
del 70% con HRT de 48h, gracias a la
fermentación y la degradación
biológica, la DBO5, fosfatos y nitratos,
igualmente, tuvieron una remoción por
encima del 55%, evidenciándose
principalmente que para este tipo de
aguas residuales a mayores HRT se
tendrán mayores eficiencias en el
sistema. El estudio concluye que el
tratamiento anaeróbico seguido de
aireación, es un tratamiento eficiente
para este tipo de aguas, el cual no
requiere químicos, ni mucha energía y
que puede ser implementado fácilmente
y a un bajo costo.
Eficiencia de
remoción de
DBO5 y SS en
sedimentador y
lecho filtrante
para el
tratamiento de
aguas residuales
del beneficio de
café (Coffea
Arabica)
Nelson Gutiérrez
Guzmán, Eduardo
Valencia Granada,
Renso Alfredo
Aragón Calderón/
Colombia/ (2014)
Evaluar las
condiciones de
operación de los
sistemas de
tratamiento de
aguas residuales
que implementa
el pequeño
caficultor del
sur del Huila,
fue construido
un prototipo a
escala
compuesto por
un sedimentador
y un filtro
dispuesto en
serie.
El prototipo de planta de tratamiento
estaba compuesto por tres
sedimentadores, colocados en paralelo y
dos filtros con tres lechos de grava y
arena. Los resultados obtenidos de este
estudio presentan adecuadas eficiencias
de remoción de sólidos suspendidos,
pero muy bajas eficiencias de remoción
de DBO5, situación que condujo a los
autores a proponer nuevos sistemas de
tratamiento o rediseñar los sistemas
actuales, recalcando que no hay
investigaciones de la eficiencia de
remoción de los sistemas compuestos
por sedimentador-filtro, pero proponen
la opción de implementar un tratamiento
terciario con especies macrófitas sobre
un humedal, posterior al tratamiento
implementado en estudio. Tabla 1 Estado de arte digestión anaerobia y humedales artificiales para el tratamiento de aguas residuales de la
industria cafetera.
7
Título Autor/País/Año Objetivo de la
investigación Resultados
Estudio de un biosistema
integrado para el
postratamiento de las
aguas residuales del café
utilizando macrófitas
acuáticas
Nelson Rodríguez
Valencia/ España/
(2009)
Determinar a escala
de finca cafetera un
sistema de
postratamiento
económico y
ambiental acoplado a
un Sistema Modular
de Tratamiento
Anaerobio,
utilizando
macrófitas,
generando efluentes
que causen menor
impacto sobre el
ecosistema hídrico
cafetero.
Los sistemas que
implementaron macrófitas en el
postratamiento de las aguas
mieles del café mostraron
desempeño más alto en la
eliminación de nutrientes como
N, P, K y S, al compararlos con
sistemas de tratamiento en
ausencia de las mismas, la
remoción de DQO y DBO en
este estudio estuvo por encima
del 75%. En el trabajo se realizó
el seguimiento de remoción de
los parámetros físico-químicos
de diferentes especies
macrófitas en las que se
incluyen Eichhornia crassipes,
Pistia stratiotes y Typha
angustifolia. Tabla 1 Estado de arte digestión anaerobia y humedales artificiales para el tratamiento de aguas residuales de la
industria cafetera.
8
3. JUSTIFICACION
El mucílago del café en Colombia se retira utilizando la fermentación natural y la remoción
mecánica con la tecnología Becolsub, en el caso en estudio la fermentación natural es la
implementada para el retiro del mucilago (CENICAFE, 2015), la relevancia del tratamiento
de las aguas residuales provenientes de la producción cafetera en Colombia se debe porque
según el DANE en 2014 el 29.3% de las hectáreas cultivadas en Colombia son cafeteras
(DANE, 2014), de allí su importancia debido a su alto impacto ambiental en especial en la
contaminación sobre las fuentes hídricas, todo esto con el fin de poder cumplir con los
compromisos que ha venido adquiriendo Colombia en las diferentes conferencias en el
Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático, en donde se ha comprometido a
disminuir la contaminación sobre las fuentes hídricas, además, se debe tener en cuenta el
cumplimiento de las normas Colombianas que tratan este tipo de temas como, la resolución
631 del 2015 la cual brinda la información sobre los parámetros fisicoquímicos y sus
valores máximos permisibles en los vertimientos puntuales de aguas residuales no
domésticas a cuerpos de aguas superficiales de las actividades productivas de la
agroindustria. Con respecto al beneficio del café la demanda química de oxigena (DQO) el
valor máximo permisible es de 650 mg/L y sólidos totales suspendidos totales (SST) no
debe ser mayor a 400 mg/L (Ministerio de Medio Ambiente y Desarrollo Sostenible, 2015).
Según información obtenida por los autores con respecto la composición química y física
de las aguas residuales provenientes del beneficio húmedo del café, el agua está compuesta
por altas cargas orgánicas y su impacto en las fuentes de agua se deben a su alta carga de
nutrientes como nitrógeno (N), fósforo (P), cloruros, entre otros; además valores de DQO
que alcanzan valores superiores a los 25000 mg/L, a su vez con respecto a los sólidos
suspendidos totales se han obtenido resultados mayores a 10000 mg/L (CENICAFE, 2015);
debido a lo anterior para su vertimiento se debe tener un tratamiento que disminuya estos
compuestos contaminantes, no solo para cumplir con la normativa actual, sino también para
el cuidado de las fuentes hídricas.
Según estudios ya implementados en fincas cafeteras la instalación y puesta en marcha de
los digestores anaerobios seguido de humedal artificial, aumentan la eficiencia de remoción
de carga orgánica en las aguas residuales, permitiendo recuperar y preservar las fuentes
hídricas aguas abajo de donde se realice el vertimiento. El desempeño de este tipo de
tratamiento, en condiciones normales de operación ha permitido una remoción de DQO por
encima del 80% cumpliendo con la legislación vigente. (Cárdenas Garzón & Ortiz Prieto,
2014)
Con base en lo anterior, en el presente estudio se implementará un sistema de tratamiento
de las aguas residuales de la industria cafetera, que pueda ser implementado por el pequeño
caficultor y sea el principio para reducir el impacto ambiental sobre las fuentes hídricas.
9
4. OBJETIVOS
4.1.Objetivo General:
Diseñar y construir un tratamiento de bajo de impacto ambiental a escala laboratorio para
las aguas residuales proveniente de la producción cafetera de la finca Los Arrayanes
ubicada en el municipio del Pital-Huila.
4.2.Objetivos Específicos:
Establecer las características físico-químicas del agua residual proveniente de la
finca los arrayanes derivados del beneficio del café.
Determinar el sistema de tratamiento a implementar de acuerdo a las características
que contenga el agua residual.
Comparar los resultados obtenidos en los ensayos de las propiedades físico-
químicas del efluente del sistema de tratamiento implementado, con la normativa
vigente colombiana.
10
5. CAPÍTULO 1: MARCO TEÓRICO
Procedimiento de producción del cultivo de Café: el procedimiento de la producción
del café tiene las siguientes fases.
Recolección del grano: este proceso es realizado por los recolectores que seleccionan
el grano maduro (tonalidad roja y amarrillo) del árbol de Café. Esta actividad se realiza
de forma artesanal y depende de la agilidad del recolector, posteriormente, el grano es
transportado a la zona de beneficio. En esta fase del proceso del café no se realiza
ningún aporte de sólidos y ningún uso de agua que signifiquen algún impacto al medio
ambiente.
Figura 3: recolección del grano [Fuente: los autores. Marzo 28 de 2018]
Figura 4: Granos maduros de Café [Fuente: los autores. Marzo 28 de 2018]
11
Despulpado de Café: En esta fase los granos son llevados por conducto a una máquina
de despulpado del grano, donde se separa la almendra del pericarpio (Cascara), la cual
es retirada a fosa. Por otro lado, la almendra se almacena en una serie de tanques donde
posteriormente se realiza el beneficio del café. En la Figura 5, se evidencia uno de los
residuos que se obtienen en esta fase del proceso del café, la cáscara del café es materia
orgánica y sirve como abono para los mismos árboles, de acuerdo con lo anterior es
necesario obtener la lombriz californiana encargada de convertir el pericarpio del café
al abono orgánico Humus y de esta forma ser más autosustentable. Además, el
funcionamiento de la maquina despulpadora requiere de agua para aumentar la eficacia
de la máquina y evitar reboses del grano. En la Figura 6, se observa las diferentes
mangueras que se utilizan para ayudar al correcto funcionamiento de la despulpadora.
Estas aguas hacen un aporte mínimo en los parámetros fisicoquímicos en las fuentes
hídricas.
Figura 5: Cascara del grano de café [Fuente: los autores. Marzo 28 de 2018]
Figura 6: Maquina despulpadora de café [Fuente: los autores. Marzo 28 de 2018]
Beneficio del Café: En esta parte del proceso existen dos opciones, por una parte, se
encuentra el beneficiado húmedo que requiere agua para las diferentes operaciones de
preparación del grano, en este procedimiento se involucran las operaciones de
despulpado, desmucilaginado, lavado, y secado, en donde se retira el mucilago de café
de forma inmediata. La otra opción es el beneficiado en seco, la cual no es habitual en
Colombia, este se hace por medio de recolectar las cerezas y dejarlas secar al sol, en
este proceso la fermentación juega un papel importante que ayuda a dar mejor sabor a
12
las tazas de café, en este método se requiere de más tiempo y la apariencia de los granos
es menos agradable.
En Colombia se realiza el beneficio húmedo el cual requiere de una gran cantidad de
agua, la cual es vertida de forma directa a las fuentes hídricas, ocasionando un gran
impacto ambiental a la calidad del agua. Esto debido a la enorme cantidad de materia
orgánica que poseen las aguas mieles del café (DQO), gran aporte en los sólidos y en
nutrientes como fosforo y nitrógeno.
