Evaluación sistema FiME Hacienda Majavita

EVALUACIÓN DEL SISTEMA DE FILTRACIÓN EN MÚLTIPLES ETAPAS FiME EN TANQUES PLÁSTICOS

CON PRE-SEDIMENTACIÓN Y RETRO-LAVADO EN LA HACIENDA MAJAVITA (SOCORRO, SANTANDER)

HAIMAR ARIEL VEGA SERRANO

1

Director ANDRÉS FELIPE SUÁREZ ESCOBAR

Ingeniero químico, Magister en Ciencias, Doctorado en Química

Trabajo de Investigación

MAESTRÍA EN DESARROLLO SOSTENIBLE Y MEDIO AMBIENTE BIOSISTEMAS INTEGRADOS

UNIVERSIDAD DE MANIZALES COLOMBIA Mayo 2013

Las diversas actividades agrícolas, ganaderas, industriales y recreacionales del ser humano han traído como consecuencia la contaminación de las aguas superficiales con sustancias químicas y microbiológicas, además del deterioro de sus características estéticas. Por esto es necesario someter al agua a una serie de operaciones o procesos unitarios, a fin de purificarla y poder ser consumida por los seres humanos (CIMAD, 2010:75).

2 FiME en tanques de plástico con pre-sedimentación y retro lavado. [email protected]

PROBLEMA

DESCRIPCIÓN

Presencia sedimentos quebrada La Nacuma


PROBLEMA

DESCRIPCIÓN

En varias regiones de Colombia y otros países andinos, se tienen limitaciones para aprovechar adecuadamente las tecnologías de tratamiento de agua químicamente coagulada y filtración rápida, debido a las dificultades para adquirir, trasportar, almacenar y dosificar coagulantes químicos. Esta condición ha venido afectando a la sostenibilidad de los sistemas de abastecimiento de agua, principalmente en localidades pequeñas, abastecías por fuentes superficiales que representan cambios bruscos en la calidad del agua (Galvis, 2004:2).

Según el Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente (CEPIS 2000), el déficit de cobertura de acueducto en las pequeñas comunidades, ubicadas principalmente en zonas rurales, es generalizado para la región latinoamericana.

Las zonas rurales de los municipios de Colombia en general, manifiestan un déficit importante en cuanto a cobertura de acueducto y un mínimo acceso al agua potable, problemática reconocida por el gobierno nacional (DNP, 2007).


PROBLEMA

DESCRIPCIÓN

La calidad y la ingesta directa de agua de fuentes contaminadas o indirecta a través de alimentos de consumo crudo como hortalizas regadas por aguas residuales sin tratar o insuficientemente tratadas, así como el contacto con campos regados con estas aguas y sin tomar las debidas restricciones, representan un elevado riesgo de infección parasítica, vírica y bacteriana (MinAgricultura. 2011:8).

A nivel mundial, el 80% de las enfermedades infecciosas y parasitarias gastrointestinales y una tercera parte de las defunciones causadas por éstas se deben al uso y consumo de agua insalubre. El agua y los alimentos contaminados se consideran como los principales vehículos involucrados en la transmisión de bacterias, virus o parásitos. Los microorganismos patógenos que prosperan en los ambientes acuáticos pueden provocar cólera, fiebre tifoidea, disenterías, poliomielitis, hepatitis y salmonelosis, entre otras enfermedades. (Mondaca y Campos, 2005).

Oferta – Demanda – Calidad - Riesgo

En la Hacienda Majavita propiedad de la Universidad Libre Seccional Socorro se construyo en el año 2010 un sistema de filtración en múltiples etapas FiME, para comparar las eficiencias en el tratamiento en dos tipos de unidades: concreto y tanques plásticos con el fin de establecer una alternativa para el sector rural y poder suministrar agua apta para el consumo.

Sistema de filtración en múltiples etapas FiME

Sistema de filtración unidades plástico y concreto Construcción sistema de filtración


PROBLEMA

DESCRIPCIÓN

INTRODUCCIÓN

LOCALIZACIÓN PROYECTO


Agua natural quebrada La Nacuma

Sistema de tratamiento biológico FiME

Beneficio ecológico

Planta de torrefacción

Manejo subproductos

MaSBEK

Tratamiento Biológico aguas residuales

Cultivo Café orgánico

Aprovechamiento pulpa y mucílago

Recolección por mujeres

Modulo Becolsub

Artesanías, abonos orgánicos y riego


PROBLEMA

DESCRIPCIÓN

¿Cuáles son las características de operación actuales del sistema? ¿Cómo incrementar el rango de operación del FiME? ¿Cuáles son las modificaciones necesarias para mejorar la eficiencia? ¿Cómo facilitar el mantenimiento de los filtros? ¿Cómo mejorar las condiciones de operación del sistema de filtración? ¿Cómo reducir la presencia de sólidos en el agua de la quebrada?

