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Tratamiento de aguas. momento colectivo. wiki 7

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TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
Actividad colectiva
ARIEL OLMEDO HERNÁNDEZ ALZATE
ISIS PATRICIA HERRERA PÉREZ
DEYA AMPARO ...
RESUMEN
En el presente documento se ha consolidado información relacionada con el
tratamiento de aguas residuales, con los...
INTRODUCCIÓN
Todas las necesidades sociales y económicas del hombre, sean o no en comunidad,
generan desechos de tipo orgá...
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Ensayo colectivo, en la temática Tratamiento de Aguas Residuales, en el contexto Colombiano y ajustado a las tendencias actuales relacionadas con las tecnologías emergentes, que apuntan a mejorar las condiciones del Desarrollo Sostenible.

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Tratamiento de aguas. momento colectivo. wiki 7

  1. 1. TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Actividad colectiva ARIEL OLMEDO HERNÁNDEZ ALZATE ISIS PATRICIA HERRERA PÉREZ DEYA AMPARO PÉREZ ZÚÑIGA MAIRALEJANDRA RAMÍREZ CUENCA HENRY REYES PINEDA Docente UNIVERSIDAD DE MANIZALES MAESTRÍA EN DESARROLLO SOSTENIBLE Y MEDIO AMBIENTE MÓDULO MANEJO INTEGRADO DEL AGUA COHORTE 19 2018
  2. 2. RESUMEN En el presente documento se ha consolidado información relacionada con el tratamiento de aguas residuales, con los aportes de cada uno de los integrantes, desde cada una de sus perspectivas y especialidades. Se inicia con un abordaje a las políticas nacionales, un marco histórico que ha ido evolucionando, posteriormente se enuncian conceptos generales sobre las aguas residuales, características y sus tratamientos principales, sus ventajas y desventajas, su aplicación en procesos comunitarios y se evidencian aspectos que inciden en la construcción de propuestas desde el nivel comunitario e institucional para el manejo adecuado del recurso hídrico tanto a nivel urbano como rural. Se finaliza con la exposición de las nuevas tendencias en las tecnologías y procesos emergentes ajustadas para estas actividades, que permiten aumentar la eficiencia de los mismos. Se propone un caso específico del departamento del Caquetá. En equipo se analizan aspectos teóricos, las diferentes estrategias que existen de acuerdo con la normatividad vigente sobre el tratamiento de las aguas residuales y su aplicabilidad y a la luz de las realidades se sintetizan las ideas, se proponen alternativas de mitigación para ajustarlos a los entornos y socializarlos en las comunidades con las que se tiene contacto.
  3. 3. INTRODUCCIÓN Todas las necesidades sociales y económicas del hombre, sean o no en comunidad, generan desechos de tipo orgánicos e inorgánicos líquidos y sólidos; la descarga de aguas residuales domésticas y los vertimientos agropecuarios están contaminando los ríos, las aguas subterráneas, los humedales y las represas de agua, causando un grave daño al medio ambiente y a la salud humana; normalmente, parte de la solución de los problemas de calidad del agua están en la ejecución de obras de saneamiento como conducciones para cambiar los sitios de vertimiento o plantas de tratamiento para las aguas residuales, obras que son responsabilidad de los que hacen el vertimiento pero que pueden tener dificultades institucionales, financieras y sociales para su ejecución, como ocurre con las aguas residuales urbanas en muchas zonas del país; un sistema adecuado de evacuación de las aguas servidas y disposición de las excretas, reduce en niveles mínimos los casos de enfermedades gastrointestinales y dérmicas de la población, así como el grado de contaminación del medio físico y biológico. En el desarrollo del presente informe, se realiza una exploración, análisis y discusión de las diferentes técnicas de tratamiento de aguas residuales, para identificar las que se acogen a los diferentes escenarios reales como el de Caquetá, y cuáles son sus requerimientos básicos, para que dentro de nuestro rol se disponga de herramientas conceptuales y de experiencia, que permita tener criterio para aplicarlas en las comunidades, equipos y empresarios.
  4. 4. OBJETIVOS General Identificar los fundamentos, principales procesos de tratamiento de aguas residuales y su aplicación en las políticas que rigen el tratamiento de las aguas residuales en Colombia. Específicos Definir los conceptos y fundamentos alrededor de las aguas residuales y sus tratamientos para su disposición final. Identificar los sistemas de tratamiento y vertimiento de las aguas residuales domésticas e industriales en Colombia y las normas que se han generado para su control. Revisar las alternativas para el reúso de las aguas tratadas y los subproductos que estas originan, sus ventajas y desventajas en las diferentes aplicaciones de la sociedad industrial. Analizar la situación de Colombia frente a los diferentes tratamientos que brinda a sus aguas para la descontaminación de las mismas y como se contribuye de esta forma a la conservación del recurso hídrico.
