Manual ´para el tratamiento de aguas residuales

1. REUSO DE AGUAS RESIDUALES PARA RIEGO DE HORTALIZAS
HELIODORO ARGUELLO ARIAS
LILIANA CORTES
ESTUDIO DE CASO: EVALUACIÓN
TÉCNICA Y OPERATIVA PARA
SOLUCIONES DE TRATAMIENTO
DE AGUAS RESIDUALES A
FINALDE TUBO

2. REUSO DE AGUAS RESIDUALES PARA RIEGO DE HORTALIZAS
2
ESTUDIO DE CASO: EVALUACIÓN
TÉCNICA Y OPERATIVA PARA
SOLUCIONES DE TRATAMIENTO
DE AGUAS RESIDUALES A
FINALDE TUBO

3. REUSO DE AGUAS RESIDUALES PARA RIEGO DE HORTALIZAS
HELIODORO ARGUELLO ARIAS Ph.D
LILIANA CORTES M.Sc
3
ESTUDIO DE CASO: EVALUACIÓN
TÉCNICA Y OPERATIVA PARA
SOLUCIONES DE TRATAMIENTO
DE AGUAS RESIDUALES A
FINALDE TUBO

4. © Corredor Tecnológico Agroindustrial
Autores
Heliodoro Argüello Arias
Biólogo, M.Sc, Ph.D
Profesor Asociado
Facultad de Agronomía
Universidad Nacional de Colombia
Email harguelloa@unal.edu.co
Liliana Cortés
Ingeniera Química, M.Sc
Email lcortés@unal.edu.co
Primera Edición 2010
ISBN
Diseño y Diagramación
XXXXXXX
Impresión:
XXXXXXXXXXX
4

5. TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCION…………………………………………………….. 6
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA……………………………… 6
METODOLOGIA……………………………………………………… 7
FASE I: CARACTERIZACIÓN DELSISTEMA DE
TRATAMIENTO Y CALIDAD DEL AGUA A TRATAR…………… 9
FASE II: OPERACIÓN DE LA PLANTA Y MONITOREO……….. 11
FASE III: ANALISIS DE RESULTADOS………………………….. 18
BIBLIOGRAFIA……………………………………………………… 20
5

6. INTRODUCCIÒN
Esta cartilla presenta un aporte para facilitar la producción limpia de hortalizas. La
construcción y puesta en marcha de sistemas de tratamiento, con base en
prototipos desarrollados en el proyecto: “Programa Integral de Transferencia de
Tecnología para la Producción Limpia y Comercialización de Hortalizas en la
Sabana de Bogotá” ha permitido el cumplimiento de estándares de calidad de
agua para riego.
El estudio de caso se enfoca en la evaluación técnica y operativa de la planta de
aguas residuales ubicada en la finca Marengo (municipio de Mosquera), presenta
resultados sobre la eficiencia de la planta en sus condiciones actuales
funcionamiento, las acciones correctivas realizadas y las recomendaciones para
el mejoramiento de la planta.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Según el Ministerio de Ambiente Vivienda y Desarrollo Territorial – MAVDT- en su
documento “Lineamientos de Política para un Plan de Desarrollo Sectorial de Agua
Potable y Saneamiento Básico y Ambiental”, una gran parte de las plantas de
tratamiento de aguas de residuales, trabaja por debajo de su capacidad o no está
en condiciones óptimas de operación. (MAVDT, 2004).
Cualquier sistema de tratamiento de aguas residuales requiere de monitoreo y
evaluación con el fin de conocer la existencia de posibles deficiencias en la
operación y mantenimiento e implementar las acciones correctivas que permitan
dar cumplimiento a los objetivos del tratamiento y requerimientos de calidad de
agua para riego. A fin de ilustrar la metodología para realizar los procesos de
operación y mantenimiento este documento toma como ejemplo el sistema de
6

7. tratamiento de aguas residuales a final de tubo que actualmente está
implementado en la finca marengo de la Universidad Nacional en Mosquera,
Cundinamarca.
La evaluación de la planta de tratamiento de aguas residuales ubicada en la finca
Marengo, Universidad Nacional, Mosquera; se desarrolló con el fin de verificar las
condiciones de funcionamiento, eficiencias de remoción y calidad de agua, que
permitan dar continuidad al objetivo de promover la agricultura limpia mediante el
riego de hortalizas con aguas residuales tratadas. Este proyecto se enmarca en la
búsqueda de soluciones para el mejoramiento de la calidad del agua destinada
para el riego agrícola en la Sabana de Bogotá.
METODOLOGÍA.
La metodología para dar cumplimiento a la ejecución de la evaluación de la planta
e tratamiento de aguas residuales ubicada en la finca Marengo fue la siguiente:
FASE I
RECOLECCION INFORMACIÓN
FASE II
EVALUACIÓN OPERATIVA
FASE III
RESULTADOS
7

