Universidad de La Salle Universidad de La Salle
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Ingeniería Ambiental y Sanitaria Facultad de Ingeniería
2020
Análisis de los factores y operaciones unitarias y propuesta de Análisis de los factores y operaciones unitarias y propuesta de
alternativa técnica para la operación de la PTAR de Guasca - alternativa técnica para la operación de la PTAR de Guasca -
Cundinamarca Cundinamarca
Jessica Lorena Sarmiento Cárdenas Universidad de La Salle, Bogotá
Kevin Daniel Ovalle Sabogal Universidad de La Salle, Bogotá
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Citación recomendada Citación recomendada Sarmiento Cárdenas, J. L., & Ovalle Sabogal, K. D. (2020). Análisis de los factores y operaciones unitarias y propuesta de alternativa técnica para la operación de la PTAR de Guasca - Cundinamarca. Retrieved from https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_ambiental_sanitaria/1849
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ANÁLISIS DE LOS FACTORES Y OPERACIONES UNITARIAS Y PROPUESTA DE
ALTERNATIVA TÉCNICA PARA LA OPERACIÓN DE LA PTAR DE GUASCA-
CUNDINAMARCA
JESSICA LORENA SARMIENTO CARDENAS
KEVIN DANIEL OVALLE SABOGAL
DIRECTOR: OSCAR FERNANDO CONTENTO
Ing. Quimico Msc. Docencia
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
PROGRAMA DE INGENIERIA AMBIENTAL Y SANITARIA FACULTAD DE
INGENIERIA
BOGOTA D.C. – 2020
ANÁLISIS DE LOS FACTORES Y OPERACIONES UNITARIAS Y PROPUESTA DE ALTERNATIVA
TÉCNICA PARA LA OPERACIÓN DE LA PTAR DE GUASCA- CUNDINAMARCA 2
Dedicatoria
“A la vida por presentarme la oportunidad de escoger esta carrera, a Juan Carlos León por
creer en mi desde un principio, a nuestro director de proyecto de grado, Ingeniero Hernando
Amado Baena gracias por toda su paciencia y entrega para llevar a cabo este proyecto, a mi
familia, amigos que estuvieron en esta etapa tan importante en mi vida”.
Jessica L. Sarmiento Cárdenas
“A Dios por bendecirme hasta donde he llegado, porque hizo realidad esta meta que me propuse
y por acompañarme día a día. A mi madre, que con su inquebrantable fuerza me mostro el
camino y apoyo fundamental para alcanzar mis metas.
A nuestro Tutor de proyecto de grado Ingeniero Hernando Amado Baena por su esfuerzo y
dedicación, quien, con sus conocimientos, su experiencia y paciencia nos guio a elaborar este
documento, al Ingeniero Oscar Fernando Contendo que estuvo en la etapa final y puso todo su
empeño y conocimiento para que finalizara esta etapa tan importante de mi vida.”
Kevin D. Ovalle Sabogal.
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TÉCNICA PARA LA OPERACIÓN DE LA PTAR DE GUASCA- CUNDINAMARCA 3
Agradecimientos
Al Ingeniero Reynaldo Seguro Seguro por su tiempo, disposición y entrega al compartir sus
conocimientos con nosotros para llevar a cabo este proyecto.
Agradecer a cada uno de los profesores de la carrera de Ingeniería Ambiental y Sanitaria quienes
aportaron con su granito de arena para nuestra formación profesional.
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TÉCNICA PARA LA OPERACIÓN DE LA PTAR DE GUASCA- CUNDINAMARCA 4
Contenido
Resumen 8
Introducción 9
Objetivos 10
Objetivo general 10
Objetivos específicos 10
Generalidades del área de estudio 11
Localización 11
Demografía 11
Clima 11
Hidrografía 12
Alcantarillado 12
Plantas de tratamiento de agua residual 12
Tratamiento (primario) de la PTARs 13
Tanque de homogenización 13
Trampa grasas 14
ANÁLISIS DE LOS FACTORES Y OPERACIONES UNITARIAS Y PROPUESTA DE ALTERNATIVA
TÉCNICA PARA LA OPERACIÓN DE LA PTAR DE GUASCA- CUNDINAMARCA 5
Desarenador 14
Cargas de diseño 14
Reactor UASB (RAFA) 15
Filtro percolador 16
Sedimentador 16
Lodos 16
Vertimiento de aguas residuales 17
Metodología 17
Caracterización de la PTAR de Guasca 18
Información general de la PTAR 18
Proyección de población 19
Caudales de diseño. 20
Caracterización de las aguas residuales 21
Cargas Totales 21
Tratamiento preliminar de la PTAR. 22
Rejillas de limpieza de material grueso y medio. 22
ANÁLISIS DE LOS FACTORES Y OPERACIONES UNITARIAS Y PROPUESTA DE ALTERNATIVA
TÉCNICA PARA LA OPERACIÓN DE LA PTAR DE GUASCA- CUNDINAMARCA 6
Desarenador rectangular . 22
Canal desarenador. 23
Vertedero de control tipo Sutro. 23
Tratamiento secundario de la PTAR. 23
Reactor anaerobio de flujo ascendente UASB (RAFA) 23
Filtro percolador 25
Sedimentador 25
Seguimiento a la PTAR 26
Reporte de resultados de laboratorio en época de Estiaje. 29
Eficiencias 31
Diagnóstico de la PTAR 33
Diagnóstico de diseño 33
Eficiencias 42
Propuesta de alternativa técnica 44
Conclusiones 47
Recomendaciones 48
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TÉCNICA PARA LA OPERACIÓN DE LA PTAR DE GUASCA- CUNDINAMARCA 7
Bibliografía 49
Anexos 51
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TÉCNICA PARA LA OPERACIÓN DE LA PTAR DE GUASCA- CUNDINAMARCA 8
Resumen
El municipio de Guasca se encuentra localizado a 50 km al noreste de la ciudad de Bogotá en
el departamento de Cundinamarca a una altitud de 2700 msnm, con un régimen pluviométrico
bimodal, contando entre los servicios públicos dispone de un sistema de alcantarillado combinado,
por su cercanía a la capital del país este municipio tiene un dinamismo poblacional, económico y
social.
En cumplimiento de la normatividad nacional el municipio, por intermedio del convenio Andrés
Bello, contrato al consorcio Syma-Hidromecanica para el diseño de la planta de tratamiento de
aguas residuales (PTAR) en el año 2007 y se construyó por parte de la empresa Ecosiecha S.A
entre los años 2011 a 2014, con algunas modificaciones y en forma parcial, entrando a operar en
el año 2015, observándose que las aguas tratadas actualmente no cumplen con la normatividad
nacional.
La presente investigación tuvo por objeto evaluar una alternativa técnica para la optimización
de la planta de tratamiento de aguas residuales de Guasca- Cundinamarca; Proponiendo solución
según el diagnostico elaborado.
Los resultados de la investigacion determinaron que la PTAR carece de un operación optima
debido a que su operación es de tipo manual y esta no garantiza la estabilidad de las cargas
contaminantes ni de los caudales de entrada, otra causa de la mala operación de la PTAR radica
en que la misma fue diseñada bajo ciertas unidades propuestas que no se encontraron al momento
de la visita afectando la reduccion de concentraciones en el proceso. finalmente se concluyo que
la PTAR tiene un sub dimensionamiento debido a que se compararon los caudales iniciales de
diseño y los caudales calculados por los autores y estos presentan una diferencia significativa.
