TRATAMINETO DE AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES EN COLOMBIA.

Trabajo presentado por:

LUZ ADRIANA CASTAÑO BUITRAGO

MANEJO INTEGRADO DE AGUA

Profesor:

Nelson Rodríguez Valencia

UNIVERSIDAD DE MANIZALES

MAESTRIA EN DESARROLLO SOSTENIBLE Y MEDIO AMBIENTE

Barrancabermeja, Santander

Mayo de 2015

Resumen

Por medio del presente trabajo se pretende hacer un análisis de las problemáticas que enfrentan los seres humanos en este momento en consecuencia a las malas prácticas en el manejo de las aguas residuales que durante años se han desarrollado en diferentes ámbitos y especialmente en el industrial. Durante el desarrollo del mismo, se describen de forma amplia los diferentes procesos por medio de los cuales se puede hacer un tratamiento de aguas residuales y finalmente se hace un proceso reflexivo dando una mirada a algunas leyes que velan por el cuidado y protección de los recursos hídricos tratando de controlar los temas relacionados con vertimientos de aguas y contaminación de las fuentes hídricas.

Introducción

La dramática situación por la contaminación de ríos, quebradas y cuerpos de agua en Colombia por aguas residuales, empieza en los hogares e industrias. En los lavaplatos, lavamanos, en las duchas y cocinas así como en casi todas las actividades humanas e industriales, se generan aguas residuales, las cuales en la mayoría de nuestras ciudades reciben poco tratamiento y un alto porcentaje de estas llega a los ríos sin ser tratada, convirtiéndose así en un problema para el sector agrícola y para la salud de las personas.

“Las aguas residuales pueden definirse como las aguas que provienen del sistema de abastecimiento de agua de una población, después de haber sido modificadas por diversos usos en actividades domésticas, industriales y comunitarias”1. Estas resultan de la combinación de líquidos y residuos sólidos transportados por el agua originados en, oficinas, establecimientos comerciales e instituciones, industrias, de actividades agrícolas, aguas superficiales, subterráneas y de precipitación. Al hacer una revisión histórica es relevante que los gobiernos y la comunidad han subvalorado la importancia de las aguas residuales, y por lo tanto, desde todas las fuentes posibles se genera indiscriminadamente aguas residuales. En algunas ocasiones este líquido es utilizado en el riego de cultivos, acción que pueden ocasionar la proliferación de enfermedades gastrointestinales, por la utilización de agua residual (sin tratar en la mayoría de los casos) o con un tratamiento muy deficiente; al ofrecer a los consumidores alimentos como verduras, frutas y hortalizas, actividades que convierten a los agricultores en generadores de contaminación.

La Ley 9 de 1979, en la cual se establece el Código Sanitario Nacional, en su Título I especifica los aspectos generales referentes a residuos líquidos. Este a su vez se reglamentó con el decreto 1594 de 1984, donde establece ampliamente lo referente a los vertimientos de agua residual, determina los límites de vertimiento de las sustancias de interés sanitario y ambiental, los permisos de vertimientos, estudios de impacto ambiental y procesos sancionatorios. Por medio del presente ensayo se pretende realizar un análisis al proceso de tratamiento de aguas residuales, especialmente de las que provienen del sector industrial, Es un hecho que el gobierno junto con 1 . Mara 1976,

la comunidad y las industrias, deben trabajar mancomunadamente en el diseño y desarrollo de excelentes programas en temas como la generación de desechos, recolección de basuras, tratamiento de aguas residuales de cualquier origen con excelentes y completos sistemas de tratamiento de agua residual. Con el fin de conseguir y promover por un lado una posible solución a la sequía ocasionada por la irresponsabilidad que durante tantos años ha provocado el impacto que han tenido nuestras actividades contra el medio ambiente, y por otro a disminuir la transmisión de enfermedades gastrointestinales por contaminación microbiana de los alimentos durante los procesos de sembrado y recolección de los mismos.

Ya nadie puede negar que uno de los grandes riesgos que sufren en la actualidad las fuentes de agua, surge de la contaminación generada a través de las aguas residuales provenientes de los hogares o de grandes empresas, las cuales son vertidas sobre la superficie de las aguas a través de los sistemas de alcantarillado, aunque en algunas ocasiones los residuos industriales son liberados directamente sobre los ríos y mares. Las aguas residuales domésticas constan principalmente de papel, jabón, orina, heces y detergentes; los desechos industriales, en cambio, son variados y dependen de los procesos específicos de la actividad económica de la planta en la cual se origina.

La manera más efectiva de evitar la contaminación del suelo y eventualmente de fuentes de abastecimiento de agua es la utilización de sistemas sépticos para el tratamiento del agua residual doméstica para una familia, o bien de plantas de tratamiento de agua residual para un mayor número de habitantes, razón por la cual en cada corregimiento y municipio debería existir una planta de tratamiento de aguas residuales.

Las grandes empresas de servicios públicos cuentan con plantas de tratamiento de agua residuales y potabilización de agua para poder prestar el servicio de agua a la comunidad. Cada tratamiento de agua, varía de acuerdo a la contaminación que presente la zona, sin embargo, en Colombia esta cobertura no es del 100%. Es de gran importancia reconocer lo indispensable que se vuelve el tratamiento de estas aguas antes de ser vertidas nuevamente a los afluentes naturales, además es necesario implementar diferentes estrategias como el control y manejo adecuado de las basuras, para disminuir la contaminación a las diferentes fuentes hídricas.

Objetivos

Consultar los diferentes procesos de tratamiento de aguas residuales y su beneficio para el medio ambiente.

Profundizar sobre el tratamiento de aguas residuales industriales en Colombia, dando algunos ejemplos de empresas con prácticas sostenibles.

Examinar algunos textos normativos sobre el vertimiento de aguas residuales a las fuentes hídricas.

Marco teórico y Discusión

SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL EN COLOMBIA.

