cartilla[1] tratamiento de aguas residuales

REUSO DE AGUAS RESIDUALES PARA RIEGO DE HORTALIZAS

HELIODORO ARGUELLO ARIAS

LILIANA CORTES

ESTUDIO DE CASO: EVALUACIÓN TÉCNICA Y OPERATIVA PARA

SOLUCIONES DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES A

FINALDE TUBO


2



FINALDE TUBO


HELIODORO ARGUELLO ARIAS Ph.D

LILIANA CORTES M.Sc

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FINALDE TUBO

© Corredor Tecnológico Agroindustrial

Autores

Heliodoro Argüello AriasBiólogo, M.Sc, Ph.DProfesor AsociadoFacultad de AgronomíaUniversidad Nacional de ColombiaEmail [email protected]

Liliana CortésIngeniera Química, M.ScEmail lcorté[email protected]

Primera Edición 2010

ISBN

Diseño y DiagramaciónXXXXXXX

Impresión:XXXXXXXXXXX

4

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mailto:[email protected]

TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCION…………………………………………………….. 6

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA……………………………… 6

METODOLOGIA……………………………………………………… 7

FASE I: CARACTERIZACIÓN DELSISTEMA DE

TRATAMIENTO Y CALIDAD DEL AGUA A TRATAR…………… 9

FASE II: OPERACIÓN DE LA PLANTA Y MONITOREO……….. 11

FASE III: ANALISIS DE RESULTADOS………………………….. 18

BIBLIOGRAFIA……………………………………………………… 20

5

INTRODUCCIÒN

Esta cartilla presenta un aporte para facilitar la producción limpia de hortalizas. La

construcción y puesta en marcha de sistemas de tratamiento, con base en

prototipos desarrollados en el proyecto: “Programa Integral de Transferencia de

Tecnología para la Producción Limpia y Comercialización de Hortalizas en la

Sabana de Bogotá” ha permitido el cumplimiento de estándares de calidad de

agua para riego.

El estudio de caso se enfoca en la evaluación técnica y operativa de la planta de

aguas residuales ubicada en la finca Marengo (municipio de Mosquera), presenta

resultados sobre la eficiencia de la planta en sus condiciones actuales

funcionamiento, las acciones correctivas realizadas y las recomendaciones para

el mejoramiento de la planta.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Según el Ministerio de Ambiente Vivienda y Desarrollo Territorial – MAVDT- en su

documento “Lineamientos de Política para un Plan de Desarrollo Sectorial de Agua

Potable y Saneamiento Básico y Ambiental”, una gran parte de las plantas de

tratamiento de aguas de residuales, trabaja por debajo de su capacidad o no está

en condiciones óptimas de operación. (MAVDT, 2004).

Cualquier sistema de tratamiento de aguas residuales requiere de monitoreo y

evaluación con el fin de conocer la existencia de posibles deficiencias en la

operación y mantenimiento e implementar las acciones correctivas que permitan

dar cumplimiento a los objetivos del tratamiento y requerimientos de calidad de

agua para riego. A fin de ilustrar la metodología para realizar los procesos de

operación y mantenimiento este documento toma como ejemplo el sistema de

6

tratamiento de aguas residuales a final de tubo que actualmente está

implementado en la finca marengo de la Universidad Nacional en Mosquera,

Cundinamarca.

La evaluación de la planta de tratamiento de aguas residuales ubicada en la finca

Marengo, Universidad Nacional, Mosquera; se desarrolló con el fin de verificar las

condiciones de funcionamiento, eficiencias de remoción y calidad de agua, que

permitan dar continuidad al objetivo de promover la agricultura limpia mediante el

riego de hortalizas con aguas residuales tratadas. Este proyecto se enmarca en la

búsqueda de soluciones para el mejoramiento de la calidad del agua destinada

para el riego agrícola en la Sabana de Bogotá.

METODOLOGÍA.

La metodología para dar cumplimiento a la ejecución de la evaluación de la planta

e tratamiento de aguas residuales ubicada en la finca Marengo fue la siguiente:

FASE I

RECOLECCION INFORMACIÓN

FASE II

EVALUACIÓN OPERATIVA

FASE III

RESULTADOS

7

FASE I: La primera fase comprende la recolección de información primaria y

secundaria asociada con el diseño de la planta, monitoreos anteriores del afluente

y efluente de la planta, registro histórico de monitoreos realizados, características

de la zona de influencia de ubicación de la planta, además de información

relacionada con el tratamiento de aguas residuales para riego y necesidades

según sistemas de riego.

