SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DOMÉSTICAS EMPLEADOS POR LA CVC EN EL SECTOR RURAL DEL DEPARTAMENTO DEL VALLE DEL CAUCA - COLOMBIA

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1 SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DOMÉSTICAS EMPLEADOS POR LA CVC EN EL SECTOR RURAL DEL DEPARTAMENTO DEL VALLE DEL CAUCA - COLOMBIA Osorio, P.* *Subdirección Conocimiento Ambiental Territorial- Corporación Autónoma Regional del Valle del Cauca. Dirección: Carrera 56 No Cali. Colombia. maria-patricia.osorio@cvc.gov.co RESUMEN El presente trabajo muestra las experiencias de la Corporación Autónoma Regional del Valle del Cauca- CVC, en el tratamiento de las aguas residuales domésticas que se generan en viviendas unifamiliares, urbanizaciones, hoteles, veredas y corregimientos situados en su zona de jurisdicción. Se ha hecho el seguimiento de los sistemas conformados por tanque séptico, filtro anaerobio y decantador - humedal de flujo subsuperficial, buscando alternativas que sean económicas, fáciles de operar y mantener y que cumplan con las normas de vertimiento especificadas en la legislación vigente, para masificarlos en la región. Se han obtenidos resultados satisfactorios con el sistema conformado por tanque séptico y filtro anaerobio, con remociones superiores al 80% tanto en carga DBO 5 como en SST, permiten tratar aguas residuales con una composición y caudal variables además de ser fáciles de operar y mantener por personas con mínima capacitación. En cuanto al sistema conformado por decantador - humedal de flujo subsuperficial, se han tenido problemas que están siendo remediados y que han permitido ir conociendo una tecnología nueva en nuestro medio, la cual es promisoria dadas las condiciones favorables para su implementación como son: personal disponible tanto en las universidades de la región como en la CVC para realizar las investigaciones requeridas, existe área disponible, variedad de plantas a usar, temperatura, luminosidad, etc. PALABRAS CLAVES Agua residual doméstica, DBO 5, filtro anaerobio, humedal, SST, tanque séptico. INTRODUCCION El río Cauca y sus afluentes han sido receptores de todas las aguas residuales que se generan en las poblaciones e industrias situadas en esta cuenca, lo que ha llevado al deterioro de la calidad de sus aguas por el incremento en la contaminación. Debido a ese deterioro en la calidad de las aguas del río Cauca, en 1968, la CVC inició el Programa de Control de Aguas Residuales, orientado al control de vertimientos, buscando que no se restringieran los usos de las corrientes receptoras por las descargas. En 1976 se expidió el Acuerdo 014 de noviembre 23, en donde se reglamenta el vertimiento de aguas residuales. A nivel nacional se encuentra vigente el Decreto 1594 de 1984 reglamentario en cuanto a usos del agua y residuos líquidos. En el río Cauca se encuentra una zona crítica que va desde Yumbo hasta Riofrío, con una concentración de oxigeno del orden de 0.5 mg/l. Universidad del Valle/Instituto Cinara Osorio P. 162

2 El sector industrial del departamento ha realizado grandes inversiones para reducir sus cargas contaminantes, siendo actualmente los municipios los mayores contaminantes del río Cauca, representando una descarga de Ton DBO 5 /día, que corresponde al 69.95% del total vertido al río. Otras Industrias 50.3 Tn/día 20% Papeleras 2.9 Tn/día 1% Curtiembres 1.3 Tn/día 1% Cali 104 Tn/día 47% Otros Municipios 50.4 Tn/día 23% Cafeteros 7.6 Tn/día 3% Ingenios Azucareros 4.2 Tn/día 2% Figura 1. Carga DBO 5 (Tn/día) AÑO 2002 por sectores productivos Esto lleva a que se requiera urgentemente el tratamiento de las aguas residuales de tipo doméstico, por ello se han buscado diferentes alternativas que sean sencillas, seguros, económicos en la inversión inicial y en los costos de operación y mantenimiento (vigilancia mínima), operación eficaz ante un amplio rango de caudales y cargas que permitan el aprovechamiento de los recursos locales en materiales y personal y además deben producir un efluente con la calidad deseada. Teniendo en cuenta lo antes indicado la CVC ha seleccionado algunos sistemas, ha construido plantas piloto, las ha evaluado, modificado en algunos casos para reducir costos, mejorar su funcionamiento o facilitar su operación y mantenimiento antes de entrar a implementarlos en forma masiva. Desde el año 1995 la CVC viene financiando la construcción de sistemas de tratamiento de aguas residuales domésticas en el Valle del Cauca. Actualmente se han construido más de 1200 sistemas unifamiliares conformados por trampa de grasas, tanque séptico y filtro anaerobio, también se ha trabajado en escuelas, veredas, corregimientos y una cabecera municipal. También se han aceptado proyectos de sistemas que incluyen esa tecnología en urbanizaciones con poblaciones hasta de 1500 habitantes y hoteles con capacidad hasta de 500 huéspedes. Se ha trabajado en convenio con el Comité Departamental de Cafeteros del Valle del Cauca en algunas ocasiones y en otras se han contratado firmas o personas naturales para su diseño y construcción. Universidad del Valle/Instituto Cinara Osorio P. 163