ANÁLISIS DE LOS FACTORES Y OPERACIONES UNITARIAS Y PROPUESTA DE ALTERNATIVA
TÉCNICA PARA LA OPERACIÓN DE LA PTAR DE GUASCA- CUNDINAMARCA 9
Introducción
El municipio de Guasca diseñó e implementó la planta de tratamiento de agua residual con la
ayuda del convenio Andres Bello ,este tiene como objetivo general favorecer el fortalecimiento de
procesos de integración y desarrollo de un espacio común. Buscando generar consensos y cursos
de acción en cultura, educación, ciencia y tecnología, con el propósito de que se contribuyan un
desarrollo equitativo, sostenible y democrático (Mineducacion, 2020)
El objetivo del proyecto de la planta de tratamiento era mitigar impactos ambientales que
afectaran directamente al rio Siecha que abastece al embalse de Tomine, cuyo proposito no ha sido
alcanzado y en consecuencia esta investigacion tuvo como objetivo establecer mediante previo
diagnostico, las causas de su anormal operación, ademas, se evaluaron los parámetros de operación
que influian en la PTAR mediante dicho diagnostico en las diferentes unidades en conjunto,
igualmente se identificaron las eficiencias operacionales de las unidades que componen la PTAR,
para asi proponer modificación y/o cambio de unidades en la misma.
Se aplicó una metodología que considero cuatro fases, en la primera fase se recopilo
información en la cual se inclue la generada en campo, laboratorio y estado actual de la PTAR; en
la segunda fase se realizaron visitas de campo que determinaron el estado de las unidades que
conforman la planta de tratamiento y los aspectos generales de las distintas obras que se encuentran
en la zona urbana. En la tercera fase, se elaboro el diagnóstico de la PTAR con base en la
información recolectada, la cuarta fase, correspondió al análisis y propuesta de alternativa para
finalmente consolidar el presente documento.
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TÉCNICA PARA LA OPERACIÓN DE LA PTAR DE GUASCA- CUNDINAMARCA 10
Objetivos
Objetivo general
Evaluar alternativa técnica para la optimización de la planta de tratamiento de aguas residuales
de Guasca- Cundinamarca.
Objetivos específicos
- Evaluar parámetros de operación que influyen en la PTAR según diagnostico operativo
de las diferentes unidades de la misma en conjunto.
- Identificar la eficiencia operacional de las unidades componentes de la PTAR.
- Proponer modificación y/o cambio de unidades componentes de la PTAR.
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TÉCNICA PARA LA OPERACIÓN DE LA PTAR DE GUASCA- CUNDINAMARCA 11
Generalidades del área de estudio
Localización
El municipio de Guasca Cundinamarca esta localizado al oriente de Bogota con unas
coordenadas Latitud Norte maxima 5º53” ,minima 4º44” y Longitud Oeste maxima 73º56” y
minima 73º 44” , con una altitud de 3.700 msnm, con un área aproximada de 327 km2. (CAR,
2012).
Demografía
Según el DANE y el Departamento Nacional de Planeación, Guasca (Cundinamarca) en el censo
del 2018 tuvo una población de 15.478 habitantes en los cuales el 51,1% son hombres y 48,9%
son mujeres, la población urbana consta de 5.532 habitantes y la población rural 9.946, la
superficie general es de 327 km2, para una densidad poblacional de 44,73 Hab/Km2 y para el 2019,
según la proyección de población del DANE, dio 15.727 habitantes.
Clima
Con relación al clima, los periodos de precipitacion maximos y minimos toman valores entre
400mm y 2400mm, (EMIRO JOSÉ DÍAZ LEAL, 2011).
La temperatura ambiente se encuentra en el rango de 4 y 20°C con un valor promedio de 13°C,
según el DANE, el clima varía entre muy frio húmedo, frio húmedo y frio seco según la altitud,
teniendo como conclusion un regimen bimodal con dos periodos de lluvia y dos periodos de estiaje
en el año.
ANÁLISIS DE LOS FACTORES Y OPERACIONES UNITARIAS Y PROPUESTA DE ALTERNATIVA
TÉCNICA PARA LA OPERACIÓN DE LA PTAR DE GUASCA- CUNDINAMARCA 12
Hidrografía
En Guasca se originan varias corrientes hídricas de aguas abundantes, siendo los principales rios:
Siecha, Sueva, Chorreras, Blanco, Aves y Teusaca , que hacen parte de la cuenca del rio Bogotá
vertiente del rio Magdalena. (EMIRO JOSÉ DÍAZ LEAL, 2011).
Alcantarillado
El casco urbano dispone de un sistema de alcantarillado combinado, administrado por la empresa
Ecosiecha S.A.S E.S.P , principalmente se producen aguas residuales de origen doméstico, las
cuales se originan de viviendas, tiendas, centros educativos, restaurantes y cafeterías que conducen
finalmente la totalidad de las aguas residuales generadas hasta la planta de tratamiento PTAR.
Plantas de tratamiento de agua residual
Es un conjunto de obras, instalaciones y procesos para tratar el agua residual, con el fin de
minimizar el impacto ambiental y sanitario de los cuerpos receptores.
Generalmente las PTAR constan de un cribado, desarenador, sistema de descomposición de
materia orgánica y por ultimo descarga de forma general. Una PTAR puede disponer de elementos
adicionales, de acuerdo con el tipo de aguas residuales y el tipo específico de tratamiento, como
por ejemplo tanques de homogenización, trampa grasa entre otros.
El cribado es un proceso mecánico que separa los residuos sólidos de acuerdo a su tamaño. Los
residuos atrapados en el cribado (Rejilla) deben ser recogidos periódicamente y dispuestos
técnicamente.
ANÁLISIS DE LOS FACTORES Y OPERACIONES UNITARIAS Y PROPUESTA DE ALTERNATIVA
TÉCNICA PARA LA OPERACIÓN DE LA PTAR DE GUASCA- CUNDINAMARCA 13
El desarenador consta de una cámara que permite la separación gravitacional de sólidos que han
pasado por el cribado y son retenidos generalmente en su fondo.
Generalmente las PTAR consideran un proceso de degradación de la materia de tipo biológico,
mediante actividad bacteriana y de microorganismos los cuales digieren la materia orgánica,
generando un lodo el cual tiene que ser separado e igualmente manejado técnicamente. (Jenny
Lizarazo, 2013).
Tratamiento (primario) de la PTARs
Generalmente se conoce como tratamiento primario en las PTARs los procesos físicos y/o
mecánicos, efectuados en las rejillas, desarenadores y trampas de grasa, dispuestos
convencionalmente de modo que permitan la retención y remoción del material extraño presente
en las aguas residuales que pueda interferir otros procesos de tratamiento.
Este tratamiento remueve los sólidos suspendidos y materia orgánica del agua residual. Esta
remoción normalmente es realizada por operaciones físicas como la sedimentación. El efluente del
tratamiento primario usualmente contiene alto contenido de materia orgánica y una relativamente
alta DBO (economico, 2000).
Tanque de homogenización
Este proceso es opcional dentro del diseño de una PTAR, el tanque de homogenización tiene como
función regular el caudal de entrada a los sistemas de tratamiento, regulando las cargas
contaminantes para efectuar los procesos; existen dos tipos de tanques: en línea y paralelo. El tipo
de tanque de homogenización en serie se alimenta en forma continua y por lo tanto no presenta
ANÁLISIS DE LOS FACTORES Y OPERACIONES UNITARIAS Y PROPUESTA DE ALTERNATIVA
TÉCNICA PARA LA OPERACIÓN DE LA PTAR DE GUASCA- CUNDINAMARCA 14
intermitencias; el tanque de tipo paralelo se configura cuando presenta o hay necesidad de
intermitencias (INDITEX, 2014).
Trampa grasas
Las trampas grasas son de tipo optativa en el diseño de una PTAR, estos permiten la separación,
recolección de grasas y aceites del agua residual evitando que estos ingresen al sistema de
tratamiento y minimizando las cargas, estos estan ubicados entre las líneas de desagüe de la fuente
o punto generador del residuo liquido.
