Presentado por: Diana Carolina ErazoLuis Hernando GonzálezMartha Isabel OsorioLuis Miguel OrtizDiana Carolina Villalba

MAESTRÍA EN DESARROLLO SOSTENIBLE Y MEDIO AMBIENTEManejo Integrado del Agua- Profesor Diego Hernández García

TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

El agua es el elemento más necesario para los seres vivos, de él depende todas las relaciones y procesos que se llevan a cabo en el planeta, pero las fuentes hídricas cada vez están siendo más contaminadas debido a las diferentes actividades e intervenciones antrópicas y naturales que suceden, razón por la cual es necesario tratar el agua residual para mitigar la carga contaminante a las diferentes fuentes superficiales y acuíferos donde finalmente van a ser descargadas.

El presente trabajo aborda el tema del agua residual y sus respectivos tipos de tratamientos, haciendo además una revisión con lo exigido por la normatividad Colombiana según el Decreto 1594 de 1984 y la Resolución 631 de 2015. Es así como se presentan aguas residuales provenientes de industrias como lo son las firmas Smurfit Kappa Cartón de Colombia e INCAUCA S.A. ubicadas en el Valle del Cauca, aguas residuales producto de la agricultura como lo es el banano tipo exportación de la zona de Urabá, aguas residuales provenientes de la ganadería en la hacienda Santa Elena ubicada en el Sinú y aguas residuales domésticas de la ciudad de Ibagué.

INTRODUCCIÓN

Objetivo General

Realizar un análisis detallado de los diferentes procesos de tratamiento de aguas residuales llevados a cabo en los diversos sectores productivos, a partir de los efluentes generados.

Objetivo s Específicos

• Conocer la caracterización de las aguas residuales de los diferentes procesos seleccionados

• Identificar y comprender el tipo de tratamiento utilizado para la remoción de contaminantes en los efluentes.

• Establecer la importancia de cada uno de los sistemas de tratamiento seleccionados. • Analizar el efluente de las plantas de tratamientos de aguas residuales y su cumplimiento

con la normatividad Colombiana, según el Decreto 1594 de 1984 y la Resolución 631 de 2015.

OBJETIVOS

TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES DE SMURFIT KAPPA CARTÓN DE COLOMBIA

El Sistema de tratamiento de efluentes de Cartón de Colombia, está compuesto de una etapa de tratamiento preliminar (rejas), seguida de un clarificador de efluentes, y posteriormente un tratamiento secundario por medio de 3 lagunas aireadas dispuestas en serie. Se compone básicamente por:

Tratamiento Preliminar=

Rejillas y Trampa de Grasa

Tratamiento primario= Sedimentador o Clarificador

Tratamiento Secundario= 1 Laguna Anaeróbicas y 2 aireadasFigura 1. PTAR de Cartón de Colombia

Fuente:www.smurfitkappa.com.co

Smurfit Kappa Cartón de Colombia de acuerdo con el Artículo 77 del Decreto 3039 de 2010 modificado por el Artículo 7 del Decreto 4728 de 2010 expedidos por el Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial contaba con permiso de vertimiento y el cumplimiento de los parámetros exigidos por el Decreto 1594 de 1984 teniendo dos (2) años a partir de la publicación de la Resolución 0631 de 2015, para comenzar a cumplir con los parámetros que exige esta norma.

• La Corporación Autónoma Regional del Valle del Cauca ha realizado la solicitud a los sectores productivos de su jurisdicción, para que la caracterización del primer semestre de 2016 sean de parámetros exigidos por la Resolución 0631 de 2015, con el objetivo de que las empresas amplíen su panorama en los resultados de los mismos y tomen acciones correctivas en los diferentes procesos de tratamiento de aguas residuales en este periodo de transición para la aplicación de dicha normatividad.

• Finalmente Smurfit Kappa Cartón de Colombia de acuerdo con los resultados suministrados cumple con lo exigido por el Decreto 1594 de 1984, en los parámetros tales como pH, Temperatura, remociones de Demanda Bioquímica de Oxigeno (DBO), Solidos Suspendidos Totales (SST), Demanda Química de Oxigeno (DQO) y grasas y aceites como se muestra en la Tabla 2.

