presentacion douglas laing agua 2013 octobre 17 2013 (1) (1) biorremediacion de las aguas residuales...
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Conferencia
Salvación del Río Cauca: Biorremediación de las Aguas
Residuales Regionales
Douglas Laing Ph.D.
Agua 2013 Seminario Internacional
Calidad del Agua:
Retos ante los Riesgos Ambientales Octubre 17 de 2013
Club Campestre, Cali Colombia
Un modelo alternativo a los sistemas convencionales para los
municipios del trópico que están vertiendo sus aguas residuales
domésticas a los ríos, lagos y humedales.
2
Conferencias acerca de los conceptos
centrales fueron presentadas anteriormente
por el autor en los siguientes foros y talleres en Cali. Taller Proyecto Switch CINARA. Universidad del Valle, Nov.19 2008
http://calienswitch.files.wordpress.com/2008/05/informe-taller-03-nov-19-081.pdf
Foro Municipal de la Escuela de Salud Pública Mayo 30 2012 El Agua Potable de Cali: Defectos de Nacimiento como Indicadores de Salud Pública,
http://saludpublica.univalle.edu.co/Logros/Publicaciones/568_douglas_laing__foro_agua.pdf
Foro del Concejo Municipal y Controlaría General de Cali
Ciclo de Conferencias : El Agua Asunto de Todos, Feb. 20 2013
Conferencia Centro Interdisciplinario de Estudios de la Región
Pacifico (CIER) de la U. Autónoma del Occidente, Abril 24 2013
Conferencia en el Programa de Doctorado Interinstitucional en
Ciencias Ambientales, Biblioteca Departamental, Mayo 22 2013
Conferencista invitado por la Sociedad de Mejoras Públicas de Cali,
Agosto 14 2013
3
Propósito de la Conferencia
Definir las características técnicas, físicas y
económicas de un modelo alternativo para una
planta de biorremediación a nivel regional que sea
eficiente y económica para la ciudad de Cali y los
vecinos.
Una planta que tenga capacidad para remediar las
aguas efluentes de la existente PTAR Cañaveralejo y
eventualmente las aguas mezcladas contaminadas
en todos los canales fluviales existentes en la
ciudad.
Una planta con capacidad para tratar las aguas
residuales domésticas urbanas de los cuatro
municipios vecinos como Yumbo, Palmira y Rozo,
Candelaria y Villa Gorgona, y Jamundí.
4
Propósito…Una planta de biorremediación
a nivel regional ubicada en ~800ha de
suelos salinas cerca de Palmaseca
Un paradigma innovativo
5
Contaminantes orgánicos de las aguas vertidas
al río Cauca desde Cali y estimaciones
desde los municipios vecinos
Fuentes de aguas residuales (Informe del Proyecto Switch 2009)
DBO5
toneladas
diarias
%
Canal Sur (Bombeo requerido) 14,2 16
PTAP Puerto Mallarino (Lodo y Bombeo) 7,2 8
PTAR Cañaveralejo (Bombeo existente) 45,0 51
Estación Paso Comercio (Bomba existente) 5,8 7
Colector Margen Izquierda (Bomba existente) 10,9 12
Estación Floralia (Bombeo existente) 4,4 5
Total desde Cali (excepto el rio Cali) 87,5 100%
Total desde Yumbo, Palmira y Rozo, Jamundí,
Candelaria y Villa Gorgona, Zona Franca
y Aeropuerto (Estimado en base de población)
~22,5
Total Cali y Regional 2013 ~110 t/día
6
El Ing. José Cerón, Jefe de Aguas Residuales de
Emcali fue entrevistado por el periódico
El País el 24 de abril 2013
“La PTAR Cañaveralejo de Cali
necesita $240 millones de dólares
para descontaminar las aguas efluentes
vertidas diariamente al río Cauca.
EMCALI urgen US$240 millones
para el proyecto. Bonos verdes
apoyarán iniciativa”.
http://www.elpais.com.co/elpais/cali/noticias/ptar-cali-necesita-240-
millones-dolares-para-descontaminar-aguas-del-rio-cauc
7
Imagen de la PTAR Cañaveralejo con efluente de la existente
primera fase de tratamiento el 9 de julio 2012, ahora con
más de 50t diarias de material orgánico (DBO5) en 2013
La mancha negra de
la PTAR Cañaveralejo
USD $240 millones
solamente para
resolver esta
contaminación
del río Cauca
y este ?
Fase 1
51%
de AR
Cali
8
Gastando USD $240 millones
en la segunda fase de la
PTAR Cañaveralejo no se va a
mejorar la situación para Cali
relacionada con los recortes
del servicio de agua potable
desde las PTAPs
Puerto Mallarino y Río Cali.