Figura 7: Granos de café lavados [Fuente: los autores. Marzo 27 de 2018]
Secado de Café: El secado del café es la última fase de esta práctica antes de su
comercialización. El objetivo de esta etapa es disminuir, hasta aproximadamente un
11% o 12% la humedad de los granos de café, para aumentar su conservación y porque
es la normativa para el café pergamino seco. En Colombia existen varias formas de
realizar este proceso. En la Figura 8, se ilustra una de las formas implementadas a lo
largo del territorio nacional, la cual es realizada en planchas de concreto, cubiertas con
plástico para evitar que las lluvias aumenten la humedad de los granos. De igual forma,
es habitual el uso de silos de secado que funcionan, por la combustión de biomasa,
generando el calor suficiente para disminuir en menor tiempo la humedad de los granos.
Figura 8 Planchas de secado [Fuente: los autores. Agosto 5 de 2018]
13
Aportes contaminantes en el Beneficio del Café:
Figura 9: Proceso del Café [Fuente: los autores. Agosto 25 de 2018]
Delimitación de la Zona de Estudio:
A continuación, se muestra una breve descripción de la ubicación de donde proviene la
muestra de agua para realizar este estudio.
Figura 10: Ubicación zona de estudio [Fuente: los autores. Junio 24 de 2018]
14
En la Figura 10, se puede evidenciar cómo la Finca los arrayanes se ubica entre las veredas
del Socorro y Vegón, además, se muestra que estas veredas corresponden al municipio de
El Pital-Huila.
Figura 11: Ubicación zona de estudio [Fuente: los autores. Junio 24 de 2018]
En la Figura 11, se evidencia el relieve de la zona de estudio según el modelo de elevación
ASTER GDEM. Se realizó utilizando el programa ARCGIS, no obstante, se evidencia el
riachuelo donde se realiza el vertimiento del efluente de la producción cafetera.
Figura 12: Red Hidrográfica zona de estudio [Fuente: los autores. Junio 24 de 2018]
15
Figura 13: Vertimiento de aguas residuales del beneficio del Café Finca Los Arrayanes [Fuente: los autores. Mayo 28 de
2018]
5.1.Tratamiento de las aguas residuales provenientes del beneficio del Café:
5.1.1. Tratamiento de Aguas Residuales
Separación y eliminación de sólidos: Las aguas residuales producidas después del
beneficio, traen residuos que deben ser retirados para el funcionamiento del tratamiento
que se proponga, este proceso se lleva a cabo por medio de filtros o tamices que son
mallas con agujeros de un tamaño pequeño que permiten que el agua percole y que las
partículas de mayor tamaño queden retenidas. (Sánchez, 2014)
Biodigestor Tubular: Es un reactor donde se introducen desechos orgánicos como
estiércol de puerco o vacuno (bacterias), que mediante la digestión anaerobia
(fermentación) y la falta de oxígeno se produce biogás. En época de cosecha el reactor
trabajara con aguas residuales y fuera de cosecha con estiércol, garantizando biogás
todo el año, reduciendo costos en la energía dentro de la finca. La alimentación del
reactor se hará por gravedad y será necesario retirar lo mayor que se pueda de sólidos,
para que el reactor no se sature y tenga una eficiencia correcta (Sánchez, 2014). En la
Figura 14 se puede observar el sistema descrito anteriormente.
Figura 14: Vista general de un biodigestor instalado (Sánchez, 2014)
16
Sistema para el Tratamiento de Lixiviados de pulpa y mucílago generados en la
tecnología Becolsub: Este tratamiento primario de las aguas residuales generados en el
beneficio también conocido como “Acondicionador de la pulpa de café” es un recinto
cerrado fabricado en guadua, esterilla, ladrillo y plástico, donde son depositados la
mezcla de pulpa y mucílago. El objetivo de este recinto es que se pueda llevar a cabo la
descomposición del material, y personal a cargo del mantenimiento retire el material
semidescompuesto para el lombricultivo, por otra parte, las aguas residuales que
percolen del proceso serán almacenadas en “tanques de almacenamiento de líquidos”
donde unos filtros retendrán el material solido que no se haya retirado, luego, los
sólidos retenidos se pasan a un lecho de secado, donde se deshidrata el material al
exponerlo a la radiación solar y las corrientes de aire, para que posteriormente el
proceso de tratamiento continúe. (Zambrano D. A., 2000)
Sistemas Modulares de Tratamiento Anaerobio (SMTA): Desde principios de 1990
el Centro Nacional de Investigaciones de Café “Cenicafé” ha realizado diversas
investigaciones sobre el tratamiento de las aguas residuales producidas durante el
beneficio húmedo del café, enfocado principalmente a soluciones económicas y
sostenibles con el medio ambiente.
Este tipo de sistemas está compuesto por dos o más unidades que permiten la
separación de fases de la digestión anaerobia, en esto se incluyen un reactor
Acidogénico y un reactor Metanogénico, la implementación de este tipo de sistema
mantiene una remoción superior al 80% expresada en términos de DQO.
El reactor Acidogénico permite almacenar el agua residual del lavado, de tal manera
que el sistema permanezca en lo posible con agua para no perder eficiencia en los
diferentes procesos, dentro de este reactor se llevan a cabo una serie de reacciones
bioquímicas que conducen a la hidrólisis, permitiendo acidificar los compuestos que
han sido hidrolizados, o se encuentran en forma soluble como los azúcares, que hacen
parte de la composición química del mucílago. Luego, existe una recámara de
dosificación donde se implementa los principios de filtración lenta, permitiendo retener
materia orgánica insoluble que no pudieron ser hidrolizadas en el proceso anterior, esta
cámara está compuesta por un lecho filtrante de piedras, gravilla y una malla
mosquitera, posteriormente, habrá una fase metanogénica en otro reactor, el cual
contara con una salida de biogás donde la producción de metano será un parámetro de
control y de rendimiento dentro del reactor, es indispensable inocular el reactor durante
cinco semanas por medio de bacterias metanogénicas para que el sistema opere
adecuadamente. (Zambrano D. A., Tratamiento de Aguas Residuales del Lavado del
Café, 1999). Como complemento del sistema existe la posibilidad de agregar un
Humedal Artificial, el cual está compuesto por un lecho de grava, arena y especies
vegetales que estarán encargados de remover gran parte de DQO remanente en el
efluente del reactor Metanogénico, además, de ser el encargado de remover nutrientes
(fósforo y nitrógeno) dentro del agua residual, permitiendo obtener efluentes más
17
limpios que permitan preservar el recurso hídrico. A continuación, en la Figura 15 y 16
se ilustra las posibles instalaciones de los SMTA:
Figura 15 Esquema de un Sistema Modular de Tratamiento Anaerobio SMTA (Zambrano D. A., Tratamiento de Aguas
Residuales del Lavado del Café, 1999)
Figura 16: Esquema del Sistema Modular de Tratamiento Anaerobio SMTA (Zambrano D. A., Tratamiento Anaerobio de
las Aguas Mieles del Café, 2006)
18
Humedales Artificiales: Los humedales artificiales ejercen un papel importante en la
descentralización de sistemas de tratamiento de aguas residuales, debido a sus
características como sistemas “naturales” de tecnología simple, con un óptimo costo, un
uso eficaz y bajas exigencias operativas. El diseño de este sistema debe considerar
siempre las circunstancias locales, tales como clima, temperatura, disponibilidad de
material y la disposición final del efluente.
El proceso de tratamiento se basa en la filtración biológica por la fijación de un sustrato
de material filtrante como arena, grava y carbón activado, como también en la actividad
de microorganismos naturales, principalmente de las bacterias aerobias y facultativas,
que crecen dentro del humedal y se adhieren en la superficie de las partículas de arena y
raíces. La eficiencia en el proceso dependerá de la demanda de oxígeno (carga) y del
tiempo de retención dentro del sistema. (von Munch, 2009)
Humedal Artificial de Flujo Vertical: Este tipo de sistema se diseña para tratar aguas
residuales que han pasado por algún pre-tratamiento, el medio filtrante actúa como un
filtro para eliminar sólidos, y como una superficie fija para que las bacterias se sujeten,
así como también una base para la vegetación.
El agua residual fluye hacia abajo gracias a una red de distribución por el lecho no
saturado, mientras la vegetación transmite una pequeña porción de oxígeno a la zona de
las raíces de tal manera que las bacterias aerobias pueden colonizar el área y degradar la
materia orgánica, la función principal de la vegetación será la de mantener la
permeabilidad del filtro y proporcionar un hábitat para los microorganismos, el proceso
se basa en que los nutrientes y la materia orgánica es absorbida y degradada por las
densas poblaciones microbianas que se encuentran sujetas a la superficie del material
del filtro y las raíces, finalmente una red en la base del humedal recolecta el efluente.
(Gandarillas, 2016)
Figura 17: Vertical Flow Constructed Wetland (Swiss Federal Institute of Aquatic Science and Technology, 2018)
19
Plantas utilizadas en los Humedales Artificiales: Se instalarán plantas macrófitas,
propias de los humedales naturales y riberas de ríos no sumergidos de la región, estas
plantas cumplen la función de proporcionar el ambiente para la fijación macribiana, el
crecimiento y la transferencia de oxígeno a la zona de la raíz, que es parte del lecho del
filtro. Se recomienda usar especies locales o nativas para que se facilite su adaptación
en la puesta en marcha del sistema.
Nombre Características Imagen Fuente
Phragmites Australis
Es una hierba fuerte
que mide 2-4 m de
altura, se encuentra
comúnmente en
colonias grandes, los
tallos y hojas son lisos
con diámetros de solo
0.5 a 1.5 cm.
Leslie J. Mehrhoff,
University of
Connecticut,
Bugwood.org
Junco (Typha
Latifolia)
Planta de
aproximadamente 2 m
de altura, robusta, con
raíces fibrosas.
Theodore Webster,
USDA Agricultural
Research Service,
Bugwood.org
Cyperus Papyrus
Está constituido por un
tallo de sección
triangular que en su
extremo superior posee
hojas en forma de
estrella.
John Ruter, University
of Georgia,
Bugwood.org
Chrysopogon
Zizanionides
Planta con un sistema
robusto, compacto,
aromático, ramificado,
crece hasta unos 4 m.
Kim Starr, Starr
Environmental,
Tropical.theferns.info.