Parámetros Decreto 1594/1984 Cartón de ColombiapH 5-9 Unidades 7.8

Temperatura >40 °C 26°CSST >80 de remoción en carga -

DBO5 >80% de remoción en carga 83.87

TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES EN LA ACTIVIDAD POSCOSECHA DE BANANO TIPO EXPORTACIÓN-URABA

ANTIOQUEÑO• Urabá: 34.267 has / 320 fincas, el 72 % del área sembrada en

dicho cultivo en el territorio nacional (AUGURA, 2015).

• Para las operaciones de cosecha, poscosecha, limpieza, desinfección y demás, es indispensable contar con agua potable para evitar la contaminación del banano con microorganismos patógenos, principalmente, químicos indeseables.

Figura 2. Proceso poscosecha banano

• Se extrae agua de fuentes subterráneas en un 78%, un 21% superficiales y en 1% ambas fuentes (AUGURA, 2014).

Tratamiento de aguas residuales en la poscosecha del banano tipo exportación en la zona de Urabá, Antioquia

Procesos que se desarrollan en el tratamiento:•Sedimentación primaria: Remoción de sólidos sedimentables y materia flotante.•Coagulación floculación: Agregación de partículas - látex, sulfato de aluminio •Sedimentación tipo II: Sedimentación de aguas coaguladas, partículas floculentas en una suspensión diluída.Cloración: Cuando hay recirculación, 1,5 ppm.

Sistemas de tratamiento de aguas residuales industriales en banano:•Convencional: Recorrido longitudinal que realice las partículas, forma de U.•Convencional modificado: Ajustes mejorar la separación entre la fase liquido – sólido.• Alta Tasa: Instalan placas inclinadas o recorridos ascendentes – descendentes con el fin de que se lleve a cabo el proceso de sedimentación – clarificación.

Tratamiento de aguas residuales en la poscosecha del banano tipo exportación en la zona de Urabá, Antioquia

Sistemas de tratamiento de aguas

residuales utilizados en Urabá. (convencional,

convencional modificado y alta tasa)

(AUGURA, 2014).Figura 3. Esquema planta de recirculación tipo alta básica.

Tomado de Centro Nacional de Producción Más Limpia y Tecnologías Ambientales, 2015.

TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES DEL INGENIO INCAUCA

Dentro de su proceso las aguas residuales productos de las flemazas y condensados de la concentración de vinazas, son enviadas a la planta de tratamiento de aguas residuales de la destilería. Los componentes del sistema de tratamiento son: Laguna de igualación, Reactor Anaeróbico de flujo ascendente y manto de lodo, laguna o reactor de aireación y el clarificador.

El Ingenio del Cauca más conocido como INCAUCA S.A., es una empresa dedicada al cultivo y procesamiento de la caña de azúcar para la obtención de azúcares y producción de alcohol carburante.

Figura 4. PTAR INCAUCA S.A

Parámetros Unidades Decreto 1594 de 1984

Resolución 631 de 2015

Ingenio Incauca S.A. Antes de ser

tratada el agua

residual

Ingenio Incauca S.A. Después de ser tratada

el agua residual

Cumplimiento Decreto 1594

de 1984

Cumplimiento Resolución 631

de 2015

pH Unidades de pH 5,00 a 9,00 6,00 a 9,00 4,08 - 6,31 7,64 - 7,91 SI SI

Alcalinidad total

mg/L CaCO3

---- Análisis y reporte 759 - 1648 - No especifica

límite No hay límite

Grasas y Aceites mg/L Remoción

mayor al 80% 20 15 - 242 No se obtuvo información

No se obtuvo información

No se obtuvo información

Demanda Química de

Oxígeno (DQO)

mg/L O2 900 2470 - 9420 25 - 167 No especifica límite Si

Sólidos Sedimentables (SSED)

mL/L 2 286,7 - 616,7 0,3 - 1,00 No especifica límite Si

Oxígeno disuelto 1,8 - 2,0 No se obtuvo

informaciónNo especifica

límiteNo especifica información

Temperatura °C Menor a 40°C 33,83 - 37,55 32,13 - 34,57 SI No especifica información

De acuerdo con la tabla antes expuesta, se tiene que:

•El pH medido en el afluente está entre 6.31 y 4.08 unidades, luego en la laguna de aireación tiene valores entre 7.91 y 7.64 unidades.

