Presentacion douglas laing agua 2013 octobre 17 2013 (1) (1) Biorremediacion de las Aguas Residuales de Cali

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  • 1. Conferencia Salvación del Río Cauca: Biorremediación de las Aguas Residuales Regionales Douglas Laing Ph.D. Agua 2013 Seminario Internacional Calidad del Agua: Retos ante los Riesgos Ambientales Octubre 17 de 2013 Club Campestre, Cali Colombia Un modelo alternativo a los sistemas convencionales para los municipios del trópico que están vertiendo sus aguas residuales domésticas a los ríos, lagos y humedales.
  • 2. Conferencias acerca de los conceptos centrales fueron presentadas anteriormente por el autor en los siguientes foros y talleres en Cali.  Taller Proyecto Switch CINARA. Universidad del Valle, Nov.19 2008 http://calienswitch.files.wordpress.com/2008/05/informe-taller-03-nov-19-081.pdf  Foro Municipal de la Escuela de Salud Pública Mayo 30 2012 El Agua Potable de Cali: Defectos de Nacimiento como Indicadores de Salud Pública, http://saludpublica.univalle.edu.co/Logros/Publicaciones/568_douglas_laing__foro_agua.pdf  Foro del Concejo Municipal y Controlaría General de Cali Ciclo de Conferencias : El Agua Asunto de Todos, Feb. 20 2013  Conferencia Centro Interdisciplinario de Estudios de la Región Pacifico (CIER) de la U. Autónoma del Occidente, Abril 24 2013  Conferencia en el Programa de Doctorado Interinstitucional en Ciencias Ambientales, Biblioteca Departamental, Mayo 22 2013  Conferencista invitado por la Sociedad de Mejoras Públicas de Cali, Agosto 14 2013 2
  • 3. Propósito de la Conferencia  Definir las características técnicas, físicas y económicas de un modelo alternativo para una planta de biorremediación a nivel regional que sea eficiente y económica para la ciudad de Cali y los vecinos.  Una planta que tenga capacidad para remediar las aguas efluentes de la existente PTAR Cañaveralejo y eventualmente las aguas mezcladas contaminadas en todos los canales fluviales existentes en la ciudad.  Una planta con capacidad para tratar las aguas residuales domésticas urbanas de los cuatro municipios vecinos como Yumbo, Palmira y Rozo, Candelaria y Villa Gorgona, y Jamundí. 3
  • 4. Propósito…Una planta de biorremediación a nivel regional ubicada en ~800ha de suelos salinas cerca de Palmaseca Un paradigma innovativo 4
  • 5. Contaminantes orgánicos de las aguas vertidas al río Cauca desde Cali y estimaciones desde los municipios vecinos DBO5 toneladas diarias % 14,2 16 PTAP Puerto Mallarino (Lodo y Bombeo) 7,2 8 PTAR Cañaveralejo (Bombeo existente) 45,0 51 5,8 7 10,9 12 4,4 5 87,5 100% Fuentes de aguas residuales (Informe del Proyecto Switch 2009) Canal Sur (Bombeo requerido) Estación Paso Comercio (Bomba existente) Colector Margen Izquierda (Bomba existente) Estación Floralia (Bombeo existente) Total desde Cali (excepto el rio Cali) Total desde Yumbo, Palmira y Rozo, Jamundí, Candelaria y Villa Gorgona, Zona Franca y Aeropuerto (Estimado en base de población) Total Cali y Regional 2013 ~22,5 ~110 t/día 5
  • 6. El Ing. José Cerón, Jefe de Aguas Residuales de Emcali fue entrevistado por el periódico El País el 24 de abril 2013 “La PTAR Cañaveralejo de Cali necesita $240 millones de dólares para descontaminar las aguas efluentes vertidas diariamente al río Cauca. EMCALI urgen US$240 millones para el proyecto. Bonos verdes apoyarán iniciativa”. http://www.elpais.com.co/elpais/cali/noticias/ptar-cali-necesita-240millones-dolares-para-descontaminar-aguas-del-rio-cauc 6
  • 7. USD $240 millones solamente para resolver esta contaminación del río Cauca Fase 1 51% de AR Cali La mancha negra de la PTAR Cañaveralejo y este ? Imagen de la PTAR Cañaveralejo con efluente de la existente primera fase de tratamiento el 9 de julio 2012, ahora con más de 50t diarias de material orgánico (DBO5) en 2013 7
  • 8. La PTAR Cañaveralejo está situada a 3,2 km abajo de la PTAP de Puerto Mallarino Gastando USD $240 millones en la segunda fase de la PTAR Cañaveralejo no se va a mejorar la situación para Cali relacionada con los recortes del servicio de agua potable desde las PTAPs Puerto Mallarino y Río Cali. Nuestro problema más crítico para las PTAPs de Cali es el 90% de la contaminación del río Cauca derivada del Canal Sur situado 11 km arriba de Puerto Mallarino. 8