3 También se ha financiado la construcción de dos (2) sistemas conformados por decantador - humedal subsuperficial para viviendas unifamiliares y un (1) sistema conformado por rejilladecantador - humedal de flujo subsuperficial y lecho de secado. Sistemas de tratamiento empleados Tanque Séptico- Filtro Anaerobio: Son sistemas complementarios, trabajan muy bien asociados. Se utilizan donde no se puede asegurar una operación constante y un personal especializado. Se han empleado para viviendas unifamiliares con 6 a 10 habitantes, en escuelas, en veredas y corregimientos con poblaciones entre 120 y 4000 habitantes. Tanque Séptico: Es uno de los dispositivos más antiguos y ampliamente utilizados a nivel mundial, consiste en un tanque hermético construido de ladrillo, concreto o material plástico y generalmente es rectangular. Se diseña para un tiempo de retención de 12 a 24 horas. Se puede construir de uno, dos o tres compartimentos. La doble cámara proporciona una mayor remoción de sólidos en suspensión, convirtiéndose en una protección del filtro anaerobio. En el tanque séptico se llevan a cabo los siguientes procesos: Retención de espumas y flotantes Sedimentación de sólidos Almacenamiento y digestión anaerobia de lodos Filtro Anaerobio: Es un tanque en concreto, ladrillo o en material plástico lleno de piedras u otro material inerte como el polipropileno, que sirva de soporte a los microorganismos, constituyendo un lecho con elevado grado de vacíos. Dado q ue el flujo del agua ascendente, el líquido proveniente del tanque séptico entra por el fondo a través de un falso fondo perforado, fluye a través del material de soporte, donde crece una película biológica que degrada anaeróbicamente la materia orgánica, y es recogida en la parte superior mediante una tubería perforada o una canaleta. Este sistema permite remover la materia orgánica disuelta que no logra hacerlo el tanque séptico. La profundidad del lecho debe estar entre 0.8 y 1.5m de profundidad y del falso fondo no debe ser inferior a 0.3m de altura. Al incrementar esta altura han mejorado los resultados. Como medio de soporte se utilizó piedra de río de diámetro entre 3 y 7 cm, con un porcentaje de vacíos del 40% y material plástico de polipropileno con un porcentaje de vacíos del 90-95%. Humedal Artificial De Flujo Subsuperficial o de Láminas Filtrantes: Es un sistema de tratamiento de aguas residuales que utiliza plantas emergentes, en este caso la gramínea denominada Phagmites Communises la que se adhieren al substrato o medio filtrante. Las plantas se sembraron 5 por m 2, cada 0.30m. Antes del humedal se ha incluido un decantador y un lecho de secado para disponer los lodos que se extraen cada mes. Universidad del Valle/Instituto Cinara Osorio P. 164