Sistematización

Pregunta problema

¿Cuáles son las condiciones de operación del sistema de filtración en múltiples etapas FiME en tanques plásticos con pre-sedimentación y retro-lavado para mejorar y obtener agua apta para los usos de la Hacienda Majavita?


PROBLEMA

DESCRIPCIÓN

PROBLEMA

JUSTIFICACIÓN


La investigación se realizó por la necesidad de suministrar agua en condiciones apropiadas para el sector rural en fincas, viviendas y colegios, donde se tenga acceso al recurso y sea factible implementar el sistema. El abastecimiento de agua potable a la comunidad rural es una prioridad para evitar la propagación de enfermedades relacionadas con el consumo del líquido.

La forma de realizar el mantenimiento del sistema lo hacen poco aceptable para los operarios por la cantidad de tiempo y agua para realizarlo al ser dispendioso retirar los sustratos del filtro por ello se plantearon soluciones factibles para facilitar su limpieza.

Los resultados obtenidos pueden ser utilizados para el diseño y construcción de sistemas en el sector rural por parte de propietarios o mediante la formulación de proyectos de inversión.

La FiME es una tecnología robusta y confiable, puede ser mantenida por operadores con bajos niveles de escolaridad. Es más sostenible que el tratamiento químico del agua para las comunidades rurales de países en vía desarrollo (IRC, 2007).

Objetivo General

Objetivos Específicos

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS DEL PROYECTO

1

• Determinar las características técnicas del pre-sedimentador con matriz en botellas plásticas.

2

• Establecer el sistema de retro-lavado en los filtros gruesos y sus características de operación.

3

• Identificar las condiciones de operación y eficiencia del sistema de tratamiento .

OG

• Evaluar las condiciones de operación del sistema de filtración en múltiples etapas FiME en tanques plásticos con pre-sedimentación y retro-lavado para obtener agua apta para los usos de la Hacienda Majavita (Socorro, Santander).

El enfoque de la investigación fue cuantitativo al realizar recopilación de datos mediante la medición de indicadores de calidad al agua de la fuente de abastecimiento y en cada unidad del sistema con técnicas estandarizadas en el Laboratorio a partir de muestras compuestas usando un procedimiento establecido. Se utilizó estadística para describir el cambio en los indicadores en el tiempo y la eficiencia del sistema para establecer patrones de comportamiento. Los resultados obtenidos de las muestras fueron generalizados y el proceso realizado podría replicarse en otro lugar bajo condiciones similares.

El alcance de la investigación fue descriptivo al detallar como es el comportamiento de los indicadores de calidad del agua en el flujo a través de las unidades del sistema, se buscó especificar las características de operación de los filtros respecto del tiempo, para esto se definieron los parámetros e indicadores a medir recopilando datos a partir de la medición de caudales y cálculo de velocidades de filtración y se describió el comportamiento del sistema en la remoción de los indicadores.

METODOLOGÍA

TIPO DE INVESTIGACIÓN


Información primaria recopilada directamente en la fuente mediante mediciones de:

• Caudal mediante aforo volumétrico • Calculo de velocidad de filtración

Operación del sistema de filtración los sedimentadores

• Seguimiento y monitoreo • Toma de muestras para análisis

Laboratorios utilizados

Aguas y microbiología : análisis de las muestras

Laboratorio de Suelos: características de los lechos filtrantes

Hidráulica : pruebas de calibración y pilotos

La técnica utilizada fue cuantitativa de tipo muestreo para determinar la remoción en cada una de las unidades del sistema, aplicando la media verdadera mediante el parámetro T

METODOLOGÍA

TÉCNICAS E INSTRUMENTOS


Variables establecidas a partir de la sistematización

Indicadores para determinar la eficiencia del sistema respecto a la remoción:

Tipo de variable Variable Unidad

Dependiente Remoción %

Independiente Tiempo de operación día

Interviniente Precipitaciones mm

Indicador Unidad Técnica

Turbiedad UNT Nefelometría

Color aparente UPC Colorimétrica

Sólidos suspendidos totales mg/L Gravimétrica

Coliformes totales y fecales UFC/100 ml Filtración por membrana

Potencial de hidrogeno Unidad de pH Potenciométrica

METODOLOGÍA

DEFINICIÓN DE VARIABLES


Parámetro Unidad

Caudal ml/s

Velocidad de filtración m/h

Carga superficial m/h

Parámetros que se tienen presentes en la operación del sistema

METODOLOGÍA

PROCEDIMIENTO


Se determinaron las características del agua mediante muestras en la fuente de abastecimiento.

Se diseñaron las unidades del sistema según las especificaciones técnicas y los parámetros establecidos.

Se construyeron las unidades del sistema y se inicio la operación.

Se realizó el seguimiento y monitoreo del sistema tomando de muestras en cada una de las unidades.

METODOLOGÍA

POBLACIÓN Y MUESTRA


• Se realizaron cinco tomas de muestras en la fuente de abastecimiento

• En periodos de lluvia y estiaje

Diseño del sistema

• Se realizaron pruebas con tres tipos de matrices • Botellas de 1.5 y 2.5 litros y tejas ondulas plásticas • Se evaluó turbiedad y color aparente

Sedimentadores

• En total 15 muestras compuestas entre febrero de 2011 y septiembre de 2012 una por mes

• Indicadores : turbiedad, color aparente, sólidos suspendidos totales, coliformes fecales y totales.

Eficiencia del sistema

METODOLOGÍA

COMPONENTES DEL SISTEMA FiME

Sistemas FiME plástico y concreto

16 FiME tanques de plástico con pre-sedimentación y retro lavado. [email protected]

FiME en Concreto

Tanques almacenamiento de

agua tratada

FiME en tanques plásticos

FGA FLA FGDi

FGDi FGDe FLA CFC Tanque de regulación

Pre-sedimentador

UDQ Fuente de

abastecimiento de Agua

Caudal: 30 ml/s = 2.6 m3/día

0.66

Vf (m/h)

0.38 0.24

1.00 0.75 0.23

CS=0.15 m/h

RESULTADOS

CARACTERÍSTICAS SISTEMA FiME

17 FiME tanques de plástico con pre-sedimentación y retro lavado.

METODOLOGÍA



Unidad distribución caudal Control de flujo por colmatación CFC

1 2

4 5 6 7

Gravilla T3 Arena Vertederos de orifico

3

METODOLOGÍA


Componentes FiME convencional en concreto


FGDi

FGA

FLA

RESULTADOS



Filtro grueso dinámico FGDi Tanque 180 litros

Posición Teórico Asumido Teórico Asumido

Lecho 1 20 20 3 - 6 5 - 10 Gravilla No. 3

Lecho 2 20 15 6 - 13 10 - 20 Triturado 1/2"

Lecho 3 20 15 13 - 25 15 - 25 Triturado 3/4"

Soporte 1 5 5 1 - 2 1 - 3 Gravilla No. 1

Soporte 2 5 5 2 - 5 3 - 5 Gravilla No. 2

Soporte 3 5 5 5 - 10 10 - 20 Triturado 1/2"

Soporte 4 15 10 10 - 25 15 - 25 Triturado 3/4"

Total sustrato 90 75 OPS/CEPIS

75

96

25

15

20

35

5

8

5

5

10

5

21

56

71

Nivel estático

Nivel dinámico mínimo

Nivel dinámico máximo

Borde libre

Triturado de 3/4"Tamaño (15 - 20) mm

Vol= 15 l

Gravilla No. 3Tamaño (5 - 10) mm

Vol= 47 litros

Gravilla No. 2Tamaño (3 - 5) mm Vol= 8 l

Triturado de 1/2"Tamaño (10 - 15) mm Vol= 8 l

Gravilla No. 1Tamaño (1 - 3) mm Vol= 9 lN= - 76

N= - 81

N= - 86

Triturado de 1/2"Tamaño (10 - 15) mm Vol= 30 l

Triturado de 3/4"Tamaño (15 - 20) mm

Vol= 30 l15

RESULTADOS



Filtro grueso dinámico FGDi

FGDi Concreto

RESULTADOS



Tanque 250 litros

Filtro grueso Ascendente FGA

Espesor capa Tamaño

cm mm

Posición Teórico Asumido Teórico Asumido Nombre

Lecho 1 15 - 20 15 3 - 6 5 - 10 Gravilla No. 3

Lecho 2 15 - 20 15 6 - 13 10 - 15 Triturado 1/2"

