MODULO MANEJO INTEGRADO DEL AGUA

TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

YENNY ADRIANA VELAZQUEZ CANTOR

CLAUDIA PATRICIA URBANO MAURY

PABLO ALONSO BOTERO ALVAREZ

MARLON ALFONSO ALVAREZ BLANCO

DOCENTE: DR. NELSON RODRIGUEZ VALENCIA

UNIVERSIDAD DE MANIZALESFACULTAD DE CIENCIAS CONTABLES, ECONOMICAS Y

ADMINISTRATIVASMAESTRIA EN DESARROLLO SOSTENIBLE Y MEDIO AMBIENTE,

COHORTE XIIIMANIZALES

MAYO DE 2015

1. RESUMEN

Es común que en todo nuestro territorio nacional se contaminen las fuentes de agua

debido a los vertimientos que se descargan en estas, lo cual genera, que se afecte la calidad

de las agua y pongan en riesgo la salud de las poblaciones. Esto hace que sea necesario

diseñar y construir sistemas de tratamiento de aguas residuales, que ayuden a aportar en la

solución de la problemática ambiental.

El concepto de calidad del agua, es entendido a un conjunto de características físicas,

químicas y biológicas, que hacen que el agua sea apropiada para unos usos determinados.

Las actividades humanas, generan efluentes residuales que son vertidos a unos sistemas o

flujos hídricos de origen natural, por lo que se hace necesario establecer criterios de

calidad, que permitan tratar las aguas, antes de ser enviadas o evacuadas a un sistema

receptor. La presión existente hoy en día sobre el recurso más valioso sobre el planeta ,

exige que toda clase de aguas sean devueltas al sistema o reutilizadas efectivamente en

otros sectores, esto exige el uso de determinadas tecnologías , que dependen del destino que

se quiera dar a las aguas residuales.

En el presente escrito se detallaran las tecnologías existentes para el tratamiento de

aguas residuales, se realizó un análisis de los sistemas basados en lagunas de estabilización,

para el tratamiento de aguas residuales domésticas en especial al único sistema

implementado en el municipio de Abrego Norte de Santander de la región del Catatumbo;

de igual forma se puntualizó en el tratamiento de aguas provenientes de la actividad del

curtido de pieles.; el sistema de tratamiento de aguas provenientes de la actividad del

cultivo de café en la zona cafetera del Departamento de Caldas y de las aguas residuales de

la actividad de porcicultura.

2. INTRODUCCION

Una de las medidas fundamentales para prevenir la contaminación del recurso hídrico,

consiste en evitar el vertimiento de aguas residuales sin tratamiento a los cuerpos de agua.

Es conocido que el agua debido a sus propiedades fisicoquímicas, se comporta como un

agente que disuelve diversos compuestos químicos, en mayor o menor proporción o que

arrastra diversas sustancias.

Las evaluaciones reportan que los centros urbanos en Colombia captan alrededor de los

170 m3/seg de agua, de los cuales se pierden entre 40% y 50% regresando al ambiente en

forma de aguas residuales entre un 70% a 80% de las aguas consumidas. Se estima que en

Colombia se descargan diariamente cerca de 700 toneladas de carga orgánica del sector

doméstico urbano a los cuerpos de agua. MADS, 2014. El impacto que generan estos

vertimientos varia a lo largo del país, dependiendo de los vertimientos puntuales frente a la

capacidad de asimilación de los cuerpos de agua donde se vierten.

Actualmente existen diversos tipos de tratamientos, los cuales se pueden clasificar de

acuerdo a su naturaleza en físicos (por ejemplo filtración), químicos (por ejemplo

precipitación química) o biológicos (por ejemplo digestión anaerobia). Las etapas de

tratamiento de aguas residuales generalmente son el pre-tratamiento (ejemplo el

desarenado), el tratamiento primario (por ejemplo la coagulación); el tratamiento

secundario ( por ejemplo la digestión aerobia) y el tratamiento terciario o avanzado

(ejemplo la adsorción); pudiéndose utilizar diversas técnicas y equipos con los principios

indicados para remover sólidos, materias orgánicas y a veces, nutrientes de las aguas

residuales.La selección del tipo de tratamiento conlleva el conocimiento de la tecnología

utilizada en el proceso que genero las aguas residuales, los caudales a tratar (caudal

máximo, caudal mínimo, caudal promedio), el tipo de planta a utilizar, recursos financieros

para la implementación de equipos y uso de tecnologías disponibles.

3. OBJETIVOS

3.1 OBJETIVO GENERAL

Fortalecer nuestro conocimientos frente al manejo integral del recurso agua,

específicamente en los sistemas de tratamiento de aguas residuales , dentro de las temáticas

de la maestría en Desarrollo Sostenible y Medio Ambiente.

3.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS

Analizar y resumir las tecnologías disponibles para el tratamiento de aguas residuales.

Analizar el manejo de aguas residuales en una empresa de curtido de pieles.

Analizar las tecnologías existentes para el tratamiento de las aguas residuales

provenientes del beneficio del café.

Evaluar el sistema de tratamiento de aguas residuales domesticas del Municipio de

Abrego Norte de Santander.

Analizar el sistema de tratamiento de aguas residuales de la industria porcina.

4. MARCO TEORICO Y DISCUSION

4.1. SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES , PRINCIPIOS

El tratamiento de aguas residuales se convierte entonces en una manera de controlar y

disminuir la contaminación de los cuerpos de agua, donde estas son descargadas, con la finalidad

de remover de éstas la mayor cantidad de residuos que pueden causar contaminación y asegurar

de esta forma, que el cuerpo receptor tenga una calidad de agua tal que pueda sustentar los usos

que se le dé a dicho cuerpo de agua, aguas abajo de la descarga, de acuerdo a la normatividad

ambiental vigente (Cárdenas et al., 2005).