  5. 5. MARCO TEÓRICO Y DISCUSIÓN Contexto histórico del tratamiento de Aguas Residuales (AR) El tratamiento de aguas residuales ha sido una necesidad del hombre, sin embargo es una práctica colectiva reciente (finales del siglo XIX), y hay indicios que solo en la edad media se diseñaron espacios para recolección de aguas domésticas residuales; la aparición de epidemias en ciudades donde se albergaban las poblaciones pudo acelerar la implementación inicial de alcantarillas y su evolución pasando por la construcción de letrinas públicas o comunes, tuberías para disminuir el impacto a los sistemas de disposición final de residuos líquidos, hasta llegar a los sistemas de alcantarillado, construcciones modernas, los procesos de tratamiento de las aguas residuales, el diseño de plantas de tratamiento, sus fundamentos, filosofía de manejo y su impulso a través de proyectos de desarrollo, estudios y proyecciones básicos en los gobiernos actuales de una localidad (Valdés y Vázquez, 2003). De acuerdo con lo anterior, se pueden analizar dos aspectos, el primero es visualizar que la situación de las aguas residuales y su manejo se genera en el momento en que se concentra y se establece una población, con el incremento de la misma los riesgos y las exigencias van a ser mayores; según datos del Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente – UNEP en el 2009, que indicaron que la población mundial para el año 2025 será 7.200 personas y más del 75% se concentra en las ciudades (Torres, 2012), las estimaciones de las Naciones Unidas por su parte y para este mismo periodo indican que esta será de 8.500 millones de personas (Melendi, 2015); estos datos alarmantes con tendencia al aumento no solo son una base de datos, indican cambios en las dinámicas poblacionales y precisan en que los gobiernos deben exigir a grupos, empresas y comunidades que visualicen el tratamiento de las aguas como un proceso que debe ser tenido en cuenta como contraprestación a su extracción de la naturaleza todo lo anterior en pro de la conservación del recurso. Situación del tratamiento de aguas residuales en Colombia El CONPES 3177 de 2002 informa que los cuerpos hídricos del país son receptores de vertimientos de aguas residuales y su calidad se ve afectada principalmente por los vertimientos no controlados provenientes del sector agropecuario, doméstico e industrial, sin embargo no existe un diagnóstico confiable sobre contaminación
  6. 6. doméstica a escala nacional, ni información suficiente sobre el estado del recurso hídrico que considere elementos como la capacidad de asimilación del cuerpo receptor y el efecto nocivo real de los vertimientos. Los vertimientos de aguas residuales de los centros urbanos se estiman en 67 m3/s, donde Bogotá representa el 15%, Antioquia 13%, Valle del Cauca 10% y los demás departamentos están por debajo del 5%. El impacto que generan estos vertimientos varía a lo largo del país, dependiendo del volumen de los vertimientos puntuales frente a la capacidad de asimilación de los cuerpos de agua donde se vierten. Entre los casos de impacto más conocidos se encuentran las descargas domésticas de Bogotá al humedal Juan Amarillo y el río Fucha. La construcción de sistemas de tratamientos de aguas en Colombia es una práctica relativamente reciente; para el 2002 existían 237 plantas de tratamiento de aguas residuales domésticas construidas en 235 municipios, que tratan cerca del 8% de los vertimientos producidos por éstos. Sin embargo, gran parte de estos sistemas de tratamiento de aguas residuales presentaban deficiencias en cuanto a su capacidad y no cumplen con el proceso completo de tratamiento. De acuerdo con la UNICEF (2014), Colombia avanzó hacia el 10% de las aguas residuales a pesar de contar con una capacidad instalada que alcanzaría el 20%., y menos de la cuarta parte de los municipios de 21 departamentos analizados cuentan con una planta de tratamiento de aguas residuales. Actualmente existen 562 sistemas instalados en diferentes municipios, cifra que al compararse con lo registrado en el 2002 no muestra una evolución significativa en la instalación de estos sistemas. Lamentablemente, no todos los sistemas tratan la totalidad del agua residual producida: se estima que solo un 10% de los sistemas construidos tienen un adecuado funcionamiento. La tendencia en cuanto a sistemas de tratamiento de aguas en Colombia es la utilización de tratamientos secundarios, como la construcción de lagunas de estabilización (44%), sistemas de aireación extendida (9.4%) y filtros biológicos (7%). Los diagnósticos realizados evidencian que en la mayoría de municipios, principalmente de la zona andina, se vierten directamente las aguas residuales a los
  7. 7. cuerpos de agua ubicados dentro del perímetro urbano. Esto constituye un factor de complejidad y una prioridad para que se plantee inicialmente una solución que permita recuperar estos cuerpos receptores urbanos a un costo razonable. Normas de regulación para el Tratamiento de agua en Colombia El tratamiento de aguas residuales y su vertimiento cuenta con una amplia normatividad que permite regular las actuaciones de los actores institucionales que participan en el diseño, formulación, aplicación de los mecanismos económicos como la tasa retributiva, y de planeación, las cuales se ciñen a los Decretos, Leyes, Resoluciones y la metodología emanada del Ministerio Ambiente y Desarrollo Sostenible de las cuales se detallan a continuación: Constitución Política Nacional: Artículos 78,79 y 80, Establece que el estado tiene entre otros deberes, los de proteger la diversidad e integridad de ambiente. Fomentar la educación ambiental; prevenir y controlar los factores de deterioro ambiental; interponer las sanciones legales y exigir la reparación de daños causados al ambiente. Decreto–Ley 2811 de 1974. Código Nacional de los Recursos Naturales renovables de Protección al Medio Ambiente. Contiene las acciones de prevención y control de la contaminación del agua, para garantizar la calidad del agua para su uso posterior. Ley 99 de 1993: Encarga a los municipios la función específica de ejecutar proyectos de corrientes o depósitos de agua afectados por los vertimientos municipales. Crea la tasa retributiva por vertimientos líquidos puntuales a los cuerpos de agua. Ley 142 de 1994 Régimen de los servicios públicos domiciliarios. Establece la competencia de los municipios para asegurar la prestación del servicio domiciliarios de alcantarillado, incluye el tratamiento y disposición final de las aguas residuales. Ley 388 de 1997 planes de ordenamiento territorial: Es el instrumento básico para desarrollar el proceso de ordenamiento del territorio municipal. La ejecución de obras de agua potable y saneamiento básico deben ejecutarse con sujeción al Plan de Ordenamiento Territorial (POT), aprobado en cada municipio. Ley 373 de 1997: Uso Eficiente y Ahorro del Agua. Constituye a la disminución de aguas residuales, y fomenta el desarrollo del reúso de las aguas residuales como una alternativa de bajo costo que debe ser valorado.
