diciembre 2015 - aidis.org.br · diciembre 2015 - edición no. 36 - issn 1390-3985ecuambiente ......

Diciembre 2015 - Edición No. 36 - ISSN 1390-3985

EcuambienteEcuambientede AEISAREVISTA NACIONAL DE LA ASOCIACIÓN ECUATORIANA DE INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL

www.aeisa.com.ec

EN ESTA EDICIÓN: ¿Una planta compacta para el tratamiento biológico de las aguas residuales domésticas “Wastewater treatment Package Plant”? COP21: Ciencia y Ficción el calentamiento global “inferno” y “Cuando el destino nos alcance” Participación en el Congreso Bolivariano


contenido8

14

26

30

36

40

41

Nº 36 - Diciembre de 2015

El contenido de los artículos reflejan únicay exclusivamente el punto de vista de

sus autores mas no la posición de la Revista

Por favor escríbanos sus comentarios y sugerencias a:[email protected], atención Redacción Ecuambiente

Ecuambiente es un medio de difusión de las Actividades de AEISA(Asociación Ecuatoriana de Ingeniería Sanitaria y Ambiental)

Se publica cuatro veces al año:Marzo, Junio, Octubre y Diciembre

Impresa en Ecuador

Av. Juan Tanca Marengo y Joaquín OrrantiaEdif. Professional Center, Piso 4 Ofi. 405

Telf.: (593) (04) 2107323 - Fax: (593) (04) 2107144Correo: [email protected]

Página Web: www.aeisa.com.ecGauayquil - Ecuador

Consejo EditorialIng. Carlos Salame BermudesAb. Yorgi RamírezIng. José Salvatierra

DiseñoIng. Tyrone Vásquez O.Cel.: 0982952605

ImpresiónVisión GráficaTelf.: 2463699 -2617469

Ing. Walter Bajaña LoorIng. Jorge RiveraIng. José Antonio SalvatierraIng. Antonio Gutiérrez WilsonIng. Luis Uguña MolinaIng. Wilson Bustamante de la TorreIng. Daniel RuilovaIng. Carlos Salame BermudesIng. Xavier CapeloIng. Schubert ChicaAb. Yorgi Ramírez Aráuz

PresidenteVicepresidente

SecretarioTesorero

1er. vocal principal2do. vocal principal3er. vocal principal1er. vocal suplente2do. vocal suplente3er. vocal suplente

Asesor Legal

DIRECTIVA NACIONAL ACTUAL (2014 - 2016)

Ing. Jorge Rivera CevallosIng. Julio TeránIng. Lucia NeiraIng. Adriana YépezIng. Nuria ValleIng. Marco PérezIng. Patricio ToapantaIng. Myriam OrtizIng. Mireya RojasIng. Wilson MontenegroLcda. María CevallosIng. Gustavo Ruiz


SecretariaSecretaria Alterna

TesoreraVocalVocalVocalVocalVocalVocal

Síndico

DIRECTIVA AEISA PICHINCHA

Ing. Walter Bajaña LoorIng. Carlos Salame BermudesIng. Antonio SalvatierraIng. Antonio Gutiérrez WilsonIng. Luis Uguña MolinaIng. José Antonio SalvatierraIng. Baldomero ValenciaIng. Ingrid Orta ZambranoIng. Silvia Galarza GalarzaAb. Yorgi Ramírez Aráuz


SecretarioTesorero

1er. vocal principal2do. vocal principal3er. vocal principal1er. vocal suplente2do. vocal suplente

Asesor Legal

DIRECTIVA AEISA GUAYAS

Ing. Alfonso Neira AlvaradoIng. Agustin Rangel BarreraIng. Soledad Aguirre AguirreIng. Luis Guillén CoelloIng. Wilson de la TorreIng. Cornelio Cajas AvilaIng. Schubert ChicaIng. Estuardo AndradeIng. Alfonso Cordero GárateIng. Paul Calle Ordoñez


SecretarioTesorero

1er. vocal principal2do. vocal principal3er. vocal principal1er. vocal suplente2do. vocal suplente3er. vocal suplente

DIRECTIVA AEISA AZUAY

Portada: Planta Compacta de Aguas Residuales de la Urbanización Socio Vivienda 2 - Guayaquil.Cortesía MOVICORP S.A.

¿UNA PLANTA COMPACTA PARA ELTRATAMIENTO BIOLÓGICO DE LASAGUAS RESIDUALES DOMÉSTICAS“WASTEWATER TREATMENTPACKAGE PLANT”?

INFLUÊNCIA DO PROYETO DO SEPARADORDE FASES SOBRE O DESEMPENHO DEREATOR UASB NO TRATAMENTO DE ÁGUASRESIDUÁRIAS MUNICIPAIS

FILTRO PERCOLADOR CON SOPORTENOVEDOSO: UNA ALTERNATIVA DETRATAMIENTO SECUNDARIO DE AGUASRESIDUALES DOMÉSTICAS

COP21: CIENCIA Y FICCIÓNEL CALENTAMIENTO GLOBAL “INFERNO” Y“CUANDO EL DESTINO NOS ALCANCE”

CERTIFICACION ECUATORIANA DEPLAYA SEGURA Y LIMPIA: UNA ASPIRACIÓNDE LIBERTADOR BOLÍVAR

PARTICIPACIÓN EN ELCONGRESO BOLIVARIANO

ACTIVIDADES

Diciembre 2015 - Edición No. 36 - ISSN 1390-3985

EcuambienteEcuambientede AEISAREVISTA NACIONAL DE LA ASOCIACIÓN ECUATORIANA DE INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL

www.aeisa.com.ec



PRESENTACIÓNEstimados Lectores:

La Asociación Ecuatoriana de Ingeniería Sanitaria y Ambiental, cierra su balance técnico del 2015, con saldos positivos: el colectivo que conformamos, identificado con la investigación, capacitación y avance tecnológico en las ramas sanitaria y ambiental, ha logrado en el año que culmina fundamentales progresos.Como ejemplos citamos, en el campo de la capacitación sendos cursos dictados para alrededor de 400 profesionales, en el desarrollo de las instalaciones sanitarias y en el tratamiento de aguas residuales, con los conocimientos impartidos por expertos nacionales y extranjeros, complementados con visitas técnicas y talleres en obras de moderna implementación. Resaltamos, en esta actividad, la fundamental colaboración de importantes empresas como FRANZ VIEGENER, PLASTIGAMA y CODEMET. Todo ello dentro del Convenio Marco suscrito entre el Colegio de Ingenieros Civiles del Guayas y nuestra institución, en Marzo del presente año.

El Primer Concurso de Diseño Hidráulico, promovido por la Secretaría de Educación Superior, Ciencia y Tecnología del Ecuador, con el aval de CAMICON y la Cámara de Construcción de Guayaquil, auspiciado por PLASTIGAMA, fue una importante gestión de AEISA.

La presencia de AEISA en el 58 Congreso Internacional 2015, AGUA, SANEAMIENTO, AMBIENTE Y ENERGÍAS RENOVABLES, en Santa Marta, Colombia, organizado por nuestra paralela ACODAL, en Septiembre resultó en un fructífero intercambio de tecnología. Colombia, al igual que nuestro país tiene grandes retos en materia de agua, saneamiento, energías renovables y gestión de residuos; desafíos que de igual manera representan oportunidades para la modernización de estos sectores.

Y son estos desafíos los que conformarán metas que AEISA se compromete a programar y cumplir para el bienio 2016 -2017, en la “previa” para el gran encuentro internacional del CONGRESO INTERAMERICANO DE INGENIERÍA SANITARIA que nos depara el 2018.

Esta gran tarea impone el apoyo de los organismos, entes e instancias oficiales, universidades, gobiernos autónomos, empresas privadas, para un gran resultado de interés común y como objetivo fundamental: el bienestar del individuo y la preservación de la naturaleza.

Tenemos ya un gran impulso, así que mantengamos el ritmo: en este mes, el mundo logra un pacto en las negociaciones climáticas y se espera una inversión de cien mil millones de dólares anuales en los países de menores recursos, para adaptarse a los efectos del cambio climático. Es decir, las reuniones internacionales para tratar temas ambientales, están empezando a dar frutos tangibles. El Congreso del 2018 es una oportunidad, entre otras cosas, para evaluar los resultados de los compromisos asumidos por 195 países, en el COP21.

Junto con nuestros augurios de un excelente nuevo año, reiteramos el cumplimiento de nuestro adeudo con asociados, auspiciadores y demás amigos.

ING. WALTER BAJAÑA LOORPresidente AEISA

DEL CONSEJO EDITORIAL

ING. CARLOS SALAME BERMUDESVicepresidente de AEISA

¡OBJETIVOSALCANZADOS!

Con gran satisfacción llegamos a la Edición 36 de esta Revista ECUAMBIENTE de AEISA, en la que se han atesorado, a través de las diversas publicaciones sucedidas desde hace más de dos décadas, artículos técnicos seleccionados con base de un riguroso examen de su calidad tecnológica y una cuidadosa evaluación de su contenido actual, investigativo y social. Hoy por hoy, esta revista y el sitio virtual de la misma y de sus asociados, constituyen una fuente de información y de consulta de los profesionales involucrados en el desarrollo de las prácticas de Ingeniería Sanitaria y Ambiental, así como una selecta base de datos de proveedores de materiales y de servicios en el campo de la implementación de obras hidráulicas y sanitarias.

Cúmplenos, por la tanto, dar paso a las nuevas generaciones, para que enriquezcan esta fuente de información en beneficio de todos los asociados y de la comunidad nacional a la que hemos servido hasta la fecha.En esta edición, concomitantemente con el tema de actualidad –COP 21- se ha querido resaltar el aspecto de Tratamiento de Aguas Residuales,

liderando el artículo técnico del Ing. Nelson Olaya MSc, decano especialista en el tema, discípulo del “godfather” del tratamiento de aguas residuales industriales, el Dr. W.Wesley Eckenfelder Jr, fallecido en Nashville, a los 83 años de edad y en honor a quien la empresa americana Brown and Caldwell, coautora del Plan Maestro de Agua Potable de Guayaquil 1980 – 2000, creara un programa de becas que ya lleva más de 50.000 profesionales formados.

Se incluye, además, un artículo técnico publicado en la revista del Departamento de Agua y Esgotos de Sao Paulo, relacionado con la eficiencia de reactores UASB, de importante actualidad.

Quedan, en el tintero, muchas tareas pendientes para el 2016, muchas de ellas relacionadas con nuestra preparación para el magno evento del 2018 en que nuestro país será privilegiado con la organización del Congreso Interamericano de Ingeniería Sanitaria. Es nuestra intención convertir a AEISA, en el bienio 2016 -2018, en una institución involucrada directamente con las

políticas sanitarias y ambientales del país, como soporte fundamental y en trabajo sinérgico con el Ministerio de Ambiente, la Secretaría del Agua, SENPLADES, empresas concesionarias de servicios sanitarios, los GAD provinciales y municipales, e inclusive parroquiales. El cambio de época que se propugna de los medios oficiales actuales así lo exige: la presencia de instituciones y profesionales especializados en la rama sanitaria y ambiental, impone una evolución de esta institución en apoyo a los cambios nacionales positivos y a la revolución social mundial, actualmente presionada por el cambio climático, los graves

problemas económicos, déficits de balanzas comerciales, cambios de regímenes energéticos, cambios en constituciones, leyes, decretos y reglamentos, reestructuración de instituciones oficiales, entre otros.

La intervención de AEISA se vislumbra en pasos concretos, en la actualización de normas de diseño sanitario, elaboración de publicaciones científicas de tecnología nacional, participación en asesorías a municipios en la elaboración de términos de referencia para contratación de consultorías o construcción de obras sanitarias, asesoría en programas ambientales, disposición de desechos sólidos, análisis mediantes foros de licencias ambientales de obras importantes, así como de índices de mediación de costos de la gestión

NOS INTERESA SU OPINIÓN: Sírvase enviar a nuestro portal sus comentarios sobre la presente edición. En formato libre háganos saber qué artículo de esta revista ha concitado su interés, así mismo si requiere más información de alguno de nuestros proveedores de materiales o servicios y si considera que la revista debe continuar siendo impresa en papel normal o es suficiente con una edición digital. Agradeceremos su colaboración.

ambiental y de saneamiento; participación en la discusión de políticas de inversión en el desarrollo de nuevos proyectos de saneamiento y agua, mantenimiento y recuperación o “repotenciación” de obras existentes, corrección idónea de gastos de agua potable no recaudados, tarifas apropiadas de servicios sanitarios, índices adecuados de consumos de energía en plantas de tratamiento, entre otras ideas a plantear y aplicar con urgencia, en forma programada.

AEISA en el próximo bienio, será una institución renovada, pero regida por el estandarte de su larga experiencia en el campo sanitario y ambiental y bajo la égida del bienestar común en el desarrollo social basado en la salud y el saneamiento, derecho de todos los ecuatorianos.

Nota final: Resulta gratificante para todos los que hacemos labor en Ingeniería Ambiental conocer los resultados de la COP21: la conferencia de París sobre el cambio climático finalmente ha dado frutos; los 195 países reunidos en esa ciudad aprobaron el 12.12.2015, un acuerdo final que se espera podrá entrar en vigor a comienzos de 2016. Este es el primer acuerdo en el que tanto naciones desarrolladas como países en desarrollo se comprometen a gestionar la transición hacia una economía baja en carbono. Se entiende que es un acuerdo jurídicamente vinculante y que no será otro “saludo a la bandera” como los pronunciamientos mundiales en muchas reuniones anteriores lo han sido, aunque no se haya logrado establecer un mecanismo de sancionar a los países que incumplan los compromisos.

8 ASOCIACIÓN ECUATORIANA DE INGENIERIA SANITARIA Y AMBIENTAL

¿UNA PLANTA COMPACTA PARA EL TRATAMIENTO BIOLÓGICO DE LAS AGUAS

RESIDUALES DOMÉSTICAS, “WASTEWATER TREATMENT PACKAGE PLANT”?

Nelson Olaya, M. Sc.Master of Science, Environmental & Water

Resources EngineeringVanderbilt University

INTRODUCCIÓN

El Texto Unificado de la Legislación Secundaria del Ministerio del Ambiente, TULSMA, Decreto Nº 3.516, publicado en la Edición Especial No.2 del Registro Oficial, con fecha 31 de marzo del 2003, constituye un texto reglamentario bastante amplio de la normativa ecuatoriana vigente en la Ley de Gestión Ambiental-LGA (julio 1999) y con lo que queda en vigor de la Ley de Prevención y Control de la Contaminación Ambiental-LPCCA (mayo de 1976). EL Libro VI del TULSMA, contiene, entre otros las normas de los límites de descargas al alcantarillado público y los cuerpos receptores; el Libro VI fue modificado dos veces al inicio del año 2015-Acuerdo Ministerial 028 (13 de febrero de 2015) y Acuerdo Ministerial 061 (4 de mayo de 2015); el Acuerdo Ministerial 028 contiene las normas vigentes de descarga.

En lo que respecta a las descargas de las aguas residuales domésticas, los parámetros de calidad de control son: la Demanda Química de Oxígeno (DQO), la Demanda Bioquímica de Oxígeno, a los 5 días (DBO5); Los Sólidos Suspendidos Totales (SST); y los Sólidos Sedimentables.

El Ministerio del Ambiente del Ecuador (MAE), Autoridad Ambiental Nacional (AAN), es competente para gestionar los procesos relacionados con el control y seguimiento de la contaminación ambiental de los proyectos, las las obras o actividades que se desarrollan en el Ecuador; esta facultad puede ser delegada a los Gobiernos Autónomos Descentralizados provinciales, metropolitanos y/o municipales.