4.1.1 TRATAMIENTO PRELIMINAR: El objetivo del tratamiento preliminar es la

eliminación de solidos gruesos y otros materiales de gran tamaño que a menudo se encuentran en

las aguas residuales crudas. El tratamiento preliminar ayuda a eliminar o reducir el tamaño de los

sólidos en suspensión, disueltos o flotantes. Estos solidos pueden ser madera, papel, plásticos,

basuras, etc. Junto con materia fecal, se eliminan los sólidos pesados inorgánicos, tales como

arena grava, así como el metal o el vidrio.

4.1.2. TRATAMIENTO PRIMARIO: Está diseñado para eliminar los sólidos orgánicos e

inorgánicos por medio de los procesos físicos de sedimentación flotación, aproximadamente del

20 a 25% de la demanda de oxigeno bioquímico entrante (DBO), del 50 al 70% del total de

solidos suspendidos (SS) y el 65%del aceite y de la grasa se extraen durante el tratamiento

primario. Utiliza clarificadores o decantadores, que eliminan los compuestos orgánicos y solidos

inorgánicos sedimentables de las aguas residuales. El efluente contiene solidos orgánicos e

inorgánicos, principalmente coloidales y disueltos.

Algo de nitrógeno orgánico, fosforo orgánico y metales pesados asociados con los sólidos

también durante la sedimentación primaria, pero los componentes coloidales y disueltos no se

ven afectados.

4.1.3. TRATAMIENTO SECUNDARIO: El objetivo el tratamiento posterior de los

efluentes de tratamiento primario para remover materia orgánica residual y sólidos en

suspensión, en cuanto al tamaño de los sólidos, la distribución es casi 30% en suspensión, el 6%

coloidal, y cerca del 65% de solidos disueltos. El tratamiento secundario consiste en el

tratamiento biológico de aguas residuales, mediante la utilización de diferentes tipos de

microorganismos en un ambiente controlado. Una planta eficiente elimina del 85% al 95% del

efleunte de DBO y SS. Un efluente secundario promedio debe tener una DBO de 20 mg/L y una

DQO de 60 a 100 mg/L. El tratamiento secundario elimina aproximadamente el 65% de la DQO

del efluente.

4. 2. AVANCES EN EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

Si bien con el tratamiento secundario se eliminan la mayoría de DBO y solidos suspendidos

en las aguas residuales, el tratamiento en la mayoría de los casos es insuficiente para la

protección de las aguas receptoras, o para que estas aguas sean recicladas, por lo tanto se aplican

medidas adicionales a las plantas de tratamiento, para producir un efluente de mayor calidad, que

normalmente no se logra mediante procesos de tratamiento. Estos efluentes pueden ser usados en

procesos industriales o suministros de agua de refrigeración.

4.2.1. TEGNOLOGIA DE TRATAMIENTO DE MEMBRANAS:

Esta tecnología basada en membranas de separación de líquidos y sólidos, es un medio de

purificación y / o concentración de una gran variedad de fluidos de agua y aguas residuales. Se

basa en un proceso impulsado por la presión que se basa en el tamaño de los poros de la

membrana ( por lo general las películas delgadas o láminas de plástico con una estructura

microscópica con precisión de tamaño parecido al de una esponja) para separar los componentes

de la corriente de alimentación de acuerdo al tamaño de los poros.

4.2.2. TECNOLOGIAS DE DESALINIZACION:

Es un proceso que elimina los minerales disueltos (incluyendo pero no limitado a la sal), del

agua de mar, agua salobre o aguas residuales tratadas. Existen cinco técnicas básicas para

eliminar la sal y otros solidos disueltos en el agua: Destilación, osmosis inversa(RO),

electrodiálisis (ED), intercambio iónico IX) y la desalación por congelación. La Destilación y la

congelación incluyen la obtención de agua pura en forma de vapor de agua o de hielo, de la

salmuera. RO y las membranas ED se utilizan para separar las sales disueltas y los minerales del

agua. IX implica un intercambio de iones minerales disueltos en el agua con otros iones disueltos

más deseables, que pasan a través de resinas químicas.

Esta tecnología se utiliza para producir agua potable de fuentes subterráneas salobres y de

agua de mar, para mejorar los suministros de agua potable, para aguas de usos industriales y para

tratamiento de aguas residuales industriales y municipales antes de la descarga o la reutilización.

4.2.3 OSMOSIS INVERSA (RO)

En esta técnica el agua de alimentación es bombeada a alta presión a través de membranas

permeables, separando las sales de agua. El agua requiere de tratamiento previo para eliminar las

partículas que obstruyen las membranas. La calidad de agua producida depende de la presión, la

Concentración de sales en el agua de alimentación y la constante penetración de las membranas,

depende solo de la concentración de solutos y no de su tipo.

4.2.4 ELECTRODIALISIS (ED).

Con esta técnica el agua salobre es bombeada a bajas presiones, entre varios cientos de

membranas permeables a los iones planas, paralelos, que se ensamblan en una pila. Se pasa

corriente eléctrica por medio de electrodos en ambos extremos, esta corriente “hala” los iones a

través de las membranas y los concentra entre cada para de membranas alternante.

4.2.5 INTERCAMBIO IONICO (IX)

En este proceso, los iones indeseables en el agua de alimentación son intercambiados por

iones deseables, el agua pasa a través de los productos químicos granulados, llamados resinas de

intercambio iónico.