Desarenador
Son camaras diseñadas para permitir la separación gravitacional de sólidos minerales (arena), estos
deben localizarse después de rejillas y antes de tanques de homogenizcion primaria y estaciones
de bombeo.
El número de desarenadores es característico a cada diseño. Se recomienda un mínimo de dos
unidades en cualquiera de los niveles de complejidad. Cada unidad debe tener la capacidad para
operar con los caudales de diseño cuando la otra unidad está en limpieza.
Cargas de diseño
Es el conjunto de parámetros relevantes que permiten determinar la operatividad de un proceso,
mediante niveles o concentraciones de parámetros fisicoquímicos que tenga como función
determinar los niveles o valores máximos o mínimos para un proceso.
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Reactor UASB (RAFA)
Los reactores anaerobios de flujo ascendente (RAFA) tiene como principio de funcionamiento, la
buena sedimentabilidad de la biomasa, la cual se aglomera en forma de flóculos que cuentan con
una actividad metanogénica muy elevada que da como resultado una disminución de la carga
contaminante.
El reactor anaerobio de flujo ascendente y manto de lodo es un reactor de biopelícula fija sin medio
de empaque o soporte, con una cámara de digestión como se observa a continuacion en la Figura
1 que tiene flujo ascendente y a cierta altura se desarrolla un manto de lodos anaerobios en la zona
de la campana que es altamente activa y en el cual se da la estabilización de la materia orgánica
del afluente hasta CH4 y CO2. (Aragon, 2011).
Figura 1Reactor UASB (RAFA). Detalle del diseño y funcionamiento del reactor, demostración del recorrido que realiza el flujo ascendente del agua residual. Recuperada de (Corpoguavio, 2008).
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Filtro percolador
Es una estructura en concreto sumamente permeable de forma circular la cual atrapa los
microorganismos o bacterias provenientes del agua residual disminuyendo las concentraciones de
materia orgánica, este filtro consta de un lecho permeable que contiene microorganismos adheridos
al medio filtrante el cual alcanza remociones elevadas de materia orgánica teniendo como ventajas
la ausencia de olores, obtención de lodos más estabilizados y consumos energéticos bajos.
Sedimentador
Es un dispositivo usado para separar partículas inmersas en el agua residual por gravedad, los
sedimentadores pueden ser físicos o químicos debido a la dificultad de sedimentación de las
partículas presentes en el agua. Este equipo tiene eficiencias de remoción superior al 50% con base
del tipo de agua residual que estén tratando.
Lodos
Existen lodos crudos, primarios, activos y secundarios, los lodos crudos son aquellos que no se
han estabilizado y tienden a acidificar el agua cambiando su color y olor, los lodos primarios son
aquellos que se extraen en tratamiento como cribados o desarenadores los cuales pueden ser
orgánicos e inorgánicos, los lodos activos son aquellos que tiene interacción de microrganismos y
tienen forma de floc, los lodos secundarios se crean a raíz de los activos o biomasas los cuales
tiene un color marrón y olor fuerte como el lodo primario.
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Vertimiento de aguas residuales
Se entiende por vertimiento de aguas residuales aquellas que se utilizan con un fin constante,
incorporando a ellas sustancias que deterioran su calidad original (contaminación), disminuyendo
su potencialidad de uso, estas se clasifican en vertimientos de agua industrial y domestico. El agua
residual industrial debe tener un proceso antes de llegar al sistema de alcantarillado. El agua
residual domestica aerobia tiene olor a queroseno y color gris proveniente principalmente de
excresiones, orina y productos de aseo, con más tiempo de haber sido generada es séptica y
pestífera, su olor característico es el ácido sulfhídrico, varía entre 10 y 20º C; esto se debe a que
se añade calor al agua debido a sus diferentes usos domesticos. El agua colectada en los sistemas
de alcantarillado municipal corresponde a una amplia variedad de usos (Jenny Lizarazo, 2013).
Metodología
Para el presente trabajo se aplicó una metodología de tipo investigación cualitativa, que
considero cuatro fases: la primera fase correspondió a la recopilación de información incluyendo
la generada en campo, laboratorio y estado actual de la PTAR. En la generada en campo se tomaron
evidencias fotograficas, toma de muestras, monitoreo del proceso completo, la generada en
laboratio corresponde a las pruebas fisicoquimicas in situ y ex situ y a los resultados obtenidos, en
la informarcion del estado actual de la misma se recopilaron los diferentes documentos que
evidenciaban los resultados obtenidos por los laboratorios prestadores del servicio de toma y
analisis de muestras acompañado de los informes tecnicos de la empresa Ecosiecha S.A.
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En la segunda fase se realizaron visitas correspondientes para determinar el estado de las
unidades que conforman la planta de tratamiento y los aspectos generales de las distintas obras que
se encuentran en la zona urbana.
En la tercera fase, se elaboro el diagnóstico de la PTAR con base en la información recolectada
donde se destaca la reunión con expertos en PTARs, donde se incluyeron todos los aspectos fisicos,
quimicos, matematicos y analiticos los cuales ayudaron a un diagnostico completo. La cuarta fase,
correspondió al análisis y propuesta de alternativa para finalmente consolidar el presente
documento.
Caracterización de la PTAR de Guasca
Información general de la PTAR
Para el diseño de la planta de tratamiento de aguas residuales de Guasca-Cundinamarca, el
municipio, a través de la oficina de planeación, suscribió un convenio con la SECAB (Secretaria
Ejecutiva del Convenio Andres Bello), la cual contrato al consorcio SIMA-HIDROMECANICAS
para el estudio y diseños del sistema de tratamiento de aguas residuales domésticas (Corpoguavio,
2008). En la Figura 2 se muestra el esquema de diseño para construir la primera etapa de la planta
de tratamiento del municipio de Guasca.
Los diseñadores de la PTAR consideraron un pretratamiento, que consistente en un tratamiento
preliminar de Rejilla Gruesa + Rejilla Fina + Desarenador. Un tratamiento secundario que consiste
en un Reactor UASB de 2 modulos. Un tratamiento y manejo de lodos, LSc (Lecho de secado de
lodos digeridos con cubierta)” (Corpoguavio, 2008).
ANÁLISIS DE LOS FACTORES Y OPERACIONES UNITARIAS Y PROPUESTA DE ALTERNATIVA
TÉCNICA PARA LA OPERACIÓN DE LA PTAR DE GUASCA- CUNDINAMARCA 19
Figura 2 Esquema de diseño de la planta de tratamiento de aguas residuales Guasca- Cundinamarca. Estructuras que fueron prioritarias para la construcción de la primera etapa de la PTAR. Recuperada de (Corpoguavio, 2008).
Las cargas las calcularon a partir de la información disponible especialmente con relación de la
dinámica poblacional, al suministro de agua potable, caracterización de aguas y aforos. Las
estructuras de tratamiento biológico se diseñaron con base en el caudal medio y los sistemas
hidráulicos con base en el caudal máximo horario, considerando tanto el caudal de inicio como el
del final del periodo de diseño (Bello, 2007), aplicando los parámetros establecidos en el RAS
2000.
Proyección de población
Tuvieron en cuenta la proyección de la población aplicando el método aritmético de crecimiento
y considerando los datos de los censos realizados por el DANE entre los años 1993 a 2005. En la
Tabla 1se muestran los resultados de la población.
ANÁLISIS DE LOS FACTORES Y OPERACIONES UNITARIAS Y PROPUESTA DE ALTERNATIVA
TÉCNICA PARA LA OPERACIÓN DE LA PTAR DE GUASCA- CUNDINAMARCA 20
Tabla 1
Proyección de población
Año Población (hab.)
2007
2012
2017
2022
2027
4222
4866
5509
6152
6796
Nota: Recuperado de (Hidromecanicas, 2007)
Caudales de diseño.