El control del MAE y las entidades con competencias delegadas han creado un mercado masivo en las urbanizaciones, centros comerciales, edificaciones, instituciones públicas, poblaciones pequeñas y otros en el uso de sistemas biológicos de tratamiento de las aguas residuales domésticas utilizando una variante muy sencilla de los lodos activados denominada aireación prolongada. Resultado: una oferta variada en los mercados nacional e internacional de plantas prefabricadas o compactas, denominadas en el argot como “plantas paquetes” (package wastewater treatment plants). Éstas, se presentan en diferentes formas, tamaños y materiales que contribuyen a confundir fácilmente la toma de decisión del usuario.

Síntesis histórica del tratamiento biológico (secundario) de las aguas residuales

El primer intento de usar la descomposición anaerobia para el tratamiento de las aguas residuales fue efectuado por Mouras, en 1981, en un tanque para la “descomposición automática de excrementos”. Este tanque, se puede considerar como el precursor del pozo séptico actual.

El Dr. Gilbert John Fowler de la Corporación Manchester fue invitado a los Estados Unidos de Norte América para analizar el problema de la contaminación del puerto de New York. En dicho viaje, Fowler tuvo la oportunidad de presenciar los experimentos de Clarky Gage en la Estación Experimental de Lawrence, 1912; ellos ensayaban la remoción de la Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO) mediante la insuflación de aire a las aguas contaminadas, que generaba la formación de unos gránulos, en forma de lodo, que en realidad era una biomasa de microorganismos por lo cual, se lo denominó “lodo activado”. Fowler, subsecuentemente, acreditó su visita como el impulso para su “idea luminosa” respecto al lodo activado, refiriéndose a Lawrence como “La Meca de la purificación de las aguas residuales”.

9

Ecuambiente de AEISA

ASOCIACIÓN ECUATORIANA DE INGENIERIA SANITARIA Y AMBIENTAL

Microbiología

Clasificación. Los seres vivos, se definen desde el punto de vista de la arquitectura celular en Eucariotes, compuestos por células con núcleo verdadero, y Procariotes, con células que no tienen núcleo verdadero.

Energía. Desde el punto de vista del modo de obtención de la energía para las reacciones metabólicas y la síntesis del nuevo material celular, los organismos vivos, se dividen en autótrofos y heterótrofos. Los organismos autótrofos obtienen su energía directamente de la luz solar (reino vegetal)o por las reacciones inorgánicas de óxido-reducción. Los organismos heterótrofos (reino animal) sólo pueden obtener energía a través de la oxidación de materia orgánica, es decir, se requieren compuestos sintetizados por organismos autótrofos; estos organismos obtienen el carbono orgánico de compuestos orgánicos y con su degradación obtienen la energía para su manutención.

Para el tratamiento de las aguas residuales, los microorganismos de más interés son las bacterias, pues ellas son responsables de casi la totalidad de la remoción del sustrato orgánico o la materia orgánica (expresados principalmente en términos de la Demanda Bioquímica de Oxígeno-DBO y la Demanda Química de Oxígeno).

El modo en que las bacterias obtienen el oxígeno para la respiración (aceptación de electrones para el proceso de oxidación) sirve para clasificarlas. Para que un microorganismo obtenga la energía de un compuesto es necesario oxidarlo, mediante la pérdida de un electrón que debe ser recibido por el aceptor, que, a su vez, se reduce. Cuando el aceptor de H2 es oxígeno molecular, se produce la respiración aerobia de las bacterias aeróbicas. Cuando el aceptor de H2 no es oxígeno molecular, el proceso es anaerobio realizado por bacterias anaeróbicas.

Dentro de la complejidad de los procesos bio-físico-químicos es necesario mencionar que las enzimas actúan como catalizadores o activadores para promover las reacciones químicas que llevan a cabo los seres vivos; muy importantes son las coenzimas, grupos químicos que tienen una acción concomitante a las enzimas en las reacciones, acción desarrollada al unirse temporalmente a la enzima. Una coenzima de importancia es la adenosín trifosfato (ATP) que es la molécula, en la cual, las bacterias almacenan la energía que obtienen de las reacciones metabólicas.

Crecimiento de las bacterias y oxidación biológica. Si se experimenta el cultivo de bacterias mediante un proceso por tandas, tipo “batch”, el número de bacterias iniciales es pequeño en un sustrato soluble orgánico de contenido energético alto (cuya concentración es medida en términos de la DBO y DQO). A partir de la inoculación inicial de las bacterias, se inicia un crecimiento lento debido a que los microorganismos están en el proceso de aclimatación o adaptación, ésta es la fase de retardo que ocurre porque las bacterias están produciendo las enzimas necesarias para el nuevo sustrato (agua residual). Una vez aclimatado, comienza la fase de crecimiento exponencial; hay un crecimiento balanceado pues las bacterias no necesitan nuevas enzimas debido a la gran abundancia

de sustrato (alimento) en comparación al número de bacterias. La tercera fase comienza cuando el sustrato empieza a agotarse; el número de microorganismos no fluctúa considerablemente; ésta es la fase estacionaria. Finalmente, al agotarse el sustrato y las reservas internas, comienza la fase de declinación y muerte (fase endógena).

Descripción del proceso de los lodos activados

Es un sistema de depuración muy experimentado que comenzó a desarrollarse en Inglaterra e 1914. Su nombre proviene de la utilización de una masa activada de microorganismos capaz de eliminar una gran parte de la materia orgánica contenida en las aguas residuales. La eficiencia de remoción de la materia orgánica (DBO) puede variar de 80 al 99%.

Los microorganismos, no se cuentan cardinalmente sino que se miden por su masa (Sólidos Suspendidos Volátiles, SSV) en el volumen (L) del reactor biológico (Licor Mezclado, LM) que se expresan en términos de una concentración (masa/volumen) de Sólidos Suspendidos Volátiles del Licor Mezclado, SSVLM.

La Figura 1 representa un esquema de un sistema de lodos activados, tipo convencional:


• El afluente consiste en las aguasresiduales que contiene materia orgánica (sustrato, en términos de la DBO5 y DQO).

• Enlaprimeraetapa,enelreactorbiológico o tanque de aireación, se mezclan el agua residual del afluente con la masa biológica existente (bacterias, protozoos y otros); recibe aireación que a la vez produce una mezcla hidroneumática y provee de las moléculas de oxígeno, O2, a los microorganismos, que consumen la materia orgánica. El resultado: agua tratada + microorganismos.

• La segunda etapa tiene lugaren el clarificador o decantador secundario (tratamiento secundario) en donde, se separan el agua tratada y los microorganismos floculados (lodos activados). El sobrenadante, constituye el efluente, que se descarga a un sitio de disposición final; el fondo concentra los microorganismos, se retornan, mediante bombeo, al reactor biológico para mantener un equilibrio operacional entre la masa del sustrato entrante (materia orgánica biodegradable contenida en las aguas residuales que entran al sistema) y la masa de microorganismos contenidos en el reactor biológico.

• El crecimiento de losmicroorganismos genera una población mayor a la requerida, lodo excedente, que debe ser eliminado para mantener el equilibrio; es decir, adicionalmente al tratamiento de las aguas residuales, se deben tratar los lodos en exceso producidos como subproductos del tratamiento de las aguas residuales.

Aireación prolongada: una variante de los lodos activados

Es el proceso más usado para plantas compactas prefabricadas que provean tratamiento para comunidades pequeñas, edificaciones aisladas, urbanizaciones, centros comerciales.

A diferencia de los lodos activados convencionales con sus diversas variantes en los que se genera un subproducto, lodos activados en exceso (microorganismos), que debe ser tratado en un sistema de operaciones y procesos unitarios, en los sistemas de aireación prolongada, se produce auto digestión de los lodos en exceso por lo que se deben incluir unidades para manejar el lodo mineralizado que se lo debe evacuar periódicamente del sistema de tratamiento.

En la Figura 2, se presenta una planta típica de aireación prolongada del año 1075; nótese la sencillez de sus componentes.

El sistema requiere que los microorganismos existan en la fase endógena manteniendo una proporción o relación baja de alimento (sustrato, en términos de DBO5 y DQO)/microorganismos (bacterias, protozoos y otros), A/M (F/M, por sus siglas en inglés). Esta proporción o relación, se logra manteniendo una carga baja de la DBO5, una concentración alta de los sólidos suspendidos volátiles del licor mezclado, SSVLM (MLVSS, por sus siglas en inglés) y un tiempo largo de retención. Un período de retención de 24 horas produce una carga de 0,19 a 0,24 kg DBO5/m3 x d. La DBO5 del agua residual no tratada debe promediar entre 200 a 250 mg/L para obtener dichas cargas.

Plantas compactas para el tratamiento de las aguas residuales “wastewater treatment package plants”

Una planta compacta de tratamiento para las aguas residuales domésticas

consiste de una o más unidades manufacturadas prefabricadas que pueden ser fácilmente ensambladas, conectadas e instaladas en el sitio del proyecto. Dependiendo del tamaño de la instalación, los componentes tales como los motores eléctricos verticales pesados u otros componentes especiales podrían ser instalados en el sitio. Mecánica y eléctricamente, la instalación en el sitio es comparativamente insignificante comparado con la construcción en un sitio del diseño de una planta convencional de lodos activados. Una planta compacta es generalmente un producto patentado de propiedad de un fabricante o ingeniero.

Para el tratamiento de las aguas residuales de comunidades pequeñas y edificaciones es frecuente el uso de plantas prefabricadas; se reportan plantas compactas con capacidades entre 38 y 950 m3/d; sin embargo, se han reportado plantas compactas con capacidades hasta 3 800 m3/d. En las plantas prefabricadas pequeñas, se producen acumulación de lodos que ocasionalmente provocan la descarga de parte de él.

Hay muchos procesos disponibles de tratamiento en forma compacta. Estas plantas son generalmente diseñadas para ciclos de cargas domésticas de las aguas residuales de una edificación o comunidades pequeñas sin los aportes de las aguas residuales industriales. Las plantas son raramente diseñadas para la concentración de la DBO de las aguas residuales mayor a 300 mg/L; muchas de dichas plantas deben operar por debajo de 250 mg/L.Las plantas compactas pueden ofrecer resultados excelentes o

11



extremadamente insatisfactorios. Los resultados satisfactorios dependerán de los equipos bien diseñados provistos por fabricantes con buena reputación, instalados y operados apropiadamente. Generalmente, muy a menudo, una planta compacta de tratamiento es vendida e instalada sin los servicios de un consultor debidamente experimentado. Es un mercado ferozmente competitivo que depende literalmente del comportamiento comercial del vendedor. Los vendedores varían desde ingenieros con reputación altísima profesional a aquellos con una educación formal incipiente.

Una planta de tratamiento convencional es generalmente menos sensitiva a las operaciones inadecuadas que una planta compacta de tratamiento. El ingeniero debe haber evaluado:

• Elcuerporeceptor;lacaracterísticade la carga orgánica que será aplicada a la planta y las variaciones del caudal de las aguas residuales domésticas.

• Las variaciones hidrológica ytopográfica del sitio.

• La operación, la supervisión y elmantenimiento requeridos.

• Que las consideracionesprecedentes sean establecidas apropiadamente; esta actividad debe ser realizada conjuntamente con el promotor.

• Se debe establecer unmargen deseguridad menor en las plantas convencionales de tratamiento que el que podría caracterizar a una planta compacta de tratamiento.

Un error es que los promotores saben que una planta convencional de tratamiento debe operarse y mantenerse pero esperan milagros en las plantas compactas de tratamiento que funcionen sin atención.

Los factores operacionales y de diseño principales que afectan la eficiencia de remoción de los contaminantes de las plantas prefabricadas que incorporan la variante de aireación prolongada son:

• Variaciones grandes de laconcentración de la materia orgánica y los caudales del afluente. A menor población de aportación mayor las variaciones de caudales máximos y mínimos; se requerirá, previo a la unidad de aireación, una unidad de homogeneización de los caudales y las concentraciones de la materia orgánica..

• Control adecuado dela concentración de los microorganismos en el reactor biológico (SSVLM/L).

• Recirculación adecuada de loslodos activados concentrados en el fondo del decantador secundario; se debe prever una capacidad de recirculación de 3:1.

• Provisiónadecuadadelsuministrode aire.

• Medidas adecuadas para laeliminación de las espumas, y de los aceites y las grasa.

• Evacuaciónadecuadadelos lodosdigeridos o estabilizados.

Otros procesos biológicos para las plantas compactas

En el mercado, se encuentra una variedad amplia de plantas que pueden ser operadas como lodo activado convencional, aireación escalonada y tasa alta, zanja de oxidación, estabilización por contacto, reactor de flujo continuo secuencial, discos biológicos rotatorios, entre otras. Las plantas, se pueden adaptar a una variedad de condiciones operacionales. Las plantas ofertadas deben ser evaluadas en términos de la capacidad para producir un efluente con una calidad predefinida, la simplicidad de sus controles operacionales, las

características de los instrumentos de medición, el requerimiento de mantenimiento, la calidad de los elementos constitutivos de la planta, la disponibilidad y accesibilidad para comprar las piezas o repuestos, la disponibilidad del servicio de asistencia técnica por parte del fabricante, los controles para operar la unidad a capacidades parciales, y el diseño general en términos de la solución del problema y la idoneidad del tamaño de la unidad. En la Figura 3, se presenta una planta compacta del año 2015; nótese, que es una unidad muy compacta en relación con aquella presentada en la Figura 2 de hace 40 años.

Plantas compactas de tratamiento biológico comparadas con otros sistemas

Las plantas compactas de tratamiento biológico han sido desarrolladas específicamente para las aguas residuales domésticas. Son apropiadas para cierto tipo de aguas residuales industriales pero deben ser operadas por personas entrenadas. Sus diseños y características operativas son peculiares a las necesidades del usuario. Como resultado, las capacidades de las plantas están restringidas en términos de las cargas bruscas, variaciones de las concentraciones de las aguas residuales y el requerimiento de la calidad del efluente.

Cumplimiento de las normas de descarga

Las concentraciones, promedio, en términos de la DBO5, de las aguas residuales domésticas son del orden


de 200 mg/L. De acuerdo a la Tabla 1, si, se descarga a un alcantarillado público no se requiere tratamiento porque el límite máximo permisible es 250 mg/L. Si se considera que un alcantarillado público es, también, un alcantarillado pluvial, como está dicho en la tabla referida, se entiende que, se pudiera descargar, sin tratamiento, hacia dicho sistema que luego evacúa a un cuerpo receptor (llamado cuerpo de “agua dulce” que debería denominarse cuerpo de agua no salina).

Si las mismas aguas residuales, supuestas en el párrafo previo, se descargaran a un cuerpo de “agua dulce”, de acuerdo a la Tabla 2, deberán tener una concentración máxima de la DBO5 de 100 mg/l; es decir, se debería diseñar, construir y operar una planta de tratamiento que tenga una eficiencia de remoción del 50%; a manera, solamente de provocación, se propondría un tanque séptico cuya eficiencia de remoción de la DBO5 fluctúa del 30 al 50%, mientras que una planta de tratamiento de lodos activados-modificación de aireación prolongada podrá remover la DBO5 en el rango de 80 a 99%. El mensaje es, para el Ecuador, que cualquier planta compacta de tratamiento biológico, sin esfuerzo, cumplirá las normas de descarga.