4.2.6 DESALINIZACION POR CONGELACION

Al agua salada se congela, el hielo se cristaliza a partir de agua pura, dejando la sal disuelta y

otros minerales en la salmuera de mayor salinidad, tiene le potencial de concentrar una gran

variedad de residuos o concentraciones mas altas con menos energía que cualquier otro proceso

de destilación. Implica cinco pasos:

Precoccion del agua de alimentación

Cristalización del hielo en aguanive

Separación del hielo de la salmuera

Lavado del hielo

Fusión del hielo

4.3 TECNOLOGÍAS PARA EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE

CURTIDO DE PIELES

4.3.1 PRECIPITACIÓN:

Hasta hace poco, el tratamiento convencional de efluentes de curtiembres aplicaba una

primera etapa de tratamiento en la que se precipitaba la totalidad de los efluentes utilizando sales

de hierro. En este proceso el sulfuro se precipita como sulfuro de hierro. Al mismo tiempo, se

precipita el cromo y las proteínas. El agua que sale de la sedimentación queda clarificada,

mientras que el DQO y el DBO5 se reducen en un 50% a 60%. No obstante, este proceso genera

una cantidad enorme de lodos que son muy propensos a la putrefacción y están altamente

contaminados por compuestos de cromo (unos 10 a 50 g por kg de materia seca), lo que

significa que únicamente pueden depositarse en un relleno sanitario especial para residuos

peligrosos. Precisamente por las grandes cantidades de lodos producidas y por problemas que

generan, es que este proceso suele utilizarse cada vez menos hoy día. La eliminación de sulfuros

suele hacerse mediante la oxidación catalítica, la que, a su vez se lleva a cabo a través del

oxígeno presente en el aire ambiental. Este proceso permite alcanzar fácilmente concentraciones

de sulfuro inferiores a 1 mg/l. El uso de óxido de manganeso como catalizador ha demostrado ser

muy eficaz. La gran ventaja de este sistema es que no produce residuos sólidos que luego deben

ser eliminados. En plantas modernas, generalmente, se incorpora esta alternativa de tratamiento,

pero solamente en aquellos casos de descarga indirecta.

4.3.2 RECUPERACION DE CROMO

El cromo se emplea tanto en el curtido y recurtido, como en el teñido. En las grandes

empresas, la recuperación de este cromo ha dado buenos resultados, ya que conlleva una

reducción tanto de los gastos para obtener dicha materia, así como de sus efectos contaminantes.

La precipitación del cromo se hace mediante soda (óxido de sodio) o cal, sustancias que actúan

como agentes neutralizadores.

El siguiente paso es la deshidratación mecánica del lodo escamoso que se produce,

no obstante, la precipitación puede hacerse igualmente con óxido de magnesio. lo que, sin

embargo, requiere el empleo de una técnica de precipitación especial, debido a que dicho

compuesto no es propenso a disolverse. La ventaja de este proceso consiste en que permite un

espesamiento mecánico del lodo, de manera que durante su rediso-Iución se produzca una

concentración de cromo suficientemente elevada.

En cualquier proceso de recuperación, sin embargo, habrá que cumplir con ciertos requisitos

básicos:

a. enjuagar bien el cuero en tripa antes de añadir el piquelado.

b. añadir curtientes de cromo que no contengan ningún enmascarante o aditivo.

c. utilizar bajas cantidades de grasas

4.3.3 SEPARACIÓN DE COMPUESTOS DE CROMO DE LAS AGUAS

RESIDUALES PROCEDENTES DEL TEÑIDO

a) Precipitación química:

La precipitación química mediante sales de aluminio o hierro permite, según la cantidad de

precipitante, eliminar la totalidad de los curtientes que contienen cromo. Sin embargo, en el

complejo medio que representa un efluente, no sólo se precipita el cromo, sino que también las

grasas, proteínas y otros compuestos. Esto significa que, por un lado, el lodo generado contiene

el cromo precipitado, pero, por el otro, también contiene los demás compuestos que hacen que el

lodo sea un medio propenso para el desarrollo de procesos de putrefacción. En este respecto cabe

mencionar que, experiencia también ha demostrado que no es posible deshidratar el lodo con

facilidad hasta obtener niveles que permitan asegurar una disposición económica y simple.

b) Depuración biológica:

En aquellos casos donde se hace necesaria una depuración biológica (completa o parcial) de

los efluentes en efluentes crómicos y no crómicos para su tratamiento por separado. Debido a las

grandes cantidades de lodo que hoy en día produce su depuración, las aguas residuales

procedentes del teñido se depuran ya sea por separado, o bien mezcladas con las aguas del

curtido al cromo. Se trata de una depuración biológica que precipita casi todo el cromo.

Mediante la post-precipitación con sales de hierro y aluminio es posible reducir aun más las

cantidades residuales de cromo, lo que permite alcanzar concentraciones en el efluente tratado

muy por debajo de 1 mg/l.

4.3. 4 DESCARGA A CAUCES NATURALES (VERTIDO DIRECTO)

a) Procesos tradicionales

Cuando se comenzaron a utilizar procesos biológicos se pensaba que, antes de ser depurado

biológicamente, el efluente necesitaba un pre-tratamiento por precipitación mediante sales de

hierro. Está establecido que no es necesario llevar a cabo este pre-tratamiento y que las aguas

residuales pueden ser depuradas biológicamente en forma directa.

