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Tecnologías para la gestión de vertimientos

¿Qué es un Plan de Reconversión a Tecnologías

Limpias en Gestión de Vertimientos (PRTLGV)?

Mecanismo que promueve la reconversión tecnológica de los procesos productivos de los generadores de vertimientos para: • Cumplir con la norma de vertimientos (Resolución 631 de 2015). • Reducir y minimizar la carga contaminante por unidad de producción, antes del

sistema de tratamiento o antes de ser mezclada con aguas residuales domésticas. • Reutilizar o reciclar subproductos o materias primas, por unidad de producción o

incorporar a los procesos de producción materiales reciclados, relacionados con la generación de vertimientos.

¿Por qué optar por un PRTLGV?

Disminuir la cantidad de agua vertida Reducir costos de descarga y disposición final

¿Qué debe contener un PRTLGV? 1. Descripción de la actividad industrial, comercial y de servicio.

• Breve descripción de la actividad • Diagrama de flujo para presentar el proceso esquemáticamente.

2. Objetivo general y objetivos específicos y alcances del plan. • Se debe dar claridad en relación a los parámetros a reducir y minimizar,

relacionándolos con los indicadores que medirán los resultados de la tecnología a implementar.

3. Caracterización de las aguas residuales antes del sistema de tratamiento • Volumen vertido durante el tiempo de operación del proceso. • Información de cada uno de los parámetros exigidos por la normatividad.

¿Qué debe contener un PRTLGV?

4. Carga contaminante de las aguas residuales antes del sistema de tratamiento por unidad de producto.

• Medición de caudal (Q)


• Cálculo de la carga

CARGA (Kg/día) = (Q)*(C)*(0,0864)*(t/24) Q: Caudal promedio en L/s C: Concentración del contaminante (mg/L) t : Tiempo de generación de aguas residuales en horas por día (h) Factor de conversión de unidades: 0,0864 • Cálculo de la Carga por Unidad de Producto (CUP)

CUP = (CARGA)/(P) P: Kg de producto por día (Kg/día)


5. Definición precisa de los cambios parciales o totales en los procesos de producción

Para ello resulta pertinente analizar las siguientes alternativas:

• Optimización de procesos

• Fuentes alternas de abastecimiento de agua Por ejemplo aguas lluvias • Efectuar reúso y/o recirculación de agua, siempre que sea viable técnica y

económicamente


6. Definición de los indicadores con base en los cuales se realizará el seguimiento al cumplimiento de los objetivos del Plan Ejemplos: Consumo total de agua (L/h) Consumo de agua por unidad producida (m3/Und) Cantidad de agua reutilizada (m3/Und)

7. Estimativo de la reducción o minimización de las cargas contaminantes por unidad de producto, antes de ser tratados por los equipos de control y antes de ser mezclados con aguas residuales domésticas.


8. Descripción técnica de los procesos de optimización, recirculación y reúso del agua, así como de las cantidades de los subproductos o materias primas recicladas o reutilizadas, por unidad de producción . • Presentar diseño y planos de los procesos que involucran la gestión integral del agua. • Indicar la carga de cada parámetro a reducir en el proceso, cantidad de materias primas

reutilizadas, cantidad de agua reutilizada, etc.

9. Plazo y cronograma de actividades para el cumplimiento de la norma de vertimientos, y presupuesto del costo total de la reconversión.


¿Qué cambios se deben hacer para mejorar la

gestión de vertimientos? Tecnologías de cambio de proceso: Por lo obsoleto del proceso productivo, se produce una elevada utilización del agua, materias primas y aditivos inadecuados y peligrosos.

Optimización de procesos: Perfeccionar los procesos individuales y los equipos en las principales áreas de

consumo de agua. Cambio de procesos, reemplazando la forma en la que se usa el agua. Cambios tecnológicos: Las mejores técnicas disponibles y tecnologías

desarrolladas, generalmente son más eficientes, con rendimientos óptimos y generan cada vez menos contaminación.

Tecnologías de minimización de los vertimientos: A través de procesos de optimización, modernización y utilización de elementos e instalaciones adicionales, puede llegar a neutralizarse, parcial o totalmente, el potencial contaminante del vertimiento en concentración o volumen, minimizando su peligrosidad. Tecnologías de reciclaje y reutilización: Aumentan el volumen de agua reciclada en el proceso y proporcionan una reutilización de los productos secundarios, con significativo ahorro de agua y materias primas, que implica a su vez un vertimiento menos contaminante.


gestión de vertimientos?


gestión de vertimientos?

