experiencias de diseño, construcción y operación de

Tratamiento y uso de aguas residuales:
Una estrategia para el futuro del saneamiento
EXPERIENCIAS DE DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN
DE PLANTAS DE TRATAMIENTO PRIMARIO DE
AGUAS RESIDUALES DOMÉSTICAS EN EL ORIENTE
ANTIOQUEÑO
DISEÑO Y CRITERIOS DE CALCULO
INGENIERO HORACIO MUÑOZ AMED
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA SANITARIA
UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA
CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN
SANEAR Ltda.
Ingeniería Sanitaria y Ambiental
PRESENTACIÓN GENERAL
Existe un marcado interés de Empresa, que la Tecnología que se ha logrado
desarrollar en los últimos 4 años, a través de la Consultoría, construcción,
estabilización y operación de Sistemas de Tratamiento Primario para la
Corporación Autónoma Regional Rionegro-Nare, CORNARE, se conozca a través
de los diferentes eventos académicos del Sector, con la certeza absoluta, que esta
puede constituirse en un bastión importante dentro del desarrollo y posibilidades
del saneamiento ambiental en nuestros municipios, por los costos y los beneficios
sanitarios ambientales que se derivan de su aplicación.
En el proceso han concurrido profesionales de Sanear Ltda. y la Asesoría
permanente del Profesor Horacio Muñoz Amed, profesor del Departamento de
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Ingeniería Sanitaria de la Universidad de Antioquia, quien preparó la primera parte
de esta ponencia.
Se quiere presentar también al Congreso la experiencia del AJUSTE,
OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO de uno de los sistemas diseñados y
construidos por, CORNARE
y el Municipio de COCORNA,
en la Región del
Oriente del Departamento de Antioquia-Colombia, a través de la Empresa Sanear
Ltda., en su empeño para superar las limitaciones de orden técnico económico y
cultural en las localidades donde viene consolidando el Saneamiento Hídrico.
Esta previsión de CORNARE, está basada en el reconocimiento de la limitada
experiencia en el ámbito nacional, que los municipios pequeños y medianos tienen
para operar sistemas de Tratamiento de ARU, lo cual obliga a asimilar las propias
experiencias, basadas en procesos primarios, considerados como Tecnologías
Apropiadas y que requieren ajustes, optimización y seguimiento continuo hasta
consolidarlos en su jurisdicción.
Se condensan en la memoria algunos de los aspectos más relevantes que se han
logrado inicialmente concluir de la operación y ajuste durante 12 meses de
actividades.
Invitamos a los profesionales de Empresas del Secto r, Autoridades Ambientales,
Ministerios, Municipios ha reflexionar sobre estas experiencias, sus resultados,
sus fortalezas y debilidades, para que a través de una conversación abierta y
constructiva, se posibilite su mejoramiento continuo y el avance cierto hacia las
etapas posteriores de tratamiento.
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PRIMERA PARTE
1. DISEÑO Y CRITERIOS DE CÁLCULO:
UNA PROPUESTA INNOVADORA Y DE BAJO COSTO
PARA EL TRATAMIENTO PRIMARIO DE LAS
AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS
Ing. Horacio Muñoz Amed
Dpto. Ingeniería Sanitaria y Ambiental
Universidad de Antioquia
INTRODUCCIÓN
El término tratamiento primario ha sido usado en el vocabulario técnico de la
disciplina de tratamiento de aguas residuales desde hace mucho tiempo. En su
texto Manual de Tratamiento de Aguas Residuales, el ingeniero alemán y pionero
en el campo, Karl Imhoff, denomina tratamiento primario al siguiente grupo de
operaciones unitarias tendientes a restablecer la calidad de las aguas residuales:
a) cribado: remoción de sólidos gruesos normalmente presentes en las aguas de
origen doméstico; b) flotación: remoción de aquellas impurezas que por su baja
densidad, normalmente suben ( flotan ) a la superficie del agua. Se utiliza para la
remoción de grasas; y c) sedimentación: remoción de partículas en suspensión
con un tamaño tal que pueden ser retiradas del agua en períodos cortos de tiempo
por efecto gravitacional.
Aunque las normas americanas no contemplan el uso de ese término, la definición
de tratamiento secundario establecida por la Administración de Protección
Ambiental de Estados Unidos en 1973, indirectamente indujo a los profesionales
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del campo a usar el término de tratamiento primario en el mismo sentido que lo
había utilizado Imhoff años atrás.
En ese mismo contexto será utilizado en el presente trabajo, que muestra los
resultados de una propuesta elaborada por Sanear Ltda. En el diseño de
proyectos de tratamiento de aguas residuales domésticas para el cumplimiento de
políticas de protección ambiental trazadas por CORNARE para el control de la
contaminación de las corrientes de agua de su jurisdicción.
Las limitaciones de recursos económicos para la construcción de los sistemas de
Tratamiento de Aguas Residuales, que conjuntamente aportaban tanto los
municipios como CORNARE, plantearon a los cons ultores la búsqueda de
soluciones tecnológicas que presentasen una alta relación beneficio / costo, tanto
para su implementación como para su operación. Se buscó una solución dentro
del concepto de tecnología apropiada; es decir, que pudiese ser construida y
operada utilizando métodos y equipos de producción local, y que no demandase
usos intensivos de energía, ni mano de obra capacitada para su operación, al igual
que el inicio de la cultura al tratamiento de las aguas residuales Municipales.
La alternativa propuesta, que se describe a continuación, se enmarcó dentro de
las restricciones mencionadas. Las primeras plantas de ese tipo ya han sido
puestas en operación. Los costos de construcción arrojan indicadores que están
muy por debajo de aquellos obtenidos en plantas de tecnología convencional.
Igualmente, el rendimiento logrado se ajusta bien ala metodología desarrollada
para la conceptualización del sistema de cálculo y dimensionamiento utilizados en
el proyecto.
1. BASES CONCEPTUALES DE DISEÑO.
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En este numeral sólo se discutirán las bases de diseño para el sedimentador
primario y para el digestor de lodos.
Tanto el cribado como las estructuras de rebose de excesos de caudal siguen
métodos convencionales de diseño ya que no son sensibles a los esquemas de
optimización de la relación beneficio / costo y de tecnología apropiada. Tampoco
se planteó el uso de la operación unitaria de flotación porque buena parte de los
flotantes se remueven en las natas que normalmente aparecen sobre la superficie
del agua en los decantadores primarios.
1.1 CARACTERÍSTICAS DE LAS AGUAS RESIDUALES.
Una correcta caracterización de las aguas residuales arroja información valiosa
para el análisis de alternativas de tratamiento y para soportar las decisiones que
se toman en diseño y dimensionamiento de las unidades de tratamiento.
Cuando se proyecta una instalación de tratamiento de aguas residuales
domésticas es importante hacer una determinación completa de los sólidos
presentes en el agua y medir tanto la DBO disuelta como la filtrada. Con base en
el manejo adecuado de los datos se podrá determinar con buen grado de precisión
la eficiencia que puede lograrse en términos de remoción de DBO y de los sólidos
en suspensión.
A partir de la eficiencia de remoción de sólidos esperada y del tipo de sólidos a
remover, se puede anticipar el dimensionamiento de la unidad de estabilización de
lodos y proyectar la cantidad de lodos digeridos a producir.
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A continuación se presenta un análisis de un agua residual doméstica
correspondiente a una de las poblaciones donde se ha implementado el sistema
de tratamiento primario con sedimentadores y digestores de alta tasa. Como se ve
en la tabla contenida en la página siguiente, se ha hecho una discriminación de
todos los sólidos, como se mencionó anteriormente, y además se presenta la
caracterización del efluente del sedimentador secundario.
TABLA 1. Caracterización del Agua Residual
RESULTADOS DE ANALISIS FISICOQUIMICOS
PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES URBANAS No.1
MUNICIPIO DE COCORNA
LABORATORIO: CORNARE
Fecha de caracterización: Abril 21 de 1999
CONCENTRACION, mg/l
PARAMETRO
Canal de Entrada
Demanda Bioquímica de Oxígeno
(DBO5)
Demanda Bioq. de Oxig. Suspendida
Demanda Química de Oxígeno (DQO)
Demanda
Química
de
Oxig.
Suspendida
Sólidos Totales
Sólidos Suspendidos
Sólidos Totales Volátiles
Sólidos Suspendidos Volátiles
Sólidos Totales Fijos
Sólidos Disueltos
Sólidos Sedimentables
Sólidos Sedimentables ( ml/l )
Caudal promedio ( l/s )
pH
201
Efluente del
Sedimentador
128
125
306
192
188
302
143
155
123
147
159
99.1
2.6
15
6.89
217
50.4
81
41.4
136
166.6
15.4
<0.3
15
6.84
OBSERVACIONES: Tiempo soleado durante la caracterización
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DISTRIBUCION DE LA COMPOSICION DE LOS SOLIDOS
EN EL AGUA RESIDUAL
SSV
123
SSF
20
SDF
127
SDV
32
SS
143
ST
302
SD
159
TABLA 2. Estimativo de las Eficiencias de Remoción en el Tratamiento Primario.