Para ilustración, en Colombia, las aguas residuales toman los nombres de aguas residuales domésticas (ARD) y aguas residuales no domésticas (ARnD). Las Tablas 3 y 4 presentan las concentraciones máximas permisibles condicionadas a los caudales másicos diarios en términos de la DBO5; para sus interpretaciones, se presenta el ejercicio siguiente que consiste en calcular el número de habitantes que produce un caudal másico unitario de la DBO5: Dotación per cápita de agua = 200 L/hab x dContribución per cápita de agua residual: dotación per cápita de agua x factor de retornoFactor de retorno (asumido) = 0,7Contribución per cápita de agua residual = 140 L/hab x d

Demanda Bioquímicade Oxígeno (5 d)

Demanda Químicade Oxígeno

SólidosSedimentables

Sólidos Suspendidostotales

Parámetro Expresado como Unidad Límite máximopermisible

mg/L 250,00

mg/l 500,00

mL/L 20,00

DBO5

DQO

SST mg/L 220,00

Tabla 1. Límites de descarga al sistema de alcantarillado público en Ecuador

Fuente: Tabla 9. Límites de descarga al sistema de alcantarillado público. Acuerdo Ministerial (MAE) N°028. Año II-Edición Especial N°270-Registro Oficial-viernes 13 de febrero de 2015.

Demanda Bioquímicade Oxígeno (5 d)

Demanda Químicade Oxígeno

SólidosSedimentables

Sólidos Suspendidostotales

Parámetro Expresado como Unidad Límite máximopermisible

DBO5 mg/L 100,00

DQO mg/l 200,00

mL/L

SST mg/L 130,00

Tabla 2. Límites de descarga a un cuerpo de agua dulce en Ecuador

Fuente: Tabla 10. Límites de descarga al sistema de alcantarillado público. Acuerdo Ministerial (MAE) N°028. Año II-Edición Especial N°270-Registro Oficial-viernes 13 de febrero de 2015.

Demanda Químicade Oxígeno (DQO)

Demanda Bioquímicade Oxígeno (DBO5)

SólidosSedimentables (SEED)

Sólidos Suspendidostotales (SST)

Parámetro Unidades

mg/LO2 160,00

mg/LO2 90,00

5,00mL/L

mg/L 90,00

200,00

5,00

100,00

Aguas residuales domésticas-ARD de

las soluciones individuales de saneamiento de

viviendas unifamiliares o bifamiliares

Aguas residuales domésticas-ARD y de las aguas residuales ARD-ARnD) de los

prestadores del servicio público de

alcantarillado a cuerpo de aguas superficiales con una carga menor o igual a 625,00 kg/día

DBO5

Tabla 3. Parámetros fisicoquímicos y sus valores límites máximos permisibles puntuales de aguas residuales domésticas-ARD de las actividades industriales y comerciales o de servicios; y de las aguas residuales (ARD y ARnD) de los prestadores del servicio público der alcantarillado a cuerpos de aguas superficiales con una carga menor o igual a 625,00 kg/día DBO5 en Colombia

Fuente: Artículo 8de la Resolución No.0631 del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible (Colombia)-17 de marzo de 2015 que entrará en vigencia en el año 2016.

13



Carga orgánica (DBO5) per cápita = 50 g DBO5/hab x d (valor utilizado en Colombia; Metcalf & Eddy utiliza 54 g DBO5/hab xd).Realizada las operaciones, se obtiene:1 kg DBO5/d = 35,71 hab. Esta equivalencia permite interpretar las Tablas 3 y 4.

CONCLUSIONES

• EL Libro VI del TULSMA,contiene, a partir del año 2003, entre otros, las normas de los límites de descargas al alcantarillado público y los cuerpos receptores. A partir de dicha año, se inicia el requerimiento de los sistemas de tratamiento a las fuentes generadoras de las aguas residuales.

• Para el tratamiento de las aguasresiduales domésticas, se ofertan, en el mercado nacional, una gran variedad de plantas compactas, “package plants” de tamaños, formas y materiales diferentes que propician la confusión para la toma de decisión para sus adquisiciones..

• La tecnología utilizada es la

aplicación de una variante de los lodos activados desarrollados a partir del año 1914.

• Lavariante,sedenominaaireaciónprolongada que tiene aplicación apropiada para urbanizaciones, poblaciones pequeñas, edificaciones y similares.

• Elsistemaessencilloquesepuedeconstruir localmente.

• Estas plantas patentadas soncada vez más compactas que las convierten, en ciertos casos, como una “caja negra” donde, se conocen

el afluente y efluente pero no se tiene control en los procesos.

• Las eficiencias de remoción dela DBO5 varían de 80 a 99%; de acuerdo a nuestras normas para descargar las aguas residuales a un alcantarillado público no se requiere de tratamiento; si se trata la descarga a un cuerpo receptor, se requiere, aproximadamente, sólo un 50%, por lo que cualquier planta compacta cumplirá la norma.

• A manera de ilustración, lalegislación colombiana regula la descarga de los efluentes en función de la carga másica de la DBO5 qe tiene su equivalencia en número de habitantes.

BIBLIOGRAFÍA

Hernández-Lehmann, Aurelio, “Manual de Diseño de Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales”, Segunda Edición, Colegio de ingenieros de Caminos, Canales y Puertos, España, 2000Metcalf & Eddy, “Ingeniería de aguas residuales: tratamiento, vertido y reutilización”, Volumen 2, Tercera edición, McGraw-Hill/Interamericana de España,, S.A.U., España, 1998Orozco Jaramillo, Álvaro, “Bioingenieríade Aguas Residuales: Teoría y diseño”, Segunda Edición, ACODAL, Colombia, 2014Pacheco Jordao, Eduardo, y Arruda Pessoa, Constantino, Tratamento de Esgotos Domésticos”, 6a Edicao, Río de Janeiro, Brasil, 2011Parker, Homer W.,” Wastewater Systems Engineering”, Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, New Jersey, USA, 1975

Demanda Químicade Oxígeno (DQO)

Demanda Bioquímicade Oxígeno (DBO5)

SólidosSedimentables (SEED)

Sólidos Suspendidostotales (SST)

Parámetro Unidades

mg/LO2 150,00

mg/LO2 70,00

5,00mL/L

mg/L 70,00

180,00

90,00

5,00

90,00

Aguas residuales domésticas-ARD y

aguas residuales no domésticas-ARnD de los prestadores del servicio público de

alcantarillado con una carga mayor a 625,00 kg/día DBO5 y menor o igual a 3.000,00 kg/día

DBO5

Aguas residuales domésticas-ARD y

aguas residuales no domésticas-ARnD de los prestadores del servicio público de

alcantarillado con una carga mayor a

3.000,00 kg/día DBO5

Tabla 4. Parámetros fisicoquímicos y sus valores límites máximos permisibles puntuales de aguas residuales domésticas-ARD de las actividades industriales y comerciales o de servicios; y de las aguas residuales (ARD y ARnD) de los prestadores del servicio público der alcantarillado a cuerpos de aguas superficiales con una carga mayor a 625,00 kg/día DBO5 en Colombia.

Fuente: Artículo 8de la Resolución No.0631 del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible (Colombia)-17 de marzo de 2015 que entrará en vigencia en el año 2016.


Resumo:

O objetivo do tratamento de esgoto anaeróbio é maximizar a fração de material orgânico no afluente, que é transformada em metano, minimizando, assim, as frações de DQO que são descarregadas com o efluente ou como lodo de excesso. Os dados experimentais deste artigo mostram que, no caso de aplicação de um reator UASB para o tratamento de esgoto, o projeto do separador de fases tem influência importante no desempenho do reator. Um separador de fases eficiente leva à retenção de uma maior massa de lodo, o que resulta em aumento do tempo médio de retenção de sólidos ou da idade do lodo. Os dados mostram que a idade do lodo é o parâmetro operacional fundamental que determina a eficiência do tratamento anaeróbio. Uma maneira simples de melhorar o desempenho do separador de fases é a aplicação de placas paralelas na zona de sedimentação do reator UASB, acima do separador de fases convencional de prismas triangulares com uma base aberta.

Palavras-chave: Tratamento anaeróbio de esgoto. Reator UASB. Projeto do separador de fases. Otimização do desempenho. Idade do lodo.

Abstract:

The goal of anaerobic sewage treatment is to maximize the fraction of organic material in the influent that is transformed into methane, thus minimizing the COD fractions that are discharged with the effluent or as excess sludge. The experimental data in this article shows that in the case of applying a UASB reactor for treating sewa-ge the phase separator design has an important influence on the performance of the reactor. An efficient phase separator leads to the retention of a greater mass of sludge, which means that the mean retention time of the solids or sludge age increases. The data show that sludge age is the fundamental operational parameter which determines the efficiency of the anaerobic treatment. A simple way to improve the performance of the phase separator is the use of parallel plates in the settling zone of the UASB reactor conventional on top of the phase separator of triangular prisms with a base open.

Keywords: Anaerobic sewage treatment. UASB reactor. Phase separator project. Performance optimization. Sludge age.

Influência do projeto do separador de fases sobre o desempenho do reator uasb no tratamento de águas residuárias municipais Influence of the phase separator project on the performance of UASB reactors treating sewage

Data de entrada: 20/05/2013

Data de aprovação: 05/05/2015

Adrianus van Haandel | Silvânia Lucas dos Santos | Sílvia Raphaele Morais Chaves* | José Willams Nogueira da Costa

DOI 10.4322/dae.2014.153

* Endereço para correspondência: Universidade Federal de Campina Grande – Aprígio Veloso 882, CEP 58109-783 Campina Grande/PB, BrasilE-mail: [email protected]

Revista DAE64

artigos técnicos

setembro dezembro 2015

15



IntRoduçãoAs duas principais condições para que qualquer

sistema biológico de tratamento de águas resi-

duais tenha um bom desempenho são: (1) asse-

gurar um bom contato entre o substrato que está

entrando e a massa de lodo presente no sistema; e

(2) manter uma grande massa de lodo no sistema

(VAN HAANDEL; LETTINGA, 1994). No reator Up-

flow Anaerobic Sludge Blanket (UASB), o afluente

é dividido uniformemente no fundo e, seguindo

uma trajetória ascendente, passa por uma cama-

da de lodo, sendo depois retirado no topo. Assim,

o contato entre o material orgânico do afluente

e a massa de lodo no reator é automaticamente

garantido. A fim de manter uma massa de lodo

elevada, o reator UASB emprega um separador de

fases interno, no qual os sólidos suspensos são

retidos por sedimentação, para que um efluente

virtualmente livre de sólidos sedimentáveis possa

ser descarregado. As partículas de lodo acumu-

ladas no decantador acabam deslizando de volta

para a zona de digestão, contribuindo, assim, para

a manutenção de uma grande massa de lodo no

reator, satisfazendo a segunda condição para um

bom desempenho.

Devido à síntese da biomassa e à floculação das

partículas do afluente, há um crescimento con-

tínuo da massa de lodo no reator. No entanto, a

massa de lodo que pode ser acumulada no reator é

limitada e, uma vez “cheio” de lodo, qualquer pro-

dução nova leva a uma descarga da massa de lodo

equivalente à que foi produzida, com o efluente,

caso não haja descarga intencional do lodo de ex-

cesso. No reator UASB, sempre há descarte não in-

tencional de lodo no efluente, como também pode

haver descargas intencionais. A idade do lodo ou o

tempo médio de retenção dos sólidos no reator é

a razão entre a massa de lodo presente no reator

e as taxas decorrentes da perda não intencional e

da perda intencional de lodo.

É importante salientar que, como resultado do me-

canismo de retenção dos sólidos, o tempo de re-

tenção de sólidos ou a idade do lodo (Rs) será sem-

pre superior ao tempo de retenção de líquido (Rh).

A diferença torna-se mais pronunciada na medida

em que o separador de fases é mais eficiente. Em

um reator UASB tratando esgoto em regiões tropi-

cais, normalmente o tempo de retenção de líquido

é da ordem de quatro a oito horas e a idade do lodo,

na faixa de 30 a 50 dias (VAN HAANDEL; LETTINGA,

1994), de modo que Rs/R

h » 100 a 300.

É bastante notável o desempenho do reator UASB

como unidade de tratamento de esgoto em con-

dições adequadas. Em regiões com clima quente

(temperatura do esgoto acima de 18 ̊ C), a eficiên-

cia de remoção do material orgânico é elevada,

em torno de 65% a 80% da Demanda Química do

Oxigênio (DQO) do afluente, podendo esse per-

centual de remoção ser obtido em reatores UASB

convencionais, operando com um tempo de re-

tenção de líquido de curta duração (quatro a oito

horas) (CAMPOS, 1999; VAN HAANDEL; LETTIN-

GA, 1994). Isso pode ser atribuído principalmente

ao fato de, por meio da aplicação de um separador

de fases, a idade do lodo tornar-se, pelo menos a

princípio, independente do tempo de retenção de

líquido. Mantendo uma longa idade do lodo, uma

grande massa de lodo estará presente no reator, o

que é fundamental para aumentar a eficiência da

remoção do material orgânico biodegradável.

A deterioração do desempenho do reator UASB ao

diminuir o tempo de retenção de líquido deve ser

atribuída aos seguintes fatores: a) incapacidade

crescente do separador de fases de reter o lodo

com o aumento da carga hidráulica, levando a uma

redução da idade do lodo; e b) tempo curto de per-

manência, que dificulta a hidrólise da DQO biode-

gradável no lodo retido e sua conversão em subs-

trato solúvel, depois transformado em metano. O

aumento da fração de DQO no efluente é, em par-

te, devido à presença de material biodegradável do

afluente, que aumenta com tempo de retenção de

líquido mais curto. Além disso, a produção de lodo

aumenta quando diminui esse tempo, porque par-

Revista DAE 65

artigos técnicos



te da matéria particulada afluente e biodegradável

é descarregada antes que a hidrólise se complete.

Portanto, o material fecal (biodegradável e não bio-

degradável), misturado com lodo bacteriano, esta-

rá presente no lodo de excesso.

Métodos mais eficientes para a retenção de lodo

podem levar a uma diminuição da perda do mate-

rial orgânico particulado, reduzindo, assim, a fra-

ção da DQO descarregada com o efluente. Além

disso, a retenção de lodo eficiente provoca um

aumento da idade do lodo no reator, o que, por si

só, aumenta não somente a eficiência da hidróli-

se e subsequente digestão, mas também a massa

de lodo bacteriana. Portanto, se o projeto do se-

parador de fases é aperfeiçoado para reter mais

eficientemente o lodo, uma redução do tempo de

retenção de líquido pode ser aplicada, sem dimi-

nuir o desempenho do sistema.

Uma alternativa para conseguir reter mais o lodo

no sistema é por meio da aplicação de placas pa-

ralelas na zona superior do separador de fases

convencional, criando um decantador de alta taxa,

unidade frequentemente utilizada nas instalações

de tratamento de água. Um reator UASB equipado

com tal dispositivo tem um desempenho melhor

do que um reator que possui apenas o separador

de fases convencional, operando sob condições

comparáveis. Consequentemente, o reator com

um separador mais eficiente pode suportar cargas

mais elevadas e, ainda, ter um desempenho igual

ao do reator convencional. Por isso, o tempo de

retenção de líquido pode ser reduzido quando o

projeto do separador de fases é melhorado.