El primer sistema de tratamiento en la humanidad que se utilizó fue anaerobio o pozo séptico. En 1887 A.N. Talbot de Urbana (Illinois) le colocó bafles a dicho pozo. En 1905 Karl Imhoff, ingeniero alemán separa las dos fases del proceso: sedimentación y digestión. El gran avance fue el proceso de mineralización de lodos en periodos largos de retención, haciendo más segura e inofensiva la disposición2. La primera planta de tratamiento de aguas residuales en Colombia, fue construida en 1.933 en Bogotá3.

Tipos de sistemas de tratamiento de aguas residuales

Por tipo de proceso:

Procesos físicos: Remoción de Material en suspensión, rejillas, trituradores, sedimentador primario, espesadores y filtración.

Procesos químicos: Aplicación de productos químicos para la eliminación o conversión de los contaminantes. Precipitación, adsorción y desinfección.

Procesos biológicos: Se llevan a cabo gracias a la actividad biológica de los microorganismos. Eliminación de las sustancias orgánicas biodegradables presentes, eliminación del N y P y producción de gases4

Por el grado de tratamiento:

Tratamientos preliminares Cribado: Rejas o rejillas de barras metálicas paralelas e igualmente espaciadas. Su función es retener sólidos gruesos que floten o que se encuentren suspendidos en el agua. Pueden ser de limpieza manual (gruesas) o de limpieza mecánica (finas)5.

Tamices estáticos: Es un filtro utilizado para la separación sólido-líquida en Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales (E.D.A.R.). Este equipo se instala como pre tratamiento en aguas industriales, con luces de 0,5 a 1 mm, para eliminar los gruesos en industrias papeleras, textiles, de

2 .Seminario ―Manejo integrado del agua: Tratamiento de aguas residuales‖. Martha Aldana, Nubia Zuluaga, Silvia Arredondo. Universidad de Manizales. 2011.3 Asociación Nacional de empresas de servicios públicos y comunicaciones ANDESCO.4 Tratamiento de aguas residuales domesticas e industriales. Cátedra internacional. Carlos Julio Collazos. Facultad de Ingeniería. Universidad Nacional de Colombia. 2008.5 Tratamiento de aguas residuales domesticas e industriales. Cátedra internacional. Carlos Julio Collazos. Facultad de Ingeniería. Universidad Nacional de Colombia. 2008.

curtidos, lavaderos, conserveras, mataderos y lácteas. El tamiz estático también se emplea como tratamiento primario en aguas urbanas, con luces de malla de 1 a 1,5 mm6.

Trituradores de canal: Reduce los sólidos de aguas servidas con sus poderosos trituradores dobles y una avanzada tecnología de barrido. Se emplean para triturar los sólidos gruesos con objeto de mejorar las operaciones y procesos que se llevan luego a cabo y para eliminar los problemas que producen los diferentes tamaños de los sólidos presentes en el agua residual. Los sólidos se trituran para conseguir partículas de tamaño menor y más uniforme. Su empleo resulta especialmente ventajoso en las estaciones de bombeo para la protección de las bombas frente a problemas de obstrucciones producidas por objetos de gran tamaño, y para evitar tener que manejar y eliminar manualmente residuos7.

Homogenización o tanques de igualación: Son tanques que sirven para regular o disminuir los efectos de la variación del flujo o de la concentración de las aguas residuales. Estos tanques son indispensables en el tratamiento de las aguas residuales industriales y a veces se utilizan en las instalaciones municipales. Un tanque de igualación es un depósito con capacidad suficiente para contener el flujo de agua que sobrepasa un determinado valor.

Desarenadores: Estructuras destinadas a remover arenas y otros guijarros presentes en las aguas residuales. Los desarenadores pueden ser rectangulares o circulares; de flujo horizontal o helicoidal; aireados o no; de limpieza manual o mecánica. Tienen como función prevenir la abrasión de equipos mecánicos, evitar la sedimentación de arenas en tuberías, canales y tanques ubicados aguas abajo. Tratamientos primarios: Reducen los sólidos en suspensión del agua residual.

Sedimentación: La sedimentación es un proceso físico que aprovecha la diferencia de densidad y peso entre el líquido y las partículas suspendidas. Los sólidos, más pesados que el agua, se precipitan produciéndose su separación del líquido. La sedimentación primaria aplica para partículas floculentas (con o sin coagulación previa). Los sedimentadores pueden ser circulares o rectangulares.

Foto.Cisterna de sedimentacion de corriente horizontal

6 .Tratamientos del agua (Internet). Disponible en http://www.tratamientosdelaguaydepuracion.es/tamiz-estaticopretratamientos7 Productos aguamarket (Internet). Disponible en http://www.aguamarket.com/productos

Foto. Cisterna de sedimentacion de corriente vertical8

Flotación: Es un proceso utilizado para la separación de partículas sólidas o líquidas en un medio líquido. En el tratamiento de las aguas residuales se utiliza para remover aceites y grasas y también para aglutinar sólidos suspendidos. La separación se consigue por flotación simple o introduciendo burbujas muy finas de aire en la masa líquida para que arrastren las partículas suspendidas hacia la superficie (DAF)9.

foto. Tratamiento fisicoquímico con celda de Flotación10

Coagulación: Es el proceso por el que los componentes de una suspensión o dilución estables son desestabilizados por suspensión de las fuerzas que mantienen su estabilidad, por medio de coagulantes químicos11. Tratamientos secundarios: Remoción de la DBO soluble y de sólidos suspendidos que no son removidos en los procesos anteriores; aproximadamente el 85% de DBO y SS, aunque la remoción de nutrientes, nitrógeno, fosforo, metales pesados y patógenos es baja. Las reacciones que generan estos procesos son generalmente biológicas12.

