REÚSO DE AGUAS RESIDUALES

DOMÉSTICAS, INDUSTRIALES Y AGUAS MIELES DEL CAFÉ

PRESENTADO POR:

ADRIANA YANET TORRES

MARIA DEL CARMEN RINCÓN

JUAN CARLOS ORTEGA DAZA

DOCENTE:

DR NELSON RODRIGUEZ VALENCIA

UNIVERSIDAD DE MANIZALES

FACULTAD DE CIENCIAS CONTABLES, ECONÓMICAS Y ADMINISTRATIVAS

MAESTRÍA EN DESARROLLO SOSTENIBLE Y MEDIO AMBIENTE

2015

1. RESUMEN

En los últimos años, debido a los problemas de escasez de agua, el reúso de las aguas

residuales ha sufrido un notable incremento, lo cual ha obligado a prestar gran atención a este

recurso cercano, concentrado y cuya calidad es relativamente constante y conocida.

Esta práctica se ha venido empleando en muchos países desarrollados y en vía de desarrollo,

como una estrategia de manejo integral de sus recursos hídricos con soluciones concretas y

sostenibles a largo plazo.

Pese a que Colombia es el sexto país con mayor oferta hídrica en el mundo, el Ministerio del

Medio Ambiente afirma que la mitad del recurso hídrico tiene problemas de calidad. Se estima

que la Industria, el sector agropecuario y las aguas domesticas produce 9 mil toneladas de

materia orgánica. (Beleño).

De acuerdo a lo señalado por la Organización Mundial de la Salud, OMS (1987), en América

Latina sólo el 10% de las aguas residuales recolectadas en redes de alcantarillado reciben algún

tratamiento antes de ser vertidas en los cuerpos de agua.

El 90% del agua residual en los países en vías de desarrollo se descarga sin

tratamiento alguno a los cuerpos hídricos. En Latinoamérica, sólo el 14% del agua residual es

tratada. Al respecto, Moscoso y Young, citados por Jaramillo (20010), de ese 14%, sólo el 6%

recibe adecuado tratamiento.

En Colombia, únicamente se trata el 8% de las aguas residuales generadas por los

municipios, y las inversiones realizadas hasta el momento no han contribuido al mejoramiento

de las fuentes hídricas.

Una de las maneras de mitigar el impacto ambiental que se produce por esta situación, es

incentivando la práctica del reuso de las aguas residuales, previo tratamiento, lo que permite

generar nuevas fuentes de empleo, crear una cultura del ahorro del agua y mejorar la eficiencia

en el uso de este valioso recurso.

Para un apropiado reuso de las aguas residuales, se debe tener en cuenta las orientaciones

que sobre ese sentido se han promulgado en el país recientemente, tal es el caso de la

Resolución 1207 de Julio de 2014, que establece las disposiciones para el uso del agua residual

tratada, como una fuente alternativa para satisfacer diferentes demandas, con lo cual se reduce

la carga contaminante vertida en las fuentes hídricas de una cuenca y se minimizan los problemas

de escasez por cantidad y calidad.

Lo que principalmente se busca con el uso de esta normativa es garantizar que las aguas

residuales tratadas cumplan con unos criterios mínimos de calidad con base en parámetros

físicos, químicos y bacteriológicos, todos con unos límites máximos permisibles, que al final

permitirán establecer con certeza el reúso del agua, ya sea en el sector agrícola o en el

industrial.

En este trabajo se establecen las alternativas de reúso para tres tipos de aguas residuales

a saber:

Las aguas domésticas provenientes del área urbana del Municipio de San Juan del Cesar, la

Guajira, las aguas residuales provenientes del lavado del café, (Aguas Mieles), y, Las Aguas

Residuales Industriales de un sector del Rio Bogotá.

Como punto de partida, se toman los resultados de las aguas ya caracterizadas y se

establece cuál es el tipo de tratamiento más adecuado, de tal manera que pueda cumplir con los

requerimientos de la resolución. Finalmente se proponen las alternativas de reúso más

apropiadas de acuerdo a los parámetros establecidos para cada sector.

1. 2. INTRODUCCIÓN

El crecimiento demográfico, la industrialización, las prácticas agrícolas y la urbanización

incrementan la demanda de agua y por lo tanto la cantidad de aguas residuales generadas.

Tradicionalmente, el tratamiento de aguas residuales se ha centrado en la reducción de la

contaminación, protección de la salud pública y la protección del medio ambiente mediante la

eliminación de materiales biodegradables, nutrientes y patógenos.

Muchas comunidades en todo el mundo se aproximan o ya han alcanzado los límites de sus

suministros de agua disponible por lo que el reciclo y reúso del agua se han convertido en

prácticas necesarias para la conservación y ampliación de la disponibilidad del recurso hídrico.

El reúso del agua también representa para las comunidades un método de eliminación de

aguas residuales alternativo, y proporciona la reducción de la contaminación mediante la

desviación de la descarga de efluentes lejos de las aguas superficiales vulnerables.

Dado que las aguas residuales varían en su composición de acuerdo a la fuente de donde se

origina, es importante determinar si esta es doméstica o industrial, a fin de establecer cuáles

serían sus usos potenciales en agricultura, industria o cualquier actividad que así lo requiera, de

acuerdo a lo establecido en la resolución 1207 de Julio de 2014.