El tratamiento propiamente tal se lleva a cabo a través de los siguientes procesos:

1. Filtros de malla para finos.

2. Regularización de caudal, combinado con decantación.

3. Depuración biológica a través de lodos activados.

4. Clarificación.

5. Deshidratación.

Estos procesos permiten depurar las aguas residuales completamente a través de procesos

biológicos la concentración de los compuestos de cromo se sitúa por debajo de 1 mg/I. No

obstante, hoy en día, dichos procesos presentan una gran desventaja, ya que los lodos contienen

20 a 50 gr de cromo por kg de materia seca, lo que impide utilizarlos en la agricultura como

abono. Recientemente se han probado sistemas que se basan en la separaci6n de efluentes

crómicos y no crómicos. Esta separación se puede efectuar en forma muy simple y eficaz. En una

primera etapa se captan los efluentes provenientes de todos los procesos hasta el curtido, es

decir, del remojo, pelambre, etc. A partir del pelambre, los efluentes son captados en un sistema

de desagüe totalmente separado. El único problema lo representan los efluentes del piquelado.

Para éstos puede ser estudiada la posibilidad de ser vertidos junto con los efluentes no crómicos,

o bien, debido a su pH, vertidos con los efluentes crómicos.

De esta forma se logra separar un efluente que representa aproximadamente un 75% del

caudal total que no contiene cromo, tiene un pH alcalino y una concentración de contaminantes

orgánicos relativamente alta. El 25% restante corresponde a los efluentes crómicos que

prácticamente no contienen sulfuros y tienen un pH ácido.

El objetivo del proceso es depurar biológicamente tanto los efluentes crómicos como los

desagües de la recuperación del cromo antes de mezclarlos con el caudal principal que contiene

aguas residuales alcalinas procedentes del pelambre de la purga. En el pretratamiento biológico

de los efluentes de los crómicos se precipita prácticamente la totalidad del contenido de cromo

Y. además, se lleva a cabo una depuración parcial de los contaminantes orgánicos. Una vez

finalizada esta etapa, el efluente es mezclado con el efluente no crómico para su posterior

tratamiento biológico completo.

En este proceso se producen dos tipos de Iodos. Un 75% de la cantidad total no contiene

ningún cromo residual, mientras que el 25% restante contiene entre 5 y 30 g de cromo por kg de

materia seca. Los lodos que no contienen cromo son completamente inofensivos y pueden

utilizarse perfectamente como abono en la agricultura. Por su contenido de nitrógeno orgánico y

de fosfato tienen un efecto fertilizante a largo plazo. No obstante, los lodos procedentes del

teñido que sí contienen cromo tienen que ser depositados en un relleno sanitario.

Las ventajas de este sistema de tratamiento son las siguientes:

1. Gracias a la captación y tratamiento por separado de los efluentes Crómicos y no

crómicos se evitan las emisiones de olores y problemas de precipitación que se producen

cuando se mezclan los efluentes alcalinos con los acídicos.

2. Se genera una cantidad mínima de los lodos cromados, lo que pueden ser deshidratados

como cualquier lodo estabilizado provenientes de procesos de Iodos activados. De esta

forma, la disposición de Iodos cromados se hace simple y económica.

3. La oxidación del sulfuro como efecto secundario del tratamiento biológico no produce

residuos sólidos algunos.

4. Debido a que el tratamiento se lleva a cabo en dos etapas de características muy

similares, la operación de la planta es más simple y se presta para un alto grado de

automatización.

4.3.5 NITRIFICACIÓN Y DENITRIFICACIÓN

Para que la nitrificación sea completa, basta que con la etapa biológica esté asegurado el

abastecimiento de oxígeno, sin importar que la concentración de nitrógeno sea casi diez veces

superior a la de las aguas residuales municipales. Bajo ciertas condiciones de funcionamiento es

posible nitrificar el nitrógeno orgánico, no obstante, el alto contenido de sulfato y de sulfuros

impide que se alcancen los mismos resultados obtenidos en otro tipo de aguas residuales que

contienen estos compuestos en menor cantidad. las emisiones de H2S (ácido Sulfhídrico) que

suelen producirse en dicha operación pueden evitarse mediante el cierre de los depósitos de

regularización y utilizando biofiltros. Además, un ajuste correspondiente en el abastecimiento de

oxígeno en ciertas zonas de las piletas de aireación permite llevar a cabo la nitrificación en forma

simultánea, alcanzando efectivamente un rendimiento de hasta un 75%.

4.3 TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES PROCEDENTES DEL CURTIDO

VEGETAL

Las aguas residuales procedentes del curtido vegetal dan al efluente un color pardo al final de

la etapa biológica. Este color tiene un origen en ciertos compuestos orgánicos que no pueden ser

biodegradados. La precipitación con sales de aluminio o de hierro permite reducir este teñido en

80% y reducir el DQO en aproximadamente 50%. La necesidad de dicha precipitación como,

postratamiento depende de la relación del curtido al cromo con el curtido vegetal.

4.4 TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DEL PROCESAMIENTO DEL CAFÉ:

La necesidad de aumentar al máximo la productividad del café por parte de los caficultores

para tener la mayor rentabilidad, ha hecho que el cultivo se explote de manera intensiva, dejando

de lado la protección de los ecosistemas, agotando de paso los recursos naturales disponibles. En

el año 2002, se presentó la Guía ambiental para el subsector cafetero, cuyo alcance era permitir

al sector cumplir con los requisitos establecidos en la legislación y política ambiental

colombiana. Busca establecer reglas claras para mejorar el desempeño ambiental de la actividad

frente a la sociedad y a las autoridades ambientales con el fin de lograr la sostenibilidad,

competitividad y productividad del subsector en el mediano y largo plazo, buscando promover el

uso eficiente de los recursos naturales y la adopción de tecnologías ambientales y

económicamente viables que permitan mejorar las relaciones productivas con el entorno natural

y la comunidad. (Guía ambiental, 2002).