El concepto de contaminación está referido, desde un punto de vista práctico, a los usos posteriores del agua.

¿Qué calidad de agua necesito?

Reúso o reutilización

Reúso o reutilización

Utilización en serie, consiste en el empleo del agua en circuito abierto, en dos o más funciones sucesivas y diferentes, con una posible fase intermedia entre ellas de toma o tratamiento. La segunda utilización es menos exigente en cuanto a calidad del agua.

Ley 373, Artículo 5 Reúso obligatorio del agua Establece que las aguas utilizadas, sean éstas de origen superficial, subterráneo o lluvias, en cualquier actividad que genere efluentes líquidos, deberán ser utilizadas en actividades primarias y secundarias cuando el proceso técnico y económico así lo ameriten y aconsejen según el análisis socio económico y las normas de calidad ambiental.

Resolución 1207 de 2014: Por la cual se adoptan disposiciones relacionadas con el uso de aguas residuales tratadas

Parámetros de Calidad de acuerdo al uso

del agua

Razones para llevar a cabo el reúso

La empresa no tiene acceso al alcantarillado público y está retirada de cauces de agua para hacer el vertimiento.

Los límites permisibles de contaminantes en la Resolución 631 de 2015 son muy exigentes. La calidad del agua residual podría ser similar a la del agua cruda.

La disponibilidad del recurso agua es limitado. Tarifas de alcantarillado y tasas retributivas altas vs costos de

reúso.

Reúso de Aguas Residuales

EL REÚSO del agua significa su utilización en otra aplicación diferente a la previa.

Regeneración y Reúso

Recirculación o reciclaje

Utilizar indefinidamente una misma agua para un mismo fin, compensando únicamente las pérdidas por purgas o evaporación. El grado de recirculación puede ser alto y por ende la concentración de sales aumentará

Grados de recirculación

El grado de recirculación se verá afectado por acumulaciones tales como: Sulfatos y carbonatos que precipiten. Sales que incrementan la conductividad. Materia orgánica degradable, sales amoniacales y fosfatos que favorecen

crecimientos bacterianos. Detergentes que generan espumas. Materias en suspensión que puedan causar obstrucciones.

Efectos del Reúso o Recirculación

Corrosión, debido al aumento en la concentración de: Sólidos Disueltos Totales (SDT) Conductividad pH Cloruros Sulfuros Amonio

Incrustación, debido al aumento en la concentración de: Dureza Fosfatos Sílice Alcalinidad pH

Efectos del Reúso o Recirculación

Ensuciamiento (Fouling), debido al aumento en: Sólidos Suspendidos Totales

(SST) Grasas y Aceites Hierro

Deposición microbiana, debido al aumento de la: Carga orgánica Amonio Fosfatos Tiempo de retención

Acciones a seguir

Clasificar las corrientes de agua y sus usos. Adaptar las categorías de aguas con los usos potenciales. Determinar el grado de mejoramiento de las corrientes de agua

seleccionadas.

Segregación de corrientes.

Chequeo de impacto de los proyectos a realizar en el balance global de agua.

Priorización de proyectos.

RECOMENDACIONES TECNOLÓGICAS PARA EL CUMPLIMIENTO DE LA RESOLUCIÓN

631 DE 2015 Y/O EL REÚSO DE AGUA

Las mismas tecnologías que son utilizadas para purificar las fuentes de agua cruda (purificación del agua), pueden ser utilizadas para tratar las aguas residuales para su reúso.

La clave para el reúso del agua es tener una variedad de tecnologías disponibles

para remover de manera eficiente los contaminantes peligrosos o no deseados del suministro de aguas residuales.

No existe ninguna tecnología en particular que pueda eliminar eficientemente

todos los tipos de contaminantes.

Existen tecnologías de tratamiento que pueden, de manera colectiva, reducir eficazmente la concentración de virtualmente cualquier contaminante a niveles aceptables para cualquier uso del agua

RECOMENDACIONES TECNOLÓGICAS PARA EL CUMPLIMIENTO DE LA RESOLUCIÓN

631 DE 2015 Y/O EL REÚSO DE AGUA

Tratamiento de vertimientos

Durante el proceso de levante y engorde de los peces se producen efluentes aparentemente diluidos; sin embargo, aportan contaminación por nutrientes (fósforo y nitrógeno), sólidos, materia orgánica y patógenos a los cuerpos receptores. Durante el proceso de producción de peces es inevitable la acumulación de

residuos orgánicos y metabólicos en los estanques y criaderos. El suministro de alimento es el principal causante del aporte de nutrientes.