En este trabajo se pretende determinar alternativas de reúso de las aguas residuales

domésticas provenientes del área urbana de San Juan del Cesar, La Guajira, de las aguas mieles

del café y de las aguas residuales industriales del rio Bogotá, partiendo de la caracterización de

estas, de acuerdo a los parámetros físicos, químicos y bacteriológicos existentes, y, con base en

lo establecido en las resoluciones mencionadas arriba, evaluar el reúso de este tipo de aguas en

la actividad que más amerite, teniendo en cuenta los límites permisibles y previo un proceso de

tratamiento eficaz que garantice que el recurso no causará ningún tipo de problema para la salud

o el medio ambiente.

2.

3. 3. OBJETIVOS

3.1. OBJETIVO GENERAL

Analizar las alternativas de reúso de las aguas residuales domésticas del Municipio de San

Juan del Cesar, La Guajira, las aguas mieles del café y las aguas residuales industriales, como

una herramienta de gestión integral del recurso hídrico teniendo en cuenta los parámetros que

para tal fin establece la normatividad vigente en el país.

3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Conocer los criterios mínimos de calidad que deben reunir las aguas residuales domésticas,

las aguas mieles del café y las aguas residuales industriales, para su reúso.

Identificar las diferentes posibilidades de reúso de las aguas residuales

Identificar el tipo de contaminación que produce las aguas residuales industriales sobre el

Rio Bogotá, domésticas en San Juan del Cesar, las aguas mieles del café producto de su

beneficio húmedo.

Proponer en correspondencia con lo dispuestos en la unidad III del módulo de Gestión

Integral del Agua y con las normas establecidas para reúso de gua el tipo de tratamiento más

adecuado para tratar las aguas residuales doméstica e industriales y las aguas mieles del café

Definir los posibles usos de las aguas residuales en el sector (agrícola, industrial).

4. 4. MARCO TEÓRICO Y DISCUSIÓN

4.1. GENERALIDADES SOBRE LA CRISIS DEL AGUA.

El agua es el líquido más importante en nuestro planeta ya que cubre las tres cuartas partes

de la superficie total, forma parte esencial en el desarrollo de los seres vivos, proporciona de

energía y es fuente de vida.

A través de la historia del hombre, este vital líquido ha sido un elemento decisivo para el

progreso de las civilizaciones, favoreciendo su desarrollo, crecimiento y evolución cuando se

tiene en cantidades suficientes y se le da un manejo racional con la calidad adecuada, pero

desafortunadamente, cuando escapa a todo control humano, provoca desastres que de alguna

forma han dejado una huella negativa en historias pasadas y recientes. Según datos del informe

de las Naciones Unidas sobre el Desarrollo de los Recursos Hídricos del Mundo, citado por,

(CEDUM, 2014), la gestión deficiente, la corrupción, la falta de instituciones adecuadas, la inercia

burocrática, el déficit de nuevas inversiones en la creación de capacidades humanas aunadas a

la escasez de recursos y los cambios medioambientales hacen que 1.100 millones de habitantes

del planeta carezcan de agua potable, mientras que 2.400 millones (casi la mitad de la población)

no disponga de servicios sanitarios básicos.

La carencia de agua, aumento de población y la escasez de precipitación lleva además al

deterioro del suelo y a la desertización, que se definió en la Conferencia de Nairobi en 1977 como

la "pérdida de potencial biológico de la Tierra". Como producto de las diversas acciones

antropogénicas, se ha ejercido una presión indebida sobre el recurso hídrico, que ha generado

una crisis del agua, razón por la cual la comunidad internacional ha adoptado estrategias y

lineamientos para salirle al paso a esa situación.

En ese sentido, en la cumbre de Naciones Unidas en el 2002, se establecieron los objetivos

de Desarrollo del Milenio, cuya finalidad es reducir en un 50% el número de personas sin

abastecimiento de agua segura y saneamiento apropiado para el año 2015.

No obstante a los esfuerzos realizados por mitigar la problemática asociada al recurso hídrico,

en la actualidad es evidente el mal uso del agua por parte de los seres humanos, provocando un

gran desequilibrio en la naturaleza. Sólo el 2.53% del agua del planeta, es dulce, el resto es

salada, y por ello es conveniente que la población mundial tome conciencia sobre el adecuado

manejo de este precioso líquido. Por su localización geográfica, su orografía y una gran variedad

de regímenes climáticos, Colombia se ubica entre los países con mayor riqueza en recursos

hídricos en el mundo. Sin embargo, cuando se considera en detalle que la población y las

actividades socioeconómicas se ubican en regiones con baja oferta hídrica, que existen

necesidades hídricas insatisfechas de los ecosistemas y que cada vez es mayor el número de

impactos de origen antrópico sobre el agua, se concluye que la disponibilidad del recurso es

cada vez menor.

En Colombia la oferta hídrica es abundante 26.770m3/hab-año, pero se presenta importantes

problemas en cuanto a su disponibilidad del recurso superficial, debido entre otros a la

deforestación, ampliación de la frontera agrícola, a los vertimientos de aguas contaminadas,

esencialmente aguas residuales doméstica, disposición en las corrientes hídricas de residuos

sólidos, al aumento de la demanda de agua potable en las zonas donde no hay el recurso como

las zonas turísticas particularmente las costeras como Santa Marta y Cartagena. (Viceministerio

de Ambiente, 2010). La crisis del agua se ha fundamentado entre otras en los estudios que

indican que el calentamiento global que atenta contra la calidad y la cantidad de agua, no solo

para el consumo humano también para todas aquellas actividades económicas que sustentan el

desarrollo y crecimiento económico precisamente de la humanidad.

