INTRODUCCIÓN
El presente documento condensa de forma lógica y secuencial los procesos que realiza una planta de tratamiento de agua residual (PTAR) Para este caso la que se ubica en la ciudad de Tunja, Boyacá. Las imágenes y el contenido fueron obtenidos a partir de una visita a la PTAR el día 5 de abril.
OBJETIVO
Conocer el funcionamiento y la secuencialidad que necesita una PTAR para descontaminar el agua residual; para consolidar un informe que manifieste lo aprendido en la visita.
Objetivos específicos
Desarrollar visita a la PTAR de Tunja, Boyacá.
Obtener información fotográfica.
Conocer los procesos y el funcionamiento de la PTAR
Sintetizar a modo de informe lo aprendido en la visita
CONTEXTO
El tratamiento de aguas y las plantas de tratamiento de agua son un conjunto de sistemas y operaciones unitarias de tipo físico, químico o biológico cuya finalidad es que a través de los equipamientos elimina o reduce la contaminación o las características no deseables de las aguas, bien sean naturales, de abastecimiento, de proceso o residuales. La finalidad de estas operaciones es obtener unas aguas con las características adecuadas al uso que se les vaya a dar, por lo que la combinación y naturaleza exacta de los procesos varía en función tanto de las propiedades de las aguas de partida como de su destino final. (Aguasistec, 2016)
En la ciudad de Tunja, la planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR, ver imagen 1) ubicada sobre el sector nor-oriental de la ciudad pretende realizar el proceso de descontaminación de la cuenca alta del Río Chicamocha, el segundo más contaminado en el país, despuésés del río Bogotá; ubicado en la vereda de Pirgua, sobre el caso rural de la ciudad de Tunja, vía Tunja- Oicatá. La planta está estructurada básicamente por 3 módulos, los cuales tienen estructuras iguales con el fin de tratar un caudal de 120 litros por segundo en cada uno para que el agua salga con una eficiencia del 85% clarificada. PROACTIVA es el responsable del diseño de esta PTAR.
Desde el 2010 se empezó la obra, se tenía una proyección de 9 meses de construcción, sin embargo las fuertes lluvias de 2011 y 2012 provocaron inundaciones en el terreno, por lo cual fue necesario remover el agua y cambiar el material.
Imágen 1. Vista general planta de tratamiento de agua residual
FUENTE: Gonzales S, Barahona D, Moreno J.
FECHA: 5 de Abril de 2016
DESCRIPCIÓN
El proceso inicia en la estructura de entrada (ver imagen 2), donde llega el agua del alcantarillado de Tunja, tiene una profundidad entre 3 y 4 m. En esta estructura se retienen los residuos sólidos de mayor tamaño por medio de una rejilla, después de que el agua pase la rejilla, algunos sólidos de menor tamaño pasan, por lo cual hay una tolva recolectora, la cual recoge los residuos pueden haber pasado en el primer filtro (rejilla). Esos residuos son recogidos con la ayuda de un camiónn para posteriormente ser llevados al relleno sanitario.
Imagen 2. Estructura de entrada: tanque retención de sólidos grandes ó tolda recolectora
Fuente: Gonzales S, Barahona D, Moreno J.
Fecha: 5 de Abril de 2016
Mientras empiezan a funcionar los módulos el agua se va por el rebosadero y vuelve al canal. En esta estructura también se divide el agua de un caudal de 120 litros por segundo a cada módulo, están instalados 8 válvulas y las tuberías ya que se tiene previsto que sean 8 módulos a funcionar cuando se termine la construcción de la obra según la proyección del crecimiento poblacional de Tunja.
En una parte de la obra se presentó un deslizamiento de tierra por lo cual fue necesario poner alrededor de 70 pilotes para reforzar la tierra y hacer unos filtros para así bajar el nivel freático de la misma. Lo anterior se realizó con el objetivo de estabilizar el talud (ver imagen 3) para impedir que este se corra y así evitar que la presión que ejerce la tierra pueda poner en riesgo la unidad y lo que compone a la misma como la piscina barrelodos, el tanque para el proceso de aireación, entre otros. El agua que es recogida por los filtros y llega al canal.
Imagen 3. Talud estabilizado (concreto y pilotes)
Fuente: Gonzales S, Barahona D, Moreno J.
Fecha: 5 de Abril de 2016
Posteriormente el agua baja desde la estructura de entrada y llega al desarenador (ver imagen 4), esta estructura se encarga de sedimentar las arenas y las partículas sólidas, enseguida el agua se transporta por una tubería de 10 pulgadas, entra por unas válvulas de compuerta y pasa por una cámara de agitación, donde se han construido pasa-muros, con el fin de reducir velocidad al caudal que pasa. Posteriormente el agua llega a un compartimiento, el cual se divide en 2 tanques, conformados en su parte baja por pasa-muros y un par de válvulas, igualmente el tanque posee una pendiente donde se van a ir decantando todo el material sólido, en este proceso el operador se encarga de medir una lámina de 30 cm aproximadamente, para solicitar la recolección éste marial arenoso. Por otro lado, se realizará mantenimiento del desarenador cada dos meses según condiciones de diseño.