Lecho 3 20 - 30 15 13 - 19 15 - 20 Triturado 3/4"

Soporte 1 20 - 30 10 19 - 25 20 - 30 Triturado 1"

Total sustrato 70 - 100 55 OPS/CEPIS Sin tamizar

56

6

20

17

13

14

58

72

3

10

7

84

64

47

34

Triturado de 1/2" Tamaño (10 - 25) mmVol=16 litros

Gravilla T3Tamaño ( 5 - 10) mm

Vol= 40 litros

Gravilla T2Tamaño (3 - 5) mm

Vol= 51 litros

Gravilla T1Tamaño (1 - 3) mm

Vol=57 litros

Nivel estático

Nivel mínimo dinámico

Cabeza hidráulica

Nivel máximo

Borde libre

RESULTADOS



Tanque 250 litros

Filtro Grueso Descendente FGDe


cm mm


Lecho 1 15 - 20 13 6 - 13 5 - 10 Gravilla T3

Lecho 2 15 - 20 20 3 - 6 3 - 5 Gravilla T2

Lecho 3 10 - 20 17 1.6 - 3 1 - 3 Gravilla T1

Soporte 1 20 - 30 6 13 - 19 10 - 15 Triturado 1/2"

Total sustrato 70 - 100 56 OPS/CEPIS Tamizado

Cambios en el filtro Junio 2011 1. Sentido de flujo 2. Distribución de los lechos 3. Tamizado de los lechos 4. Retro-lavado

RESULTADOS



Filtro Lento de Arena FLA

Tanque 500 litros


cm mm


Arena 50 - 100 40 0.15 - 0.35 <1 Arena de río

Soporte 1 5 - 10 5 6 - 13 5 - 10 Gravilla No. 3

Soporte 2 10 - 20 5 13 - 19 10 - 15 Triturado 1/2"