Tabla 2 Planta utilizadas en Humedales Artificiales [Fuente: los autores. Agosto 26 de 2018]
20
6. METODOLOGÍA
Figura 18: Diagrama de la metodología del proyecto [Fuente: los autores. Septiembre 24 de 2018]
Etapa 1: Caracterización de muestra.
Esta etapa es fundamental porque debido a los resultados que se esperan en las diferentes
muestras se va a definir con más claridad la tecnología que se podría utilizar. En esta etapa
se realizó una caracterización de las propiedades físico-químicas del agua proveniente de la
producción del café con beneficio húmedo, las propiedades medidas en esta caracterización
fueron: Color aparente y real, Conductividad, Turbiedad, pH, UV 254, Sulfatos, demanda
química de oxigeno (DQO), Fosforo Total, Nitrógeno Total, carbono orgánico total (COT),
demanda bioquímica de oxigeno (DBO5), sólidos totales totales (STT) y sólidos
suspendidos totales (SST), además se calcularon los sólidos volátiles totales (SVT) que se
determinan llevando la muestra a 500ºC, con el resultado de todas los ensayos anteriores se
calcularán relaciones importante para poder escoger la tecnología a usar en el proyecto, se
21
determinó el índice de biodegradabilidad el cual es muy importante porque muestra la
dificultad de biodegradabilidad de los componentes de la muestra, a continuación se
presenta la Figura 19 donde se observa el agua residual de la finca Los Arrayanes de la
muestra que se caracterizó
Figura 19: Muestra mucilago de Café [Fuente: los autores. Junio 2 de 2018]
Etapa 2: Montaje Reactor Anaerobio.
Después de realizar el cálculo de biodegradabilidad se concluyó que la muestra poseía alta
biodegradabilidad y se seleccionó como tecnología para su tratamiento un tratamiento
preliminar seguido de un reactor anaerobio de flujo ascendente (RAFA). En esta etapa se
realizó el montaje del RAFA, el volumen útil del reactor se calculó mediante un aforo
siendo este, aproximadamente de 2.8 L, poseía una altura de 0.6 m y un diámetro de 0.1m.
A su vez para el montaje se requirió adquirir lodos para realizar su inóculo, en este
proyecto los lodos se obtuvieron de la planta de tratamiento de Colanta (empresa
colombiana fabricante de productos alimenticios) ubicada en el municipio de Funza-
Cundinamarca (Colombia), El volumen de lodo utilizado fue 0.9 L, aproximadamente el
30% del volumen útil del RAFA. Además, se requirió una bomba para suministrar el
afluente y de esta forma iniciar su funcionamiento, a continuación, se evidencia el montaje
final del RAFA.
Figura 20: Reactor Anaerobio de Flujo Ascendente RAFA [Fuente: los autores. Mayo 4 de 2018]
22
Arranque.
En esta etapa se dio inicio a su operación, en su arranque se inició con una dilución con el
objetivo principal de conseguir una mejor adaptación de los lodos, en principio se operó
con 10% agua residual proveniente de la producción cafetera y un 90% con agua de la
llave, esta dilución iba disminuyendo dependiendo del progreso que se iba evidenciando a
través del seguimiento y control que se iba realizando mediante la etapa de operación que
está compuesta por un serie de ensayos que evidenciaban la evolución y el aumento en la
eficiencia del reactor.
Operación fase metanogénica y acidogénica.
Al dar inicio a su operación se inició en fase metanogénica es decir que produce gas metano
(CH4) y dióxido de carbono (CO2) principalmente como resultado de la descomposición de
la materia orgánica, por otro lado, en la fase acidogénica la acción de microorganismos y
bacterias fermentativas a través de un proceso de fermentación libera ácido acético (CH3-
COOH), hidrógeno (H2) y dióxido de carbono (CO2) (Lorenzo Acosta & Obaya Abreu,
2005); a continuación, se hace una breve descripción de cómo fue la operación en la fase
metanogénica y acidogénica:
Fase Metanogénica.
La muestra de agua proveniente de la producción cafetera presentó un pH ácido,
observando los resultado de la caracterización realizada en la etapa 1 del proyecto, con
valores entre 3.6 a 3.9, siendo esto una dificultad, porque de acuerdo con los autores en la
fase metanogénica el pH optimo debía encontrarse en el rango de 6.8 y 7.4, a su vez para
tener mejor eficiencia este proceso debe estar con alta alcalinidad y con los resultados
evidenciados en la caracterización de la muestra, se dedujo que esta no poseía alcalinidad
por tener un pH inferior a 4.3, como consecuencia a esto se debió adicionar bicarbonato de
sodio para regular la alcalinidad y subir el pH, Este proyecto se inició con una alcalinidad
de 2200 mg/L CaCO3 con el objetivo de favorecer el proceso de metanogénesis del reactor.
En esta etapa se realizó el seguimiento de las siguiente propiedades físico químicas de la
muestra: pH, Alcalinidad total, parcial e intermediaria, caudal del efluente, ácidos volátiles,
UV254, los ensayos anteriores se realizaban a diario con el fin de poder mantener el reactor
en condiciones óptimas para el desarrollo de los microorganismos metanogénicos en los
lodos, de igual forma, se realizó DQO día de por medio y toda la gama de sólidos una vez
por semana esto con el objetivo evidenciar el aumento de la eficiencia del reactor y cómo
fue su evolución con el transcurso del tiempo.
Fase Acidogénica.
En la fase acidogénica el pH no posee tantas restricciones como en la parte metanogénica,
lo que facilitó su funcionamiento porque en esta etapa no se tuvo que regular pH, y
alcalinidad, ahorrando reactivos y tiempo. Con respecto a sus propiedades fisicoquímicas
también disminuyó el número de ensayos, esto debido a que no posee alcalinidad por
23
encontrarse su pH por debajo de 4.3, diariamente se realizaron ensayos de pH, acido
volátiles, color, UV254. A su vez, se realizó como en la fase metanogénica día de por
medio una DQO y una vez por semana toda la gama de sólidos, todo esto para poder
calcular el aumento de la eficiencia del reactor con el paso de los días.
Figura 21: Reactor UASB [Fuente: los autores. Mayo 4 de 2018]
Etapa 3: Montaje Humedal Artificial de Flujo Vertical
Parámetros de diseño adoptados: Los parámetros adoptados para el Humedal Artificial
de Flujo Vertical son los descritos en las Nuevas Guías Danesas, a continuación, se
presenta la Tabla 4 donde se resumen dichos parámetros.
Parámetro Valor Unidad
Profundidad total del filtro 1.4 m
Capa de Arena Filtrante 1 m
Capa de Grava 0.2 m
Borde Libre 0.2 m
Espesor Membrana 0.5 mm
Diámetro grava 8-16 mm Tabla 3 Parámetros de Diseño Humedales de Flujo Vertical, (Arias & Brix, 2005)
24
Parámetro Valor Unidad
Diámetro tubería distribución 32-45 mm
Diámetro agujeros tubería
distribución 5-7 mm
Separación agujeros 0.4-0.7 m
Diámetro tubería recolección 70 mm
Diámetro tubería aireación 70 mm
Separación tubería aireación 1 m
d10 Arena 0.25-1.2 mm
d60 Arena 1-4 mm
U=d10/d60 <3.5 -
Pulsos 8-12 pulsos/día
Densidad de plantas 4 plantas/m2
Tabla 4 Parámetros de Diseño Humedales de Flujo Vertical, (Arias & Brix, 2005)
Figura 22 Geometría y distribución humedal artificial de flujo vertical implementado [Fuente: los autores. Septiembre 24
de 2018]
Determinación de la granulometría: para la determinación de la granulometría se
adoptaron los parámetros presentados en la Tabla 4, donde se evidencia que el parámetro
fundamental para la arena es el coeficiente de uniformidad (Cu) el cual debe ser menor a
3,5 (Arias & Brix, 2005). Para poder obtener el coeficiente requerido, se trabajó con arena
25
comercial, realizando una selección por medio de tamices donde se descartó gran parte de
material granular, y el material que pasa el tamiz N°30 (0.6 mm). En la Figura 23, se
observa la curva granulométrica obtenida, acorde con las Nuevas Guías Danesas.
Figura 23: Curva Granulométrica Arena [Fuente: los autores. Abril 24 de 2018]
Coeficiente de uniformidad: representa la distribución del tamaño de las partículas. Si el
Cu es >6, el material probablemente será bien gradado, lo que significa que el suelo es
incompresible y resistente, en caso contrario, de ser valores <6 el material será mal gradado
y los tamaños de partículas dentro de la muestra serán uniformes.
Calculo de Cu:
𝑈 = 𝐶𝑢 =𝑑60
𝑑10=
1.65
0.6= 2.75 < 3.5 𝑐𝑢𝑚𝑝𝑙𝑒
Ecuación 1: Coeficiente de Uniformidad
Obtención de macrófitas: Para la obtención de las plantas que se utilizaron para la
construcción del Humedal Artificial de Flujo Vertical, se realizó una visita al humedal
Córdoba ubicado en la ciudad de Bogotá, donde se obtuvo la especie Phragmites Australis,
en la Figura 24, se muestra un registro fotográfico del humedal.
26
Figura 24: Humedal Córdoba [Fuente: los autores. Mayo 25 de 2018]
Etapa de construcción: La etapa de construcción está constituida por cinco partes.
1. Red de recolección: encargada de la recoger el efluente del Humedal con orificios que
permiten el flujo. En la figura 25 se ilustra:
Figura 25: Red de recolección [Fuente: los autores. Mayo 22 de 2018]
27
2. Grava gruesa de soporte: Encargada de servir de apoyo al medio filtrante y de
distribuir uniformemente el agua de lavado, evitando la formación de chorros. En el
proyecto se manejó un espesor es de 18 cm.