El calentamiento global que por supuesto trae consigo un aumento de la temperatura

contribuye a la evaporación del agua superficiales, dicha evaporación trae consigo en los últimos

años fuerte precipitaciones capaces de erosionar los suelos agrícolas los cuales por efecto de las

escorrentías pierden su capas más fértiles. Los estudios más recientes hechos por el

viceministerio de medioambiente, concluyen que aún son muchos los municipios en Colombia

que vierten sus aguas residuales directamente a las corrientes hídricas y a los cuerpos de agua;

al respecto señala, que en el año 2010 de 75.95 M3/s de agua residual municipal que se produjo

en Colombia solo se trató 18.93m3/s ,es decir, solo el 24.92%, de igual manera, solo el 51% de

las plantas de tratamiento de aguas residuales instalados en Colombia, presentan funcionamiento

entre regular y bueno. (Viceministerio del Medio Ambiente, citado por CENICAFE, 2011). La

contaminación de los recursos hídricos no solo provienen de las aguas domésticas, también de

las industriales, agrícolas y del bajo interés y participación por parte de la población en lo que

respecto a la conciencia sanitaria, sumado al poco trabajo articulado entre las entidades públicas

y privadas para formular e implementar proyectos sanitarios y de insuficiencias institucionales.

Por su localización geográfica, su orografía y una gran variedad de regímenes climáticos,

Colombia se ubica entre los países con mayor riqueza en recursos hídricos en el mundo. Sin

embargo, cuando se considera en detalle que la población y las actividades socioeconómicas se

ubican en regiones con baja oferta hídrica, que existen necesidades hídricas insatisfechas de los

ecosistemas y que cada vez es mayor el número de impactos de origen antrópico sobre el agua,

se concluye que la disponibilidad del recurso es cada vez menor.

4.2. GENERALIDADES SOBRE EL REÚSO DE AGUAS RESIDUALES TRATADAS.

El acelerado crecimiento de la población y de los sectores agrícola e industrial, ha provocado

una presión sobre los recursos hídricos, dada la gran cantidad de agua que estas actividades

necesitan para su desarrollo. Dichas actividades generan unos efluentes que la gran mayoría de

las veces son vertidas sin ningún tipo de tratamiento, generando contaminación y disminución

de la calidad de vida de las comunidades cercanas a los lugares de descarga. Una de las

problemáticas ambientales que se ha intensificado durante los últimos años y que exige de una

acción inmediata de los municipios, es la de contaminación del recurso hídrico generada por las

aguas residuales domésticas, industriales y las provenientes del lavado del café ( Aguas mieles),

en las aquellas regiones del país donde se procesa esta producto.

Sólo el 22 % de los municipios del país realizan un tratamiento de sus aguas residuales, un

porcentaje realmente bajo sí consideramos que tampoco se ha reportado una aceptable eficiencia

y operación de la mayoría de estas plantas de tratamiento. (Minambiente, 2002). Las descargas

de las aguas residuales se han convertido en una de los problemas ambientales más críticos y

más crecientes, si consideramos que el incremento poblacional de la mayoría de los centros

urbanos medianos y grandes es notable debido a la situación socioeconómica y de orden público

del país.

Esta situación se refleja en el aumento de las descargas de tipo doméstico e industrial ,

deteriorando cada vez más el estado de la calidad del recurso, alterando las condiciones de

calidad del agua requeridas para el abastecimiento de actividades específicas ya sea doméstica,

industrial, agrícola, o pecuaria. Por la crisis mundial que en la actualidad se presenta sobre la

disponibilidad en volumen y calidad del agua dulce, el reúso de las aguas residuales tratadas,

emerge como una alternativa valiosa dentro el marco de la gestión integral del Recurso Hídrico,

que permite el ahorro y el uso eficiente del agua, a la vez que constituye una solución

ambientalmente amigable, que reduce los impactos negativos asociados con la extracción y

descargas a cuerpos de aguas naturales.

En ese sentido en el país se ha implementado la Resolución 1207 del 25 de Julio del 2014,

cuyo objeto es el de establecer las disposiciones relacionadas con el uso de aguas residuales

tratadas, con la salvedad que no aplica para su empleo como fertilizantes o acondicionador de

suelos. La resolución define a las aguas residuales tratadas como “aquellas que han sido

sometidas a operaciones o procesos unitarios de tratamiento, que permiten cumplir con los

criterios de calidad requeridos para su reúso”. De igual manera, en el artículo 6, se establecen

los usos para el agua residual tratada de la siguiente manera:

Uso Agrícola: Para el riego de: Cultivos de pastos y forrajes para consumo animal, Cultivos

no alimenticios para humanos o animales, Cultivos de fibras celulósicas y derivados, Cultivos

para la producción de biocombustibles, Cultivos forestales de madera, fibras y otros no

comestibles, Cultivos alimenticios que no son de consumo directo para humanos o animales y

que han sido sometidos a procesos físicos y químicos, Áreas verdes en parques y campos

recreativos en actividades de ornato y mantenimiento, Jardines en áreas no domiciliarias.

Uso Industrial: En actividades de: Intercambio de calor en torres de enfriamiento y en

calderas, Descarga de aparatos sanitarios, Limpieza mecánica de vías, Riego de vías para el

control de material particulado, Sistemas de redes contraincendio.