  8. 8. Resolución 372 de 1998: por la cual se actualiza las tarifas mínimas de las tasas retributivas por vertimiento líquido, estableciendo los valores para DBO5 y SST, los cuales se incrementarán anualmente conforme al índice de precio al consumidor IPC. Documento CONPES 3177 de 2002, Define las acciones prioritarias y los lineamientos para la formulación del Plan Nacional de Manejo de Aguas Residuales (PMAR) con el fin de promover el mejoramiento de la calidad del recurso hídrico. Resolución 1433 de 2004: Por la cual se reglamenta el artículo 12 del decreto 3100 de 2003, sobre los Planes de Saneamiento y Manejo de Vertimientos, PSMV. Resolución 2145 de 2005: Por la cual se modifica parcialmente la Resolución 1433 de 2004 sobre Planes de Saneamiento y Manejo de Vertimientos, PSMV. Decreto 3930 de 2010 Por el cual se reglamenta parcialmente el Título I de la Ley 9ª de 1979, así como el Capítulo II del Título VI -Parte III- Libro II del Decreto-ley 2811 de 1974 en cuanto a usos del agua y residuos líquidos y se dictan otras disposiciones, Establece las disposiciones relacionadas con los usos del recurso hídrico, el Ordenamiento del Recurso Hídrico y los vertimientos al recurso hídrico, al suelo y a los alcantarillados. Decreto 4728 de 2010: Modifica los artículos 28, 34, 35, 52, 54, 61, 77 y 78 y deroga el numeral 21 del artículo 42 del Decreto 3930 de 2010 Decreto 2667 DE 2012: Por el cual se reglamenta la tasa retributiva por la utilización directa e indirecta del agua como receptor de los vertimientos puntuales. Decreto 1640 de 2012: Por medio del cual se reglamentan los instrumentos para la planificación, ordenación y manejo de las cuencas hidrográficas y acuíferos. Resolución 1207 de 2014: se toman disposiciones para el reúso de aguas tratadas. Resolución 0631 de 2015: Establece los parámetros y valores límites máximos permisibles en los vertimientos puntuales a cuerpos de agua superficiales y a los sistemas de alcantarillado público Resolución 0330 de 2017: Se adopta el Reglamento Técnico para el Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico – RAS: reglamenta los requisitos técnicos que se deben cumplir en las etapas de diseño construcción, puesta en marcha, operación, mantenimiento y rehabilitación de la infraestructura relacionada con los servicios públicos de acueducto, alcantarillado y aseo Planes de Saneamiento y Manejo de Vertimiento - PSMV. Es un instrumento de planificación para concentrar la gestión del saneamiento básico y ambiental de un municipio, y sobre el cual la autoridad ambiental ejercerá un estricto control, a partir
  9. 9. de la resolución 1433 de 2004 se establece la metodología y los plazos para la presentación de los PSMV; en él se definen una serie de programas y proyectos necesarios para lograr un saneamiento y tratamiento de los vertimientos de aguas residuales. Desde el planteamiento de los PSMV, y su ejecución, la entidad prestadora del servicio presenta semestralmente informes de avances de acuerdo a los programas, proyectos y actividades planteadas. Anualmente se deberá presentar un informe sobre el cumplimiento de la meta global planteada por el municipio en el PSMV y la Autoridad Ambiental y cada 5 años la autoridad ambiental revisará la meta global, según metodología propuesta por el Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible; si el municipio alcanza la meta, el factor de ajuste a uno y se inicia un nuevo quinquenio. Si no se alcanza la meta, el nuevo quinquenio se inicia con el valor con el que terminó el factor regional en el quinquenio anterior. Métodos para tratar aguas residuales Los métodos para tratar las aguas se clasifican en tres grandes grupos y estos son: Métodos físicos: evolucionaron por observaciones directas del hombre en la naturaleza, los primeros en ser usados para el tratamiento de aguas residuales. Entre ellos se encuentran: La sedimentación, flotación, filtración y la transferencia de gas. Métodos químicos: se clasifican en precipitación, absorción y desinfección. Métodos biológicos: se presenta principalmente para remover las sustancias orgánicas biodegradables en el agua residual. De acuerdo al Reglamento técnico de Agua y Saneamiento RAS los sistemas de tratamiento de aguas residuales se clasifican desde el origen de producción y los centralizados el cual aplica para centros urbanos. Según su origen: Son aquellos que se utilizan en lugares aislados, donde no existen redes de alcantarillado, o donde se requiere remover la cantidad de sólidos suspendidos antes de verter el agua residual al sistema de alcantarillado, Según su origen, las aguas residuales se pueden clasificar como domésticas e industriales. Tipos de tratamiento en el origen 1. Trampas de grasa: Son tanques pequeños de flotación donde la grasa sale a la superficie, y es retenida mientras el agua aclarada sale por una descarga inferior. No lleva partes mecánicas y el diseño es parecido al de un tanque séptico.