  • 9. Las dos causas principales de las ~40 suspensiones generalizadas del servicio de agua potable por causas ambientales en Cali en 2012. Turbiedad asociada con escorrentías y contaminaciones orgánicas desde la cuenca del río Cauca abajo de Salvajina, especialmente desde el río Paló: Menos del 10% de los cortes desde 2003 Contaminación desde Cali con aguas residuales y desechos sólidos principalmente desde el Canal Sur: Más del 90% de los cortes desde 2003 9
  • 10. Reservorio de Puerto Mallarino desde 2008 Los 80,000m3 no fueron suficientes para evitar la suspensión de agua potable en Cali, con ~40 cortes generalizadas en 2012. Cada una de estas interrupciones causa más daños al viejo acueducto por las altas presiones asociadas con los Golpes de Ariete durante las restauraciones del servicio. 10
  • 11. Barrio San Judas Comuna 10 Estrato 3 Con los canales fluviales constantemente fétidos en casi todas de las Comunas bajas, Cali nunca podrá realizar el sueño de ser una ciudad moderna, próspera e incluyente. 11
  • 12. Recientemente (Julio 2013) durante días soleados y en tiempos secos el olor del río Cali fue especialmente insoportable Según el borrador del POT de Cali de 2013, un promedio de 10,8 toneladas de DBO5 son vertidas al río Cali diariamente, derivadas de las fuentes informales de las aguas residuales especialmente desde la subcuenca del río Aguacatal. Es crítico de conectar estas fuentes de AR con el sistema de alcantarillado de Cali. 12
  • 13. Pero estos problemas inmediatos son parte de una cadena de factores ambientales y sociales:  Principalmente deforestación y la luego la ganadería       extensiva en las laderas de las Cordilleras Occidental y Central en la cuenca del río Cauca. Erosión y degradación de más de 50% de los suelos de las laderas. Pérdida de biodiversidad en los bosques Andinos, Asentamientos informales en Cali, minas de carbón, oro, canteras y drogas ilícitas. Falta de suficiente caudal desde Salvajina en momentos críticos para diluir la contaminación. El cambio del microclima en Cali por las urbanizaciones sin vegetación. El cambio climático mundial específicamente los efectos de eventos de La Niña y El Niño cada vez más intensos, 13
  • 14. Cali y Valle con los Cambios Climáticos  El cambio climático mundial exacerbado con los efectos cada vez más intensos de los episodios secos de El Niño y lluviosos de La Niña. Las sequias que viene más probables cada vez más generalizadas, largas y intensas. Los cambios graduales en el microclima urbano de Cali, causados por el calor superficial de las urbanizaciones etc., con escorrentías cada vez más intensas durante los aguaceros. Jinbao Li, Universidad de Hawaii, autor del estudio publicada en Nature Climate Change 2013 Los estudios de dendrologia desde el año 1300 DC indico que el ENSO y el Cambio Climático Global son muy asociados en el Siglo 20. http://www.nature.com/nclimate/journal/v3/n 9/fig_tab/nclimate1936_ft.html / Ver tambien https://scripps.ucsd.edu/news/12999 14
  • 15. Los aguaceros en el sur de Cali aparentemente son cada año más intensos. Los Farallones están a 4100 msnm y Cali está a 1000 msnm El calor de Cali Ver Oscar Sanchez de Uninacional en http://www.derivex.com.co/Capacitaciones/Memorias%20de%20Capacitaciones/ENSO%20CALI.pdf
  • 16. El Canal Sur …..es uno de los dos problemas más serios e inmediatos para resolver en el futuro de Cali con relación a los recursos de agua potable y al tratamiento de las aguas residuales, el otro es el de los…... Lixiviados de Navarro 16
  • 17. Análisis de los Lixiviados de Navarro Un problema muy grave que todavía no tiene soluciones efectivas Fuente: Viviana Valencia et.al. de CINARA en Latinosan 2007 17
  • 18. Canal Sur con el río Cauca Promedio de 13,6 t DBO5 diario en marzo de 2007 Lagunas de los lixiviados Navarro Canal Sur 18
  • 19. Bocatoma La mancha negra del Canal Sur PTAR Puerto Mallarino en 2008 19
  • 20. La interacción hidráulica entre el Canal Sur y el río Cauca 20