4 El diseñador-constructor ha utilizado en el humedal heno, piedra de río de 15 cm de todas las formas, costales de fique sobe la piedra, la denominada "biomasa" como substrato es una mezcla de humus, material poroso, medio ferroso, inóculo microbiológico, con un porcentaje de porosidad inicial de 49% y una geomembrana de alta densidad de espesor 0.5 mm para prevenir la contaminación de las aguas subterráneas, además de arena y aserrín. La llamada "biomasa" es vendida por el diseñador y se considera como un "secreto" su composición. En la zona de entrada se ha colocado una tubería de 4 a 6"de diámetro con perforaciones de 1/2" así como en la zona de salida, teniendo un dispositivo para variar la profundidad del agua embebidas en una capa de piedra de río. La CVC financió la construcción de tres (3) sistemas de tratamiento, dos (2) unifamiliares y otro para un corregimiento con una población de 1350 habitantes. Esta tecnología se encuentra en revisión, debe ser mejorada. La tecnología de estos humedales se muestra en la Figura 2. Figura 2. Tecnología de humedales con medio de soporte llamado sustratos* *Tomado de Folleto Tecnoskandia RESULTADOS Tanque Séptico: Se ha trabajado con volúmenes de 2 hasta 85.5 m 3 y profundidades útiles de 1.2 a 2 m. A los tanques sépticos construidos en veredas y corregimientos además de las aguas residuales domésticas, llegan enjuagues del lavado de porquerizas, aguas mieles del café y efluentes de mataderos de aves. Tabla 1. Generación de aguas residuales: l/habitante- día DBO 5 afluente (mg/l) DBO 5 efluente (mg/l) % Remoción SST afluente (mg/l) SST efluente (mg/l) % Remoción TRH(horas) (4.5 mínimo) Universidad del Valle/Instituto Cinara Osorio P. 165

5 Filtro Anaerobio: Se ha trabajado con volúmenes de 0.7 hasta m 3 y profundidades útiles de 0.8 a 1.8 m. Tabla 2. Datos de Filtros anaerobios en operación DBO 5 afluente (mg/l) DBO 5 efluente (mg/l) % Remoción SST afluente (mg/l) SST efluente (mg/l) % Remoción TRH(horas)piedra TRH (horas) plástico COV piedra (Kg. DBO 5 /m 3 -día Tanque Séptico - Filtro Anaerobio: Tabla 3. Datos del sistema tanque séptico filtro anaerobio % Remoción DBO (14 muestreos) % Remoción SST (15 muestreos) Area Requerida M 2 /persona 0.5(piedra) 0.33 (piedra) 0.4 (plástico) Costo Inversión Inicial US $/persona * US $ 87.72(medio piedra) (medio plástico) US $ (ladrillo) $ (concreto) Costo O & M US $/personaaño US $0.42 US $0.24 * g DBO 5 /persona -día (con porqueriza) (sin porqueriza) * dólar $ 2850 Humedal Flujo Subsuperficial: Se ha trabajado con áreas de humedal artificial entre 7.5 y 1215 m 2. Tabla 4. Datos de Humedal Flujo Subsuperficial DBO 5 afluente (mg/l) DBO 5 efluente (mg/l) % Remoción SST afluente (mg/l) SST efluente (mg/l) % Remoción TRH humedal (días) TRH (horas) Sedimentador 12 6 Área Ocupada m 2 /persona Inversión Inicial US $/persona * Costo O&M US $/per-año * 0.30 COS (Kg DBO 5 / Ha -día * dólar $ 2850 Universidad del Valle/Instituto Cinara Osorio P. 166