•La DQO presenta rangos entre 25 – 167 mg/L O2, con un 97,85% de remoción.

•Los sólidos sedimentables, a la entrada del proceso oscilan entre 286,7 y 616,7 mL/L, presentando cambios significativos ya que se logra reducir a rangos entre 0,3 – 1,0 mL/L.

•La temperatura en el efluente oscila entre 32,13°C – 34,57°C , rango que cumple con lo estipulado por el Decreto 1594 de 1984.

Finalmente, se puede decir que la planta de tratamiento de aguas residuales del Ingenio Incauca S.A. cumple con las exigencias hechas por la normatividad Colombiana, en cuanto a los parámetros en estudio, razón por la cual las diferentes unidades del proceso de tratamiento llevados a cabo son idóneos para las concentraciones de carga contaminante que llegan producto de la elaboración del alcohol carburante.

TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES GANADERAS EN EL SINÚ-HACIENDO SANTA ELENA

El manejo y tratamiento de los residuos de la industria ganadera cada día reviste más importancia. El estiércol bovino es el mayor desecho producido en los agroecosistemas, un uso inapropiado puede crear problemas tales como olor, producción de nitratos y otros elementos contaminantes para los cuerpos de agua.

Con base en lo anterior, se estudió un biodigestor que trata las aguas residuales de los corrales de ordeño de 25 vacas en la hacienda Santa Elena.

Figura 5. Actividades Ganaderas

Parámetros de diseño:• Cantidad de biogás diario para cubrir al menos el 35% de consumo mensual

de energía.• Cantidad de estiércol de ganado vacuno requerido: en la hacienda se

ordeñaban 25 cabezas de ganado vacuno, la producción mínima de cada animal es de 10kg, dando un total de 250 kg, pero solo se podrá recolectar hasta un 65% (162.5 kg), por la razón de que el ganado en la mañana permanece a la intemperie y en la noche se aprovecharía la recolección en el establo.

• Dimensiones, estas fueron determinadas en base al tiempo de retención y la cantidad de estiércol suministrada diariamente al digestor.

• Cantidad del efluente removido cada día. El efluente removido depende de la cantidad de estiércol introducido y de la cantidad de gas producido cada día.

• Temperatura, la hacienda se encuentra a una temperatura promedio de 28 a 35 grados centígrados.

• Tiempo de resistencia (TR).

Figura 6. Biodigestor

No existen evidencias de procesos de contaminación de fuentes hídricas de los alrededores, según los controles del sistema por parte del personal designado para el mantenimiento de la hacienda.

Si bien es cierto que el biodigestor constituye una buena alternativa para el tratamiento de los desechos orgánicos, pues disminuye la carga contaminante de los desechos agropecuarios, mejoran la capacidad fertilizante del riego y eliminan malos olores, sería muy importante hacer una caracterización y verificar si los valores encontrados cumplen realmente con la normatividad colombiana.

Una vez tratada el agua residual, esta es usada para la humectación de los cultivos existentes en la huerta, lavado de las pesebreras en las que se bañan los caballos y los corrales cunas de los terneros.

Los lodos resultantes se utilizan como abono orgánico.

Figura 7. Esquema de funcionamiento de un biodigestor

LA PTARD EL TEJAR

TIPO DE PTAR OPERACION OBSERVACIONES

REACTOR UASB - TEJAR 80,0 % DBO 53,0 % SST P Operando Regularmente

REACTOR UASB - URB.

COMFENALCO

54,0 % DB 67,0 % SST Operando Deficientemente

REACTOR UASB - URB.