  • 21. Condiciones típicas en el río Cauca relativamente libres de contaminaciones desde el Canal Sur Canal Sur con caudal normal Río Cauca con caudal alto con descargas de aguas residuales muy diluídas (sin la mancha negra concentrada) Condiciones típicas con lluvias generalizadas y caudales normales del Canal Sur, pero sin aguaceros fuertes en el sur de Cali y el río Cauca con suficiente caudal para diluir las contaminaciones. Los sólidos asentados al fondo esperando un aguacero. 21
  • 22. Las condiciones típicas para la mancha negra en el río Cauca desde el Canal Sur Canal Sur con caudal alto después de un período con caudal bajo y el río Cauca con caudal mediano o bajo Canal Sur con caudal alto después de los intensos aguaceros en el sur de Cali que empujaron las aguas residuales y los sedimentos en frente La Mancha Negra Río con caudal El empuje de las aguas fluviales derivado de un mancha Agua del rio con fuerte medio en el sur de aguacerohasta abajo Cali llevando las aguas residuales y negra grande que Puerto los sedimentos en el canal hasta el río, causando una Mallarino no PTAR de mancha negra indigestible para las plantas es capaz de Puerto Mallarino y Río Cali 11 km abajo. procesar 22
  • 23. El Canal Sur es muy dinámico con picos de caudal altos y muy contaminados después de los aguaceros en el sur de Cali Evento de aguacero fuerte en el sur de Cali Marzo 24 2005 DBO5 mg/litro El contenido del material orgánico subió hasta 600 mg/l DBO5 después de un aguacero en el sur desde lo normal de aprox. 50 mg/l Marzo 22-24 2005 Carga max. de DBO5 t/d Con pico en la tarde Carga DBO5 Total: 13,6 t/dia 78% tiempo: ~7-12 t/d 6% tiempo: ~ 12-50 t/d 16% tiempo: ~ 68-120 t/d Fuente: PMC-CVC Vol. XV 23
  • 24. La Famosa Mancha Negra Aguacero fuerte en la noche anterior en el sur de Cali Condiciones típicas Caudal del río Cauca medio o bajo La Mancha Negra son las aguas residuales y desechos sólidos que recibe el río Cauca especialmente provenientes del Canal Sur. 24
  • 25. Google Earth La mancha negra del Canal Sur Canal Sur con el Río Cauca Imagen de Julio 8 2012 La mancha negra ha crecido más, desde los estudios hechos por CINARA en 2005, esta imagen fue tomada durante un período muy seco en 2012, sin ningún aguacero en el sur de Cali CVC 22 Julio 2012 en el sitio web: Período seco “Recordemos que en junio el nivel del río Cauca registró un 38% por debajo de los niveles históricos de ese mes; factores que unidos acumulan los déficit de meses anteriores dando las primeras alertas de la magnitud de la situación.” 25
  • 26. Hay suficiente agua en el río Cauca para Cali por medio de Salvajina especialmente cuando exista una coordinación efectiva entre la administración de la represa y Emcali. Esta es una propuesta alternativa a las siguientes opciones muy costosas en discusión como:  Una represa en la cuenca del río Cali.  Traer agua desde el río Timba por gravedad  Una represa y planta en la cuenca del río Pance  La segunda fase de la PTAR Cañaveralejo no es necesaria.  Construcción de otra PTAP de agua potable antes de 2025  Construcción de otra PTAR en el sur de Cali.  Nuevos reservorios de emergencia para las PTAPs de Cali.  PTARs nuevas para los municipios de Palmira y Rozo, Candelaria, Yumbo y Jamundí  El cambio en la posición de la bocatoma de PTAPs es un opción dependiendo del progreso con el Canal Sur. 26
  • 27. La separación temprana de las aguas residuales y las aguas lluvias Uno de los conceptos de fondo de esta propuesta es el de separar, lo más temprano que sea posible, las aguas residuales de las aguas lluvias para que los ríos y los canales fluviales estén listos y libres para recibir las aguas de los fuertes aguaceros que serán constantes en el futuro y, al mismo tiempo facilitar el tratamiento de las aguas residuales sin las complicaciones dadas por los caudales muy variables del Canal Sur et al. Con menos caudal en promedio pero con la misma carga orgánica esta propuesta es físicamente y económicamente más viable. 27
  • 28. La cloaca permanente que es el Río Cañaveralejo desde la Sirena http://calienswitch.files.wordpress. com/2008/05/informe-taller-03nov-19-081.pdf 28
  • 29. Típicamente La Sirena Rio Cañaveralejo Los barrios informales de las laderas del sur Cali Estaciones de Bombeo antes del Canal Sur Típicamente Los Polvorines Rio Meléndez 29