La PTAR Cañaveralejo
está situada a 3,2 km
abajo de la
PTAP de Puerto Mallarino
Nuestro problema más crítico
para las PTAPs de Cali
es el 90% de la contaminación
del río Cauca derivada del Canal
Sur situado 11 km arriba de
Puerto Mallarino.
9
Turbiedad asociada con escorrentías y contaminaciones orgánicas
desde la cuenca del río Cauca abajo de Salvajina, especialmente
desde el río Paló: Menos del 10% de los cortes desde 2003
Contaminación desde Cali con aguas residuales y
desechos sólidos principalmente desde el Canal Sur:
Más del 90% de los cortes desde 2003
Las dos causas principales de las ~40 suspensiones
generalizadas del servicio de agua potable
por causas ambientales en Cali en 2012.
10
Reservorio de Puerto Mallarino desde 2008 Los 80,000m3 no fueron suficientes para evitar la suspensión
de agua potable en Cali, con ~40 cortes generalizadas en 2012. Cada
una de estas interrupciones causa más daños al viejo acueducto por
las altas presiones asociadas con los Golpes de Ariete durante
las restauraciones del servicio.
11
Con los canales fluviales constantemente fétidos en casi todas
de las Comunas bajas, Cali nunca podrá realizar el sueño de
ser una ciudad moderna, próspera e incluyente.
Barrio San Judas
Comuna 10
Estrato 3
12
Según el borrador del POT de Cali de 2013, un promedio de
10,8 toneladas de DBO5 son vertidas al río Cali diariamente,
derivadas de las fuentes informales de las aguas residuales
especialmente desde la subcuenca del río Aguacatal.
Es crítico de conectar estas fuentes de AR con el sistema
de alcantarillado de Cali.
Recientemente (Julio 2013) durante días soleados y en tiempos
secos el olor del río Cali fue especialmente insoportable
Pero estos problemas inmediatos son parte de una
cadena de factores ambientales y sociales: Principalmente deforestación y la luego la ganadería
extensiva en las laderas de las Cordilleras Occidental y
Central en la cuenca del río Cauca.
Erosión y degradación de más de 50% de los suelos de las
laderas.
Pérdida de biodiversidad en los bosques Andinos,
Asentamientos informales en Cali, minas de carbón, oro,
canteras y drogas ilícitas.
Falta de suficiente caudal desde Salvajina en momentos
críticos para diluir la contaminación.
El cambio del microclima en Cali por las urbanizaciones
sin vegetación.
El cambio climático mundial específicamente los efectos
de eventos de La Niña y El Niño cada vez más intensos,
13
Cali y Valle con los
Cambios Climáticos
El cambio climático mundial
exacerbado con los efectos
cada vez más intensos de los
episodios secos de El Niño
y lluviosos de La Niña.
Las sequias que viene
más probables cada vez más
generalizadas, largas y
intensas.
Los cambios graduales en el
microclima urbano de Cali,
causados por el calor
superficial de las
urbanizaciones etc., con
escorrentías cada vez más
intensas durante los aguaceros.
14
/
Jinbao Li, Universidad de Hawaii,
autor del estudio publicada en
Nature Climate Change 2013
Los estudios de dendrologia
desde el año 1300 DC indico que el
ENSO y el Cambio Climático Global
son muy asociados en el Siglo 20.
http://www.nature.com/nclimate/journal/v3/n
9/fig_tab/nclimate1936_ft.html
Ver tambien
https://scripps.ucsd.edu/news/12999
Ver Oscar Sanchez de Uninacional en
http://www.derivex.com.co/Capacitaciones/Memorias%20de%20Capacitaciones/ENSO%20CALI.pdf
Los aguaceros en el sur de Cali aparentemente son cada año
más intensos. Los Farallones están a 4100 msnm
y Cali está a 1000 msnm
El calor
de Cali
El Canal Sur …..es uno de los dos problemas más
serios e inmediatos para resolver en el
futuro de Cali con relación a los recursos
de agua potable y al tratamiento de las
aguas residuales, el otro es el de los…...
Lixiviados de Navarro
16
Análisis de los Lixiviados de Navarro Un problema muy grave que todavía no
tiene soluciones efectivas
Fuente: Viviana Valencia et.al. de CINARA
en Latinosan 2007
17
18
Canal Sur con el río Cauca
Promedio de 13,6 t DBO5
diario en marzo de 2007
Navarro
Lagunas de los
lixiviados
Canal Sur
PTAR Puerto Mallarino en 2008
La mancha negra
del Canal Sur
Bocatoma
19
La interacción hidráulica entre
el Canal Sur y el río Cauca
20
Condiciones típicas en el río Cauca relativamente
libres de contaminaciones desde el Canal Sur
Canal Sur con
caudal normal Río Cauca con caudal alto con descargas
de aguas residuales muy diluídas
(sin la mancha negra concentrada)
Condiciones típicas con lluvias generalizadas
y caudales normales del Canal Sur, pero sin aguaceros
fuertes en el sur de Cali y el río Cauca con suficiente
caudal para diluir las contaminaciones. Los sólidos
asentados al fondo esperando un aguacero.