La producción cafetera genera en su beneficio subproductos contaminantes que pueden

afectar severamente el medio ambiente, entre ellos la pulpa y el mucílago del café. La

contaminación que la pulpa y el mucílago producen se debe a que parte de su materia orgánica se

disuelve o queda en suspensión en las aguas, en las diferentes etapas de transporte y del

beneficio. El material orgánico disuelto puede retirar o consumir muy rápidamente el oxígeno del

agua que lo contiene, en un proceso de natural de oxidación. La pulpa y el mucílago contenidos

en un kilogramo de café cereza pueden retirarle todo el oxígeno a 7,4 metros cúbicos de agua

pura, propiciando su rápida putrefacción en 24 horas. (Roa et al, 1999).

El estudio del balance de materia (Cenicafé, 1984, Figura 1), y la determinación de la

capacidad contaminante (expresada como DQO), de los subproductos generados en el proceso

de beneficio, así como su distribución al entrar en contacto con el agua (Cenicafé, 1989, figura

2), permiten calcular que la pulpa proveniente del despulpado seco de 5 kilogramos de café

cereza, si es arrojada directamente a las corrientes de agua, produce una contaminación

equivalente a los excrementos y orina generados por 6 personas en un día.

Figura 1. Distribución en peso de los subproductos en el beneficio del café (b. s.).

Figura 2. Capacidad contaminante de los subproductos del beneficio del café.

Los subproductos del beneficio húmedo del café, para la obtención de una arroba de café

pergamino seco, producen una contaminación equivalente a la de 100 personas en un día. En el

proceso de beneficio húmedo del café se generan dos subproductos: la pulpa y el mucílago, los

cuales tienen una alta capacidad contaminante para las aguas utilizadas. El despulpado y

transporte de la pulpa sin agua a fosas techadas, se constituye en una importante acción

ambiental preventiva, ya que solo está práctica evita que el 72% de la contaminación potencial

de los subproductos del beneficio húmedo del café llegue a las fuentes hídricas a través de la

pulpa. El 28 % restante de la contaminación la genera el mucilago, y su disposición se oriente

hacia el tratamiento utilizando Sistemas Modulares de Tratamiento Anaerobio (SMTA), en

pequeñas y medianas fincas cafeteras, que remueven el mucílago por fermentación natural y

utilizan el tanque tina para lavar el grano, con consumos de agua entre 4 y 5 litros por kilo de

café pergamino seco. (Zambrano et al, 2010); esta práctica deberá acompañarse con un

postratamiento, que permita atenuar el impacto sobre los organismos acuáticos e incrementar las

eficiencias de remoción de la contaminación orgánica del agua residual (Rodríguez, 2009), desde

el 80% con solo SMTA, hasta cerca del 95% utilizando humedales artificiales con macrófitas

acuáticas.

Las demandas biológicas y químicas de oxigeno están alrededor de 15.000 a 30.000 ppm en

las aguas mieles, y entre 60.000 y 120.000 ppm en los lixiviados en la mezcla pulpa-mucílago

(Zambrano y Rodríguez, 2008).

4.4.1 TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DEL PROCESO HÚMEDO DEL

CAFÉ:

EL SMTA sistema permite reducir más del 80% de la contaminación presente en las aguas

residuales de lavado, producida por beneficiaderos que retiran el mucílago con fermentación

natural.

Una trampa de pulpas, que evita la entrada de material suspendido con tamaño de

partícula superior a 5 mm, y cuya acumulación puede ocasionar taponamiento de la

tubería.

Uno o varios tanques de polietileno (RHA), en los cuales ocurre la solubilización del

material orgánico suspendido.

Una o más recamaras dosificadoras, que permiten el material orgánico articulado

particulado no solubilizado y el control del caudal del sistema.

Uno o más tanques de polietileno (Reactores Metanogénicos), empacados con trozos de

guadua o de botellas no retornables.

4.4.2. SISTEMA DE TRATAMIENTO DE LIXIVIADOS GENERADOS EN LA

TECNOLOGÍA BECOLSUB.

Para los Caficultores que remueven el mucilago con métodos mecánicos como el

desmucilaginador, y que adicionen el mucílago sobre la pulpa, se diseñó y evalúo un sistema de

tratamiento primario de lixiviados, los cuales tienen una concentración de DQO cercana a

110.000 ppm. El sistema consta de:

Un acondicionador de pulpa, el cual consiste en una caseta cerrada fabricada en guadua,

esterilla, ladrillo y plástico en donde se deposita la mezcla pulpa –mucílago.

Una unidad de control de insolubles, cuyo propósito es permitir la hidrolisis/acidogénesis

de los lixiviados provenientes del acondicionador de pulpa.

Un lecho de secado para el tratamiento de lodos provenientes de la unidad de control de

insolubles.

Un filtro preacidificador, el cual se empaca con piedra caliza y tiene como objetivo

incrementar la alcalinidad del efluente para favorecer el tratamiento posterior en un

SMTA..

4.4.3. POSTRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES DEL PROCESO DEL

BENEFICIO HÚMEDO DEL CAFÉ.