  • 30. El barrio Polvorines en la cuenca del río Meléndez Instalando un servicio de alcantarillado doméstico en esta geográfica humana es algo imposible dentro de cualquier escenario de costos. 30
  • 31. Canal Sur con Autopista Sur. Estación de bombeo con desarenadora que bombea las aguas residuales hasta la tubería con sensores que detectan aguas concentradas Tuberías instaladas encima de la ribera del Canal Sur Río Cauca Río Meléndez con Autopista Simón Bolívar con estación de bombeo también Canal Sur Navarro PTAR Palmaseca Las tuberías son relativamente fáciles de instalar en las riberas del Canal Sur. 31
  • 32. El nuevo Jarillón La propuesta en Cali es para instalar la tubería nueva requierida para AR encima de los 17,5 km del nuevo jarillón hasta las estaciones de bombeo existentes cerca del Paso de Comercio y luego vía tuberías nuevas hasta la PTARR cerca de Palmaseca. Conexión con el río Cañaveralejo y el Canal del Ferrocarril. Tubería encima del nuevo jarillón Conexión con el río Melendez. 32
  • 33. Estimaciones provisionales de las nuevas tuberías requeridas para las aguas residuales de Cali Conexiones entre Largo km Diámetro cm Efluente de la PTAR Cañaveralejo bombeada directamente hasta la PTARR Palmaseca (bajo el puente nuevo del Paso del Comercio, la Recta Palmira y la carretera a Rozo) 12,5 180 Tuberías instaladas encima del nuevo jarillón del río Cauca e interconectando las siguientes estaciones de bombeo. EB Canal Sur (2 bombas nuevas requeridas), EB Puerto Mallarino (bombeo existente), EB Floralia (bombeo existente) hasta la EB Puente del Comercio (bombeo existente) 19,0 90 EB Puente del Comercio hasta PTARR Palmaseca (bajo el puente nuevo del Paso del Comercio) vía la Recta Palmira y la carretera a Rozo (con AR de Palmira conectada) 10,2 180 Alturas msnm 953 hasta 950 956 hasta 952 952 hasta 950 33
  • 34. Recuperación del Canal Sur y los Caños de Cali Una ventaja de la remoción de las aguas residuales de los caños y del Canal Sur es que durante períodos más secos la limpieza del fondo y la reparación de las lozas se facilita enormemente (cuando el canal está libre de la mayoría de las aguas) permitiendo un mayor acceso de la maquinaria pesada al fondo del canal. De esta forma los canales limpios funcionarán mejor durante los aguaceros con menos inundaciones. Nota: Cercas paisajísticas a los dos lados del Canal Sur son esenciales en áreas donde hay vertimientos de sólidos y cerca de la Galería Santa Helena y otros. 34
  • 35. La Capacidad de Bombeo de las Aguas Residuales en las Estaciones de Bombeo de Cali, Tipo de Aguas y Capacidad instalada (m3/s) Navarro (Residual) Cañaveralejo (Residual) Aguablanca (Residual) Calipso (Mezcla) Floralia (Mezcla) Paso Comercio (Fluvial) Guaduales (Fluvial) Puerto Mallarino (Fluvial) 8,0 6,0 2,8 4,2 11,0 33,2 8,0 18,0 Las bombas del Paso del Comercio son aptas para hacer eficazmente el bombeo de las aguas residuales concentradas hasta la PTARR Palmaseca. Fuente: Proyecto Switch, 2009, y EMCALI, 2007b 35
  • 36. Rozo 960m El Bombeo El transporte de las aguas residuales por tuberías por gravedad es factible en algunos de los municipios y en otros el costo de bombeo probablemente sea reducido por la existencia de diferencias en altura. El sitio propuesto para la PTARR en Palmaseca es el más bajo en altura de todos los sitios fuentes en este plan. Yumbo 960m PTARR 950m Palmira 1000m Paso de Comercio 952 m Candelaria 966m Zona de Expansión de Cali y Jamundí. Jamundí 980 m 36
  • 37. Rozo 960m Las Tuberías Los entre 90 km de tuberías compartidas por los municipios para una planta regional de biorremediación son de diferentes dimensiones dependiendo de la demanda. Son muy fáciles de instalar paralelas a las principales carreteras de la malla vial y sobre el nuevo jarillón del río Cauca en el caso de Cali. Yumbo 960m PTARR 950m Palmira 1000m Paso de Comercio Candelaria 966m Zona de Expansión de Cali y Jamundí. Jamundí 980 m 37
  • 38. Salinización de las tierras del valle del río Cauca Zona salinizada cerca de Palmaseca de 800 ha aprox. ahora parcialmente colonizada con arbustos pioneros adaptados a suelos salinos/sódicos especialmente Prosopis julifera a la derecha en esta foto y al fondo Zona 10 km al sur oeste de Rozo El uso excesivo de agua en sistemas de riego por gravedad es uno de los factores responsables para la salinización. Hay indicios de que el área plana salinizada en 2013 es mayor a 85,000 ha en el Valle del Cauca geográfico. Ver… http://www.arcgis.com/home/item.html?id=04dd9a96f2fb45c5a7933c737854c4ba Foto: Fredy Martinez, Univalle 38