21
Río con caudal
medio hasta abajo
Canal Sur con caudal alto después de los intensos
aguaceros en el sur de Cali que empujaron las aguas
residuales y los sedimentos en frente Agua del rio con mancha
negra grande que Puerto
Mallarino no es capaz de
procesar
22
Las condiciones típicas para la mancha
negra en el río Cauca desde el Canal Sur
El empuje de las aguas fluviales derivado de un fuerte
aguacero en el sur de Cali llevando las aguas residuales y
los sedimentos en el canal hasta el río, causando una
mancha negra indigestible para las plantas PTAR de
Puerto Mallarino y Río Cali 11 km abajo.
La Mancha Negra
Canal Sur con caudal alto después de un
período con caudal bajo y el río Cauca con
caudal mediano o bajo
23
Marzo 22-24 2005
Carga DBO5
Total: 13,6 t/dia
78% tiempo: ~7-12 t/d
6% tiempo: ~ 12-50 t/d
16% tiempo: ~ 68-120
t/d
Fuente: PMC-CVC
Vol. XV
Carga max. de DBO5 t/d
Evento de
aguacero fuerte
en el sur de Cali
El Canal Sur es muy dinámico con picos de caudal altos y muy
contaminados después de los aguaceros en el sur de Cali
Marzo 24 2005 El contenido del material
orgánico subió
hasta 600 mg/l DBO5
después de un aguacero
en el sur desde lo normal
de aprox. 50 mg/l
DBO5
mg/litro
Con
pico
en la
tarde
24
La Mancha Negra son las aguas residuales y desechos sólidos
que recibe el río Cauca especialmente provenientes del Canal Sur.
Caudal del río Cauca
medio o bajo
Aguacero fuerte en la noche
anterior en el sur de Cali
Condiciones típicas
La Famosa Mancha Negra
25
Google Earth
Canal Sur con el
Río Cauca
Imagen de
Julio 8 2012
La mancha negra ha
crecido más, desde los
estudios hechos por
CINARA en 2005, esta
imagen fue tomada
durante un período
muy seco en 2012, sin
ningún aguacero en el
sur de Cali
La mancha negra
del Canal Sur
CVC 22 Julio 2012 en el sitio web: Período seco “Recordemos que en junio el nivel del río Cauca registró un 38% por debajo de
los niveles históricos de ese mes; factores que unidos acumulan los déficit de
meses anteriores dando las primeras alertas de la magnitud de la situación.”
Hay suficiente agua en el río Cauca para Cali por
medio de Salvajina especialmente cuando
exista una coordinación efectiva entre la
administración de la represa y Emcali. Esta es una propuesta alternativa a las siguientes
opciones muy costosas en discusión como: Una represa en la cuenca del río Cali.
Traer agua desde el río Timba por gravedad
Una represa y planta en la cuenca del río Pance
La segunda fase de la PTAR Cañaveralejo no es necesaria.
Construcción de otra PTAP de agua potable antes de 2025
Construcción de otra PTAR en el sur de Cali.
Nuevos reservorios de emergencia para las PTAPs de Cali.
PTARs nuevas para los municipios de Palmira y Rozo,
Candelaria, Yumbo y Jamundí
El cambio en la posición de la bocatoma de PTAPs es un
opción dependiendo del progreso con el Canal Sur.
26
27
La separación temprana de las
aguas residuales y las aguas lluvias
Uno de los conceptos de fondo de esta propuesta es el
de separar, lo más temprano que sea posible, las aguas
residuales de las aguas lluvias para que los ríos y los canales
fluviales estén listos y libres para recibir las aguas de los
fuertes aguaceros que serán constantes en el futuro y, al
mismo tiempo facilitar el tratamiento de las aguas residuales
sin las complicaciones dadas por los caudales
muy variables del Canal Sur et al.
Con menos caudal en promedio pero con
la misma carga orgánica esta propuesta es
físicamente y económicamente más viable.
28
La cloaca permanente
que es el Río Cañaveralejo desde la Sirena
http://calienswitch.files.wordpress.
com/2008/05/informe-taller-03-
nov-19-081.pdf
29
Los barrios informales de
las laderas del sur Cali
Estaciones de Bombeo
antes del Canal Sur
Típicamente
La Sirena
Típicamente
Los Polvorines
Rio Cañaveralejo
Rio Meléndez
30
El barrio Polvorines
en la cuenca del
río Meléndez Instalando un servicio de
alcantarillado doméstico en
esta geográfica humana es algo
imposible dentro de cualquier
escenario de costos.
31
Las tuberías son relativamente fáciles de instalar
en las riberas del Canal Sur.
Canal Sur con Autopista Sur.