Posibilidades de Remoción
Por
Por
composición
composición
de la DBO
de los Sólido
DBO
Suspendida
125
62%
79%
76
38%
21%
192
62.7%
DBO Total
201
DBO Disuelta
DQO
Suspendida
DQO Total
306
D.Q.O. disuelta 114
37.3%
TABLA 3. Eficiencias Obtenida. ( Datos de Campo )
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Parámetro
Sólidos Suspendidos, mg/l
Sólidos Sedimentables, mg/l
DBO Total, mg/l
DQO Total, mg/l
Agua Cruda
Efluente
143
99.1
201
267
50.4
15.4
128
138
Eficiencia de
Remoción
64.8
84.5
36.3
48.3
Un análisis de los resultados anteriores permite sacar las siguientes conclusiones:
-
De los sólidos en suspensión, un total de 99.1 mg/l son potencialmente
removibles por medio de una sedimentación simple ( primaria ), lo que
corresponde a un 69.3% de los sólidos suspendidos existentes en el
agua residual. De esa meta máxima se logró un valor del 64.8%,
habiéndose cumplido en 93.5%.
-
La DBO contenida en los sólidos Sedimentables es de 76 mg/l, lo que
correspondería a una meta máxima de remoción, vía sedimentación
primaria, del 37.8%. Como se logró en el campo una eficiencia de
remoción del 36.3%, la meta se cumplió en un 96%.
El pronóstico del desempeño del sedimentador primario a partir del análisis de los
resultados de la caracterización del agua cruda, concuerda con los resultados
obtenidos en el campo, indicando que la discriminación de lo diferentes tipos de
sólidos contenidos en el agua residual es una valiosa herramienta tanto para el
proyecto de una estación de tratamiento de aguas residuales, como para la
evaluación de los resultados de la operación de la misma. Sobra advertir que la
calidad de los resultados obtenidos con el uso de la herramienta de análisis que
aquí se describe, depende de la calidad de los resultados aportados por el
laboratorio donde se realicen los análisis de aguas, el cual debe ser un laboratorio
con certificado de calidad.
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1.2 ENSAYOS
PARA
LA
DETERMINACIÓN
DE
SÓLIDOS
SEDIMENTABLES.
Los resultados de la prueba estándar para la determinación de este tipo de sólidos
se limita a cuantificar la presencia de sólidos potencialmente removibles por una
sedimentación simple en términos de volumen de sedimentos por unidad de
volumen ( ml/l ).
Esa información no permite anticipar el porcentaje de remoción de sólidos y de
DBO que se lograría con la implementación de una sedimentación primaria. Por
esa razón, el ensayo se complementó por medio de una solicitud al laboratorio
para que adicionalmente reportase la DBO y la concentración de sólidos en
suspensión del sobrenadante de la prueba que se realiza con el cono Imhoff.
Cotejando el valor de del DBO total del agua residual con la del sobrenandante, es
posible estimar la eficiencia de remoción que se lograría con una sedimentación
primaria. Igual resultado puede lograrse con los datos de sólidos en suspensión.
Con esa modificación se puede convertir una prueba descriptiva en una
herramienta que aporta información confiable para la evaluación de la factibilidad
de un tratamiento; y para el cálculo del mismo si la factibilidad aconseja la
implementación del proyecto.
La caracterización mostrada atrás incluye el análisis que puede hacerse para
evaluar el porcentaje de remoción tanto de DBO como de sólidos en suspensión
que puede lograrse con el agua residual en cuestión.
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Los resultados obtenidos en la operación de sistemas diseñados con base en esa
metodología, permiten afirmar que los logros se ajustan a los estimativos
calculados a partir de los resultados de laboratorio de la prueba modificada del
ensayo de sólidos sedimentables con el cono Imhoff.
1.3 USO DE LA SEDIMENTACIÓN DE ALTA TASA.
El contenido orgánico de los sólidos sedimentables de las ARD, la facilidad de su
descomposición, y el tipo de descomposición que sufren en el fondo de los
sedimentadores primarios, obliga a la extracción casi continua de los lodos que se
forman para evitar que sean flotados a la superficie del agua, por los gases que su
degradación produce.
Esas condiciones normalmente conducen al uso de barredores de lodos,
dispositivos que implican un alto costo no solo para su adquisición sino también
para su operación y mantenimiento. Y la necesidad del uso de barredores de lodos
restringe el tipo de sedimentación a utilizar a aquella denominada sedimentación
convencional o de partículas discretas ( aunque se ha detectado que en los
sólidos suspendidos de ARD se presenta parcialmente la floculación ).
Como las restricciones económicas sólo permitían la utilización de sedimentadores
de alta tasa, las limitaciones de costo y espacio llevaron a conceptuar la extracción
de lodos mediante el uso de múltiples de aspiración o de recolección. La idea se
implementó con el uso de tuberías perforadas con descarga al exterior mediante
válvulas de compuerta de apertura rápida.
Definida la extracción de lodos mediante sistemas estáticos localizados en el
fondo de los sedimentadores, se conceptualizó la zona de sedimentación con el
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tipo de sedimentación de alta tasa de placas planas paralelas, de flujo vertical. Se
propuso una separación entre placas de 15 cm ( 6”) para facilitar su limpieza, pues
en la fase de diseño del primer proyecto se anticipaba la necesidad de la misma
con alta frecuencia por la posibilidad de que se presentasen crecimientos
biológicos adheridos a las superficies de las placas.
1.4 PARÁMETROS DE DISEÑO.
Se presentan a continuación los parámetros de diseño del sedimentador de alta
tasa utilizado en el sistema de tratamiento primario y del cual se tomó la
información de parámetros de calidad del agua anteriormente discutida.
Zona de Sedimentación
Caudal de diseño: 20l/s
Número de sedimentadores: 2
Velocidad de sedimentación de la partícula de diseño:
14 m3 /m2-d
Dimensiones :
-
Ancho : 2.40 m
-
Longitud :4.60 m
-
Profundidad :3.57 m
Número de placas: 44
Separación entre placas: 15 cm
Angulo de inclinación de las placas: 60?
Carga hidráulica sobre las crestas de los vertederos de las canaletas
efluentes:187 m3/m-d (133 m3 /m-d)
Extracción de Lodos
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-
Múltiples de aspiración en tubería de PVC ? 6”
-
Número de múltiples : 1
-
Orificios del múltiple : ? 1 1/4” a cada lado y espaciados a 30 cm
Sistema de Entrada
Múltiple en tubería ? 12” con orificios en ambos lados de ? 4” espaciados cada 56
cm
- Número de múltiples : 1
2. DIGESTION DE LODOS
2.1 CONCEPTUALIZACIÓN.
La digestión de los lodos primarios requiere de sistemas que garantizan tiempos
de detención de sólidos superiores a los 25 días cuando se tienen aguas
residuales con temperaturas promedio entre los 20 y 25 ?C .
Lo anterior conduce al dimensionamiento de estructuras muy voluminosas que, a
su vez, requieren de mezcla para evitar los problemas operacionales que los
digestores estáticos conllevan. Los requerimientos energéticos de la mezcla
significan costos de operación elevados.
El calentamiento del contenido de los digestores con el biogás producido en la
digestión es una alternativa para la reducción del tiempo de detención en este tipo
de unidades; sin embargo, la posibilidad de aprovechamiento del biogás para el
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calentamiento de los lodos con el objetivo de buscar aumentar la tasa de
biodegradación y disminuir el volumen, y por ende el costo de las estructuras,
conlleva inversiones en equipos y costos de mantenimiento que alejarían esa
alternativa de los criterios de tecnología apropiada, y de economía y simplicidad
de operación.
Por las anteriores razones se investigó la posibilidad de utilizar el reactor
anaerobio flujo ascendente y manto de lodos, UASB, como una alternativa de
digestión de lodos para superar las limitaciones de los digestores convencionales
que se han mencionado.
Se tomaron en consideración algunas características de este sistema que
ameritaban un análisis para adoptarlo como sustituto de los digestores
convencionales:
-
el efecto separador sólido-líquido que permite el manto de lodos.
-
el efecto separador sólido-gas de las campanas superiores del reactor.
-
el efecto concentrador de sólidos del manto de lodos.
Los dos primeros efectos son una ventaja en este tipo de reactor porque se logran
sin el uso de dispositivos mecánicos, ni de energía.
