DISEÑO DE UN STAR DESCENTRALIZADO. FINCA VISTA LINDA UBICADA EN LA VEREDA PIEDRA ANCHA DE ALGECIRAS - HUILA

DISEÑO DE UN SISTEMA DESCENTRALIZADO, INTEGRADO Y SOSTENIBLE PARA EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE LA FINCA VISTA LINDA

UBICADA EN LA VEREDA PIEDRA ANCHA DE ALGECIRAS - HUILA

CRISTHIAN FERNANDO PÉREZ CERÓN FERNANDO GONZÁLEZ LEIVA

Director EDUARDO VALENCIA GRANADA

M.Sc. Ingeniería Sanitaria y Ambiental

UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANA FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA AGRÍCOLA SANEAMENTO RURAL A- 2010

NEIVA – HUILA

2

CONTENIDO

1. INTRODUCCIÓN

2. GENERALIDADES 2.1 Localización 2.2 Características de la región

3. DISEÑO

3.1 INFORMACIÓN BÁSICA 3.1.1 Explotación Agropecuaria Vista Linda 3.1.2 Cálculos Básicos

3.2 DISEÑO CONCEPTUAL

3.2.1 Propuesta 3.2.2 Esquema General 3.2.3 Diagrama de Unidades - Procesos 3.2.4 Caracterización de Afluente 3.2.5 Remociones Teóricas de las Unidades 3.2.6 Remociones Teóricas del Sistema 3.2.7 Caracterización del Efluente

3.3 DISEÑO FÍSICO

3.4 ASPECTOS CONSTRUCTIVOS 3.5 MANUAL DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO 4. BONDADES DE LA PROPUESTA

4.1 ECONÓMICA 4.1.1 Cargas Contaminantes 4.1.2 Tasa Retributiva 4.1.3 Tiempo de Amortización 4.2 AMBIENTAL

5. RESUMEN PRESUPUESTO

6. BIBLIOGRAFÍA

3

LISTA DE ABREVIATURAS

Af = Afluente

Ef = Efluente

QAR = Caudal de agua residual

ARD = Aguas residuales Domesticas

ARC = Aguas residuales Café

ARP = Aguas residuales Porcícola

L = Largo

bl = Borde Libre

h = Altura

a = Ancho

b = base

V = Volumen

THR = Tiempo de Retención Hidráulica

As = Área superficial

PTAR = Planta de Tratamiento de Aguas Residuales

DBO = Demanda Bioquímica de Oxigeno

SS = Sólidos Suspendidos

CF = Coliformes Fecales

N = Nitrógeno

P = Fosforo

AR = Aguas Residuales

mm = Milímetros

L = Litros

4

LISTA DE FIGURAS.

FIGURA 1. Ubicación de la Finca Vista Linda FIGURA 2. Esquema General de la PTAR FIGURA 3. Diagrama Unidades – Procesos FIGURA 4. Vista Trampa de Grasas

FIGURA 5. Vista Humedal FIGURA 6. Vista Desnatador FIGURA 7. Vista Tanque de Mezcla FIGURA 8. Vista Biodigestor FIGURA 9. Vista Canal de Plantas FIGURA 10. Carga Contaminantes Finca Vista Linda

LISTA DE TABLAS

Tabla 1. Aguas Residuales generadas en la finca Vista Linda

Tabla 2. Caracterización de las Aguas Residuales Domesticas

Tabla 3. Caracterización de las Aguas Residuales del café

Tabla 4. Caracterización del Agua Residual porcícola

Tabla 5. Caracterización de las Aguas Residuales Domesticas.

Tabla 6. Caracterización de las Aguas Residuales del café.

Tabla 7. Caracterización del Agua Residual porcícola.

Tabla 8. Remociones Teóricas para la Unidad de ARD

Tabla 9. Remociones Teóricas para la Unidad de AR café

Tabla 10. Remociones Teóricas para la Unidad Porcícola

Tabla 11. Remociones Teóricas para la Unidad de ARD.

Tabla 12. Remociones Teóricas para la Unidad de AR Café.

Tabla 13. Remociones Teóricas para la Unidad Porcícola.

Tabla 14. Eficiencias Teóricas para la Unidad de ARD

Tabla 15. Eficiencias Teóricas para la Unidad de ARC

Tabla 16. Eficiencias Teóricas para la Unidad de ARP

5

Tabla 17. Caracterización Afluente antes de pasar por el canal de plantas acuáticas

Tabla 18. Remoción teórica de la Unidad (Canal de Plantas Acuáticas)

Tabla 19. Caracterización del Efluente utilizado para el riego (Reuso)

Tabla 20. Porosidad efectiva de Sustrato para humedal

Tabla 21. Dimensiones de Unidades del Sistema (ARD)

Tabla 22. Dimensiones de Unidades del Sistema (ARC)


Tabla 24. Concentración del Afluente de las Aguas Residuales Domesticas en la finca Vista Linda

Tabla 25. Concentración del Afluente de las Aguas Residuales del café en la finca Vista Linda

Tabla 26. Concentración del Afluente del Agua Residual porcícola en la finca Vista Linda

Tabla 27. Concentración del Efluente de las Aguas Residuales Total SIN tratamiento en la finca Vista Linda

Tabla 28. Concentración del Efluente de las Aguas Residuales Total CON tratamiento en la finca Vista Linda

Tabla 29. Cargas Contaminantes de las Aguas Residuales en la finca Vista Linda

Tabla 30. Costos proyectados por concepto de Tasa Retributiva en la finca Vista Linda

Tabla 31. Costo total por concepto de Tasa Retributiva y Ahorro con una PTAR en la finca Vista Linda

Tabla 32. Concentración Oxigeno Disuelto en la finca Vista Linda

Tabla 33. Presupuesto General para la construcción de la PTAR en la finca Vista Linda.