FASE II: La segunda fase contempla las campañas de muestreo, análisis de

laboratorio, operación y evaluación de la planta.

Las campañas de muestreo incluyen los siguiente parámetros: Conductividad, pH,

Temperatura, Oxigeno disuelto, DBO, DQO, Sólidos Suspendidos Totales (SST),

Coliformes Fecales (CF), Coliformes Totales (CT), Nitrógeno total, Fósforo Total,

RAS, Dureza y Alcalinidad.

Para obtener resultados confiables, se deben tener en cuenta los protocolos de

muestreo con el fin de obtener muestras representativas, preservación de las

muestras, cadena de custodia y métodos de análisis recomendados.

La evaluación operativa de la planta se realizó teniendo en cuenta: el diseño de la

planta de tratamiento, condiciones actuales de funcionamiento, además de las

observaciones realizadas por las personas directamente encargadas de realizar la

operación y mantenimiento de planta.

FASE III: En la tercera fase se lleva a cabo el análisis de los resultados obtenidos

en la fase II (campañas de muestreo, pruebas de laboratorio, operación y

evaluación de la planta), conclusiones, recomendaciones y elaboración del informe

final.

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FASE I: CARACTERIZACIÓN DELSISTEMA DE TRATAMIENTO Y CALIDAD

DEL AGUA A TRATAR

A continuación se presentan las principales características del sistema de

tratamiento implementado:

COMPONENTES DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO FINCA MARENGO

9

3

5

2

1

Filtro de arena

Sedimentador

Sistema de Bombeo

Almacenamiento agua tratada

4 Desinfección UV

Bomba de captación

Bomba de descargue

SISTEMA DE BOMBEO

Especificaciones Técnicas

• Tubería de captación: PVC 1 pulgada

• Bomba de captación: 2.0 HP

• Tubería de salida de la bomba: PVC1 ½ pulgada

• Válvula: 2 pulgadas

• Tubería de entrada al tanque sedimentador: PVC 2 pulgadas

• Tanque amortiguador (sedimentador): 5000 litros

• Tubería Tanque amortiguador – Filtro: PVC 2 pulgadas

• Tubería de salida del filtro: PVC 2 pulgadas

• Tanque de filtración: 5000 litros

• Válvula de salida: 2 pulgadas

• Válvula de entrada a desinfección : 2 pulgadas

• Batería de lámparas de desinfección: 10 lámparas de 30 W

• Tanque de almacenamiento de agua tratada: 4000 litros

• Bomba de descargue: 3.0 HP o más dependiendo del tamaño del sistema

de riego por goteo que utilice el agua tratada.

Tabla 1. Caracterización microbiológica del canal de captación

(entrada PTAR)

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TABLERO DE CONTROL

Punto de captación

ParámetroColiformes

Totales UFC/ml

E .coli

Vallado - entrada

PTAR 5,70E+04 41

FASE II: OPERACIÓN DE LA PLANTA Y MONITOREO

A fin de monitorear la eficiencia de la planta se realizan muestreos a la entrada y

salida de la misma. En condiciones óptimas la planta debe presentar una remoción

dejando como máximo 5000 UFC/mL de coliformes totales y 1000 UFC/mL de

coliformes fecales de acuerdo al decreto 1594 de 1984.

Tabla 2. Caracterización microbiológica del canal de captación – entrada y salida

PTAR al inicio de su operación.

Como se observa en la tabla anterior la eficiencia del sistema de tratamiento, al

inicio de su operación, mostró resultados satisfactorios en cuanto a la remoción de

coliformes totales, coliformes fecales, E. coli, bacterias mesófilas aerobias y

hongos filamentosos y levaduras.

Punto de captación

Coliformes totales

UFC/ml

Coliformes fecales UFC/ml E .coli

Bacterias mesófila

s aerobias UFC/ml

Hongos filamentosos y levaduras

UFC/ml Vallado – entrada PTAR 22x102 14 presencia 20 x104 32 x101

Salida PTAR – agua tratada 30 1 ausencia 11 x102 1

Remoción (%) 98,64 92,86 ausencia 99,45 99,69

11

A partir del inicio de su operación las labores de mantenimiento de la planta se

basaron en:

• Raspado de arena del filtro o biocapa 1 cm cada 15 dias.