Figura 26: Grava de soporte [Fuente: los autores. Mayo 22 de 2018]
3. Lecho filtrante: Se encarga de eliminar sólidos que no han sido retenidos en el
pretratamiento, además funciona como superficie fija para que las bacterias se sujeten, y
forma la base para el sembrado de la vegetación, en el proyecto se manejó un espesor
de 65 cm. (Gandarillas, 2016)
Figura 27: Lecho Filtrante [Fuente: los autores. Mayo 22 de 2018]
28
4. Red de distribución: Es la encargada de distribuir equitativamente el efluente de
tratamiento preliminar y de esta forma abarcar toda el área útil del Humedal, en la
Figura 28, se evidencia la instalación hidráulica:
Figura 28: Red de distribución [Fuente: los autores. Mayo 22 de 2018]
5. Filtro de Carbón: Se construyó un filtro de flujo descendente, constituido con carbón
como material granular, en esta fase de proyecto se utilizaron carbón activado y otro
filtro constituido con carbón vegetal como lechos filtrantes. Con el objetivo de reducir
29
la materia orgánica del afluente del Humedal Artificial de Flujo Vertical, en la Figura
29 y 30 se observa el montaje de los Filtros utilizados en este proyecto.
Figura 29: Sistema de Filtración escala laboratorio [Fuente: los autores. Junio 26 de 2018]
Figura 30: Sistema de Filtros [Fuente: los autores. Junio 17 de 2018]
30
7. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
7.1.Caracterización muestras de café proveniente de la producción cafetera
Se realizaron tres caracterizaciones de las muestras. Con el objetivo de verificar y
determinar el tratamiento adecuado para el agua residual proveniente de industria cafetera.
En la Tabla 6, se muestra el promedio de las diferentes caracterizaciones realizadas:
Caracterización agua residual (2017-2018)
Parámetro Unidad Valor
Color Aparente Pt-Co 36060
Color Real UPC 1533
Turbiedad UNT 6724
Conductividad (20,8 °C) ms/cm 9,25
Salinidad PSU 32
PH U 3,69
UV 254 %T (1cm) 23
Sulfatos mg/l 367
DQO mg/l 27827
Dureza mg/l 27
Fosforo Total mg/l 1753
Nitrógeno Total mg/l 117
COT mg/l 18805 Tabla 4: Caracterización Parámetros [Fuente: los autores. Julio 27 de 2018]
En la Tabla 7, se muestra el cálculo de toda la gama de sólidos, obtenido gracias a las tres
caracterizaciones realizadas.
Cálculos
SST mg/l 12033,33
STT mg/l 50256,67
SSF mg/l 666,67
SSV mg/l 11366,67
STF mg/l 5106,67
STV mg/l 45150,00
SDT mg/l 38223,33
SDV mg/l 33783,33
SFT mg/l 4440,00
Tabla 5: Resultados sólidos Caracterización [Fuente: los autores. Julio 27 de 2018]
31
A continuación, se ilustra en la Tabla 8, la DBO5 del agua de la producción cafetera en la
finca Los Arrayanes de El Pital-Huila:
Disolución Volumen ODI ODF % ODF-ODI bla DBO5
0,10 300,00 6,65 1,96 70,53 0,68 3840,00
0,08 300,00 6,62 0,98 85,20 0,68 --
0,06 300,00 6,69 2,10 68,61 0,68 7100,00
0,04 300,00 6,58 1,27 80,70 0,68 --
0,02 300,00 6,58 1,92 70,82 0,68 18600,00
0,01 300,00 6,65 2,82 57,59 0,68 64200,00
Blanco 300,00 6,64 5,96 10,24 0,68 --
DBO5 prom 23435
Tabla 6 DBO muestra [Fuente: los autores. Julio 28 de 2018]
7.1 Primera etapa: Funcionamiento del RAFA y UASB
Inóculo. En esta etapa del proyecto se planeó la implementación de un Reactor Anaerobio
de Flujo Ascendente (RAFA), la semilla se obtuvo de la planta de tratamiento de Colanta,
en el municipio de Funza-Cundinamarca. Inicialmente se operó en fase metanogénica, con
el objetivo de controlar y favorecer el crecimiento de los microorganismos metanogénicos
en los lodos, es importante realizar un control diario de alcalinidad y pH, manteniendo este
último entre un rango de 6.8 a 7.4 con la finalidad de ayudar a la reproducción de las
bacterias. En esta fase del proyecto debemos tener en cuenta que el RAFA con el paso de
los días no presento un buen desempeño, posteriormente, se decidió pasar a la fase
acidogénica para intentar lograr mejorar su rendimiento, no obstante, no se obtuvieron los
resultados esperados y finalmente se continuo con a un reactor UASB en fase
metanogénica. A continuación, se muestran los resultados en esta etapa del proyecto.
32
Figura 31: Variación del pH a través del tiempo [Fuente: los autores. Agosto 2 de 2018]
pH. Para mejorar la reproducción de los microorganismos metanogénicos en el reactor
RAFA y UASB, se debe mantener un control diario del pH, caso contrario, en la fase
acidogénica se registró este parámetro diariamente, pero no se modificó el pH propio del
afluente de la muestra proveniente de la producción cafetera. En la Figura 31, se evidencia
la diferencia entre el pH en la fase metanogénica y acidogénica. El promedio del pH en la
fase metanogénica en el reactor RAFA y UASB, es de 7.43, siendo un pH óptimo para la
operación en esta fase. En fase acidogénica como se evidencia en la Figura 31, fue de 3.54,
este pH es el natural de la muestra. Con respecto al pH en el reactor UASB se observa más
estabilidad en los resultados en la metanogénesis, que la presentada en el RAFA donde en
algunos días el pH presentaba descensos y una tendencia menos estable que en el UASB.
En la acidogénesis la gráfica no posee gran variabilidad.
3
4
5
6
7
8
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38
pH
Días
pH Aflu pH Eflu
33
Figura 32: Variación de la Alcalinidad a través del tiempo [Fuente: los autores. Agosto 2 de 2018]
Alcalinidad. La alcalinidad es una parámetro que depende de la relación de
concentraciones de diferentes compuestos, tales como carbonato/bicarbonato, fosfato,
amoníaco y ácidos grasos volátiles, donde se origina un equilibrio gas
carbónico/alcalinidad debido a que se tiende a regular la concentración de hidrógenos
(Orozco Gaviria, Triviño Cabrera, & Manrique Losada, 2014) para el buen funcionamiento
del proceso anaerobio se debe controlar de forma correcta este parámetro. En la figura 32,
se observan como en la fase acidogénica no se poseen datos, esto es debido a que el pH por
tener un valor inferior a 4.3, resulta que no posee alcalinidad. En la fase metanogénica del
reactor RAFA se tuvo gran dificultad en el control de la alcalinidad, por ello su gran
variabilidad, por otro lado, en el reactor UASB, se observa un mejor desempeño y
tendencia en los gráficos sin presentarse picos o mínimos abruptos.
200
700
1200
1700
2200
2700
3200
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38
Alc
alin
idad
(C
aCO
4)
Días
A.P.Aflu A.P.Eflu A.T.Aflu A.T.Eflu AI.Aflu AI.Eflu
34
Figura 33: Variación de la relación AI/AP a través del tiempo [Fuente: los autores. Agosto 2 de 2018]
Relación AI/AP. La relación AI/AP, es una de las relaciones más significativas para
evidenciar el comportamiento del proceso anaerobio. En la Figura 33, se observa, como en
la fase metanogénica en el reactor RAFA fue menos estable, que lo evidenciado en el
reactor UASB. En el RAFA, se observa picos que alcanzan valores superiores 4, indicando
la poca eficiencia del proceso, caso contrario, ocurre en el reactor UASB, donde el
comportamiento de este parámetro posee una tendencia estable, donde en promedio en el
afluente es de 0.42 y en el efluente de 0.51, donde se deduce un buen comportamiento en el
proceso. En la fase acidogénica no se puede calcular esta relación, esto debido, a que la
muestra en estudio, no posee alcalinidad, por encontrarse con un pH menor a 4.3.
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38
AI/
AP
Días
AI/AP Aflu AI/AP Eflu
35
Figura 34: Variación del Color Aparente a través del tiempo [Fuente: los autores. Agosto 2 de 2018]
Color Aparente. De acuerdo con la Figura 34, se evidencia en la gráfica del efluente, que
la mayoría de los datos se ubica por debajo de la gráfica del Afluente, se observa el
mejoramiento y la eficiencia en este parámetro realizado por el reactor RAFA y UASB.
Además, se observa que ninguna de las grafica posee una tendencia estable, todas poseen
cambios abruptos y picos altos.
Figura 35: Variación de la UV 254 a través del tiempo [Fuente: los autores. Agosto 2 de 2018]
UV 254. De acuerdo con la Figura 35, se observa en las dos primeras fases de esta etapa del
proyecto, una tendencia sin cambios abruptos, por lo contrario, en la fase metanogénica del
reactor UASB se evidencia cambios muy abruptos y picos altos en la UV 254, esto sucede
0
500
1000
1500
2000
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38
Co
lor
(UP
C)
Días
Color Aflu Color Eflu
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38
UV
25
4 (
cm-1
)
Días
UV254 Aflu UV254 Eflu
36
por la variabilidad del afluente, que cambia drásticamente sus propiedades con respecto a la
cantidad de materia orgánica que posee. En promedio se calcula un promedio en el afluente
de 1.076 cm-1
, con respecto al efluente con un valor promedio de 0.76 cm-1
.
Figura 36: Variación de la DQO a través del tiempo [Fuente: los autores. Agosto 2 de 2018]
Demanda Química de Oxigeno (DQO). La DQO es un parámetro esencial para evaluar la
calidad de las fuentes hídricas, siendo un indicativo de su contaminación, en esta etapa fue
el parámetro fundamental con el que se determinó la eficiencia del reactor anaerobio en el
tratamiento del efluente producido en la industria cafetera. De acuerdo con la Figura 36,
Los promedios de la DQO obtenidos fueron 9418 mg/l para el afluente y de 6965,6 mg/l
para el efluente. El comportamiento de la gráfica del afluente y efluente posee un
comportamiento similar en todas las fases. Es importante resaltar que no se aumentó la
dilución del afluente, debido a la gran cantidad de sólidos que poseía el afluente en el
reactor, lo que evidencio principalmente la poca eficiencia que hubo en el desarrollo en esta
parte del proyecto.