Generaron con base en los registros de consumo de agua potable durante el año 2006, los caudales
de diseño que se muestran en la Tabla 2.
Tabla 2
Caudales de Diseño
Año
Población
(hab.)
Área
(ha)
Caudal
medio
diario
(l/s)
Caudal
máximo
horario
(l/s)
Caudal de
infiltración
(l/s)
Caudal
de
diseño
medio
diario
(l/s)
Caudal
de
diseño
máximo
horario
(l/s)
2007
2012
2017
2022
2027
4222
4866
5509
6152
6796
37,04
42,68
48,32
53,96
59,61
6,88
7,93
8,98
10,03
11,07
13,8
15,9
18,0
20,1
22,1
2,65
3,05
3,46
3,86
4,26
9,53
10,98
12,43
13,88
15,34
16,41
18,91
21,41
23,91
26,41
Nota: Recuperado de (Hidromecanicas, 2007)
Adoptaron el 2007 como año inicial de la PTAR y 2027 año final generándose un medio diario de
6, 88 l/s para el año inicial y 11,07 l/s para el año final.
ANÁLISIS DE LOS FACTORES Y OPERACIONES UNITARIAS Y PROPUESTA DE ALTERNATIVA
TÉCNICA PARA LA OPERACIÓN DE LA PTAR DE GUASCA- CUNDINAMARCA 21
Caracterización de las aguas residuales
En el 2007 el consorcio (Hidromecanicas, 2007) realizo un análisis y una caracterización
fisicoquímica a las aguas residuales de los dos antiguos canales principales de la cabecera
municipal: Gaviones y Rubi, los cuales fueron posteriormente remplazados por un solo emisario
final, donde se obtuvieron los siguientes resultados reflejados en la siguiente Tabla 3
Tabla 3
Caracterización aguas residuales.
Parámetro Gaviones Rubí
DBO5 mg/l O2
DQO mg/l O2
Solidos suspendidos totales mg/l
Nitrógeno total mg /l N
Fosforo total mg/l P
Coliformes totales UFC/100 ml
Coliformes Fecales UFC/100 ml
pH
253,00
360,00
140,00
30,20
9,88
3.6x106
2.1x105
6,90
295,00
340,00
270,00
10,10
2,18
1.4x106
4.3x105
7,04
Nota: Recuperado de (Hidromecanicas, 2007)
El análisis que realizo el consorcio con los resultados obtenidos en la caracterización de las
aguas residuales, mostro una cantidad considerable de nutrientes (nitrógeno y fosforo), cumpliendo
con la relación DBO:N:P por encima de 100:5:1, concluyendo que son aguas aptas para realizarles
un tratamiento biológico.
Cargas Totales
Los diseñadores calcularon las cargas a partir de la concentración y los caudales aforados para
cada uno de los vertimientos, tomaron los caudales promedios aforados realizados dentro del plan
ANÁLISIS DE LOS FACTORES Y OPERACIONES UNITARIAS Y PROPUESTA DE ALTERNATIVA
TÉCNICA PARA LA OPERACIÓN DE LA PTAR DE GUASCA- CUNDINAMARCA 22
Maestro de Alcantarillado del municipio de Guasca en mayo del 2007, la caracterización de las
aguas se muestra en la Tabla 4.
Tabla 4
Cargas totales
Parámetro Total
DBO5
DQO
Solidos suspendidos totales
Nitrógeno total Kjeldah
Fosforo total
192,80
238,16
152,67
11,95
3,42
Nota: Recuperado de (Hidromecanicas, 2007).
Tratamiento preliminar de la PTAR.
Rejillas de limpieza de material grueso y medio.
Diseñaron rejillas “gruesas” de operación manual, con un espesor de la barra 12mm, separadas
entre ellas en 25 mm y una inclinación de 60º, considerando un caudal 26,4 L/s.
Posterior a lo anterior rejilla se diseñó otra, con 21 barrotes de igual espesor de barra, pero con
un espacio entre barras de 0.015 m, con el mismo ángulo de inclinación.
Desarenador rectangular .
El consorcio (Hidromecanicas, 2007) diseñó una estructura de canal de sección rectangular,
garantizando una velocidad los 0.30 m/s constante a lo largo del mismo, con el objetivo de no
permitir asentamientos de materia orgánica (Bello, 2007), con base a los parámetros indicados en
la Tabla 5.
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TÉCNICA PARA LA OPERACIÓN DE LA PTAR DE GUASCA- CUNDINAMARCA 23
Tabla 5
Parámetros de diseño Desarenador rectangular tipo Sutro
Caudal máximo horario (L/s) 26,4
Caudal medio diario (L/s) 15,3
Nota: Recuperado de (Hidromecanicas, 2007).
Canal desarenador.
Este lo calcularon considerando las condiciones menos desfavorables, es decir el caudal
máximo, debido a que este retiene partículas de un diámetro de 0.21 mm.
Vertedero de control tipo Sutro.
Este vertedero lo diseñaron teniendo en cuenta el caudal máximo horario de diseño (26.4L/s)
como se muestra en la Tabla 6
Tabla 6
Parámetros de diseño Vertedero de control tipo sutro
Caudal máximo horario (2027): 26.4 L/s
Caudal medio diario (2027): 15.34 L/s
Número de canales 2
Velocidad de sedimentación 1.1 m/min
Ancho del canal 0.5 m.
Longitud 5.28 m sumando ambos lados.
Nota: Recuperado de (Hidromecanicas, 2007).
Tratamiento secundario de la PTAR.
Reactor anaerobio de flujo ascendente UASB (RAFA)
El diseño de las estructuras de distribución a la entrada del reactor y para el reactor como tal,
tuvieron en cuenta el caudal máximo horario (18.91 L/s) y con un caudal medio de diseño por
ANÁLISIS DE LOS FACTORES Y OPERACIONES UNITARIAS Y PROPUESTA DE ALTERNATIVA
TÉCNICA PARA LA OPERACIÓN DE LA PTAR DE GUASCA- CUNDINAMARCA 24
etapa de 11 L/s, con base en una DBO5 de 280 mg/l obteniendo un volumen total de 474 m3, con
un tiempo de retención de 12 horas para caudal medio diario y 7 para caudal máximo horario,
obteniéndose las dimensiones consignadas en las tablas 7 y 8.
Tabla 7
Dimensiones de sedimentación del RAFA
Largo 10.8 m.
Ancho 9 m.
Área: 97.3 m2
Velocidad de ascenso 0.95 m3/m2-h.
Nota: Recuperado de (Hidromecanicas, 2007).
Tabla 8
Dimensionamiento de área del RAFA
Largo:
9 m. considerando una
sección rectangular
Ancho 8 m.
Área: 71.7 m2
Nota: Recuperado de (Hidromecanicas, 2007).
En la Tabla 9 se muestran las características generales para las canaletas de recolección.
Tabla 9
Parámetros de diseño de las canaletas de recolección
Longitud mínima 18.90 m.
Caudal de salida 18.91 L/s
Ancho 0.25 m.
Nota: Recuperado de (Hidromecanicas, 2007).
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Filtro percolador
Para el diseño del filtro percolador, tuvieron en cuenta el caudal máximo horario (18.91 L/s) y
el caudal medio de diseño por etapa de 11 L/s, con base en una DBO5 de 280 mg/l. Considerando
que el UASB tiene una remoción del 45%, las dimensiones propuestas por los diseñadores del
filtro se encuentran en la Tabla 10 consignadas a continuación.
Tabla 10
Parámetros de diseño del filtro percolador
Diámetro 52.4 m2
Volumen 7.2 m2
Altura 4.60 m2
Numero de bombas 3
Carga orgánica a tratar 146.8 kg DBO5/día
Eficiencia de remoción 85%
Nota: Recuperado de (Hidromecanicas, 2007).