Este artigo trata dos resultados de uma investi-

gação experimental que avaliou a influência do

projeto do separador de fases no desempenho

de reatores UASB. Para esse efeito, a eficiência

de remoção da DQO e a produção de lodo foram

observadas como funções do tempo de retenção

de líquido, em dois reatores de dimensões idênti-

cas e que recebiam a mesma carga de águas resi-

duais, mas equipados com projetos diferentes de

separação de fases. O primeiro reator UASB teve

um separador convencional (prismas triangulares

com uma base aberta – Figura 1a) e o segundo,

uma concepção melhorada (Figura 1b), tendo as

placas paralelas acima do projeto convencional.

Retenção de lodo em ReAtoRes uAsB com dIfeRentes pRojetos de sepARAdoR de fAsesO separador de fases convencional se compõe de

elementos prismáticos colocados no reator UASB,

dividindo-o em uma zona inferior de digestão e

uma zona superior de sedimentação (Figura 1a).

Esse separador divide as três fases no reator (sóli-

do-líquido-gás) por dois mecanismos distintos. A

separação das fases gás-líquido e gás-sólido ocor-

re abaixo das unidades prismáticas, na interface da

fase de líquido na câmara de gás, sendo o gás reti-

rado e os sólidos retornados à zona inferior. A se-

paração sólido-líquido adicional ocorre na zona de

sedimentação, acima dos elementos de separação;

desse modo, as partículas com taxa de sedimenta-

ção suficientemente elevada superam a força de

arraste do fluxo ascendente do líquido e, eventual-

mente, sedimentam sobre os elementos de sepa-

ração. Os sólidos sedimentados acabam voltando

para a zona de digestão, quando se acumula uma

camada de lodo com massa suficiente.

Um floco não pode ser retido se sua velocidade de

sedimentação é menor que a velocidade ascenden-

te do líquido no reator UASB. Portanto, existe uma

velocidade crítica de retenção de flocos, tal que:

sc<vl (1)

Em que:

• sc = velocidade crítica de sedimentação que

permite a retenção dos flocos;

• vl = velocidade ascendente do líquido (= vazão/

área).

Revista DAE66

artigos técnicos


17



Se não houver floculação na zona de sedimenta-

ção, apenas as partículas com uma velocidade de

sedimentação superior à velocidade ascendente

mínima do líquido na zona de sedimentação pode-

rão ser retidas. Flocos com uma velocidade de sedi-

mentação menor que a crítica (sc) serão arrastados

para fora do sistema pelo fluxo do líquido e descar-

regados com o efluente.

No projeto alternativo representado na Figura 1b,

o separador de fases é composto por duas partes:

(1) separador convencional, que efetua a separa-

ção do biogás e de parte do lodo; e (2) adição de

placas paralelas, que são colocadas para facilitar

a sedimentação e, assim, reter os flocos que esca-

pam do separador convencional. Agora, a eficiên-

cia de retenção dos sólidos é dada pela velocidade

de sedimentação crítica na zona das placas para-

lelas, que pode ser calculada como se mostra na

Figura 2. Quando uma partícula de lodo se desloca

entre duas placas, à medida que o líquido flui pelo

espaço entre as placas, as partículas sedimentam

e tocam na segunda placa antes que o efluente

deixe a zona de sedimentação; tais partículas se-

riam retidas e, eventualmente, depositadas sobre

as placas. Pela Figura 2, enquanto o líquido per-

corre uma distância L + E/cosα, a partícula sedi-

menta a uma distância máxima de Etanα para ser

capturada. Se a espessura das placas for despre-

zada, a velocidade do líquido no espaço entre as

placas poderá ser expressa como:

v’1= v1/senα (2)

Portanto, a razão entre a velocidade crítica de

sedimentação de uma partícula para retenção

na placa e a velocidade do líquido nas placas é:

s’c/v’1 = Etana/(L+E/cosa) (3)

Em que:

• v’l = velocidade do líquido entre as placas;

• s’c

= velocidade crítica de sedimentação na

zona com placas;

• α = ângulo das placas paralelas;

• L = comprimento das placas;

• E = espaçamento entre as placas.

Figura 1 – Projetos diferentes de separadores de fases para reatores UASB: (a) convencional; (b) com placas

paralelas adicionais.

Figura 2 – Representação do mecanismo de sedimentação num separador convencional (esq.) e

com placas paralelas (dir.).

Revista DAE 67

artigos técnicos



Portanto:

s’c = v’lEtana/(L+E/cosa) = (vl/senα)Etana/(L+E/cosa)

s’c/sc = [(vl/senα)Etana/(L+E/cosa)]/sc = 1/[(L/E)cosα+1)] (4)

A Equação 4 mostra que a razão entre a veloci-

dade mínima que pode ser retida num separador

com placas (s’c) e num separador convencional

(sc) – que é uma indicação da eficiência das pla-

cas – depende de três fatores: (a) a distância entre

as placas; (b) o ângulo das placas; e (c) a altura da

zona das placas. Esses três fatores são limitados

por considerações de ordem prática: (1) a distân-

cia entre as placas não pode ser muito pequena,

para evitar entupimentos; (2) as placas devem ter

um ângulo mínimo para garantir que os flocos de

lodo sedimentados deslizem facilmente de volta à

zona de digestão (na prática, de 45º a 60º) (VA-

LENCIA, 2000); e (3) por razões econômicas, a pro-

fundidade da zona de placas paralelas não pode

ser muito grande, isto é, o comprimento das pla-

cas também não pode ser muito grande.

A Figura 3 mostra a razão s’c/s

c como uma função

da profundidade H da zona com placas para os ân-

gulos de 45º e 60º. Os índices foram calculados

para três espaçamentos entre as placas: E = 0,1;

0,2; e 0,3 m. Os resultados mostram que, para va-

lores práticos de E, a e H, a teoria prevê uma gran-

de diferença entre as velocidades de sedimenta-

ção das partículas que podem ser retidas no reator

com placas paralelas e no reator convencional. Por

exemplo, com placas a uma distância de 0,20 m,

colocadas num ângulo de 45º e profundidade de

0,50 m, a velocidade de sedimentação dos flocos

que podem ser retidos no reator é um fator de

apenas 0,20 = 1/5 da velocidade mínima de se-

dimentação dos flocos que podem ser retidos no

reator UASB com um separador convencional.

Equivalentemente, é possível aumentar a carga

hidráulica de um reator equipado com placas pa-

ralelas e manter a mesma eficiência de retenção

Figura 3 – Razão entre as velocidades críticas de sedimentação dos flocos em reatores UASB com separador de fases com placas paralelas e com separador convencional em função da profundidade

das placas para espaçamentos e ângulos diferentes.

Revista DAE68

artigos técnicos


19



dos flocos, o que não é possível obter com tanto

êxito no caso de reatores apenas com um separa-

dor convencional. É importante notar que não é

possível aumentar o fluxo de esgoto proporcional

à razão sc/s’

c, porque, assim, a carga orgânica e,

consequentemente, a produção de lodo também

aumentariam e a idade do lodo diminuiria.

Na Figura 3b, pode ser visto que, para o mesmo

espaçamento e profundidade considerados no

exemplo anterior, mas com um ângulo de 60º, a

proporção s’c/s

c é de 0,30, de modo que, nesse

caso, a proporção é menor que no caso apresen-

tado para 45º. Portanto, menos partículas serão

mantidas, mas, por outro lado, o lodo sedimen-

tado vai deslizar mais facilmente de volta para a

zona de digestão. Nas considerações anteriores,

supõe-se tacitamente que as partículas de lodo

retidas irão formar flocos maiores na camada de

lodo depositado, antes de deslizar de volta para a

zona de digestão. Se essa floculação não ocorrer,

então todas as partículas com velocidade de sedi-

mentação abaixo do valor sc eventualmente sairão

do reator UASB, com o efluente.

metodologIAA investigação experimental foi realizada utilizan-

do dois reatores em escala-piloto, tendo os reato-

res UASB a mesma geometria (volume de 1,2 m3).

Este trabalho teve o objetivo de avaliar o efeito da

aplicação de placas paralelas sobre o separador

de fases no desempenho do reator UASB. O pri-

meiro reator (A) tinha um separador de fases con-

vencional e o segundo (B) foi equipado com placas

paralelas adicionais – um esboço do reator B está

na Figura 4. Os reatores UASB foram alimentados

com uma vazão constante de esgoto municipal

bruto, retirado do emissário da rede de esgoto da

cidade de Campina Grande (PB), Brasil.

A zona de digestão dos reatores era formada por

dois anéis de concreto interligados, com altura

de 1 m cada e diâmetro de 0,80 m. O separador

de fases convencional foi feito em fibra de vidro

e inserido na seção quadrada de alvenaria acima

dos anéis que formavam a zona de sedimentação.

No reator B, na parte acima do separador de fases

convencional, havia placas paralelas, também fei-

tas em fibra de vidro, com largura de 0,5 m (pro-

fundidade de 0,35 m), e colocadas em um ângulo

de 45º, com um espaçamento de 0,07 m.

Os reatores foram operados sob condições idênti-

cas. O tempo de retenção de líquido foi variado en-

tre 1,5 e 12 horas. Depois de impor um determinado

tempo de retenção, os reatores foram operados por

um período superior a dois meses, necessário para

a coleta dos dados experimentais e para que o lodo

se adaptasse às condições operacionais. Os aspec-

tos avaliados foram: (1) estabilidade operacional;

(2) eficiência de remoção de matéria orgânica; e (3)

produção e composição do lodo. Com relação à es-

tabilidade operacional do reator, avaliaram-se o pH

do efluente, a alcalinidade total (Alct) e os Ácidos

Graxos Voláteis (AGVs).

Para as características do esgoto em Campina

Grande (Alct ≈ 350 mgCaCO

3/L, DQO < 600 mg/L

e T > 25 ˚C), o índice de tamponamento foi sem-

pre suficiente para manter o pH no intervalo neu-

tro de 6,8 a 7,1, sem adição de qualquer material

auxiliar. Destaca-se também que a metanogênese

foi sempre eficiente e a concentração de AGVs no

efluente nunca excedeu 1 mmol/L (60 mgHAc/L),

sendo geralmente inferior a 0,5 mmol/L. Esse

comportamento foi constatado para ambos os re-

atores e para toda a faixa de tempos de retenção

investigada. Como consequência, a estabilidade

operacional foi excelente durante toda a investi-

gação, sem risco de azedamento.

Ambos os reatores foram operados sem descarga

intencional de lodo de excesso, de modo que, de-

pois que a massa máxima de lodo se estabeleceu, a

taxa de descarga de lodo de excesso foi igual à taxa

de produção de lodo no reator. Ademais, os reatores

foram operados com vazões constantes e os dados

experimentais foram coletados apenas depois que

Revista DAE 69

artigos técnicos



a massa de lodo máxima foi atingida para cada um

dos tempos de retenção de líquido investigados.

Quanto à fração sedimentada de Sólidos Totais

Suspensos (STSs), considerou-se que todos os só-

lidos que sedimentavam em um cone Imhoff du-

rante 30 minutos eram partículas de lodo e que a

DQO residual do líquido sobrenadante era a DQO

verdadeira do efluente.

Por essa razão, tanto a DQO bruta quanto a sedi-

mentada do efluente foram determinadas. A di-

ferença entre os dois valores da DQO efluente foi

utilizada para estimar a DQO do lodo no efluente

e, consequentemente, sua concentração, sabendo

que a DQO de uma unidade de massa de lodo volá-

til é, aproximadamente, fcv = 1,5 gDQO/gSVS (VAN

HAANDEL; MARAIS, 1999). Portanto, a concentra-

ção de lodo volátil no efluente foi calculada como:

Xve= (Sre-Sse)/1,5 (5)

Em que:

• Xve

= concentração de lodo volátil no efluente;

• Sre

= concentração da DQO bruta;

• Sse

= concentração da DQO decantada.

ResultAdos e dIscussãoA Tabela 1 apresenta, em função do tempo de re-

tenção de líquido (Rh), as concentrações de DQO

do afluente, do efluente bruto (Sre

) e decantado

(Sse

), bem como as concentrações de AGVs para os

reatores A e B. Na Tabela 2, a massa de lodo e sua

composição, em termos de gSST/L, e a fração volátil

também são apresentadas. A massa de lodo (total e

orgânica) foi calculada a partir dos perfis lineariza-

dos da concentração, utilizando as concentrações

de lodo nos pontos de amostragem (Figura 4). A

produção de lodo volátil foi estimada a partir da di-

ferença entre as concentrações de DQO do efluente

bruto e do efluente decantado (Equação 5). A idade

do lodo foi calculada como a razão entre a massa de

lodo volátil no reator e a produção diária encontrada

no efluente, quando os reatores operavam sob con-

dições estacionárias.

Os dados apresentados na Tabela 1 podem ser usa-

dos para calcular as frações da DQO afluente trans-

formada nas seguintes frações: (1) DQO no efluente

(Equação 6); (2) DQO no lodo de excesso (Equação

7); e (3) DQO digerida (Equação 8).

mSe = Sse/Sta (6)mSx = (Sre-Sse)/Sta (7)mSd = 1 – mSe - mSx (8)

Em que:

• mSe = fração da DQO no efluente;

• mSx = fração da DQO convertida em lodo volátil;

• mSd = fração da DQO digerida;

• Sta

= DQO do afluente;

• Sre

= DQO do efluente bruto;

• Sse

= DQO do efluente decantado.

Figura 4 – Representação esquemática do reator UASB com placas paralelas usado na investigação

experimental (valores em mm).

Revista DAE70

artigos técnicos


21



A Figura 5a mostra os valores experimentais da fra-

ção da DQO afluente que foi encontrada no efluen-

te decantado e da fração descarregada como lodo

de excesso no reator A (com separador convencio-

nal), em função do tempo de permanência. A Figura

5b apresenta as mesmas variáveis para o reator B

(com placas paralelas). A partir dos dados da Figura

5 (ou das Tabelas 1 e 2), construiu-se a Figura 6a,

que mostra, em função do tempo de permanência,

as frações da DQO no efluente (mSe), convertida em

lodo (mSx) e digerida (mS

d), calculadas a partir dos

dados das Tabelas 1 e 2 (ou Figura 5), utilizando as

Equações 6 a 8, para os reatores A e B.

A fração efluente é traçada para baixo a partir do

topo do diagrama. A fração digerida não foi medi-

da, mas, na verdade, calculada pela Equação 8 como

unidade menos a fração do efluente (no topo) e a

fração no excesso de lodo (na base). Na base des-

ses dados experimentais, as curvas empíricas foram

traçadas para as frações de material orgânico em

função do tempo de retenção de líquido para os dois

reatores. Nota-se claramente que ambas as frações

(mSe e mS

x) aumentam na medida em que o tempo

de retenção de líquido diminui. Esses resultados

mostram-se contrários ao objetivo dos sistemas

de tratamento anaeróbio, qual seja, transformar

o material orgânico em metano; portanto, essas

frações devem ser mínimas.

As curvas também indicam uma forte influência

do separador de fases no desempenho do reator

UASB, em termos de eficiência do tratamento.

Para a mesma fração da DQO digerida, o tempo

de retenção desejado no reator com o separador

melhorado (B) é cerca de metade do valor neces-

sário no reator com separador convencional (A).

Assim, a introdução das placas paralelas no rea-

tor B levou a uma duplicação da sua capacidade

Tabela 1 – Concentrações da DQO do afluente (Sta

), do efluente bruto (Sre

) e decantado (Sse

) e dos AGVs no efluente para diferentes valores do tempo de retenção hidráulico (R

h), no reator UASB convencional (A) e na unidade com separador

melhorado (B).