Estación de bombeo con desarenadora
que bombea las aguas residuales
hasta la tubería con sensores que
detectan aguas concentradas
Río Meléndez con
Autopista Simón
Bolívar con estación
de bombeo también
Río Cauca
Navarro
Tuberías instaladas encima
de la ribera del Canal Sur
Canal Sur PTAR Palmaseca
32
Tubería encima
del nuevo
jarillón
El nuevo
Jarillón La propuesta en Cali es
para instalar la
tubería nueva
requierida para AR
encima de los 17,5 km
del nuevo jarillón hasta
las estaciones de
bombeo existentes
cerca del
Paso de Comercio y
luego vía tuberías
nuevas hasta la PTARR
cerca de Palmaseca. Conexión con el
río Melendez.
Conexión con el
río Cañaveralejo
y el Canal del
Ferrocarril.
33
Estimaciones provisionales de las nuevas tuberías
requeridas para las aguas residuales de Cali
Conexiones entre Largo
km
Diámetro
cm
Alturas
msnm
Efluente de la PTAR Cañaveralejo bombeada
directamente hasta la PTARR Palmaseca
(bajo el puente nuevo del Paso del Comercio,
la Recta Palmira y la carretera a Rozo)
12,5 180 953
hasta
950
Tuberías instaladas encima del nuevo jarillón
del río Cauca e interconectando las
siguientes estaciones de bombeo.
EB Canal Sur (2 bombas nuevas requeridas),
EB Puerto Mallarino (bombeo existente),
EB Floralia (bombeo existente) hasta la
EB Puente del Comercio (bombeo existente)
19,0 90
956
hasta
952
EB Puente del Comercio hasta PTARR
Palmaseca (bajo el puente nuevo del Paso del
Comercio) vía la Recta Palmira y la carretera
a Rozo (con AR de Palmira conectada)
10,2 180 952
hasta
950
Recuperación del Canal Sur y los Caños de Cali
Una ventaja de la remoción de las aguas residuales de los
caños y del Canal Sur es que durante períodos más secos
la limpieza del fondo y la reparación de las lozas se
facilita enormemente (cuando el canal está libre de la
mayoría de las aguas) permitiendo un mayor acceso de la
maquinaria pesada al fondo del canal. De esta forma los
canales limpios funcionarán mejor durante los aguaceros
con menos inundaciones.
Nota: Cercas paisajísticas a los dos lados del Canal Sur
son esenciales en áreas donde hay vertimientos de sólidos
y cerca de la Galería Santa Helena y otros.
34
35
La Capacidad de Bombeo de las Aguas Residuales en las
Estaciones de Bombeo de Cali, Tipo de Aguas y Capacidad instalada (m3/s)
Navarro (Residual) 8,0
Cañaveralejo (Residual) 6,0
Aguablanca (Residual) 2,8
Calipso (Mezcla) 4,2
Floralia (Mezcla) 11,0
Paso Comercio (Fluvial) 33,2
Guaduales (Fluvial) 8,0
Puerto Mallarino (Fluvial) 18,0
Las bombas del Paso del Comercio son aptas para hacer
eficazmente el bombeo de las aguas residuales concentradas hasta la PTARR Palmaseca.
Fuente: Proyecto Switch, 2009, y EMCALI, 2007b
36
El Bombeo
El transporte de las
aguas residuales por
tuberías por gravedad
es factible en algunos
de los municipios y en
otros el costo de
bombeo probablemente
sea reducido por la
existencia de
diferencias en altura.
El sitio propuesto para
la PTARR en
Palmaseca es el más
bajo en altura de todos
los sitios fuentes en
este plan.
PTARR 950m
Zona de
Expansión
de Cali y
Jamundí.
Palmira
1000m
Rozo 960m
Yumbo 960m
Jamundí 980 m
Candelaria
966m
Paso de
Comercio
952 m
37
Las Tuberías
Los entre 90 km de
tuberías compartidas
por los municipios para
una planta regional
de biorremediación
son de diferentes
dimensiones
dependiendo de la
demanda. Son muy
fáciles de instalar
paralelas a las
principales carreteras
de la malla vial y sobre
el nuevo jarillón del
río Cauca en el caso
de Cali.
PTARR 950m
Zona de
Expansión
de Cali y
Jamundí.
Palmira
1000m
Rozo 960m
Yumbo 960m
Jamundí 980 m
Candelaria
966m
Paso de
Comercio
38
Salinización de las tierras del valle del río Cauca
El uso excesivo de agua en sistemas de riego por gravedad es uno de los
factores responsables para la salinización. Hay indicios de que el área plana
salinizada en 2013 es mayor a 85,000 ha en el Valle del Cauca geográfico.
