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ANTEPROYECTO ANÁLISIS DE PROCESOS PTAR SALITRE

ESTUDIANTES: ANDRES SIABATO GARCÍA, DANIEL LOPEZ CANTOR

ANÁLISIS DE PROCESOS PROFESOR: OSCAR FERNANDO CONTENTO RUBIO

PROGRAMA INGENIERÍA AMBIENTAL Y SANITARIA UNIVERSIDAD DE LA SALLE SEPTIEMBRE 2020

INTRODUCCIÓN La PTAR Salitre tiene como objeto mejorar la gestión hidrológica del afluente del río Bogotá, con base al tratamiento de aguas residuales domesticas para mitigar la contaminación y afectaciones que se generan en el mismo gracias a las acciones antropogénicas, como lo son residuos domésticos, industriales y captaciones del cauce sin previo tratamiento del agua a disponer en el la cuenca del río Bogotá, por ende se desea mostrar los procedimientos adecuados para el tratamiento del afluente y así mismo analizar los procesos que se tienen en cuenta en la operación de dicha planta. Se tomaron en cuenta los tratamientos preliminares, secundarios, terciarios y disposición final de lodos activados, como los parámetros a medir la calidad del agua bajo la norma 2115 de 2007, como la caracterización y su producción mensual general como medida de seguimiento y control para cumplimiento del objeto de dicha planta.

DESCRIPCIÓN DE LA PROBLEMÁTICA El capitalismo genera muchas afectaciones al medio en el que vivimos, ya sea por contaminaciones directas o por usos excesivos de un recurso. En este caso hablaremos particularmente del agua, sí ese recurso tan vital en nuestras vidas, el principal problema que se vive actualmente en la cuenca del Río Bogotá, el cual sufre de tala de árboles, captaciones de agua ilegales, disposición de residuos domésticos e industriales con metales pesados, basuras, etc. Pues la falta de un manejo adecuado, eficiente y responsable de las aguas por parte de todos, ha convertido este afluente en una cloaca de suciedad y contaminación a nivel mundial. Lo que genera más contaminación en el río, son los vertimientos industriales de curtiembres 5 km del nacimiento en Villa Pinzón, el mal manejo de las aguas domésticas que están siendo vertidas al río generando el 80% de la contaminación, el 20% restante lo generan las industrias, escombros y minería extractiva, los 3 vertimientos que dejan sin vida y anóxico son Salitre, Fucha y Tunjuelo, siendo así el río al llegar a la ciudad de Bogotá D.C entra en un nivel 4 de contaminación y al recibir la primera descarga del río Salitre en la calle 80, cambia a nivel 8 de contaminación, manteniéndose en su recorrido.

JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO El tratamiento de aguas residuales consiste en una serie de procesos físicos, químicos y biológicos que tienen como fin eliminar los contaminantes presentes en el agua efluente del uso humano. Las aguas residuales se generan en residencias, instituciones y locales comerciales e industriales. En este proyecto se quiere mostrar y dar a conocer cada uno de los aspectos que se tienen en cuenta en una Planta de Tratamiento de Agua Residual (PTAR), cada unidad que se va a necesitar para el tratamiento de aguas, como lo son los

tratamientos preliminares, secundarios, terciarios y disposición de lodos, para garantizar que esta fuera de adversidades. El proceso de descontaminación del agua del río Bogotá es bastante complejo y costoso, pero es totalmente necesario, se sabe que tiene un costo aproximado de 3,7 billones de pesos, que daría un beneficio ecosistémico gracias a su recuperación. Por ende, se quiere mostrar cómo funciona este proceso, teniendo en cuenta cada uno de los aspectos influyentes en el tratamiento del río, pues esta ardua labor se llevará a cabo para garantizar el objeto que posee la PTAR El Salitre.

CONTEXTO El río Bogotá con su nacimiento en el páramo de Guacheneque, Cundinamarca, a los alrededores de Villa Pinzón, tiene una altura de 3400 msnm aproximadamente, su cuenca hidrológica tiene alrededor de 6000 km2, con un total de 350 km con desembocadura en el río Magdalena, el caudal del río es su punto de más alto caudal es de 43m3/s, sin embargo, para nadie es un secreto que el río Bogotá tiene gravámenes en sus aguas, esta problemática afecta a los seres que tienen interacción con este medio, animales, plantas, biota, fauna y hasta humanos, según el DANE el 26% del PIB de Colombia es producido por empresas que toman sus aguas para procesos industriales, adicionalmente se sabe que su cauce fue desviado 50m para la construcción de la segunda pista del aeropuerto El Dorado. Pues todo esto a raíz de las acciones antropogénicas afectan bastante al río afectando sus parámetros naturales generando modificaciones en las aguas del mismo, este río es uno de los más importantes del país ya que atraviesa la capital de este y otros 46 municipios, ya que abastece 26 acueductos comunitarios representando 10 millones de habitantes aproximadamente.