Busca la eliminación de materia orgánica, solidos suspendidos y remoción de nutrientes que

no se alcanzaron en el sistema modular. Se logra mediante la implementación de humedales

utilizando macrófitas flotantes y emergente, con el propósito de disminuir la concentración de la

carga orgánica y de N, P, K. (Rodríguez, 2009). Se demostró que los efluentes del beneficio

húmedo sin tratamiento pueden ser tóxicos en el ecosistema en concentraciones superiores a 300

ppm de DQO. Las aguas de lavado tratadas anaerobiamente son tóxicas en concentraciones

superiores a 500 ppm. Todos los efluentes deben ser tratados antes de ser vertidos a los cuerpos

de agua, inclusive aquellos provenientes del SMTA (Matuk et al, 1997).

4.4.4. APROVECHAMIENTO DE LA PULPA Y EL MUCÍLAGO DE CAFÉ:

Producción de abono Orgánico, producción Hongos Comestibles y Medicinales, ensilaje para

alimentación animal, producción de Pectinas, producción de biocombustibles, aglomerantes para

construcción y Producción de plásticos biodegradables.

4.5 TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS

Para determinar el sistema de tratamiento de las aguas residuales es necesario conocer su

origen, en tal sentido se ha determinado una clasificación donde podemos destacar las aguas

residuales domésticas, industriales y municipales. Estas aguas son el resultado de su utilización

desde una fuente natural o de una red de conducción para un uso determinado. Todas estas aguas

resultan de la combinación de líquidos y residuos sólidos que son transportados por el agua, que

provienen de residencias, oficinas, edificios, e instituciones, junto con los residuos de las

industrias y de las actividades agropecuarias, así como de las aguas subterráneas, superficiales o

de precipitación que también pueden agregarse eventualmente al agua residual. (Rolim M, 2000).

El tratamiento de las aguas residuales puede llevarse a cabo mediante procesos físicos,

químicos o biológicos. Los mecanismos de tratamiento pueden ser alternados de diferentes

maneras, lo que inevitablemente dará como resultado diferentes secuencias de operaciones y

procesos o trenes de tratamiento. Específicamente, el tratamiento de las aguas residuales

domésticas, se realiza en dos o tres etapas: Tratamiento físico, denominada también primera

etapa o tratamiento primario, tratamiento biológico, denominada también segunda etapa o

tratamiento secundario y tratamiento avanzado, denominada también tercera etapa o tratamiento

terciario. Esta última etapa se considera como algo fuera de lo común para el tratamiento de las

aguas residuales domésticas, siendo más comúnmente utilizadas la primera y la segunda etapa

(Rolim, 2000).

Los tratamientos biológicos se clasifican en aerobios, anaerobios y facultativos. En el primer

caso se requiere de la presencia de oxígeno disuelto en el medio; en el segundo caso el oxígeno

está ausente; y en el tercero se pueden presentar las dos situaciones (Metcalf y Eddy, 1995).

Las lagunas de estabilización son el método más simple de tratamiento de aguas residuales

que existe. Están constituidos por excavaciones poco profundas cercadas por taludes de tierra.

Generalmente tiene forma rectangular o cuadrada. Las lagunas tienen como objetivos:

1. Remover de las aguas residuales la materia orgánica que ocasiona la contaminación.

2. Eliminar microorganismos patógenos que representan un grave peligro para la salud.

3. Utilizar su efluente para reutilización, con otras finalidades, como agricultura. (Rolim, 2000).

La laguna de estabilización es aparentemente un método simple de tratamiento de las aguas

residuales pero los mecanismos de purificación involucrados son complejos. Estos involucran

procesos de sedimentación, digestión, oxidación, síntesis, fotosíntesis, respiración endógena,

intercambio de gases, aireación, evaporación, corrientes térmicas y filtración (Rolim, 2000).

Las lagunas de estabilización son colonizadas naturalmente por una gran variedad de

organismos, la mayor parte de ellos invisibles al ojo humano. Los principales grupos encontrados

son: Bacterias Compuesto por microorganismos que pueden asimilar la mayor parte de la materia

orgánica. Ellos eliminan al medio ambiente productos de descomposición bajo la forma de

dióxido de carbono, metano y material soluble. Algas. Las algas son plantas microscópicas y

como toda planta contiene clorofila y a ellas se debe el color verde de las lagunas aeróbicas y

facultativas. La clorofila hace posible el uso de la luz solar como fuente de energía y a este

proceso se le conoce como fotosíntesis. Las algas durante la luz del día asimilan el bióxido de

carbono y las sales minerales del agua para producir oxígeno y liberarlo dentro de la masa de

agua de la laguna aeróbica y facultativa.(OPS, 2005).

Las bacterias descomponen la materia orgánica, formando nitrógeno inorgánico, NH3,

fosfatos, PO4, y dióxido de carbono, CO2. Las algas usan estos compuestos, junto con la energía

de la luz solar, para la fotosíntesis, liberando oxígeno para la solución. El oxígeno es, a su vez,

asimilado por las bacterias, cerrando así el ciclo. El efluente de una laguna de estabilización

contiene algas suspendidas, y el exceso de los productos finales de la descomposición bacteriana.

4.5.1.SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DEL MUNICIPIO

DE ABREGO NORTE DE SANTANDER.

El sistema de tratamiento de aguas residuales domesticas (ARD) del municipio de Abrego

(Norte de Santander) está compuesto por una piscina de estabilización de procesos aerobios, a la

cual llegan las aguas servidas del municipio y las provenientes del matadero. Las aguas tratadas

de la unidad vierten al río Algodonal mediante un canal natural. Esta estructura se está

implementando como sistema de tratamiento desde hace 34 años.Se cuenta con una unidad de

Servicios Públicos que tiene una Cobertura del servicio de alcantarillado Urbano de un 94%

donde el Caudal promedio de vertimientos de aguas residuales es de 48 lt/sg según datos de

informe anual del estado de los recursos naturales y del ambiente del departamento norte de

Santander realizado por la contraloría general de la nación en el 2013.