LAS AMERICAS

67,0 % DBO 72,0 % SST Operando Regularmente

PTARD'spH

(Unidades)

Temperatura

Agua ºC

DBO5(mg O2/L)

SólidosSuspendidos

( mg/L)  E S E S E S R E S R 

El Tejar 6,49 6,84 22.3 22.5 198 52 74% 153 16 89%

Comfenalco 6,48 6,56 22,9 23,3 496 77 84% 152 31 80%

Américas 6,49 6,53 22,9 21,9 348 65 81% 189 37 80%DECRETO 1594/1984 5 a 9 ≤40°C Remoción ≥80% en

cargaRemoción ≥80% en

carga

FUENTE: IBAL – Diciembre de 2014

TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES DOMÉSTICAS URBANAS DE IBAGUE

PTARD EL TEJAR PTARD COMFENALCO PTARD AMERICAS

FUENTE: PLAN DE GESTION AMBIENTAL REGIONAL DEL TOLIMA 2013-2023

LA PTARD AMÉRICAS LA PTARD COMFENALCO

Los dos sistemas tratamiento no cuenta con tratamiento secundario y finaliza en los Reactores UASB antes de realizar el vertimiento al río.

ESCENARIO ALTERNATIVA DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO - PTARD

Chípalo Norte

Sedimentador primario + Reservorios almacenamiento agua + CultivosAlternativa 1: Se sostiene la consignada en el plan de saneamiento hídrico de la ciudad en cuanto a localización de la planta de tratamiento. Las aguas residuales provenientes de los colectores Hato de la Virgen y Chípalo Sur se tratarían en un sistema de lagunas de estabilización y se verterían luego de tratadas al río Chípalo donde su mayor utilización es para riego agrícola.

Chípalo sur

Preliminar + Laguna facultativa primaria + Laguna facultativa secundaria.Alternativa 2: Para esta alternativa, las aguas residuales del colector Chípalo Norte se descargarían en el canal de la hacienda San Isidro, el cual lleva aguas captadas del río Chípalo. Esta agua mezclada entra a un tratamiento que se realiza actualmente por iniciativa del propietario de la hacienda San Isidro y el cual consta de un sedimentador primario, seguido de tres reservorios de almacenamiento de agua que sirven de tratamiento secundario

Combeima Papayo

Preliminar + Sedimentador Primario + Reservorios de almacenamiento agua +CultivosAlternativa 1: En esta alternativa se plantea un tratamiento preliminar a las aguas residuales en la descarga del colector El Sillón y llevarlas hasta el canal Laserna-Sarmiento ubicado a 1.500 metros más abajo. Sedimentador primario: El agua que va por los canales entraría a los reservorios de almacenamiento de cada una de las fincas que tienen concesiones de agua sobre el canal para así terminar el tratamiento, ya que en estos reservorios se le daría el tiempo de retención para eliminar patógenos.

Alvarado

Preliminar + Laguna facultativa primaria + Laguna facultativa secundariaAlternativa 2: Se plantea construir un emisario por un trayecto de 500 metros para llevar las aguas residuales del colector la Chicha a una planta de tratamiento de aguas residuales, compuesta de tratamiento preliminar + lagunas facultativas. El efluente se vertería al río Alvarado

Escobal

Preliminar + Laguna facultativa primaria + Laguna facultativa secundariaAlternativa 1: Para este escenario se propone trabajar con sistema de tratamiento compuesto de: sistema preliminar + Lagunas Facultativa primaria + Laguna facultativa secundaria y hacer vertimiento al Río Combeima.