• Retrolavado del filtro mensual dependiendo del aumento del nivel.

• Descarga del tanque de almacenamiento de agua tratada- cada mes

• Limpieza de lodos del tanque sedimentador- época seca cada15 dias,

época de invierno mensual

• Desinfección del tanque de almacenamiento de agua tratada cada mes.

Caracterización microbiológica y fisicoquímica PTAR Marengo, seis meses

después de iniciada su operación.

Registro fotográfico Muestras y equipos de muestreo

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Cualquier sistema de tratamiento de aguas residuales requiere un mantenimiento

adecuado a fin de garantizar los niveles óptimos de remoción de los agentes que

alteran la calidad del agua a ser usada para riego. Como se observa en la tabla 3,

al cabo de seis meses, a pesar de las labores de operación adecuadas, los niveles

de remoción tienden a ser inferiores que al inicio, por lo que se precisan labores

de mantenimiento.

Tabla 3. Caracterización microbiológica PTAR Marengo seis meses después del

inicio de su operación.

Tabla 4. Caracterización fisicoquímica PTAR Marengo

Punto de captación

Coliformes totales

UFC/ml

Coliformes fecales UFC/ml E .coli

Bacterias mesófila

s aerobias UFC/mL


UFC/mL Vallado – entrada a la PTAR 22x102 7 presencia 98 x103 4Salida PTAR – agua tratada 96 1 ausencia 55 x103 2

Remoción (%) 95,64 85,71 ausencia 43,88 50,00

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Parámetro Unidades Entrada Salida Remoción %DBO mg/L O2 45 8 82,22DQO mg/L O2 56 11 80,36NITROGENO TOTAL mg/L N 6,72 1,12 83,33OXIGENO DISUELTO mg/L O2 2,06 4,06FÓSFORO TOTAL mg/L P 0,44 0,39SST mg/L 95 24 74,74TURBIEDAD UNT 28 12 57,14pH 6,595 7,612

Tabla 5. Análisis de agua para riego

Parámetro Unidades Salida PTARRAS mg/L CaCO3 3,52ALCALINIDAD mg/L CaCO3 80DUREZA TOTAL mg/L CaCO3 110DUREZA CÁLCICA mg/L CaCO3 78Na mg / L 84,4

Con base en los resultados anteriores se determinó la necesidad de realizar

actividades de mantenimiento del sistema de tratamiento de la siguiente manera:

LIMPIEZA Y MANTENIMIENTO DE LA PLANTA

Actividades de mantenimiento en dos jornadas:

Jornada 1

• Descarga del filtro

• Descarga del tanque de almacenamiento de agua tratada

• Limpieza de lodos del tanque sedimentador.

14

• Raspado de arena del filtro (10 cm)

• Limpieza del tanque de almacenamiento de agua tratada

Jornada 2

• Reemplazo de arena del filtro

• Cambio de accesorios: T 1 “

• Reseteo de la bomba

Registro Fotográfico de las jornadas de limpieza y mantenimiento de la

Planta

A continuación se presenta un registro fotográfico de los componentes del sistema

de tratamiento antes y después de las jornadas de limpieza y mantenimiento.

Foto 1. Tanque sedimentador Antes Foto 2. Tanque sedimentador

Después

15

Foto 3. Filtro Antes Foto 4. Filtro Después

Foto 5. Tanque de almacenamiento

de agua tratada antes

Foto 5. Tanque de almacenamiento

de agua tratada después

Foto 6. Accesorio en mal estado Foto 7. Cambio de accesorio

16

Tabla 6. Muestreo después de limpieza y mantenimiento

JORNADA 1: Hora de toma de muestra: 9:09 am

Parámetro Unidades Entrada PTAR

pH 6,6

Temperatura ° C 14,8

Conductividad µs/cm 860

Sólidos mg/L 430

Hora de toma de muestra: 11:02 am

Parámetro Unidades Salida PTAR

pH 5,4

Temperatura ° C 17


Sólidos mg/L 430

JORNADA 2: Hora de toma de muestra: 9:30 am

Parámetro Unidades Entrada PTAR

pH 7,1



Sólidos mg/L 360

Hora de toma de muestra: 11:30 am

Parámetro Unidades Salida PTAR

pH 6,7



Sólidos mg/L 310

17

Tabla 7. Caracterización microbiológica PTAR Marengo después de realizada las

actividades de mantenimiento.