8. FASE I: La primera fase comprende la recolección de información primaria y
secundaria asociada con el diseño de la planta, monitoreos anteriores del afluente
y efluente de la planta, registro histórico de monitoreos realizados, características
de la zona de influencia de ubicación de la planta, además de información
relacionada con el tratamiento de aguas residuales para riego y necesidades
según sistemas de riego.
FASE II: La segunda fase contempla las campañas de muestreo, análisis de
laboratorio, operación y evaluación de la planta.
Las campañas de muestreo incluyen los siguiente parámetros: Conductividad, pH,
Temperatura, Oxigeno disuelto, DBO, DQO, Sólidos Suspendidos Totales (SST),
Coliformes Fecales (CF), Coliformes Totales (CT), Nitrógeno total, Fósforo Total,
RAS, Dureza y Alcalinidad.
Para obtener resultados confiables, se deben tener en cuenta los protocolos de
muestreo con el fin de obtener muestras representativas, preservación de las
muestras, cadena de custodia y métodos de análisis recomendados.
La evaluación operativa de la planta se realizó teniendo en cuenta: el diseño de la
planta de tratamiento, condiciones actuales de funcionamiento, además de las
observaciones realizadas por las personas directamente encargadas de realizar la
operación y mantenimiento de planta.
FASE III: En la tercera fase se lleva a cabo el análisis de los resultados obtenidos
en la fase II (campañas de muestreo, pruebas de laboratorio, operación y
evaluación de la planta), conclusiones, recomendaciones y elaboración del informe
final.
8

9. FASE I: CARACTERIZACIÓN DELSISTEMA DE TRATAMIENTO Y CALIDAD
DEL AGUA A TRATAR
A continuación se presentan las principales características del sistema de
tratamiento implementado:
COMPONENTES DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO FINCA MARENGO
9
3
5
2
1
Filtro de arena
Sedimentador
Sistema de Bombeo
Almacenamiento agua
tratada
4 Desinfección UV
Bomba de captación
Bomba de descargue
SISTEMA DE BOMBEO

10. Especificaciones Técnicas
• Tubería de captación: PVC 1 pulgada
• Bomba de captación: 2.0 HP
• Tubería de salida de la bomba: PVC1 ½ pulgada
• Válvula: 2 pulgadas
• Tubería de entrada al tanque sedimentador: PVC 2 pulgadas
• Tanque amortiguador (sedimentador): 5000 litros
• Tubería Tanque amortiguador – Filtro: PVC 2 pulgadas
• Tubería de salida del filtro: PVC 2 pulgadas
• Tanque de filtración: 5000 litros
• Válvula de salida: 2 pulgadas
• Válvula de entrada a desinfección : 2 pulgadas
• Batería de lámparas de desinfección: 10 lámparas de 30 W
• Tanque de almacenamiento de agua tratada: 4000 litros
• Bomba de descargue: 3.0 HP o más dependiendo del tamaño del sistema
de riego por goteo que utilice el agua tratada.
Tabla 1. Caracterización microbiológica del canal de captación
(entrada PTAR)
10
TABLERO DE CONTROL

11. Punto de captación
Parámetro
Coliformes
Totales
UFC/ml
E .coli
Vallado - entrada
PTAR 5,70E+04 41
FASE II: OPERACIÓN DE LA PLANTA Y MONITOREO
A fin de monitorear la eficiencia de la planta se realizan muestreos a la entrada y
salida de la misma. En condiciones óptimas la planta debe presentar una remoción
dejando como máximo 5000 UFC/mL de coliformes totales y 1000 UFC/mL de
coliformes fecales de acuerdo al decreto 1594 de 1984.
Tabla 2. Caracterización microbiológica del canal de captación – entrada y salida
PTAR al inicio de su operación.
Como se observa en la tabla anterior la eficiencia del sistema de tratamiento, al
inicio de su operación, mostró resultados satisfactorios en cuanto a la remoción de
coliformes totales, coliformes fecales, E. coli, bacterias mesófilas aerobias y
hongos filamentosos y levaduras.
Punto de captación
Coliformes
totales
UFC/ml
Coliformes
fecales
UFC/ml E .coli
Bacterias
mesófila
s
aerobias
UFC/ml
Hongos
filamentosos
y levaduras
UFC/ml
Vallado – entrada
PTAR 22x102
14 presencia 20 x104
32 x101
Salida PTAR – agua
tratada 30 1 ausencia 11 x102
1
Remoción (%) 98,64 92,86 ausencia 99,45 99,69
11