Ver… http://www.arcgis.com/home/item.html?id=04dd9a96f2fb45c5a7933c737854c4ba
Foto: Fredy Martinez, Univalle
Zona salinizada
cerca de Palmaseca
de 800 ha aprox.
ahora parcialmente
colonizada con
arbustos pioneros
adaptados a suelos
salinos/sódicos
especialmente
Prosopis julifera
a la derecha en
esta foto y al fondo Zona 10 km al sur oeste de Rozo
39
Palmaseca Valle del Cauca. Aprox. 800 ha de tierras salinizadas
arcillosas tipo montmorillonita, tierras improductivas a bajo costo.
río Cauca
Palmaseca
Hay más de 85,000 ha de suelos planos
salinizados en el valle plano geográfico
del río Cauca de 365,000 ha
Aeropuerto Palmaseca
Vientos del norte o
noroeste 90% del tiempo
Rozo
4 km
40
800 ha aprox.
Palmaseca
Río Palmira
Rozo
Yumbo
Zona con suelos
moderadamente
salinos con
menos de
8 dSm-1 y casi
libres de sales
fuertes en el
subsuelo
Ver los mapas de CVC y Agustín Codazzi http://www.arcgis.com/home/item.html?id=04dd9a96f2fb45c5a7933c737854c4ba
Río Cauca
Viento del N
90% tiempo
Zona con
suelos muy
salinos en
todo el
perfil
Los suelos del posible sitio para la PTARR Palmaseca
41
Tratamiento 1.1
Lagunas Anaeróbicas
con ≈60% remoción
orgánica
2. Humedal
`Construído
con ≈ 50%
remoción con
Sauces
3. Humedal
Construído con
Caña Brava
≈40% remoción
4. Laguna de
Juncos como
Typha spp.
≈30%remocion
Cuatro Etapas de
Biorremediación
Agua efluente
con aprox. 2%
del contenido
contaminante
del afluente
1 Dr. Miguel Peña CINARA en http://www.bvsde.paho.org/bvsaidis/mexico26/ii-103.pdf
El modelo propuesto para la Planta de Biorremediación Regional
El estudio de los suelos en Palmaseca
El estudio previo1 de los suelos de EMCALI para la
nueva laguna de reserva en Puerto Mallarino indica
que los suelos de las riberas del río Cauca son
bastante impermeables por razón del alto contenido
de arcilla
En una zona de ex-humedales con meandros de los
ríos, la arcilla está siempre presente en los suelos
superficiales.
Estudios químicos y físicos del suelo obviamente son
necesarios antes de la construcción de las lagunas
anaeróbicas en Palmaseca.
La tierra arcillosa compactada es un excelente
substrato impermeable de muy bajo costo.
1http://emcalinet.emcali.com.co/contratacion/publico/index.php?_a=
archivos. descargar&idproceso=1764&idarchivo=1827&
42
Tratamiento Primario Tratamiento primario de las aguas residuales
regionales en lagunas anaeróbicas
Función: Reducir significativamente los
materiales orgánicos sólidos y los
contaminantes orgánicos solubles
de las aguas residuales de la región.
43
44
Las Ventajas y Desventajas
de Lagunas Anaeróbicas
Las lagunas anaeróbicas son muy rentables en las tierras baratas
Las lagunas requieren más tierras que las otras alternativas.
Usan menos energía que los otros métodos de tratamiento.
Generalmente son muy simples de operar y mantener.
Pueden manejar flujos intermitentes.
Muy eficaces en eliminación de material orgánico y organismos.
Eficientes en climas tropicales como el valle.
El mantenimiento es crítico para control de zancudos y olores.
No efectivas en remoción de metales pesados y nutrientes.
El efluente a veces contiene algas y requiere control.
Los olores pueden molestar durante floraciones de algas.
Laguna anaeróbica de un máximo
de 12 ha de 4 m de profundidad para
las Aguas Residuales del Canal Sur Carga de DBO5 Canal Sur1 (muestras de Marzo 2007)….13,610 kg/día
DBO5 capacidad potencial en lagunas 2 ...............~100-300 g /m3/día
DBO5 Canal Sur (promedio sin los efectos de aguaceros)……..40 mg/L
Capacidad de 1 ha de 4 m de profundidad…………………..3,000 kg/día
Capacidad de 5 ha de 4m de profundidad………………..~15,000 kg/día
Área mínima de la laguna para el Canal Sur (~15 t/día DBO5)….~ 5 ha
Área max. de laguna requerida con caudal de ~1,3 m3/s.………..12 ha
Tiempo de residencia hidráulico (TRH) con 12 ha………………….1 día
Remoción potencial DBO5 con 1 día de residencia de aguas….. ~70%
1 Informe Ejecutivo Univalle/EMCALI EICE ESP Noviembre 2007 2 Design Manual for Tropical Stabilization Ponds: UNEP/Denmark 2005
45
Propuesta para la PTARR Palmaseca
Lagunas anaeróbicas de 4 m de profundidad
Los estimados 110 toneladas regionales de
DBO5 diaria requiere aprox.100 ha mínimo y
un día de residencia hidráulica para 70 %
remoción (con 150 ha para seguridad).