Rh(h)

Concentrações da DQO (mg/L) e dos AGVs (mgHAc/L)

Reator A (sem placas) Reator B (com placas)

Afl.(Sta)

Efl. bruto (Sre)

Efl. decantado (Sse)

VFA Efl. bruto(Sre)

Efl. decantado(Sse)

VFA

121086432

1,5

587492554480526619561613

157143189186252360454

-

8878

108102133195236

-

18221824387397

155139163172166236304386

8684809285

134167215

2620232845877869

Tabela 2 – Concentração média de lodo (gSTS/L), fração volátil (FV) e idade do lodo (Rs, dias), como função do tempo de retenção hidráulico (Rh) para reatores A e B.

Concentração, composições e idade do lodo

Reator A Reator B

Rh

gSTS/l FV Rs

gSTS/l FV Rs

12 20,6 0,54 122 36,6 0,56 205

10 18,0 0,57 98 29,7 0,58 155

8 16,1 0,58 58 27,0 0,57 120

6 16,0 0,61 44 19,7 0,57 64

4 17,5 0,65 21 28,2 0,61 47

3 16,9 0,67 13 25,4 0,61 28

2 14,6 0,68 6 23,7 0,63 17

1,5 - - - 28,8 0,68 11

Revista DAE 71

artigos técnicos



Figura 5 – Fração da DQO do afluente descarregada no efluente (mSe) e no lodo de excesso, em função do tempo de permanência do líquido no UASB com separador convencional (a) e com separador provido de placas paralelas (b).

Figura 6 – (a) Frações da DQO no efluente, no lodo de excesso e digerida como função do tempo de retenção hidráulica (Rh) nos reatores A e B; (b) frações da DQO em função da idade do lodo (Rs) nos reatores A e B (escala logarítmica).

Revista DAE72

artigos técnicos


23



volumétrica de tratamento e deve, portanto, ser

considerada uma excelente providência.

Os dados apresentados nas Tabelas 1 e 2 também

podem ser utilizados para representar grafica-

mente as três frações da DQO em função da idade

do lodo, como é mostrado na Figura 6b (escala lo-

garítmica na abscissa). Se a idade do lodo é uti-

lizada como variável independente, as frações de

DQO mSe e mS

x dos reatores A e B, em boa aproxi-

mação, podem ser descritas com uma única curva.

Isso significa que, para uma determinada idade do

lodo, as frações da DQO afluente, descarregada

no efluente ou convertida em lodo (e, consequen-

temente, também a fração digerida) são sempre

as mesmas, independentemente da concepção do

separador de fase ou do tempo de retenção de lí-

quido que é aplicado. Conclui-se que a idade do

lodo, e não o tempo de retenção de líquido, é o pa-

râmetro pertinente para descrever o desempenho

do reator UASB para o tratamento de águas resi-

duais sob condições específicas (características

de temperatura, esgotos etc.).

As Figuras 6a e 5b revelam também que, para os

dois reatores, há valores mínimos de tempo de re-

tenção de líquido e de idade do lodo, abaixo dos

quais a metanogênese não ocorre; consequente-

mente, todo o material orgânico deixa o reator, ou

no efluente, ou como material floculado no lodo

de excesso. O tempo de retenção de líquido míni-

mo depende da eficiência do separador de fases;

já o valor mínimo da idade do lodo depende da

taxa de crescimento máximo específico da meta-

nogênese, que, por sua vez, depende da tempera-

tura, entre outros fatores.

As seguintes expressões empíricas foram encon-

tradas por tentativas e erros, a partir dos dados

apresentados nas Tabelas 1 e 2 e na Figura 6b:

mSe = 0,14 + 0,25 exp[-0,04(Rs-6) ] (9)mSx = 0,12 + 0,20 exp[-0,04(Rs-6)] (10)

Portanto:

mSd = 1 – mSe - mSx = 0,74 – 0,45Exp[-0,04(Rs-6)] (11)

As equações mostram claramente que a eficiência

da digestão anaeróbia de material orgânico em

esgoto aumenta com a idade do lodo. Portanto,

ao menos em princípio, é vantajoso operar o rea-

tor UASB à máxima idade do lodo.

Nas Figuras 5a e 5b e nas Equações 9, 10 e 11,

transparece que a eficiência da digestão anaeróbia

é maior à medida que o tempo de retenção de lí-

quido e de sólidos é maior. Nesse aspecto, o reator

UASB é diferente do sistema de lodo ativado (VAN

HAANDEL; MARAIS 1999): a partir de um valor re-

lativamente baixo da idade do lodo (em torno de

cinco a sete dias), a remoção do material biodegra-

dável é virtualmente completa. No reator UASB, é

necessário que se faça uma otimização: na medida

em que se aplica uma idade do lodo maior, a efi-

ciência da digestão aumenta, mas o custo do inves-

timento também cresce, porque o reator necessá-

rio se torna maior. Assim, tem de ser ponderado o

benefício de uma maior eficiência de tratamento

contra um maior custo de investimento.

Infelizmente, ainda não é possível estimar, a priori,

a idade do lodo num reator UASB sob determinadas

condições operacionais. A massa de lodo retida não

depende apenas do projeto do separador de fases,

mas também das propriedades mecânicas do lodo

que se desenvolve, em particular, sua velocidade de

sedimentação. Essas propriedades dependem das

condições operacionais no reator, bem como das

características do afluente. A teoria ainda não está

suficientemente desenvolvida para dar uma esti-

mativa da velocidade de sedimentação do lodo do

reator UASB para tratamento de esgotos.

Tendo em vista as Equações 5, 6 e 7, a partir dos

dados experimentais (Tabelas 1 e 2), avaliou-se

que sua validade é limitada às configurações dos

Revista DAE 73

artigos técnicos



reatores, às condições de operação (temperatura

média de 25 ˚C) e às características do esgoto du-

rante a investigação experimental.

A Figura 5b também é muito útil para a avaliação

da composição das frações de DQO presentes

no efluente e convertidas em lodo. Marais e Eka-

ma (1976) dividem o material orgânico (DQO) do

afluente em uma fração biodegradável e uma fra-

ção não biodegradável, cada uma com um com-

ponente solúvel e um componente particulado. O

material não biodegradável não é sujeito à ação

metabólica dos microrganismos e sai inalterado do

sistema de tratamento, relativo à fração solúvel no

efluente e à fração particulada no lodo de excesso

após floculação. Assim, as frações não biodegradá-

veis da DQO afluente fus

e fup

são definidas como as

frações não biodegradáveis da DQO afluente solú-

vel e particulada, respectivamente.

Para idades do lodo muito longas, pode-se supor

que o material biodegradável é completamente

utilizado pelas bactérias, de modo que o efluente

se compõe apenas de material não biodegradável e

solúvel (seção superior indicada na Figura 4b), que,

no caso, representa uma fração de fus

= 0,12. Para

idades do lodo mais curtas, existe um aumento

progressivo da presença de material biodegradável

no efluente, que pode ser dividido em uma parte

constante de material não biodegradável e outra

variável de material biodegradável. Quanto à natu-

reza do material biodegradável no efluente durante

a investigação, é interessante notar que a metano-

gênese permaneceu eficiente para idades do lodo

muito curtas, de somente seis dias (Tabela 1). A

concentração média de AGVs permaneceu quase

sempre inferior a 60 mg/L. Portanto, o aumento da

concentração de DQO biodegradável para idades

do lodo mais curtas deve ser atribuído à ineficiên-

cia dos processos preparatórios da metanogênese:

hidrólise, acidogênese e acetogênese.

Por outro lodo, na Figura 5b, a fração da DQO con-

vertida em lodo aumenta fortemente com a re-

dução da idade do lodo. O lodo em reatores UASB

se compõe basicamente de três componentes: (1)

lodo inerte, resultado da floculação do material

não biodegradável e particulado; (2) material bio-

degradável particulado e ainda não hidrolisado;

e (3) lodo microbiano, com populações de bacté-

rias e arqueias atuantes nos diferentes processos

que se desenvolvem no reator. Quando a idade do

lodo diminui, tanto a digestão anaeróbia do ma-

terial orgânico afluente (catabolismo) quanto o

crescimento bacteriano (anabolismo) diminuem.

Isso significa que, à medida que a idade do lodo

diminui, uma fração crescente da DQO afluente é

descarregada como material biodegradável parti-

culado e floculado, que ainda não foi afetado pela

hidrólise e, por conseguinte, não ficou disponível

para nenhum dos processos complementares.

Os dados experimentais podem ser utilizados para

estimar a fração das partículas não biodegradá-

veis da DQO afluente e o coeficiente de rendi-

mento global aparente. Na Figura 5b, pode-se

notar que a fração da massa bacteriana no lodo

produzido para curtas idades do lodo é pequena

em comparação com a fração biodegradável. Por-

tanto, a qualidade do lodo medida como fração

dos sólidos voláteis que podem ser transformados

em biogás se deteriora na medida em que a idade

do lodo diminui.

É questionável se o lodo de excesso para uma ida-

de do lodo curta pode ser considerado estável; a

Agência Ambiental Americana (EPA, 1992) enten-

de que o lodo é estável quando a fração dos sóli-

dos voláteis que se transforma em biogás é menor

que 17%. A Figura 5b indica que a fração biode-

gradável (e, portanto, sujeita à digestão anaeró-

bia) para idades do lodo curtas é bem maior que

17% nos três componentes que formam os sóli-

dos voláteis. Conclui-se que é importante que se

mantenha uma idade do lodo longa em sistemas

de tratamento anaeróbio de águas residuais, por-

que só assim se pode obter uma conversão efi-

ciente do material orgânico do afluente.

Revista DAE74

artigos técnicos


25



A idade do lodo no reator UASB depende princi-

palmente da eficiência de retenção do lodo pelo

separador de fases. Esta, por sua vez, depende da

sua geometria (declividade dos elementos do se-

parador e do defletor) e eventuais peças auxiliares,

como as placas paralelas inseridas no reator estu-

dado no presente artigo. O número de elementos

separadores também é importante, uma vez que

determina a divisão do volume entre a zona de di-

gestão e a zona de sedimentação. Ademais, a ida-

de do lodo é limitada pelo custo do investimento,

mas não se sabe exatamente qual seria a idade

ótima, uma vez que depende de um conjunto de

fatores que são parcialmente conhecidos, entre os

quais: a geometria do separador de fases, a tem-

peratura, a composição do material orgânico e a

velocidade de sedimentação do lodo.

conclusões

1) A idade do lodo é o parâmetro fundamental

para descrever o desempenho do reator UASB

para o tratamento de águas residuais e, em

particular, a divisão da DQO afluente em

três frações: (a) descarregada no efluente;

(b) convertida em lodo; e (c) digerida para

metano. Quanto menor ela for, maiores serão

as frações da DQO afluente descarregada no

efluente ou no lodo de excesso e menor, a

fração digerida.

2) A idade do lodo é fortemente dependente

da eficiência do dispositivo de retenção de

sólidos do reator UASB. A aplicação de placas

paralelas, em adição a um separador de fases

convencional, para formar uma decantação

de alta taxa mostrou-se muito eficaz para

aumentar a retenção de lodo. Na presente

investigação, sua aplicação num reator UASB

piloto (placas a 45º, com profundidade de 0,35

m e espaçamento de 0,07 m) efetivamente

dobrou a capacidade de tratamento do reator.

3) A adoção da idade do lodo ótima traz consigo

o seguinte dilema: com idade do lodo longa,

prevalece a elevada eficiência de digestão no

sistema de tratamento; em contrapartida, o

custo de investimento é muito elevado, uma vez

que, para comportar uma quantidade maior de

lodo, se necessita de um reator bem maior.

4) A redução da eficiência dos processos

de preparação (hidrólise, acidogênese e

acetogênese), em vez da metanogênese em si,

é a causa da deterioração do desempenho dos

reatores UASB quando se reduz a idade do lodo.

RefeRêncIAsCAMPOS, J. R. C., Ed. (1999). Tratamento de esgotos sanitários

por processo anaeróbio e disposição controlada no solo. Rio de

Janeiro, ABES-RJ. 464.

EPA (1992). Environmental Regulations and Technology - Con-

trol of Pathogens and Vector Attraction in Sewage Sludge.

Washington, DC, U.S. Environmental Protection Agency: 152.

MARAIS, G. v. R. and EKAMA, G. A. (1976). The activated sludge

process part I: steady state behaviour. Water S.A. 2: 163-200.

VALENCIA, J. A. (2000). Teoría y práctica de la purificación del

agua. Santa Fe de Bogotá D.C. - Colombia, McGraw-Hill. 362.

VAN HAANDEL, A. and LETTINGA, G. (1994). Anaerobic sewage

treatment - a practical guide for regions with a hot climate.

Chichester, UK, John Wiley & Sons, Inc.. 226.

VAN HAANDEL, A; MARAIS, G. O comportamento do Sistema de

lodo ativado, Nº ISBN 900 847. Campina Grande, PB. 1999

Revista DAE 75

artigos técnicos



Filtro Percolador con soporte novedoso:Una alternativa de tratamiento secundario de

Aguas Residuales Domésticas

Trickling filter with innovative filter media: an alternative for secondary treatment of domestic wastewater.

Resumen:

En esta investigación básica se evalúa la reutilización de piezas de tubería corrugada de desecho de obras y edificación como material soporte para la biopelícula de filtros percoladores (FP) destinados al tratamiento secundario de aguas residuales domésticas. Se construyó y operó en paralelo 4 FP con diámetros (en pulgadas) de 10; 8; 6 y 4. Las piezas cilíndricas de tubería corrugada de 2 cm de altura y 1/2 pulgada de diámetro rellenaron cada FP hasta una altura de 1.10 metros. El afluente al sistema de FP consistió en agua residual doméstica pre-tratada mediante un desbaste de gruesos. Los resultados evidencian que los FP con piezas de tubería corrugada como soporte constituyen una alternativa eficaz para el tratamiento secundario de aguas residuales domésticas. Se alcanzó eficiencias de 91.9%, 88.9%, 81.0% y 76.9% en la reducción de DQO en los FP de 10, 8, 6, y 4 pulgadas, respectivamente. Asimismo, se alcanzaron rendimientos de 90.4%, 88.1%, 76.2% y 77.6% en eliminación de DBO5. Los FP fueron explotados con ventilación natural y sin emplear recirculación del efluente tratado, por lo tanto, resultan ser un sistema muy adecuado para la depuración de aguas residuales de pequeños núcleos urbanos y rurales debido a la simplicidad y bajo costo de la explotación y mantenimiento. Finalmente, se recomienda el uso de sobrantes de tuberías plásticas como soporte de la biopelícula, contribuyendo así a la sostenibilidad ambiental.

Palabras clave: filtro percolador, medio filtrante, oxidación orgánica, proceso biopelícula, tratamiento de agua residual doméstica.

Abstract

In this basic research using corrugated pipe pieces as support material for the biofilm trickling filter for the secondary treatment of domestic wastewater we were evaluated. It was built and operated in parallel four trickling filters with diameters (in inches) 10; 8; 6 and 4. The cylindrical corrugated pipe with 2 cm in height and 1/2 inch in diameter, filled to a height of 1.10 meters each trickling filter. Trickling filter units were installed in the Samborondón Wastewater Treatment Plant (Ecuador). The influent fed to the trickling filter system consisted of pre-treated domestic wastewater. A system of bars roughing pretreated influent. A few days after the startup of the process, biofilm growth was observed over the filling. However, steady state lasted for a period of 2.5 months. The results suggest that the variability of the composition of the influent delayed steady state. However, trickling filters with pieces of corrugated pipes as support are an effective secondary treatment of domestic wastewater alternative. Average efficiency was achieved in COD reduction of 76.9 to 91.9%. Also BOD removal efficiencies of 76.2 to 90.4% were achieved. The organic load influenced the percent removal of COD and BOD5, a greater load efficiency was reduced. Trickling filters were operated with natural ventilation and without using recirculation of treated effluent, therefore, turn out to be a very suitable system for wastewater treatment of small urban and rural communities due to the simplicity and low cost of operation and maintenance. The use of plastic pipe remains in support of the biofilm is recommended, thus contributing to environmental sustainability.