  • 39. Hay más de 85,000 ha de suelos planos salinizados en el valle plano geográfico del río Cauca de 365,000 ha río Cauca Aeropuerto Palmaseca Vientos del norte o noroeste 90% del tiempo Rozo 4 km Palmaseca Palmaseca Valle del Cauca. Aprox. 800 ha de tierras salinizadas arcillosas tipo montmorillonita, tierras improductivas a bajo costo. 39
  • 40. Los suelos del posible sitio para la PTARR Palmaseca Río Cauca Rozo Palmaseca Yumbo Zona con suelos muy salinos en todo el perfil Río Palmira Zona con suelos moderadamente salinos con menos de 8 dSm-1 y casi libres de sales fuertes en el subsuelo Viento del N 90% tiempo 800 ha aprox. Ver los mapas de CVC y Agustín Codazzi http://www.arcgis.com/home/item.html?id=04dd9a96f2fb45c5a7933c737854c4ba 40
  • 41. El modelo propuesto para la Planta de Biorremediación Regional Tratamiento 1.1 Lagunas Anaeróbicas con ≈60% remoción orgánica 2. Humedal `Construído con ≈ 50% remoción con Sauces Cuatro Etapas de Biorremediación Agua efluente con aprox. 2% del contenido contaminante del afluente 4. Laguna de Juncos como Typha spp. ≈30%remocion 3. Humedal Construído con Caña Brava ≈40% remoción 1 Dr. Miguel Peña CINARA en http://www.bvsde.paho.org/bvsaidis/mexico26/ii-103.pdf 41
  • 42. El estudio de los suelos en Palmaseca  El estudio previo1 de los suelos de EMCALI para la nueva laguna de reserva en Puerto Mallarino indica que los suelos de las riberas del río Cauca son bastante impermeables por razón del alto contenido de arcilla  En una zona de ex-humedales con meandros de los ríos, la arcilla está siempre presente en los suelos superficiales.  Estudios químicos y físicos del suelo obviamente son necesarios antes de la construcción de las lagunas anaeróbicas en Palmaseca.  La tierra arcillosa compactada es un excelente substrato impermeable de muy bajo costo. 1http://emcalinet.emcali.com.co/contratacion/publico/index.php?_a= archivos. descargar&idproceso=1764&idarchivo=1827& 42
  • 43. Tratamiento Primario Tratamiento primario de las aguas residuales regionales en lagunas anaeróbicas Función: Reducir significativamente los materiales orgánicos sólidos y los contaminantes orgánicos solubles de las aguas residuales de la región. 43
  • 44. Las Ventajas y Desventajas de Lagunas Anaeróbicas  Las lagunas anaeróbicas son muy rentables en las tierras baratas  Las lagunas requieren más tierras que las otras alternativas.  Usan menos energía que los otros métodos de tratamiento.  Generalmente son muy simples de operar y mantener.  Pueden manejar flujos intermitentes.  Muy eficaces en eliminación de material orgánico y organismos.  Eficientes en climas tropicales como el valle.  El mantenimiento es crítico para control de zancudos y olores.  No efectivas en remoción de metales pesados y nutrientes.  El efluente a veces contiene algas y requiere control.  Los olores pueden molestar durante floraciones de algas. 44
  • 45. Laguna anaeróbica de un máximo de 12 ha de 4 m de profundidad para las Aguas Residuales del Canal Sur Carga de DBO5 Canal Sur1 (muestras de Marzo 2007)….13,610 kg/día DBO5 capacidad potencial en lagunas 2 ...............~100-300 g /m3/día DBO5 Canal Sur (promedio sin los efectos de aguaceros)……..40 mg/L Capacidad de 1 ha de 4 m de profundidad…………………..3,000 kg/día Capacidad de 5 ha de 4m de profundidad………………..~15,000 kg/día Área mínima de la laguna para el Canal Sur (~15 t/día DBO5)….~ 5 ha Área max. de laguna requerida con caudal de ~1,3 m3/s.………..12 ha Tiempo de residencia hidráulico (TRH) con 12 ha………………….1 día Remoción potencial DBO5 con 1 día de residencia de aguas….. ~70% 1 Informe Ejecutivo Univalle/EMCALI EICE ESP Noviembre 2007 2 Design Manual for Tropical Stabilization Ponds: UNEP/Denmark 2005 45
  • 46. Propuesta para la PTARR Palmaseca Lagunas anaeróbicas de 4 m de profundidad Los estimados 110 toneladas regionales de DBO5 diaria requiere aprox.100 ha mínimo y un día de residencia hidráulica para 70 % remoción (con 150 ha para seguridad). 46