A partir de la Figura 36 se pudo calcular la eficiencia del sistema, la cual en promedio fue
del 26%, sin embargo, el tratamiento fue poco eficiente en la remoción de los sólidos,
debido a que siempre saturaron la salida del efluente, esto siempre sucedió en las tres etapas
en las que se fueron manejados los reactores, por este motivo se descartó su
implementación.
0
5000
10000
15000
20000
25000
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32
DQ
O (
mg/L
)
Días
Afluente Efluente
37
Figura 37: Variación del COV a través del tiempo [Fuente: los autores. Agosto 2 de 2018]
Carga Orgánica Volumétrica (COV). La COV es un parámetro importante para deducir
el comportamiento de un reactor anaerobio, porque afecta directamente a la producción de
biogás y la cantidad de materia orgánica que debe remover el mismo. La COV, se calcula
con la siguiente Ecuación:
𝐶𝑂𝑉 (𝑘𝑔
𝑚3 ∗ 𝑑𝑖𝑎) =
𝑆0 ∗ 𝑄
𝑉𝑈
Ecuación 2: Carga Orgánica Volumétrica
En donde:
S0=DQO (kg/L).
Q= Caudal Efluente Reactor (m3/día).
Vu=Volumen Útil Reactor Anaerobio (m3).
En la Figura 37, se evidencia como el reactor RAFA posee una gráfica inestable en la carga
orgánica volumétrica, esto sucedió por la variabilidad tan alta que posee el afluente,
además, de todas las dificultades en la operación del reactor, por lo contrario en UASB, se
encontró más estabilidad en este parámetro, no obstante, cuando se incrementó la COV, se
0
5
10
15
20
25
30
35
40
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50
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0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32
CO
V (
kg/m
3d
)
Días
Afluente Efluente
38
volvió a presentar el problema de los sólidos y por esta situación de descarto la
implementación de esta tecnología.
Figura 38: Variación del TDH a través del tiempo [Fuente: los autores. Agosto 2 de 2018]
TDH. El tiempo detención hidráulico, es el lapso de tiempo que trascurre desde que entra el
afluente al reactor anaerobio hasta salir del mismo. En la Figura 38, se evidencia que hay
cuatro tiempos de retención diferentes. En promedio en la fase acidogénica el RAFA poseía
un TDH de 8 horas. En la fase metanogénica del RAFA, se manejó dos TDH, en el inicio
de su operación en promedio fue de 10.55 horas y al final de su operación fue de 26 horas,
esto debido, a problemas evidenciados en su operación, donde se obstruía la salida del
efluente afectando directamente a su TDH. En el reactor UASB se manejó en promedio un
TDH de 48 horas, con el objetivo de mejorar su desempeño y aumentar la remoción de
materia orgánica.
7.2.Segunda Etapa: Resultados Humedal Artificial de Flujo Vertical
Esta etapa del proyecto se realizó con el objetivo de controlar y evidenciar, la eficiencia de
Humedal artificial de Flujo Vertical en el tratamiento del agua residual proveniente de la
industria de café. Fue importante realizar un control diario de los parámetros de pH, Color,
UV 254 y Turbiedad, además, día de por medio se controló los parámetros de solidos
totales y suspendidos, también, se determinó la DQO para observar la eficiencia del
tratamiento. En su puesta en marcha, se inició con una dilución del 10% y fue aumentando
progresivamente a medida que su eficiencia aumento.
7
12
17
22
27
32
37
42
47
52
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38
TD
H (
Hr)
Días
TDH
39
Figura 39: Variación del pH a través del tiempo [Fuente: los autores. Agosto 4 de 2018]
pH. De acuerdo con la Figura 39, se observa que el pH promedio del afluente es de 3.37,
efluente preliminar de 4.00 y efluente humedal de 6.57. En la gráfica del afluente no se
evidencian cambios abruptos en su valor, caso contrario sucede en la gráfica del tratamiento
preliminar, donde se observa un ascenso desde el día 5, esto debido a que hubo un cambio
en el lecho filtrante, se cambió de grava gruesa a carbón activado y posteriormente se
estabilizó con el aumento de la dilución del afluente. En el grafico del efluente Humedal se
observó un descenso en el pH desde el día 17, donde la dilución del afluente aumento a un
valor entre el 50 y 60%.
Figura 40: Variación del color real a través del tiempo [Fuente: los autores. Agosto 4 de 2018]
Color Real. De acuerdo con la Figura 40, se observa un promedio del color real de 502
UPC para el afluente, 272 UPC en el preliminar y 142 UPC para el humedal. Se evidencia
un comportamiento similar en los primeros 5 días entre las gráficas de afluente y el
tratamiento preliminar, esto porque en el inicio de la operación del tratamiento preliminar,
2.5
3.5
4.5
5.5
6.5
7.5
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
pH
Días
Afluente Preliminar Humedal
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
Co
lor
Rea
l (U
PC
)
Dias Afluente Preliminar Humedal
40
este poseía poca eficiencia. En el grafico del efluente observamos un aumento en el color
real desde el día 17, donde la dilución del afluente aumento a un valor entre el 50 y 60%.
Figura 41: Variación del Color Aparente a través del tiempo [Fuente: los autores. Agosto 4 de 2018]
Color Aparente. De acuerdo con la Figura 41, se evidencia en la gráfica del tratamiento
preliminar que en los primeros días de operación no hubo una disminución de forma
considerable en el color aparente, posteriormente, después del día 5 se logró igualar con la
gráfica del tratamiento del Humedal Artificial, esto sucedió por el cambio del lecho
filtrante en el día 5 (cambio de Grava a Carbón). La grafica del humedal presenta un
comportamiento sin fuertes oscilaciones, sus picos más altos fueron en los días 4, 5, 21, 22
y 23, siendo 1500 UPC en promedio.
No se graficó el comportamiento del color aparente del afluente, esto debido, a que su valor
es muy alto comparado con el valor determinado en el efluente del tratamiento preliminar y
humedal, los resultados del color aparente para el afluente se presentan en las tablas de los
anexos.
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
Co
lor
Ap
aren
te (
UP
C)
Días
Preliminar Humedal
41
Figura 42: Variación de la UV 254 a través del tiempo [Fuente: los autores. Agosto 4 de 2018]
UV 254. De acuerdo con la Figura 42, las mediciones de transmitancia ultravioleta son de
primordiales porque dan información valiosa relacionada a la cantidad de materia natural
orgánica en la muestra. Los promedios de la UV 254 fueron de 16.8 cm-1
para el afluente,
2.78 cm-1
a la salida del tratamiento preliminar y de 0.94 cm-1
para el efluente del Humedal,
la gran diferencia entre el afluente y el efluente final es muy importante porque nos
demuestra la disminución de materia orgánica ocurrida durante el proceso. El
comportamiento de las gráficas del preliminar y humedal no poseen cambios tan bruscos en
su tendencia, caso contrario ocurre en el grafico del afluente donde se observa un
incremento a través de los días, debido, al aumento de la dilución del agua proveniente de
la industria cafetera.
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
UV
25
4 c
m-1
Dias
Afluente Preliminar Humedal
42
Figura 43: Variación de la Turbiedad a través del tiempo [Fuente: los autores. Agosto 4 de 2018]
Turbiedad. La turbiedad es un parámetro relevante para evaluar la calidad del agua siendo
un indicativo de su contaminación. De acuerdo con la Figura 43, Los promedios de la
turbiedad obtenido fueron de 2945 NTU en el afluente, 216 NTU a la salida del tratamiento
preliminar y de 68.5 NTU para el efluente del humedal. El comportamiento de la gráfica
del tratamiento preliminar posee una gran variabilidad en sus primeros días de operación y
otro pico alto en sus dos últimos días, esto sucedió debido al cambio del material granular
filtrante en el tratamiento preliminar (Grava a Carbón). Por otra parte, el grafico del
efluente no muestra cambios bruscos en su valor, además, se identifica que en los días 9, 10
y 18 la turbiedad del preliminar fue menor a la del efluente del humedal, esto ocurrió
porque en los días anteriores se realizó un mantenimiento al material granular del filtro del
tratamiento preliminar lo que aumento su eficiencia de cierto modo.
No se graficó el comportamiento de la turbiedad del afluente, esto debido, a que su valor es
muy alto comparado con el valor determinado en el efluente del tratamiento preliminar y
humedal, los resultados de turbiedad para el afluente se presentan en las tablas de los
anexos.
0
100
200
300
400
500
600
700
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
Turb
ierd
ad (
NT
U)
Dias
Preliminar Humedal
43
Figura 44: Comportamiento de la DQO a través del tiempo [Fuente: los autores. Agosto 4 de 2018]
DQO. La DQO es un parámetro primordial para evaluar la calidad del agua, siendo un
indicativo de su contaminación, en esta etapa del proyecto la DQO es el parámetro
fundamental con el que se determinó la eficiencia del tratamiento. De acuerdo con la Figura
44 los promedios de la DQO fueron de 25944.46 mg/l en el afluente, de 7311.58 mg/l a la
salida del tratamiento preliminar y de 3415,6 mg/l para el efluente del Humedal.
El comportamiento de la gráfica del afluente posee una tendencia positiva evidenciando de
forma clara los incrementos de los porcentajes de dilución del agua, no obstante, los
primeros días de operación, la curva del afluente posee la misma tendencia del tratamiento
preliminar, evidenciando un bajo desempeño en esos días. Por otra parte, el grafico del
efluente no muestra cambios abruptos en su DQO, de igual forma, se identifica una
tendencia positiva a medida que iba incrementándose la disolución de agua residual
proveniente de la producción cafetera. De la gráfica anterior se observa la eficiencia del
sistema adoptado, por un lado, el sistema de tratamiento preliminar ofreció una eficiencia
promedio del 71%, por otra parte, el Humedal Artificial de Flujo Vertical tuvo una
remoción promedio superior al 85%.