8 http://www.fao.org/docrep/004/t0566s/t0566s14.htm9 Tratamiento de aguas residuales domesticas e industriales. Cátedra internacional. Carlos Julio Collazos. Facultad de Ingeniería. Universidad Nacional de Colombia. 2008.10 http://procesosbio.wikispaces.com/Flotaci%C3%B3n11 Tratamiento físico-químico de aguas residuales: Coagulación- Floculación. M.I. Aguilar. Universidad de Murcia. España. 200212 Seminario ―Manejo integrado del agua: Tratamiento de aguas residuales‖. Martha Aldana, Nubia Zuluaga, Silvia Arredondo. Universidad de Manizales. 2011.

Sistema de biomasa en suspensión -Lodos activados: Desarrollado por Ardern y Lockett en Inglaterra en 1914. El nombre del proceso se deriva de la formación de una masa de ¨microorganismos activos¨ capaz de estabilizar un desecho orgánico bajo en condiciones aerobias. El ambiente aerobio se logra mediante aireación difusa o mecánica en un tanque de aireación. Después de tratado el residuo en el tanque de aireación, la biomasa es separada en un sedimentador secundario13. En esencia es la agitación y aireación de una mezcla de agua residual y lodos biológicos, a medida que las bacterias reciben el oxígeno, consumen la materia orgánica del agua residual y la transforma en sustancias más simples. Este caldo bacteriano recibe el nombre lodo activado. La mezcla de lodos activados y agua residual recibe el nombre de licor mezclado que se lleva a un tanque de sedimentación para su purga14.

Foto 3. Sistema de lodos activados15

Sistema de biomasa adherida: Los microorganismos se encuentran pegados a un medio de soporte que puede ser de plástico, piedra o cualquier otro material inerte. Dependiendo de las condiciones ambientales que rodean el medio de soporte, los sistemas de biomasa adherida pueden ser aerobios o anaerobios16.

Sistema anaeróbico: Es un proceso simple y sencillo de operar, aplicable en pequeña, mediana y gran escala, para residuos industriales y domésticos. Presenta baja producción de lodos (estabilizados), un bajo o nulo consumo de energía (eventualmente bombeo), y son instalaciones compactas que demandan poco espacio. Constituyen una fuente de energía alternativa y permiten la aplicación de elevadas cargas orgánicas (superiores a 30 kg DQO/m3.d). El lodo anaerobio

13 Tratamiento de aguas residuales domesticas e industriales. Cátedra internacional. Carlos Julio Collazos. Facultad de Ingeniería. Universidad Nacional de Colombia. 2008.

14Seminario ―Manejo integrado del agua: Tratamiento de aguas residuales‖. Martha Aldana, Nubia Zuluaga, Silvia Arredondo. Universidad de Manizales. 2011. 15 http://www.monografias.com/trabajos74/lodos-activos/lodos-activos2.shtml16 Tratamiento de aguas residuales domesticas e industriales. Cátedra internacional. Carlos Julio Collazos. Facultad de Ingeniería. Universidad Nacional de Colombia. 2008

puede permanecer sin alimento mucho tiempo y el arranque de los reactores es rápido con una apropiada inoculación. Sin embargo emite olores desagradables, tiene una sensibilidad a bajas temperaturas, al cambio brusco de pH y a la presencia de oxígeno disuelto. Es lento el proceso de arranque y por ello son necesarios largos períodos para estabilización. La calidad de efluente es inferior a los procesos aeróbicos, por eso se requiere un pos tratamiento para cumplir con los niveles de calidad que exige la ley.

Algunos subproductos provocan corrosión en las estructuras del sistema. Tradicionalmente la digestión anaerobia ha sido utilizada para la estabilización de lodos primarios y secundarios en las plantas convencionales municipales. Las principales aplicaciones de la tecnología anaerobia se presentan en residuos industriales con alta carga contaminante, por el beneficio que reporta en términos de ahorro energético. Los procesos de estabilización anaerobia también se han venido utilizando para el tratamiento directo de residuos líquidos, especialmente como tratamiento primario. Este tipo de tratamiento se recomienda en la industria alimenticia de destilerías, cervecerías, refinerías de azúcar, industria láctea, procesamiento de frutas, mataderos, jugos y refrescos y de enlatados y conservas. En la industria de pulpa y papel, química, textil, farmacéutica y petroquímica.

Foto. Digestores PTAR San Fernando – Medellín17

Los reactores anaerobios se clasifican de manera similar a los procesos aerobios: Existen reactores de biomasa en suspensión y reactores de biomasa adherida. Igualmente existen reactores de baja carga y reactores de alta tasa. Otra manera de clasificarlos es con base en el proceso evolutivo: primera generación, segunda generación y tercera generación. Normalmente los pos tratamientos más utilizados son sistemas aerobios: Lodos activados, filtros percoladores y lagunas de estabilización18.

Sistema aeróbico: El proceso básico de tratamiento es proporcionar un medio de alto contenido de oxígeno para que los organismos puedan degradar la porción orgánica de los desecho a dióxido de carbono y agua en presencia de oxígeno. No ha sido posible en pequeña escala. Son similares a los sistemas sépticos o anaeróbico en cuanto a que los dos usan procesos

17 http://www.fierasdelaingenieria.com/la-planta-de-tratamiento-de-aguas-residuales-mas-grande-de-america-latina/18 Tratamiento anaerobio de aguas residuales. Cátedra internacional. Curso Salud Pública y saneamiento ambiental. Carlos Julio Collazos. Facultad de Ingeniería. Universidad Nacional de Colombia. 2008

naturales para el tratamiento del agua residual. Las unidades de tratamiento aeróbico, usan un mecanismo de inyección y circulación de aire dentro del tanque de tratamiento. Los sistemas aeróbicos usan procesos de tasas más rápidas, lo cual permiten que loguen una mejor calidad del efluente. El efluente puede ser descargado en forma subsuperficial como en los campos de infiltración de los tanques sépticos, o algunas veces descargados directamente a la superficie19.