46
47
Aguas residuales de Cali desde
la salida de la PTAR existente, el Canal Sur y
el resto de los canales con aguas residuales.
AR del AEROPUERTO
Río Cauca Cuaternaria
Lagunas de 1m de
polishing
Secundaria Humedales construídos
tipo FSLH de 25 cm
Tratamiento Primario Lagunas anaeróbicas de 4m
≈ 150 ha
AR de
ROZO
YUMBO
Terciaria Humedales construídos de 30 cm
Tipo FSLH con Caña Brava
Planta Regional de Biorremediación
de Aguas Residuales en 800 ha.
Zona periférica de
amortiguación sin AR
FSLH Flujo superficial
libre horizontal
FSSH Flujo
sub-superficial
horizontal confinado
48
Graba
Suelo arcilloso
Substrato de tierra
~35
cm
~50
cm
Substrato impermeabilizado
Flujo de Aguas R.
Flujo de Aguas R.
Tipos de Humedales
Construídos
Humedales construídos mundialmente
de tipo FSLH son muy eficientes y muy
económicos donde la tierra no es costosa
La eficiencia promedio en remoción de contaminantes en sistemas
operacionales de FSLH de 85 sistemas municipales, la mayoría
primarios o secundarios, en zonas subtropicales y templadas de
Australia, Canada, China, Holanda, Nueva Zelandia,
Polonia, Suecia y U.S.A
Fuente: Jan Vymazal, Margaret Greenway, Karin Tonderski, Hans Brix, Ülo Mander en
Wetlands y Natural Resource Management: Springer 2006
Parámetros Aguas
Afluentes mg/l
Aguas Efluentes
mg/l
Eficiencia de remoción
%
Mat.Org. DBO5 34,0 9,5 70
Sólidos Suspendidos 53,0 14,4 73
Nitrógeno (N Total) 14,3 8,4 52
Pósforo (P Total)
4,2
2,1
49
49
Biorremediación
de aguas residuales
en sistemas de FSLH
Tratamiento secundario de las aguas residuales
por medio de humedales construídos de tipo
Flujo Superficial Libre Horizontal (FSLH) Ventajas de FSLH : Económico para instalar y operar donde la tierra
no es muy costosa y donde los suelos son arcillosos, especialmente
con arcillas de montmorillonita, los olores con aguas secundarias no
son serios, los zancudos son controlados por la macrofauna (sapos
etc.), pueden sembrarse árboles y otras especies acuáticas con muy
amplio rango de especies adaptadas a humedales, cada una de las
especies con sus propias ventajas en la remoción de contaminantes
orgánicos e inorgánicos específicos.
Desventaja de FSLH: Requerimiento de un área más grande de tierras.
Fuente: Jan Vymazal, Margaret Greenway, Karin Tonderski, Hans Brix,
Ülo Mander en Wetlands y Natural Resource Management: Springer 2006
50
Humedales construídos con Bosque de Árboles Keith G. E. Bolton and Margaret Greenway
Water Science and Technology
Volume 39, Number 6, pp. 199-206 (8) (1999)
Sistema FSLH dominado por árboles de
Melaleuca quinquenervia y M. alternifolia
en el subtrópico de Australia
Afluente:
Agua residual doméstica primaria con DBO5 ~60 mg/l
Efluente :
Remoción de DBO5………………. 98%
Remoción de SST………………... 99%
Remoción de Nitrógeno………….. 54%-84%
Remoción de Coliformes Fecales.. ~99%
51
Municipio Bahía de Byron, Australia
La calidad del agua residual efluente municipal tratada a nivel secundario
en un humedal construído tipo FSLH por medio de resembrados con
árboles de especies de los humedales naturales entre 2005 a 2011 http://waterandcarbon.com.au/sewage-treatment/west-byron-integrated-water-
management-reserve-wetlandales naturales.
2005-2011 Tot.N
mg/L
Tot.P
mg/L
NH4
mg/L
DBO5
mg/L
Solidos
mg/L
Promedio 0.84 0.17 0.05 2.0 2.0
Humedal construído FSLH sembrado con
Melaleuca quinquenervia haciendo tratamiento de aguas residuales
en Australia
www.ipweanswconference.com.au
http://gesad.ufsc.br/papers/IWABoltoK.
53
Los sauces son excelentes en suelos salinos Willow vegetation filters for wastewater treatment and soil
remediation combined with biomass production.
Pär Aronsson y Kurth Perttu
The Forestry Chronicle (2001) Vol. 77(2): 293-299
Los humedales construídos sembrados con árboles de rápido
crecimiento como los sauces…..están dando unas
alternativas muy importantes para el tratamiento de aguas
residuales y lixiviados. La capacidad de remoción,
especialmente en el caso de nitrógeno, es muy alta, y el
ecosistema promueve la denitrificación en la zona radicular.
