Sistemas de Tratamiento y Disposición Final de Residuos Sólidos Componente Práctico Salida Salida de Campo –
Presentado por: Juan Sebastián Díaz Hernández Código: 1.102.377.610
Grupo: 358012_100
Presentado a: Diana Marcela Ibarra
Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD UNAD –
Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente - ECAPMA Programa de Ingeniería Ambiental Mayo de 2017 - Bucaramanga
Introducción: El proceso actual objeto del presente informe, consiste en degradar la materia orgánica que llega a la planta proveniente de la Universidad pontificia bolivariana. Como sistema de pre-tratamiento se encuentra un sistema de barras (cribado), donde se retienen sólidos gruesos, una trampa de grasas y un desarenador donde quedan sedimentadas las partículas de arena y partículas con gravedad especifica similar a la de la arena. Como sistema de tratamiento secundario se encuentran cuatro Reactores Anaerobios de Flujo a Pistón. Actualmente las remociones de Demanda Bioquímica de Oxígeno oscilan entre 65% y 75%. Como post- tratamiento, existe un sistema utilizando Spirodela, que tiene por objeto remover Nitrógeno y Fósforo, Demanda Bioquímica de Oxígeno y Demanda Química de Oxígeno, entre otros.
Aspectos generales: El desarrollo del componente práctico se realiza en las instalaciones de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales de la Universidad Pontificia Bolivariana. La planta de tratamiento de aguas residuales de la Universidad pont ificia bolivariana de Bucaramanga se encuentra ubicada en el municipio de Floridablanca, dentro de las instalaciones de la universidad; La PTAR trata aguas residuales provenientes del ente educativo, el cual alberga alrededor de 18.000 estudiantes entre carreras de pregrado, postgrado, profesorado y trabajadores de la universidad. La planta de tratamiento consta de tres secciones en las cuales se realiza la depuración de las aguas residuales para más tarde ser arrojadas a la quebrada menzuli.
Diagrama de flujo del proceso:
sistema preliminar el sistema preliminar cuenta con sistema de tres cavidades de canastillas o cribas de barras, la cual retiene todos los grandes solidos. primero lo mas grandes y despues se va reduciendo el espacio entre las cribas. tambien hay una trampa de grasas y aceites.
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Tratamiento secundario el agua se desplaza por medio de un laberinto donde se va a generar sedimentacion. en el sistema secundario encontramos plantas acuaticas llamada comunmente flor de lotto, buchon o jacinto. la planta absorbe el nitrogeno y fosforo por su sistema radicular. las bacterias aerobiasque degradan la materia organica se adhieren a las raices. en algunas ocasiones se presenta saturacion de lodos el cual se debe realizar su debido mantenimieto aproximadamente cada 6 meses con bombas de succion. remocion del 45% al 60%. el proceso de tratamiento secundario tiene un tiempo de retencion de aproximadamente 48 h oras, que es el tiempo que se toma las bacterias y las plantas en absorber los nutrientes para la depuracion del recurso. durante todo el proceso se garantiza la decantancion o sedimentacion de los lodos, en cada seccion de la planta de tratamiento se cuenta con su lecho de secado de lodos.
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tanque de almacenamiento se encuentra justo antes del sistema primerio pero despues del preliminar. funciona como un desarenador por medio de la decantacion. dentro del tanque se encuentran 2 bombas de succion las cuales , una trabaja de dia y otra de noche, que dirigen el agua hacia cualquiera de los 2 reactores del siguiente tratamiento.