Total lecho 65 - 130 50 OPS/CEPIS

Característica Teóricos Propios

Diámetro efectivo D10 0.15 - 0.35

0.18

Coeficiente de uniformidad

CU <3 3.92

RESULTADOS

PRE-TRATAMIENTO


Indicador Unidad Promedio Desviación

Estándar Mediana Máximo Mínimo

Turbiedad UNT 26.6 25.9 19.4 101.0 5.1

Color aparente UPC 56.3 80.0 33.7 327.0 4.1

Sólidos suspendidos mg/l 29.6 28.1 18.0 78.0 6.0

Potencial de hidrogeno und pH 7.65 0.37 7.78 7.98 6.69

Coliformes fecales UFC/100ml 3,277 3,582 1,800 12,000 300

Coliformes totales UFC/100ml 34,893 23,032 29,200 85,000 6,400

Características fisicoquímicas y microbiológicas del afluente

26.6

56.3

29.6

7.65

25.9

80.0

28.1

0.37

Turbiedad

Color aparente

Sólidos suspendidos

Potencial de hidrogeno

Promedio Desviación estándar

3,277

34,893

3,582

23,032

Coliformes fecales

Coliformes totales

Promedio Desviación estándar

RESULTADOS

PRE-SEDIMENTADOR


Tanque 1000 litros

Botellas de 1.25 l Total :62, 79 x m2

Angulo 60 grados

Tejas de 40x90 Total 8

Angulo 60 grados

Botellas de 2.5 l Total :45, 57 x m2

Angulo 60 grados

RESULTADOS

PRE-SEDIMENTADOR


206 203 197 181 163 137 131 116 109 103 92.8 88.3 79.3 75.6

0.157

0.158 0.158

0.157

0.158 0.158

0.157

0.157

0.158

0.156

0.157

0.158

0.159

0.158

0.155

0.155

0.156

0.156

0.157

0.157

0.158

0.158

0.159

0.159

0

50

100

150

200

250

0:00 0:30 1:00 1:30 2:00 2:30 3:00 3:30 4:00 4:30 5:00 5:30 6:00 6:30

Turbiedad UNT Carga superfiacial m/h

Tiempo h

Turbiedad UNT Carga superficial m/h

Evaluación matriz botellas 2.5 l

61.2 54.8 51.8 44.4 42.8 51

70

73

74

75

74 73

67

68

69

70

71

72

73

74

75

76

0

50

100

0:00 0:30 1:00 1:30 2:00 2:30

Turbiedad UNT Remoción %

Tiempo h

Turbiedad UNT Remoción %

Turbiedad UNT

Carga superficial m/h

Afluente

Efluente

Efluente Remoción

Promedio 51 73

Media 52 74

Desviación estándar 8 1.9

Coeficiente de variación 15% 3%

Turbiedad en el efluente

Promedio 160

Desviación 38

Mediana 163

Coeficiente de variación 24%

Promedio 0.158

Desviación 0.001

Mediana 0.158

Coeficiente de variación 0.4%

RESULTADOS

PRE-SEDIMENTADOR


Evaluación matrices

Turbiedad UNT

Botellas 2.5 l Botellas 1.25 l Tejas plásticas Blanco

Efluente Remoción Efluente Remoción Efluente Remoción Efluente Remoción

Promedio 51 73 75 59 72 61 159 20

Media 52 74 74 59 73 61 159 17

Desviación estándar 8 2 2 2 4 4 47 6

Coeficiente de variación 15% 3% 2% 4% 5% 6% 29% 32%

Color aparente UPC

28 32 31

25 27

64 67 69 67 66

62 60 59 54 52

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 1 2 3 4 5 6

Remoción %

Tiempo h

Tejas Botellas 2.5 Botellas 1.25 lB 2.5 l B 1.25 Tejas

Promedio 66 57 29

Media 67 59 28

Desviación estándar 2 4 3

Coeficiente de variación 3% 7% 10%

Matrices en operación y lavado

RESULTADOS

PRE-TRATAMIENTO


Lavado matriz de botellas

Botellas de 2.5 l Longitud 37 cm Diámetro 11 cm Total :45, 57 x m2

Angulo 60 grados

101

327

74 89

153

51 12

53 31

Turbiedad Color aparente Sólidos suspendidos

UNT UPC mg/l

Afluente Efluente Remoción

Comportamiento turbiedad en el pre-sedimentador

RESULTADOS

PRE-TRATAMIENTO


18 13

21 14

24 26

89

92

6 5 15

29

20 13 4

26

21 19 25

15

34

26

101

70

6 5

18

22

18 14

5

27

0

20

40

60

80

100

F-21 F-28 M-14 A-05 M-24 J-28 N-21 N-29 F-27 M-12 M-26 A-17 M-07 M-28 S-10 P

Turbiedad UNT

Fecha de muestra

Salida Entrada

Noviembre 21 de 2011

RESULTADOS

SISTEMA DE RETROLAVADO


Tubería de succión

Tanque almacenamiento

agua tratada

Tanque elevado 1500 l

Moto bomba

Tubería de impulsión

Tanque almacenamiento agua tratada

FGDi FGDe FLA

Tanque elevado 1500 l

Moto bomba

Pradera

RESULTADOS

REMOCIÓN TURBIEDAD EN LAS UNIDADES


Remoción FGDi FGDe FLA

Promedio 41.8 20.9 21.8

Mediana 42.6 21.0 20.0

Desviación 11.6 8.9 7.5

Máximo 63.6 37.7 34.0

Mínimo 24.7 8.0 11.4


Promedio 43.7 13.0 28.0

Mediana 42.7 11.4 26.8


Máximo 75.9 28.5 54.5