La última característica permite la ventaja de reducir el volumen ocupado por los
sólidos para aumentar el tiempo de permanencia de estos últimos en el reactor,
sin afectar el dimensionamiento del volumen del mismo.
2.2 PARÁMETROS DE DISEÑO.
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3.2.1 Concentración de los lodos crudos.
La concentración de los lodos producidos en el fondo de los sedimentadores
primarios que utilizan barredores de lodos es del orden del 6%. Sin embargo,
teniendo en cuenta la ausencia de barredores en la presente propuesta, se adoptó
un valor de 3%.
3.2.2 Tiempo de detención hidráulico.
Se adoptó un valor de 4 días. Sin embargo, teniendo en cuenta que la
concentración de sólidos que realmente se obtiene en el fondo de los
sedimentadores secundarios es algo menor, el tiempo de detención hidráulico se
reduce a aproximadamente la mitad de lo proyectado.
3.2.3 Tiempo de detención de sólidos.
Se adoptaron valores para la concentración de sólidos en el manto de lodos del
10%, que con las profundidades del manto de lodos normalmente utilizadas en
este tipo de reactores, y la remoción esperada de sólidos volátiles, deberían
permitir tiempos de detención de sólidos del orden de los 10 días. Resultados de
análisis realizados en digestores en operación permiten confirmar ( y a veces
superar ) la validez de esta apreciación.
3.2.4 Flotantes.
Se anticipó la producción de natas y flotantes, por lo que se diseñaron registros en
la parte superior de las campanas para su remoción.
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La experiencia de operación señala que se deben dejar dispositivos para su
permanente remoción, pues la tasa de producción es alta y, si no se remueven
constantemente, terminan por formar una gruesa capa con los consiguientes
problemas de operación que eso significa.
3. LECHOS DE SECADO
3.1 CONCEPTUALIZACIÓN
Se proyectaron lechos de secado convencionales para la deshidratación de
los lodos digeridos provenientes de la purga del digestor.
Teniendo en cuenta que el tiempo de detención de sólidos con que se proyectaba
el digestor estaba por debajo del estipulado en la teoría de digestión anaerobia, se
anticipaba la posibilidad de la presencia de algunos olores en los lechos de
secado. Sin embargo, teniendo en cuenta la alta drenabilidad de los lodos del
manto de un reactor UASB, se mantuvo la determinación de purgar directamente a
los lechos de secado, y resolver cualquier problema de falta de estabilización de
lodos con estrategia de encalamiento en los lechos.
3.2 DIMENSIONAMIENTO DE LOS LECHOS DE SECADO.
Las normas colombianas contempladas en el Reglamento de Agua Potable y
Saneamiento, RAS, ( aunque no en vigencia cuando se diseñaron las primeras
instalaciones de este tipo) requieren que se cuente con un área mínima de 1 m2
por cada 20 habitantes de población servida por la instalación de tratamiento.
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Teniendo en cuenta la alta drenabilidad de los lodos y el hecho de que una alta
proporción del agua se pierde durante las primeras horas después de
descargados los lodos sobre el lecho, además del cubrimiento proyectado de los
mismos, se propusieron cargas varias veces mayores a las estipuladas en las
normas.
La disponibilidad de área para secado se proyectó con una tasa de 1 m2 por cada
300 habitantes. Los resultados obtenidos hasta la fecha son satisfactorios.
Aunque la pérdida de humedad por percolación es alta durante las primeras horas
contadas a partir de la descarga del lodo sobre los lechos, tal como se tenía
previsto, se observó que la digestión continúa su curso por la producción de gas
dentro del lecho. Esta observación se comprueba con los ensayos de laboratorio
que muestran una disminución del contenido de volátiles de los lodos después de
una semana de secado.
Los lechos de secado están cubiertos con un techo consistente en una lámina
delgada de poletileno transparente que permite el paso de los rayos solares pero
impide el ingreso de aguas lluvias.
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SEGUNDA PARTE
CONSTRUCCIÓN Y operación DE LOS SISTEMAS DE TRATAMIENTO
PRIMARIO
EVALUACIÓN DE LAS EXPERIENCIAS DISEÑADAS Y CONSTRUIDAS EN EL
ORIENTE ANTIOQUEÑO.
POR: EQUIPO TÉCNICO DE SANEAR Ltda.
4. CONSTRUCCIÓN DE LOS SISTEMAS
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4.1. LOS ASPECTOS RELEVANTES DEL PROCESO CONSTRUCTIVO
Durante la construcción de estos sistemas, se debe prestar mucha atención a los
siguientes aspectos:
?
Mantener y chequear constantemente el perfil hidráulico en todas las unidades.
?
Colocar junta (cinta pvc) entre cada vaciado para garantizar estanqueidad en
las unidades.(ver foto 1)
?
Revisar la calidad de las formaletas, así como su aseguramiento en el
momento del vaciado, para garantizar un excelente acabado de los concretos.
(ver foto 2)
?
Los concretos deben incluir un aditivo para garantizar impermeabilidad.
?
En toda unidad que lleve compuertas manuales, se deben dejar sus guías
antes del vaciado del concreto.
?
Tener mucha precaución con los recubrimientos del hierro, más que todo con
los que van a quedar en contacto con el agua residual. Además se debe pintar
la superficie de estos concretos con una pintura epóxica.
?
En el Sedimentador de Alta tasa se debe tener mucho cuidado en:
?
Dejar instalados y bien asegurados los pasamuros que se requieran, antes
de cada vaciado (losa de fondo y muros).
?
La instalación de las placas de asbesto cemento (ángulo y separación entre
ellas).
?
El nivel de las canaletas recolectores de aguas sedimentadas (perfil
hidráulico), así como su fijación.
?
La instalación de las válvulas de Apertura Rápida para el drenaje de los
lodos sedimentados
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?
En el Digestor de lodos tener cuidado en:
?
Dejar instalados y bien asegurados los pasamuros que se requieran, antes
de cada vaciado (losa de fondo y muros).
?
La instalación de las láminas de acero inoxidable para garantizar que el gas
no se escape a la superficie.
?
?
El nivel de las canaletas recolectoras del efluente, así como su fijación.
?
La instalación de la tubería distribuidora de flujo en el fondo.
?
El múltiple recolector de lodos estabilizados.
En los Lechos de Secado de lodos digeridos se debe tener cuidado en:
?
La clasificación (granulometría) del material de cada estrato del lecho
filtrante.
Foto 1 Junta en cinta PVC entre el vaciado de
losa y muros para garantizar estanqueidad
Foto 2 Colocación y aseguramiento de
la formaleta para el vaciado de los muros
2.1 Relación porcentual de costos de los componentes del sistema (proyecto
Marinilla - Antioquia - Colombia . Población 25.000 habitantes)
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ACTIVIDAD
COSTO ($) COSTO (U$)* % RELATIVO
COSTO TOTAL DEL SISTEMA 462.058.351
220.028
100
DISEÑO
31.838.196
15.161
6,9
INTERVENTORIA
31.838.196
15.161
6,9
TERRENO
80.000.000
38.095
17,3
S
COSTO TOTAL DE
318.381.959
151.610
68,9
CONSTRUCCIÓN
*Canal de Entrada, Cribado
24.272.525
11.558
5,3
y Desarenador
*Sedimentador
127.223.548
60.583
27,5
*Digestor de lodos
71.421.091
34.010
15,5
*Lechos de Secado y Obras
95.464.795
45.459
20,7
Complementarias
* TRM = $ 2100 por Dólar
2.2 ELEMENTOS Y ACCESORIOS ESTRATÉGICOS EN LOS COSTOS DE
CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA
?
2.2.1 Cámara de Cribado
Las rejas de cribado se construyen con barras verticales en platina galvanizada
de 1” x ½” espaciadas cada 1” cara a cara, y su plataforma de limpieza es una
reja en fibra de vidrio. (ver fotos 3 y 5)
20
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Foto 3 Cámara de Cribado
2.2.1 Sistema de Aforo
?
La unidad de medición de caudales afluentes a los sistemas, es una canaleta
parshall prefabricada en fibra de vidrio, la cual cuenta con una reglilla
calibrada. La canaleta se ajusta mediante aforos volumétricos. (ver foto 4)
Foto 4 Canaleta parshall en Fibra de Vidrio
2.2.3 Compuertas Manuales
?
Se construyen en lámina galvanizada calibre 14 cuyas dimensiones varían
dependiendo de cada unidad. (ver foto 5)
21
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Foto 5 Rejas de cribado, Desarenadores y Compuertas Manuales
2.2.4 Sedimentador de Alta Tasa
?