Imagen 4. Desarenador
Fuente: Gonzales S, Barahona D, Moreno J. Fecha: 5 de Abril de 2016
El agua sigue su proceso y llega a la canaleta Parshall, allí se mide el caudal que va a pasar al módulo, después de esto, el agua pasa al tanque UASB (ver imagen 5) el cual es el reactor anaerobio de flujo ascendente; ese tanque está herméticamente sellado, el agua entra por dos tuberías de 27 (ver imagen 6) pulgadas que se encuentran a los lados y cada una tiene 18 entradas (pasa-muros) al tanque UASB. En este tanque se van a producir tres subproductos: lodos, gases superficiales entre los cuales esta: el metano, el gas sulfhídrico y el agua más clarificada.
Imagen 5. Tanque UASB
Fuente: Gonzales S, Barahona D, Moreno J.
Fecha: 5 de Abril de 2016
Imagen 6. Tuberías ingreso a tanque UASB
Fuente: Gonzales S, Barahona D, Moreno J.
Fecha: 5 de Abril de 2016
Dentro del UASB se producen bacterias, sin embargo en ocasiones se compran las bacterias y se ponen a trabajar, pero como en Tunja se tiene un delta de temperatura muy alto, con picos de temperatura muy alta al medio día y muy bajas en las noches y madrugadas, las bacterias se empiezan a reproducir en el tanque y estas descomponen la materia orgánica que posea el agua. Las cubiertas de los módulos son en fibra de vidrio, ya que estas hacen el cambio de temperatura no sea tan drástico.
Cuando las bacterias descomponen la materia orgánica, como resultante se obtienen lodos, los cuales se extraen con una tubería que llega al tanque de lodos. Una vez en el tanque 3 bombas sumergibles bombean estos residuos con dirección a los espesadores de lodos, allí se secan y se pasan al decantar donde hay un equipo que termina de secar los lodos, los cuales se extraen y se llevan al relleno sanitario. El gas metano se extrae por medio de tuberías y se quema en una chimenea, ya que no representa una cantidad significativa; el gas sulfhídrico también se extrae por medio de tuberías y se inyecta al tanque de aireación. No existe por el momento ningún plan de disposición diferente para los lodos ni para los gases, ya que estos pueden ser empleados para otras alternativas.
Cuando empiece a funcionar la PTAR Se va a realizar una seria de tomas de muestras de agua para determinar si está funcionando el proceso y a qué nivel están degradando las bacterias la materia orgánica, este proceso tarda entre 6 meses y un año ya que cuando se inaugure la PTAR el agua no se va a clarificar directamente a la eficiencia estipulada.
En el UASB se forma "la galleta" la cual queda encima del agua y está formada por pelos, aceites, entre otros, cosas superficiales que no se decantan; la red de tubería va agregando agua para poder deshacer esos elementos que son denominados "galleta".
Después del UASB, el cual es el corazón de la planta donde el agua sale mayormente clarificada, el agua entra por una tubería al tanque de aireación (ver imagen 7) , en este tanque existen difusores y 3 sopladores, estos últimos toman el gas sulfhídrico que sale del UASB y lo inyectan a los difusores, son 815 difusores y es necesario mantenerlos con una capa de agua de 30 cm para que no se dañen; los difusores son impermeables de afuera hacia adentro, tienen una membrana muy fina y cuando el aire sale a presión se dividen las partículas por la membrana.
Imagen 7. Tanque de aireación
Fuente: Gonzales S, Barahona D, Moreno J.
Fecha: 5 de Abril de 2016
En este tanque, se encuentran estructuras tipo muro (ver imagen 8) que dispersan la velocidad del caudal para evitar turbiedad, enseguida se inyecta aire y con eso se termina de remover la materia orgánica que todavía se tenga. Cuando el tanque este lleno y se le inyecte el aire y el gas sulfhídrico; se generaran bastantes espumas, la cuales serán eliminadas al final del proceso; hacia los lados hay unas tuberías de 3/4 de pulgada, las cuales inyectan agua clarificada.
Imagen 8. Estructura para reducir velocidad al flujo del agua
Fuente: Gonzales S, Barahona D, Moreno J.
Fecha: 5 de Abril de 2016
Posteriormente se encuentran los sedimentadores (Ver imagen 9), estos tienen una pendiente para que cada partícula que pueda haber quedado de los procesos anteriores proceso aquí siga su proceso de sedimentación, para posteriormente llevarla al tanque de lodos; el barredor (Ver imagen 10) se prende y empieza a dar vueltas muy lentamente para no generar turbidez al agua, generando que las partículas empiecen a decantar, el barredor funciona a una velocidad de 5 vueltas por hora.