Floculación iónica: No requiere ningún insumo químico ni orgánico. El tiempo de proceso de potabilización es muy rápido (4 horas). Trata de manera eficiente residuos orgánicos e inorgánicos. Trabaja a cualquier temperatura, grado de saturación, acidez o alcalinidad. Utiliza energía eléctrica de bajo voltaje (tipo casa habitación).Los costos de Instalación, operación y mantenimiento son muy bajos. Las plantas de tratamiento son modulares y pueden ser pequeñas y portátiles, o de las dimensiones que se requieran, ocupan menos del 50 % de la superficie de terreno que las plantas actuales.

Foto. Sistema de floculación iónica20

Este tipo de sistema originario de México, se está introduciendo hasta ahora en el país21.

Lagunas de oxidación o de estabilización: Es una pileta de tierra poco profunda de 1 a 2 metros, que se utiliza para el tratamiento biológico de diversos efluentes municipales e industriales. Las condiciones del estanque varían de aerobia a facultativas (en parte aeróbica, en parte anaeróbicas), y hasta anaeróbicas, dependiendo del suministro de aireación complementaria, de la profundidad del estanque y del grado de mezcla natural o inducida. Casi todos los estanques son facultativos, aquí los sólidos sedimentables retenidos sufren descomposición aerobia en el fondo del están que los residuos orgánicos solubles son transformados en CO2 y agua para las bacterias aerobias de los niveles superiores. Las algas fotosintéticas utilizan e CO2 y producen oxígeno para las bacterias (una relación simbiótica). Es difícil eliminar las algas de los estanques de oxidación ya que tienden a escapar con e efluente, con 19 Folleto informativo de sistemas descentralizados. Tratamiento aeróbico. National service center for environmental publications (NSCEP). EPA UnitatedStates environmental protection agency. 2000.20 https://bioreactorcrc.wordpress.com/category/desarrollo-autosostenible/21 Tratamiento de aguas residuales (Internet). Disponible en http://www.globalconsulting.mx/plantas_de_tratamiento_de_aguas_residual es.pdf

lo cual provocan que la DBO y los sólidos suspendidos de los efluentes excedan los límites de descarga22.

Foto. Laguna de oxidación23.

Se consideran humedales, las extensiones de marismas, pantanos y turberas, o superficies cubiertas de aguas, sean éstas de régimen natural o artificial, permanentes o temporales, estancadas o corrientes, dulces, salobres o saladas, incluidas las extensiones de agua marina cuya profundidad en marea baja no exceda de seis metros24.

Los sistemas naturales de tratamiento, están surgiendo como alternativas de bajo costo, fáciles de operar y eficientes en comparación con los sistemas de tratamiento convencional para una amplia gama de aguas residuales. Los sistemas de tratamiento de aguas residuales basados en macrófitas acuáticas (plantas que crecen en suelos saturados de agua) tienen una función vital en relación con la depuración del agua residual. Los humedales están entre los ecosistemas más importantes de la tierra por sus condiciones hidrológicas, y porque constituyen un enlace entre sistemas terrestres y acuáticos. Un humedal artificial (Wetland) es un sistema complejo de medio saturado, diseñado y construido por el hombre, con vegetación sumergida y emergente y vida animal acuática que simula un humedal natural para el uso y beneficio humano.

De flujo superficial: Los sistemas de humedales se describen típicamente por la posición de la superficie del agua y/o el tipo de vegetación presente. La mayoría de los humedales naturales son sistemas de flujo libre superficial en los cuales el agua está expuesta a la atmósfera; estos incluyen a los fangales (principalmente con vegetación de musgos), las zonas pantanosas (principalmente de vegetación arbórea), y las praderas inundadas (principalmente con vegetación herbácea y plantas macrófitas emergentes). En el caso de los humedales FLS esos sustratos son las porciones sumergidas de las plantas vivas, los detritos vegetales, y la capa béntica del suelo25.

22 Ingeniería ambiental. J. Glynn Henry y Gary W. Heinke. Segunda edición. Pearson Education. México. 1999.23 http://tratamientosdeagualagunasdeoxidacion.wikispaces.com/24 Humedales de Flujo Subsuperficial: Una Alternativa Natural para el Tratamiento de Aguas Residuales Domésticas en Zonas Tropicales. Miguel R. Peña Varón, Meike Van Ginneken y Carlos A. Madera P. Ingeniería y competitividad, revista científica y tecnológica. Volumen 5, N 1, 2003

Figur1. Sistema de Agua Superficial Libre26

Subsuperficial: Los humedales de flujo subsuperficial (HFS) se diseñan y construyen para que el agua fluya a través de la zona radicular de la vegetación y por lo tanto no presentan una superficie libre de flujo. Este sistema consiste en una excavación que contiene un lecho de material filtrante que generalmente es grava, el cual soporta el crecimiento de la vegetación emergente. En esencia, un humedal de flujo subsuperficial se clasifica como un sistema de tratamiento de película fija (Metcalf and Eddy, 1991) Los contaminantes en los sistemas con macrófitas son removidos por una variedad compleja de procesos biológicos, físicos y químicos, incluyendo sedimentación, filtración, adsorción en el suelo, degradación microbiológica, nitrificación y denitrificación, decaimiento de patógenos y metabolismo de las plantas. Las macrófitas remueven contaminantes por asimilación directa dentro de sus tejidos, además proveen superficie de contacto y un ambiente adecuado para que los microorganismos transformen los contaminantes y reduzcan sus concentraciones. La transferencia de oxígeno dentro de la zona radicular es otro proceso que contribuye a la remoción de contaminantes por la creación de un ambiente aerobio para algunas poblaciones bacterianas27. El medio filtrante de los HFS puede ser cascajo de piedra, grava, diferentes tipos de suelo o sustratos enriquecidos, que soportan el crecimiento de vegetación emergente. El agua fluye horizontalmente a través de las raíces de las plantas y el medio filtrante, luego el efluente tratado es recolectado en un canal de salida o tubería28.