FASE III: ANALISIS DE RESULTADOS

Los parámetros analizados en la evaluación de la planta de tratamiento de aguas

residuales, cumplen con los parámetros de calidad para su uso en actividades

agrícolas, según lo establecido en el articulo 40 del decreto 1594 de 1984 “Usos

de Agua y Residuos líquidos”.

El análisis microbiológico después de las jornadas de limpieza y mantenimiento

señala un incremento en la eficiencia de remoción de la siguiente manera:

Tabla 8. Remoción microbiológica antes y después de limpieza y mantenimiento

REMOCIÓN Coliformes totales

Bacterias mesófilas

Hongos filamentosos y

Punto de captación

Coliformes totales

UFC/mL

Coliformes fecales

UFC/mL E .coli

Bacterias mesófila

s aerobias UFC/mL


UFC/mL Vallado - entrada a la PTAR 13x101 <1 Ausencia 35 x102 6Salida PTAR - agua tratada <1 <1 Ausencia 14 x102 <1

Remoción (%) 99,23 Ausencia 60 83,3

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UFC/mLaerobias UFC/mL

levaduras UFC/mL

Antes Remoción (%) 95,64 43,88 50

Despues Remoción (%) 99,23 60 83,3

Para coliformes fecales y E. coli, el análisis después de jornada de mantenimiento

arrojo los siguientes resultados:

Tabla 9. Presencia de coliformes fecales y E.coli después de mantenimiento

De igual manera en la caracterización fisicoquímica para la mayoría de

parámetros se presentan remociones superiores al 80%. Lo que demuestra que la

tecnología utilizada para el tratamiento de aguas residuales es eficiente y su

efluente puede ser usado con fines agrícolas.

Es importante implementar un programa de seguimiento y evaluación que permita

detectar fallas y ejecutar medidas correctivas, esto teniendo en cuenta que en el

Punto de captaciónColiformes

fecales UFC/mL E .coli

Vallado - entrada a la PTAR <1 Ausencia

Salida PTAR - agua tratada <1 Ausencia

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desarrollo de la evaluación se encontró un accesorio en mal estado que generaba

fugas y no permitía un proceso adecuado de captación, adicionalmente si se opera

con esta falla, se puede ocasionar daños al sistema.

Las jornadas de limpieza de las estructuras del sistema de tratamiento también

deben efectuarse cuando se observe variación en los porcentajes de remoción.

Con la limpieza del filtro fue posible observar que después de 2 años de operación

el lecho filtrante (arena) se encontraba saturado, y por ello fue necesario

reemplazar el material.

20

BIBLIOGRAFÍA

ARGUELLO Heliodoro.; CALLE, Leonardo.; RAMIREZ, Anyela., GUEVARA,

Pedro.; y LOPEZ, Luz Angela. Reuso de aguas residuales para riego de hortalizas:

Manual práctico con base en experiencias en el municipio de Soacha,

Cundinamarca, Colombia. Bogotá, 2006. 40 p.

CALLE, L. Aplicación de un sistema de filtración y desinfección Aguas para riego.

Tesis para obtener el titulo de Maestría en Ingeniería Ambiental. Universidad

Nacional de Colombia. Bogotá 2005.

CEPIS-OPS-OMS. Directrices sanitarias sobre el uso de aguas residuales en

agricultura y acuicultura (OMS / Serie de Informes técnicos 778). 2002. <

http://www.cepis.ops-oms.org/eswww/fulltext/repind53/dis/dis.html>. [citado en

enero 10 de 2008].

CONSEJO NACIONAL DE POLITICA ECONÓMICA Y SOCIAL – CONPES.

Acciones Prioritarias y Lineamientos para la Formulación del Plan Nacional de

Manejo de Aguas Residuales. Bogotá 2002.

METCALF & EDDY. Ingeniería de aguas resiuduales. Tratamiento, vertido y

reutilización. Vol I. McGraw-Hill Interamericana de España 1995. pág.2-13

MINISTERIO DE AMBIENTE, VIVIENDA Y DESARROLLO TERRITORIAL.

DIRECCIÓN DE AGUA POTABLE Y SANEAMIENTO BÁSICO Y AMBIENTAL.

Lineamientos de Política para un Plan de Desarrollo Sectorial de Agua Potable y

Saneamiento Básico y Ambiental. Octubre 2004. 59 pág.

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