Zona de Entrada:
El agua entra a cada modulo de sedimentación por medio de una tubería de PVC
con orificios en ambos lados, cuya función es distribuir el caudal por debajo de la
zona de sedimentación, para garantizar un flujo ascendente uniforme. (ver fotos 6
y 7)
Foto 6 Múltiple Distribuidor de
flujo recién instalado
Foto 7 Múltiple Distribuidor de flujo por
debajo de las placas de asbesto cemento
en operación
22
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Oriente Antioqueño
Tratamiento y uso de aguas residuales:
Una estrategia para el futuro del saneamiento
?
Zona de sedimentación
En cada módulo, esta zona cuenta con placas planas de asbesto cemento de
1,20 m x 2,40 m colocadas paralelamente formando un ángulo de 60º con la
horizontal. Cada placa ha sido apoyada individualmente en perfiles de aluminio, o
en platina continua de 2x1/4¨ con guías de 60 cm. (ver foto 7)
? Zona de lodos
En el fondo de los módulos existe una tubería de PVC con orificios en forma de
múltiple, para recolectar los lodos sedimentados y sacarlos hacia los digestores
por medio de una válvula de apertura rápida. El cálculo del diámetro de los
orificios exige especial cuidado para evitar su taponamiento en la fase operativa.
-
Válvulas de Apertura rápida: Se instala en el fondo de los sedimentadores para
extraer los lodos sedimentados, esta válvula genera un ¨tiro¨ adecuado para
realizar la purga de dichos lodos.
? Zona de salida
Cada módulo cuenta con canaletas tipo “diente de sierra” en lámina galvanizada
calibre 14 y recubierta con pintura epóxica, cuyo objetivo es recoger el efluente
uniformemente. Además, existen dos láminas soldadas por cada lado de la
canaleta para evitar que los flotantes y el lodo resuspendido salgan con el
efluente. (ver foto 8)
23
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Oriente Antioqueño
Tratamiento y uso de aguas residuales:
Una estrategia para el futuro del saneamiento
Foto 8 Canaleta Recolectora de aguas sedimentadas
2.2.5 Digestor de lodos
?
Zona de entrada: Los lodos llegan a una caja principal que se construye en
lámina o en concreto, que los distribuye a otras cajas secundarias. Estas
contienen vertederos triangulares con bajantes en PVC Ø 2”, que dirigen el
lodo hacia el fondo del digestor, para realizar una distribución uniforme del flujo
ascendente.(ver foto 9)
?
Zona de gases: Existen en cada digestor dos láminas deflectoras en acero
inoxidable, que dirigen el gas hacia las campanas de almacenamiento, en las
cuales se acumula el gas producido en la digestión anaerobia, para luego ser
transportado por una tubería de Ø 2” hacia el quemador de gases que se
encuentra ubicado en la parte superior de la campana.(ver foto 9)
?
Zona de salida: El digestor cuenta con canaletas tipo “diente de sierra” en
acero inoxidable, fijadas a los muros de las campanas, para recolectar el
efluente uniformemente
?
Zona de lodos: Para evacuar los lodos digeridos hacia los lechos de secado,
el digestor disponen en el fondo, de dos múltiples recolectores en PVC Ø 4”,
perforadas con orificios de Ø 11/4” alternados cada 30 cm. Y se extraen hacia
los lechos de secado por medio de una válvula de bola de Ø 4”.
24
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Oriente Antioqueño
Tratamiento y uso de aguas residuales:
Una estrategia para el futuro del saneamiento
2.2.6 Lechos de secado de lodos
Los lodos llegan por tubería pvc Ø 4”, y cada celda de secado dispone de una
válvula
en
pvc para su llenado, el lecho filtrante esta formado por material clasificado (grava y
arena)
y una tubería recolectora de fondo en PVC Ø 4” con orificios de Ø 1”, para el
drenaje del agua filtrada. (ver foto 10)
Foto 9 Digestor de Lodos: cajas de
distribución y quemador de gases
Foto 10 Lechos de Secado: alimentación
de lodos y tipo de cubierta
25
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Oriente Antioqueño
Tratamiento y uso de aguas residuales:
Una estrategia para el futuro del saneamiento
Foto 10 Panorámica general Sistema de Tratamiento Primario –PTAR1
Cocorná – Antioquia - Colombia
3.3. ALGUNOS INDICADORES DEL COSTO DE TRATAMIENTO PRIMARIO
2.3.1 COSTOS DE CONSTRUCCIÓN Vs METROS CUBICOS DE AGUA TRATADA
TABLA No. 1
COSTOS DE ALGUNOS SISTEMAS DE TRATAMIENTO PRIMARIO CONSTRUIDOS
POR CORNARE EN MUNICIPIOS DEL ORIENTE ANTIOQUEÑO
(Entre los años 1996 - 2000)
MUNICIPI
O
Hab.
Cabe 1999
AÑO
CONS
T
CAUDAL
TRATADO
(l.p. 3
m /d
s)
199
1.72
GUATAPE
5.252
20
6
8
17.47 199
5.18
EL CARMEN
60
1
6
4
199
3.45
COCORNÁ
5.025
40
8
6
PTO.
199
1.72
3.000
20
PERALES
9
8
200
3.45
GRANADA
5.619
40
0
6
23.37 200
8.64
MARINILLA
100
6
0
0
* Tasa Representativa (TR)=
$2100 por Dólar
d : día
COSTO DE
CONSTRUCIÓN
SMML
V
U$*
485,5 60.131
U$/Ha U$/m3
U$/lps
b
-d
11
34,8 3.006,6
9
30,3 2.614,4
27
38,7 3.342,1
507,5 62.862
21
36,4 3.143,1
768,9 95.238
17
27,6 2.381,0
6
16,5 1.428,6
156.86
4
133.68
1.079,4
5
1.266,5
1.153,4
142.85
7
OBSERVACION
ES
26
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2 Sist. de 20 l/s
c/u.
Con FAFA piloto
5 l/s
Tratamiento y uso de aguas residuales:
Una estrategia para el futuro del saneamiento
2.3.2 COSTOS DE REMOCIÓN Vs METROS CUBICOS DE AGUA TRATADA
TABLA No. 2
RELACIÓN DE COSTOS DE CONSTRUCCIÓN DE SISTEMAS
DE TRATAMIENTO PRIMARIO Vs REMOCIÓN DE DBO Y SS
CONCENTRACIÓN
AFLUENTE
CAUDAL
TRATADO
MUNICI
PIO
GUATAPE
EL CARMEN
COCORNÁ
MARINILLA
AÑO
CONST
(l.p.s m3/d
)
DBO SS
DBO
(mg/l) (mg/l) (kg/d)
SS
(kg/d)
1996 20
1728 180 189 311 327,
1
1996 60 5184 156 143 808,7 741,
3
1998 40 3456 173 142 597,9 490,
8
2000 100 8640 486 300 4202 2593
COSTOS
UNITARIOS DE
REMOCIÓN POR
CONSTRUCCIÓN
REMOCIÓ
N
DBO SS U$*/kg-d
DBOrem
35% 55%
(kg/d (kg/d
)
)
108, 179, 552
9
9
283 407, 554
7
209, 269, 639
3
9
1471 1426 97
U$*/kg- OBSERVACIONE
d
S
SSrem
334
385
495
2 Sist. de 20 l/s
c/u.
100
* Tasa Representativa (TR)= $2100 por Dólar
2.3.3 COSTOS DE OPERACIÓN DE LOS SISTEMAS DE TRATAMIENTO
PRIMARIO Vs CAUDAL TRATADO
TABLA No. 3
COSTOS DE OPERACIÓN DE LAS PLANTAS DE TRATAMIENTO MUNICIPIO DE
COCORNÁ - ANTIOQUIA - COLOMBIA
3
Caudal tratado 40 l/s = 3456 m /d
27
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Tratamiento y uso de aguas residuales:
Una estrategia para el futuro del saneamiento
UNIDAD CANTIDAD
DESCRIPCIÓN
Valor
Valor Total
por dia
Unitario
por dia
Valor por m3
de agua
tratada
3
$/d U$/d $/m -d U$/m3 -d
60.00 28,6 17,4 0,00827
0
2.100 1,0
0,6 0,00029
600
0,3
0,2
8,3E-05
$/d
PESONAL
Hombre
4
15.000
OPERATIVO
ENERGÍA
Kw-h
14
150
ACUEDUCTO Y
m3
3
200
ALCANTARILLADO
COSTO TOTAL DE OPERACIÓN DE LOS DOS
SISTEMAS
62.70 29,9
0
18,1 0,00864
* Tasa Representativa (TR)= $2100 por Dólar
d : dia
3 0
R E L A C I Ó N
E N T R E
P O B L A C I Ó N
G R A F I C A
V s C O S T O
N o . 2
C O N S T R U C C I Ó N
P O R
H A B I T A N T E
( U $ )
2 5
U$/Hab
2 0
1 5
1 0
5
0
0
5 . 0 0 0
1 0 . 0 0 0
1 5 . 0 0 0
P O B L A C I Ó N
U R B A N A
2 0 . 0 0 0
2 5 . 0 0 0
( 1 9 9 9 )
GRAFICANo.1
RELACIÓNENTRECAUDALDELSISTEMAVsCOSTODECONSTRUCCIÓN
PORm3/dDEAGUATRATADA(enU$)
45,0
40,0
35,0
30,0
U$/m3-d
25,0
20,0
15,0
28
10,0
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5,0
0,0
0
20
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Oriente Antioqueño
40
60
CAUDAL (l/s)
80
100
120
Tratamiento y uso de aguas residuales:
Una estrategia para el futuro del saneamiento
3. OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL SISTEMA
3.1. PRINCIPALES AJUSTES REALIZADOS EN EL SISTEMA.
? Regulación del caudal de la planta desde los aliviaderos del alcantarillado, por
ser combinado, para evitar continuos reboses incontrolables en el vertedero de
excesos del sistema.