6

1. INTRODUCCIÓN

En la actualidad, los sistemas de tratamiento de aguas residuales en la zona rural colombiana se están desarrollando bajo los lineamientos de sistemas centralizados que se ejecutan en proyectos de saneamiento básico por parte de las dependencias del Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Rural y otras entidades como el Comité de Cafeteros que ha intentado establecer nuevas propuestas para el tratamiento de aguas residuales. Estos sistemas además de exigir un alto costo de operación y mantenimiento no están contribuyendo al manejo integral de los residuos que según las tendencias actuales se empiezan a implementar mediante el concepto de los sistemas descentralizados integrados y sostenibles. Los Sistemas Integrados Sostenibles para el Tratamiento de Aguas residuales son procesos en los cuales se integra tratamiento, reuso, producción, y los subproductos del tratamiento son nuevamente utilizados por el hombre, minimizando así la contaminación. (Valencia, 1997. Citado por Narváez y Silva, 2009). De acuerdo con lo anterior, la siguiente propuesta se presenta como una alternativa para minimizar los riesgos para la salud pública y el ambiente causado por el vertimiento de aguas residuales a las fuentes superficiales de agua. La propuesta contempla el diseño de sistemas preliminares como trampas de grasas, tratamientos secundarios con el establecimiento de humedales y la reutilización de las aguas residuales para regadío de un cultivo de café, además del manejo de los residuos sólidos como fuente para la producción de abonos orgánicos mediante la técnica del compostaje.

7

2. GENERALIDADES

2.1 Localización

Piedra Ancha es una vereda que se encuentra a 20 Km del casco urbano del Municipio de Algeciras ubicado al oriente del departamento del Huila. La vereda Piedra Ancha limita al oriente con la vereda la Gruta y las Damitas, al occidente con la Vereda la Ensillada, al norte con el casco urbano de Algeciras y al sur con la vereda Santa Lucia y los Andes.

FIGURA. 1. Ubicación de la Finca Vista Linda

8

2.2 Características de la Región

La cabecera municipal se encuentra a 990 m.s.n.m, sobre una terraza de suelos de origen aluvial regada por los ríos Blanco y Neiva que nacen en los Cerros de Miraflores y La Siberia. Piedra Ancha es una de las 53 veredas que forman parte del municipio, ubicada a 1200 m.s.n.m, con una población de 1000 habitantes, temperatura media de 20°C caracterizada por tener una serie de accidentes orográficos que le confieren el carácter de montañas con pendientes moderadas a fuertes sobre las que se desarrollan diferentes actividades agropecuarias, especialmente actividades entorno al café. La principal fuente hídrica en la vereda es la Quebrada la Flor que hace su recorrido de norte a sur pasando por la finca vista linda como se observa en la Figura 1.

2.2.1 Economía

La población económicamente activa está integrada por el 45% de sus habitantes. Las principales fuentes de empleo están centradas en las actividades agropecuarias, especialmente las relacionadas con la caficultura y la ganadería. 2.2.2 Infraestructura La vereda Piedra Ancha cuenta con servicios básicos de energía eléctrica y telecomunicaciones debido a la instalación de antenas repetidoras de Comcel y Movistar. El acueducto y la potabilización del agua son deficientes y no cuentan con una red de tratamiento de aguas residuales que son vertidas en su totalidad a la quebrada la Flor. Las vías de acceso a la vereda son destapadas (vías terciarias) y en épocas de invierno se presenta dificultad para el transporte debido al mal estado en que se encuentran. Cuenta con la Institución Educativa El Terco de Don Pacho en honor a Don Pacho por sus aportes hechos a la región. Esta escuela forma a 100 estudiantes hasta 5° de primaria, que luego viajan hasta el casco urbano de Algeciras para terminar su bachillerato, además la vereda tiene representación legalmente constituida por la junta de acción comunal Piedra Ancha. 2.2.3 Problemática La vereda Piedra Ancha no cuenta con un sistema de tratamiento de agua potable y aguas residuales ya que se vierten a la Quebrada la Flor, siendo el principal contaminante los efluentes generados por la actividad cafetera y pecuaria presentes en la zona, ocasionando problemas de salud publica debido a que aguas abajo de la vereda, el casco urbano de Santa Lucia abastece su acueducto.

9

3. DISEÑO

3.1 INFORMACIÓN BÁSICA

3.1.1 Explotación Agropecuaria La finca Vista Linda ubicada en la Vereda Piedra Ancha del Municipio de Algeciras, tiene 5 hectáreas. Posee una casa, donde además de servir de habitación para 15 personas, la utilizan como bodega. En café, tiene cuatro (4) hectáreas en producción; para lo cual disponen de un beneficiadero y un sistema de secado tradicional. Además, posee una explotación porcícola, con 20 animales: 10 de levante y 10 de ceba. La finca posee buena agua, por ella pasa la quebrada La Flor, con un caudal promedio de 800 L/s, de la cual se abastecen para consumo, para el beneficio del café y para la porqueriza.