  10. 10. 2. Tanque séptico Son tanques generalmente subterráneos, sellados, diseñados y construidos para el saneamiento rural. Deben llevar un sistema de postratamiento. Se recomiendan solamente para: Áreas desprovistas de redes públicas de alcantarillados. Alternativa de tratamiento de aguas residuales en áreas que cuentan con redes de alcantarillado locales. Los efluentes a tanques sépticos no deben ser dispuestos directamente en un cuerpo de agua superficial. Deben ser tratados adicionalmente para mejorar la calidad del vertimiento. 3. Pos tratamientos ● Campo de infiltración Consiste en una serie de trincheras angostas y relativamente superficiales rellenadas con un medio poroso (normalmente grava). ● Filtros intermitentes La filtración intermitente puede definirse como la aplicación intermitente de agua residual previamente sedimentada, como el efluente de un pozo séptico, en un lecho de material granular (arena, grava, entre otros) que es drenado para recoger y descargar el efluente final. ● Humedales artificiales de flujo sumergido: Los humedales deben localizarse aguas abajo de un tanque séptico. Para esto, debe hacerse una evaluación de las características del suelo, localización de cuerpos de agua, topografía, localización geográfica, líneas de propiedad y vegetación existente para localizar adecuadamente el humedal. ● Filtros sumergidos aireados: Proceso de tratamiento de aguas residuales que utiliza un medio sumergido en el reactor para la fijación de los microorganismos; el aire se suministra a través de un equipo de aireación. Se caracteriza por la capacidad de fijar grandes cantidades de microorganismos en la superficie del medio y reducir el volumen del reactor biológico, permitiendo una depuración avanzada de las aguas residuales sin necesidad de recircular los lodos, como sucede en el proceso de lodos activados. ● Tanques Imhoff: O tanques de doble acción. Se dividen en tres cámaras que son: 1. La sección superior, que se conoce como cámara de sedimentación. 2. La sección inferior, que se conoce como cámara de digestión de lodos 3. El respiradero y cámara de natas o área de ventilación del gas. El tanque Imhoff generalmente se utiliza para poblaciones tributarias de 5,000 personas o menos. ● Lagunas de Oxidación o de Estabilización: son depósitos construidos mediante la excavación y compactación de la tierra que almacenan agua de cualquier calidad
  11. 11. por un periodo determinado, por lo lo general, están constituidos por tres lagunas: la primera anaeróbica, la segunda facultativa y la tercera aeróbica. Sistemas de tratamientos Centralizados 1. Pretratamientos ● Rejillas. ● Remoción de grasas ● Desarenadores 2. Tratamiento Primario: Son aquellos que eliminan los sólidos en suspensión presentes en el agua residual. Los principales procesos físico-químicos que pueden ser incluidos en el tratamiento primario son los siguientes: sedimentación, flotación, coagulación – floculación y filtración. ● Sedimentadores primarios El objeto de este tratamiento es básicamente la remoción de los sólidos suspendidos y DBO en las aguas residuales, mediante el proceso físico de asentamiento en tanques de sedimentación. La forma de los equipos donde llevar a cabo la sedimentación es variable, en función de las características de las partículas a sedimentar (tamaño, forma, concentración, densidad, entre otros), se distinguen los sedimentadores rectangulares, circulares y lamelares: ● Flotación: Proceso físico fundamentado en la diferencia de densidades. La flotación permite separar la materia sólida o líquida de menor densidad que la del fluido, por ascenso de ésta hasta la superficie del fluido, se tienen dos sistemas de flotación: Flotación por aire disuelto (DAF) y Flotación por aire inducido ● Coagulación – Floculación En muchos casos parte de la materia en suspensión está formada por partículas de muy pequeño tamaño, lo que conforma una suspensión coloidal. Estas suspensiones coloidales suelen ser muy estables, en muchas ocasiones debido a interacciones eléctricas entre las partículas. Por tanto tienen una velocidad de sedimentación extremadamente lenta, por lo que haría inviable un tratamiento mecánico clásico. ● Tamices 3. Tratamiento Secundario: Los procesos biológicos, o secundarios, se emplean para convertir la materia orgánica fina coloidal y disuelta en el agua residual en floc biológico sedimentable y sólidos inorgánicos que pueden ser removidos en tanques de
  12. 12. sedimentación. Estos procesos se emplean junto con procesos físicos y químicos para el tratamiento preliminar y primario del agua residual. ● Lodos activados: El proceso de lodos activados y sus varias modificaciones pueden ser usados cuando las aguas residuales puedan responder a un tratamiento biológico. Este proceso requiere atención cuidadosa y una operación de supervisión competente, incluido un control rutinario de laboratorio. ● Filtros percoladores: Un filtro percolador consiste en un tanque que contiene un lecho de material grueso, compuesto de materiales sintéticos o piedras de diversas formas, de alta relación área/volumen, sobre el cual son aplicadas las aguas residuales por medio de brazos distribuidores fijos o móviles. Alrededor de este lecho se encuentra adherida una población bacterial que descompone las aguas residuales a medida que éstas percolan hacia el fondo del tanque. ● 4. Tratamientos Anaerobios: Es el proceso de degradación de la materia orgánica por la acción coordinada de microorganismos, en ausencia de oxígeno u otros agentes oxidantes fuertes (SO= 4, NO= 3, entre otros.). Como subproducto de ella se obtiene biogás, cuya composición básica es metano CH4 y dióxido de carbono CO2 en un 95%, pero con la presencia adicional de nitrógeno, hidrógeno, amoníaco y sulfuro de hidrógeno, usualmente en proporciones inferiores al 1%. Los sistemas anaerobios para aguas residuales municipales deben tener las siguientes componentes: rejillas, desarenadores, estructura de repartición de flujo medidor de caudal, reactores, manejo de lodos y lechos de secado, manejo de biogás y postratamientos. Los reactores más usados para el tratamiento de las aguas residuales municipales son: ● Reactor UASB (RAFA): Anaerobio de flujo ascendente en manto de lodos. En este tipo de reactor el agua es introducida por el fondo del reactor a través de unas boquillas uniformemente distribuidas, pasa a través de un manto de lodos y posee una estructura de sedimentación integrada al mismo tanque que permite el retorno de los lodos de manera natural al espacio de reacción inferior. ● Reactor anaerobio de flujo pistón (RAP): Es una modificación del reactor anaerobio de pantallas en el cual se permite que la superficie de interfase líquido- gas esté en contacto directo con la atmósfera natural. También se adiciona un lecho de empaquetamiento para mejorar la distribución hidráulica del flujo y evitar la compactación de la biomasa. Posee un comportamiento final de sedimentación.