Además, la digestabilidad del material seco, usado como alimento es del

orden del 70 al 75%, lo cual significa que entre el 25 y el 30% se convierte en residuo fecal.


Levante y engorde


Entre las técnicas que se emplean para el tratamiento de dichos efluentes se encuentran: • Filtros de grava. • Sedimentación convencional. • Lagunas. • Humedales de flujo subsupercial • Reactor aerobio de lecho fluidizado • Ósmosis

Sedimentación

Sedimentación

• Teichert et al. (1999) encontraron que la sedimentación es eficiente en las remoción de sólidos en suspensión , pero no lo es para nitrógeno, fósforo y DBO5, con eficiencias del 60, 7, 14 y 12% respectivamente, por ello, debe ser solamente una parte del tratamiento del efluente.

• Brinker & Rôsch (2005) observaron que la eficiencia de los procesos

físicos de sedimentación depende del tamaño de los sólidos suspendidos en el estanque piscícola, además estudiaron el tamaño de las partículas y concluyeron que deben evitarse situaciones que fragmenten los sólidos en suspensión, como la exagerada turbulencia de aireadores.

Plantas acuáticas

Las plantas acuáticas tienen los mismos requerimientos nutricionales básicos que las plantas que crecen sobre suelo y están influenciadas por muchos factores ambientales comunes.

Las macrófitas acuáticas más comunes utilizadas en el

tratamiento de aguas residuales incluyen: jacinto de agua, lechuga de agua, helecho de agua.

Plantas acuáticas

Las plantas flotantes tienen su estructura fotosintética justamente sobre la superficie de agua con raíces que se extienden bajo la columna de agua. Los nutrientes los toman de la columna de agua a través de las raíces.

Plantas acuáticas

Las plantas acuáticas tienen capacidad para asimilar nutrientes y

crear ambientes favorables para la descomposición microbiana de la materia orgánica, razón por la cual han sido utilizadas en el tratamiento de aguas residuales domésticas.

El uso de macrófitas emergentes para el tratamiento de efluentes

es conocido como sistema de humedales naturales o artificiales.

Sistemas de tratamiento basados en macrófitas enraizadas emergentes: en suelos anegados permanentemente o temporalmente. Los humedales basados en macrófitas enraizadas emergentes pueden ser de dos tipos, de acuerdo a la circulación del agua que se emplee: Humedales de flujo superficial, si el agua circula en forma superficial

por entre los tallos de las macrófitas. Humedales de flujo subsuperficial, si el agua circula por debajo de la

superficie del estrato del humedal.

Humedales

Humedales

La planta consistió en dos líneas de cinco lagunas en serie, una con Azolla pinnata como planta flotante y la otra línea funcionó como un blanco. Cada laguna se construyó con recipientes cilíndricos de material termoplástico (polietileno de alta densidad, PE-HD-2) de 60 cm. de altura y 58 cm. de diámetro.

Tratamiento piloto

Tratamiento piloto

El tiempo de retención hidráulico por cada tanque fue de 1 día, para total de 5 días

cada tanque se inoculó con la misma cantidad de Azolla fresca procurando

cubrir aproximadamente el 70% del área de cada tanque. Los estanques funcionando en condición de operación normal fueron

evaluados alternadamente y se alimentaron con un caudal promedio de 105.6 L/d.

En ambas líneas se midieron los siguientes parámetros: pH, temperatura,

oxígeno disuelto, DBO5, DQO, sólidos suspendidos, sólidos disueltos, conductividad eléctrica, nitrógeno amoniacal, nitrógeno total Kjeldahl y fósforo total

Tratamiento piloto

Tratamiento piloto

A pesar de que el efluente del estanque se podría considerar como de muy buena calidad cuando se compara con efluentes de tratamientos biológicos completos de aguas residuales domésticas, se justifica el tratamiento del mismo ya sea para vertimiento directo o fines de reúso.

las concentraciones de oxígeno disuelto fueron superiores en la línea en blanco, esto sugiere que dicho sistema puede estar funcionando como lagunas terciarias con actividad fotosintética por la presencia de algas, fenómeno que no se presenta en el sistema con Azolla, dado que la cobertura de Azolla pinnata sobre la superficie de las lagunas bloquea la luz solar, lo cual puede inhibir significativamente el crecimiento de algas y disminuir la transferencia de oxígeno desde la atmósfera a la fase acuosa

Conclusiones Tratamiento piloto

A pesar de la baja relación entre la DBO5 y la DQO del efluente de los lagos de cría de tilapia (DBO5/DQO<0.10), sistemas con plantas acuáticas flotantes (A. pinnata), o sin ellas (Lagunas de estabilización) mejoran la calidad del mismo. Las eficiencias obtenidas en operación normal: 56% y 46% DBO5, 49% y 26% DQO, 56% y 33% SST, 28% y 36% N-NTK, 64% y 34% del fósforo total, 32% y 11% SDT para los sistemas con Azolla y blanco, respectivamente, muestran superioridad del sistema con Azolla.