12. A partir del inicio de su operación las labores de mantenimiento de la planta se
basaron en:
• Raspado de arena del filtro o biocapa 1 cm cada 15 dias.
• Retrolavado del filtro mensual dependiendo del aumento del nivel.
• Descarga del tanque de almacenamiento de agua tratada- cada mes
• Limpieza de lodos del tanque sedimentador- época seca cada15 dias,
época de invierno mensual
• Desinfección del tanque de almacenamiento de agua tratada cada mes.
Caracterización microbiológica y fisicoquímica PTAR Marengo, seis meses
después de iniciada su operación.
Registro fotográfico Muestras y equipos de muestreo
12

13. Cualquier sistema de tratamiento de aguas residuales requiere un mantenimiento
adecuado a fin de garantizar los niveles óptimos de remoción de los agentes que
alteran la calidad del agua a ser usada para riego. Como se observa en la tabla 3,
al cabo de seis meses, a pesar de las labores de operación adecuadas, los niveles
de remoción tienden a ser inferiores que al inicio, por lo que se precisan labores
de mantenimiento.
Tabla 3. Caracterización microbiológica PTAR Marengo seis meses después del
inicio de su operación.
Tabla 4. Caracterización fisicoquímica PTAR Marengo
Punto de captación
Coliformes
totales
UFC/ml
Coliformes
fecales
UFC/ml E .coli
Bacterias
mesófila
s
aerobias
UFC/mL
Hongos
filamentosos
y levaduras
UFC/mL
Vallado – entrada a la
PTAR 22x102
7 presencia 98 x103
4
Salida PTAR – agua
tratada 96 1 ausencia 55 x103
2
Remoción (%) 95,64 85,71 ausencia 43,88 50,00
13

14. Parámetro Unidades Entrada Salida Remoción %
DBO mg/L O2 45 8 82,22
DQO mg/L O2 56 11 80,36
NITROGENO TOTAL mg/L N 6,72 1,12 83,33
OXIGENO DISUELTO mg/L O2 2,06 4,06
FÓSFORO TOTAL mg/L P 0,44 0,39
SST mg/L 95 24 74,74
TURBIEDAD UNT 28 12 57,14
pH 6,595 7,612
Tabla 5. Análisis de agua para riego
Parámetro Unidades Salida PTAR
RAS mg/L CaCO3 3,52
ALCALINIDAD mg/L CaCO3 80
DUREZA TOTAL mg/L CaCO3 110
DUREZA CÁLCICA mg/L CaCO3 78
Na mg / L 84,4
Con base en los resultados anteriores se determinó la necesidad de realizar
actividades de mantenimiento del sistema de tratamiento de la siguiente manera:
LIMPIEZA Y MANTENIMIENTO DE LA PLANTA
Actividades de mantenimiento en dos jornadas:
Jornada 1
• Descarga del filtro
• Descarga del tanque de almacenamiento de agua tratada
• Limpieza de lodos del tanque sedimentador.
14

15. • Raspado de arena del filtro (10 cm)
• Limpieza del tanque de almacenamiento de agua tratada
Jornada 2
• Reemplazo de arena del filtro
• Cambio de accesorios: T 1 “
• Reseteo de la bomba
Registro Fotográfico de las jornadas de limpieza y mantenimiento de la
Planta
A continuación se presenta un registro fotográfico de los componentes del sistema
de tratamiento antes y después de las jornadas de limpieza y mantenimiento.
Foto 1. Tanque sedimentador Antes Foto 2. Tanque sedimentador
Después
15

16. Foto 3. Filtro Antes Foto 4. Filtro Después
Foto 5. Tanque de almacenamiento
de agua tratada antes
Foto 5. Tanque de almacenamiento
de agua tratada después
Foto 6. Accesorio en mal estado Foto 7. Cambio de accesorio
16

17. Tabla 6. Muestreo después de limpieza y mantenimiento
JORNADA 1: Hora de toma de muestra: 9:09 am
Parámetro Unidades Entrada PTAR
pH 6,6
Temperatura ° C 14,8
Conductividad µs/cm 860
Sólidos mg/L 430
Hora de toma de muestra: 11:02 am
Parámetro Unidades Salida PTAR
pH 5,4
Temperatura ° C 17
Conductividad µs/cm 850
Sólidos mg/L 430
JORNADA 2: Hora de toma de muestra: 9:30 am
Parámetro Unidades Entrada PTAR
pH 7,1
Temperatura ° C 15,6
Conductividad µs/cm 720
Sólidos mg/L 360
Hora de toma de muestra: 11:30 am
Parámetro Unidades Salida PTAR
pH 6,7
Temperatura ° C 17,11
Conductividad µs/cm 620
Sólidos mg/L 310
17