En 1994 se firmó el contrato para construcción de la PTAR Salitre por 30 años, 3 de construcción y 27 de operación, la cual tiene por objeto recuperar las aguas del Río Bogotá, esto con el fin de mitigar las acciones antropogénicas empleadas hasta la fecha, sin embargo en el año 1997 pasó a manos de BAS (Bogotana de Aguas y Saneamiento) en septiembre de 1997 se inició la obra y concluyó para el año 2000, funciona 24 horas 365 días al año, cabe resaltar que la capital en consideración de costos cambió el esquema de saneamiento del Río Bogotá de 3 PTARS a 2 PTARS, siendo la cuenca del Salitre la principal, y la segunda para las cuencas del Fucha, Tunjuelo y Soacha), luego pasando a manos de la empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá. Por esta razón se desea analizar el proceso que tiene por precedente la PTAR Salitre, ya que va acorde con las acciones de recuperación de las aguas del cauce del río Bogotá, siendo este una de las acciones mejores vistas para mitigar la contaminación antropogénica que se ha obtenido por décadas en la cuenca del Río Bogotá, así mismo en respuesta a la problemática planteada, lo cual se sabe que es una afectación a toda la población en contacto con el afluente directa o indirectamente, al ser un recurso vital e indispensable para la vida humana y en general, como también para producción de insumos para consumo humano.

ESTADO DEL ARTE Los principales cuerpos de agua de la Sabana de Bogotá se han visto seriamente contaminados por la mala gestión de las aguas residuales domésticas, agrícolas e industriales. Si bien hay una serie de instalaciones de tratamiento de aguas residuales en la región, la mayoría no funciona correctamente. Existe una gran necesidad de sistemas de tratamiento de aguas residuales económicos y sostenibles que no sean tecnológicamente

sofisticados y que no requieran una gestión intensiva. El objetivo principal de este estudio fue cuantificar el desempeño y la sostenibilidad de los humedales de tratamiento y los sistemas de tratamiento de aguas residuales existentes en esta región. Utilizando datos de la literatura, se desarrolló un modelo de tratamiento de humedales, que se centró en la eliminación de contaminantes. El rendimiento modelado se comparó con un sistema de estanques de estabilización de desechos y un reactor discontinuo de secuenciación. Los tres sistemas fueron sometidos a un análisis de costos y una evaluación de emergencia, lo que llevó a la evaluación de indicadores de costo-beneficio para su comparación. El análisis económico sugirió que el costo anual neto del humedal de tratamiento fue de 14 672 $ EUA, en comparación con 14 201 $ EUA para los estanques de estabilización y 54 887 $ EUA para el reactor discontinuo. Las evaluaciones de emergía muestran que los estanques tienen el flujo de emergía anual más bajo (6.65 + 16 sej / año), seguidos por el humedal construido (2.88E + 17 sej / año) y el reactor discontinuo (8.86E + 17 sej / año). Estos resultados se combinaron para estimar las proporciones de tratamiento (contaminantes removidos por costo de por vida y contaminantes removidos por emergencia total), proporciones de costos (costo por volumen de agua, costo anual per cápita y costo de construcción per cápita) y proporciones de emergencia (rendimiento del tratamiento , energía renovable, costo de por vida, costo de construcción, energía no renovable, densidad de empoderamiento, carga ambiental, energía total por volumen de agua y emergía per cápita). Otro estudio revelo que la innegable presencia de microplásticos (MP) en el suelo, el aire y, especialmente, en el medio acuático, los ha revelado como un contaminante emergente. Una de las principales fuentes que contribuyen a la liberación de estos microplásticos al medio ambiente son las plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR). Durante el

tratamiento de las aguas residuales, estas micropartículas experimentan una retención incompleta, lo que conduce a su descarga en grandes cantidades en masas de agua. Los microplásticos extraídos de las aguas residuales durante los procesos de tratamiento suelen ser arrastrados a los lodos de las aguas residuales, que se emplean habitualmente como fertilizante orgánico. Datos alarmantes sobre la ocurrencia de parlamentarios en la naturaleza y la creciente conciencia pública de las preocupaciones ambientales han llevado a la aparición de numerosos estudios sobre este tema en los últimos años. Por lo tanto, este trabajo se centra en proporcionar una descripción general de los procesos disponibles para la eliminación de microplásticos del agua y también de los sedimentos. La demanda social de una gestión correcta y eficaz de los microplásticos aumenta constantemente y se debe considerar detenidamente antes de emprender acciones futuras. El reciclaje es una buena opción y se podrían desarrollar políticas en esta dirección, avanzando hacia una economía circular y sostenible para los plásticos.