  13. 13. ● Filtros anaerobios: En este tipo de reactores existe un medio de soporte fijo inerte al cual crecen adheridos los microorganismos. El agua residual puede tener un flujo vertical ascendente o descendente a través de la cámara. Usualmente no tiene un comportamiento final de sedimentación. 5. Lagunas de oxidación o de estabilización: El tratamiento por lagunas de estabilización puede ser aplicable en los casos en los cuales la biomasa de algas y los nutrientes que se descargan en el efluente puedan ser asimilados sin problema por el cuerpo receptor. ● Lagunas anaerobias: Debido a las altas cargas que soporta este tipo de unidades de tratamiento y a las eficiencias reducidas, se hace necesario el tratamiento posterior, generalmente por unidades de lagunas facultativas en serie, para alcanzar el grado de tratamiento requerido. ● Lagunas aireadas: Se distinguen dos tipos lagunas aireadas de mezcla completa y lagunas aireadas facultativas. Debe ser seguida por una laguna facultativa. ● Laguna facultativa: Las características principales de este tipo de lagunas son el comensalismo entre las algas y bacterias en el estrato superior y la descomposición anaerobia de los sólidos sedimentados en el fondo. ● Laguna de maduración: Las lagunas de maduración deben dimensionarse para alcanzar la remoción bacteriana necesaria de acuerdo a los criterios de calidad exigidos. Debe tenerse en cuenta la remoción lograda en los sistemas de tratamiento que anteceden. 5. Desinfección: El proceso de desinfección debe realizarse en el efluente de plantas de tratamiento cuando éste último pueda crear peligros de salud en las comunidades aguas abajo de la descarga. El proceso de desinfección que se utilice debe seleccionarse después de la debida consideración de: Caudal de aguas residuales a tratar Calidad final deseada de desinfección, se tiene dos procesos de desinfección cloración y la radiación ultravioleta Tratamientos terciarios y nuevas tendencias en el manejo de las aguas residuales Tiene el objetivo de remover contaminantes específicos, usualmente tóxicos o compuestos no biodegradables o aún la remoción complementaria de contaminantes no suficientemente removidos en el tratamiento secundario. Fitorremediación. Según la Agencia de Protección Ambiental - EPA (1996) se caracterizan por ser una práctica de limpieza pasiva que aprovecha la capacidad de las
  14. 14. plantas, que actúan como trampas o filtros biológicos, y la energía solar para el tratamiento contaminantes del medio ambiente, los cuales son fijados en sus raíces y tallos o metabolizándolos tal como lo hacen los microorganismos, para convertirlos en compuestos menos peligrosos y estables (Peña, 2001, citado por Arias, et al, 2010). Se distinguen diferentes tipos de fitorremediación, como se explica en el Cuadro 1. Cuadro 1. Procesos de Fitorremediación Tipo Proceso involucrado Contaminante Fitoextracción Los contaminantes se concentran en las partes aéreas principalmente. Co, Cd, Cr, Ni, Hg, Pb, Se, Zn Rizofiltración Las raíces absorben, precipitan o concentran los compuestos Co, Cd, Cr, Ni, Hg, Pb-Se, Zn, isótopos radiactivos y compuestos fenólicos Fitoestabilización Reducen la movilidad del residuo y evitan su paso a capas subterráneas o al aire Lagunas de desecho de yacimientos mineros. Compuestos fenólicos y clorados Fitoestimulación Los exudados radiculares promueven el crecimiento de hongos y bacterias degradativos Hidrocarburos derivados de petróleo y poli aromáticos, benceno, tolueno, atrazina. Aguas residuales agropecuarias Fitovolatilización Las plantas captan y modifican los contaminantes y los liberan a la atmósfera por transpiración Aguas residuales agropecuarias, aguas con Hg, y solvente clorados (tri y tetra clorometano) Fitodegradación Las plantas almacenan y degradan compuestos orgánicos a productos menos o no tóxicos Residuos agropecuarias, municiones (nitrobenceno, nitrotolueno), pesticida fosfatados, fenoles, nitrilos, entre otros Fuente: Raigosa, citado por Arias, 2010 La Electrocoagulación. Alternativa para el tratamiento de aguas residuales y su remoción de grasas, aceites y emulsiones de manera significativa. La electrocoagulación es un proceso que aplica los principios de la coagulación–floculación en un reactor electrolítico. El fundamento de la operación radica en que las partículas que se hallan en suspensión en el agua tienen un carácter eléctrico que las hace recolectora de iones de carga opuesta, formando agregados más grandes llamados “flocs”, los cuales por su mayor peso sedimentarán por gravedad. Oxidación Fotocatalítica. La fotocatálisis es importante en la eliminación del color estructuras polifenólicas que no pueden ser eliminados con las técnicas comúnmente utilizadas en los procesos primario y secundario. Los procesos de oxidación permiten destruir una gran variedad de compuestos tóxicos que son persistentes a la degradación natural. La fotocatálisis heterogénea mediada por TiO2 y la fotooxidación mediada por compuestos