6 CONCLUSIONES El sistema conformado por tanque séptico y filtro anaerobio ha probado que es resistente a variaciones de caudales y cargas, absorbe sobrecargas con rápida recuperación, lo que lo hace ideal para la zona rural donde hay gran variabilidad de actividades que la diferencian de la zona urbana o de las urbanizaciones u hoteles donde no se presentan descargas del beneficio de café, lavados de porquerizas, sacrificio de aves, etc. La baja producción de lodos y que salen ya estabilizados facilita su mantenimiento, siendo muy simple la operación. Los costos de Operación y Mantenimiento están en alrededor de US $ / persona -año Al trabajar con medios plásticos de polipropileno con una alta porosidad se reducen los problemas de obstrucciones en el filtro anaerobio que ocurren al usar piedra como material de soporte de los microorganismos. El tiempo de arranque de los filtros anaerobios al usar medio plástico se incrementa en 3 a 4 meses en promedio respecto a los que usan piedra, dada la baja rugosidad que reduce la velocidad de la colonización, pero estos filtros son más económicos al requerir un menor volumen 2.3 veces inferior y al no obstruirse se reduce también el costo de mantenimiento. El tanque séptico tiene una baja remoción de materia orgánica disuelta deficiencia que es subsanada por el filtro anaerobio, por ello deben trabajar juntos para cumplir con las normas de vertimiento. Al colocar un falso fondo con una profundidad entre 0.4 a 0.55m y al reducir la altura del medio de soporte quedando entre 1 y 1.20 m, mejora el funcionamiento del filtro anaerobio. El éxito de estos sistemas radica en la facilidad de construcción, operación y mantenimiento. Se puede concluir que el sistema conformado por tanque séptico y filtro anaerobio es confiable para nuestro medio. La mayor deficiencia del sistema que forman el tanque séptico y el filtro anaerobio es la presencia de organismos patógenos en su efluente, requiriendo de un tratamiento natural para eliminarlos, como el humedal, sino se desea emplear compuestos químicos. Se tiene proyectado continuar realizando investigaciones con humedales usándolos como tratamientos secundarios o terciarios. Los humedales son aun consideradas como "cajas negras" en las cuales no se conoce realmente los procesos que se llevan a cabo, por ello son tan importante realizar pruebas en laboratorio y a pequeña escala para entenderlos. Los sistemas naturales como los humedales requieren de un tratamiento preliminar - primario y/o secundario adecuadamente diseñados para que trabajen en forma óptima y logren las remociones que se buscan tanto en carga orgánica como en nutrientes y patógenos. El uso de una tubería perforada y localizada en el fondo del lecho en la zona de entrada favorece la obstrucción y dificulta el mantenimiento además de presentarse flujo superficial y generación de mosquitos y olores. Debe establecerse realmente las características de la llamada "biomasa" para conocer su comportamiento a través del tiempo. La utilización de altas cargas orgánicas también favorece el taponamiento en los primeros metros del humedal y la reducción del caudal que puede tratar. Actualmente los costos de construcción son muy similares a los del tanque séptico + filtro anaerobio pero al mejorar el tratamiento primario serán superiores y el área que ocupa es el doble o mayor. Para cada situación se deberán estudiar sus condiciones y seleccionar la tecnología más conveniente, considerando además de los costos de inversión iniciales y de operación y mantenimiento las características de la corriente receptora, siendo superiores las remociones en carga orgánica del humedal además de permitir la reducción de patógenos y nutrientes en caso de requerirse. Universidad del Valle/Instituto Cinara Osorio P. 167

7 REFERENCIAS Acuerdo No.14 (1976). Reglamento para el control de la contaminación de los recursos hídricos por vertimientos domésticos e industriales. Corporación Autónoma Regional del Valle del Cauca. Cali Colombia. Além Sobrinho, P. y Said, M.A. (1991). Decanto-digestor/filtro anaeróbio- Experiencias de campo- Proposicaoes para alteracoes do método do filtro anaerobio proposta pela NBR 7229-ABNT. In: 16 Congreso Brasileiro de Ingenharia Sanitária e Ambiental, ABES. 2(I), Andrade, C. y Além Sobrinho, P. (1999). Decanto- Digestores. In: Tratamento de Esgotos Sanitarios por Processo Anaerobio e Disposicao Controlada no Solo. ABES, Rio de Janeiro, pp Campos, J.R. y Díaz, H.G. (1989). Potencialidade do Filtro Anaerobio. Revista Dae, 49(154), Romero, J. (1999). Tratamiento de Aguas Residuales: Teoría y Principios de Diseño. Escuela Colombiana de Ingeniería, Bogotá D.C., Colombia. OPS; OMS; y Cenagua. (1999). Sistemas de Tratamiento de Aguas Servidas por medio de Humedales Artificiales. Bogotá D.C., Colombia. U.S. Environmental Protection Agency. (1988). Constructed Wetlands and Aquatic Plant System for Municipal Wastewater Treatment. EPA/625/1-88/022, Cincinnati, USA. U.S. Environmental Protection Agency. (1992). Wastewater Treatment/Disposal for Small Comminities - Manual. EPA/625/R-92/005. Washington D.C., USA. U.S. Environmental Protection Agency. (1993). Subsurface Flow Construted Wetlands for Wastewater Treatment: A Technology Assessment. EPA-832-R-93. New Orleans, USA. U.S. Environmental Protection Agency. (2000). Constructed Wetlands Treatment of Municipal Wastewater- Manual. EPA/625/R-99/010. Cincinnati, USA. Young, J.C. y Mc Carty, P.L. (1969). The Anaerobic Filter for Waste Treatment. J. Water Pollution Control Federation, 41, Universidad del Valle/Instituto Cinara Osorio P. 168