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tratamiento primario cuenta con dos reactores anaerobios constituidos por 4 secciones, cada una de las secciones con un soporte plastico que contiene las cepas bacterianas evitando el arrastre de las cepas por el flujo del agua. el lodo producto de la sedimentacion sirve de medio para la proliferacion y crecimiento de nuevas bacterias. los reactores cuentan con valvulas de purga que ayudan a liberar la saturacion de los lodos que son llevados a los lechos d e secado. se debe realizar la purga periodicamente para evitar el arrastre de solidos por saturacion. el lodo al ser llevado a los lechos de secado son mezclados porteriormente con materia organica producto de las cafeterias de la universidad para utilizarlo como abono de lombrizcultura o mezcla con cal y aserrin con fin ornamental. remocion del 40% al 50%
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Descripción del proceso: El tratamiento preliminar elimina principalmente sólidos suspendidos gruesos como materiales de gran tamaño y arena; su remoción se realiza con el fin de proteger los dispositivos de transporte del agua residual como las bombas y tuberías y unidades de tratamiento posteriores. La PTAR de la universidad pontificia bolivariana cuenta con un sistema preliminar compuesto por una criba de barras o canastillas, la cual inicia el proceso de tratamiento, separando primeramente todos los sólidos gruesos, como lo son papeles, lapiceros, toallas higiénicas, ganchos, bambas para el pelo y demás solidos gruesos que pueden quedar atrapados en esta trampas; seguido a esto en la criba se efectúa un segundo mecanismo en el cual quedan aferrados solidos gruesos, pero de menor tamaño
en comparación a la primera criba y comienza estancando la materia orgánica, decantándola así mismo; a continuación realiza su paso a una tercera sección a través del vertedero donde quedan igualmente residuos sólidos de menor tamaño, como arena; luego se abre paso a una última sección, del sistema preliminar denominada trampa de grasas. Antes de llegar al sistema primario existe un tanque de almacenamiento, que recibe el agua residual después de su recorrido por el sistema preliminar, en esta misma sección se encuentran instaladas dos electrobombas que trabajan alternadamente 12 horas cada una. En el tanque de almacenamiento también existen dos bombas de succión para el agua, el cual envía el agua residual a una caja distribuidora elevada, con esta caja se desvía el agua por tubería PVC distribuyéndola en 4 reactores de retención hidráulica que realizan su proceso con bacterias. Los reactores en su parte interna están constituidos de cuatro secciones, en cada una de esas secciones existen cajas plásticas, sirviendo de soporte o refugio para las bacterias; gracias a estas cajas en el momento en que hay flujo de agua no presenta arrastre de bacterias y así más fácilmente ayudar a conservar las bacterias que son las causantes de la degradación de la materia orgánica. Por cada una de las secciones por donde va fluyendo el agua se va generando sedimentaci ón, entonces el reactor no está exonerado de que se presente ese tipo de sedimentación. Ese lodo que se va acumulando dentro del reactor se va enriqueciendo de bacterias, entonces se van multiplicando las bacterias y van contribuyendo en ese primer proceso a depurar el agua; en este proceso el DQO cumple con un 80% y un 60% de remoción en nitrógeno y fosforo. Los reactores en su parte inferior cuentan con instalaciones de tuberías en los cuales se ubica una válvula conectada los lechos de secado que se encuentran dentro de la planta. En el momento en que se captura el reactor se puede presentar una saturación del sólido, así que se realiza una purga a los reactores, se abren la válvulas y se retira cierta cantidad de lodo, para llevarlo a los lechos de secado, esto para disminuir los lodos existentes para que nuevamente se inicie el proceso de degradación dentro del reactor; cuando hay saturación se presenta un arrastre de sólidos y no se puede generar el proceso correctamente. La principal función de las dos válvulas que trabajan en la parte inferior, es llevar los lodos en el momento que se abran a los lechos de secado; estos lodos se ubican en los lechos de secado para que reposen por 4 o 5 horas, luego se retiran de esos lechos de secado y se envían a una instalación que se tiene ubicada en el sistema secundario, en la cual se trabaja con microorganismos por medio del compostaje o lombricultura, también se pueden mezclar con cal agrícola o aserrín de madera y es utilizado en la universidad como abono orgánico en plantas ornamentales; su uso no es recomendable para el trabajo en cultivos. Al continuar el recorrido el agua residual llega a un taque de igualación que se ubica cerca a la salida de la universidad. Existe también una refracción hidráulica y se cuenta con 2 electrobombas. Al tener el agua almacenada, después de un tiempo se bombea a 2 tanques elevados de 500 litros que se encuentran ya en el sistema secundario y por gravedad el agua baja hacia canaletas y en la parte central del sistema se encuentra un laberinto donde se genera la sedimentación. En este tratamiento también se encuentran las plantas acuáticas donde corroboran en la depuración del agua por su sistema radicular, estas absorben el nitrógeno y el fósforo; este igualmente genera el mantenimiento y crecimiento de las planta y ayuda a que los microorganismos se mantengan vivos dentro del agua residual porque muchos de ellos se adhieren a las raíces que es igualmente un soporte físico dentro del sistema; la ventaja de las plantas es que se multiplican con facilidad y cada 20 días
se retiran las plantas más grandes y se dejan las más pequeñas porque son estas la mejores para tratamiento del agua residual. Continuando con el proceso del agua ya tratada, esta llega a una retención hidráulica donde se deja por 48 horas que es el tiempo que necesitan las bacterias y las plantas para absorber los nutrientes, y corroborar con la depuración del agua. Luego se dirige por una canaleta hacia una última sección que es un tanque también ocupado con plantas acuáticas donde se retiene por 24 horas y también se sedimenta material para finalmente verter esa agua a la quebrada menzuli.