Key Words: Biofilm process, domestic wastewater treatment, filter media, organic oxidation, trickling filters.

Rojas Álvarez, Jacinto B.1*Jácome Burgos, Juan A.2

Molina Burgos, Judith A.2

1 Facultad de Ciencias Matemáticas y Física, Ingeniería Civil. Universidad de Guayaquil (Ecuador).2 Grupo de Ingeniería del Agua y del Medio Ambienten (GEAMA). Universidade da Coruña (España).* Autor corresponsal: Facultad de Ciencias Matemáticas y Física, Universidad de Guayaquil, Cdla. Universitaria Salvador Allende, Teléfono: (593) 2 393966, e-mail:

[email protected]

27



Introducción

Los filtros percoladores (FP) han sido utilizados para el tratamiento biológico de las aguas residuales desde 1890. Un FP es un reactor biopelícula con relleno no sumergido sobre el que se distribuye el agua residual. La depuración se produce cuando el agua residual pasa a través de la biopelícula. Los FP se utilizan para remoción de materia orgánica, oxidación simultánea de materia orgánica y amonio, así como para nitrificación terciaria. Sus ventajas, entre otras, sobre el proceso de lodos activados son menor requerimiento de energía, menor necesidad de mantenimiento de equipos, y operación más simple (Tchobanoglous et al. 2003). Estas ventajas hacen que los FP sean especialmente interesantes para la depuración de las aguas residuales de pequeños núcleos (Tejero et al., 2004).

Grava o módulos plásticos son los soportes más utilizados para los FP (Grady et al. 2011), pero en los últimos tiempos se han ensayado nuevos materiales. Mondal y Warith (2008) investigaron el uso de neumáticos triturados como soporte de FP para el tratamiento de lixiviados de relleno sanitario. Para el tratamiento de aguas residuales domésticas con FP, Kirjanova et al. (2011) investigaron el uso de lana de roca en forma de pequeños cubos compactos con aristas de 1 y 2 cm como soporte de biopelícula, mientras que Viana et al. (2012) han investigado el uso de luffa cyllindrica (bucha) deshidratada. Considerando que en

las obras y edificaciones se genera una cantidad significativa de residuos de diversas tuberías plásticas corrugadas utilizadas en instalaciones sanitarias, eléctricas, telefónicas, etc., y que bien pueden reutilizarse como soporte en FP, en nuestro trabajo se experimenta con este tipo de materiales.

Los objetivos de esta investigación básica fueron: evaluar la eficacia de piezas de tubería corrugada como material soporte de biopelícula en FP, evaluar el efecto de la carga orgánica sobre la eficiencia en oxidación de materia orgánica y estimar valores de carga de diseño en función de la calidad exigida al efluente secundario de filtros percoladores.

Materiales y métodos

Medio soporteComo material soporte se utilizó tubería de PVC flexible corrugada. Se cortaron trozos de 1/2” de diámetro y 2 cm de largo y después se introdujeron en los FP hasta una altura de 1.10 metros. El número de piezas introducidas fue 1245, 2730, 4700 y 7700 en los FP de 4, 6, 8 y 10 pulgadas de diámetro, respectivamente. La superficie promedio de contacto con el agua residual de cada pieza fue de 25.447 cm2. Así, la superficie específica promedio del relleno de los FP resultó de 347 m2/m3. Una vez introducido el soporte, el índice de huecos (o porosidad) se determinó midiendo el volumen necesario de agua para llenar cada FP, resultando en una porosidad media del 82.95%. Los valores observados de superficie

específica y del índice de huecos son elevados, siendo un soporte adecuado tanto para oxidar materia orgánica como para nitrificación.

Planta-pilotoLa planta piloto consta de 4 FP construidos en tubo de PVC con diámetros (en pulgadas) de 10, 8, 6 y 4, y una altura de 1.20 m. El relleno de cada FP ocupa una altura de 1.10 m. El agua residual pretratada se alimenta a un canal de reparto construido en metacrilato de 4 mm de espesor con un ancho de 0.40 m, longitud de 1.80 m y altura de 0.40 m, dotado de 4 vertederos triangulares cuya finalidad es realizar el equi-reparto del caudal afluente a los FP que funcionan en paralelo, de modo que, para cada caudal alimentado de agua pretratada se consigue simultáneamente 4 cargas aplicadas diferentes, lo cual sirve para reducir el tiempo de experimentación. Adicionalmente, a la salida de cada FP se dispone de un tanque plástico de diámetro 0.265 m y altura de 0.325 m para recoger el efluente tratado. El sistema se instala protegido del ambiente exterior en una caseta con estructura de caña y madera (Figura 2).

Agua residual problemaEl afluente al sistema piloto experimental procedió de la Planta Municipal de Tratamiento de Aguas Residuales de Samborondón (Ecuador) después de sufrir un desbaste de gruesos. La composición del agua residual pretratada fluctuó durante el periodo experimental (Tabla 1). El agua pretratada

Figura 1. Material soporte experimental preparado para su introducción en el filtro percolador.

Figura 1. Imagen del sistema experimental conformado por 4 filtros percoladores en tubo de PVC.


constituyó también el inóculo del sistema de FP.

Métodos analíticosPara evaluar el rendimiento del sistema se tomaron muestras compuestas de 4-h (entre las 10h00 y 14h00) tanto del afluente como del efluente de los filtros percoladores. Siguiendo los métodos del Standard Methods (APHA 2010) en las muestras se analizó: sólidos en suspensión (SS), SS volátiles (SSV), DBO5 (total y disuelta), DQO (total y disuelta), nitrógeno total (NT), fósforo total (PT), pH, Conductividad Eléctrica (CE) y Aceites y Grasas.

Carga orgánicaComo parámetro operacional principal se utiliza la carga orgánica aplicada, CV, en términos de DBO5 y DQO:

Donde:CV = carga orgánica aplicada (en kg

DBO5 (o DQO)/m3/d)Q = caudal de tratamiento (m3/d)C0 = concentración afluente de

DBO5 (o DQO) (en kg/m3)V = volumen de relleno (m3)

Resultados y discusión

Durante 4 meses los FP fueron operados para la eliminación de materia orgánica. La carga orgánica aplicada, CV, tuvo un rango de 0.16 a 0.91 kg DBO5/m3/d (0.28 a 2.27 kg DQO/m3/d). A los 3 días del inicio de la experimentación se observó la formación de una capa viscosa sobre el material soporte. Mediante apreciación visual la biopelícula fue gelatinosa y colonizó de forma no uniforme el material soporte. La no uniformidad de la colonización del soporte, entre otras razones, pudo deberse a una ineficaz distribución del afluente sobre la superficie de los FP. No obstante, los FP alcanzaron una buena calidad promedio del agua tratada (Tabla 2). A pesar de que los FP no fueron sometidos a estrategias de optimización de su funcionamiento (p.e.: no se empleó recirculación del efluente, ni aireación forzada) el material soporte ensayado presentó

buena eficiencia en la eliminación de materia orgánica, con resultados similares a los observados por otros investigadores que han ensayado soportes innovadores en FP (p.e. Mondal y Warith 2008; Viana et al., 2012). También es destacable, que la manipulación e instalación del relleno ensayado fue simple. Asimismo, se observó que los FP ensayados fueron capaces de reducir SS lo cual no es un fenómeno común, aunque si ha sido observado por Kirjanova et al. (2011) con relleno de lana de roca.

Eliminación de materia orgánicaLa estabilización del proceso demoró algo más de 1 mes aproximadamente, tiempo relativamente alto si se compara con otros estudios donde el estado estacionario se alcanza en apenas 2 semanas de experimentación (Kirjanova et al. 2011). Es muy probable que las variaciones en la composición del afluente al sistema de FP (ver Tabla 1) sea una de las principales causas que expliquen la lentitud del arranque del proceso. La concentración efluente de materia orgánica dependió directamente de la carga orgánica aplicada (Fig. 3(a)-(b)). En Europa el límite de descarga de DBO5 y DQO para un efluente secundario es de 25 y 125 mg/L, respectivamente (Directiva 91/271). En nuestro caso, los datos sugieren que dichos límites no se superarían con valores de CV máximos de 0.6 kg DBO5/m3/d y 2 kg DQO/m3/d, respectivamente; valores que corresponden a FP de media-alta carga (WEF 2000).

En estado estacionario y para el rango ensayado de CV (media-alta carga) la cinética de eliminación orgánica presenta una relación lineal directa entre la carga aplicada y la tasa de eliminación,

Parámetro Rango (mg/L) Promedio (DE) (mg/L) NDBO5

DQOSSNTPTAceites y Grasas

114-472168-75034-21010-63

0.7-9.50.5-12

221 (142)393 (192)

135 (88)37 (23)4.3 (3.4)5.6 (5.1)

1414

6666

Parámetro Rango(mg/L)

Promedio(DE) (mg/L)

Normativa(AM 028, 2015)

DirectivaCE/271 (1991)

DBO5

DQOSS

11-6624-169

2-32

34 (21)83 (47)12 (10)

100200130

25125

35

Tabla 2.- Composición química del agua residual tratada por los filtros percoladores

Parámetro Rango (mg/L) Promedio (DE) (mg/L) NDBO5

DQOSSNTPTAceites y Grasas

114-472168-75034-21010-630.7-9.50.5-12

221 (142)393 (192)135 (88)37 (23)4.3 (3.4)5.6 (5.1)

14146666

Parámetro Rango(mg/L)

Promedio(DE) (mg/L)

Normativa(AM 028, 2015)

DirectivaCE/271 (1991)

DBO5

DQOSS

11-6624-1692-32

34 (21)83 (47)12 (10)

100200130

2512535

Tabla 1.- Composición química del agua residual alimentada al sistema de filtros percoladores

N: número de muestras compuestas. DE: desviación estándar

Figura 4(a)-(b).- Efecto de la carga orgánica aplicada sobre el rendimiento del sistema de FP: (a) DBO5 y (b) DQO

29



rV (Fig. 4(a)-(b)). En el caso de los FP, una relación lineal es común observarla para un rango de CV de 0.1 a 0.4 kg DBO5/m3/d (FP de baja a media carga) (DWA 2001). En general, el valor de rV determina el volumen del reactor, pues, mientras mayor sea rV menor será el volumen necesario. Varios factores pueden explicar nuestros resultados, entre otros, la temperatura que afecta significativamente a la velocidad de las reacciones. La norma alemana ATV A-281E (DWA 2001) tiene en consideración una temperatura de 15ºC, en nuestro caso la temperatura media del agua sería del orden de los 25ºC. La correlación lineal también sugiere que se produjo una buena transferencia de oxígeno para sostener las reacciones aerobias sin alcanzar la saturación cinética, y en ese caso, el factor responsable sería la configuración geométrica del material soporte. Las eficiencias promedio observadas en eliminación de DBO5 y DQO fueron del 75.513.4% y71.615.6%, respectivamente (datos nopresentados).

Conclusiones

El medio soporte constituido por desechos de tubería plástica corrugada para instalaciones eléctricas y/o sanitarias utilizados en obra civil y edificación puede ser utilizado con eficacia como soporte de biopelícula en filtros percoladores. Durante el periodo experimental, durante el cual se alcanzó cargas orgánicas aplicadas tan elevadas como 10 kg DQO/m3/d, el soporte no se atascó y funcionó hidrodinámicamente de forma eficaz con una buena transferencia de oxígeno.

Una vez alcanzado el estado estacionario el sistema piloto de filtros percoladores ha producido un

efluente de buena calidad en términos de DBO5, DQO y SS. De tal modo, que el efluente tratado cumple con seguridad los límites establecidos por la normativa ecuatoriana, que por otra parte fija límites de descarga poco exigentes. Pero, si comparamos con estándares internacionales, el efluente de los filtros percoladores, en general, cumplió con los límites establecidos a los tratamientos secundarios por la Directiva europea 91/271.

El proceso de filtros percoladores demuestra ser simple y con bajo costo de operación y mantenimiento, resultando así adecuado para el tratamiento secundario de aguas residuales de pequeños núcleos urbanos y rurales. También, sería una alternativa económica para el tratamiento de aguas residuales industriales biodegradables con características similares a las domésticas.

Para cumplir con estándares internacionales de descarga, las cargas orgánicas de diseño máximas serían de 0.6 kg DBO5/m3/d o 2 kg DQO/m3/d. No obstante, estos valores sería conveniente minorarlos por un coeficiente de 1.5 a 1.75 como factor de seguridad, ya que los resultados se han obtenido de una investigación básica con planta piloto.

Agradecimientos. Al Gobierno Autónomo Descentralizado del cantón Samborondón por facilitar el uso y acceso a las instalaciones de la Planta Municipal de Tratamiento de Aguas Residuales.

Referencias

AM 028 (2015). Acuerdo Ministerial Nº 028, que sustituye al libro VI del Texto Unificado de Legislación

Secundaria. Legislación Ambiental para descargas a un cuerpo de agua dulce, Ministerio del Ambiente, Quito, Ecuador.APHA (2010). Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater 20th edn, American Public Health Association / American Water Works Association / Water Environment Federation, Washington DC, USA.Directiva del Consejo de Europa 91/271, de 21 de mayo (1991), sobre tratamiento de las aguas residuales urbanas.DWA (2001) Dimensioning of trickling filters and rotating biological contactors. Standard ATV-DVWK-A 281E. German Association for Water, Wastewater and Waste (DWA): Hennef (Germany).Grady, C.P.L., Daigger, G.T., Love, N.G., Filipe, C.D.M. (2011) Biological wastewater treatment, third edition. Taylor & Francis Group, LLC: Boca Raton, FL (USA). 991 pp.Kirjanova, A., Rimeika M., Dauknys R. (2011) Start-up of trickling filters using novel filter medium under low temperature conditions, 8th Int. Conf. Environmental Engineering, Vilnius, Lithuania, May 19–20: 578-583.Mondal, B.; Warith, M. A. (2008) Use of Shredded Tire Chips and Tire Crumbs as Packing Media in Trickling Filter Systems for Landfill Leachate Treatment. Environmental Technology 29: 827–836.Tchobanoglous, G; Burton, F. L.; Stensel, H. D. (2003) Wastewater Engineering, Treatment and Reuse. McGraw-Hill, Boston (USA). 1818 pp.Tejero, I., Suárez J., Jácome J.A., Temprano J. (2004) Ingeniería Sanitaria y Ambiental, Volumen 2. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de Santander, Santander (España). 369 pp.Vianna M., de Melo G., Neto M. (2012). Wastewater treatment in trickling filters using luffa cyllindrica as biofilm supporting medium. Journal of Urban and Environmental Engineering, 6(2): 57-66.WEF (2000). Aerobic fixed-growth reactors. © Water Environment Federation, Alexandria, VA (USA).

Figura 4(a)-(b).- Efecto de la carga orgánica aplicada sobre el rendimiento del sistema de FP: (a) DBO5 y (b) DQO


COP21: Ciencia y FicciónEL CALENTAMIENTO GLOBAL

“Inferno” y “Cuando el destino nos alcance”.