5. 5. CARÁCTERÍSTICAS DE LAS AGUAS RESIDUALES DOMÉSTICAS

Las aguas residuales municipales son esencialmente aquellas aguas de abastecimiento que

después de ser utilizadas en las actividades domésticas (consumo humano, cocimiento de

alimentos, aseo personal y local, etc.) y productivas (lavados, diluciones, calentamientos,

refrigeración, etc.) son descargadas a los alcantarillados domiciliarios o directamente al ambiente.

Las características físicas, químicas y bacteriológicas del agua residual de cada centro urbano

varía de acuerdo con los factores externos como: localización, temperatura, origen del agua

captada, entre otros; y a factores internos como la población, el desarrollo socioeconómico, el

nivel industrial, la dieta en la alimentación, el tipo de aparatos sanitarios, las prácticas de uso

eficiente de agua, etc. Igualmente los vertimientos varían en su caudal en el tiempo, presentando

a nivel doméstico mayores volúmenes especialmente en horas de comidas y de quehaceres

domésticos, y a nivel industrial de acuerdo a los horarios de lavados y descargas en los procesos

de producción. Por esta razón cada municipio presenta unas características moderadamente

variables en sus vertimientos.

El principal contaminador de las Aguas Residuales Domésticas (ARD) son las heces y la orina

humana, seguido de los residuos orgánicos de la cocina; estas presentan un alto contenido de

materia orgánica biodegradable y de microorganismos que por lo general son patógenos. La

materia orgánica (grasas, proteínas, carbohidratos) presente en las aguas residuales domésticas

es biodegradada por los microorganismos, en condiciones aeróbicas cuando los cuerpos de agua

no están altamente contaminados, o en condiciones anaerobias cuando se superan los niveles

de asimilación, agotando el oxígeno disuelto, limitando la vida acuática y generando malos olores

producto de los procesos de descomposición.

El alto número de microorganismos presentes en los vertimientos, principalmente los

coliformes fecales (indicadores de contaminación bacteriológica) pueden sobrevivir en el

ambiente hasta 90 días. Este hecho afecta notablemente la disponibilidad del recurso para

consumo humano, ya que cualquier microorganismo patógeno, que esté presente en los

vertimientos es potencialmente peligroso y susceptible de afectar la salud humana si no es

controlado. Otros constituyentes de las aguas residuales domésticas como: sólidos, detergentes,

grasas y aceites, nitrógeno y fósforo se encuentran en concentraciones relativamente moderadas,

cuya asimilación depende del estado del cuerpo receptor.

5.1 AGUAS RESIDUALES DOMÉSTICAS PROVENIENTES DEL AREA URBANA DEL

MUNICIPIO DE SAN JUAN DEL CESAR.

El alcantarillado urbano existente en el Municipio de San Juan del Cesar es semicombinado,

o sea, que recibe y está en capacidad de conducir las aguas residuales y un porcentaje de aguas

lluvias; las aguas lluvias en general corren por las calles hacia las cunetas de las calles y carreras

hasta el canal de agua lluvias que recorre el municipio en dirección Nor-Oeste al sur-Este. el

porcentaje de aguas lluvias que recargan el alcantarillado es proveniente de los desagües de los

patios y los bajantes de los techos interiores de las viviendas y algunas aguas de escorrentía de

vías. La cobertura del servicio de alcantarillado en el área urbana es del 65% y el área rural del

16%. El sistema de Alcantarillado vierte las aguas residuales a la laguna de oxidación ubicada a

2.400 m del perímetro urbano.

En la siguiente tabla, se comparan los valores de los parámetros fisicoquímicos,

bacteriológicos, con los establecidos en la Resolución 1207, y se proponen los tipos de

tratamiento requeridos.

Variable

Estado Actual

Criterios de Calidad para Reúso Resolución 1207

Tipo de Tratamiento

Tasa de remoción

Alternativa de Reúso

Unidades de Medida

Valor Actual

Valor Máximo Permisible

Aguas Residuales domésticas San Juan del Cesar

PH UNIDADES

DE PH 6.82 6.0 - 9.0

Dentro de los parámetros permisibles

Es necesario ajustar el

PH adicionando

CaO.

De acuerdo a los

criterios de calidad de

la Resolución 1207 de

2014, las aguas

residuales domésticas

del Municipio de San

Juan del Cesar, tienen

un alto potencial para

ser utilizadas en el

sector agrícola, por la

ubicación del sitio de

vertido,

específicamente para

el riego de pastos y

forrajes, para consumo

animal, cultivos

forestales de madera,

fibras y otros no

comestibles.

CONDUCTIVIDAD S/Cm 3.42 1500.0 Dentro de los Parámetros Permisibles

-

COLIFORMES TOTALES

NMP/100 mL 2.52 *E

(+5) 1.0 * E (+5)

Secundario y Terciario.

60-99%

SÓLIDOS TOTALES

mg/L 261 -

Primario, secundario, y

Terciario

40-99%

SÓLIDOS SUSPENDIDOS

mg/L 188 -

SÓLIDOS DISUELTOS

mg/L 64 -

DQO mg/L 278 -

Secundario: Procesos Biológicos

(aeróbicos y anaeróbicos) y

Químicos.

80-95%

DBO5 mg/L 210.2 -

Secundario: Procesos Biológicos

(aeróbicos y anaeróbicos) y

Químicos.3

90-95%

GRASAS Y ACEITES

mg/L 15 - Primario:

Trampas de Grasas.