25 Avances conceptuales para el tratamiento de las aguas residuales domesticas (A.R.D) en el trópico y estudio de casos, Philippe Conil-Gerente Biotec- 43 Congreso Nacional de ACODAL26 Dayna Yocum, Universidad de California, Santa Bárbara.27 Informe técnico sobre sistema de tratamiento de aguas residuales enColombia línea de base 2010. Superintendencia delegada para acueducto,alcantarillado y aseo; dirección técnica de gestión de acueducto yalcantarillado. BOGOTÁ, D.C., Octubre de 2012.

28 Humedales de Flujo Subsuperficial: Una Alternativa Natural para el Tratamiento de Aguas Residuales Domésticas en Zonas Tropicales. Miguel R. Peña Varón, Meike Van Ginneken y Carlos A. Madera P. Ingeniería y competitividad, revista científica y tecnológica. Volumen 5, N 1, 2003

Sistemas a Flujo horizontal Sistema de flujo vertical29

Trampas de grasas: Es el sistema de tratamiento primario de aguas residuales industriales. Allí se realiza una separación por diferencia de densidades, haciendo que el agua contaminada con el hidrocarburo que entra a la trampa se separe, permitiendo que al alcantarillado o corriente superficial se descargue agua en los límites permisibles por las normas ambientales30. En el artículo 154, de la resolución 1096 de 17 de Noviembre de 2000 se definen como tanques pequeños de flotación donde la grasa sale a la superficie, y es retenida mientras el agua aclarada sale por una descarga inferior. No lleva partes mecánicas y el diseño es parecido al de un tanque séptico. Recibe nombres específicos según al tipo de material flotante que vaya a removerse.

Trampa de grasas.

El diseño debe realizarse de acuerdo con las características propias y el caudal del agua residual a tratar, teniendo en cuenta que la capacidad de almacenamiento mínimo expresada en kg. de grasa debe ser de por lo menos una cuarta parte del caudal de diseño (caudal máximo horario) expresado en litros por minuto. El tanque debe tener 0.25m² de área por cada litro por segundo, una relación ancho/longitud de 1:4 hasta 1:18 y una velocidad ascendente mínima de 4mm/s31.

29 http://www.forumxxi.org/fitodepuracion.htm30 Norma ISO 1400031 Ministerio del medio ambiente Guía de gestión para el manejo, tratamiento y disposición de aguas residuales municipales BOGOTÁ, D.C., 2002

Fosas sépticas:

Figura N: Esquema de un tanque séptico32

Las fosas sépticas se utilizan para el tratamiento de las aguas residuales de familias que habitan en localidades que no cuentan con servicio de alcantarillado o que la conexión al sistema de alcantarillado les resulta costosa por su lejanía.

El uso de tanques sépticos se permite en localidades rurales, urbanas y urbano-marginales. Uno de los principales objetivos del diseño de la fosa séptica es crear dentro de esta una situación de estabilidad hidráulica, que permita la sedimentación por gravedad de las partículas pesadas. Los sólidos sedimentables que se encuentren en el agua residual cruda forman una capa de lodo en el fondo del tanque séptico. Las grasas, aceites y demás material ligero tienden a acumularse en la superficie donde forman una capa flotante de espuma en la parte superior y la capa de lodo sedimentado en el fondo. El líquido pasa por el tanque séptico entre dos capas constituidas por la espuma y los lodos. La materia orgánica contenida en las capas de lodo y espuma es descompuesta por bacterias anaerobias, y una parte considerable de ella se convierte en agua y gases más estables como dióxido de carbono, metano y sulfuro de hidrógeno.

El lodo que se acumula en el fondo del tanque séptico está compuesto sobre todo de hilachas provenientes del lavado de prendas y de lignina, la cual hace parte de la composición del papel higiénico, aunque estos materiales lleguen a degradarse biológicamente, la velocidad de descomposición es tan baja que éstas últimas se acumulan. Las burbujas de gas que suben a la superficie crean cierta perturbación en la corriente del líquido. La velocidad del proceso de digestión aumenta con la temperatura, con el máximo alrededor de los 35°C. El líquido contenido en el tanque séptico experimenta transformaciones bioquímicas, pero se tiene pocos datos sobre la destrucción. El efluente de los tanques sépticos es anaerobio y contiene probablemente un número elevado de agentes patógenos, que son una fuente potencial de infección, no debe usarse para regar cultivos, no descargarse en canales o aguas superficiales sin permiso de la autoridad

32 http://www.disaster-info.net/desplazados/documentos/saneamiento01/2/18sistemassepticos.htm

sanitaria de acuerdo al reglamento nacional vigente. Los elementos básicos de una fosa séptica son: el tanque séptico y el campo de Oxidación; en el primero se sedimentan los lodos y se estabiliza la materia orgánica mediante la acción de bacterias anaerobias, en el segundo las aguas se oxidan y se eliminan por infiltración en el suelo.

Tratamiento de aguas residuales industriales.

La depuración de los efluentes líquidos es una parte fundamental de la gestión ambiental en cualquier industria. Debe de ser asumida en su doble faceta de obligación medioambiental con la sociedad y como parte del proceso de producción. En este último sentido, se deben tener en cuenta dos tipos posibles de costos: - costo de producción: proceso de tratamiento y “canon de vertido” costo de seguridad: eliminación de problemas de seguridad e higiene y de penalizaciones por delito ecológico. Para la planificación del proceso de tratamiento es preciso tener en cuenta, en principio, la triple posibilidad de actuación:

a) depuración conjunta en una EDAR con aguas residuales urbanas

b) depuración en una estación depuradora de aguas residuales industriales (EDARI)

c) depuración en la propia industria.