Mínimo 19.7 1.1 3.6

Sistema tanques plástico Sistema concreto

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

70.0


Remocion en %

Fecha

FGDi FGDe FLA

84.6 86.8

RESULTADOS

REMOCIÓN TURBIEDAD EN EL SISTEMA


Turbiedad Entrada Salida Remoción

Promedio 26.1 ± 5 3.6 ± 3 84.6%

Mediana 18.3 2.3 85.4%

Desviación 27.5 4.5 8.2%

Máximo 92.3 17.4 96.6%

Mínimo 4.4 0.9 70.75

Turbiedad Entrada Salida

Promedio 16.1 ± 5 2.0 ± 1

Mediana 14.0 1.25

Desviación 9.0 1.3

Máximo 29.4 5.1

Mínimo 4.4 0.9

Condiciones generales

93.2 92.4 86.2 91.6 86.1 96.5 96.6 81.1 85.4 76.5 78.6 70.7 74.2 80.7 78.5 84.6

1.3 1.0

2.9

1.2

3.3

0.9

3.0

17.4

0.9 1.0

2.3

10.3 5.1

2.3

1.2

3.6

18.3 13.3

21.3 14.0

23.5 26.0

88.7 92.3

5.9 4.4

10.5

35.1

19.8 12.1

5.7

26.1

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0

1

10

100

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 P

Remoción % Turbiedad UNT

Remoción Salida Entrada

Condiciones de diseño

RESULTADOS

REMOCIÓN TURBIEDAD EN EL SISTEMA


0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

0 1 2 3 4 5 6

0 1 2 3 4 5 6

Promedio Desviación Q1 Mediana Q3 3.60 4.53 1.10 2.25 2.02

Promedio Desviación Q1 Mediana Q3 2.02 1.27 1.03 1.25 1.90


Condiciones de diseño

RESULTADOS

REMOCIÓN COLOR APARENTE EN LAS UNIDADES



Promedio 31.3 19.6 21.7

Máximo 47.5 41.8 50.0

Mínimo 16.0 3.8 10.4


Promedio 31.5 18.1 26.6

Máximo 55.0 49.1 44.0

Mínimo 4.2 5.3 10.0

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0


Remocion en %

Fecha

FGDi FGDe FLA

Sistema concreto Sistema tanques plástico

RESULTADOS

REMOCIÓN COLOR APARENTE EN EL SISTEMA


Color Entrada Salida Remoción

Promedio 45. 2± 25 11.8 ± 6 72.6%

Mediana 30.0 8.7 72.3


Máximo 153 36 90.2

Mínimo 6.1 0.6 58.0

Turbiedad Entrada Salida Remoción

Promedio 28.9 ± 8 8.6 ± 3 74.7%

Máximo 64.2 22.1 90.2

Mínimo 6.1 0.6 58.0

Condiciones generales Condiciones de diseño

75.0 88.5 60.5 83.3 75.9 66.7 80.4 76.0 72.3 57.9 60.6 65.6 70.5 66.1 90.2 72.6

10

3

15

4

7

14

30 36

5 5

9

22

9 8

1

12

40 26

38 24 29

42 153 150

18 11

22

64

31 24

6

45

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0

1

10

100

1000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 P

Remoción % Color aparente Pa/Co

Remoción Salida Entrada

RESULTADOS

REMOCIÓN COLIFORMES TOTALES EN EL SISTEMA



Promedio 34,900 1,600 93.7%

Mediana 29,200 1,036 5.8

Desviación 23,000 1,752 96.5

Máximo 85,000 1,750 99.0

Mínimo 6,400 400 82.7

98.6 97.7 98.7 98.2 96.1 89.0 99.0 96.5 98.6 87.0 91.5 82.7 97.6 83.3 90.8 93.7

28,600 51,000 65,000 85,000

11,820 10,300

58,500 29,200

51,500

10,100

29,000 30,600 19,900

36,500

6,390

34,894

400

1,150 850 1,500

460 1,130

560 1,036

704 1,310

2,470 5,300

480

6,100

590

1,603

70

75

80

85

90

95

1

10

100

1000

10000

100000

F-28 M-14 A-05 M-24 N-21 N-29 F-27 M-12 M-26 A-17 M-07 M-28 J-26 A-06 S-10 P

Remoción en %

Remoción Entrada Efluente

Coliformes fecales UFC/100 ml

Sistema tanques plástico

RESULTADOS

REMOCIÓN COLIFORMES FECALES EN EL SISTEMA

38 Sistema filtración en múltiples etapas FiME en tanques de plástico. [email protected]


Promedio 3,277 62 96.5

Mediana 1,800 40 98.2

Desviación 3,582 55 3.3

Máximo 12,000 180 99.8

Mínimo 300 5 88.8


99.8 99.0 98.2 98.7 97.2 88.8 98.7 98.3 99.5 95.3 97.5 91.7 98.9 92.9 93.8 96.5

7,400 9,000 5,000

12,000

1,900 800

3,100

300

1,300

3,800

400 300

1,800 1,400 650

3,277

15

90 90 160

53 90

40

5 7

180

10 25 20

100 40

62

80

82

84

86

88

90

92

94

96

98

100

1

10

100

1000

10000

100000

F-28 M-14 A-05 M-24 N-21 N-29 F-27 M-12 M-26 A-17 M-07 M-28 J-26 A-06 S-10 P

Remoción en %

Remoción Entrada Efluente

Coliformes fecales UFC/100 ml

DISCUSIÓN

SISTEMA FiME EN TANQUES DE PLÁSTICO