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
DQ
O (
mg/L
)
Días
Afluente Preliminar Humedal
44
Figura 45: Comportamiento de los Solidos a través del tiempo [Fuente: los autores. Agosto 4 de 2018]
0
5000
10000
15000
20000
25000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
ST
T (
mg/L
)
Días
STT Afluente STV Afluente
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
SS
T (
mg/L
)
Días
SST Aflu SSV Aflu
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
ST
T (
mg/L
)
Días
STT Pre STV Pre
0
50
100
150
200
250
300
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
SS
T (
mg/L
)
Días
SST Pre SSV Pre
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
ST
T (
mg/L
)
Días
STT Hum STV Hum
0
20
40
60
80
100
120
140
160
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
SS
T (
mg/L
)
Días
SST hum SSV Hum
45
Sólidos. Los sólidos son un parámetro importante para evaluar la calidad del agua, siendo
un indicativo de su contaminación e influye directamente en otros parámetros como la
turbiedad y el color. En esta etapa del proyecto se determinaron los sólidos totales totales
(STT) y los sólidos suspendidos totales (SST), a su vez, se hallaron los sólidos suspendidos
volátiles (SSV) y sólidos totales volátiles (STV). En la Figura 45, se observa 6 gráficos
diferentes en donde los dos primeros corresponden a los STT y SST del afluente,
posteriormente, los dos siguiente son STT y SST del Tratamiento Preliminar y finalmente
los dos últimos corresponden a los resultados obtenidos del Humedal.
En la Tabla 9, se muestra la eficiencia obtenida en el proyecto respecto a la disminución de
los sólidos del agua proveniente de la industria del café.
Remoción STT
STT Aflu vs STT pre STV Aflu vs STV pre STT Aflu vs STT Hum STT Aflu vs STT Hum
% % % %
69,90 77,65 86,01 91,72
Remoción SST
SST Aflu vs SST pre SSV Aflu vs SSV pre SST Aflu vs SST Hum SST Aflu vs SSV Hum
% % % %
92,18 89,14 96,60 95,90 Tabla 7: Eficiencia obtenida en los Sólidos [Fuente: los autores. Julio 28 de 2018]
En la tabla anterior se observa que este es uno de los parámetros donde se obtuvo mayor
eficiencia del proyecto alcanzando valores superiores al 90%.
Días Fosforo (P) Nitrógeno (N) Sulfatos (SO4)
1 Aflu Hum Aflu Hum Aflu Hum
2 1112,5 13,5 22,2 10,5 870 2
3 1120,5 44,2 ---- ---- 880 33
4 512 43,5 11 2 370 48
5 660,58 44,1 6,3 1,8 910 36
6 1410,8 29,8 659 26 1000 23
Promedio 963,28 35,02 174,63 10,08 806,00 28,40
Remoción 96,36 94,23 96,48 Tabla 8: Resultados Nutrientes [Fuente: los autores. Julio 28 de 2018]
Nutrientes. Los nutrientes deben evaluarse debido a que los excesos de estos causan la
contaminación de arroyos, ríos y lagos. En esta fase del proyecto el encargado de la
remoción de Fósforos, Nitrógeno y Sulfatos (tratamiento terciario), fue el Humedal
Artificial de Flujo Vertical, no obstante, también disminuye considerablemente el
contenido de materia orgánica. En la Tabla 10, se evidencian los resultados obtenidos en la
parte de nutrientes, además, se observa el porcentaje de remoción obtenido, siendo superior
al 90%, donde se deduce la alta eficiencia en la remoción de nutrientes del sistema
implementado.
46
Comparación resultados obtenidos con el Humedal Artificial con la Resolución
631/2915: La resolución 631/2015, con respecto al vertimiento de este tipo de agua residual
presenta dos opciones, en el caso particular en estudio se realizó la comparación con el
proceso ecológico. A continuación, en la Tabla 11, se presenta lo establecido por la
normativa:
Resolución 631/2015
Parámetro Unidad Proceso Ecológico Proceso tradicional
pH U 5.0-9.0 5.0-9.0
DQO mg/L O2 3000 650
DBO5 mg/L O2 400 --
Solidos Suspendidos Totales mg/L 800 400
Solidos Sedimentables mg/L 10 10
Gracias y Aceites mg/L 30 10
Fosforo mg/L Análisis y Reporte Análisis y Reporte
Nitrógeno mg/L Análisis y Reporte Análisis y Reporte
Color Real UPC Análisis y Reporte Análisis y Reporte
Otros Parámetros U Análisis y Reporte Análisis y Reporte
Tabla 9: Parámetros para los vertimientos [Resolución 0631/2015, agosto 28 del 2018]
HUMEDAL ARTIFICIAL
Parámetro Unidad Proceso Ecológico
pH U 6.52
DQO mg/L O2 5800
DBO5 mg/L O2 -
Solidos Suspendidos Totales mg/L 110.63
Solidos Sedimentables mg/L -
Gracias y Aceites mg/L -
Fosforo mg/L 36
Nitrógeno mg/L 11
Color Real UPC 258
Otros Parámetros U Análisis y Reporte
Tabla 10: Resultados Humedal [Propia, agosto 28 de 2018]
47
Por último en la Figura 46 se evidencia el sistema implementado para las aguas residuales
provenientes de la industria del café, de igual manera, en la Figura 47 se ilustra las
remociones en cada etapa del proceso con su respectiva eficiencia.
Figura 46: esquema del Tren de tratamiento implementado [Fuente: los autores. Septiembre 24 de 2018]
Figura 47: remoción presentada en las diferentes fases del tren [Fuente: los autores. Septiembre 24 de 2018]
48
8. CONCLUSIONES
Se diseñó e implemento un tratamiento de bajo impacto ambiental el cual consiste en un
sistema de filtración-aireación seguido de un Humedal Artificial de Flujo Vertical para el
tratamiento de las aguas residuales provenientes de la producción cafetera de la finca Los
Arrayanes en el municipio del Pital-Huila.
Al establecer las características físico-químicas del agua residual, se determinó su índice de
biodegradabilidad del agua residual, siendo este 1.30, definiéndose como un agua residual
altamente biodegradable, por esta razón se inició la operación de tratamiento con el uso de
reactores anaerobios como tratamiento primario. Por otra parte, se observó valores elevados
en los parámetros de UV 254 y color, esto debido a su alto contenido de material
lignocelulósicos y gran contenido de materia orgánica. Por último, en la parte de nutrientes
(P, N, SO4), se evidencio, un alto contenido, esto se debe a la gran cantidad de abonos
químicos como (Dap, Urea y Potasio), que requiere este tipo de cultivos para el desarrollo
en la producción del café.
Al comparar los resultados de la caracterización del agua residual proveniente del efluente
del Humedal Artificial de Flujo Vertical, con la resolución 631 del 2015, se concluyó con
que el parámetro de DQO no cumple con los requisitos mínimos para su vertimiento en las
fuentes hídricas, no obstante, el sistema de tratamiento implementado registro una
eficiencia en la remoción de DQO superior al 85%. En cuanto a otros parámetros que
estipula la legislación para este tipo de vertimientos como sólidos y pH, se logró cumplir
con los lineamientos decretados por la resolución. Además, en los nutrientes del agua
residual, el sistema alcanzo eficiencias superiores al 95% aunque en la normativa solo se
requiere un análisis y reporte.
Evaluando la eficiencia del sistema de tratamiento implementado, se pudo establecer que la
eficiencia del sistema en la primera etapa del proyecto (reactores anaerobios) fue de 26%,
sin embargo, se presentaron problemas con los sólidos del agua residual que provocaban un
taponamiento del reactor en la salida del efluente que descartaron su implementación. En la
segunda etapa del proyecto la eficiencia total del sistema estuvo por encima del 85%
(Humedal Artificial de Flujo Vertical) medida en términos de DQO, los resultados
demuestran el óptimo desempeño que se obtuvo del sistema de filtración-aireación seguido
de un Humedal Artificial de Flujo Vertical para el tratamiento de las aguas residuales de la
industria cafetera.
49
9. RECOMENDACIONES
Para la implementación de los filtros de carbón activado o carbón vegetal, se
recomienda hacer un mantenimiento periódico, debido a la acumulación de materia
orgánica que se origina en la parte superior del lecho filtrante, de no hacerse este
mantenimiento el desempeño del filtro se verá perjudicado generando la
acumulación de este material y afectando directamente la eficiencia del filtro.
Es indispensable el manejo correcto de las aguas residuales, por esta razón se
recomienda hacer un tanque de almacenamiento que retenga las aguas para iniciar el
proceso de tratamiento, el cual debe estar siempre conectado con tuberías de
ventilación a la atmosfera que permitan que el tanque no se presurice, esto debido a
que el agua residual se fermenta y genera gases que podrían estallar el tanque.
De implementase el sistema, una manera para convertir el proyecto más sostenible
es con la adecuación de paneles solares que suministren la energía eléctrica
necesaria para las bombas, válvulas eléctricas y todos los aparatos que requieran
electricidad.
Las plantas macrófitas que se implementen en el humedal deberán ser de la región
para que haya una mejor adaptación dentro del Humedal.
Se recomienda hacer un lecho filtrante de carbón activado dentro del humedal, el
cual aumente la eficiencia dentro del sistema.
Después de realizar los mantenimientos a los filtros, el material retirado se podrá
disponer en lechos de secado para la utilización como abono orgánico para los
mismos arboles de café.
Al iniciar la operación del sistema se recomienda hacerlo paulatinamente para que
las plantas macrófitas se adapten a la carga que recibirán y de esta forma evitar que
las plantas fallezcan.
Se vuelve necesario la implementación de este sistema para disminuir las cargas
contaminantes en las fuentes hídricas, el efluente de humedal podrá ser reutilizado
para riego de los cultivos, y de ser descargado en las quebradas aledañas se logra
disminuir el impacto negativo de estos vertimientos sobre las cuencas, con el fin de
preservar las fuentes hídricas de la zona.