Sedimentador
Para el diseño del sedimentador, tuvieron en cuenta el caudal medio de diseño del año 2012
como se observa en la Tabla 2 con un valor de (11 L/s) y un caudal máximo horario de (18.91
L/s) , con unas dimensiones que se especifican en la Tabla 11
Tabla 11
Parámetros de diseño del sedimentador
Longitud 9.3 m
Ancho 6.2 m
Profundidad 2.5 m
Nota: Recuperado de (Hidromecanicas, 2007).
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Seguimiento a la PTAR
Ecosiecha solicito a SYSCOL CONSULTORES S.A.S. la caracterización de las aguas de la
PTAR tanto a la entrada como a la descarga, en épocas de lluvia y estiaje realizados en el año 2018
en las horas consignadas en los reportes, con el fin de realizar un análisis comparativo con los
valores de los parámetros establecidos en la resolución 0631 de 2015 del Ministerio de Ambiente
y Desarrollo Sostenible, como se muestra en las tablas 12, 13, 14 y 15, efectuándose los análisis
correspondientes, por parte de los autores de esta investigación y teniendo en cuenta que las Tabla
12 y Tabla 13 corresponden a época de lluvia y la Tabla 14 y Tabla 5 a la época de estiaje.
Tabla 12
Resultados In situ - Descarga AR Ingreso y salida PTAR época de lluvia.
Nota: Recuperado de SYSCOL CONSULTORES S.A.S 2018
De acuerdo con los resultados en la
Tabla 12 el pH presenta condiciones neutras, esta característica proporciona unas condiciones
óptimas para la degradación de la materia orgánica, el pH cumple con la normatividad vigente.
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La temperatura más alta se obtiene en el horario de 6:00 a 14:00, debido a que en ese horario
se presenta la mayor incidencia solar del día.
Tabla 13
Resultados de Laboratorio - Descarga AR Ingreso y salida PTAR época de lluvia.
Nota: Recuperado de SYSCOL CONSULTORES S.A.S 2018
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Los parámetros de DQO y DBO5 superan el valor máximo permisible de la norma como se
observa en la Tabla 13, tanto a la entrada como a la salida; la DQO observándose la variación de
la carga contaminante a la salida de la PTAR
En la Tabla 13, en cuanto a grasas y aceites se observa que en el horario de la mañana en vez
de realizarse una debida remoción este aumenta, mientras que en el horario de la tarde si se
remueven una concentración mínima de grasas, pero de igual manera no logra cumplir con el rango
máximo permisible que exige la norma.
Se reportan valores nitrógeno total y amoniacal que varían como se observa en la Tabla 13,
en esto se muestra que los horarios donde hay menos demanda se logra remover la carga
contaminante, pero en horario de la tarde tiene como resultado una reacción contraria y la carga
contaminante aumenta.
Se identifica el incumplimiento de los sólidos suspendidos, puesto que los resultados de la
Tabla 13 arrojan una alta concentración, lo cual refleja que no existe una remoción efectiva por
parte del desarenador y las otras unidades.
Tomaron dos muestras , como se muestra a continuacion en la Tabla 14 en las que el pH
promedio se mantiene entre los límites máximos permisibles que exige la (Resolución0631, 2015),
tanto en la entrada como en la salida de la PTAR, se presentan condiciones neutras.
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TÉCNICA PARA LA OPERACIÓN DE LA PTAR DE GUASCA- CUNDINAMARCA 29
Reporte de resultados de laboratorio en época de Estiaje.
Tabla 14
Resultados In Situ - Descarga AR Ingreso y salida PTAR época de estiaje.
Nota: Recuperado de SYSCOL CONSULTORES S.A.S 2018
Con relacion a la tabla anterior, la temperatura varía de acuerdo a las condiciones ambientales
que se presenta en el municipio, debido a la incidencia solar, estas variaciones se encuentran en
condiciones normales debido a que en la noche la temperatura disminuye.
Tabla 15.
Resultados de Laboratorio - Descarga AR Ingreso y salida PTAR época de estiaje.
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Nota: Recuperado de SYSCOL CONSULTORES S.A.S 2018
En el reporte de los resultados de laboratorio se observa una concentración considerable tanto
en la DBO5 y la DQO, a pesar que se presenta una disminución de la carga contaminante de estos
dos parámetros, no cumple con los valores máximos permisibles de la (Resolución0631, 2015).
En cuanto a los sólidos suspendidos totales y los sedimentables obtuvieron como resultado la
disminución de estos a la salida de la PTAR dando cumplimiento a los valores que exige la norma
de vertimientos en el “Articulo 8. parámetros fisicoquímicos y sus valores límites máximos
permisibles en los vertimientos puntuales de aguas residuales domésticas, (ARD) de las
actividades industriales, comerciales o de servicios; y de las aguas residuales (ARD y ARND) de
los prestadores del servicio público de alcantarillado a cuerpos de aguas superficiales”. Los
Tensoactivos presentan resultados elevados en la salida por encima de los resultados de entrada a
pesar que cumplen con la norma.
Los diseñadores tuvieron en cuenta las concentraciones, cargas contaminantes y caudales
iniciales del año 2007 donde se conectaban los dos vertimientos Gaviones y Rubí como se
observan a continuación.
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Eficiencias
En el 2007 tuvieron en cuenta un caudal de diseño de 956,45m3/día, unas concentraciones y
cargas contaminantes de los vertimientos realizados en los Gaviones y Rubí, como se observa a
continuación.
Tabla 16
Eficiencias de diseño
Parámetros de diseño
Parámetro
Concentración
(mg/L)
Carga
contaminante
(Kg/d)
DBO 192 183,64
DQO 238,16 227,79
SST 152,67 146,02
Fuente: Recuperado de (Hidromecanicas, 2007).
Las unidades iniciales presentes en la PTAR son las rejillas manuales y el desarenador, las cuales para los parámetros de
interés tiene una eficiencia de remoción del 0% como se observa a continuacion en la Tabla 17
Eficiencias de remoción de rejillas y desarenadorTabla 17.
Tabla 17
Eficiencias de remoción de rejillas y desarenador
Rejillas manuales y desarenador
Parámetro
Concentración
(mg/L)
Carga
contaminante
(Kg/d)
Eficiencia
(%)
DBO 192 183,64 0
DQO 238,16 227,79 0
SST 152,67 146,02 0
Fuente: Autores
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El UASB como siguiente unidad, según las referencias bibliográficas cuenta con una eficiencia
de remoción de un rango entre 70 y 80% para los parámetros de DBO, DQO y SST
Tabla 18
Eficiencias de remoción del UASB
UASB
Parámetro
Concentración
(mg/L)
Carga
contaminante
(Kg/d)
Eficiencia
(%)
DBO 192 183,64 70
DQO 238,16 227,79 70
SST 152,67 146,02 80
Fuente: Autores
En los valores de salida tenemos que los parámetros cumplen con la resolucion 0631 de 2015
teniendo en cuenta que las concentraciones iniciales son del año 2007 y fueron tomadas
inicialmente.
Tabla 19
Comparación Valores de salida con la resolucion 631 de 2015
Parámetro
Concentración
(mg/L)
Carga
contaminante
(Kg/d)
Resolución
0631
DBO 57,6 55,09 180
DQO 71,448 68,34 90
SST 30,534 29,20 90
Fuente: Autores
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Diagnóstico de la PTAR
Diagnóstico de diseño
Para realizar el diagnóstico de la PTAR, se hicieron los cálculos correspondientes de las
proyecciones de población y caudales, tomando como guía la resolucion 0330 de 2017, reglamento
técnico, para diseño de las diferentes unidades de la planta de tratamiento. Los cálculos obtenidos
se presentan a continuación en la Tabla 20.