Las características de los efluentes de cada industria, las posibilidades legislativas, los costos de vertido en cada caso y los costos de depuración propia, decidirán la opción elegida. Tratamiento de aguas residuales industriales. También al igual que en el caso de las aguas residuales urbanas, para el tratamiento de las aguas residuales industriales podemos hablar de los mismos procesos generales: tratamientos primarios, secundarios y terciarios, utilizándose sólo los que sean de aplicación al proceso industrial concreto. Los principales tratamientos en cada una de

las categorías son:

Pretratamientos y tratamientos primarios: cribado, neutralización, coagulación floculación, sedimentación, filtración, floculación, desarenado y desaceitado. Tienen por objeto la eliminación de sólidos en suspensión, coloides, metales pesados y aceites y grasas.

procesos de membrana (ósmosis inversa, ultrafiltración, electrodiálisis,...) y de intercambio iónico: eliminación de especies disueltas y coloides en su caso.

procesos de adsorción con carbón activo. Eliminación de compuestos orgánicos. - Procesos de incineración. Eliminación de compuestos orgánicos.

procesos electroquímicos: electrolisis y electro membranas. Eliminación o transformación de especies disueltas.

Tratamientos secundarios: lodos activados, filtros percoladores, lagunaje, etc. Se elimina materia orgánica biodegradable.

Tratamientos terciarios: procesos de oxidación (destrucción o transformación de materia orgánica y compuestos inorgánicos oxidables) y de reducción. Procesos de precipitación química: eliminación de metales y aniones inorgánicos. Arrastre con aire o vapor (stripping): eliminación de compuestos volátiles.

El tratamiento de aguas en Colombia se ha convertido en uno de los problemas ambientales más graves y progresivos. La descarga de aguas residuales domésticas, industriales y los vertimientos agropecuarios están contaminando los ríos, las aguas subterráneas, los humedales y las represas de agua, causando un terrible daño al medio ambiente y a la salud humana.

Los vertimientos provenientes del sector agrícola colombiano son los más contaminantes, en segundo lugar se encuentra las realizadas por grandes ciudades como Bogotá, Cali, Medellín, Cartagena y Barranquilla; y en tercer lugar las del sector industrial, sobre todo las productoras de alimentos. Por lo cual, el tratamiento de aguas residuales en Colombia es un problema prioritario a resolver.

Las aguas residuales pueden ser tratadas dentro del sitio en el cual son generadas, por ejemplo, empleando tanques sépticos u otros medios de depuración. Químicos como el hipoclorito sódico también se utilizan para eliminar al gas y bacterias y obtener un agua pura y limpia. Y la otra opción para tratar las aguas residuales es utilizar un sistema de tuberías y dirigir el agua a la planta de tratamiento de aguas residuales más cercana.

Para eliminar los contaminantes que existen en el agua, se pueden usar desde sencillos procesos físicos como la sedimentación, la cual consiste en dejar que los contaminantes se depositen en el fondo por el efecto de la gravedad, hasta otros más complejos como la filtración, a través de mallas y tamizados, o la evaporación. También se pueden emplear métodos químicos, como la precipitación química o la reducción electrolítica; u otros procesos biológicos, como son lodos activos, filtros bacterianos o lagunaje, conocidos también como tratamientos secundarios. Y son justamente estos últimos los más empleados en el tratamiento de aguas en Colombia.

Analicemos entonces como se encuentra Colombia actualmente en el tema del tratamiento de aguas residuales.

La construcción de sistemas de tratamientos de aguas en Colombia es una práctica relativamente reciente. Colombia trata el 10% de las aguas residuales a pesar de contar con una capacidad instalada que alcanzaría el 20%. Según un estudio de UNICEF, menos de la cuarta parte de los municipios de 21 departamentos analizados cuentan con una planta de tratamiento de aguas residuales.

En el país existen actualmente 562 sistemas instalados en diferentes municipios del país. Lamentablemente, no todos los sistemas tratan la totalidad del agua residual producida: se estima que solo un 10% de los sistemas construidos tienen un adecuado funcionamiento. La tendencia en cuanto a sistemas de tratamiento de aguas en Colombia es la utilización de tratamientos secundarios, como la construcción de lagunas de estabilización (44%), sistemas de aireación extendida (9.4%) y filtros biológicos (7%).

Un ejemplo de tratamiento de aguas en Colombia son las plantas instaladas por EPM, quienes se han empeñado en mejor la calidad de vida y proteger los recursos naturales de sus regiones.

La planta de San Fernando, situada en el municipio de ltagüí. Primera gran planta de tipo secundario en el país, localizada en el municipio de Itagüí. Entró en operación en su primera fase en mayo del año 2000, con capacidad instalada de 1.8 m3/s, hoy se tratan del orden de 1.3 m3/s. Esta planta está concebida, con sus futuras expansiones, parar tratar un caudal máximo de 4.8 m3/s. Allí se trata aproximadamente el 20% de las aguas residuales generadas en el sur del área metropolitana del Valle de Aburrá, provenientes de los municipios de Sabaneta, Envigado Itagüí y La Estrella, y en un futuro Caldas. Dicha Planta tuvo un valor total para su construcción y puesta en operación por valor aproximado de USD$ 130 millones de dólares y también fue financiada con un crédito otorgado por el Banco Interamericano de Desarrollo, BID. Esta planta recibe para su tratamiento las aguas industriales y residenciales de Envigado, Itagüí, Sabaneta, La Estrella y parte del sur de Medellín33.

Caudal promedio de

diseño

1.8 m3/s

Caudal máximo 3.6 m3/s promedio diario

Cargas esperadas 32.7 toneladas de DBO5/dia y 59.1 ton/día de

SST por diseño. En año 2011 removimos 26.5

ton /d de DBO5 y 35.1 ton/d de SST

Tipo de tratamiento secundario, por medio de lodos activados

Tratamiento de lodos Los lodos primarios sin espesamiento y los

secundarios espesados se estabilizan

mediante el proceso de Digestión anaerobia

y en la actualidad se obtiene un 30% de la

energía eléctrica de la total demandada por

la instalación y se obtiene todo el calor

33 http://twenergy.com/a/el-tratamiento-de-aguas-residuales-en-colombia-1142

necesario para calentar los "huevitos"

Generación de

biosólidos

27787 Ton húmedas /año Diarias: 90

toneladas (un poco más en al año 2011:

28220ton base húmeda al año)

Interceptores Existen 34 km de interceptores construidos,

uno lleva el agua a San Fernando y el otro la

transporta hasta Moravia, donde la recogerá

el Interceptor NorteCaracterísticas de la planta San Fernando34.