En la parte de abajo del barredor se encuentra un caucho que va arrastrando los posibles lodos y partículas y los lleva al tanque de lodos, en la parte de arriba se encuentra una platina que va recogiendo las posibles sobrenadantes, natas o aceites del agua y los va llevando a la tolda recolectora para posteriormente ser llevados al tanque de lodos. Luego los lodos van a los espesadores, fabricados en obra, con piezas prefabricadas para ser sometidas a soldadura y terminar con el ensamblaje de los espesores, una vez terminados se realizaron dos pruebas: una de rayos x y de tinta para comprobar que el cordón de soldadura haya quedado bien y no tenga poros ya que si se tiene estos, pueden haber fugas. Se les están haciendo pruebas de estanqueidad para determinar que el volumen de agua no baje ya que si este baja más de lo permitido es posible que tenga fugas.
Después del barredor, el agua pasa al tanque de salida (ver imagen 11 tanque de salida), allí hay una bomba de hidroflomo y esta envía el agua clarificada a la red de sprinklers, la red de aspersores y para el uso de las oficinas y así baje el volumen de las espumas; finalmente, el fluido va para el canal de salida.
Durante el proceso no hay ningún agregado químico, está diseñado para que sean tratados 120 litros de agua por segundo por módulo y salga agua cruda, no apta para el consumo humano; igualmente, no hay retención de agua, el mismo porcentaje que llega a la planta sale con un 85% de pureza, hay puntos de captación para riego de cultivos, ya que después del proceso, el agua sale al río y durante el cauce, esta se sigue purificando
No hay motobombas durante el proceso, todo se maneja por gravedad por esto la diferencia entre la cota de salida y la de entrada así como las pendientes hacia abajo para que siempre halla el proceso de decantación. El agua tarde entre 1 hora y 1h 30 min en realizar todo el proceso de tratamiento. Se tiene previsto que la planta empiece a funcionar en un mes, en la actualidad se están realizando una serie de pruebas para determinar que todo está en buen funcionamiento.
Imagen 9. Sedimentadores
Fuente: Gonzales S, Barahona D, Moreno J.
Fecha: 5 de Abril de 2016
Imagen 10. Barredor
Fuente: Gonzales S, Barahona D, Moreno J.
Fecha: 5 de Abril de 2016
Imagen 11. Tanque de salida
Fuente: Gonzales S, Barahona D, Moreno J.
Fecha: 5 de Abril de 2016
Imagen 12. Punto de salida (Agua cruda, adyacente al río)
Fuente: Gonzales S, Barahona D, Moreno J.
Fecha: 5 de Abril de 2016
CONCLUSIONES
El objetivo de realizar la visita a la PTAR, con el fin de comprender a grandes rasgos qué es y cómo funciona la planta, es exitoso, dado que se conocieron los diferentes módulos por los que debe someterse el agua residual, para disminuir su porcentaje de contaminación, así como el proceso anaeróbico que debe aplicarse para la desintegración de bacterias y finalmente drenar agua cruda con un 85% de descontaminación. Así mismo, se comprendió los retos que debe asumir la ingeniería en cuánto al desarrollo de cualquier proyecto, pues en este caso el deslizamiento del talud fue una actividad que implicó desarrollar un diseño que resolviera esta situación.
Cabe resaltar que el proceso al que debe someterse el agua para poder ser tratada es muy extenso y sin embargo no sale apta para el consumo humano, para que el agua sea 100% pura debe ser sometida a una seria de procesos aún más extensos, por lo cual es indispensable generar conciencia ambiental para el compromiso de la población aledaña puesto que sería infructífero si la comunidad siga contaminando el agua con sus basuras y las industrias con sus desechos químicos.
Anexo
Estructura didáctica del proceso de una PTAR
FUENTE: Periodico El Diario, (2014). Como funciona PTAR. [image] Available at: http://m.periodicoeldiario.com/articulos/finalizando-2014-se-entregaria-ptar-de-tunja/ [Accessed 9 Apr. 2016].
BIBLIOGRAFIA
Aguasistec. (2016). Planta de Tratamiento de Aguas Residuales – PTAR | AGUASISTEC – Tratamiento de Agua y Aguas Residuales. [online] Available at: http://www.aguasistec.com/planta-de-tratamiento-de-aguas-residuales.php [Accessed 8 Apr. 2016].
Autor:
Rubén Darío Barahona
Laura Sofía González
Juan Pablo Moreno
Presentado A:
Ing. Néstor Perico
UNIVERSIDAD SANTO TOMÁS
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVÍL
TUNJA
2016