? Detección y regulación de descargas con gran impacto en la operación, como
la del
matadero con alto contenido de visceras, pieles, grasas, y
de la
estación de servicio con alto contenido de hidrocarburos al igual que el
hospital.
? Instalación de
pantallas reguladoras de caudales en el canal de entrada y
salida de aliviaderos
? Calibración de las canaletas Parshall y los ajustes en desarenadores.
? Ampliación de los orificios del múltiple recolector de lodos en el sedimentador
que se obstruyan con facilidad.
? Determinación de la frecuencia y optimización de purgas de lodos del
sedimentador, para evitar resuspensión por actividad biológica.
? Instalación de trampa de flotantes a lo largo de del canal recolector de efluente
para evitar escape de sólidos resuspendidos o natas.
? Hermetizar las campanas recolectoras de gas en los digestores de lodos
sedimentados tipo UASB.
? Mejoras la distribución de las tuberías de alimentación del digestor.
29
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Tratamiento y uso de aguas residuales:
Una estrategia para el futuro del saneamiento
? Término de obras complentarias de gran significado para lograr mayor sentido
de pertenencia del sistema entre los trabajadores del municipio, tales como:
los servicios sanitarios de las casetas, gaviones para el control de erosión y la
construcción de
ramadas con cubierta en teja de zinc para
terminar el
proceso de estabilización de lodos.
? Mejora en las obras de cerramiento y paisajismo, y definición de
procedimientos para la recolección, secado, manejo y disposición de lodos y
demás residuos originados en los pretratamientos y tratamientos primarios.
? Señalización de la planta con
vallas ilustrativas de cada uno de los
componentes con placas en acrílico.
? Elaboración y colocación de
instructivo para la
adecuada operación y
mantenimiento de la planta.
? Elaboración
definitiva,
del
manual
de
Operación
recomendaciones y ajuste para una adecuada operación.
30
43 CONGRESO NACIONAL DE ACODAL
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Oriente Antioqueño
con
todos
las
Tratamiento y uso de aguas residuales:
Una estrategia para el futuro del saneamiento
FUNCIONAMIENTO Y MANEJO
- La planta funciona en el horario de 6:00 AM a 9:00 PM.
- El operador de turno, a las 6:00 AM debe retirar las compuertas
afluentes al sedimentador y colocar la del By-pass; a las 9:00 PM
debe colocar las compuertas del sedimentador y abrir el By-pass,
- Purgar cada hora el sedimentador, por medio de las vávulas de
apertura rápida hacia el digestor de lodos, tal como se indica en
el manual.
- Se debe mantener la planta perfectamente aseada y ordenada.
31
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Tratamiento y uso de aguas residuales:
Una estrategia para el futuro del saneamiento
PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS
CARTA DE INSTRUCCIONES DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO
Tomado de Manual de operación y Mantenimiento de la Planta del Mpio de Cocorná-Antioquia-Colombia,
elaborado por Sanear Ltda para CORNARE Nov/99
FIGURA No. 2 CANAL DE ENTRADA Y CRIBADO
PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS
33
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Tratamiento y uso de aguas residuales:
Una estrategia para el futuro del saneamiento
FIGURA No. 2 CANAL DE ENTRADA Y CRIBADO
COMPONENTES
?
?
?
FUNCIONES
CANAL DE ENTRADA
Juego de disipadores de energía.
Vertedero de excesos.
Pantalla reguladora de caudal.
CANAL DE ENTRADA
? Disipar la energía del agua y garantizar un flujo
uniforme.
REJAS DE CRIBADO consta de dos
módulos, los cuales tienen:
? Una reja de barras verticales 1x1/2”
espaciadas cada 1” y en los primeros 20
cm de reja tiene varillas horizontales de
diámetro 3/8” cada 1”.
? Una compuerta a la entrada de cada reja
para permitir las labores de limpieza.
-
? Evacuar los excedentes y restringir el ingreso de
caudales superiores a los de diseño.
? En este canal se depositan piedras, gravilla arenas
y elementos con gran peso.
REJAS DE CRIBADO
? Impedir el paso de basuras (plásticos, cáscaras,
trapos papeles,
preservativos, etc.) y
demás materiales gruesos. En el fondo del canal
se depositan algunas arenas.
OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO
CANAL DE ENTRADA
? La limpieza debe realizarse todos los días en la mañana y
después de que se presenten lluvias intensas.
REJAS DE CRIBADO
Los dos módulos siempre se mantienen en operación: Cada
que el agua supere el vertedero de excesos, se debe
proceder a su limpieza así:
? Con una pala retirar las piedras, gravilla y demás material
depositado en el fondo del canal.
? Cerrar
respectiva
? La arena sacada se almacena aparte para utilizarla en los
lechos de secado, lo demás depositarlo en las fosas.
? En la mañana y después de cada lluvia se debe sacar la arena
que se deposita en el fondo del canal.
? Levantar la reja y retirar manualmente el material
acumulado en ella.
uno
de
los
canales
con
la
compuerta
? Retirar la compuerta y repetir la misma operación en el
otro canal.
34
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Tratamiento y uso de aguas residuales:
Una estrategia para el futuro del saneamiento
CARTA DE INSTRUCCIONES DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO
Tomado de Manual de operación y Mantenimiento de Planta del Mpio de Cocorná-Antioquia-Colombia,
elaborado por Sanear Ltda para CORNARE Nov/99
FIGURA No. 3 DESARENADOR Y CANALETA PARSHALL
35
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Tratamiento y uso de aguas residuales:
Una estrategia para el futuro del saneamiento
COMPONENTES
- DESARENADOR:
? Conformado por dos
módulos que tienen:
? Una tolva en el fondo de
30 cm. de profundidad.
? Dos
compuertas
manuales (una a la
entrada y otra a la salida)
que permiten sacarlos de
operación para efectos
de
limpieza
y
mantenimiento.
FUNCIONES
- DESARENADOR
? En la tolva de cada
modulo se retiene
arena y algo de
materia orgánica.
- SISTEMA DE AFORO
? Permite determinar el
caudal que entra al
sistema
de
tratamiento.
- SISTEMA DE AFORO
? Canaleta parshall de 6”
en fibra de vidrio con
reglilla calibrada en cms
para medir la lámina de
agua.
36
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Tratamiento y uso de aguas residuales:
Una estrategia para el futuro del saneamiento
OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO
- DESARENADOR
? Un modulo funciona 8 días mientras al
otro se le hace mantenimiento.
? Remover cada 8 días la arena y
demás material orgánico depositado
en el fondo de cada modulo.
? La arena limpia sacarla y almacenarla
con la que se saca del canal de
entrada y rejas de cribado, lo demás
depositarlo en fosas.
- CANALETA PARSHALL
? Realizar la lectura del
diariamente cada hora.
? Mantener la canaleta limpia.
caudal
37
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Tratamiento y uso de aguas residuales:
Una estrategia para el futuro del saneamiento
PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS CARTA DE
INSTRUCCIONES DE
OPERACIÓN Y
FUNCIONES
MANTENIMIENTO
Tomado de Manual de operación y
de Cocorná-Antioquia-Colombia,
CORNARE Nov/99v
FIGURA No. 4 TRAMPA DE
Mantenimiento de Planta del Mpio
TRAMPA DE GRASAS
? La función básica: retener grasas elaborado por Sanear Ltda para
y demás material flotante, que
interferencias en la operación del
sedimentador.
? Sacar de funcionamiento el
sedimentador por medio de las
dos compuertas a la entrada de GRASAS Y SEDIMENTADOR
ésta unidad
- SEDIMENTADOR
? ZONA DE ENTRADA: Distribuir
el caudal uniformemente por
debajo
de
la
zona
de
sedimentación.