En el 2011 se realizó un monitoreo del sistema para verificar el funcionamiento del sistema.

En tal sentido se hizo caracterización fisicoquímica aguas residuales domésticas y aguas

superficiales municipio Abrego por la empresa servicios de laboratorio y plantas piloto

laboratorio de refinación y transporte, según los procedimientos establecidos en el Standard

Methods edición 21 de 2005.

Para evaluar la eficiencia del sistema de tratamiento de aguas residuales domésticas se

Determina la remoción en carga de la Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5), Sólidos

Suspendidos (SS) y Grasas & Aceites (G&A).Dentro de la metodología utilizada se identificaron

puntos monitoreados de las aguas residuales domésticas y del cuerpo de agua receptor (Rio

Algodonal) en los sitios de entrada y sitios de salida, así como 20 metros antes del vertimiento en

el rio algodonal como 20 metros después del vertimiento.

FOTOGRAFIA 1: Entrada a la laguna FOTOGRAFIA 2: salida de la laguna

Fuente: informe técnico caracterización fisicoquímica aguas residuales domésticas y aguas superficiales. Municipio Abrego. 2011.

Imagen satelital puntos de monitoreo ARD – CA municipio Abrego

Fuente: Google Earth (fecha de imagen: 2/14/2003)

Eficiencia sistema de tratamiento ARD municipio Abrego

Fuente: informe técnico caracterización fisicoquímica aguas residuales domésticas y aguas superficiales. Municipio Abrego. 2011.

Con relación a los resultados de laboratorio presentados por el estudio realizado se determinó

que el sistema de tratamiento de ARD del municipio de Abrego cumple eficientemente con la

remoción de los sólidos suspendidos (SS: 96%) y de la demanda bioquímica de oxígeno

(DBO5:89%); en cuanto a la remoción de grasas y aceites (G&A: 78%) se presenta levemente

inferior al límite permisible por el Decreto referido en ese momento.

En cuanto a las aguas superficiales del río Algodonal, ubicado en el área de influencia del

Municipio de Abrego, presentan valores de pH y concentraciones de cianuro disuelto,

Compuestos fenólicos, análisis bacteriológicos (coliformes fecales, coliformes totales) y metales

(cromo hexavalente, plata, arsénico, bario, cadmio, cobre, plomo, selenio, mercurio) que

cumplen con los criterios de calidad establecidos en el Artículo 38 del Decreto 1594 de 1984.

Adicionalmente, no se registró formación in situ de iridiscencia sobre el sistema lótico,

condición que se encuentra según lo estipulado en la normatividad ambiental aplicada.

Excelente; con respecto a la DQO, el cuerpo de agua reporta una buena calidad, a partir de estos

resultados se infiere que son aguas no contaminadas, con bajo contenido de materia orgánica

biodegradable y no biodegradable.

Los sistemas de tratamiento de aguas residuales, son realmente importantes, dentro de la

gestión integral del recurso hídrico, pues, permiten reducir la contaminación de las fuentes

hídricas, y de igual forma facilitan la reutilización de las aguas residuales en diferentes

actividades humanas. Las lagunas de estabilización, se convierten en una tecnología que permite

mejorar la calidad de las aguas residuales domesticas para ser vertidas a las fuentes hídricas, con

grandes ventajas, como el bajo costo, producen un efluente da calidad, elevada estabilización

dela materia orgánica, y regula la carga de microorganismos patógenos.

En el caso del estudio realizado se establece que La remoción de la carga contaminante de los

Sólidos Suspendidos (SS: 96%) y de la Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5: 89%) del

sistema de tratamiento (laguna de estabilización) de las ARD del municipio de Abrego cumple

con los porcentajes de remoción estipulados en la legislación citada. En cuanto a la remoción de

grasas y aceites (G&A: 78%) se presenta inferior al límite permisible por el decreto referido.

4.6 TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE LA INDUSTRIA PORCINA.

El desarrollo de la industria porcicola en Colombia es desde hace mucho tiempo una de las

actividades de mayor importancia en la producción y comercialización de ganado porcino. El

desarrollo de la producción porcina genera dentro de sus actividades varios problemas, como lo

es el caso del tratamiento de las aguas residuales, ya que su mal manejo produce el deterioro de

los suelos cuando son regados con éstas, lo que causa la contaminación de aguas subterráneas y

superficiales. La carga orgánica presente en estas aguas origina una variación en las propiedades

fisicoquímicas y microbiológicas del suelo y del agua, lo cual produce un desequilibrio ecológico

que difícilmente se puede remediar en el corto plazo. Otro de los impactos ambientales

generados son los malos olores que de ellas y de los campos regados se desprenden como

producto de la descomposición de las excretas porcinas. Por esta razón se hace necesario contar

con un sistema de tratamiento factible de construir que permita la remoción de contaminantes

para así lograr un buen uso del agua y aportar a la protección del medio ambiente.

La porcicultura es considerada una de las actividades más contaminantes, ya que se supone

que son grandes consumidores de agua. Además sus actividades de cría, levante y ceba generan

grande tipos de desechos como lo es el caso de; efluentes líquidos, emisiones atmosféricas y

residuos sólidos. La gran cantidad de agua utilizada y contaminada es un desperdicio y riesgo

para el medio ambiente.