  15. 15. férricos son dos alternativas atractivas para el tratamiento de aguas sistema. En el Cuadro 2. Se identifican las características fundamentales de los procesos en avance: Cuadro 2. Procesos foto oxidativos Proceso Características Fotólisis Se genera degradación compuestos orgánicos e inorgánicos en presencia de radiación ultravioleta a 210 – 230 nm, generando radicales libres. Es indispensable la presencia de oxígeno disuelto para tener compuestos estables. Se utilizan lámparas de mercurio Fotooxidación Están presentes agentes oxidantes como el ozono y el peróxido de hidrógeno. El mecanismo de este proceso es la ruptura de enlaces O-O en presencia la luz UV. Se forman radicales intermedios y radicales libres. Se generan reacciones de transferencia de electrones Fotocatálisis con Fentón Al proceso de exposición a la luz UV se adiciona hierro como catalizador en presencia de peróxido de hidrógeno (reactivo Fentón) como agente oxidante a pH ácido. Se favorece la degradación de contaminantes orgánicos, alifáticos y aromáticos. Se deben separar y se debe usar sales fluoruro, bromuro y yoduro Fotocatálisis heterogénea con TIO2 Se emplean semiconductores sólidos en suspensión acuosa o gaseosa como fotesensibilizadores como: Al2, ZnO, Fe2O3 y TIO2. El último no es tóxico, estable en solución acuosa y su costo es bajo. La degradación de los compuestos orgánicos se da por transferencia electromagnética. La radiación es inferior a 400 nm. Destruye sustancias y compuesto tóxicos, formando agua, CO2 y ácidos orgánicos simples y el aporte de energía es pequeño Colector o reactor solar El diseño de los reactores ha estado enfocado a la fotocatálisis heterogénea. Su diseño permite transformar la radiación solar en energía térmica concentrada con espejos parabólicos en contacto con un tubo en donde se albergan las aguas residuales Fuente: Adaptación de Garcés, Mejía y Santamaría, 2004 Otras alternativas y tendencias en el tratamiento de aguas residuales Los procesos de la filtración lenta con arena es utilizada más a menudo como una aplicación de agua potable, pero puede—bajo condiciones propicias—ser también utilizada para el control de aguas residuales, jugando un papel doble como un sistema de tratamiento biológicamente activo antes de alimentar las corrientes naturales de agua. Los sistemas de desecho en sitio (tanques sépticos o pozos negros) ofrecen una opción viable para eliminar de los residuos, al ser debidamente manejados. La aplicación de nanopartículas magnéticas es una alternativa para la eliminación de contaminantes en aguas residuales, aprovechando que estas poseen características como mayor área superficial con respecto a su volumen total, propiedades magnéticas, baja toxicidad, estabilidad química y compatibilidad con biomoléculas (McHenry y Laughlin, 2000 Citado por Martínez, 2017)
  16. 16. En la actualidad se desarrollan filtros de escala nanométrica o nanotubos de Carbono o Titanio que poseen alta selectividad química y velocidad de flujo controlable, En este ámbito es fundamental el estudio de la interacción de las moléculas con la superficie de poro y la afinidad de los materiales del filtro (1-10 nm). En el tratamiento de aguas residuales con colorantes, se ha utilizado el fundamento de adsorción competitiva entre iones metálicos y H+ /Na+ para la eliminación de eliminación de elementos potencialmente tóxicos (EPT) en aguas residuales (Martínez, Carrillo y González, 2017). Usos de los subproductos de las Aguas residuales y reúsos de las aguas tratadas Si bien es cierto la norma colombiana ha evolucionado en cuanto a la fijación de normas para el tratamiento y vertimiento de aguas residuales, en 1984 se expidió el Decreto 1594 el cual reglamentó parcialmente lo relacionado con los usos del agua y los residuos líquidos, se establecieron los límites permisibles para las descargas de aguas residuales basados en la remoción en porcentaje de carga de contaminantes como DBO, SST, grasas y aceites, luego de 30 años se modifica la norma fijando la Resolución 0631 de 2015, donde se regulan los vertimientos de otras actividades y el control de las sustancias contaminantes mediciones que se harán en mg/L y no en kg/día como se