? ZONA DE SEDIMENTACIÓN:
Facilitar la decantación de las
partículas sedimentables ZONA
DE LODOS: Recolectar los lodos
sedimentados y sacarlos hacia
los digestores por medio de la
válvula de apertura rápida.
? ZONA DE SALIDA: Recoger el
efluente uniformemente.
38
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Tratamiento y uso de aguas residuales:
Una estrategia para el futuro del saneamiento
COMPONENTES
-
?
?
?
?
?
OPERACIÓN Y
MANTENIMIENTO
TRAMPA DE GRASAS:
Lo
componen los dos canales
afluentes al sedimentzador.
SEDIMENTADOR
Esta conformado por dos módulos
de 4.6m largo 2.4 m ancho y
3.57m altura,dividido en las
siguientes zonas:
ZONA DE ENTRADA: Tubería
pvc diámetro 12” perforada con
orificios diámetro 4”
ZONA DE SEDIMENTACIÓN: 22
placas
planas
de
asbesto
cemento de 1.20 x 2.40 m.
Espaciadas cada 15 cm.
ZONA DE LODOS: Tubería pvc
diámetro
6”
con
orificios
diámetro 1 1/4”.
ZONA DE SALIDA: Canaleta
“dientesierra”
en
lamina
galvanizada.
- TRAMPA DE GRASAS
? Se debe limpiar con una nasa
cada 3 o 4 horas la superficie de
estos canales, recogiendo todo
el material flotante; depositarlo
en las fosas.
? Las compuertas afluentes se
colocarán a las 9:00 PM y se
retirarán a las 6:00 AM
- SEDIMENTADOR
? Extraer los lodos sedimentados
en el fondo por medio de las
válvulas de apertura rápida cada
hora palanqueando suavemente
60 veces.
? Cada que se presente lodo
resuspendido en la superficie del
sedimentador se debe retirar por
medio
de
una
nasa
y
depositarlo en las fosas.
? Mantener las canaletas y el
canal efluente libres de lama.
39
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Una estrategia para el futuro del saneamiento
PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS CARTA DE
INSTRUCCIONES DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO
Tomado de Manual de operación y Mantenimiento de Planta del Mpio de Cocorná-Antioquia-Colombia,
elaborado por Sanear Ltda para CORNARE Nov/
FIGURA No. 5 DIGESTOR DE LODOS SEDIMENTADOS
40
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Tratamiento y uso de aguas residuales:
Una estrategia para el futuro del saneamiento
COMPONENTES
FUNCIONES
- Es un digestor tipo UASB de sección
superficial de
4.0m x 4.0m
y una profundidad 3.15m y conformado
por las siguientes zonas
? ZONA DE ENTRADA: Una caja
principal de 1.0m x 1.0m. y dos
secundarias de 0.75m x 0.60m
que contienen bajantes en PVC
Ø2”
? ZONA DE SEDIMENTACIÓN: Dos
laminas deflectoras en acero
inoxidable de 0.40 x 1.00m que
dirigen el gas hacia las campanas
de almacenamiento.
? ZONA
DE
GASES:
Dos
compartimientos laterales de 4.0m
x 0.80m ubicados en la superficie
del digestor.
-
MANTENIMIENTO
Cada una de las zonas tiene las siguientes funciones
? ZONA DE ENTRADA: Dirigir el lodo
proveniente de los sedimentadores
hacia el fondo del digestor y realizar
una
distribución uniforme del flujo.
Para un funcionnamiento óptimo
del digestor se debe:
? Dosificar constantemente solución
de cal a la entrada, para controlar
el pH entre 7-8
que
se
presente
? ZONA
DE
SEDIMENTACIÓN: ? Cada
resuspensión de lodo en la
Conducir el gas y las partículas que
superficie recolectarlo con cedazo
se escapan del fondo del digestor
y depositarlo en los lechos
hacia la zona de gases.
secado.
? ZONA DE GASES: Almacenar el lodo
resuspendido para retirarlo y el gas ? Cada 4 o 5 días quitar las tapas
producido para luego transpotarlo al
de registro de las campanas y
quemador.
retirar el lodo resuspendido
utilizando el cedazo.
? ZONA DE SALIDA: Recolectar el
efluente uniformemente
? Purgar lodos, una vez cada 10
? ZONA DE LODOS: Evacuar los lodos
41
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PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS CARTA DE
INSTRUCCIONES DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO
Tomado de Manual de operación y Mantenimiento de Planta del Mpio de Cocorná-Antioquia-Colombia,
elaborado por Sanear Ltda para CORNARE Nov/99
FIGURA No. 6 LECHOS DE SECADO DE LODOS DIGERIDOS
42
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Tratamiento y uso de aguas residuales:
Una estrategia para el futuro del saneamiento
COMPONENTES
FUNCIONES
OPERACIÓN Y
MANTENIMIENTO
- Deshidratar y secar los - Cada purga del digestor se
- Válvula Ø4” para purga de los lodos
provenientes
del
hace en celda diferente cada
lodos del digestor.
digestor,
para
luego
transportarlos a las ramadas
- La unidad esta conformada por donde termina el proceso de
tres módulos de 2.0m x 3.0m y una estabilización y después ser
altura de 0.85m, los cuales utilizados
como
cuentan con:
acondicionador de suelos.
? Lecho filtrante de 0.4m de altura
compuesto de:
? Material clasificado (grava y
arena).
? Una tubería Ø4” perforada en el
fondo con orificios Ø1” para
recolectar el agua filtrada.
vez y deshidrata durante un
período medio de 2-3
semanas, hasta que sea
manipulable con pala.
- Una vez completadas las 2-3
semanas se
retira en
carretillas
y
almacena
haciendo pilas en la ramada
para
terminar
su
estabilización
- Cada vez que el lecho de
arena disminuya su espesor
debe reponerse con la arena
sacada del canal de entrada,
cribado y desarenador.
43
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Tratamiento y uso de aguas residuales:
Una estrategia para el futuro del saneamiento
3.3. MONITOREO Y RESULTADOS.
Tabla 3.3.1 RESULTADOS ANÁLISIS FISICOQUIMICOS DE LAS A.R.U. DE COCORNÁ -PLANTA DE
TRATAMIENTO PRIMARIO No.1
.
UNIDAD ABRIL 21/99
PARÁMETRO
JUNIO 15/99
JULIO 7/99
ENTRADA SALIDA EFICIENCIA ENTRADA
(%)
SALIDA EFICIENCIA ENTRADA
(%)
SALIDA
EFICIENCIA
(%)
SOLIDOS TOTALES
[mg/l]
302
217
39,17
351
216
38,5
257
210
18,3
SOLIDOS SUSPENDIDOS
[mg/l]
143
50,4
64,8
166
62
62,7
108
53,5
50,5
SOLIDOS SEDIMENTABLES
[mg/l]
99,1
15,4
84,5
93
14,7
84,2
54,3
8,8
83,8
DBO5 TOTAL
DBO5 (SOBRENADANTE)
[mg/l]
201
128
36,3
195
107
45,1
138
99
28,3
[mg/l]
125
37,8
106
45,6
82
DBO5 (SEDIMENTABLE)
[mg/l]
76
DQO
[mg/l]
306
PARÁMETRO
UNIDAD
89
188
38,6
SEPTIEMBRE 21/99
307
56
187
39,1
OCTUBRE
21/99
ENTRADA SALIDA EFICIENCIA ENTRADA
(%)
40,6
245
184
24,9
NOVIEMBRE
23/99
SALIDA EFICIENCIA ENTRADA
(%)
SALIDA
EFICIENCIA
(%)
SOLIDOS TOTALES
[mg/l]
1077
228
78,8
933
223
76,1
251
180
28,3
SOLIDOS SUSPENDIDOS
[mg/l]
693
75
89,2
573
55,5
90,3
119
49,5
58,4
SOLIDOS SEDIMENTABLES
[mg/l]
583
30
94,9
470
N.D
78
21,5
72,4
DBO5 TOTAL
DBO5 (SOBRENADANTE)
[mg/l]
477
174
63,5
519
116
77,6
123
71
42,3
[mg/l]
348
27,0
402
22,5
85,5
DBO5 (SEDIMENTABLE)
[mg/l]
129
117
44
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37,5
30,5
Tratamiento y uso de aguas residuales:
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DQO
[mg/l]
687
222
67,7
951
184
80,7
179
103
42,5
Tabla 3.3.2. RESULTADOS ANÁLISIS FISICOQUIMICOS DE LAS A.R.U. DE COCORNÁ- DIGESTOR DE LODOS
PRIMARIOS PLANTAS 1 Y 2
UNIDAD
SEPTIEMBRE 21/99
OCTUBRE 21/99
NOVIEMBRE 23/99
PARÁMETRO
PTAR 1
PTAR 1
PTAR 1
ENTRADA
SALIDA
EFICIENCIA ENTRADA SALIDA EFICIENCI ENTRADA SALIDA
(%)
A
(%)
PTAR 2
EFICIENCI ENTRADA SALIDA EFICIENCIA
A
(%)
(%)
SOLIDOS TOTALES
[mg/l]
2582
296
88,54
2250
350
84,44
1452
307
78,86
1058
263
75,14
SOLIDOS
SUSPENDIDOS
[mg/l]
2375
64
97,3
1978
121
93,9
1380
118
91,45
862
93
89,21
SOLIDOS TOTALES
VOLATILES
[mg/l]
1686
139
91,8
1504
194
87,1
832
166
80,05
748
153
79,55
SOLIDOS SUSP.