Ing. Mg. Carlos Salame Bermudes

Fanático como soy de las novelas de Dan Brown (autor de El Código Da Vinci, best seller internacional,) estaba enfrascado en la lectura de Inferno, thriller publicado en el 2013, cuando sentí, al llegar al capítulo 31, que estaba leyendo un libro de ingeniería sanitaria, al ver en la página 149 (versión comprada en las calles de Guayaquil), un gráfico al decir de Elizabeth Sinskey –personaje de la novela- una oleada de desesperanza y que correspondía, según se indicaba, a la OMS. En él se presentaban las curvas de temperatura, población, concentración de CO2, disminución de selvas y masa forestal, extinción de especies, vehículos motorizados, usos del agua, reducción de ozono, inversión extranjera, entre otros indicadores, aparentemente desde el año 1750 hasta el año 2000.

Mi interés fue mayor, al leer en esta novela-fusión, que la Organización Mundial de la Salud había determinado el año anterior los problemas medioambientales que tendrían un mayor efecto en la salud global. Entre otros, los efectos incluían: la demanda de agua potable, el aumento de la temperatura global de la Tierra, la disminución de la capa de ozono, el incremento del nivel de los océanos, la extinción de

las especies, la deforestación y en definitiva una escalofriante imagen que representaban no un futuro lejano sino una realidad actual: los indicadores habían ido en aumento en forma aceleradamente increíble, a un ritmo aterrador.

El personaje de la novela decía que durante los últimos cincuenta años nuestros pecados contra la Madre Naturaleza han ido creciendo de manera exponencial. Elizabeth por su parte, no ocultaba su intención de no salir embarazada para no traer un niño a este mundo desconsolador. Conocía que los políticos, dirigentes en la sombra y líderes ecologistas del mundo, celebraban cumbres para evaluar los problemas y soluciones. Los resultados: en privado se llevaban las manos a la cabeza y se ponían a llorar; en público reportaban que se estaba trabajando en complejas soluciones. Cualquier parecido de esta novela de ficción con la realidad, no sería una simple coincidencia.

Pero la lectura anterior, me trajo a la memoria la película Cuando el destino nos alcance (Soylent Green, título original), basada en la novela ¡Hagan sitio!, ¡hagan sitio!, de Harry Harrison (1966), de carácter futurista, obviamente ficción. Ubica la trama

en la ciudad de New York, con 40 millones de habitantes al año 2022 (ya mismo). Uno de los personajes, encarnado por el actor Edward Robinson, se encarga de relatar la catástrofe ecológica que había vivido. El resto de esta interesante historia sería aconsejable que el lector la devele por sí mismo, permitiéndonos aprovechar este espacio en relatos más apropiados con el propósito de esta Revista.

En todo caso, lo anterior me sirvió para buscar la estadística oficial de la OMS, en relación al problema del calentamiento global. Resultó interesante conocer los cinco mensajes sobre salud que hace la OMS, que se muestran en un recuadro del presente artículo.

LA CUMBRE DEL CLIMA (COP21)

La 21 Conferencia de las partes (COP21) de la Convención Marco de las naciones Unidas sobre el Cambio Climático, se celebró en París, desde el 30 de noviembre y culminó el 12 de diciembre del 2015, con un acuerdo que sorprendió al mundo al considerar aspectos vinculantes que en las cumbres anteriores habían sido descartados, sobre todo por los países

31



industrializados que nunca firmaron los acuerdos. Contó con la presencia de presidentes y ministros de 195 países quienes deliberaron por más de dos semanas sobre las acciones necesarias para limitar el aumento de la temperatura del planeta y controlar las emisiones de gases de efecto invernadero.

Coincidentemente con la celebración de la Conferencia, la prensa destacó el grave problema que estaba sufriendo Beijing por efecto de la contaminación, lo que había restringido las actividades en esa importante ciudad china, principal país emisor de gases de efecto invernadero en el mundo.

La posición de los representantes ecuatorianos de establecer sanciones por el incumplimiento del acuerdo no tuvo eco y si bien se dice que los acuerdos tienen el aspecto jurídico vinculante, por el hecho de que las grandes potencias industriales conformarán un fondo para “lavar” el pecado contra el medioambiente, las resoluciones serán de cumplimiento voluntario y únicamente se hará un monitoreo permanente del uso del fondo.

LA SEMÁNTICA POLÍTICA

Si bien esta Cumbre tuvo sus momentos emotivos y duras negociaciones, se coincidió en que se alcanzó un ambicioso acuerdo, identificando al cambio climático como una amenaza urgente y potencialmente irreversible para la humanidad y el planeta, a algunos les quedó la duda sobre los compromisos para reducir las emisiones de gases invernaderos en forma suficiente para contener el calentamiento global.

En el borrador del Acuerdo (a la fecha de edición de esta Revista no hemos tenido acceso al documento final original), según las informaciones de prensa, se dice, en forma muy difusa, que el objetivo del acuerdo es contener el aumento de la temperatura “bien por debajo de los 2 grados centígrados” respecto a la era preindustrial y realizar “esfuerzos para limitar ese aumento a 1,5 grados”. En principio, esto satisface tanto a los países que no quieren dejar de utilizar su potencial industrial, así como a los países más propensos a los desastres meteorológicos que exigen un cambio radical en las fuentes energéticas.

Para los ingenieros civiles, dos grados son dos grados y un grado y medio es un grado y medio; sin embargo, en estos acuerdos mundiales se combinan factores alejados de las matemáticas puras. Ahora resulta interesante saber desde cuándo se miden los 2°C famosos, resulta que es desde su nivel en la época preindustrial, eso no dice en todas partes.

Por otro lado, China, principal país emisor de GEI, se comprometió a estabilizar estas emisiones a partir del 2030; Estados Unidos, el segundo, a reducir en un 60 % en ese año (respecto al 2005), India, en un 35 % y Rusia entre un 25 % y un 30 % (en comparación a 1990). Allí sí, las matemáticas si son claras, pero como que tienen un artificio en cada caso.

Las siguientes preguntas que surgen por lógica son: Desde cuándo se aplicarán las medidas para conseguir ese límite, la fecha en que se logrará ese límite y la fecha en que se configurará el fondo y el programa de distribución del mismo. Las respuestas encierran así mismo “matemáticas políticas”: el mundo debe esforzarse porque las emisiones de los famosos gases dejen de aumentar “lo antes posible” y empiecen a reducirse “rápidamente”.

Siguen las preguntas: ¿quiénes cumplirán los compromisos? Los países que generan los gases tendrán la obligación de reducir el uso de energía

MENSAJES DE LA ORGANIZACIÓN MUNDIAL DE LA SALUD

1. Las vidas humanas son el «elemento fundamental» que es preciso proteger contra los riesgos relacionados con el clima. La infraestructura se puede reconstruir y las economías se pueden recuperar, pero las vidas humanas son irremplazables.

2. El incesante cambio climático es un riesgo inaceptable para la salud mundial. La OMS estima que el cambio climático está provocando ya más de 140000 muertes adicionales cada año, y las investigaciones más recientes indican que incluso si el desarrollo socioeconómico y el progreso médico continúan, esta carga aumentará gradualmente en los próximos decenios.

1. El mundo ha realizado enormes progresos en materia de salud, y actualmente está adoptando medidas para hacer frente al cambio climático. Aunque queda mucho por hacer, el alivio de la pobreza, el desarrollo socioeconómico y los programas de salud han aumentado la esperanza de vida, disminuido las cargas de enfermedades infecciosas y reducido el número de muertes por fenómenos meteorológicos extremos en todo el mundo.

3. Los beneficios de la salud pueden servir de motivación para la mitigación. Las investigaciones más recientes muestran que más de 3,5 millones de personas mueren cada año debido a la contaminación del aire de sus hogares por combustibles fósiles, y unos 3,2 millones a causa de la contaminación del aire exterior.

4. El sector de la salud tiene que colaborar con otros sectores. Se suele decir que los trabajadores sanitarios están en primera línea en lo que respecta a la protección de las vidas humanas. Tal vez sea más exacto decir que están en la última línea de la defensa, ya que es en otros sectores donde se adoptan muchas de las decisiones más importantes que afectan a la salud, decisiones que determinan nuestra exposición a los riesgos ambientales y nuestras vulnerabilidades.

El turismo y el cambio climático

Es bien sabido que el turismo del mundo está muy asociado con la naturaleza, de hecho en nuestro país, el turismo interno y externo se dirige fundamentalmente a nuestras playas, a nuestras islas y nevados. Por lo tanto, es fundamental la preservación de nuestros parajes, zonas paisajísticas, niveles del agua en las playas, entre otras variables. Esto también nos lleva al tema de la confusión que actualmente se hace entre los oleajes, los aguajes y hasta el Fenómeno El Niño, con el tema del cambio climático, que si bien guardan relación, no son fundamentalmente lo mismo.


a base de petróleo y carbón y los países ricos deberán apoyar los recortes en los países en vías de desarrollo.

En los recuadros insertos en este artículo se ensayan respuestas a las preguntas y se hacen comentarios sobre los resultados de la COP21. Y sólo para movernos un poco, adjuntamos al final del artículo, fotografías de famosas inundaciones y sequías, de Ecuador y del mundo.

LOS DESTACADOS,LOS INCONFORMES,

LOS ESCÉPTICOS,LOS IMPERTÉRRITOS

DE LA COP21.

Estimamos que el estandarte de los destacados de la COP21, lo lleva el Presidente de Francia Francois Holland, quien inclusive llegó a decir a los representantes de 195 países: “es muy raro en la vida tener la oportunidad de cambiar el mundo y ustedes la tienen”. Por su parte, Laurent Fabius, ministro de Exteriores francés, quien lideró los diálogos de la negociación también realizó una sentida arenga a los asistentes, jugando un papel protagónico como presidente de la Cumbre. Él anunció la tarde del sábado 12 de diciembre anunció el acuerdo, con el aplauso de los representantes de 195 países.

La representante de Sudáfrica manifestó su felicidad de regresar a su país con el texto del acuerdo, la ministra del Ambiente de Brasil indicó que el texto tiene un enfoque equilibrado. Greenpace acotó que el acuerdo deja a la industria mundial de los combustibles fósiles del lado equivocado de la historia.

Las aportaciones de los países ricos

En el 2025 se actualizará el monto de las aportaciones que los países “ricos” a los países “pobres” deben prover para la reconversión energética y para enfrentar los efectos del cambio climático: sequías e inundaciones. Se estableció un famoso fondo verde “cercano” o “como mínimo” a los 100.000 millones de dólares para ser distribuido.

Una esperanza para América Latina

El libro “Un contienente fragmentado: Latinoamérica y las Políticas Golbales de Cambio Climático”, de Edwards & Roberts, indica que América Latina, que genera el 9% de las emisiones de GEI, tiene el potencial para liderar el camino para hacer una economía limpia. Climate Scope (2014), indica que la región es considerada como la más atractiva para invertir en energía renovable, con su potencial de 25 % de tierra agrícola, 22 % de bosques y 31 % de agua potable. La posición del Ecuador, en la COP21, (que emite apenas 0,15% de GEI mundial), es reducir sus emisiones entre un 20 % y 25 %, con la implementación de hidroeléctricas, la restauración de 500.000 hectáreas de bosque, tren eléctrico, energía eólica, etc., todo ello hasta el 2017. Venezuela, país petrolero, no presentó ningún compromiso en el COP21, pero si reclamó, con el ALBA una “justicia climática”.

En cambio, el ministro nicaragüense de Políticas Nacionales denunció un supuesto procedimiento antidemocrático en la configuración del acuerdo mundial, pues, a su criterio no se establecieron niveles de reducción del efecto invernadero de los gases.

Las acotaciones del embajador de Francia en Ecuador son muy concretas: el acuerdo no es perfecto, tal vez no hay ganadores, pero tampoco hay perdedores; todavía falta mucho por hacer; el enorme desafío es que se vuelva vigente y poder aplicarlo.

Por su parte, el ministro de Ambiente del Ecuador, a su regreso al país, ratificó algunos criterios casi generalizados: es un primer paso, no debemos ser triunfalistas; el documento no resulta vinculante, para que sea de carácter obligatorio debe ser ratificado por 50 países; el acuerdo carece de claridad sobre los recursos económicos tecnológicos; se requiere la aplicación de grandes sumas de dinero, que estamos lejos de alcanzar. Una de sus dudas es la meta mundial de estabilizar las temperaturas en 1,5 grados de incremento, en

tanto que los compromisos de los países participantes conducen a un incremento de tres grados. En definitiva, hay una gran distancia entre lo que se ha propuesto en el Acuerdo y la realidad de las condiciones; son solo buenos discursos y buenos ofrecimientos que no se cristalizan. Sería interesante, sin embargo, conocer en detalle el INDC (contribución nacional) del país, en torno al calentamiento global. Con el respeto de nuestros correligionarios, ya queremos olvidarnos de la tecnología sincrética de acudir a la Churonita, a San Biritute o al mono de Chongón, en las épocas de sequía o inundación que causan hambrunas e insalubridad.

En las calles de París, miles de ciudadanos se reunieron durante la COP21 en defensa del medioambiente. Se formó un cordón humano a ambos lados de la avenida Grande Armée. Y no es para menos, una reunión mundial, con 40.000 participantes, 195 países, pasará a la historia como una de las citas diplomáticas más complejas de los últimos años. Han pasado 21 años de discusión para llegar a un acuerdo global para mitigar el cambio climático. Se empezó a trabajar con un documento de 58 páginas llenas de paréntesis y corchetes que representaban indefiniciones, con semántica pura como las palabras “deben”, “deberían”, pero más allá de los tecnicismos gramaticales y las imprecisiones aritméticas sobre el 1,5 o el 2 como tope, lo importante era quiénes deben pagar, cuales son los países pobres y cuáles los ricos, cómo hacer vinculante el compromiso, cuándo voluntario y cuándo obligatorio en su cumplimiento.

33



Vigencia y seguimiento

El antiguo protocolo de Kioto (1997) queda sin efecto, luego del COP21, de manera que el histórico pacto de París entra en vigencia en el 2020.

Al año en que ECUADOR llevará a cabo el Congreso Interamericano de Ingeniería Sanitaria, esto es dos años antes en que entrará en vigencia el acuerdo, los países deberán evaluar el resultado de la aplicación de sus iniciativas y reprogramarán sus planes de reducción de emisiones de gases de efectos invernadero. A partir del 2023, las revisiones deberán efectuarse cada cinco años. (Recordé otra vez “Cuando el destino nos alcance”). Alguien –muy importante, por cierto- dijo que el “mundo se rige por el poder, no por la justicia”. Se dice también que los recientes atentados en Francia, habían sensibilizado al gobierno francés y que ya no verían a la Naturaleza como un centro comercial, sino como un hábitat colectivo. También se dice que influyó el hecho de que China, que no firmó en su oportunidad el tratado de Kioto, estaba en ese momento sufriendo una contaminación que superaba en 24 veces lo adecuado para poder respirar, lo que obligó a decretar la alerta naranja (se registró una densidad de 621 partículas finas por metro cúbico de aire); los filmes de las inundaciones en Chennai (India) al ser proyectados en las salas, también hicieron su efecto.

Francisco ya lo había dicho, al hablar en su Encíclica del estilo de vida hiperconsumista, de un estatus económico sustentado en el derroche y en el plástico o en la cultura del descarte.

Atrás quedaron los actores del Club de Roma, de 1970, fundadores de la ecología moderna, con su primer grito de alarma; el decisivo informe Brundtland, de la Comisión Mundial sobre Medio Ambiente, en 1988 (“Nuestro futuro común”); la Cumbre de la Tierra, celebrada en Río de Janeiro en 1992, cuando se dijo que somos 7.500 millones de habitantes y que al 2050 la población mundial será de (¿) 10.000 millones, en tanto que el mundo sólo está en capacidad de satisfacer las necesidades de 600 millones de individuos ( Make home, make home, de nuevo).