90%

Fósforo - P mg/L 8.4 - Secundario: combinación de

procesos biológicos y

químicos (coagulación y precipitación).

50-90% FOSFATOS- PO4

-

3 mg/L - -

NITROGENO

ORGANICO

TOTAL

mg/L 2.62 -

Secundario: combinación de

procesos biológicos y

químicos (coagulación y precipitación).

-

NITRATOS(NO3) mg/L 3.45 5.0

NITRITO(NO2) mg/L 0.08 - - AMONIO(NH4) mg/L 0.6 -

5.1.1 DETALLE TIPO Y CARACTERÍSTICA DEL TRATAMIENTO APLICADO.

Entre los procesos de tratamiento primario están: Flotación, Precipitación química, utilización

de filtros gruesos, Oxidación química, Coagulación, floculación, y sedimentación.

Dado que las aguas residuales domésticas son descargadas a una laguna, allí estas sufren

un proceso de degradación natural donde se elimina un gran porcentaje de sólidos y materia

orgánica por procesos de sedimentación.

Se aprecia una gran concentración de coliformes totales y E Coli, lo que supone realizar un

tratamiento secundario y terciario que garantice la eliminación de los agentes patógenos, que

pueden causar enfermedades. Se registran remociones de estos parámetros así: Tratamiento

Primario entre 30-40%; Secundario entre 60-99%, y Terciario, mayor de 99%.

Para la remoción de fosfatos, existen dos modos de llevarlo a cabo: la eliminación biológica

de fósforo o la precipitación química de fosfato. Por este motivo, en la práctica se utiliza una

combinación de eliminación biológica y química de fósforo para minimizar el consumo de

precipitante.

Existen distintas formas de disminuir la DQO como los tratamientos físico-químicos, la

electrocoagulación y el ozono.

Para reducir la DBO de un vertido lo más adecuado son los procesos biológicos dentro de los

cuales están los procesos aerobios, los cuales se basan en microorganismos que en presencia

de oxígeno transforman la materia orgánica en gases y en nueva materia celular que usan para

su propio crecimiento y reproducción. Otro tipo de procesos a utilizar son los procesos

CLORUROS (Cl-) mg/L 15 300

Dentro de los Parámetros Permisibles.

-

SULFATOS

(SO4)

mg/L 36.5 500

Dentro de los Parámetros Permisibles.

-

HIERRO mg/L 0.51 5

Dentro de los Parámetros Permisibles.

-

anaerobios, en este caso en ausencia total de oxígeno. Mediante estos tratamientos se obtienen

gases que pueden ser aprovechados para uso energético como el metano.

Sin embargo, suele ser necesario otro tipo de tratamientos físico-químicos para poder

disminuir el contenido de materia orgánica no biodegradable, como la coagulación y floculación

que desestabiliza las cargas o de la materia orgánica en suspensión, formando pequeños

flóculos de materia orgánica que son fácilmente filtrables o sedimentables.

Los reactores de aireación ayudan a conseguir una mejor oxidación como complemento de

procesos de coagulación y floculación disminuyendo DQO en algunos casos.

Los procesos biológicos son eficientes en remoción de sustancias orgánicas que presentan

tamaño coloidal e inferior. Un tratamiento secundario típico remueve aproximadamente 85% de

la DBO y los SS, aunque no remueve cantidades significativas de nitrógeno, fósforo, metales

pesados ni organismos patógenos.

A la salida de la laguna de oxidación se registra resultados de DQO de 202 mg/L, (remoción

del 76.66%); para la DBO5 de 38.8 mg/L, (remoción del 81.54%). De igual manera para los SST,

se tiene un valor de 52 mg/L, para una remoción del 80.07%.

De acuerdo a los criterios de calidad de la Resolución 1207 de 2014, las aguas residuales

domésticas del Municipio de San Juan del Cesar, tienen un alto potencial para ser utilizadas en

el sector agrícola, por la ubicación del sitio de vertido, específicamente para el riego de pastos y

forrajes, para consumo animal, cultivos forestales de madera, fibras y otros no comestibles.

5.2 AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES VERTIDAS AL RIO BOGOTÁ.

El Río Bogotá es una importante fuente hídrica que atraviesa la capital del país; en la parte

media de la cuenca, hacia antes de los cincuentas era un río serpenteante con una amplia zona

ribereña, extensas planicies de inundación, y ecosistemas saludables como los humedales de La

Conejera, Juan Amarillo y Jaboque. Pero el río comienza su deterioro con el rápido desarrollo

urbano, el crecimiento de caseríos a lo largo de él que hacen contaminación por aguas residuales

domésticas, y con el crecimiento de actividades que le vierten aguas residuales industriales y

que afectan alteran su calidad , especialmente con metales pesados.

La calidad del agua del río Bogotá varía de acuerdo según la zona, por ejemplo, en la cuenca

alto el río Bogotá los problemas de contaminación se da principalmente por desechos industrias

del procesamiento de cueros, agotamiento de fuentes hídricas por transformaciones derivadas

de uso agropecuario de los cultivos de papa en los municipios de Villapinzón y Chocontá. En la

cuenca media, el río Bogotá recibe todas las descargas de las aguas residuales a través de tres

afluentes principales: Salitre, Fucha y Tunjuelo.