3.1.2 Cálculos Básicos

A continuación se presentan los cálculos necesarios para estimar los valores de caudales de aguas residuales.

Caudal de aguas residuales domesticas (QARD) El número de habitantes en la finca es de 15 y la dotación por habitante se estimó en 200 L/d, para ello se utilizó un coeficiente de retorno (CR) de 0.85, según RAS 2000 titulo D, tabla D3.1.

10

Caudal de aguas residuales por beneficio de Café (QARC) La finca Vista Linda posee 4 Ha sembradas en café variedad Castillo (AS). La recolección de la cosecha se hace aproximadamente en 30 días, representado el 65% de la producción anual. Para el beneficio del café, se tiene un gasto de 15 L/Kg de café despulpado y lavado (CA). La finca tiene un registro de producción de 2500 Kg / Ha-año. (Pr)

11

El 25% de la producción restante en la finca, se cosecha durante los 11 meses siguientes, representando un consumo de agua para el beneficio de café.

Caudal de aguas residuales porquerizas (QARP) Existe una explotación porcícola de 20 cerdos: 10 de levante y 10 de ceba. El área necesaria por cerdo es de 1 m2 para los de levante y 1.5 m2 para los de ceba. El consumo de agua necesaria para lavar los estiércoles de la porqueriza es de 4 L / m2. El lavado de instalaciones se hace 2 veces en el día.

) ))

Tabla 1. Aguas Residuales generadas en la finca Vista Linda

Caracterización QAR ( L / d )

ARD ARCAFE

2250 3252

ARP 200

Fuente: González y Pérez, 2010

12

3.2 DISEÑO CONCEPTUAL

3.2.1 Propuesta La PTAR para la finca Vista Linda está enmarcada bajo los lineamientos de sistemas integrados descentralizados y sostenibles. Esta PTAR consta de las siguientes unidades: UNIDAD DE TRATAMIENTO ARD Trampa de Grasas (Tratamiento Preliminar) La trampa de grasa consiste en un pequeño tanque o caja cubierta provista de una entrada sumergida y de una tubería de salida que parte cerca del fondo, tiene por objeto interceptar las grasas y jabones presentes en las aguas grises de cocinas y lavaderos. Humedal Un humedal es un sistema que consiste en un estanque o canal poco profundo, construido por el hombre, para el tratamiento de aguas residuales, en el que se siembran plantas acuáticas; estas plantas ayudan a purificar el agua mediante la absorción de los nutrientes, eliminando una cantidad significativa de contaminantes, mientras sus raíces proporcionan el hábitat para microorganismos. (Narváez y Silva, 2009). UNIDAD DE TRATAMIENTO ARC Desnatador Es un tanque donde se depositan temporalmente las aguas del beneficio del café, el agua permanece allí por un tiempo de 24 horas, permitiendo separar dentro del líquido un material flotante (natas) y lodos. Los lodos y natas pueden mezclarse con la pulpa en la fosa de compostaje.

13

Sistema de Tratamiento Modular Anaerobio (STMA) Es un prototipo ecológico propuesto por Cenicafé para el tratamiento de las aguas residuales del lavado de café; sus componentes esenciales son: reactores Hidrolítico-acidogénicos- RHA, Cámara de dosificación RD y reactor Metanogénico RM. A continuación se describe cada parte del sistema: Tanque Hidrolítico Es un tanque de polietileno negro en tronco de cono de aproximadamente 2 m3

con una altura de 156 cm (sin tapa), con un diámetro superior de 146 cm y un diámetro inferior de 115 cm. A este tanque llegan las aguas residuales procedentes del lavado del mucilago fermentado de café. En este tanque se busca llevar a cabo las reacciones bioquímicas que conducen a la hidrólisis de compuestos de alto peso molecular y la máxima formación de ácidos posibles en esta etapa, para favorecer las reacciones que hacen parte de la metanogénesis (Zambrano et al 2007.) Tanque Metanogénico El reactor Metanogénico está constituido por un tanque cilíndrico de 2 m3 de Capacidad de color negro, fabricado en fibra de vidrio tipo UAF (filtro anaerobio de flujo ascendente). Hace parte de la estructura de biodegradación anaerobia de los residuos, recibe los efluentes que provienen del tanque Hidrolítico. UNIDAD DE TRATAMIENTO ARP Biodigestor Allí se depositan las aguas residuales provenientes de las porquerizas y se inicia su correspondiente biodegradación mediante el proceso anaerobio. Este proceso libera gas metano que se utilizará para el calentamiento de los lechones en la porqueriza. Canal de Plantas Acuáticas En este tratamiento se utilizan plantas acuáticas o macrófitas debido a que estas almacenan y asimilan los contaminantes, transportando el oxigeno a la zona de raíces además de proveer un medio apropiado para la actividad bacteriana.