18. Tabla 7. Caracterización microbiológica PTAR Marengo después de realizada las
actividades de mantenimiento.
FASE III: ANALISIS DE RESULTADOS
Los parámetros analizados en la evaluación de la planta de tratamiento de aguas
residuales, cumplen con los parámetros de calidad para su uso en actividades
agrícolas, según lo establecido en el articulo 40 del decreto 1594 de 1984 “Usos
de Agua y Residuos líquidos”.
El análisis microbiológico después de las jornadas de limpieza y mantenimiento
señala un incremento en la eficiencia de remoción de la siguiente manera:
Tabla 8. Remoción microbiológica antes y después de limpieza y mantenimiento
REMOCIÓN Coliformes
totales
Bacterias
mesófilas
Hongos
filamentosos y
Punto de captación
Coliformes
totales
UFC/mL
Coliformes
fecales
UFC/mL E .coli
Bacterias
mesófila
s
aerobias
UFC/mL
Hongos
filamentosos
y levaduras
UFC/mL
Vallado - entrada a la
PTAR 13x101
<1 Ausencia 35 x102
6
Salida PTAR - agua
tratada <1 <1 Ausencia 14 x102
<1
Remoción (%) 99,23 Ausencia 60 83,3
18

19. UFC/mL
aerobias
UFC/mL
levaduras
UFC/mL
Antes Remoción (%) 95,64 43,88 50
Despues Remoción (%) 99,23 60 83,3
Para coliformes fecales y E. coli, el análisis después de jornada de mantenimiento
arrojo los siguientes resultados:
Tabla 9. Presencia de coliformes fecales y E.coli después de mantenimiento
De igual manera en la caracterización fisicoquímica para la mayoría de
parámetros se presentan remociones superiores al 80%. Lo que demuestra que la
tecnología utilizada para el tratamiento de aguas residuales es eficiente y su
efluente puede ser usado con fines agrícolas.
Es importante implementar un programa de seguimiento y evaluación que permita
detectar fallas y ejecutar medidas correctivas, esto teniendo en cuenta que en el
Punto de captación
Coliformes
fecales UFC/mL E .coli
Vallado - entrada a la PTAR <1 Ausencia
Salida PTAR - agua tratada <1 Ausencia
19

20. desarrollo de la evaluación se encontró un accesorio en mal estado que generaba
fugas y no permitía un proceso adecuado de captación, adicionalmente si se opera
con esta falla, se puede ocasionar daños al sistema.
Las jornadas de limpieza de las estructuras del sistema de tratamiento también
deben efectuarse cuando se observe variación en los porcentajes de remoción.
Con la limpieza del filtro fue posible observar que después de 2 años de operación
el lecho filtrante (arena) se encontraba saturado, y por ello fue necesario
reemplazar el material.
20

21. BIBLIOGRAFÍA
ARGUELLO Heliodoro.; CALLE, Leonardo.; RAMIREZ, Anyela., GUEVARA,
Pedro.; y LOPEZ, Luz Angela. Reuso de aguas residuales para riego de hortalizas:
Manual práctico con base en experiencias en el municipio de Soacha,
Cundinamarca, Colombia. Bogotá, 2006. 40 p.
CALLE, L. Aplicación de un sistema de filtración y desinfección Aguas para riego.
Tesis para obtener el titulo de Maestría en Ingeniería Ambiental. Universidad
Nacional de Colombia. Bogotá 2005.
CEPIS-OPS-OMS. Directrices sanitarias sobre el uso de aguas residuales en
agricultura y acuicultura (OMS / Serie de Informes técnicos 778). 2002. <
http://www.cepis.ops-oms.org/eswww/fulltext/repind53/dis/dis.html>. [citado en
enero 10 de 2008].
CONSEJO NACIONAL DE POLITICA ECONÓMICA Y SOCIAL – CONPES.
Acciones Prioritarias y Lineamientos para la Formulación del Plan Nacional de
Manejo de Aguas Residuales. Bogotá 2002.
METCALF & EDDY. Ingeniería de aguas resiuduales. Tratamiento, vertido y
reutilización. Vol I. McGraw-Hill Interamericana de España 1995. pág.2-13
MINISTERIO DE AMBIENTE, VIVIENDA Y DESARROLLO TERRITORIAL.
DIRECCIÓN DE AGUA POTABLE Y SANEAMIENTO BÁSICO Y AMBIENTAL.
Lineamientos de Política para un Plan de Desarrollo Sectorial de Agua Potable y
Saneamiento Básico y Ambiental. Octubre 2004. 59 pág.
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