Tabla 20
Proyección de población y caudales.
Nota: se obtuvo como referencia la población Urbana que Sima-Hidromecánicas tomo para realizar los
cálculos de los caudales que permitieron diseñar las unidades de la PTAR. Elaborado por autores.
Guasca cuenta con una altura de 2.700 msnm en promedio, comparándolo con él (RAS, 2017),
como se muestra en la Tabla 12. El rango de dotación neta máxima por habitante según la altura
sobre el nivel del mar de la zona atendida. De esta información se obtuvo la dotación neta de 120
L/hab- día, que corresponde a la cantidad mínima de agua requerida para satisfacer las
necesidades básicas de un habitante. En cuanto al caudal de infiltración se tuvo en cuenta el área
(l/hab. - día)
2007 4.241 120 3,70 5,01 8,7 20,37 15,3 8,6 36,99882012 4.768 120 4,26 5,63 9,9 22,86 17,2 9,6 42,64082017 5.360 120 4,83 6,33 11,2 25,63 19,2 10,8 48,28282022 6.023 120 5,39 7,11 12,5 28,72 21,6 12,1 53,92482027 6.766 120 5,96 7,99 13,9 32,17 24,1 13,6 59,5668
AREA
Caudal Medio
Diario (l/s)
Año de
Proyección
Población
Urbana
Proyectada
(Hab)
Caudal de
Inflitracion
(L/s)
Dotación neta
Caudal
Maximo
Horario(l/s)
Caudal
Maximo Diario
(l/s)
Caudal
Maximo
Mensual (l/s)
Caudal Medio
Diario Total
(L/s)
TOTAL MUNICIPIO
100%
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TÉCNICA PARA LA OPERACIÓN DE LA PTAR DE GUASCA- CUNDINAMARCA 34
del municipio y el factor de 0.1 L/s- ha, el área de Guasca se proyectó para un periodo de 20 años
como se observa en la columna del área en la tabla ¡Error! No se encuentra el origen de la
eferencia.
Tabla 21
Dotación neta máxima por habitante según la altura sobre el nivel del mar de la zona
atendida.
Nota: recuperada y tomada de (RAS, 2017).
Se compararon y analizaron los resultados de la Tabla 2 realizada por Sima-Hidromecánicas y
la Tabla 20, elaborada por autores, teniendo en cuenta la resolucion 0330 de 2017obtuviendo
que:
1. Para el diseño de las unidades se tuvo en cuenta el caudal medio como estaba estipulado
en el RAS 2000, ahora se debe realizar un diseño con diferentes caudales como se estipula
en resolucion 0330 de 2017 en la Tabla 22. se muestran los nuevos criterios que deben
tener en cuenta para ejecutar los nuevos cálculos de caudales.
ANÁLISIS DE LOS FACTORES Y OPERACIONES UNITARIAS Y PROPUESTA DE ALTERNATIVA
TÉCNICA PARA LA OPERACIÓN DE LA PTAR DE GUASCA- CUNDINAMARCA 35
Tabla 22.
Caudales de diseño para el tratamiento de aguas residuales.
Nota: tomada y recuperada de (RAS, 2017), pagina 104.
2. Teniendo en cuenta que, para el diseño de las unidades de la PTAR, se utilizó el caudal
máximo horario (26.4 1 L/s), este se comparó con el cálculo realizado por los autores
(32.17L/s), resaltando los nuevos criterios de la resolucion 0330 de 2017, se llegó a la
conclusión que los caudales obtenidos varían considerablemente, a tal punto que afecta la
proyección que se estipulo obteniendo como consecuencia el sub dimensionamiento de la
PTAR.
3. En los cálculos del caudal medio diario según (Hidromecanicas, 2007) se hallo un valor de
6,88 L/s, teniendo en cuenta la resolucion 0330 de 2017, el caudal hallado por los autores
fue de 8.7 L/s, teniendo como diferencia aproximadamente 2 L/s en el año 2007 lo cual
ANÁLISIS DE LOS FACTORES Y OPERACIONES UNITARIAS Y PROPUESTA DE ALTERNATIVA
TÉCNICA PARA LA OPERACIÓN DE LA PTAR DE GUASCA- CUNDINAMARCA 36
muestra que existe un sub dimensionamiento en general y por esta razón la planta no opera
según lo estipulado en los cálculos por parte del consorcio.
4. En las visitas de campo realizadas se observó el estado general de la PTAR.
4.1 Se observó en el recorrido de la PTAR que esta, no está construida como se estipulo en la
propuesta de diseño que se presenta en el informe realizado por parte del convenio (Bello,
2007) como se oberva en la Figura 2.
El funcionamiento y construcción de la planta va hasta el UASB, esta carece de las unidades
mencionadas en el capitulo anterior, ocasionando que el sistema de tratamiento no funcione;
la ausencia del filtro percolador afecta la degradación de materia orgánica y por
consiguiente tener una disminución de la carga biológica, afectando así la remoción
completa que genera el UASB con respecto a estos parámetros. Otra unidad mencionada en
la propuesta de diseño es el sedimentador, este, no se construyó y afecto los sólidos totales
que traen consigo el agua residual al pasar por las demás unidades, evitando una remoción
adicional que se podría llevar a cabo si este hubiera sido construido.
4.2 En la etapa inicial de la PTAR se encuentra el aliviadero, el cual presenta fallas debido a
que en la parte de la reja esta se encuentra suelta y se cae como observa en la Imagen 1,
ocasionando que el caudal no sea regulado a la parte de la entrada de la PTAR, además de
permitir el ingreso de los residuos que esta lleva directamente al rio.
ANÁLISIS DE LOS FACTORES Y OPERACIONES UNITARIAS Y PROPUESTA DE ALTERNATIVA
TÉCNICA PARA LA OPERACIÓN DE LA PTAR DE GUASCA- CUNDINAMARCA 37
Como se observa en la imagen anterior, la valvula que esta encerrada en un circulo rojo es
graduada manualmente y no garantiza un mismo caudal, ocasionando picos en los caudales
y en las cargas de entrada. En el circulo azul de la imagen anterior se observa la rejilla, la
cual, al haber caudales maximos el agua se derborda directamente al rio Siecha sin
tratamiento alguno.
4.3 Seguido del aliviadero encontramos la rejilla para solidos, esta tiene unos barrotes muy
separados lo cual ocasiona que su funcion se limite a la retencion de solidos gruesos
mayores 4 cm que es proporcional a la distancia entre barrotes como se observa en la
Imagen 2 , este es de operación manual lo cual ocasiona que se obstruya y este solo pueda
ser limpiado mediante el operario de la PTAR.
Imagen 1 Vista latera izquierda y lateral derecha del aliviadero a la entrada de la PTAR
ANÁLISIS DE LOS FACTORES Y OPERACIONES UNITARIAS Y PROPUESTA DE ALTERNATIVA
TÉCNICA PARA LA OPERACIÓN DE LA PTAR DE GUASCA- CUNDINAMARCA 38
Imagen 2 Rejilla para solidos de la PTAR
4.4 El Desarenador consta de dos modulos, estos se alternan cuando se le desea hacer
mantenimiento o cuando el caudal aumenta al interior de la planta como se observa en la
Imagen 3, se hicieron pruebas de solidos sedimentados y efectivamente la remocion era
evidente a la salida a diferencia de la entrada concluyendo que el desarenador esta
cumpliendo con la remocion de solidos dentro del rango de eficiencias de su operación.