14

FIGURA 2. Esquema General de la PTAR

15

TRAMPA DE GRASAS

FLOTACIÓN

Remover Grasas y Aceites

HUMEDAL

DIGESTIÓN

Remover DBO - SS

N - P - CF

DESNATADOR

FLOTACIÓN -

SEDIMENTACIÓN

Remover SS –

Grasas y Aceites

DBO

TANQUE

HIDROLÍTICO

DIGESTIÓN

Remover DBO

Grasas y Aceites

TANQUE

METANOGÉNICO

DIGESTIÓN

Remover DBO - SS

Grasas y Aceites

TANQUE DE

MEZCLA

SEDIMENTACIÓN

Remover SS

BIODIGESTOR

DIGESTIÓN

Remover DBO

NOMBRE DE UNIDAD

PRINCIPIO

FUNCIÓN PRINCIPAL

FUNCIÓN

SECUNDARIA

CANAL PLANTAS

ACUÁTICAS

DIGESTIÓN

Remover N - P

CF

Af.

Af.

Af.

AR DOMESTICA

AR PORQUERIZA

AR CAFÉ

FIGURA 3. Diagrama de Unidades - Proceso

DESCRIPCIÓN

FIGURA 3. Diagrama de Unidades - Proceso

16

3.2.3 Caracterización del Afluente Para la caracterización del afluente, se referenciaron datos de estudios anteriores (Ver tabla 2, 3 y 4).

Tabla 2. Caracterización de las Aguas Residuales Domesticas

PARÁMETRO UNIDADES CONCENTRACIÓN

DBO mg/ L 200 S.S mg/ L 250

Grasas mg/ L 100 N mg/ L 40 P

CF mg/ L

UFC/100 ml 8

108 Fuente: Narváez y Silva, 2009

Tabla 3. Caracterización de las Aguas Residuales del café


DBO mg/ L 2950 S.S

Grasas mg/ L mg/ L

9115 29.2

N P

mg/ L mg/ L

661 59

Fuente: Cortes y Rios, 2009.

Tabla 4. Caracterización del Agua Residual porcícola


DBO mg/ L 3250 SS.

Grasas mg/ L mg/ L

8750 28.2

N P

mg/ L mg/ L

258 1020

Fuente: Artunduaga y Gordillo, 2009

17

Los valores seleccionados para la propuesta se muestran en las tablas 5, 6 y 7 respectivamente.

Tabla 5. Caracterización de las Aguas Residuales Domesticas en la finca Vista

Linda


DBO mg/ L 290 S.S mg/ L 280

Grasas mg/ L 100 N mg/ L 80 P

CF mg/ L

UFC/100 ml 15 108


Tabla 6. Caracterización de las Aguas Residuales del café en la finca Vista Linda


DBO mg/ L 3150 SS.

Grasas mg/ L mg/ L

9230 30

N P

mg/ L mg/ L

700 90


Tabla 7. Caracterización del Agua Residual porcícola en la finca Vista Linda


DBO mg/ L 3500 SS.

Grasas y aceites mg/ L mg/ L

8550 30

N P

mg/ L mg/ L

190 1000


18

3.2.4 Remoción Teóricas de las Unidades Las tablas 8, 9 y 10 muestran las remociones teóricas por contaminante en cada una de las unidades del sistema referenciadas en propuestas anteriores.

Tabla 8. Remociones Teóricas para la Unidad de ARD

PARÁMETRO TRAMPA DE GRASAS (%)

HUMEDAL (%)

DBO 0 80 SS 0 60

Grasas 90 0 N 0 50

P 0 40 CF 0 99

Fuente: Narváez y Silva, 2009

Tabla 9. Remociones Teóricas para la Unidad de AR café

PARÁMETRO DESNATADOR

(%)

TANQUE HIDROLÍTICO

(%)

TANQUE METANOGÉNICO

(%)

DBO 20 80 80 SS 60 0 80

Grasas 60 10 10 Fuente: Cortes y Ríos, 2009

Tabla 10. Remociones Teóricas para la Unidad Porcícola

PARÁMETRO TANQUE MEZCLA (%) BIODIGESTOR (%)

DBO 20 60 SS 80 60

Grasas 60 40 N 20 0 P 10 0

CF 90 99

Fuente: Artunduaga y Gordillo, 2009

A continuación se presentan las remociones teóricas seleccionadas en cada una de las unidades del sistema propuesto para la finca Vista Linda.

19

Tabla 11. Remociones Teóricas para la Unidad de ARD en la finca Vista Linda

PARÁMETRO TRAMPA DE

GRASAS HUMEDAL

DBO (mg/L)

AF 290 290

% 0 80

EF 290 58

SS (mg/L)

AF 280 280

% 0 60

EF 280 112

Grasas (mg/L)

AF 100 10

% 90 0

EF 10 10

N (mg/L)

AF 80 80

% 0 50

EF 80 40

P (mg/L)

AF 15 15

% 0 40

EF 15 9

CF (UFC/ 100 ml )

AF 108 108

% 0 99

EF 108 106


Tabla 12. Remociones Teóricas para la Unidad de AR Café en la finca Vista Linda

PARÁMETRO DESNATADOR TANQUE

HIDROLÍTICO TANQUE

METANOGÉNICO

DBO (mg/L)

AF 3150 2520 2520 % 20 0 80 EF 2520 2520 504

SS (mg/L)

AF 9230 3692 3692 % 60 0 80 EF 3692 3692 738

Grasas (mg/L)

AF 30 12 12 % 60 0 10 EF 12 12 10.8

N (mg/L)

AF 700 700 700 % 0 0 0 EF 700 700 700

P (mg/L)

AF 700 700 700 % 0 0 0 EF 700 700 700


20

Tabla 13. Remociones Teóricas para la Unidad Porcícola en la finca Vista Linda

PARÁMETRO TANQUE DE

MEZCLA BIODIGESTOR

DBO (mg/L)