Tiene una absorción altamente selectiva de metales pesados,
especialmente cadmio. Además, los sauces tienen una alta
tasa de evapotranspiración para facilitar cargas pesadas, por
ejemplo, de lixiviados de un basurero……. y en muchos casos
los filtros de vegetación son más rentables que los métodos
de tratamiento convencionales……..
54
Las Ventajas de los Sauces Willows beyond Wetlands: Uses of Salix species for environmental projects
Yulia Kuzovkina and Martin Quigle de Ohio State University
Crecimiento muy eficiente con alta conversión de radiación solar.
Raíces amplias y fibrosas.
Altas tasas de evapotranspiración.
Absorción eficiente de nutrientes, especialmente nitrógeno.
Capacidad para facilitar la denitrificación en la zona radicular.
Tolerancia a suelos saturados en la zona radicular. .
Facilidad de propagación vegetativa desde rebrotes.
Vigoroso restablecimiento después del corte.
Resistencia y acumulación de altos niveles de metales
Cr, Cd, Cu, Zn, Ni, Pb, Fe.
Algunas especies de sauces son tolerantes a condiciones de suelos
salinos (Ver Hangs. et al. 2011Water, Air, and Soil Pollution (2005) 162:183–
204 http://www.cag.uconn.edu/plsc/plsc/willows.pdf)
Salix humboldtiana Sauce llorón nativo del
valle del río Cauca
Salix dasyclados X Sauce de la India tolerante de
suelos y aguas salinas
56
Examining the salt tolerance of willow (Salix spp.) bioenergy
species for use on salt-affected agricultural lands. Hangs et al. Canadian Journal of Plant Science, 2011, 91(3): 509-517
Algunas especies de sauces,
como esta desde la India, son
muy tolerantes a condiciones
de suelos salinos con 8 dS/m ,
Sauce de Europa
Salix purpurea
Sauce de la India
Salix dasyclados X
http://pubs.aic.ca/doi/full/10.4141/cjps10135
57
Use of constructed wetland systems with
Arundo donax for polishing high salinity
tannery wastewater
Cristina Calheiros and Hans Brix et al.1
1https://www.researchgate.net/publication/51828861_Use_of_constructed_wetland_systems_wi
th_Arundo_and_Sarcocornia_for_polishing_high_salinity_tannery_wastewater?ev=prf_pub
Arundo donax…Caña Brava
La caña brava es resistente a la salinidad
y es utilizada para la biorremediación
de aguas residuales salinas.
58
Tratamiento Etapa 4 con 100 ha de lagunas abiertas de polishing
de 100 cm de profundidad sembradas o invadidos
con plantas de juncos y buchón et al.
Los sapos et al. hacen
control de los zancudos
Desde la PTARR… Las aguas efluentes
tratadas puede ser vertidas al río Cauca o
usadas para riego con menos de 4 mg por
litro de DBO5, casi cero de SST y muy
bajos contenidos de N+P+K, Cadmio,
Plomo y Mercurio et al.
59
Aguas residuales de Cali desde
la salida de la PTAR existente, el Canal Sur y
el resto de los canales con aguas residuales.
AR del Aeropuerto
Río Cauca Cuaternaria
Lagunas de 1m de
polishing con
macrofitos
especialmente juncos
como Typha en ≈100 ha
Secundaria Humedales construídos
tipo FSLH de 25 cm
sembrados con sauces
tolerantes de sal
en ≈ 200 ha
Tratamiento Primario Lagunas anaeróbicas de 4m
Disponible ≈ 250 ha
Estimada provisional máximo
de 150 ha suficiente en 2013
AR del
ROZO
YUMBO
Terciaria Humedales construídos de 30 cm
Tipo FSLH, sembrados con la
Caña Brava en ≈100 ha
Planta Regional de Biorremediación
de Aguas Residuales en 800 ha.
Zona periférica de
amortiguación sin AR
sembrada con árboles
tolerantes de suelos
salinos en ≈120 ha
AR Parque del Valle
60
El concepto general es para una planta regional de
biorremediación con niveles primario, secundario,
terciario y cuaternario de tratamiento de aguas
residuales en aprox. 800 ha de tierras salinizadas.
Obviamente estos son conceptos preliminares y
los componentes son ideas para investigar y
refinar especialmente con relación a las
posibles alternativas.