La Honda

Preliminar + Laguna facultativa primaria + Laguna facultativa secundariaAlternativa 2: Se plantea construir un emisario final de 100 metros para llevar las aguas residuales del colector de Picaleña hasta un sistema de tratamiento compuesto por un tratamiento preliminar + lagunas facultativas y verter el agua a la quebrada La Honda

FUENTE: MARIO VANEGAS (2002) – CEPIS

Una vez analizados los diferentes efluentes:

• Agua residual tratada por usos industriales: Smurfit Kappa Cartón de Colombia – Incauca S.A

• Agua residual por agricultura: Poscosecha del banano tipo exportación• Agua residual tratada por ganadería: Hacienda Santa Elena en el Sinú• Agua residual tratada doméstica de la ciudad de Ibagué

Se encontró que tanto la composición del agua residual como el tipo de tratamiento, varían de acuerdo a la fuente que la produce, a las condiciones de la zona y a las ofertas tecnológicas con que se tratan estas.

ANÁLISIS COLECTIVO DE LOS DIVERSOS FACTORES RELACIONADOS CON EL

TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

Con respecto a la producción de pulpa, cartón y empaques la firma Smurfit Kappa Cartón de Colombia cumple con la norma, ya que a través del proceso de tratamiento el cual consta de una etapa preliminar, clarificador, 2 lagunas aireadas y 1 laguna anaerobia, se estabiliza el pH, temperatura y se dan remociones mejores a las exigidas.

Por otra parte, Incauca S.A. en la elaboración de alcohol carburante produce aguas residuales que una vez tratadas en la laguna de igualación, reactor anaeróbico de flujo ascendente y mando de lodos, laguna de aireación y finalmente el clarificador, consigue altos porcentajes de remoción de la carga contaminante y obtiene parámetros aceptables de pH, temperatura y sólidos sedimentables.

En cuanto a la ganadería, el biodigestor que trata las aguas residuales productos del ordeño y del estiércol diario de 25 vacas, permite además un aprovechamiento del gas producido, se aprovechan las aguas para riego y lavado de las pesebreras , el lodo se aprovecha como abono orgánico. No fue posible encontrar parámetros de calidad con respecto a este tipo de efluente, sin embargo en las fuentes cercanas donde se descargan las aguas residuales no han surgido problemas visibles de contaminación.

Para el cultivo de banano tipo exportación, a través del tratamiento de sedimentación primaria, coagulación – floculación, sedimentación tipo II y Cloración, según literatura se logra cumplir la norma en los parámetros DQO, DBO5 y SST. Se deben mejorar los porcentajes de remoción de Sólidos sedimentables, grasas y aceites y algunos niveles de metales pesados que se han encontrado como el plomo.

En Ibagué en las 3 plantas de tratamiento de aguas residuales PTARD Comfenalco, PTARD Américas y PTARD el Tejar, se encontró que las dos primeras solo cuentan con tratamiento primario, mientras que la PTARD El Tejar cuenta con tratamiento primario y secundario, todas presentan deficiencias en sus procesos de remoción, ya que cumplen el parámetro de Sólidos Suspendidos Totales, pero no la DBO5. Además se presentan otras opciones de tecnología de tratamiento que incluyen lagunas facultativas primarias y secundarias, que podrían beneficiar la calidad del agua tratada, al aumentarse la capacidad re remoción de cargas contaminantes por materia orgánica.

Una vez expuesto las diferentes tecnologías de tratamiento, algunas de los parámetros caracterizados en el estudio del agua residual y cumplimiento de la norma, es necesario considerar otros factores, entre ellos: • Para la toma de decisiones de un tipo de tratamiento de agua residual es fundamental incluir la comunidad, puesto que

muchos de los proyectos no funcionan por falta de conocimiento, alto costos de mantenimiento, y falta de personal a cargo. • Es de gran importancia contemplar en los proyectos de tratamiento de aguas residuales la comunidad y su participación activa,

en vista que muchas veces la ubicación de ésta genera conflictos entre la población, debido a la emanación de olores que pueden ser molestos para la población cercana, además de aumento de insectos y roedores, los cuales pueden causar enfermedades.

• Se debe crear cultura en torno al tema del cuidado del agua, en vista de que el éxito de algunas plantas de tratamiento depende netamente de los vertimientos controlados y la conciencia de no arrojar sustancias que pueden cambiar las condiciones de tratamiento de aguas residuales, ya que la gran mayoría utilizan sistemas biológicos susceptibles a cambios de las características las aguas residuales.