San Fernando efectúa un tratamiento secundario y remueve entre el 80 y el 85% de la contaminación del agua antes de devolverla al río Medellín.

Otra planta similar es la nueva planta de tratamiento

de Bello, en el Norte del Valle de Aburrá, que recibirá las aguas residuales residenciales, industriales y comerciales de Medellín y Bello y ayudará también a sanear el río Medellín. En términos operativos, la planta de Bello triplicará a la de San Fernando. Ambas alcanzarán un cubrimiento global del 95 % de las aguas que se vierten al río.

Al reducir la carga orgánica que recibe el río se logrará el objetivo de calidad del

agua, establecido por la autoridad ambiental -Área Metropolitana del Valle de Aburrá-,

de elevar el contenido de oxígeno disuelto hasta un nivel mínimo de 5 mg/l en

promedio a la altura de ríos descontaminados de grandes ciudades del mundo. 

Esto permitirá la recuperación de espacios en las riberas que podrán ser dedicados a la

recreación sin contacto directo y a desarrollos urbanísticos y paisajísticos; también se

disminuirán las enfermedades de origen hídrico y se permitirá su uso en actividades

industriales.

Caudal promedio de

diseño

5.0 m3/s

Caudal máximo 6.5 m3/s promedio diario

Cargas esperadas 123 t/d DBO5 y 120 t/d sólidos suspendidos

Tipo de tratamiento secundario, por medio de lodos activados

Tratamiento de lodos Los lodos primarios y secundarios serán espesados,

estabilizados por medio de digestión anaeróbica y

deshidratados. Se utilizará el biogás para generación

de energía eléctrica (30% de la demanda de la planta34 http://www.epm.com.co/site/Home/Institucional/Nuestrasplantas/Agua.aspx

Generación de biosólidos Aprox. 100000 Ton húmedas /año Diarias: 300

toneladas

Interceptores Con el proyecto se construirán 7.7 km de

interceptores y más de 8 km de Ramales ColectoresCaracterísticas de la planta de tratamiento de aguas residuales de Bello35.

Otra planta de tratamiento de aguas residuales es

“El Retiro” la cual se construyó desde 1986 para sanear el río Pantanillo, por esta, se transporta agua para el consumo humano del área metropolitana del Valle de Aburrá. Hace parte del Programa de saneamiento del río Medellín y sus quebradas afluentes, por medio de tratamiento secundario de aguas residuales36

“El tratamiento de aguas residuales en Colombia es fundamental para la recuperación ambiental de las cuencas hidrográficas más contaminadas del país y para mejorar la calidad de vida de los ciudadanos”37.

Tratamiento de aguas residuales industriales y sus avances científicos

La importancia del agua para el ser humano es conocida por todos, sus usos son de todo tipo: domestico, agrícola, industrial, diversión, entre otros. La industria en particular requiere para la mayoría de sus procesos altas cantidades de agua con el agravante de que después de ser usada en tales procesos muchos la disponen sin hacerle algún tratamiento de descontaminación, generando una grave problemática ambiental que conlleva a la aparición de enfermedades, producción de malos olores, mala disposición de contaminantes altamente tóxicos y cancerígenos de tipo químico como compuestos aromáticos, metales pesados, colorantes, compuestos pesados de la industria petroquímica, entre otros.

Las tecnologías convencionales de descontaminación de aguas industriales más usadas incluyen tratamientos químicos, físicos y biológicos. Muchos de estos tratamientos son efectivos dependiendo del tipo de contaminante que se vaya a tratar. Sin embargo, algunas desventajas se hacen evidentes a la hora de implementar tales tratamientos, algunos de ellos son muy costosos, otros requieren altos tiempos de reacción para lograr una óptima disminución del contaminante,

35http://www.epm.com.co/site/Home/Institucional/Nuestrasplantas/Agua/PlantaBelloeInterceptorNorte.aspx36 http://www.epm.com.co/site/Home/Institucional/Nuestrasplantas/Agua.aspx37http://twenergy.com/a/el-tratamiento-de-aguas-residuales-en-colombia-1142

algunos como el caso de los adsorbentes retienen contaminantes pero después deben ser llevados a sitios como rellenos sanitarios y lo único que hacen es traspasar el contaminante de una fase a otra. Debido a estas desventajas que presentan las tecnologías convencionales se han intensificado las investigaciones en el desarrollo de nuevas tecnologías de tratamiento de aguas residuales industriales que sean simples, económicas y degraden por completo las moléculas contaminantes.

Entre estas tecnologías se destacan los procesos avanzados de oxidación (AOP’s – por su sigla en inglés), los cuales se caracterizan por los cambios profundos que se producen en la estructura química de los contaminantes presentes, generando productos con un efecto contaminante mucho menor, por medio de la generación de especies transitorias los cuales poseen una alta efectividad para oxidar la materia orgánica. Estas especies transitorias, tales como el radical hidroxilo HO, son generadas por medios fotoquímicos o no fotoquímicos38. Los AOP’s presentan ventajas muy atractivas, tales como mineralización completa del contaminante a tratar (conversión del contaminante en CO2 y H2O), oxidación de contaminantes en concentraciones muy bajas, la generación de productos mucho más amigables con el medio ambiente, una mejora notable en las propiedades organolépticas del agua tratada y el consumo mínimo de energía, en comparación con otros métodos39.

En particular, nuestro grupo de investigación en Materiales, catálisis y medio ambiente de la Universidad Nacional de Colombia, se ha concentrado en el desarrollo de catalizadores y foto-catalizadores capaces de degradar de una manera eficiente, diferentes contaminantes encontrados en las aguas residuales industriales. 40Enfocándonos en la utilización de catalizadores de tipo natural como minerales naturales o en el uso de materiales residuo de diferentes industrias como del carbón, del cemento, de las industrias generadoras de energía, entre otras. Dando así solución a problemáticas como bajar los costos de producción de catalizadores, re-utilizar residuos que pueden contaminar y usar estas para el tratamiento de aguas residuales.