VOLATILES
[mg/l]
1672
61,5
96,3
1437
98
93,2
877
94,5
89,22
640
78,5
87,73
DBO5
[mg/l]
1695
200
88,2
1272
281
77,9
834
186
77,70
678
199
70,65
DQO
[mg/l]
2725
300
89,0
2278
424
81,4
1465
327
77,68
1067
307
71,23
GRASAS Y ACEITES
[mg/l]
258
22,9
91,1
309
43
86,1
192
21
89,06
248
16,3
93,43
NITROGENO
KJELDAHL(-N)
[mg/l]
34,4
26,9
21,80
36,4
31,1
14,56
45
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Tratamiento y uso de aguas residuales:
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ALGUNOS COMENTARIOS SOBRE LOS RESULTADOS OBTENIDOS.
? Durante el monitoreo
se han detectaron algunas conexiones erradas a las redes de alcantarillado, que
acentuaban problemas operativos de las PTAR No 1, tales como los vertimientos de aguas de lavado de la estación
de gasolina.
? El problema más reciente ha sido propiciado por la conexión de aguas superficiales y subsuperficiales (cerca de la
nueva cancha de fútbol) al colector de AR de la PTAR 1, lo cual congestiona y altera el funcionamiento de la PTAR 1
en períodos lluviosos, generando obstrucciones en el aliviadero, por la gran cantidad de arenas.
? Como puede concluirse de las Tablas 3.3.1. (resultados de las caracterizaciones en las PTAR ), es notorio el
mejoramiento de eficiencias de remoción de sólidos y carga orgánica sedimentable, sin embargo, será necesario
poner mayor rigor, para homologar los procedimientos de muestreo y análisis de laboratorio de las AR crudas y
tratadas, ya que se han presentan
inconsistencias en los resultados, tanto entre dos laboratorios, como en cada
uno de ellos. Esta una condición inaplazable para tener confiabilidad suficiente en el monitoreo y seguimiento de los
sistemas.
? Las dos primeras series de monitoreos realizadas en Abril 7/99 y Abril 21/99, dejaron al descubierto una
actividad biológica de los lodos sedimentados, cuya producción de gases generaba la resuspensión y fuga de dichos
lodos, dando incluso en la PTAR 1, eficiencias negativas en la remoción de carga orgánica y sólidos suspendidos
(mayor concentración de DBO5 y SS a la salida que a la entrada).
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? La actividad biológica debida a un tiempo de permanencia de los sedimentos, se corrigió aumentando la
frecuencia y forma de las purgas, hasta llegar a un procedimiento óptimo. La fuga de lodos se obvió instalando un
sistema de trampa de flotantes que impide la entrada a la canaleta recolectora de aguas clarificadas.
? El monitoreo en la PTAR 1 de Junio 15/99 fue realizado evitando la actividad biológica y la consecuente
resuspensión de sedimentos, dando lugar a eficiencias de remoción de DBO5 y sólidos suspendidos superiores al
40% y 60% respectivamente permitiendo confirmar la necesidad de los ajustes posteriormente realizados. Algo
similar puede decirse del monitoreo de Julio 7/99 en la PTAR 1, aunque las eficiencias de remoción bajaron
sustancialmente (hasta un 28% en remoción de DBO5 y hasta un 50% de sólidos suspendidos).
? Realizados los ajustes en las PTAR, se monitorearon las AR afluentes y efluentes de la PTAR 1 en Septiembre
21/99 y Octubre 21/99, directamente con el personal operativo en proceso de capacitación.
? Los análisis de dichas caracterizaciones permitieron identificar algunas inconsistencias debidas a errores en la
recolección o en la composición de las muestras afluentes, los cuales dieron lugar a resultados que aunque
ambiguos, permitieron inferir que se habían logrado óptimos niveles de remoción de carga orgánica y sólidos
suspendidos, con los ajustes señalados anteriormente y con la refinación de los procedimientos operativos.
? Finalmente en Noviembre 23/99 se realizó la última serie de caracterizaciones en las dos PTAR, aunque los
aforos y muestreos sólo pudieron hacerse de las 12:00 del día a las 8:00 de la noche, debido al tiempo lluvioso que
propició la dilución de las muestras dando lugar a bajas concentraciones de DBO5 y SS.
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? No obstante lo anterior, las eficiencias de remoción de DBO5 en la PTAR 1 fueron superiores al 40% y de SS
superior al 50%. En la PTAR 2 las eficiencias de remoción de DBO5 fueron superiores al 30% y de SS superior al
50%.
En consecuencia, puede concluirse que las eficiencias previstas de estas PTAR primarias, han sido
superadas gracias al proceso de optimización de los sistemas y a la adecuada capacitación del personal operativo.
? En relación con las eficiencias de los digestores de lodos, tipo UASB, puede verse en la Tabla 3.3.2, que sus
eficiencias de remoción de carga orgánica (DBO5) y sólidos suspendidos SS son muy satisfactorias (superiores al
75% y al 90% respectivamente) y que este componente cumple exitosamente su función de depuración final de los
lodos sedimentados, con lo cual se consolida como complemento de los sistemas de tratamiento primario de las AR
urbanas en los Municipios de la Jurisdicción de CORNARE.
3.4. CONCLUSIONES
3.4.1. Generales
En 1.992, cuando se arrancó el Programa de saneamiento hídrico urbano en la jurisdicción de CORNARE, la visión
que se tenía sobre los alcances requeridos de la primera generación de proyectos (El Carmen, La Ceja, Guarne y
Concepción), dio lugar al diseño de sistemas de tratamiento de ARU, que permitieran remover más del 80% de la
carga contaminante, para cumplir el Decreto 1594/84.
En aquel entonces, no se habían previsto las implicaciones externas, ni las dificultades para cumplir con alcances
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tan ambiciosos y por ello, se siguieron diseñando proyectos de tratamiento de ARU con tecnologías foráneas de
altos costos en otros municipios como Rionegro, Guatapé, El Peñol, El Santuario, etc. e incluso en 1.996, se
construyó una pequeña laguna de oxidación en Concepción que ha funcionado eficientemente hasta el presente.
A mediados de 1.996, cuando se programó la construcción del Plan Maestro de Alcantarillado en el Carmen de
Viboral, se concluyó que el alto costo del alcantarillado y de la PTAR, exigía fraccionar la construcción de la PTAR y
aplazar el tratamiento secundario para una segunda etapa.
Por ello se decidió rediseñar la PTAR, para construir inicialmente los pretratamientos y un tratamiento primario de
las ARU, dando lugar al sistema primario que empezó a hacerse extensivo a otros municipios como Guatapé y
Cocorná.
Identificadas las limitaciones Financieras e Institucionales de los municipios, y la necesidad de desarrollar
gradualmente sistemas apropiados para el tratamiento de las ARU, se estableció desde la fecha de expedición del
Decreto 901/97 que, salvo en aquellos municipios donde pudieran construirse lagunas de tratamiento de ARU,
deberían seguirse promoviendo en primera etapa, sistemas de tratamiento primario de las ARU, dejando previstas
las condiciones para articular en una segunda etapa, tratamientos secundarios para cumplir antes del 2.012 las
metas previstas en el Programa.
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Sin embargo, para finales de 1.997 se empezaron a detectar muy bajas eficiencias en los sistemas primarios
construidos en El Carmen y Guatapé, debidas básicamente a las condiciones operativas derivadas del bajo nivel
técnico del personal, al poco arraigo institucional con los siste mas y a la necesidad de ajustes en algunos procesos.
Por los motivos anteriores y habiéndose culminado la construcción de las PTAR de Cocorná, CORNARE le
encomendó a Sanear Ltda. la dirección de actividades en la fase preoperativa, para estabilizar y optimizar los
sistemas, capacitar al personal operativo y sensibilizar a la Administración Municipal, para garantizar que el sistema
pueda seguir cumpliendo indefinidamente con las eficiencias alcanzadas en esta etapa.