Imagen 3 Desarenador de dos modulos de la PTAR
4.5 En el tratamiento secundario, el UASB presenta bajas eficiencias de remocion para DQO y
DBO según los resultados de laboratorio, teniendo como causa principal la alta velocidad
ANÁLISIS DE LOS FACTORES Y OPERACIONES UNITARIAS Y PROPUESTA DE ALTERNATIVA
TÉCNICA PARA LA OPERACIÓN DE LA PTAR DE GUASCA- CUNDINAMARCA 39
ascensional del flujo debido a que los microorganismos presentes en el sistema no alcanzan
a captar la materia organica y esto ocasiona que los valores sean iguales a la entrada y salida
o en alguno de los casos aumente debido a que se genera un tipo de arrastre de los lodos ya
presentes al interior de UASB.
4.6 se observó una película de grasa en la superficie del agua, esto debido a la falta de una
trampa grasa, a su vez las canaletas dientes de sierra están desniveladas haciendo que no
cumplan su funcionamiento y no hagan el recorrido correcto del flujo, ocasionando cambios
en la direccion que asciende dentro del tratamiento, lo cual genera que no se cumpla con el
tiempo de retención.
Imagen 4 Evidencia fotografica de la pelicula de grasa encontranda en la superficiedel UASB
El diseño de las canaletas dientes de sierra estuvo mal elaborado debido a que estas fueron
perforadas para poder regular el tiempo de retención hidráulica “TRH” en distancias cortas
y estas deben una distancia mayor para que cumplan con su función y se cumpla THR.
ANÁLISIS DE LOS FACTORES Y OPERACIONES UNITARIAS Y PROPUESTA DE ALTERNATIVA
TÉCNICA PARA LA OPERACIÓN DE LA PTAR DE GUASCA- CUNDINAMARCA 40
Imagen 5 Evidencia fotografica de las perforaciones dentro de las canaletas diente de sierra
En relación con la velocidad ascensional del sistema del UASB esta se afecta por las causas
de las canaletas y el tiempo de retención, puesto que la velocidad del flujo del agua altera
los lodos afectando la sedimentación y esta a su vez el tratamiento anaerobio de la cual se
encargan los microorganismos que están presentes en los lodos, teniendo como causa que
no se disminuyan las cargas orgánicas presentes en el sistema.
4.7 Se hizo un perfil de lodos con el fin de determinar la Actividad metanogenica al interior
del UASB para poder determinar si los microorganismos presentes estaban haciendo un
proceso de digestion eficaz y se llego a la conclusion según los datos obtenidos que la
digestion si se esta generando y que el lodo esta compuesto por microorganimos eficientes
pero que el caudal y la velocidad ascencional hacen que se resuspenda el lodo y afecta que
los mismos capten esta materia organica que en este caso es expresada en DQO y DBO por
lo cual no exista una remocion ideal.
ANÁLISIS DE LOS FACTORES Y OPERACIONES UNITARIAS Y PROPUESTA DE ALTERNATIVA
TÉCNICA PARA LA OPERACIÓN DE LA PTAR DE GUASCA- CUNDINAMARCA 41
5. Según la revision del último informe de resultados de laboratorio por parte de la empresa
SYSCOL CONSULTORES S.A.S 2018, tanto en época de lluvia como época de estiaje, se
presenta incumplimiento de algunos de los parámetros fisicoquímicos y los valores límites
máximos permisibles en los vertimientos puntuales a cuerpos de aguas superficiales y a los
sistemas de alcantarillado público que exige la (Resolución0631, 2015), debido a que se
muestran problemas en el mantenimiento y diseño en algunas de las unidades de la planta
de tratamiento de aguas residuales como se nombró anteriormente, esto demuestra
inconsistencias e incumplimiento de la norma, teniendo como resultado la ineficiencia del
tratamiento de las aguas residuales.
6. Según los ultimos informes y el valor del caudal encontrado en las visitas de campo se tomo
un caudal de 12,78 L/s, para que los autores calcularan la velocidad ascencional, la DQO
Kg/dia, actividad metanogenica, con el fin de poder determinar los lodos presentes al
interior del UASB. Encontrando que la velocidad ascencional tiene un valor de 1,37m/h y
según (Broun, 2008) “el valor recomendado para favorecer los procesos de granulación es
de 0,5 a 1 m/h para evitar el lavado de la biomasa en el reactor”, la actividad metanogenica
obtuvo un valor de 0,6 gDQO-CH4/g “la cual esta en un rango aceptable según (Broun,
2008) “lo ideal sería contar con lodos granulares que presenten valores de actividad
metanogénica elevados, en un rango de 0,5–1,5 gDQO-CH4/g”.
Para el calculo de los lodos presentes dentro del reactor se obtuvo un trataron valores
teoricos valores actuales de la concentracion de DQO y el caudal, el teorico corresponde a
la concentracion y caudal de diseño inicial y el valor actual corresponde a la concentracion
de DQO y caudal de la Tabla 13, teniendo como resultado final para el dato teorico un valor
de 718 Kg/dia y para el dato actual 1057 Kg/dia , mostrando asi, que hay un exceso de lodo.
ANÁLISIS DE LOS FACTORES Y OPERACIONES UNITARIAS Y PROPUESTA DE ALTERNATIVA
TÉCNICA PARA LA OPERACIÓN DE LA PTAR DE GUASCA- CUNDINAMARCA 42
Eficiencias
Por medio del informe de análisis realizado por parte del laboratorio Analquim, se pudo calcular
la eficiencia de remoción teórica actual que tiene la PTAR en general, obteniendo los siguientes
valores.
Tabla 23 Parámetros de entrada actuales
Parámetro
Concentración
(mg/L)
Carga
contaminante
(Kg/d)
DBO 511 539,74
DQO 816 861,89
SST 156 164,77
G y A 80 84,50
Fuente: Autores
Realizando la comparación de la Tabla 16 (concentraciones iniciales para el diseño de la
PTAR), con la Tabla 23 (concentraciones actuales) se observa que se han elevado notoriamente,
afectando las concentraciones de salida como se ilustra a continuación.
Tabla 24 Comparación de la concentración de salida actual con la resolucion 0631 de 2015
Parámetro
Concentración
(mg/L)
Carga contaminante
(Kg/d) Resolución 0631
DBO 153,3 161,92 180
DQO 244,8 258,57 90
SST 31,2 32,95 90
G y A 56 59,15 Análisis y reporte
Fuente: Autores
ANÁLISIS DE LOS FACTORES Y OPERACIONES UNITARIAS Y PROPUESTA DE ALTERNATIVA
TÉCNICA PARA LA OPERACIÓN DE LA PTAR DE GUASCA- CUNDINAMARCA 43
Según la revisión bibliográfica, el funcionamiento de un reactor para su optimo funcionamiento
trabaja con una temperatura promedio de 30°C de lo contrario la eficiencia varia un 2% por cada
grado centígrado que aumente o disminuya.
Teniendo en cuenta la temperatura tomada por el laboratorio de Analquim la temperatura promedio
del reactor es de 18° C por lo tanto la eficiencia de las unidades varia como se observa en la Tabla
25
Tabla 25 Eficiencias con temperatura actual de la PTAR
UASB (18°C)
Parámetro Concentración
(mg/L)
Carga contaminante
(Kg/d) Eficiencia (%)
DBO 511 539,74 48
DQO 816 861,89 63
SST 156 164,77 58
G y A 80 84,50 8
Fuente: Autores
Las concentraciones no cumplen con respecto a la resolucion 631 de 2015 y cambian
considerablemente con los valores obtenido de la Tabla 24 ya que el calculo de la eficiencia se
obtiene con base a una temperatura de 18°C y no con una temperatura de 30°C como se tuvo en
cuenta como dato teórico según la bibliografía consultada. Por ende, es necesario la
implementación de unidades que ayuden a la reducción de las concentraciones actuales.