El alcantarillado de la ciudad funciona como un sistema combinado que mezcla las aguas

residuales con las aguas lluvias, cuando las aguas lluvias llegan a los alcantarillados de aguas

residuales, estos rápidamente se saturan y rebosan aguas contaminadas. La falta del

mantenimiento en las redes de alcantarillado y estructuras de alivio establecen puntos críticos

dentro de la red de la ciudad. La carga de desechos biológicos e industriales aportada por la

ciudad, hace que desde la desembocadura del Juan Amarillo y el Salto de Tequendama el rio no

posea oxígeno.

El caudal medio en el río Bogotá antes de entrar en la ciudad es de 12 m3/s y Bogotá descarga

22 m3/s de aguas residuales adicionales, de las que sólo el 20 % recibe tratamiento primario en

la planta de tratamiento de aguas residuales Salitre, en el norte de la ciudad. Como consecuencia,

el río está muy contaminado y tiene oxígeno disuelto igual a cero y altos niveles de DBO5, SST y

coliformes fecales.

El embalse del Muña en donde, por bombeo, se almacena el agua del río Bogotá para su uso

en el sistema de generación hidroeléctrica ubicado aguas abajo de Bogotá, también está muy

contaminado. (Banco Mundial, 2012).

En la cuenca baja, el río Bogotá es la principal fuente de contaminación del rio Magdalena,

ingresándole metales pesados como cadmio, cromo, mercurio, zinc, Arsenio y plomo. El punto

máximo de contaminación del río está en sectores de Bogotá donde el nivel de residuos sólidos

puede alcanzar un nivel de 400 mg/L.

5.2.1. CARACTERÍSTICAS DE ESTAS AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES FRENTE A

LOS VALORES MAXIMOS PERMITIDOS Y LAS PROPUESTAS DE TRATAMIENTOS PARA

SU REUSO.

Variable

Estado Actual

Reúso

(Resolución 1207 de

2014)

Tratamiento

Unidad de Medida Valor

Actual

Valor

límite

máximo

permisibl

e

Tipo y

Característica

del

Tratamiento

aplicado

Valor

máxim

o

Alcanz

ado

Tipo de

reúso

Aguas del Rio Bogotá

pH Unidades de PH 6.7 6 – 9 -

Rie

go p

ara

uso

agr

íco

la n

o a

limen

tici

os

par

a co

nsu

mo

hu

man

o o

an

imal

. Se

aco

nse

ja u

tiliz

ar p

ara

uso

ind

ust

rial

de

pro

du

cció

n d

e en

ergí

a.

DQO mg/L 248 - Secundario

DBO mg/L 34 - Secundario

Temperatura ◦ C 17.6 - -

conductividad s/ cm 585 1500,0 -

Metano Kg / m2d 75 - -

Consumo oxigeno 1-06 - Tratamientos

secundarios

a través de

químicos

Plomo mg/l 251 5

Níquel mg/l 187 0,2

Cadmio

mg/l 0.01 0.01

Calcio mg/l 76 60 -

Magnesio mg/l 34 60 -

Cloruros mg/l

360 300 Tratamiento

secundario

Oxígeno Disuelto mg/l 1.8 4 a 5 -

Turbiedad UNT 17.95 5 Primario

Solidos disueltos mg/l 101 - -

Alcalinidad mg/l 7.5000 - -

Acidez mg/l 7.000 - -

Solidos suspendidos mg/L 51 - -

Sulfato mg/l 23 500 -

Nitratos mg/l 0.5 5 -

Cromo mg/L 0.023 0.1

(El proceso aplicado en la Planta es un Tratamiento Primario Químicamente Asistido, logrando

remociones del 40 por ciento de materia orgánica y un 60 por ciento de sólidos suspendidos

totales).

5.2.2. DETALLE DEL ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS PARA LOS CASOS EN QUE EL

PARÁMETRO ESTÁ POR ENCIMA DEL PERMITIDO POR LA NORMA COLOMBIANA.

Turbiedad: El límite permitido es de 5 y la muestra tiene un nivel de 17.95, resultado que indica

que está por encima del límite permitido, por lo tanto se requiere aplicar un tratamiento primario.

El nivel de Oxígeno Disuelto es inferior a los permitidos, es de 1.8 mg/L O2, cuando debe ser de

4 a 5, lo que equivale a que no tiene condiciones favorables para el crecimiento y reproducción

de la población de peces y organismos acuáticos, y no suministra los niveles de oxígeno

suficientes y permanentes.

La presencia de Cadmio el cual es un metal pesado hace que estas aguas no sean para el

consumo humano, debido a que es potencialmente tóxico y su ingestión tiene efectos

acumulativos en el tejido del hígado y los riñones. Para hacer el tratamiento es de a través de

una medida secundario específicamente química con el sulfato de hierro, el cual puede remover

90% de cadmio a pH 7,5. El proceso de ablandamiento cal-soda puede tener una efectividad

cercana a 100%, debido a que se lleva a cabo a pH alto.

En el análisis del agua se identifica que los cloruros están más altos de los permitidos el cual

sería 300 mg/L y éste se encuentra en 360 mg/L. El método tradicional, que puede resultar más

eficiente y práctico, es el de la destilación. El análisis muestra un elevado nivel de plomo en el

agua, el permitido es de 5 mg/L y se encuentra en 251 mg/L, lo que corresponde a que está

altamente contaminado por Plomo, éste, es un metal pesado en esencia tóxico; puede provocar

en el hombre intoxicaciones agudas o crónicas. Es causa de la enfermedad denominada

saturnismo. Es un elemento con gran capacidad de bioacumulación; afecta prácticamente a

todos los órganos, tanto de los seres humanos como de los animales.