AF 3500 2800 % 20 60 EF 2800 1120

SS (mg/L)

AF 8550 5130 % 40 60 EF 5130 2052

Grasas (mg/L)

AF 30 12 % 60 40 EF 12 7.2

N (mg/L)

AF 190 190 % 0 30 EF 190 133

P (mg/L)

AF 1000 1000 % 0 30 EF 1000 700

CF (UFC/ 100 ml )

AF 109 10

8 % 90 99 EF 10

8 106

Fuente: González y Pérez, 2010 3.2.6 Remociones Teóricas del Sistema Para determinar la remoción teórica del sistema se utilizo la siguiente ecuación:

A continuación, se muestran las eficiencias esperadas para cada unidad de tratamiento dentro de la PTAR.

21

Tabla 14. Eficiencias Teóricas para la Unidad de ARD

PARÁMETRO AFLUENTE EFLUENTE % REMOCIÓN

DBO (mg/ L) 290 58 80 SS (mg/ L) 280 112 60

Grasas (mg/ L) 100 10 90 N (mg/ L) 80 40 50 P (mg/ L) 15 9 40 CF (mg/ L) 108 106 99


Tabla 15. Eficiencias Teóricas para la Unidad de ARC


DBO (mg/ L) 3150 504 84 SS (mg/ L) 9230 738 92

Grasas (mg/ L) 30 10.8 64 Fuente: González y Pérez, 2010

Tabla 16. Eficiencias Teóricas para la Unidad de ARP


DBO (mg/ L) 3500 1120 68 SS (mg/ L) 8550 2052 76

Grasas (mg/ L) 30 7.2 76 N (mg/ L) 190 133 30 P (mg/ L) 1000 700 30 CF (mg/ L) 109 106 99.9


22

3.2.7 Caracterización del Efluente Para la caracterización del efluente que es utilizado para riego en el cultivo de café, es necesario determinar las concentraciones de cada parámetro en el agua residual antes y después del canal de plantas acuáticas ya que esta unidad es la encargada de recibir la mezcla de aguas residuales de toda la PTAR. (Figura 2.)

Compostaje

Trampa

Grasa

Casa

Beneficiadero

Porqueriza

Tanque

MezclaBiodigestor

Desnatador

Tanque

HidrolíticoTanque

Metanogénico

Cultivo de Café

Canal Plantas Acuáticas

Quebrada

HumedalA. Grises

A. Negras

AR Café

AR

Porqueriza

Biogás

Abono

Pulpa Ef.

FIGURA 2. Esquema General de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales

ARDQ

ARCQ

ARPQ

ARTQ

QART = QARD + QARC + QARP

QART = (2250+3252+200) L/d = 5702 L/d.

a) Concentración de DBO (mg/L) de la mezcla de las 3 AR.

1.) ARD CCDBO = CDBO * Q

CCDBO = (2250 L/d * 58 mg/L) = 130500 mg/d

CCSS = (2250 L/d * 112 mg/L) = 252000 mg/d CCGRASAS = (2250 L/d * 10 mg/L) = 22500 mg/d

CCN = (2250 L/d * 40 mg/L) = 90000 mg/d

CCP = (2250 L/d * 9 mg/L) = 20250 mg/d

AR

DBO

DBOQ

CCC

23

2.) ARC CCDBO = CDBO * Q

CCDBO = (3252 L/d * 504 mg/L) = 1639008 mg/d

CCSS = (3252 L/d * 738 mg/L) = 2399976 mg/d

CCGRASAS = (3252 L/d * 10,8 mg/L) = 35122 mg/d

CCN = (3252 L/d * 700 mg/L) = 2276400 mg/d

CCP = (3252 L/d * 700 mg/L) = 2276400 mg/d

3.) ARP CCDBO = CDBO * Q

CCDBO = (200 L/d * 1120 mg/L) = 224000 mg/d

CCSS = (200 L/d * 2052 mg/L) = 410400 mg/d

CCGRASAS = (200 L/d * 7,2 mg/L) = 1440 mg/d

CCN = (200 L/d * 133 mg/L) = 26600 mg/d

CCP = (200 L/d * 700 mg/L) = 140000 mg/d

L

mg

dL

dmg

Q

CCC

AR

DBO

DBO *

* )(350

5702

1993508

5702

2240001639008130500

L

mg

dL

dmgCSS

*

* )(537

5702

3062376

5702

4104002399976252000

L

mg

dL

dmgCGRASAS

*

* )(11

5702

59062

5702

14403512222500

L

mg

dL

dmgCN

*

* )(420

5702

2393000

5702

26600227640090000

L

mg

dL

dmgCP

*

* )(427

5702

2436650

5702

140000227640020250

ml

ufcCP

100

106

24

Tabla 17. Caracterización Afluente antes de pasar por el canal de plantas

acuáticas

PARÁMETRO VALORES

DBO (mg/L) 350 SS (mg/L) 537

GRASAS (mg/L) 11 N (mg/L) 420 P (mg/L) 427

CF UFC/100 ml 106

Tabla 18. Remoción teórica de la Unidad (Canal de Plantas Acuáticas)

PARÁMETRO CANAL DE PLANTAS

DBO (mg/L)

AF 350 % 80

EF 70

SS (mg/L)

AF 537 % 60

EF 215

Grasas (mg/L)

AF 11 % 0

EF 11

N (mg/L)

AF 420 % 50

EF 210

P (mg/L)

AF 427 % 40

EF 171

CF (UFC/ 100 ml )

AF 106 % 99

EF 104



PARÁMETRO VALORES

DBO (mg/L) 70

SS (mg/L) 215

GRASAS (mg/L) 11

N (mg/L) 210

P (mg/L) 171

CF UFC/100 ml 104

25

3.3 DISEÑO FÍSICO

Dimensionamiento físico de unidades para ARD.