ANÁLISIS DE LOS FACTORES Y OPERACIONES UNITARIAS Y PROPUESTA DE ALTERNATIVA
TÉCNICA PARA LA OPERACIÓN DE LA PTAR DE GUASCA- CUNDINAMARCA 44
Tabla 26 Concentraciones de salida de la PTAR comparando por la resolucion 0631 de 2015
Parámetro
Concentración
(mg/L)
Carga contaminante
(Kg/d) Resolución 0631
DBO 265,72 280,66 180
DQO 301,92 318,90 90
SST 65,52 69,20 90
G y A 73,6 77,74
Ánalisis y
resporte
Fuente: Autores
Propuesta de alternativa técnica
Teniendo en cuenta él (RAS, 2017) y la normativa vigente se realiza la propuesta de alternativa
tecnica que permite el mejoramiento y la optimización de la PTAR, con la cual la planta podrá dar
cumplimiento con la resolucion de vertimientos:
Dando respuesta a los numerales del 1 al 3 Se propone que las unidades sean revisadas con base a
los calculos pertinentes según el nuevo (RAS,2017) para lograr su mayor eficiencia posible debido
a que se diagnostico que sus eficiencias no corresponden a los valores teoricos y por ende no
cumplen las remociones pertinente.
Se propone la implementación de las unidades faltantes, las cuales se estipularon por parte de los
diseñadores y que postularon por los autores mediante el diagnostico en el numeral 4.1 con el fin
de tener un sistema completo para llevar a cabo las remociones propuestas que se estipularon desde
un principio.
ANÁLISIS DE LOS FACTORES Y OPERACIONES UNITARIAS Y PROPUESTA DE ALTERNATIVA
TÉCNICA PARA LA OPERACIÓN DE LA PTAR DE GUASCA- CUNDINAMARCA 45
Se sugiere que el tratamiento de aguas, solo sea residuales y no combinado para futuras obras
civiles, puesto que este afecta las cargas contaminantes y el caudal de entrada, sobre todo en época
de lluvia como se evidencio en los análisis fisicoquímicos en comparación de la época de estiaje
y lluvia.
Se propone implementar un tanque de homogenización que regule las cargas en época de lluvia
para que cumpla con la captacion total y no se tengan vertimientos directos al rio Siecha como se
estipulo en el numeral 4.2, se debe realizar el mantenimiento de la reja que está ubicada en el
aliviadero como se diagnostico en dicho numeral, con el fin de que cumpla con sus funciones,
ademas, para el problema de grasas y aceites que se presenta en el numeral 4.3, se debe
implementar un trampa grasas, para darle solución a la capa de grasas presente en el reactor como
se evidencia en la ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia..
Con respecto al diagnostico expuesto en el numeral 4.3 en relacion al tratamiento secundario, se
propone que las canaletas dientes de sierra sean niveladas y adecuadas con el fin de que cumplan
con el tiempo de retención. Debido a que el caudal de entrada actual supera el caudal de diseño, el
cual ocasiona que haya un subdimensionamiento de la PTAR, se debe realizar la ampliación del
sistema de tratamiento incorporando un nuevo reactor UASB con cuatro tanques en el cual se
reparta el caudal de una manera homogénea, realizando el tratamiento biológico de una manera
óptima, con el tiempo de retención adecuado y diseñado para cumplir con la remoción de carga
contaminante orgánica, adicional a esto se aconseja ampliar los lechos de secado para manejar los
lodos generados. Se estipula en el (RAS, 2017) que el UASB debe estar totalmente sellado para
que este no se vea afectado por factores externos o de entorno por esta razón se debe hacer sellar
de manera definitiva o de manera provisional para buscar dar solución y disminuir afectaciones.
ANÁLISIS DE LOS FACTORES Y OPERACIONES UNITARIAS Y PROPUESTA DE ALTERNATIVA
TÉCNICA PARA LA OPERACIÓN DE LA PTAR DE GUASCA- CUNDINAMARCA 46
Para resolver los numerales 5 y 6 se propone elaborar una purga del sistema debido a que existe
un excesos de 5650Kg de lodo en base humeda lo cual interfiere con el proceso de digestion y
ocasiona un aumento en las concentraciones de solidos suspendidos totales.
Se propone la alternativa de implementación de unos filtros percoladores que complementen el
tratamiento biológico, el cual servira de pulimiento y oxigenacion del proceso para que este no
exceda las concentraciónes finales de las unidades anteriores, se tendrán las concentración
esperadas y se cumplirá con la normativa para vertimientos, la segunda etapa propuesta por (Bello,
2007) será teniendo en cuenta el crecimiento de la población del casco urbano con la función que
la PTAR no vuelva a presentar este tipo de problemas técnicos en un futuro.
Figura 3. Propuesta de ampliación de unidades de la PTAR de Guasca
FILTRO PERCOLADOR
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Conclusiones
Los resultados de laboratorios concluyen que los parámetros medidos en las épocas de estiaje
y lluvia muestran que la PTAR tienen fallas en las unidades que están presentes en el sistema y es
importante la mejora y manteniento lo más pronto posible.
Los resultados de laboratorio también muestran que las eficiencias de operación de las unidades
de la PTAR no están en su porcentaje de remoción más eficaz ya que dichas unidades no están
siendo operadas con los caudales que se estipularon en el diseño inicial y esto afecta dicho
porcentaje de remoción haciendo que el sistema no opere de manera eficaz.
La planta de tratamiento de aguas residuales de Guasca Cundinamarca cuenta con dos
tratamientos que no están cumpliendo con la resolución de vertimientos directos a cuerpos
hídricos, esta planta fue diseñada teniendo en cuenta los criterios del RAS 2000 y debe ser
modificada con la actual resolucion 0330 de 2017, al realizar la comparación con el actual se
evidencia que la planta no logra realizar un tratamiento optimo debido a que las unidades no están
diseñadas para trabajar con los caudales que se están presentando actualmente, dando como
resultado la subdimencion de la PTAR
Es importante modificar las inconsistencias que están presentando los reactores UASB debido a
que algunas partes no cumplen con su debido diseño y esto genera como resultado la ineficiencia
en el tratamiento de las aguas residuales y como consecuencia el incumplimiento de las normas
técnicas colombianas
Se debe implementar nuevas unidades con el fin de ampliar la PTAR, como se sugirió en la
propuesta tecnica para que pueda abastecer de la mejor manera los caudales que a medida que va
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aumentando la población, estos también irán aumentando, con el fin de estabilizar la planta a través
de un buen tratamiento biológico y lograr el objetivo de dar cumplimiento a la (Resolución0631,
2015).
Se planteo la propuesta tecnica con base al subdimensionamiento por parte de la PTAR y es
importante el cumplimiento de lo estipulado en dicha propuesta ya que el mejoramiento pronto y
la solucion inmediata a los problemas encontrados dara como respuesta el mejoramiento y buen
funcionamiento del sistema.
Recomendaciones
Se sugiere el mantenimiento continuo en las instalaciones de la PTAR se recomienda que debe
ser primordial puesto que prevee que el deterioro normal por uso agrave el estado de las unidades
y afecte la operación teniendo como resultado fallas como el caso de las canaletas y las rejas del
aliviadero.
Se recomienda la implementacion de capacitacion a los habitantes de la cabecera municipal en
las cuales se intensifique la importancia del buen uso de los sistemas de alcantarillado en las
viviendas como en las calles debido a que este es un sistema de alcantirallado combinado y el
desechar residuos por el sistema afecta la operación de la PTAR teniendo como consecuencia una
heterogeneidad de cargas contaminantes.
Se debe elaborar semestralmente por lo menos un analisis fisocoquimico al lodo generado por
parte de la PTAR para que este funcione como abono organico y se puede hacer un uso eficiente
del lodo y no tenga afectaciones a la salud.
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Anexos
“APOYO FOTOGRAFICO DE LA PTAR”
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