realizaba anteriormente, otro de los aspectos que se debe recalcar en normas de regulación de tratamiento de aguas residuales es su reúso, a través de Resolución 1207 de 2014, lo que tendrá beneficios para los productores de aguas residuales, al disminuir costos en producción y pagos por concepto de tasa retributiva. Alternativamente se han identificado los posibles usos de los desechos vegetales que se generan en los sistemas de tratamiento de aguas residuales con plantas acuáticas (Celis, 2005). La EPA, calcula que las 16.000 plantas de tratamiento de aguas residuales generan aproximadamente 7 millones de toneladas de biosólidos. Alrededor de 60% de ellos, se usan de manera benéfica como fertilizante en las tierras de cultivo después del tratamiento; 17% termina enterrado en un relleno sanitario; 20% se incinera; y cerca de 3% se utiliza como relleno de tierra o cubierta de recuperación de minas. Sólo un pequeño porcentaje (mucho menos del 1%) del total de la oferta de alimentos se
  17. 17. fertiliza con biosólidos, los que también contienen materia orgánica valiosa que mejora la calidad y estructura de la tierra (Agudelo, Macías y Suárez, 2005) Las aguas de alcantarillado también pueden ser aplicadas al terreno y utilizadas como una fuente de agua para los cultivos agrícolas. Los sistemas de tratamiento acuático incluyen estanques o ciénagas con plantas que tienen la capacidad de tomar los contaminantes dañinos que se encuentran en las aguas negras. Estos sistemas pueden ser ciénagas naturales o hechas por el hombre. Aunque existe la tecnología obtener un producto de agua potable de los efluentes de aguas residuales tratadas, los efluentes de aguas residuales son utilizados de manera más eficiente como aguas de enfriamiento en aplicaciones industriales, riego (como campos de golf y engramillados públicos), aguas para recreo designadas solamente para un contacto corporal parcial y uso doméstico no potable (como el inodoro). El efluente de aguas residuales parcialmente tratadas también puede utilizarse para recargar los acuíferos subterráneos, donde el suelo actúa como filtro natural, eliminando los contaminantes (Reynolds, 2001). Otras opciones del aprovechamiento de los subproductos del tratamiento de las aguas residuales es el uso del lodo. La digestión del lodo de alcantarillado puede producir gas metano, el cual es útil para la producción de calor y energía. El lodo también ha sido utilizado en los cultivos agrícolas y en terrenos forestales, añadiendo sustancias nutritivas a los suelos deficientes (Reynolds, 2001). Análisis de la aplicación en el manejo de AR. Caso departamento del Caquetá Los Municipios del departamento de Caquetá presentan deficiencias en cuanto a los servicios públicos, como acueductos sin plantas de tratamiento, planes maestros de alcantarillado en algunos casos sin ser formulados y otros sin implementar, plantas de tratamiento de aguas residuales sin adecuada operación y en su gran parte los Municipios no cuentan con dichas infraestructuras. A continuación y de acuerdo a lo anterior es importante dar a conocer los principales resultados del Informe sobre el estado de los recursos naturales y del medio ambiente del departamento del Caquetá vigencia 2015, realizado por la contraloría departamental del Caquetá referente sobre la implementación de los instrumentos de
  18. 18. planificación ambiental por municipio haciendo especial énfasis en los Planes de saneamiento y manejo de vertimientos PSMV. De acuerdo a los seguimientos realizados, se observa un cumplimiento promedio del 50,36%. El cumplimiento radica principalmente en el avance en la ejecución de los programas, proyectos y actividades tendientes al mejoramiento de las condiciones del recurso hídrico; se evidenció que los municipios han efectuado inversiones tendientes a la ampliación de la cobertura del servicio de alcantarillado, dado que en algunos casos el alcantarillado existente ha cumplido su vida útil o debido a la expansión urbana, se ha requerido extender la cobertura. En cuanto a la ejecución de los programas y proyectos definidos en los Planes de Saneamiento y Manejo de Vertimientos PSMV, los municipios de Albania, Belén de los Andaquíes y El Paujil, han dado mayor cumplimiento a los programas definidos en los instrumentos de planificación dentro del horizonte de planificación, gran parte de los municipios alcanzaron a ejecutar hasta un 60 % de las acciones propuestas, que corresponde principalmente a la ampliación de la cobertura del servicio de alcantarillado y al cumplimiento de las metas de reducción de carga contaminante.