De este modo “En los últimos cinco años la producción del sector ha crecido a una tasa del

6%. Dentro de las principales cifras del sector se resalta el comportamiento del sacrificio y la

producción, que en el año 2005 llegó a 1.647.709 cerdos, mientras que la producción de carne y

subproductos fue de 128.357 toneladas.  En el periodo comprendido entre los años 2000 y 2005

el sector creció a una tasa anual promedio del 6%, lo que da cuenta de su notable avance en

productividad.  Actualmente, el 81% de la producción de carne de cerdo nacional se concentra en

las regiones de Antioquia, Cundinamarca, Valle del Cauca y el Eje Cafetero”. (La porcicultura,

una industria en crecimiento. DIARIO el país. Julio 2006)

El agua es un elemento fundamental para obtener una buena productividad y mantener un

ambiente sano en los sectores o espacios de las actividades porcinas. Sin embargo, esto no

implica que sea necesario malgastar el agua. La captación, conducción, almacenamiento y

distribución deben hacerse de forma tal que se conserve la cantidad y calidad del recurso hídrico.

La cantidad de agua usada en una granja porcicola depende fundamentalmente de los siguientes

factores como la cantidad de cerdos, el tamaño y etapa fisiológica. La temperatura ambiental, el

estado y mantenimiento del sistema de tuberías, canillas, mangueras, también la actitud del

personal encargado de las labores de aseo y el Sistema de manejo de excretas. La actividad

porcina no requiere en si misma grandes cantidades de agua. Los altos consumos que se tienen

en algunos lugares son causados por el mal funcionamiento de la red de distribución o por el mal

estado de canillas, mangueras, bebederos, etc.

Estas aguas residuales que por la acción porcicola son manejadas inadecuadamente, generan

grandes problemáticas para la salud de los seres vivos, como enfermedades, virus, malos olores,

contaminantes, la transmisión de gérmenes patógenos que contaminan las aguas subterráneas y

superficiales, contaminación del aire con los olores, la intoxicación del suelo, etc.

Una de las soluciones que se plantea para esta problemática son lo biodigestores. Entendidos

estos como “Un compartimiento hermético en el cual se fermenta la materia orgánica en

condiciones anaeróbicas. Como fruto de este proceso se obtiene un gas combustible que posee

aproximadamente 66% de metano y 33% de bióxido de carbono” (Tratamiento de aguas

residuales. Alejandro Marsilli. 2005)

Las principales ventajas de los Biodigestores son que generan energía que puede ser empleada

en la cocción de alimentos, calefacción de cerdos o reemplazo de combustible en el

funcionamiento de motores. Como también la Protección del ambiente por reducción de la carga

contaminante de los desechos. Además del efluente que se obtiene es un excelente abono, pues

los nutrientes del residuo no se afectan. En el caso de los residuos de la producción porcícola no

necesitan tratamiento antes de su inclusión en el biodigestor.

5 CONCLUSIONES

- El recurso hídrico es de valor incalculable no solo porque es fuente de vida, sino de

esparcimiento y de innumerables servicios ecosistemicos, sin embargo le utilizamos para

cosas benéficas y descargamos a el un sinnúmero de elementos que fácilmente no son

degradables.

- Desde años prehistóricos el hombre a utilizado variados sistemas para potabilizar el agua o

para volverla a reutilizar, especialmente técnicas desarrolladas por pueblos en donde el

recurso hídrico es escaso. Miremos hoy los países como Israel , potencia Mundial en el uso

y reusó de sus fuentes hídricas en incontables sistemas agroindustriales. Si bien algunos

sistemas son más caros que simplemente verter las aguas al recurso, si queremos proteger e

implementar estrategias de Desarrollo Sostenible, la Gestión del recurso debe ir aunada de

la responsabilidad civil en el manejo de las aguas residuales, a fin de reingresarlas a las

actividades productivas, a fin de reducir la cantidad de componentes que se depositan en

los afluentes, y que reduciría la cantidad de agua que se desvia del sistema natural.

- El objetivo principal del tratamiento de aguas residuales es generalmente permitir que los

efluentes industriales y domésticos sean dispuestos sin poner en peligro la salud humana o

causar daños inaceptables al medio ambiente, el tratamiento avanzado de aguas residuales

se puede utilizar para alcanzar cualquier nivel de tratamiento deseado, y es necesario para

eliminar los nutrientes de las aguas residuales, microorganismos patógenos y sustancias

químicas de preocupación, aunque las técnicas son costosas en implementación y

mantenimiento.

- Los procesos de tratamiento de aguas residuales requieren un manejo cuidadosos para

asegurar la protección de los efluentes que reciben la descarga, el objetivo fundamental del

tratamiento de aguas residuales debe ser la gestión de aguas residuales de manera efectiva,

buscando el reusó de la mayor cantidad posible, de manera efectiva económica y

ambientalmente amigable.

- Las aguas residuales que se producen en el proceso de beneficio húmedo del fruto del café

son biodegradables, pero poseen características fisicoquímicas particularmente agresivas

con el medio ambiente: pH bajo, acidez alta, concentración de materia orgánica alta, que

corresponden a poderes contaminantes entre 60 y 240 veces superiores a las aguas

residuales domésticas (Zambrano y Rodríguez, 2008).

- Los Caficultores pequeños pueden tratar el agua con un SMTA, los medianos con un

SMTA y un lecho de postratamiento y en las fincas con grandes áreas de café que mezclan

la pulpa con el mucílago, se pueden instalar sistemas de tratamiento primario para

lixiviados provenientes del BELCOSUB, seguidos de un SMTA y de un lecho de

postratamiento (Manual del Cafetero Colombiano, 2013).

- A partir de los subproductos del café se pueden generar energía renovable (bioetanol y

biogás), alimento para consumo humano (hongos), alimento para consumo animal

(Lombrices) y abono orgánico.

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