Atardecer en el FiME La remoción total de turbiedad del FiME construido en tanques de plástico fue de 84.6% el resultado es similar al obtenido por Naranjo 2009, con una remoción del 90% pero con una salida de 1.38 UNT utilizado lechos filtrantes de mayor espesor. La remoción total de color aparente del FiME construido en tanques de plástico fue de 72.6%. Los resultados son inferiores a los obtenidos por Naranjo 2009, con una remoción del 86% y puede ser por la utilización de antracita en el FGA. Según Sánchez et al, (2006: 16) el efluente de la filtración gruesa debe tener una turbiedad entre 10 y 20 UNT, en este caso se cumple. Según Galvis et al (1999:118) las remociones de sólidos suspendidos deben ser superiores para el rango en el que se encuentra la concentración de sólidos. Las remoción de coliformes totales al comparar con los valores obtenidos por Naranjo en 2009, se encuentra una diferencia respecto de las 555 UFC/100 ml de salida, la diferencia se debe a los valores elevados de ingreso en el caso del FiME en Majavita.

CONCLUSIONES


Atardecer en el FiME

Las remociones registradas en el pre-sedimentador con matriz de botellas plásticas son bajas y en algunos casos generó un incremento de material en el efluente, este tipo de estructura es utilizada para turbiedades elevadas las cuales estuvieron ausentes durante los días de monitoreo, excepto un día de demostrando su utilidad en casos en los cuales es considerable la cantidad de sólidos presentes en el agua, removiendo material por la adhesión de las partículas en el interior y exterior de los recipientes.

Las características técnicas del pre-sedimentador con matriz de botellas plásticas obtenidas del diseño y la evaluación son: tanque de 1000 litros con flujo ascendente, caudal de 30 ml/s, carga superficial de 0.14 m/h, matriz en botellas plásticas de gaseosa (PET) de 2.5 litros, con una relación de 57 botellas por metro cuadrado de superficie y un orificio de 21 mm en la parte superior, ángulo de inclinación 60 grados, armada con tubos PVC de 1/2” logrando remover partículas correspondiente a un fango medio a fino, con un tiempo de retención hidráulico teórico aproximado de cuatro horas.

CONCLUSIONES


Atardecer en el FiME Las eficiencias en remoción de turbiedad de los FGDi en concreto con especificaciones de la OPS/CEPIS y de su equivalente en tanque plástico son similares, dando como resultado una semejanza significativa entre las dos unidades, operando el de concreto con una velocidad de filtración mayor. Siendo posible recurrir a tanques plásticos para este tipo de unidad y obtener resultados muy similares utilizando velocidades de filtración menores.

Las remociones iníciales del FGDe fueron las menores comparando los tres filtros, debido a un espesor total del lecho filtrante inferior a lo especificado por OPS/CEPIS; una vez realizadas las modificaciones en la estratificación se logró mejorar las condiciones de operación y un incremento en la remoción de los indicadores turbiedad y color aparente. En promedio las remociones de turbiedad en el sistema fueron FGDi 41.8%, FGDe 20.9% y FLA 21.8% para color aparente FGDi 31.3%, FGDe 19.6% y FLA 21.7% siendo en general menor para este ultimo indicador.

CONCLUSIONES


Atardecer en el FiME Los resultados obtenidos en el sistema plástico son aceptables al consideran únicamente los valores en condiciones de diseño al ingreso, logrando una turbiedad promedio en la salida de 2.0 UNT con desviación estándar de 1.3, mediana de 1.25, con un valor máximo de 5.3 y color aparente de 8.6 UPC con desviación estándar de 5.8, mediana de 8.1 con un valor máximo de 22 siendo el único valor fuera de lo exigido, logrando una remoción próxima al equivalente en concreto con espesores de lecho filtrante menor y cercanos a los exigidos por la resolución 2115. El aspecto a analizar y mejorar es la remoción de microorganismos las que dieron como resultado 1.34 log en coliformes totales y 1.73 log fecales, se requiere un efluente con cantidades próximas a cero para garantizar la eliminación en la desinfección con cloro.