  19. 19. REFLEXIONES Y CONCLUSIONES Es necesaria la participación de las comunidades de forma participativa en la construcción y validación de metodologías de identificación de problemáticas ambientales con las organizaciones comunitarias e institucionales, para la articulación de alternativas de mitigación y ser incluidas en los diferentes instrumentos de planificación territorial, así como en la generación de capacidades de las comunidades, que les permitan conocer e integrar instancias de participación ciudadana establecidos las diferentes políticas y estrategias sociales, que contribuyan a cumplir con los objetivos de desarrollo sostenible ODS. Las comunidades reconocen los privilegios que provee la gran oferta ambiental de su territorio (bosques, ríos, quebradas, caños, humedales, lagunas, fauna, paisajes, entre otros), utilizándola como soporte y alternativa de desarrollo, sobre la cual se debe generar una base de conocimiento que permita establecer acciones de conservación y aprovechamiento sostenible del recurso hídrico. La implementación de estrategias agroecológicas tradicionales que reducen la vulnerabilidad a la variabilidad climática son la base concreta que las comunidades vulnerables pueden utilizar y movilizar para diseñar sistemas agrícolas que se vuelvan cada vez más resilientes a los extremos climáticos mientras esperan que se materialicen programas de reducción de riesgos, sistemas tempranos de información climática, proyectos de prevención y mitigación, entre otros. (Nicholls y otros, 2015). Colombia ha avanzado en el establecimiento de políticas para la elaboración de los planes de saneamiento y manejo de vertimiento y el establecimiento de límites para las descargas, en el manejo de las aguas residuales aún se tienen graves problemas sobre todo en el sector rural, que carecen de infraestructuras para su tratamiento, realizando descargas directas de aguas contaminadas a los cuerpos y al suelo. La elaboración de los PSMV, no solo deben ir enfocados a la reducción de cargas contaminantes, sino también en alternativas de reducción de descargas y reúso de las aguas, se deben emplear políticas más estrictas que lleven a los usuarios a emplear estrategias para el uso del agua, por mucho tiempo se han empleado la educación
  20. 20. ambiental, se debe emplear esta misma estrategias pero con políticas que obliguen a cumplir los programas de uso eficiente de agua y el manejo de las mismas. En la actualidad se cuentan con diversas tecnologías para el tratamiento de aguas residuales, sin embargo, condiciones como costo, condiciones de uso especiales, requerimientos especializados, hacen que dichas tecnologías no sean aplicables en otros entornos. Entre otras, la fitorremediación es una técnica adecuada y que puede ser aplicada de manera efectiva en procesos secundarios y terciarios de manera efectiva. Lo importante es el conocimiento de su control y monitoreo, según el tipo de residuo que se esté manejando.
  21. 21. BIBLIOGRAFÍA Arias, S., Betancourt, F., Gómez, G., Salazar, J. y Hernández, M. (2010). Fitorremediación con humedales artificiales para tratamiento de aguas residuales porcinas. Informador Técnico, 74. Disponible en http://revistas.sena.edu.co/index.php/inf_tec/article/view/5 Agudelo, L., Macías, K. Y Suárez, A. (2005). Fitorremediación: la alternativa para absorber metales pesados de los biosólidos. Revista Lasallista de investigación, 2(1). Disponible en http://www.redalyc.org/html/695/69520110/ Asociación de ingenieros sanitarios de Antioquia. Características y pretratamiento de las aguas residuales. AINSO 1986. Medellín, Colombia. Celis, J., Junod, J., y Sandoval, M. (2005). Recientes aplicaciones de la depuración de aguas residuales con plantas acuáticas. Theoria, 14(1). Disponible en https://www.psa.es/en/projects/solwater/files/CYTED01/13cap07.pdf Colombia (2018). El tratamiento de aguas residuales en Colombia - Twenergy. Disponible en https://twenergy.com/co/a/el-tratamiento-de-aguas-residuales-en- colombia-1142 Consejo Nacional de Política Económica y Social 3177-2002. Acciones prioritarias y lineamientos para la formulación del plan nacional de manejo de aguas residuales. Disponible en http://www.minvivienda.gov.co/conpesagua/3177%20-%202002.pdf Crites Tchobanoglous.. Sistemas de manejo de aguas residuales para núcleos y descentralizados. Tomo 1. Garcés Giraldo, L., Mejía Franco, E., y Santamaría, J. (2004). La fotocatálisis como alternativa para el tratamiento de aguas residuales. Revista Lasallista de investigación, 1(1). Disponible en http://www.redalyc.org/html/695/69511013/
  22. 22. Martínez, M., Carrillo, R., y González-, M. (2017). Aplicaciones y desafíos de la nanotecnología en el control y mitigación de la contaminación. Agroproductividad, 10(4). Disponible desde http://biblioteca.umanizales.edu.co/ils/opac_css/askmdp.php Melendi, D. (2015) Población mundial. Centro Científico y Tecnológico de Mendoza, CCT - Conicet. Disponible en https://www.mendoza- conicet.gob.ar/portal/enciclopedia/terminos/PoblacMund.htm Metcalf y Eddy. Ingeniería de aguas residuales, tratamiento, vertido y reutilización. Editorial Mc Graw Hill. Ministerio de ambiente y desarrollo sostenible, 2000, Reglamento Técnico para el Sector Agua Potable y Saneamiento Básico – RAS. Disponible en http://www.minvivienda.gov.co/Documents/ViceministerioAgua/010710_ras_titulo_e _.pdf Ministerio de ambiente y desarrollo sostenible, 2017, Reglamento Técnico para el Sector Agua Potable y Saneamiento Básico – RAS. Disponible en http://www.minvivienda.gov.co/ResolucionesAgua/0330%20-%202017.pdf Ministerio de ambiente y desarrollo sostenible. 2015, nueva Norma de Vertimientos. Disponible en http://www.minambiente.gov.co/index.php/noticias/1700-minambiente- presenta-nueva-norma-de-vertimientos-que-permitira-mejorar-la-calidad-agua-del-pais R L. Miguel. Tratamiento de aguas industriales. Tiempo, C. (2018). Cuidar el agua, prioridad para el crecimiento de Colombia. Disponible en http://www.portafolio.co/economia/cuidar-el-agua-prioridad-para-el-crecimiento-de- colombia-507712 Reynolds, K. (2001). Tratamiento de aguas residuales en Latinoamérica. 48-49. Disponible en http://cidta.usal.es/cursos/EDAR/modulos/Edar/unidades/LIBROS/documentos_nuevo s/DeLaLaveSepOct02.pdf
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