En términos de calidad, se observa que se requieren solo tres lagunas (cada una con un día de tiempo teórico de retención) plantadas con A. pinnata para mejorar las condiciones de materia orgánica, sólidos y fósforo total del efluente; que a su vez, presentan una tendencia exponencial de eliminación en el sistema.

Conclusiones tratamiento piloto

Las mejoras más notables logradas por el sistema con A. pinnata tienen que ver con la eliminación de materia orgánica y fósforo total, aún así, las concentraciones finales de oxígeno disuelto hacen que el efluente sea inadecuado para ser reutilizado cría de tilapia, mientras que la concentración final de sólidos suspendidos restringe el vertimiento directo de dicho efluente hacia un cuerpo receptor.

Alternativas tales como diluir el efluente en el líquido afluente o la utilización de filtración gruesa para pulir el efluente final, son viables para garantizar la condición de reuso y minimizar el impacto sobre fuentes receptoras.

Conclusiones tratamiento piloto

Sistema de recirculación de agua cultivo de trucha

Tecnologías de membrana

Las tecnologías de membrana son procesos claves en las aplicaciones de reúso de aguas residuales Las cuatro tecnologías principales de flujo transversal impulsadas por presión utilizadas en la actualidad son: Microfiltración Ultrafiltración Nanofiltración Ósmosis inversa


Microfiltración: Elimina los sólidos en suspensión de tamaño superior a 0,1 – 1,0 µm. Es efectiva eliminando los patógenos de gran tamaño. Se suele emplear la microfiltración cuando la concentración de Sólidos Totales Disueltos no es problemática, ya que los poros de la membrana son comparativamente grandes como para filtrar partículas muy pequeñas. Más usualmente se emplea como pretratamiento de sistemas con las membranas más delicadas, como la ósmosis inversa o la nanofiltración.


Ultrafiltración: Puede emplearse para eliminar esencialmente todas las partículas coloidales y alguno de los contaminantes disueltos más grandes (0,01 µm). Se utiliza la UF cuando deben eliminarse prácticamente todas las partículas coloidales (incluyendo la mayor parte de microorganismos patógenos). Estos sistemas, capaces de eliminar bacterias y virus se suelen utilizar como pretratamiento para sistemas de nanofiltración u ósmosis inversa. Puesto que los coloides se eliminan, el agua tratada debe tener una turbidez prácticamente nula.


Nanofiltración: Elimina los contaminantes de tamaño superior al nanómetro (0.001 µm). Las membranas de NF se emplean cuando se requiere eliminar prácticamente, aunque no todos, los sólidos disueltos. La tecnología se llama también ablandamiento por membrana, ya que se eliminan del agua los iones de la dureza que tienen 2 cargas (calcio y magnesio) mejor que los que solo tienen una (sodio, potasio, cloro, entre otros).

Ósmosis inversa


Ósmosis inversa: Es una tecnología de membrana en la cual el solvente (agua) es transferido a través de una membrana densa diseñada para retener sales y solutos de bajo peso molecular. La OI elimina prácticamente todas las sales y los solutos de bajo peso molecular. Se considera una eliminación prácticamente total de todas las sales disueltas y total de los sólidos en suspensión. Debido a esto, las membranas de OI son la elección cuando se necesita agua muy pura.

Qin et al. (2005) desarrollaron y aplicaron la tecnología de Osmosis Inversa para la eliminación de residuos nitrogenados de efluentes de tilapia en la isla del Coco (Hawai).

Los resultados de las pruebas indicaron que un prototipo de Osmosis Inversa puede procesar y recircular caudales que oscilan entre 228 y 366 L/h.

Con dicho prototipo se alcanzaron rangos de remoción de nitrógeno total entre el 90 y el 97%.


Referencias

Chaux G., Caicedo J y Fernández J. Tratamiento de efluentes piscícolas en lagunas con Azolla pinnata. Biotecnología en el sector agropecuario y agroindustrial. Vol 11 (46-56). 2013.

Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible. Guía Metodológica de Planes de

Reconversión a Tecnologías Limpias. Versión preliminar 2011.

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