50
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52
ANEXOS
Anexo 1 DQO Reactores Anaerobios
V reactor
(RAFA) m3
V reactor
(UASB) m3
Efluente Afluente ml 20min Qm3/dia
% Efluente Afluente
64.15 1 4956 13825 97 0.0070 12.362 34.484
65.96 2 4784.5 14055 92 0.0066 11.319 33.250
32.33 3 12550 18546 91 0.0066 29.367 43.398
22.33 4 14105 18160 87 0.0063 31.555 40.627
28.36 5 13440 18760 88 0.0063 30.413 42.451
37.94 6 14740 23750 86.6 0.0062 32.824 52.888
47.59 7 7098.8 13546 42 0.0030 7.667 14.630
38.58 8 11960 19473.6 33 0.0024 10.149 16.525
18.80 9 13102.2 16136.4 35 0.0025 11.792 14.523
11.40 10 12708.2 14344 110 0.0079 35.946 40.573
43.51 11 5344 9460 113 0.0081 15.528 27.488
25.11 12 15200 20296.2 119 0.0086 46.512 62.106
12.85 13 6538 7502 116 0.0084 22.377 19.502
0.63 14 6984 7028 115 0.0083 20.783 20.783
16.74 15 8080 9704 117 0.0084 24.309 29.195
10.28 16 6860 7646 118 0.0085 20.815 23.200
4.03 17 10238 10668 125 0.0090 32.908 34.290
0.79 18 5548 5592 128 0.0092 18.261 18.406
0.49 197505.2 7542 127
0.0091 24.510 24.630
0.93 20 4391 4432 127 0.0091 14.340 14.474
2.56 21 3247.8 3333 33 0.0024 1.882 1.932
-10.35 22 3474.6 3148.8 30 0.0022 1.831 1.659
-45.22 23 2610.3 1797.5 30 0.0022 1.375 0.947
-30.12 24 2052 1577 30 0.0022 1.081 0.831
23.81 25 1796.685 2358.239 28 0.0020 0.883 1.160
13.67 26 1912.8 2215.75 27 0.0019 0.907 1.051
11.47 27 2254 2546 28 0.0020 1.108 1.252
66.24 28 2116 2123 28 0.0020 0.955 2.830
0.33 29 1943 5756 29 0.0021 1.078 1.081
66.24 30 5471 6623 28 0.0020 0.955 2.830
17.39 31 5567 6230 0.0000 0.000 0.000
10.64 32 5680 6379 35 0.0025 3.422 3.829
10.96 33 5601 6258.4 36 0.0026 3.591 4.033
reactor
anaerobio
metanogenico
Reactor UASB
reactor
anaerobio
acidogenico
COV kg/m3 d
0.0028
0.0041
DQO mg/lDiaRemoción
Fase
53
Día
Q(m
l/m
in)
Afl
Efl
Efl
Afl
Efl
Afl
Efl
Afl
Efl
Afl
Efl
VO
L(m
l)V
AL
OR
(mg/l )
VO
L(m
l)V
AL
OR
(mg/l )
VO
L(m
l)V
AL
OR
(mg/l )
VO
L(m
l)V
AL
OR
(mg/l )
00
1
7.2
64.8
5--
---
---
---
---
---
---
---
-0.0
00.0
03200.0
0800.0
0
24.6
0--
---
---
---
---
---
---
---
-0.0
00.0
0
37.3
86.3
64.4
5--
---
---
---
---
---
---
---
---
---
---
---
-
47.3
36.6
64.5
0--
---
---
---
---
---
---
---
---
---
-7620.0
02600.0
0
57.3
76.6
14.3
5--
---
---
---
---
---
---
---
---
---
-10480.0
03240.0
0
66.9
76.7
74.4
0--
---
---
---
---
---
---
---
---
---
---
-
77.1
66.6
04.4
045.4
02133.8
05.1
0239.7
078.8
13704.0
726.8
01259.6
01570.2
71019.9
00.7
44.2
5
87.0
57.0
32.1
0222.6
010462.2
029.0
51365.3
5335.2
015754.4
0113.7
85347.6
65292.2
03982.3
10.5
12.9
2
97.1
36.7
11.9
027.6
31298.6
121.8
61027.4
244.0
92072.2
364.0
73011.2
9773.6
21983.8
70.6
01.9
31260.0
0940.0
00.7
40.
35
10
7.1
86.8
72.1
030.2
11972.0
418.2
5857.7
548.0
13133.9
952.7
42478.7
81161.9
41621.0
30.5
91.8
93290.0
02650.0
00.9
30.
61
11
7.9
96.5
91.6
51110.0
0780.0
00.
850.5
8
12
6.7
46.4
71.6
51900.0
01300.0
00.7
70.
34
13
7.0
06.3
51.7
026.8
01259.6
012.2
8577.1
656.0
92636.2
371.0
03337.0
01376.6
32759.8
41.0
94.7
81570.0
0910.0
00.6
40.
32
14
3.6
84.0
45.5
0180.0
060.0
0
15
3.5
23.5
95.6
5700.0
0610.0
00.5
00.
43
16
3.6
53.5
15.9
5
17
3.5
63.5
05.8
0
18
3.5
63.5
95.7
5100.0
070.0
00.3
60.
34
19
3.5
33.4
95.8
5
20
3.3
23.2
15.9
01350.0
0270.0
00.3
40.
27
21
3.5
33.3
36.2
51570.0
0700.0
00.6
00.
50
22
3.4
63.2
56.0
51740.0
0640.0
00.6
80.
65
23
3.4
23.5
06.4
0670.0
0590.0
00.7
10.
70
24
3.7
33.9
06.3
51850.0
01750.0
00.7
00.
70
25
7.4
88.2
01.7
038.1
31792.1
131.5
31481.9
144.5
92095.7
337.9
01781.3
0303.6
2299.3
90.1
70.2
0
26
7.5
28.2
11.6
528.7
11349.3
717.5
61213.7
137.6
61770.0
224.7
51762.5
0420.6
5548.7
90.3
10.4
5
27
7.48
8.20
1.65
32.1
71511.9
925
.91
1217.7
742
.57
2000.7
939
.60
1861.2
0488.8
0643.4
30.3
20.5
314
91.0
019
50.0
03.
893.
91
28
7.5
87.7
01.5
025.5
51200.8
525.0
91179.2
340.1
51887.0
541.0
61929.8
2686.2
0750.5
90.5
70.6
4805.0
01950.0
02.7
52.
50
29
8.1
48.2
21.5
038.2
01795.4
016.9
51221.8
644.9
12110.7
724.2
91750.9
7315.3
7529.1
10.1
80.4
3
30
7.9
38.2
71.4
042.0
91978.2
339.3
41848.9
855.0
52587.3
552.3
22459.0
4609.1
2610.0
60.3
10.3
3594.0
0338.0
01.1
80.
78
31
7.9
48.2
81.4
537.4
11758.2
734.7
81816.2
951.0
82400.7
650.2
92626.2
6642.4
9809.9
70.3
70.4
5567.0
0358.0
01.2
60.
77
32
7.9
07.9
61.3
537.5
81766.2
630.0
61766.0
351.6
02425.2
043.2
82542.7
0658.9
4776.6
80.3
70.4
4520.0
0252.0
01.1
50.
71
33
7.6
48.1
91.4
035.9
91691.5
334.1
91606.9
352.1
82452.4
653.4
52512.1
5760.9
3905.2
20.4
50.5
6192.0
0134.0
01.0
00.
83
34
8.3
78.1
71.4
537.5
01762.5
035.6
71676.4
953.4
82513.5
654.7
82574.6
6751.0
6898.1
70.4
30.5
4224.0
0116.0
00.8
80.
70
35
7.1
78.3
01.4
052.5
02467.5
038.5
92386.4
976.6
73603.4
953.4
53305.4
61135.9
9918.9
70.4
60.3
9390.0
0162.0
02.6
30.
76
36
6.9
07.5
51.4
041.0
91931.2
340.2
01889.4
073.3
03445.1
075.5
63551.3
21513.8
71661.9
20.7
80.8
82300.0
01050.0
02.1
31.
27
37
7.4
27.6
542.7
02006.9
041.2
41977.8
472.7
03416.9
074.1
43555.6
91410.0
01577.8
60.7
00.8
02100.0
01500.0
02.1
61.