  • 47. Tratamiento Primario Río Cauca Lagunas anaeróbicas de 4m ≈ 150 ha Cuaternaria Lagunas de 1m de polishing AR de ROZO YUMBO AR del AEROPUERTO Zona periférica de amortiguación sin AR Terciaria Humedales construídos de 30 cm Tipo FSLH con Caña Brava Secundaria Aguas residuales de Cali desde la salida de la PTAR existente, el Canal Sur y el resto de los canales con aguas residuales. Humedales construídos tipo FSLH de 25 cm Planta Regional de Biorremediación de Aguas Residuales en 800 ha. 47
  • 48. Tipos de Humedales Construídos FSLH Flujo de Aguas R. ~35 cm Flujo superficial libre horizontal Suelo arcilloso Substrato de tierra FSSH Flujo de Aguas R. Graba ~50 cm Flujo sub-superficial horizontal confinado Substrato impermeabilizado 48
  • 49. Humedales construídos mundialmente de tipo FSLH son muy eficientes y muy económicos donde la tierra no es costosa La eficiencia promedio en remoción de contaminantes en sistemas operacionales de FSLH de 85 sistemas municipales, la mayoría primarios o secundarios, en zonas subtropicales y templadas de Australia, Canada, China, Holanda, Nueva Zelandia, Polonia, Suecia y U.S.A Fuente: Jan Vymazal, Margaret Greenway, Karin Tonderski, Hans Brix, Ülo Mander en Wetlands y Natural Resource Management: Springer 2006 Aguas Afluentes mg/l Aguas Efluentes mg/l Eficiencia de remoción % Mat.Org. DBO5 34,0 9,5 70 Sólidos Suspendidos 53,0 14,4 73 Nitrógeno (N Total) 14,3 4,2 8,4 2,1 52 49 Parámetros Pósforo (P Total) 49
  • 50. Biorremediación de aguas residuales en sistemas de FSLH Tratamiento secundario de las aguas residuales por medio de humedales construídos de tipo Flujo Superficial Libre Horizontal (FSLH) Ventajas de FSLH : Económico para instalar y operar donde la tierra no es muy costosa y donde los suelos son arcillosos, especialmente con arcillas de montmorillonita, los olores con aguas secundarias no son serios, los zancudos son controlados por la macrofauna (sapos etc.), pueden sembrarse árboles y otras especies acuáticas con muy amplio rango de especies adaptadas a humedales, cada una de las especies con sus propias ventajas en la remoción de contaminantes orgánicos e inorgánicos específicos. Desventaja de FSLH: Requerimiento de un área más grande de tierras. Fuente: Jan Vymazal, Margaret Greenway, Karin Tonderski, Hans Brix, Ülo Mander en Wetlands y Natural Resource Management: Springer 2006 50
  • 51. Humedales construídos con Bosque de Árboles Keith G. E. Bolton and Margaret Greenway Water Science and Technology Volume 39, Number 6, pp. 199-206 (8) (1999) Sistema FSLH dominado por árboles de Melaleuca quinquenervia y M. alternifolia en el subtrópico de Australia Afluente: Agua residual doméstica primaria con DBO5 ~60 mg/l Efluente : Remoción Remoción Remoción Remoción de de de de DBO5………………. SST………………... Nitrógeno………….. Coliformes Fecales.. 98% 99% 54%-84% ~99% 51
  • 52. Humedal construído FSLH sembrado con Melaleuca quinquenervia haciendo tratamiento de aguas residuales en Australia www.ipweanswconference.com.au http://gesad.ufsc.br/papers/IWABoltoK. pdf Municipio Bahía de Byron, Australia La calidad del agua residual efluente municipal tratada a nivel secundario en un humedal construído tipo FSLH por medio de resembrados con árboles de especies de los humedales naturales entre 2005 a 2011 http://waterandcarbon.com.au/sewage-treatment/west-byron-integrated-watermanagement-reserve-wetlandales naturales. 2005-2011 Promedio Tot.N mg/L Tot.P mg/L NH4 mg/L DBO5 mg/L Solidos mg/L 0.84 0.17 0.05 2.0 2.0
  • 53. Los sauces son excelentes en suelos salinos Willow vegetation filters for wastewater treatment and soil remediation combined with biomass production. Pär Aronsson y Kurth Perttu The Forestry Chronicle (2001) Vol. 77(2): 293-299 Los humedales construídos sembrados con árboles de rápido crecimiento como los sauces…..están dando unas alternativas muy importantes para el tratamiento de aguas residuales y lixiviados. La capacidad de remoción, especialmente en el caso de nitrógeno, es muy alta, y el ecosistema promueve la denitrificación en la zona radicular. Tiene una absorción altamente selectiva de metales pesados, especialmente cadmio. Además, los sauces tienen una alta tasa de evapotranspiración para facilitar cargas pesadas, por ejemplo, de lixiviados de un basurero……. y en muchos casos los filtros de vegetación son más rentables que los métodos de tratamiento convencionales…….. 53