PROPUESTA DE DESARROLLO El proceso de tratamiento para aguas residuales para antes de ser llevada al ambiente requiere optimización en cada uno de las unidades para generar una amplia capacidad de respuesta con frente a la problemática ya expuesta, esto en conjunto a al compromiso de la comunidad, para la implementación del plan de recuperación de aguas residuales en la ciudad, operando el sistema eficientemente conforma a estrategias de mitigación orientadas a minimizar cualquier tipo de impacto ya evidenciado en la marcha del cauce del río, también se debe tener acciones de monitoreo y control, por parte de la empresa a cargo de la operación es Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá.

La PTAR El Salitre opera bajo la licencia ambiental número 817 de 1996. Las principales modificaciones a la licencia han sido: resolución de modificación 577 de 2000 y resolución de modificación 797 de 2008. A cargo de la División Ambiental y Control de Calidad está la responsabilidad de realizar las acciones para dar cumplimiento a la licencia ambiental. Las actividades que se llevan a cabo para dar cumplimiento a la licencia corresponden a: programación y ejecución de monitoreos ambientales, control del cumplimiento del plan de gestión integral de residuos sólidos, supervisión del biosólido producido en la planta y del plan de manejo forestal y paisajístico entre otros aspectos ambientales, implementación del Plan de Gestión Social y del programa de Seguridad y Salud en el trabajo, (Acueducto, 2008). En el tratamiento se tiene en cuenta la captación para el acceso del agua, posteriormente se lleva a un proceso primario de cribado el que consiste en separar los residuos sólidos del líquido contaminado entrante por medio de unas rejillas cambiando su espaciamiento a medida que fluye por la unidad de tratamiento, a continuación, entra en un desarenador para mejorar el efecto de clarificación en el agua quitando grasas y aceites por medio de una decantación gravitacional, en consecutivo se tendrá coagulación y floculación estas son por medio de acciones químicas para aglomeración de sólidos en el agua para facilitar su sedimentación y remoción y por ultimo pero no menos importante se tiene un sedimentador el cual sirve para retirar partículas sólidas residuales por gravedad para su posterior eliminación y acumulación en lodos para su respectiva disposición. A continuación, veremos el diagrama de flujo de la PTAR El Salitre:

Figura 1. Diagrama de flujo de PTAR Salitre.

Fuente: Autores. DESCRIPCION GENERAL La planta de tratamiento de aguas residuales El Salitre, es la instalación que depura las aguas usadas en la zona norte del Distrito Capital, colectadas a través del sistema de alcantarillado e interceptores que confluyen sobre la cuenca El Salitre. La PTAR El Salitre entró en funcionamiento en septiembre de 2000 y hasta junio de 2004 fue operada bajo la modalidad BOOT por la firma BAS; a partir de esa fecha, la PTAR queda a cargo del Acueducto de Bogotá, en conformidad con lo dispuesto por la Alcaldía Mayor de Bogotá que a través del decreto 043 de febrero 18 de 2004, asignó a la Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá, la función de operar, mantener y administrar estas instalaciones. Los principales datos de la PTAR se citan a continuación:

•

Población atendida:

2.200.000 habitantes.

•

Tipo de tratamiento: Primario avanzado químicamente asistido.

•

Caudales de operación:

Medio: 4.0 m³/s.

•

Eficiencia en remoción.

Máximo: 9.9 m³/s.

(Según Licencia Ambiental).

SST: 60%.

DBO5: 40%.

•

Estabilización de lodos:

Tratamiento anaeróbico.

•

Generación de biogás:

13500 m³/d.

•

Generación de biosólidos:

165 ton/d.

Figura 2. Producción mensual PTAR Salitre.

Fuente: Autores. Descripción de los procesos: 

Toma de agua y puesto de bombeo: Actualmente el agua llega a través del canal interceptor Salitre, estructura de conducción sobre la cual confluyen los aportes de aguas servidas de diferentes puntos de la zona norte de la ciudad.

El ingreso a tratamiento se logra con la desviación del curso de las aguas en el canal mediante una estructura de compuertas que atraviesa transversalmente el canalinterceptor y que puede ser accionada para aliviar caudales de exceso que en temporada invernal transporta el canal. El agua ingresa inicialmente a una cámara tranquilizadora provista de un foso de remoción de sólidos gruesos pesados, para pasar luego por un pretratamiento de cribado grueso (desbaste grueso) por medio de rejas (espacio libre entre barrotes 10 cm). Para la elevación del agua a casi 10 m se han instalado bombas, tipo tornillo de Arquímedes de 3.10 m de diámetro. Luego de la elevación, se tiene ubicado el punto de toma de muestras de agua cruda, que, según la programación actual fijada, permite la conformación de dos (2) muestras compuestas día. De acuerdo con los registros de caracterización correspondientes al periodo de operación del Acueducto de Bogotá, los valores promedio determinados para el agua cruda se presentan a continuación en la Tabla 1. Tabla 1. Caracterización Agua Cruda. Parámetro

Unid.