Diagnóstico del proceso de operación: La Universidad Pontificia Bolivariana, Seccional Bucaramanga, hace 14 años tiene en funcionamiento un sistema de dos reactores a flujo pistón y que debido al incremento de la población, pasó a cuatro reactores desde hace 4 años, lo que conduce a observar que el funcionamiento de la planta de tratamiento de aguas residuales lleva generando beneficios 18 años consecutivos. Posteriormente se implementó un tratamiento secundario, utilizando lagunas de tabiques con Spirodela; el cual fue evaluado para medir la eficiencia en remoción de nutrientes (nitrógeno y fósforo), coliformes totales y fecales. Se reportaron resultados eficientes hasta de 77,07% para nitrógeno amoniacal, 97,105% de fósforo total, 98,56% de coliformes fecales y 96,4%decoliformes totales; luego se reemplazó la Spirodela por Eichhornia crassipes, obteniendo como resultado de esta modificación, remociones de 86,78% para DBO, 83,69%de SST, 51,44%de NTK y 56,48% de fósforo total. En los últimos años el tratamiento de aguas residuales con plantas acuáticas, ha despertado un gran interés por su potencial en la depuración de las aguas. Estos sistemas han logrado proporcionar grandes remociones, no solamente de material orgánico y sólidos suspendidos; sino también de nutrientes, sales disueltas, metales pesados y patógenos. El actual sistema de tratamiento de agua residual dentro de la PTAR de la UPB Bucaramanga, conformado por el RAP y por tratamiento terciario con Spirodela, reporta porcentajes de remoción de: Demanda Bioquímica de Oxígeno (95.6%). Sólidos Suspendidos Total es (96.3%), grasas y aceites (96%).
Matriz DOFA: Dificultades
Oportunidades
La proliferación de mosquitos y vectores por la humedad generada en los alrededores de la planta de tratamiento. La intensidad en los malos olores que ocasiona el tratamiento de las aguas residuales. Parte de los residuos biodegradables no se pueden utilizar directamente como abono para las plantas de consumo humano.
El crecimiento del tratamiento de la planta de aguas residuales. Se puede incluir un proceso terciario efectuando mejor tratamiento en las aguas residuales, generadas por la universidad. Se puede incluir un programa que genere la disimulación de olores con plantas aromáticas como la albaca y la hierba buena o arbustos como el caballero de la noche o lavanda, que emiten olores con esencia deliciosa.
Fortalezas
Amenazas
El papel del procedimiento secundario es En el proceso secundario de la planta de totalmente libre de maquinaria, siendo tratada tratamiento de aguas residuales de la universidad por medios amigables al medio ambiente como se observa que la estructura en forma de lo es la reducción de los contaminantes que laberinto para la reducción de contaminantes del contiene el agua por la descontaminación con agua resulta estar a la intemperie, lo que podría diferentes tipos de plantas. ocasionar con ayuda de las lluvias, un Cuenta con 4 reactores que mantienen constante rebosamiento de aguas, afectando el funcionamiento de la planta de tratamiento, así principalmente el suelo que se encuentra en sus como las 2 bombas que trabajan las 24 horas alrededores o generando el desbordamiento de intercalando su funcionamiento. estas aguas contaminadas directamente a la Abastecen el tratamiento de las aguas generadas quebrada menzuli. por la población de toda la universidad. Cumple con lo exigido en la normatividad vigente para su benéfico procedimiento y desarrollo. La disposición final de los lodos y su biodegradación para la generación de abonos.
PLAN DE MEJORAMIENTO Etapa/Proceso
Problemática identificada
Primario
Acumulación de lodos o crecimiento de lodos
Secundario
Proliferación de mosquitos y vectores
Secundario
Contaminación Odorífica
Acción de mejoramiento Free-Flow mejora las características de los lodos, debido a la contención del crecimiento excesivo de organismos filamentosos. Esto conduce a un asentamiento mejor y más fácil espesamiento de los lodos. Se puede mitigar la circulación de los mosquitos y vectores con la instalación de plantas naturales repelentes de estos por sus aromas fuertes como la Menta de gato (Nepeta cataria), Cempasúchil (Tagetes spp), Romero (Rosmarinus officinalis), Pasto de limón (Cymbopogon citratus), Ajenjo (Artemisia absinthium), Menta (Mentha spp) y muchas otras. Se puede incluir un programa que genere la disimulación de olores con plantas aromáticas como la albaca y la hierba buena o arbustos como el caballero de la noche o lavanda, que emiten olores con esencia deliciosa. Las bacterias Free-Flow eliminan y controlan los malos olores originados por aguas residuales. Las bacterias Free-Flow utilizan los compuestos malolientes como fuente de alimento para su propio crecimiento y hacienda esto, los malos olores son eliminados antes de que se liberen en el aire. Las bacterias facultativas de Free-Flow están vivas cuando entran en el flujo de residuos y crecen y se reproducen más rápidamente que las bacterias anaeróbicas que son las responsables de la mayoría de los malos olores. El gran número de bacterias en Free-Flow va a superar a las bacterias que producen sulfato en la competencia por la comida.