Este tipo de tecnologías han dado un giro importante al tratamiento de aguas residuales pues se ha logrado tratar aguas que antes no se podían, como las aguas residuales de la industria farmacéutica que presenta los conocidos contaminantes recalcitrantes (difíciles de degradar) y que se sabe presentan efectos nocivos para la salud humana.

Normatividad.

Ley 99 de 1993, Ley 99 de 1993, Art 42, “La utilización directa o indirecta de la atmósfera, del agua o del suelo, para introducir o arrojar desechos o desperdicios

38 ESPLUGAS, S. et al. Water Research 36 (2002) 1034–1042.39 FORERO, J. E. et al. Ciencia, Tecnología y Futuro - Vol. 3 Núm. 1 Dic. 2005. 97 – 109.40 RAMIREZ, J. H. et al. Applied Catalysis B: Environmental 75 (2007) 312–323.

agrícolas, mineros, industriales, aguas negras o servidas de cualquier origen, que sean resultado de actividades antrópicas o propiciadas por el hombre, o actividades de servicio, sean o no lucrativas, se sujetará al pago de tasas retributivas por las consecuencias nocivas de las actividades expresadas.”

La resolución 1433 del 13 de diciembre de 2014, reglamenta el artículo 12 del Decreto 3100 de 2003, sobre planes de saneamiento y manejo de vertimientos, y adopta otras determinaciones para el seguimiento y control sobre el vertimiento de aguas residuales a los alcantarillados y fuentes de agua.

Por medio de la Resolución 1207 del 25 de julio de 2014 tiene por objeto establecer las disposiciones relacionadas con el uso del agua residual tratada y no aplica para su empleo como fertilizante o acondicionador de suelos.

Resolución 631 de 2015,

Con el firme propósito de mejorar la calidad del agua del país en los próximos cinco años, el pasado 17 de marzo, El Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, publicó la Resolución 631 de 2015, la cual reglamenta el artículo 28 del Decreto 3930 de 2010 y actualiza al Decreto 1594 de 1984 e impone una nueva norma de vertimiento a los cuerpos de aguas superficiales y a los sistemas de alcantarillado público, ríos y demás fuentes hídricas. Ésta resolución responde, según el Ministerio, a la nueva realidad urbana, industrial y ambiental del país, ya que permitirá vigilar los vertimientos en cuerpos de agua de 73 actividades productivas presentes en ocho sectores económicos Colombianos, como lo son los servicios públicos, alcantarillado, agricultura, ganadería, minería, hidrocarburos, manufactura y servicios varios.

Dentro de los cambios que encontramos en esta norma es el establecimiento de porcentajes máximos permitidos de vertimientos por actividad productiva, dado que antes se debía cumplir con un porcentaje de remoción y solo un 20% de porcentaje de vertimientos. Ahora, se establece un límite máximo permitido por actividad económica.

Y sin lugar a dudas el cambio más significativo es el control en mg/L y no kg/día, de tal manera que el valor importante es la cantidad de sustancias descargadas y no el proceso de tratamiento de las aguas residuales. Además otro cambio importante está en la división entre Aguas Residuales Domésticas (ARD) y Aguas Residuales No Domésticas (ARND).

Nadie puede negar que la resolución 631 de 2015 es de gran importancia para lograr los objetivos de descontaminación y mejoramiento de los recursos hídricos en el país a mediano plazo, sin embargo, deja un vacío regulatorio, ya que a pesar de haberlo anunciado en repetidas ocasiones, el Ministerio de Desarrollo Sostenible y Medio ambiente, no incluyo en ésta norma los vertimientos al suelo y a las aguas subterráneas.

Finalmente es muy importante resaltar que la nueva reglamentación no solo es aplicable al sector empresarial sino a los municipios, las empresas de servicios públicos, los hoteles y todo aquel establecimiento que sea potencialmente contaminante del recurso.

Desde lo político.

Es un deber de los dirigentes políticos garantizar a los ciudadanos una buena calidad de vida, y esta no es posible si se les permite a las empresas contaminar y destruir los recursos naturales de los cuales depende ese bienestar.

Las leyes no solamente son para mostrarlas y aprenderlas de memoria, lo más importante es aplicarlas y realizar las sanciones pertinentes de ser el caso, para garantizar el cumplimiento de estas.

Conclusiones

La inapropiada recolección, tratamiento y disposición de las aguas residuales, han generado, una problemática progresiva de contaminación ambiental y sanitaria principalmente en las fuentes abastecedoras de agua, limitando así la disponibilidad del recurso hídrico y restringiendo su uso en el país.

Es necesario que más empresas se unan a las iniciativas de empresas como EPM, quienes desde hace varios años se han hecho consientes de la gran importancia que tiene para el país y para el planeta el cuidado, la conservación y protección del medio ambiente por medio de prácticas sostenibles, que no solamente hacen bien a los ecosistemas sino que además se han convertido en el pilar fundamental de sus economías.

Se hace necesario que todas las personas iniciemos campañas de manejo de aguas residuales desde el hogar. Es importante reconocer que los seres humanos somos los principales contaminantes de las fuentes hídricas, ya que cada una de nuestras actividades concluyen en un acto contaminante. Por ello debemos analizar nuestras prácticas cotidianas y abolir aquellas que sean innecesarias, como el empleo de detergentes y químicos fuertes que pueden ser reemplazados por otros de origen fabricación natural.

La industria alimenticia es la más responsable de la producción de aguas residuales, y es un hecho que es de la que mayor servicio requiere el ser humano. Frente a esto debemos tomar conciencia de nuestras prácticas alimenticias y considerar algunas que bajen un

poco el consumismo de productos de fabricación altamente contaminante. Hoy en día la ciencia y la tecnología han avanzado muchísimo, pero se debe reflexionar sobre que tanto nos favorecen los avances en temas como la salud y el bienestar nuestro y de nuestros hijos.

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