Valor

SST

mg/L

226

DBO5

mg/L

264

DQO

mg/L

564

pH

Unid.

7,33

mg/L CaCO3

208

SSV

mg/L

158

ST

mg/L

613

SV

mg/L

310

Alcalinidad

Turbiedad Conductividad

NTU

173

mS

677

Para la cuantificación del caudal de agua cruda a tratar, se cuenta a continuación del bombeo, con canales de medición del afluente tipo “Venturi”, provistos de sensores de ultrasonido y radiofrecuencia. 

Pretratamiento: Después del “pre-desbaste” con las rejas gruesas antes mencionado y paso seguido al bombeo, el agua pasa hacia la línea de pretratamiento. Este pretratamiento consiste en: (a) desbaste fino, mediante cuatro rejillas automáticas (espacio libre entre barrotes 2.50 cm); (b) desarenado, permite remover arena y otros materiales inertes (vidrio, semillas) y desengrasado; esto se logra entre tres canales aireados dobles, cada uno de 8 metros de ancho y 30 metros de largo. Adicionalmente al pretratamiento se promueve la clarificación del agua vía coagulación – floculación. En este sentido se aplica Cloruro Férrico y polímero aniónico del tipo poliacrilamida seca, en dosis promedias de 32 mg/L y 0.50 mg/L respectivamente. De aquí el agua es conducida mediante un conducto rectangular hacia las cámaras de reparto de agua. En la Tabla 2 se reseñan las cantidades promedio de residuos sólidos retirados al agua en pretratamiento (periodo de operación EAAB). Tabla 2. Residuos Sólidos Retenidos en Pretratamiento. Residuo Gruesos Finos Arenas Grasas

Unid. Ton/mes Ton/mes m3/mes m3/mes

Cantidad 31.5 22,5 8,8 77,7



Cámara de Reparto: Con 10 m de diámetro interior y 5.4 m de altura, estas cámaras (2) están provistas de vertederos calibrados para distribuir uniformemente los caudales de alimentación a los sedimentadores o decantadores primarios (cada cámara reparte a 4 sedimentadores).



Sedimentadores o Decantadores Primarios: Son 8 unidades de 43 metros de diámetro cada una y altura lateral de 3.5 m. El agua residual proveniente de las cámaras de reparto ingresa a cada decantador por un conducto central vertical. Una pantalla difusora instalada alrededor de este conducto, obliga al agua a descender para luego ascender hacia las canaletas recolectoras perimetrales. En este descenso y posterior ascenso, se produce el desprendimiento de los sólidos sedimentables que van al fondo del tanque para formar el lodo primario. Los sedimentadores están dotados de puentes barre lodos para raspar el lodo que cae al fondo y concentrarlo en una tolva o bolsillo central. Este lodo es transportado por medio de las estaciones de bombeo de lodos primarios hasta los espesadores de lodos, donde se inicia su tratamiento.



Edificios de Bombeo de Lodos Primarios: Por cada dos decantadores primarios se ha dispuesto una estación con bombas que envían el lodo hacia la etapa de espesamiento gravimétrico. La extracción de lodos desde los decantadores se hace automáticamente gracias a válvulas neumáticas. Las concentraciones del lodo primario fluctúan alrededor de 10.000 mg/L



Canales de Medición de Agua Tratada: El agua decantada que se recoge en las canaletas perimetrales es transportada a lo largo de los conductos colectores hasta la estructura de medición, para su posterior descarga en el río Bogotá, terminando así el tratamiento en lo correspondiente a la línea de aguas. La condición promedia del

agua tratada tomada en este punto y caracterizada en el periodo de operación del Acueducto de Bogotá, se presenta en la . Tabla 3 .Caracterización Agua Tratada. Parámetro

Unid.

Valor

SST

mg/L

86

DBO5

mg/L

149

DQO

mg/L

302

pH

Unid.

7,24

mg/L CaCO3

189

SSV

mg/L

63

ST

mg/L

436

SV

mg/L

181

Turbiedad

NTU

75

mS

686

NMP

1,2 X 107

Alcalinidad

Conductividad Coniformes fecales



Espesadores de Lodos primarios: La PTAR cuenta con dos unidades de 29 m de diámetro y 4.0 m de altura lateral, dispuestas para aumentar la concentración de lodos antes de enviarlos a digestión. El agua que se ha retirado a los lodos fluyendo a través de vertederos perimetrales, es retornada al inicio del tratamiento (cabeza de proceso) con una concentración promedio de 300 mg/L de SST. Los espesad...