Después 11 meses de haberse asumido el compromiso, puede afirmarse que se han cumplido
los objetivos
previstos y se han superado las eficiencias que se esperaban de los sistemas primarios, consolidándose con ello la
viabilidad de lograr niveles de remoción de carga contaminante de las ARU, superiores al 30% de DBO y muy
cercanas a la meta quinquenal prevista por CORNARE para antes del 2.002 y resulta viable fijarse metas más
ambiciosas para el quinquenio 2.002-2.007
Si además, se promueven otras investigaciones y evaluaciones tanto en los tratamientos primarios y secundario,
para su óptima articulación durante el quinquenio 2.002-2.007, para el año 2.012 se podrán alcanzar las metas de
remoción, del 80% de la carga contaminante, previstas originalmente en el Programa de Saneamiento Hídrico
Urbano.
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3.4.2. El sistema optimizado como tecnología apropiada
Como se afirmó anteriormente, el sistema de manejo y tratamiento primario de las ARU de Cocorná, así como todos
los de su género construidos o proyectados en la jurisdicción de CORNARE, son en esencia, o tienen incorporadas
tecnologías apropiadas que viabilizan su adecuada operación, por las siguientes razones:
? En el diseño, construcción y optimización de estos sistemas, se han incorporado sistemas de alivio y separación
de caudales combinados, que sin cumplir ortodoxamente con las normas de diseño de EEPPM, son prácticos y
funcionales para cumplir su misión, porque se han agregado pantallas ajustables en lámina a la salida de efluentes y
en el canal de entrada de cada planta, para garantizar que en períodos lluviosos, no se sobrepase la capacidad
hidráulica de las PTAR.
? Los sistemas incluyen pretratamientos típicos de fácil operación y mantenimiento, que deben preceder cualquier
tratamiento secundario y tienen el doble de la capacidad de los tratamientos primarios, para poder operar en
períodos lluviosos removiendo basuras, arenas y demás material grueso presente en las ARU.
?
? Los sedimentadores primarios no son los usados convencionalmente para AR, sino que son sedimentadores de
alta tasa con placas inclinadas, similares a los usados en plantas de potabilización, los cuales resultan menos
voluminosos y menos costosos. Cuentan además estos sedimentadores con sistemas de purga de lodos y trampa
de lodos resuspendidos que son muy prácticos y funcionales, siendo además de fácil instalación, manejo y
mantenimiento.
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Una estrategia para el futuro del saneamiento
? Estos sedimentadores primarios que han sido acondicionados para lograr altas eficiencias de sedimentación,
siempre serán útiles como complemento de sistemas secundarios (FAFA y los filtros percoladores); pueden también
reformarse a futuro y acondicionarse fácilmente como tanques de igualación y homogenización para articularles
otros sistemas de tratamiento secundario (UASB y lodos activados).
? El digestor de lodos sedimentados (tipo UASB), ha demostrado ser ideal para el tratamiento de estos lodos que
tienen cargas de DBO5 superiores a 800 mg/l, como lo revelan los resultados que se muestran en la Tabla 3.3.2.
? Los lechos de secado de lodos digeridos y las ramadas construidas para el manejo de lodos deshidratados y
residuos de los pretratamientos, también se han acondicionado para cumplir óptimamente con las funciones
previstas, mediante procedimientos rutinarios sencillos que pueden realizar operarios con arraigo de bajo nivel
técnico.
Puede reafirmarse entonces, que estos sistemas primarios son en esencia tecnologías apropiadas, fácilmente
manejables con personal operativo de bajo nivel académico, pero debidamente capacitado y sensibilizado para
cumplir su función. Son también sistemas de bajo costo operativo, porque no requieren equipos electromecánicos,
ni reactivos pues están basados en principios físicos fácilmente controlables.
3.4.3. Fortalezas y debilidades del sistema optimizado
? Otras fortalezas de estos sistemas primarios, que permiten utilizarlos con éxito en municipios con baja capacidad
financiera, técnica e institucional, el que pueden ser operados con personal arraigado de bajo nivel técnico, tienen
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bajos costos de inversión inicial y operativos, no demandan grandes extensiones de terrenos y se pueden
reacondicionar y estabilizar fácilmente, después de períodos de abandono o negligencia operativa.
? La sencillez de los procesos físicos involucrados y la facilidad de operación de estos sistemas primarios,
permitirán garantizar su operación adecuada y eficiente por tiempo indefinido.
? Debilidades: limitaciones para realizar tomas de muestras homogéneas y representativas en los canales de
entrada, así como las dificultades para homologar procesos de monitoreo y análisis de laboratorio de aguas
residuales.
? Bajo nivel de arraigo de los administradores municipales, originado en buena medida por la poca trascendencia
que le conceden a la depuración de las ARU (así como a la disposición de residuos del Matadero y de las basuras
municipales) en el contexto de su gestión pública.
3.4.4. Recomendaciones especiales para la operación de los sistemas
Reconociendo que este trabajo se constituyó en fuente de experiencia para Sanear Ltda. y CORNARE y teniendo
en cuenta las condiciones específicas del Municipio de Cocorná, así como el comportamiento de los sistemas bajo
diversas condiciones horarias y climáticas, deben resaltarse las siguientes recomendaciones:
? Debido a la baja producción de ARU en horas nocturnas, las PTAR sólo requieren ser operadas en jornada
continua de 6:00 AM hasta 9:00 PM. En horarios de baja producción de ARU (9:00 AM-11:00 AM y 2:00 PM-6:00
PM) deben realizarse las labores eventuales de mantenimiento preventivo y correctivo.
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? En periodos lluviosos, cuando el caudal de alimentación de las PTAR supere su capacidad hidráulica nominal (20
l/s), debe cerrarse la entrada al sedimentador primario y continuarse operando los pretratamientos (by pass), para
retener basuras y demás residuos sólidos gruesos, mientras persistan los excesos de caudal.
? Debe ponerse especial atención en aquellos componentes frágiles como las pantallas reguladoras de caudal y
las canaletas recolectoras de AR clarificadas, para cambiarlas cada vez que se deterioren o acusen franca corrosión
(cada 4-5 años), porque estos elementos son de bajo costo y fácil fabricación e instalación.
? Para evitar que en el corto plazo se vea copada la capacidad de las PTAR construidas, debe implementarse un
eficiente programa de control de pérdidas y racionalización de consumos en el acueducto (previo ajuste de tarifas y
reorganización institucional del ente), pues el derroche de aguas de consumo y la conexión errada de escorrentía,
generan diluciones de las ARU y aumentos exorbitantes del caudal de AR, que limitan la eficiencia y la vida útil (por
incapacidad hidráulica) de los sistemas.
3.4.5. Recomendaciones para la supervisión y control de los sistemas
? Concertar con el municipio las labores de monitoreo y control periódico de eficiencias de los sistemas, hasta
tanto se pueda garantizar la idoneidad y capacidad económica del municipio para realizar concertadamente esta
labor.
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? Como la principal limitación para el monitoreo de AR, se encuentra en el muestreo de alícuotas representativas a
la entrada de cada PTAR, se recomienda seguir realizando dichos muestreos a la salida de la canaleta Parshall,
porque en este sitio las AR han sido homogenizadas con la turbulencia originada por la canaleta y se cuenta con
caída libre para el muestreo.
? No debe olvidarse que este punto, ya se han removido residuos sólidos, basuras y arenas, los cuales
obstaculizarían los tratamientos primarios y representan como mínimo, un 5% de la carga contaminante presente en
las AR crudas. Por ello, puede afirmarse que las eficiencias obtenidas con los monitoreos en estos puntos, son las
mínimas eficiencias que alcanzan las PTAR pues habría que agregarles el 5% removido en los pretratamientos.
? Resulta necesario programar y realizar como mínimo seis (6) monitoreos de las PTAR de Cocorná, bajo la
dirección del personal técnico de CORNARE encargado de esta labor, quien deberá coordinar los aforos y
muestreos, así como los análisis básicos de laboratorio, incluyendo aquellos análisis no convencionales que
permiten establecer la fracción sedimentable (en mg/l) de la DBO5 y de los SS, para determinar la eficiencia teórica
o meta máxima de remoción de carga, que debe compararse con la eficiencia real monitoreada.
? Con el mismo objetivo, es vital involucrar más estrictamente a la UGAM en las labores de supervisión y control
de estos sistemas, así como en todo lo relacionado con el saneamiento urbano (control Matadero y Relleno
sanitario, etc).
? Intensificar la sensibilización y generar un mayor compromiso de la Administración Municipal con los sistemas,
mediante eventos interinstitucionales, campañas de divulgación y otros mecanismos de acompañamiento,
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concientización, negociación y presión que deben impulsarse, aprovechando el carácter de CORNARE como
autoridad ambiental en la región.
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