TRAMPA DE GRASAS

- A mínima = 0,25 m2*L/s - Velocidad Ascendente 4 mm/s

- Relación Ancho/Longitud = 1 : 2

QARD = 2250 L/d = 0,026 L/s

√

Por consideraciones constructivas propuestas por los diseñadores, las

dimensiones se quedan establecidas de la siguiente forma

FIGURA 4. Vista Trampa de Grasas

26

HUMEDAL

Para el diseño del humedal se utilizo la metodología propuesta por Yocum, en el

manual de diseño: Humedal construido para el tratamiento de aguas grises por

biofiltración, (Narváez y Silva, 2009).

- Relación Ancho/Longitud = 1:2 - Profundidad del humedal = 0.6 m

Su diseño se realiza de acuerdo a la reducción de DBO esperada.

)

K20 = Constante a 20 °C igual a 0,805 T= temperatura media de la zona de estudio igual a 20 °C

)

Tiempo de retención (t)

)

C = Concentración DBO a la salida igual a 58 mg/L

C0 = Concentración DBO a la entrada igual a 290 mg/L

)

Verificación tasa de Carga Orgánica (L org)

dW = Profundidad Sustrato igual a 0,6 m

n = Porosidad del Sustrato (se diseño para arena con grava n= 0.35, ver tabla 20).

27

Tabla 20. Porosidad efectiva de Sustrato para humedal

SUSTRATO TAMAÑO EFECTIVO

d10 (mm) POROSIDAD EFECTIVA

(n)

Arena Media 1 0,30 Arena Gruesa 2 0,32

Arena con Grava 8 0,35 Grava Media 32 0,40 Grava Gruesa 128 0,45

Fuente: Crites & Tchobanoglous, 2000. Citado por Narváez y Silva, 2009.

Área Superficial (As)

L = 2 a

√

L = 6 m

Calculo Sección Transversal

Canal en tierra, suelo arcilloso - Relación de Talud 1H: 2V

)

28

FIGURA 5. Vista Humedal


UNIDAD PARÁMETRO MEDIDA (m)

TRAMPA GRASA

Longitud 0,50 Ancho 0,25 Altura 0,30

HUMEDAL

Longitud 6,00 Base 2,29

Ancho Sup. 3,00 Altura 0,60

Borde Libre 0,10

Dimensionamiento físico de la unidad para ARC

DESNATADOR

- TRH (Tiempo de Retención Hidráulica) igual a 3 hr (0,125 días)

- Relación Ancho/Largo = 1 : 4

PLANTA

CORTE LONGITUDINAL

CORTE TRANSVERSAL

S = 1%

29

FIGURA 6. Vista Desnatador

Tabla 22. Dimensiones de Unidades del Sistema (ARC)

UNIDAD PARÁMETRO MEDIDA

DESNATADOR

Longitud (m) 2,00

Ancho (m) 0,50

Altura ( m) 0,40

TANQUE HIDROLÍTICO Volumen (L) 500

TANQUE METANOGÉNICO Volumen (L) 500

Dimensionamiento de las Unidades de ARP

TANQUE DE MEZCLA O SEDIMENTADOR

- TRH (Tiempo de Retención Hidráulica) igual a 3 hr (0,125 días)

- Relación Ancho/Largo = 1 : 4

FIGURA 7. Vista Tanque de Mezcla (Sedimentador)

PLANTA CORTE LONGITUDINAL

PLANTACORTE LONGITUDINAL

30

BIODIGESTOR

Se diseña con el fin de remover materia orgánica por vía anaerobia y

microorganismos patógenos. Se utilizó la metodología de Moreno y Gordillo, 2009.

- TRH según la zona a 20 °C igual a 45 días

- Vol. liquido =70% - Vol. Gas =30%

- Forma Circular ϴ = 1,50 m

Longitud Biodigestor (L)

)

Cajas de Entrada y Salida del Biodigestor

El objetivo es mantener el nivel del líquido dentro del biodigestor. Las dimensiones

se establecieron según criterios de Botache et al., 2009. El estomago del

biodigestor será de Geomembrana H.D.P.E (Polietileno de Alta Densidad), tipo

Invernadero y la Tubería PVC ϴ = 6”

31

FIGURA 8. Vista Biodigestor

CANAL DE PLANTAS ACUÁTICAS

FIGURA 9. Canal de Plantas Acuáticas.