La coagulación con aluminio con un pH de 6,5 a 7 puede lograr una remoción de 60 a 80%.

Con pH mayores de 9,5 la eficiencia de remoción sube a 90%. Cuando las aguas crudas de baja

turbiedad contienen una alta concentración de plomo, el sulfato férrico puede ser más efectivo

para su remoción. El ablandamiento cal-soda con un pH entre 7 y 11 puede remover por encima

del 90% de plomo en el agua. Debido a que la exposición al plomo es muy común y por el peligro

potencial que representa, las concentraciones de este metal en el agua deben ser las más bajas

posibles.

6. CARÁCTERÍSTICAS DE LAS AGUAS MIELES DEL CAFÉ.

Tradicionalmente el café ha sido beneficiado por vía húmeda, dando origen a una bebida

suave de alta calidad, pero generando problemas de contaminación del medio ambiente. Para

realizar el proceso de beneficiad húmedo se requiere agua limpia, la cual se contamina con los

compuestos que se adicionan en el despulpe y/o lavado del café, transformándose así en agua

residual. (Mancilla, 2014). De acuerdo con la distribución de los macrocomponentes del fruto

fresco y maduro de café, sólo el 9,5% del peso es utilizado en la preparación de la bebida. El

90,5% restante lo constituyen el agua y los subproductos del proceso, de los cuales los principales

son pulpa y el mucílago (Calle, 1977). De acuerdo con Roa et al., citado por CENICAFE (2011),

los consumos se ubican alrededor de los 40 litros por kilogramo de café pergamino seco,

distribuidos así: 12,5% en el despulpado, 37,5% en el lavado y transporte del grano y 50% para

el transporte de la pulpa.

6.1 CARACTERÍSTICAS DE LAS AGUAS MIELES FRENTE A LOS VALORES MAXIMOS

PERMITIDOS Y LAS PROPUESTAS DE TRATAMIENTOS PARA SU REUSO.

Variable pH DQO[1] DQO DBOs[3] ST SST N-NTK. (Nitrógeno

total)

Estado

Actual

Unidad de

Medida

Unidades

de PH

Sin

filtrar

(mg/L)

Filtrada

(mg/L) mg/L mg/L mg/L mg/L)

Valor Actual 3,71 10.070 7.143 3875 2818 1553 218.25

Reúso

(Resolución

1207 de

2014)

Valor límite

máximo

permisible

6 a 9 1400mgL 700mg/L 500mg/L 50mg/L

Tipo y

Característica

del

Tratamiento

aplicado

No aplica

con

SMTA

SMTA[2] (2) -3 SMTA[4] Tratamiento

Secundario. (4)

Tratamiento

Valor máximo

Alcanzado 100% 86.6%

87,8% a

99,58%

60 y

70% 99.3%

Tipo de reúso Riego para uso agrícola no alimenticios para consumo humano o animal

Variable

N-NH3

(Nitrógeno

Amoniaco)

N-NO3 – Nitrato. S-SO4 sulfato P-PO4

fosfato

Estado

Actual

Unidad de

Medida mg/L mg/L mg/L mg/L

Valor Actual 9.51 0,73 29,5 0,005

Reúso

(Resolución

1207 de

2014)

Valor límite

máximo

permisible

5mg/L 500mg/L 25mg/L

Tipo y

Característica

del

Tratamiento

aplicado

Tratamiento

secundario:

Desnitrificación

biológica y

catalítica

Tratamiento secundario:

Intercambio iónico,

osmosis inversa

Tratamiento

Secundario

(5)

Tratamiento

Valor máximo

Alcanzado 60 a 70% 60 a 70%

Tipo de reúso Riego para uso agrícola no alimenticios para consumo humano o animal

Fuente: Rodríguez, 1999. Citado en (Cárdenas, R. C., & Ortiz , J. E. (2014).

6.1.1 DETALLE TIPO Y CARACTERÍSTICA DEL TRATAMIENTO APLICADO.

Las aguas mieles del beneficio del café, por su pH tan bajo, es decir muy alta acidez y

concentración de materia orgánica alta, lo configuran en un importante contaminante de 60 a 240

veces más que las aguas residuales domésticas. Esto según Zambrano y Rodríguez, 2008.

Citado en (Cárdenas Garzón & Ortiz Prieto, 2014). Pero por condición del Proceso con un SMATA

no se requiere adición de químicos para neutralizar la acidez de la aguas mieles, ni para el

balance de nutrimento. (Zambrano, et al., 2010).

Para DQO- DBO. Se implementa un Tratamiento secundario: Mediante el proceso biológico

o químico de “digestión Anaerobia”, porque su composición química y su alta biodegradabilidad,

son adecuadas para usarlas en la producción de biogás en biodigestor anaeróbica en

biodigestores de alta eficiencia (ZAMBRANO F., 2006). (CARDENAS GARZON & ORTIZ

PRIETO, 2014). La digestión anaerobia es un proceso muy complejo, tanto por el número de

reacciones bioquímicas que tienen lugar como por la cantidad de microorganismos involucrados

en ellas. De hecho muchas de estas reacciones ocurren de forma simultánea. Los estudios

bioquímicos y microbiológicos realizados hasta ahora, dividen el proceso de descomposición

anaerobia de la materia orgánica en cuatro fases o procesos: Hidrólisis, Etapa fermentativa o

acidogénica, Etapa acetogénica, Etapa metanogénica.