27
PH
RA
FA M
ETA
NO
GEN
ICO
RA
FA A
CID
OG
ENIC
O
UA
SB M
ETA
NO
GEN
ICO
AI
AI/
AP
AP
Efl
Afl
Afl
Efl
AT
Colo
Apare
nte
(U
NT
)U
V254 (
cm
-1)
Anexo 2 Resultados Reactores Anaerobios
54
Anexo 3 Resultados Filtración-Humedal
Afl Preli Hum Afl Preli Hum Afl Preli Hum Afl Preli Hum Afl Preli Hum
1 3.58 3.72 6.43 420 360 12 5000 4250 200 4.32 3.99 0.75 400 390 170
2 3.56 3.75 6.43 180 150 75 5000 4650 102 1.7 1.7 0.36 400 410 160
3 3.35 3.64 7.03 213 165 52 4042 4006 152 1.48 2.75 0.34 380 365 162
4 2.96 3.33 6.43 387 327 71 4650 2416 1500 2.79 2.29 0.93 600 650 95
5 2.97 3.28 6.56 397 327 71 4700 2387 1349 2.99 2.68 0.79 540 500 87
6 3.4 4.92 7.5 405 61 9 4627 670 201 3.05 0.67 0.42 700 50 15
7 3.52 4.96 7.86 400 109 19 4810 630 139 2.66 0.61 0.32 600 60 6.9
8 3.48 4.62 7.16 180 70 40 2070 1313 115 2.07 1.1 0.23 750 95 16
9 3.36 4.79 7.67 197 89 10 1330 270 359 1.6 0.37 0.24 200 18 27
10 3.24 4.71 7.56 425 180 156 1290 912 228 2.74 0.68 0.17 500 11 10
11 3.23 4.69 7.96 320 190 53 7000 1657 296 5.32 1.3 0.18 1000 170 26
12 3.28 4.55 7.98 585 105 49 7756 496 58 4.85 0.52 0.14 1100 57 16
13 3.32 4.37 7.73 350 80 29 12256 795 95 14.1 0.85 0.12 2750 150 5.2
14 3.39 4.26 7.76 258 82 21 31896 1444 188 18.5 1.96 0.12 2550 140 17
15 3.47 4.08 7.95 470 136 61 33450 1170 93 21.5 2.23 0.25 3600 110 24
16 3.21 3.72 7.23 570 206 105 30050 1455 260 24.9 2.62 0.56 4000 150 23
17 3.48 3.68 7.38 620 357 328 37598 2400 798 29.3 3.92 1.21 4990 200 45
18 3.29 3.78 5.61 570 367 321 30760 1498 870 38.9 3.06 1.47 5000 55 65
19 3.19 3.57 5.54 706 343 327 33450 1296 863 39.1 3.65 1.51 7100 105 50
20 3.27 3.58 4.84 851 436 319 21554 1510 1155 37.5 4.22 1.61 7500 160 140
21 3.57 3.69 4.91 780 500 224 8810 2342 1478 18.7 5.45 2.2 1500 180 140
22 3.33 3.57 4.97 797 567 254 23111 1880 1566 22 4.65 2.49 4000 250 170
23 3.29 3.62 4.72 768 397 246 17570 1538 1437 17.6 3.62 2.32 3600 145 130
24 3.75 4.02 4.65 805 505 301 34480 1611 866 35.5 3.95 1.87 7000 140 65
25 3.55 3.58 4.7 742 482 258 29941 2541 908 37.6 5.89 2 3800 360 55
26 3.45 3.6 5.01 651 491 277 34410 2725 926 45.7 7.5 1.99 12000 700 60
3 3.37 4.00 6.52 502 272 142 16600 1841 623.15 16.8 2.78 0.94 2945 216 68.5
100%
50%
10%
30%
Turbiedad(NTU)Anotaciones Día
PH Color real (UPC) Color aparente(UPC) UV 254(cm-1)
55
Anexo 4 DQO sistema Filtración-Humedal
% Dilución Día Afluente Preliminar Humedal% remocion
preliminar
% remocion
Humedal
1 2400.7 2115.85 1678.4 11.87 30.09
2 2374.25 2348.2 580.74 1.10 75.54
3 2356.4 2350.56 700.45 0.25 70.27
4 2893 2529.6 566.54 12.56 80.42
5 2799.5 2505.6 577.66 10.50 79.37
6 4484.15 1127.5 529.97 74.86 88.18
7 3921.7 1431.4 504.46 63.50 87.14
8 3536.05 1859.1 271.36 47.42 92.33
9 2640.85 1388 804.72 47.44 69.53
10 4356 1410.36 505.32 67.62 88.40
11 6054.95 1510.65 577.26 75.05 90.47
12 7536.95 2899.5 536.25 61.53 92.89
13 19311.9 4614.15 675.905 76.11 96.50
14 24815.55 6246.25 428.895 74.83 98.27
15 26362.35 8848.2 1027.8 66.44 96.10
16 25793.85 8511.5 2367.5 67.00 90.82
17 29465 8828.5 4160.75 70.04 85.88
18 31280.2 9567.6 6548.5 69.41 79.07
19 42650.6 14238.5 6078.2 66.62 85.75
20 43258 17909 8740.3 58.60 79.79
21 44000 15278.5 8024.7 65.28 81.76
22 42346 8697.1 7457 79.46 82.39
23 46789.7 8226.05 6578.89 82.42 85.94
24 53250 8607.25 6587.67 83.84 87.63
25 65075 11581 6923.9 82.20 89.36
26 69354 19654 7912.6 71.66 88.59
27 67850 17933 9132 73.57 86.54
DQO mg/l
100%
10%
30%
50%
56
Mas
a 1
Volu
men
1M
asa
2
Mas
a 3
ST
T (
mg/
L)
ST
V (
mg/
L)
Mas
a 1
Volu
men
1M
asa
2
Mas
a 3
ST
(m
g/L
)S
TV
(m
g/L
)M
asa
1V
olu
men
1M
asa
2
Mas
a 3
ST
(m
g/L
)S
TV
(m
g/L
)
64.7
130.0
064.7
564.7
11536.6
7150.6
772.9
230.0
072.9
572.9
2843.3
383.6
732.4
825.0
032.5
032.4
8600.0
055.2
0
64.7
130.0
064.7
464.7
11153.3
3111.6
772.8
430.0
072.8
772.8
4933.3
390.6
732.5
030.0
032.5
132.5
0120.0
011.0
0
74.9
230.0
074.9
774.9
21506.6
7146.3
368.2
430.0
068.2
468.2
4123.3
311.0
072.1
830.0
072.1
872.1
8116.6
76.6
7
71.7
630.0
071.8
471.7
62900.0
0271.0
064.7
130.0
064.7
264.7
1376.6
726.3
372.9
030.0
072.9
172.9
1326.6
74.3
3
32.4
830.0
032.8
232.5
011370.0
01069.3
374.3
960.0
074.4
274.3
9588.3
345.8
380.4
4100.0
080.4
780.4
6315.0
010.9
0
78.5
330.0
078.8
878.5
611400.0
01066.0
073.0
770.0
073.2
373.1
02331.4
3194.5
772.8
4100.0
072.8
872.8
7353.0
06.2
0
64.7
130.0
066.0
064.7
325467.0
04230.6
771.7
670.0
072.0
071.7
93438.5
7293.2
972.9
0100.0
072.9
472.9
3419.0
012.3
0
71.3
730.0
071.9
971.4
120796.6
71946.6
780.4
7100.0
080.8
980.5
14263.0
0386.0
074.3
9100.0
074.5
574.3
91558.0
0155.5
0
73.0
730.0
073.7
073.1
320816.6
71898.6
772.4
670.0
072.9
472.5
16811.4
3602.1
472.8
5100.0
073.1
372.9
32824.0
0201.6
0
71.3
630.0
071.8
971.4
317456.6
71520.3
380.4
380.0
081.1
580.6
09007.5
0693.8
768.8
4100.0
069.1
868.9
33429.0
0246.6
0
32.1
530.0
032.7
532.1
820120.0
01914.6
733.9
240.0
034.4
033.9
89567.0
01042.7
564.7
1100.0
065.1
564.8
24489.0
0337.2
0
53.3
330.0
053.8
053.3
915674.7
31374.1
472.1
840.0
072.4
272.2
16085.0
0526.5
072.1
450.0
072.3
972.2
24678.0
0336.4
0
64.7
130.0
065.0
364.7
310750.0
01000.0
077.6
670.0
077.9
977.7
74721.4
3317.4
371.7
570.0
071.9
871.8
43322.8
6203.5
7
68.0
030.0
069.5
268.1
320456.0
04632.0
068.8
460.0
069.1
768.9
05518.3
3453.3
380.4
470.0
080.6
380.5
12831.4
3179.8
6
Mas
a 1
Volu
men
1M
asa
2
Mas
a 3
SS
T (
mg/
L)
SS
V (
mg/
L)
Mas
a 1
Volu
men
1M
asa
2
Mas
a 3
SS
T (
mg/
L)
SS
V (
mg/
L)
Mas
a 1
Volu
men
1M
asa
2
Mas
a 3
SS
T (
mg/
L)
SS
V (
mg/
L)
100.9
375
1100.9
390
100.9
376
1500.0
0140.0
097.3
130
97.3
110
97.3
096
50.0
04.6
791.4
030
91.3
977
91.3
971
26.6
72.0
0
32.2
691
432.2
840
32.2
692
3725.0
0370.0
034.0
430
34.0
415
34.0
302
46.6
737.6
771.4
8100
71.4
869
71.4
844
28.0
02.5
0
72.2
572
672.2
830
72.2
573
4300.0
0428.3
353.4
530
53.4
523
53.4
483
136.6
713.3
372.5
7100
72.5
872
72.5
861
45.8
61.1
0
77.7
879
477.8
018
77.7
897
3475.0
0302.5
068.1
140
68.1
205
68.1
160
212.5
011.2
568.9
6100
68.9
582
68.9
573
12.0
00.9
0
32.6
040
432.6
236
32.6
105
4900.0
0327.5
034.0
440
34.0
479
34.0
435
190.0
011.0
032.2
7100
32.2
775
32.2
730
68.0
04.5
0
72.2
566
472.2
849
72.2
569
7075.0
0700.0
078.6
540
78.6
604
78.6
524
262.5
020.0
053.4
5100
53.4
532
53.4
515
19.0
01.7
0
74.5
044
474.5
289
74.5
045
6125.0
0610.0
073.0
360
73.0
359
73.0
252
180.0
017.8
332.6
0100
32.6
135
32.6
059
115.0
07.6
0
77.7
893
477.8
203
77.7
894
7750.0
0772.5
068.1
260
68.1
306
68.1
235
120.0
011.8
371.8
850
71.8
856
71.8
825
164.0
06.2
0
72.5
802
572.5
993
72.5
803
3820.0
0380.0
078.6
550
78.6
576
78.6
524
106.0
010.4
072.9
750
72.9
730
72.9
690
82.0
08.0
0
34.0
535
534.0
663
34.0
544
2560.0
0238.0
032.2
850
32.2
829
32.2
757
146.0
014.4
032.5
960
32.5
994
32.5
993
115.0
00.1
7
73.0
177
373.0
245
73.0
200
2266.6
7150.0
074.4
970
74.5
044
74.4
930
177.1
416.2
975.0
370
75.0
338
75.0
295
77.1
46.1
4
Solidos
Tota
les
Solidos
Susp
endid
os
100%
Efl
uente
Hum
edal
10.0
0%
30.0
0%
Afl
uente
Muci
lago d
e C
afé
Efl
uente
Pre
lim
inar
Efl
uente
Hum
edal
50.0
0%
100.0
0%
Afl
uente
Muci
lago d
e C
afé
Efl
uente
Pre
lim
inar
30%
50%
Anexo 5Resultados Sólidos sistema Filtración-Humedal
57
Registro Fotográfico
Anexo 6 Registro Fotográfico Reactores, Sistema Filtración-Humedal
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A) B)
C) D)
Anexo 7Registro Fotográfico Humedal Córdoba, Humedal Artificial de Flujo Vertical, Sólidos.
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Anexo 8 Muestras del Agua Residual después de cada tratamiento