  • 54. Las Ventajas de los Sauces Willows beyond Wetlands: Uses of Salix species for environmental projects Yulia Kuzovkina and Martin Quigle de Ohio State University  Crecimiento muy eficiente con alta conversión de radiación solar.  Raíces amplias y fibrosas.  Altas tasas de evapotranspiración.  Absorción eficiente de nutrientes, especialmente nitrógeno.  Capacidad para facilitar la denitrificación en la zona radicular.  Tolerancia a suelos saturados en la zona radicular. .  Facilidad de propagación vegetativa desde rebrotes.  Vigoroso restablecimiento después del corte.  Resistencia y acumulación de altos niveles de metales Cr, Cd, Cu, Zn, Ni, Pb, Fe.  Algunas especies de sauces son tolerantes a condiciones de suelos salinos (Ver Hangs. et al. 2011Water, Air, and Soil Pollution (2005) 162:183– 204 http://www.cag.uconn.edu/plsc/plsc/willows.pdf) 54
  • 55. Salix humboldtiana Salix dasyclados X Sauce llorón nativo del valle del río Cauca Sauce de la India tolerante de suelos y aguas salinas
  • 56. Examining the salt tolerance of willow (Salix spp.) bioenergy species for use on salt-affected agricultural lands. Hangs et al. Canadian Journal of Plant Science, 2011, 91(3): 509-517 Sauce de Europa Salix purpurea Sauce de la India Salix dasyclados X Algunas especies de sauces, como esta desde la India, son muy tolerantes a condiciones de suelos salinos con 8 dS/m , http://pubs.aic.ca/doi/full/10.4141/cjps10135 56
  • 57. Use of constructed wetland systems with Arundo donax for polishing high salinity tannery wastewater Cristina Calheiros and Hans Brix et al.1 Arundo donax…Caña Brava La caña brava es resistente a la salinidad y es utilizada para la biorremediación de aguas residuales salinas. 1https://www.researchgate.net/publication/51828861_Use_of_constructed_wetland_systems_wi th_Arundo_and_Sarcocornia_for_polishing_high_salinity_tannery_wastewater?ev=prf_pub 57
  • 58. Desde la PTARR… Las aguas efluentes tratadas puede ser vertidas al río Cauca o usadas para riego con menos de 4 mg por litro de DBO5, casi cero de SST y muy bajos contenidos de N+P+K, Cadmio, Plomo y Mercurio et al. Los sapos et al. hacen control de los zancudos Tratamiento Etapa 4 con 100 ha de lagunas abiertas de polishing de 100 cm de profundidad sembradas o invadidos 58
  • 59. Tratamiento Primario Río Cauca Lagunas anaeróbicas de 4m Disponible ≈ 250 ha Cuaternaria Lagunas de 1m de polishing con macrofitos especialmente juncos como Typha en ≈100 ha Estimada provisional máximo de 150 ha suficiente en 2013 AR del ROZO YUMBO AR del Aeropuerto Zona periférica de amortiguación sin AR sembrada con árboles tolerantes de suelos salinos en ≈120 ha Terciaria Humedales construídos de 30 cm Tipo FSLH, sembrados con la Caña Brava en ≈100 ha Aguas residuales de Cali desde la salida de la PTAR existente, el Canal Sur y el resto de los canales con aguas residuales. AR Parque del Valle Secundaria Humedales construídos tipo FSLH de 25 cm sembrados con sauces tolerantes de sal en ≈ 200 ha Planta Regional de Biorremediación de Aguas Residuales en 800 ha. 59
  • 60. El concepto general es para una planta regional de biorremediación con niveles primario, secundario, terciario y cuaternario de tratamiento de aguas residuales en aprox. 800 ha de tierras salinizadas. Obviamente estos son conceptos preliminares y los componentes son ideas para investigar y refinar especialmente con relación a las posibles alternativas. 60
  • 61. El problema de los olores Aireación muy superficial (5 a 10 mm) de las lagunas anaeróbicas vía equipos flotantes automáticos con paneles solares es una excelente manera para reducir al mínimo los olores y los zancudos, pero solamente donde no haya nata de grasas presente. http://cat.inist.fr/?aModele=afficheN&cpsidt=2648948 http://www.reliantwater.us.com/Assets/PDF/WQA%20Ind%20Lagoon%20Concept%20Paper.pdf https://www.usabluebook.com/p-334113-aeromix-lumenaer-se-aerator-solar-and-electric-power.aspx http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925857403001058 61