61
Aireación muy superficial (5 a 10 mm) de las lagunas anaeróbicas
vía equipos flotantes automáticos con paneles solares es una
excelente manera para reducir al mínimo los olores y los zancudos,
pero solamente donde no haya nata de grasas presente. http://cat.inist.fr/?aModele=afficheN&cpsidt=2648948
http://www.reliantwater.us.com/Assets/PDF/WQA%20Ind%20Lagoon%20Concept%20Paper.pdf
https://www.usabluebook.com/p-334113-aeromix-lumenaer-se-aerator-solar-and-electric-power.aspx
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925857403001058
El problema de los olores
Análisis de Aguas Residuales del Canal Sur Fuente: Proyecto PMC/CVC
pH....6.8-7.0
DBO5 mg/l ….6,9 hasta 66,4
DQO mg/l 18,3 hasta 190,0
SST mg/l…..21,0 hasta 192,5
Cd mg/l… < 0,03
Pb mg/l…. 0,29
Cr mg/l…. 0,40 (Alto)
Hg mg/l…. 2,48 (Alto)
Grasas/Aceites….. 3.8 hasta 90,5 mg/l
62
63
La eficiencia de una combinación de lagunas
anaeróbicas y humedales construídos aeróbicos en
las zonas tropicales como el Valle del Cauca.
Las lagunas anaeróbicas funcionan en condiciones favorables
para el desarrollo de bacterias metanogénicas con rango óptimo
entre 25o a 40ºC. La actividad anaeróbica disminuye
rápidamente a temperaturas por debajo de 15o C.
Las lagunas anaeróbicas funcionan mejor con un pH entre 6,6 a
7,6 pero más de pH 6,2.
La alcalinidad debe estar comprendida entre 1,000 a 5,000 mg/L
Los humedales construídos son aeróbicos con temperatura
óptima más baja que las lagunas por razón a que el contenido de
oxígeno es bajo en las aguas calientes.
Los humedales con la sombra de árboles en el valle tienen
temperaturas estimadas de aguas residuales entre 22oC y 23oC.
La temperatura promedio ambiental de Palmaseca está entre 240
y 25o C a 950 msnm, es una condición casi perfecta para una
combinación de sistemas eficientes de biorremediaciones
anaeróbicas y luego aeróbicas para todo el año.
http://water.epa.gov/scitech/wastetech/upload/2002_10_15_mtb_alagoons.pdf
La coordinación e integración con la reconstrucción
del nuevo jarillón es crítica
65
Los Costos El concepto del autor es que hay soluciones
para esta región del valle que demandan
muchísimo menos de los anunciados USD $240
millones necesarios solamente para construir la
segunda fase de la PTAR y luego los muy altos
costos de la operación de una planta de lodos
activados incluyendo la disposición de los
residuos sólidos contaminados.
Las primeras estimaciones del costo de esta
alternativa de biorremediación regional están
entre USD $70 y $80 millones.
Los costos operacionales y mantenimiento
son estimados en menos del 10% con relación
a la alternativa convencional
66
Posible sitio para la PTARR Palmaseca
El precio promedio por hectárea de las tierras agrícolas
del valle geográfico plano en 2013 es del orden de
$45 millones de pesos, pero el precio real de estas tierras
salinizadas, teniendo en consideración la muy baja o
nula productividad, es del orden máximo de $15 millones
por hectárea, para un máximo de ~$7millones USD para
las 800 hectáreas.
Foto aérea de la planta PTAR Cañaveralejo (Agosto 2000)
Los canales cloacas fétidos al frente de la PTAR
van a quedar igual después de la inversión de más de
$240 millones de dólares para construir la Fase 2.
Sitio para Fase 2
Canal
Fluvial: Una
Cloaca
Fétida
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El Estadio de Palmaseca puede ser el centro de un parque
recreativo y educacional más grande para los caleños y palmireños
(vía conexión con el MIO) con apoyo de riego (usando aguas
tratadas) de los suelos salinizados del sitio para sembrar el pasto
muy bonito de Paspalum vaginatum (resistente a la sal)
y los magníficos Samanes.
1,8 km sureste de la PTARR Palmseca
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Cali y el Valle del Cauca necesitan más espacios naturales, recreacionales
y educacionales para los habitantes con menos recursos económicos.
Club Campestre para los estratos 1 a 3
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“El esfuerzo de poner la casa en orden ha
generado un ambiente de confianza y
apertura al sector privado que hoy vemos
con satisfacción, y es destacado por una
publicación de la talla del Financial
Times”, afirmó el alcalde,
Rodrigo Guerrero Velasco (marzo 8, 2013)
El concepto del autor ……. Sin agua potable de muy buena calidad
y disponible constantemente, este futuro muy promisorio
es un sueño imposible de realizar.
Cali necesita respuestas urgentes y la
formulación de un plan rápidamente
alcanzable para solucionar los problemas
sanitarios de la cuidad. La situación es crítica
en este momento, especialmente antes de las
decisiones finales relacionadas con la
construcción de la segunda fase de
la PTAR y el nuevo jarillón de Cali,
antes de la construcción de la PTAR
de Palmira y antes del próximo
evento severo de El Niño
Gracias [email protected]
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