• A la hora de seleccionar tecnologías de tratamiento para las Aguas Residuales, éstas deben ser viables y adaptadas a las condiciones sociales, culturales y ambientales.

• Es necesario el cumplimiento de la normatividad en cuanto a los parámetros del agua residual tratada, para luego ser vertida a las fuentes de agua superficiales y así controlar la contaminación de las mismas.

• Se deben hacer seguimiento de parámetros no solo fisicoquímicos, sino también microbiológicos y otros como metales pesados, de tal forma que no se comprometa la salud poblacional.

• La normatividad legal vigente aplicable en tema de aguas residuales permite caracterizar los efluentes de acuerdo a la actividad productiva, lo cual garantiza mayor control en parámetros que son subproductos y que no eran tenidos en cuenta con la normatividad anterior y seguramente vertidos en cantidades que afectan las condiciones ambientales de las fuentes superficiales.

CONCLUSIONES• Generalmente las aguas residuales para ser dispuestas a la fuente receptora deben pasar

primero por tratamientos que ayuden a remover las altas cargas contaminantes que éstas contienen. Es por lo anterior que hay diferentes tecnologías que ayudan a eliminar materia orgánica y sólidos suspendidos, existiendo tratamientos tanto físicos, químicos como biológicos.

• Los procesos de remoción de material en suspensión para el tratamiento de aguas residuales por lo general son los preliminares y primarios, mientras que para la materia orgánica son tratamientos secundarios siendo estos en su mayoría biológicos, Los terciarios son avanzados y ellos también ayudan en la eliminación de material que antes no ha sido posible remover aunque son tecnologías de alto costo.

• Para establecer una tecnología con una eficiencia alta de remoción de contaminantes, es

necesario analizar el tipo de afluente que se desea tratar y la calidad que se requiere para el efluente o uso final, además es importante tener en cuenta el factor económico para la implementación del sistema, pues existen tecnologías más viables que otras.

• Dentro de cada proceso, es necesario realizar producciones más limpias, desarrollando acciones concretas que conduzcan al mejoramiento de la gestión pública ambiental y al control y reducción de contaminantes, mediante la adopción de métodos de producción y operación más amigables, con el fin de conservar ambientes sanos y seguros, orientados a disminuir el nivel de la contaminación de las actividades productivas de cada sector, reducir los riesgos relevantes para el medio ambiente y la población, optimizar el uso racional de los recursos naturales, proteger y conservar las fuentes hídricas donde vierten los efluentes de cada procesos.

• El agua residual tratada, constituye un valioso recurso que podría sustituir un importante volumen de agua de primer uso, en actividades que no requieren de la calidad de agua potable. El impacto de dicho tratamiento incidirá principalmente en la reducción de los riesgos para la salud pública, la vulnerabilidad de los acuíferos a la contaminación; la conservación original de la calidad de las aguas en las fuentes naturales superficiales y Subterráneas y un mejor aprovechamiento por su disponibilidad continua.

• El rendimiento y efectividad en los tratamientos para las aguas residuales varían y esto es observado en las los

porcentajes de remoción de materia orgánica y material en suspensión, tal como lo es el caso del proceso de sedimentación que remueve entre un 40-70% mientras que las lagunas de estabilización pueden llegar a alcanzar el del 90 a 99%.

CONCLUSIONES

• AUGURA. (2014). Diagnóstico del consumo de agua y eficiencia en la remoción en diversos sistemas de tratamiento de aguas para el lavado del banano. Medellín. 47 P.

• Decreto 4728. Diario Oficial de la República de Colombia. Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial. 23 de Diciembre de 2010.

• Decreto 3039. Diario Oficial de la República de Colombia. Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial. Bogotá D.C, 25 de Octubre de 2010.

• Decreto 1594. Diario Oficial de la República de Colombia. Ministerio de Agricultura. 26 de Junio de 1984.

• Resolución 0631. Diario Oficial de la República de Colombia. Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible. 17 de Marzo de 2015.

BIBLIOGRAFIA

GRACIAS