  • 62. Análisis de Aguas Residuales del Canal Sur Fuente: Proyecto PMC/CVC pH....6.8-7.0 DBO5 mg/l ….6,9 hasta 66,4 DQO mg/l 18,3 hasta 190,0 SST mg/l…..21,0 hasta 192,5 Cd mg/l… < 0,03 Pb mg/l…. 0,29 Cr mg/l…. 0,40 (Alto) Hg mg/l…. 2,48 (Alto) Grasas/Aceites….. 3.8 hasta 90,5 mg/l 62
  • 63. La eficiencia de una combinación de lagunas anaeróbicas y humedales construídos aeróbicos en las zonas tropicales como el Valle del Cauca.  Las lagunas anaeróbicas funcionan en condiciones favorables para el desarrollo de bacterias metanogénicas con rango óptimo entre 25o a 40ºC. La actividad anaeróbica disminuye rápidamente a temperaturas por debajo de 15o C.  Las lagunas anaeróbicas funcionan mejor con un pH entre 6,6 a 7,6 pero más de pH 6,2.  La alcalinidad debe estar comprendida entre 1,000 a 5,000 mg/L  Los humedales construídos son aeróbicos con temperatura óptima más baja que las lagunas por razón a que el contenido de oxígeno es bajo en las aguas calientes.  Los humedales con la sombra de árboles en el valle tienen temperaturas estimadas de aguas residuales entre 22oC y 23oC.  La temperatura promedio ambiental de Palmaseca está entre 240 y 25o C a 950 msnm, es una condición casi perfecta para una combinación de sistemas eficientes de biorremediaciones anaeróbicas y luego aeróbicas para todo el año. http://water.epa.gov/scitech/wastetech/upload/2002_10_15_mtb_alagoons.pdf 63
  • 64. La coordinación e integración con la reconstrucción del nuevo jarillón es crítica
  • 65. Los Costos El concepto del autor es que hay soluciones para esta región del valle que demandan muchísimo menos de los anunciados USD $240 millones necesarios solamente para construir la segunda fase de la PTAR y luego los muy altos costos de la operación de una planta de lodos activados incluyendo la disposición de los residuos sólidos contaminados. Las primeras estimaciones del costo de esta alternativa de biorremediación regional están entre USD $70 y $80 millones. Los costos operacionales y mantenimiento son estimados en menos del 10% con relación a la alternativa convencional 65
  • 66. Posible sitio para la PTARR Palmaseca El precio promedio por hectárea de las tierras agrícolas del valle geográfico plano en 2013 es del orden de $45 millones de pesos, pero el precio real de estas tierras salinizadas, teniendo en consideración la muy baja o nula productividad, es del orden máximo de $15 millones por hectárea, para un máximo de ~$7millones USD para las 800 hectáreas. 66
  • 67. Sitio para Fase 2 Canal Fluvial: Una Cloaca Fétida Foto aérea de la planta PTAR Cañaveralejo (Agosto 2000) Los canales cloacas fétidos al frente de la PTAR van a quedar igual después de la inversión de más de $240 millones de dólares para construir la Fase 2.
  • 68. 1,8 km sureste de la PTARR Palmseca El Estadio de Palmaseca puede ser el centro de un parque recreativo y educacional más grande para los caleños y palmireños (vía conexión con el MIO) con apoyo de riego (usando aguas tratadas) de los suelos salinizados del sitio para sembrar el pasto muy bonito de Paspalum vaginatum (resistente a la sal) y los magníficos Samanes. 68
  • 69. Club Campestre para los estratos 1 a 3 Cali y el Valle del Cauca necesitan más espacios naturales, recreacionales y educacionales para los habitantes con menos recursos económicos. 69
  • 70. “El esfuerzo de poner la casa en orden ha generado un ambiente de confianza y apertura al sector privado que hoy vemos con satisfacción, y es destacado por una publicación de la talla del Financial Times”, afirmó el alcalde, Rodrigo Guerrero Velasco (marzo 8, 2013) El concepto del autor ……. Sin agua potable de muy buena calidad y disponible constantemente, este futuro muy promisorio es un sueño imposible de realizar. 70
  • 71. Cali necesita respuestas urgentes y la formulación de un plan rápidamente alcanzable para solucionar los problemas sanitarios de la cuidad. La situación es crítica en este momento, especialmente antes de las decisiones finales relacionadas con la construcción de la segunda fase de la PTAR y el nuevo jarillón de Cali, antes de la construcción de la PTAR de Palmira y antes del próximo evento severo de El Niño Gracias drlaing99@hotmail.com 71