UNIDAD PARÁMETRO MEDIDA (m)

TANQUE DE MEZCLA Longitud 1,60 Ancho 0,40 Altura 0,30

BIODIGESTOR Longitud 7,00 Diámetro 1,50

CAJAS DE BIODIGESTOR Longitud 0,40 Ancho 0,40

Profundidad 0,50

PLANTA

PLANTA

CORTE TRANSVERSAL

CORTE LONGITUDINAL

S = 1%

32

3.4 ASPECTOS CONSTRUCTIVOS

A continuación se describen los materiales con que serán construidas las unidades que conforman la PTAR. Se aclara que existen materiales convencionales que pueden ser reemplazados por material que se encuentra en la zona. Tuberías de Conducción Las tuberías a utilizar en las líneas de conducción de las 3 unidades que conforman la PTAR serán de PVC Ǿ 1 1/2”. Trampa de Grasas La trampa de grasas será construida en ladrillo hueco con un revestimiento interior de 3 cm. La placa de fondo será maciza en concreto de 3000 PSI con un espesor de 10 cm utilizando varillas de Ǿ 3/8“en ambas direcciones. La tapa será metálica. Humedal Se construirá en tierra, con sección trapezoidal y taludes 1H: 2V. El material utilizado en el lecho será arena Ǿ 2 mm y grava de Ǿ 32 mm. La planta a sembrar en el humedal es Heliconia bihai (Nombre Común: Platanera Silvestre, Platanillo). Desnatador Al igual que la trampa de grasas, se construirá en ladrillo hueco con recubrimiento de 3 cm en su interior. La placa maciza será de 10 cm de espesor en concreto 3000 PSI y varillas 3/8” en ambas direcciones. Tapa metálica Tanque Hidrolítico y Metanogénico Estos tanques son prefabricados construidos en polietileno de capacidad 0.50 m3. El tanque Metanogénico contiene un lecho filtrante compuesto por material inerte como botellas plásticas, que sirven como hospederos para los microorganismos.

33

Tanque de Mezcla o Sedimentador Construido en ladrillo hueco. La placa será de concreto 3000 PSI con varillas 3/8” en ambos sentidos, ésta será esmaltada para un mejor acabado. Las paredes internas tendrán un recubrimiento de 3 cm. La tapa del sedimentador será metálica. Biodigestor Las cámaras de entrada y salida del biodigestor se construirán al igual que la trampa de grasas y el sedimentador. La tubería será de PVC 1 1/2” y el material que forma el estomago del biodigestor será de geomembrana H.D.P.E. (polietileno de alta densidad). Canal de Plantas Acuáticas Construido en tierra con sección transversal y taludes 1H: 2V. El material a utilizar en el canal es arena y grava media, la planta a utilizar es Heliconias

34

3.5 MANUAL DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO

UNIDAD ACTIVIDAD FRECUENCIA OPERACIÓN MANTENIMIENTO

Trampa de Grasas

Remoción natas

Mensual X

Limpieza tanque

Semestral X

Control de arvenses

Semestral X

Humedal

Siembra Plantas

X

Limpieza lechos 5 años X

Control de arvenses

Semestral X

Desnatador

Remoción natas

Mensual X

Limpieza tanque

Semestral X

Control de arvenses

Semestral X

Tanque

Hidrolítico y Metanogénico

Control de Flujo Diario X

Control de lodos

Mensual X

Adición de agua para enjuague

interno Mensual X

Tanque de

Mezcla

Remoción sólidos

Mensual X

Limpieza tanque

Semestral X

Control de arvenses

Semestral X

Biodigestor

Control de flujo de entrada y

salida Semanal X

Revisión de perforaciones en estomago

Mensual X

Revisión de tuberías de conducción

biogás

Trimestral X

Canal de Plantas

Acuáticas

Retiro de sólidos, limpieza y remoción de

malezas

Trimestral X

35

4. BONDADES DE LA PROPUESTA

4.1 ECONÓMICA Se realiza con base en la Tasa Retributiva Colombiana. De conformidad con lo establecido en la Resolución 372 de 1998, la tarifa mínima a pagar por el detrimento del recurso hídrico es:

PARÁMETRO Tarifa (pesos por kilogramo)

2007 2008 2009 2010

Demanda Bioquímica de Oxigeno DBO 91.36 96.56 103.97 106.05

Sólidos Suspendidos Totales SST 39.07 41.29 44.46 45.35

4.1.1 Cargas Contaminantes

Cargas Contaminantes Sin tratamiento

Tabla 24. Concentración del Afluente de las Aguas Residuales Domesticas en la finca Vista Linda

PARÁMETRO UNIDADES CONCENTRACIÓN CAUDAL (L/d) CARGA

DBO kg/ d 290 2250

0,7

SS. kg/ d 280 0,6

Tabla 25. Concentración del Afluente de las Aguas Residuales del café en la finca Vista Linda


DBO kg/ d 3150 3252

10,2

SS. kg/ d 9230 30,0

Fuente: Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial- Colombia, 2010

36

Tabla 26. Concentración del Afluente del Agua Residual porcícola en la finca Vista Linda


DBO kg/ d 3500 200

0,7

SS. kg/ d 8550 1,71

Tabla 27. Concentración del Efluente de las Aguas Residuales Total SIN tratamiento en la finca Vista Linda

PARÁMETRO UNIDADES CAUDAL (L/d) CARGA

DBO kg/ d 5702

11,60 SS. kg/ d 32,31


PARÁMETRO VALORES

DBO (mg/L) 70 SS (mg/L) 215

GRASAS (mg/L) 11 N (mg/L) 210 P (mg/L) 171

CF UFC/100 ml 104


Tabla 28. Concentración del Efluente de las Aguas Residuales Total CON tratamiento en la finca Vista Linda