La implementación del retro lavado para los filtros gruesos es una ventaja considerable para su mantenimiento al disminuir el tiempo necesario para realizar esta labor, logrando restablecer la operación en condiciones apropiadas el sistema y mantener el flujo continuo en las unidades requerido por su característica biológica.

CONCLUSIONES


Atardecer en el FiME Las condiciones de operación recomendadas para el sistema FiME en la Hacienda Majavita para garantizar en el efluente la calidad requerida son un caudal de 30 ml/s, mantener la turbiedad inferior a 35 UNT y el color aparente 45 UPC en el agua de ingreso y hacer un mantenimiento constante del sedimentador y de los filtros gruesos para garantizar valores menores a 10 UNT al ingreso del FLA y así obtener agua con turbiedad menor a 2 UNT y color aparente inferior a 15 UPC.

El sistema FiME evaluado en tanques de plástico y bajo condiciones específicas de operación logró cumplir con el objetivo de mejorar la calidad del agua para los usos en la Hacienda Majavita con valores de turbiedad y color aparente próximos a los requeridos, es necesario realizar cambios y efectuar análisis de otros indicadores para poder verificar la calidad del agua según la resolución 2115 así mismo calcular el IRCA de forma permanente.

RECOMENDACIONES



La eficiencia del sistema puede ser mejorada utilizando un filtro dinámico de protección FDiP con mayor velocidad de filtración según Galvis (et al, 1999), instalándolo antes del FGDi para reducir la cantidad de sólidos de ingreso al FiME y atenuar los picos protegiendo el sistema de turbiedad o sólidos suspendidos.

Utilizar antracita en el FGA para mejorar la calidad del agua antes de llegar al FLA tal como lo propone la investigación realizada por Naranjo 2009 en la Universidad de Antioquia y así disminuir el color aparente.

Diseñar los filtros con velocidades de filtración inferiores a la utilizada dependiendo de las características del agua a tratar, en especial en el FLA, con la posibilidad de utilizar una unidad paralela garantizando tener todo el tiempo en operación un filtro.

La implementación de la desinfección con cloro para dar protección al agua, garantizando remover en su totalidad los microorganismos y cumplir con los requisitos de la resolución 2115 respecto de cloro residual.

REFERENCIAS

BIBLIOGRÁFICAS

Atardecer en el FiME CIMAD. 2010. Gestión integral del recurso Hídrico. Maestría en desarrollo sostenible y medio Ambiente - Centro de Investigaciones en Medioambiente y Desarrollo. Universidad de Manizales. Págs. 115.

DNP. 2007. Planes Departamentales de Agua y Saneamiento para el Manejo Empresarial de los Servicios de Acueducto, Alcantarillado y Aseo. Departamento Nacional de Planeación. Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, Documento Conpes No. 3463, Bogotá, Colombia.

Galvis Castaño, Gerardo; Latorre Montero, Jorge y Visscher, JanTeun. 1999. Filtración en múltiples etapas tecnología innovativa para el tratamiento de agua. Universidad del Valle. Cinara. IRC.

IRC. 2007. ¿Por qué la Filtración en Múltiples Etapas?. Filtración en múltiples etapas. International Water and Sanitation Centre. TOP 15. http://www.irc.nl/page/32364

Mondaca J., María Angélica y Campos A., Víctor. 2005. Riesgo de enfermedades transmitidas por el agua en zonas rurales. Capitulo libro: Agua potable para comunidades rurales, re uso y tratamientos avanzados de aguas residuales domésticas. Red Iberoamericana de Potabilización y Depuración del Agua. http://www.bvsde.paho.org/bvsacd/cd57/riesgo.pdf

Naranjo Fernández, Darío. 2009. Desarrollo de un sistema compacto de potabilización. Informe Tesis de Maestría. Grupo de Ingeniería y Gestión Ambiental – GIGA. Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia.

Sánchez Torres, Luís Darío; Sánchez, Arlex; Galvis, Gerardo y Latorre, Jorge. 2006. Filtración en Múltiples Etapas. Documento de Revisión Técnica 15. IRC - Centro Internacional de Agua y Saneamiento. Págs. 70. Traducción española por Cinara 2007.


GRACIAS

El agua es la base de la vida en nuestro planeta. La calidad de la vida depende directamente de la calidad del agua. Una buena calidad del agua sustenta la buena salud de los ecosistemas y, en consecuencia, mejora el bienestar de las personas (UnWater, 2010).

Evaluación sistema FiME Hacienda Majavita

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