Por lo mismo CENICAFE ha adelantado investigaciones, entre los que se destaca el diseño

de un modelo para la gestión integral del Recurso hídrico en la caficultura colombiana, respecto

al manejo del agua en los proceso del cultivo y del beneficio del fruto. Esta nueva tecnología ha

sido operada y evaluada desde 1999 por el Centro Nacional de Investigaciones del Café

(Cenicafé) y ha mostrado eficiencias de remoción de carga orgánica superiores al 80% de la

Demanda Bioquímica de Oxigeno (DBO5). (Zambrano, Isaza, Rodríguez y López, 1999).

(CARDENAS GARZON & ORTIZ PRIETO, 2014).

Para Zambrano et al. (2006), el SMTA (Sistema Modular de Tratamiento Anaerobio), de las

aguas mieles del café tienen una eficiencia de remoción del 86,6% en términos de la DQO (87,8%

para DBO5). LUGO C., C.I.; et al (2009) se han encontrado remociones del orden de: DBO5

(99,58%) y SST hasta de un (99,3%). es una contribución ambiental, económica y socialmente

significativa, dado que permite minimizar el impacto ambiental que sobre el ecosistema cafetero

tienen las aguas mieles, a unos costos bajos de depuración, cumpliendo con lo exigido en nuestra

legislación ambiental y permitiendo que los productores alcancen la certificación de su grano

(Zambrano, Isaza, Rodríguez y López, 2010).

Para alcanzar altas eficiencias de remoción de carga orgánica; no utiliza energía para bombeo

del agua residual, el flujo se hace por gravedad, aprovechando la topografía de la zona cafetera

colombiana; utiliza unidades prefabricadas de polietileno con tapa y de color negro que permite

elevar hasta 30°C la temperatura interna de los tanques y controlar la presencia de malos olores

en los alrededores; utiliza microorganismos metanogénicos presentes en el estiércol vacuno o

porcino, responsables de la etapa principal del tratamiento de las aguas mieles y, trozos de

guadua o botellas de plástico no retornable que favorecen la permanencia de los

microorganismos en el sistema. Este proceso es también apoyado por otra investivacion de

CENICAFE el beneficio en seco en el que se ahorra grandes cantidades de agua limpia

Para la eliminación de los Sólidos Suspendido se usa:

Tratamiento primario. Utilizando rejilla, sedimentadores primarios y tamices con un % de

remoción del 60 a 70%.

Tratamiento secundario utilizando Tratamientos bilógicos con bacterias que biodegradan

el lodo para remoción, degradación o transformación con carácter bilógicos de un % de entre el

60-99%. Estos a su vez generan sustancias que se aprovechan para abonos.

Tratamiento Terciarios. Se utiliza tratamientos biológicos y químicos, que elimina además

los nutrientes hasta en un 99%.

Para Nitratos, Nitrógeno, sulfatos y fosfatos se aplica Tratamientos Secundarios: (Unidad III.

2015).

Eliminación del Nitrógeno: Mediante el proceso llamado Desnitrificación, se usan bacterias

en condiciones anaerobias que hacen reaccionar el nitrato con parte del carbono que contiene el

agua que está siendo tratada. Como resultado de la reacción se forma CO2 y NO2 que se

desprenden a la atmósfera, o con intercambio iónico, es decir con proceso químico.

Eliminación fosfato: por métodos biológicos con bacterias. Se recomienda combinar con la

precipitación química forzada del fosforo (coagulación y/o floculación) y La Precipitación aumenta

la salinidad y la demanda de residuos, su desventaja es que aumenta el volumen del lodo. Con

este tratamiento logra eliminarse el fosfato entre un 60 a 70%.

7. CONCLUSIONES

El reúso de aguas residuales domésticas, industriales y el tratamiento de las

mismas antes de la descarga final a cauces naturales contribuye en gran medida con

la minimización de impactos generados a partir de descargas además de los

programas de ahorro y uso eficiente del agua.

Para el reuso de aguas residuales se aconseja realizar siempre un tratamiento

preliminar y primario; el tratamiento secundario, además de remover de manera

eficiente materia orgánica y sólidos suspendidos, influye directamente sobre la

estructura de algunos compuestos, como los de nitrógeno, siendo importante tener en

cuenta los requerimientos del cultivo a irrigar y el tipo de suelo.

El sector agrícola es el sector que mayor demanda hace del recurso hídrico, una

estrategia viable para reducir la cantidad de agua residual depositada en el ambiente,

es re-utilizarla en la propio sector agrícola, siempre y cuando esta cumplan con

parámetros ambientales y sanitarios.

La cuantificación de los componentes de las aguas residuales domésticas, industriales

y aguas mieles, es condición necesaria para definir una estrategia de tratamiento que

garantice técnica y económicamente una calidad del agua residual tratada adecuada

para su uso posterior y para minimizar el riesgo potencial para la salud pública y el

ambiente.

Dados los altos niveles de coliformes fecales presentes en las aguas residuales

domésticas, es recomendable aplicar un tratamiento terciario que garantice la

eliminación de todo tipo de patógenos, utilizando técnicas como la cloración o la

ozonificación.

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