ANEXO. BITÁCORA SEGUIMIENTO COMPOSTADOR CASERO
BITACORA SEGUIMIENTO COMPOSTADOR CASERO Nombre
Juan Sebastián Díaz Hernández
Código
1.102.377.610
CEAD
Bucaramanga
Fecha inicio recolección residuos sólidos ( ejemplo 10 de febrero)
Fecha finalización recolección residuos sólidos (ejemplo 17 febrero)
Inicia el 25 de febrero del 2017
Finaliza el 4 de Marzo del 2017
Datos iniciales Peso (Kg)
15
Volumen (cm3)
17.050
Altura residuos (cm)
30
24 febrero-2 marzo Peso (Kg)
14.450
Altura residuos (cm)
29
Volumen (cm3)
17.120
Textura
Irregular
Olor
Fétido
Color
Marrón
Lixiviados (mL)
137
Observaciones: al final de la primera semana el compostador es todo un éxito, no se observan inconvenientes en el sistema diseñado para la recolección de lixiviados; en la parte superior aparecen pequeñas pecas blancas y esta se encuentra reseca por lo que se pasa a realizar una pequeña humectación; el olor emanado es fétido y se observa la atracción de moscos; el volumen de la materia orgánica disminuyo.
Registro fotográficos
3 marzo- 9 marzo Peso (Kg)
14.302
Altura residuos (cm)
25.5
Volumen (cm3)
16.205
Textura
Irregular
Olor
Desagradable
Color
Marrón oscuro
Lixiviados (mL)
152.8
Observaciones: Los lixiviados aumentan considerablemente emanando olores desagradables, al rotar el compostaje notamos cascaras sin descomposición, se nota una temperatura alta, reduciendo gradualmente la altura la materia.
Registro fotográficos
10 marzo- 16 marzo Peso (Kg)
14.201.7
Altura residuos (cm)
21
Volumen (cm3)
15.376
Textura
Rugosa con muestras de material orgánico sin descomponer
Olor
Muy fétido
Color
Marrón oscuro
Lixiviados (mL)
168
Observaciones: aunque el olor disminuye en los lixiviados, en el material orgánico permanece, incrementando la carga en los lixiviados; al revolver nuevamente se evidencia buena humedad, aun se observa materia orgánica con dificultad en la descomposición de las hojas; se observó gran disminución del material con el cual se dio inicio.
Registro fotográficos
17 marzo- 23 marzo Peso (Kg)
13.995
Altura residuos (cm)
18.5
Volumen (cm3)
14.388
Textura
Un poco más regular
Olor
Nauseabundo
Color
Marrón oscuro con partes negras
Lixiviados (mL)
185
Observaciones: se observa que el nivel de ha altura ha bajado considerablemente, el lixiviado comienza a realizar un cambio en su color, tornándose más oscuro, el olor desaparece y se nota un olor más a tierra, los lixiviados se siguen manteniendo; algunas partes de las hojas siguen sin descomposición y la presencia de moscos desapareció.
Registro fotográficos
24 marzo- 30 marzo Peso (Kg)
13.706
Altura residuos (cm)
16
Volumen (cm3)
13.845
Textura
Regular con persistencia de hojas sin descomponer
Olor
Menos desagradable
Color
Negruzco
Lixiviados (mL)
195
Observaciones: Se detecta que partes de hojas persisten sin descomponer, se mantiene buena humedad en las capas superiores; los lixiviados no generan olores tan fuertes; la textura del material ha cambiado de manera relevante, dejando claro el avance y el acercamiento que se ha realizado del compostaje que se desea.
30 marzo – 5 abril Peso (Kg)
13.545
Altura residuos (cm)
14.5
Volumen (cm3)
12.720
Textura
Arcillo arenosa
Olor
Tierra mojada
Color
Negro
Lixiviados (mL)
98
Observaciones: se observa la disminución del peso de la materia orgánica ubicada en el compostador; los lixiviados reducen su producción y la coloración de la materia orgánica se torna de test negra con composición rugosa en sus capas superiores.
Registro fotográficos
5 abril – 11 abril Peso (Kg)
13.282
Altura residuos (cm)
13
Volumen (cm3)
12.420
Textura
Grumosa
Olor
Tierra mojada
Color
Negro oscuro
Lixiviados (mL)
37
Observaciones: Se finaliza la bio-descomposición de todo el material orgánico salvo partes de las hojas secas. Su olor es a tierra mojada; los lixiviados redujeron en proporción muy relevante y su composición se generó con un color amarillento con desagradable olor. El proceso fue exitoso.
Registro fotográficos