Los optimistas cantaron ¡Victoria! ¡El fin de los combustibles fósiles ha comenzado!, se dijo. Lo llamaron cero emisiones netas, consideran que cuando el acuerdo esté en manos de los legisladores de cada país, las energías limpias serán la mejor forma, la más barata y efectiva, de mantener esta promesa. ¡Esto nos da la plataforma que necesitamos para realizar el sueño de conseguir un

futuro seguro para las generaciones venideras! Cuánta alegría. No importa que la economía del Ecuador dependa de combustibles fósiles y que la falta de venta o la caída de precios afecten el nivel de vida de los ecuatorianos, si en resumidas cuentas, nos debemos al planeta y la distribución del fondo verde seguramente aliviará nuestra economía. La prensa no ha dado cabida a las actividades de Avaaz (voz, sería la traducción más aceptada), una organización civil global que promueve el activismo ciudadano en asuntos como el cambio climático, derechos humanos, corrupción, pobreza, derechos de los animales, paz y conflicto. Su objetivo principal es “movilizar a los ciudadanos del mundo para cerrar la brecha entre el mundo que tenemos y el mundo que la mayoría de la gente quiere”. Su participación en esta Cumbre tuvo una especial connotación, convocaron cientos de marchas en diferentes países e incluso recolectaron miles de zapatos vacíos en una particular y simbólica demostración en las calles de

París. A criterio de Avaaz, lo sucedido en la COP21, sirve para mandar un mensaje claro a los inversores de todo el mundo: apostar por los combustibles fósiles es tirar el dinero; el beneficio está en las renovables. La tecnología que nos traerá energías 100% limpias es el negocio del futuro.

No es muy conocido, tampoco, que en la COP21, 3.371 compañías enviaron sus propuestas particulares para reducir sus emisiones y que niños de 196 países enviaron cartas con sus sueños de un mundo sostenible a los líderes mundiales.

No cabe duda, entonces que la COP21, sí es un hito histórico en la Historia Ambiental. Frente a ello contrasta los resultados de una pequeña encuesta que hice en un reducido grupo de personas, a quiénes consulté su opinión sobre la COP21. La respuesta más recurrente fue otra pregunta: ¿Eso qué es? Y bueno, la contestación de los jóvenes, los adultos de diferentes estratos culturales fue en otros casos diferente: algunos adultos manifestaron que no creían en las estratagemas de los políticos, menos si son europeos; en el caso de los jóvenes considero que es una posición como la que teníamos allá por los setenta, cuando veíamos a los hippies con un letrero “…el mundo se va a acabar”, no le dábamos importancia, pensando el mundo siempre se va a automantener.

También es posible que este acontecimiento no tuvo la suficiente


construcción & consultoríaDiseño, planificación y fiscalización en las ingenierías:

o Hidrosanitaria o Geología y Geotecnia o Estructuras o Vías o Planificación Urbana y Catastros o Sistemas de Distribución Eléctrica o Plantas de Tratamiento o Impacto Ambiental o Edificaciones o Topografía

Transferencia de Tecnología o Asesoría Técnica en Diseños o Uso de herramientas CAD y GIS

Guayaquil: Vernaza Norte Mz. 6 Villa 9 Fono.: 042924478 / 046008370 E-mail: [email protected]

Cuenca: Av del Estado 3-40 - of 101 Fono.: 072819714 E-mail: [email protected]

SERVICIOS DE CONSULTORÍA

SIMPLIFICALO

cobertura en este mundo mediático y pudo más la información pueril y sin contenido ante un público indiferente; aunque todos los sábados se nos recuerde que “nosotros somos más” como ya se lo dijo en Río de Janeiro en 1992, o en las novelas que mencioné, como que eso es el problema de fondo. En todo caso esperemos que del compromiso se pase a la acción y que en efecto, el mundo empiece a descarbonizarse. Todo por el bien de las nuevas generaciones, a quienes

hemos pretendido representar en el niño que ilustra este artículo y que implora: ¡Dos grados centígrados, Háganlo por mí!

Consideramos que la COP21, es un sustento para poder prometer a nuestros nietos un futuro limpio, lindo y seguro. Y esto me motivó a escribir este artículo, prefiriendo empezar contando novelas y películas para hacer más entretenida la lectura. Así que regresemos al principio.

35



Km. 14,5 Vía a Daule - Guayaquil - Ecuador • Telf.: (593) 999771648 • [email protected]


CERTIFICACION ECUATORIANA DEPLAYA SEGURA Y LIMPIA:

Una aspiración de Libertador Bolívar

Autor: Ab. Yorgi Adalberto Ramírez Arauz, MSc.Asesor Legal AEISA

La norma técnica ecuatoriana NTE INEN 2631 (2012): Turismo. Playas. Es la certificación que el Servicio Ecuatoriano de Normalización –INEN-, puso en vigencia a través de la Subsecretaría de la Calidad del Ministerio de Industrias y Productividad, de carácter voluntaria, resolución No. 12,066 de 2012-03-01, publicada en el Registro Oficial No. 669 del 2012-03-26.

El proyecto “Destino azul” nació en el año 2007, bajo el auspicio del Ministerio de Turismo de Ecuador –MINTURE-, basa su modelo en la certificación internacional conocida como “Bandera Azul”, que con mucho éxito desde el año 2009, ondea su bandera azul en Jureré Internacional, cerca de Florianópolis, estado brasileño de Santa Catarina, pese al éxito de esta certificación a nivel mundial, en Sudamérica solo Brasil ha podido implementarla. Para que una playa reciba la certificación –que se otorga o renueva anualmente–, sus aguas deben estar limpias y bajo control periódico de la autoridad sanitaria local. Debe haber sistemas estables de recogida de basuras y limpieza de arena, señalización y personal de vigilancia y socorrismo, facilidades de información y programas de educación ambiental.

Además, suministro de agua potable, accesos fáciles y seguros para personas con poca movilidad, duchas y servicios sin detergentes. No se podrá aparcar automóviles en la playa y ésta será objeto de inspecciones sorpresivas.

En Ecuador, la norma nacional mencionada es tan exigente como su análoga de origen europea, con la ventaja de aplicación y otorgamiento local; siendo como es voluntaria entrega hasta tres estrellas que las he resumido en:

Clase A: 3 estrellas ***. Las playas que se encuentran en esta categoría manejan estándares de calidad ambiental, sanitaria, de seguridad y de

servicios destinados al uso racional de los recursos naturales.

Clase B: 2 estrellas **. Esta certificación se otorga a las playas en las que se requiere mejoras importantes relacionadas con infraestructura y seguridad integral.

Clase C: 1 estrella *. Esta certificación se otorga a las playas en las que se desarrollan actividades relacionadas con la autogestión, principalmente en la organización local y el manejo de información. Se inicia con parámetros mínimos de seguridad integral.

Libertador Bolívar (Atravesado): Es una comunidad de la provincia

37



de Santa Elena, situada a orillas del Océano Pacifico, en el Km 50 de la carretera estatal E-15, también denominada Ruta del Spondylus. Posee una playa privilegiada de 6 km. de extensión, propicia para hacer turismo de sol y playa, deportes extremos, ecoturismo y comunitario. Desde el año 2003 ha incursionado en el fortalecimiento y desarrollo de esta actividad, con el aporte de algunas ONG´s y de instituciones gubernamentales, lideradas por la FUNDACION COASTMAN ECUADOR, quienes de forma visionaria y aplicando estrategias y metodologías combinadas, lograron que la comunidad se empodere e interese en la gestión e implementación de grandes obras de infraestructura básica, sin descuidar el trabajo social con sus comuneros.

En el año 2007, el Ministerio de Turismo designó a Libertador Bolívar junto a otras 3 comunidades, con potencial para la certificación de “Playa Destino Azul”, a partir de ésta fecha la población viene trabajando de forma sostenida y propositiva con el objetivo de lograr que sus playas sean reconocidas y certificadas como “playas seguras”, pues los requisitos y exigencias que determina la normativa ecuatoriana: NTE INEN 2631:2012, TURISMO. PLAYAS. REQUISITOS DE CERTIFICACIÓN TURÍSTICA, así lo dispone.

Se cree, comúnmente, que para desarrollar la actividad turística en una comunidad, primero se debe promocionar e implementar servicios turísticos, sin embargo, Coastman Ecuador, desde el año 2003, hizo presencia en Libertador Bolívar, con el objetivo de transferir los conocimientos recibidos en el área de Manejo Integrado Costero, entre ellos el principal: mejorar la calidad de vida de las poblaciones costeras a través del conocimiento, la capacitación y su organización.

Esta comunidad de 2,800 habitantes, se ha impuesto la meta de obtener la certificación y lograr una de las tres categorías que otorga la norma ecuatoriana, para beneficio colectivo de los visitantes y turistas que llegan a éstas playas, así como de su población receptora; proceso que se inició en el mes de octubre del año 2013, con la socialización de la norma y sus ventajas a los líderes del CABILDO COMUNAL que en enero del año 2015 empezaron a administrar la organización legal de la comuna; en los meses de enero a mayo este Cabildo Comunal, la Comisión de Turismo de la Comuna y Coastman Ecuador capacitaron in situ a toda la población, socializando la norma de certificación, sus bondades y exigencias a cumplir, logrando que todos los comuneros se convencieran a través de esta socialización de que la norma de certificación de playa sostenible es la herramienta que logrará el desarrollo de su población.

Posteriormente el Cabildo Comunal convocó a una Asamblea General Ordinaria, para el 5 de junio del 2015, en la que se aprobó por unanimidad de sus asistentes la siguiente resolución: “Que, la Comuna Atravezado /Libertador Bolívar inicie el proceso formal y legal en pos de la obtención de la norma ecuatoriana NTE INEN 2631:2012, TURISMO. PLAYAS. También denominada Destino Azul”, en la misma Asamblea, la comuna decidió: “Que, se encarga a la Comisión de Turismo, con asesoría de Coastman Ecuador para que dirijan el proceso de certif icación”.

El proceso de certificación de las playas en la norma nacional ha sido sustentado ampliamente en la obra de consulta del autor del presente artículo y que ha servido de argumento para convalidar los objetivos de certificación de playa de comunidades como Libertador Bolívar que con justo derecho aspiran y exigen.


Grupo Consultor Ing. Carlos Salame Bermudes AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO

Estudios definitivos Montaje hidromecánico

Operación y mantenimiento Fiscalización Obras civiles

Soluciones Innovadoras para la Empresa Pública e Inversionistas

Privados, dentro del desarrollo sustentable

www.grupoconsultor-carlossalame.com

grupo.carlossalame @gruposalame

OFICINASMATRIZ GUAYAQUIL: Kennedy Norte; Edi�icio AlcázarCalles H. Viteri Y C. Endara (Esq.) Primer Piso; Of. 1.

SALINAS: Calle 22 de Diciembre y Av. 42BODEGAS: Alborada VI Etapa Mz. 611 – Solar 11 (Guayaquil)

Teléfonos: (593) 46034537- 42684602; Móvil: (593) 999423991

39



“LA CUENTA ATRÁS”, de Alan Weisman. Expone cómo un balance entre población y territorio puede salvar a la humanidad y su entorno.

LAUDATO SI, La Encíclica Verde, relaciona el conflicto ambiental desde una visión teológica y científica. Propone “cambios profundos” en los modelos de producción y consumo y en las estructuras de poder, donde también se envuelve la idea de equidad: el desastre ambiental mueve a migraciones y empeora la miseria de los más pobres.

“ESTO CAMBIA TODO: CAPITALISMO VS EL CLIMA”: de Naomí Klein; propone una reflexión sobre la situación ambiental y la economía global

“El cambio climático tenemos queliderarlo los ciudadanos, no podemos confiar

en que nuestros políticos porque llevan fracasando 23 años”

Samuel Sosa; Ecologistas en Acción.

La migración siria fue empujada más por la guerra civil por la sequía del 2010 que

generó escasez de sgua de consumo y arrunió las cosechas y la disponibilidad de agua, dejando a millones de personas en

condciones de extrema pobreza.

En octubre del 2016, en Quito, se celebrará Habitat3, un evento mundial. Es la

oportunidad de monitorear si el COP21 ha desarrollado verdaderas acciones.

El 2015 ha sido el año más caliente de la historia moderna, con un aumento de

0,97°C. A la fecha inisutadas inundaciones se producen en Argentina, Brasil, Paraguay y Uruguay. No son casualidades, es el efecto

del calentamiento global.

Lecturas Recomendadas:

NotasNotas

PARTICIPACIÓN EN ELXVI CONGRESO BOLIVARIANO


“FILTRO PERCOLADOR CON SOPORTE NOVEDOSO:UNA ALTERNATIVA DE TRATAMIENTO SECUNDARIO DE

AGUAS RESIDUALES DOMÉSTICAS”

AUTORESJacinto Rojas Alvarez Universidad de Guayaquil - EcuadorAlfredo Jácome Burgos Universidade da Coruña - EspañaJudith Molina Burgos Universidade da Coruña - España

Expositor: Ing. Jacinto Rojas AlvarezSanta Cruz, Bolivia - Octubre 15/2015




“FILTRO PERCOLADOR CON SOPORTE NOVEDOSO:UNA ALTERNATIVA DE TRATAMIENTO SECUNDARIO DE

AGUAS RESIDUALES DOMÉSTICAS”

AUTORESJacinto Rojas Alvarez Universidad de Guayaquil - EcuadorAlfredo Jácome Burgos Universidade da Coruña - EspañaJudith Molina Burgos Universidade da Coruña - España

Expositor: Ing. Jacinto Rojas AlvarezSanta Cruz, Bolivia - Octubre 15/2015

SEMINARIO TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTODE AGUAS RESIDUALES DOMÉSTICAS

En la Infogra�ía se destacan el Ing. Walter Bajaña L., el MSc Nelson Olaya Y, el instructor Ing. Alvaro Orozco J. y las ejecutivas Mónica Castro y Lcda. Martha Valverde.

Realizado por AEISA, con el auspicio de CODEMET y elColegio de Ingenieros Civiles del Guayas, en Noviembre del 2015

41ASOCIACIÓN ECUATORIANA DE INGENIERIA SANITARIA Y AMBIENTAL

Realizado por AEISA, con el auspicio de CODEMET y elColegio de Ingenieros Civiles del Guayas, en Noviembre del 2015

SEMINARIO TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTODE AGUAS RESIDUALES DOMÉSTICAS

El infograma corresponde a la visita técnica de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales del sector de MOCOLÍ , en la provincia del Guayas.


Concurso de Diseño Hidráulico

En la grá�ica: Nicolás Zalamea, Líder de grupo de la Universidad Estatal de Cuenca, Eco. Paulina Huayamave, coordinadora zonal encargada Senecyt, Ing. Carlos Alaña Gerente País

Mexichem Ecuador y Andrea Cascante jefe de marketing Mexichem Ecuador

43ASOCIACIÓN ECUATORIANA DE INGENIERIA SANITARIA Y AMBIENTAL

SEMINARIO DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE AEISAPlanta Compacta de CODEMET S.A. en Mocolí, Provincia del Guayas

SEMINARIO DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE AEISAPlanta Compacta de CODEMET S.A. en Mocolí, Provincia del Guayas

diciembre 2015 - aidis.org.br · diciembre 2015 - edición no. 36 - issn 1390-3985ecuambiente ......

Documents