PARÁMETRO UNIDADES CAUDAL (L/d) CARGA

DBO kg/ d 5702

0,40 SS. kg/ d 1,23

37

Tabla 29. Cargas Contaminantes de las Aguas Residuales en la finca Vista Linda

SISTEMA DBO (kg/d) SS (kg/d)

CON TRATAMIENTO 0,4 1,23

SIN TRATAMIENTO 11,6 32,31

FIGURA 10. Cargas Contaminantes en la finca Vista Linda

4.1.2 Tasa Retributiva

Tabla 30. Costos proyectados por concepto de Tasa Retributiva en la finca Vista Linda

PARÁMETRO TARIFA $

2010 1 - CON

TRATAMIENTO 2 - SIN

TRATAMIENTO 1 $ 2 $

Carga kg / Día Costos

DBO 106.05 0,40 11,60 42 1.230 SS. 45.35 1,23 32,31 56 1.465

Carga kg / Mes Costos

DBO 106.05 12,00 348,00 1.273 36.905 SS. 45.35 36,90 969,30 1.673 43.958

Carga kg / Año Costos

DBO 106.05 146,00 4234,00 15.483 449.016 SS. 45.35 448,95 11793,15 20.360 534.820

0

6

12

18

24

30

S. CONTRATAMIENTO S. SIN

TRATAMIENTO

kg /

día

DBO

SS

38

Tabla 31. Costo total por concepto de Tasa Retributiva y Ahorro con una PTAR en la finca Vista Linda

PERÍODO COSTO TOTAL $

AHORRO $ CON TRATAMIENTO SIN TRATAMIENTO

Día 98 2.695 2.597 Mes 2.946 80.863 77.917 Año 35.843 983.836 947.993

4.1.3 Tiempo de Amortización

Si con la PTAR se obtiene un Ahorro de $ 947.993 anual y su construcción cuesta $ 4’000.000; entonces el Tiempo de amortización será el siguiente:

4.2 AMBIENTAL

El tratamiento de las aguas y su reutilización elimina la carga contaminante que se le estaba vertiendo a la quebrada por lo que la calidad del agua es mejor y además se está ayudando a la conservación del agua. Debido a la disminución de la contaminación los animales y plantas acuáticas que muy posiblemente se estaban afectando y estaban desapareciendo, tendrán muchas más posibilidades de vivir, aquí se está ayudando a la conservación de la fauna existente en la zona Los efluentes de las aguas residuales, son arrojadas a la quebrada La Flor, con un caudal promedio de 800 L/s, la cual antes del vertimiento tiene OD = 9 mg/L.

39

Para poder establecer la relación Ambiental, se realizan los cálculos para el OD después del vertimiento de las Aguas Residuales con y sin tratamiento.

CARGA DE OD CON TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

CARGA DE OD SIN TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

Tabla 32. Concentración Oxigeno Disuelto en la finca Vista Linda

PARÁMETRO UNIDADES ANTES CON

TRATAMIENTO SIN

TRATAMIENTO

Oxigeno Disuelto OD

mg/L 9,000 8,995 8,835

40

5. RESUMEN PRESUPUESTO

Tabla 33. Presupuesto General para la construcción de la PTAR

PRESUPUESTO

ITEM UNIDAD CANTIDAD VALOR

UNITARIO VALOR TOTAL

1. TRAMPA DE GRASAS

1.1 Concreto de 3000 PSI m3 0.0125 $ 128.337 $ 1.604

1.2 Ladrillo Hueco # 5 UNID 60 $ 450 $ 27.000

1.3 Varilla corrugada 3/8" ML 3 $ 9.800 $ 9.800

1.4 Tubería PVC 1 ½ " ML 0.70 $ 34.900 $ 24.430

1.5 Codo de 90˚ UNID 2 $ 400 $ 800

1.6 Excavación m3 0.0375 $ 6.000 $ 6.000

∑ $69.634

2. HUMEDAL

2.1 Piedra gruesa Ǿ 50 mm m3 1 $ 25.000 $ 25.000

2.2 Arena Fina Ǿ 3 mm m3 5 $ 30.000 $ 150.000

2.3 Tubería PVC 1 ½ " ML 3 $34.900 $ 104.700

2.4 Excavación m3 39 $ 6.000 $234.000

∑ $513.700

3. DESNATADOR

3.1 Concreto de 3000 PSI m3 0.1 $ 128.337 $ 12.834

3.2 Ladrillo Hueco # 5 Unid 100 $ 450 $ 45.000


3.4 Tubería PVC 1 ½ " ML 0.6 $ 34.900 $ 20.950

3.5 Codo de 90˚ UNID 2 $ 400 $ 800

3.6 Excavación m3 0.4 $ 6.000 $ 6.000

∑ $105.184

4. TANQUE PLÁSTICO 500 L UNID 2 $580.000 $1.430.000

5. TANQUE PLÁSTICO 250 L UNID 1 $ 270.000 $ 270.000

∑ $1.700.000

6. SEDIMENTADOR

6.1 Concreto de 3000 PSI m3 0.064 $ 128.337 $8.214



6.4 Tubería PVC 1 ½ " ML 0.6 $ 34.900 $ 20.950

6.5 Codo de 90˚ UNID 2 $ 400 $ 800

6.6 Excavación m3 0.2 $ 6.000 $ 6.000

∑ $100.564

41

7. CÁMARAS DE ENTRADA-SALIDA( BIODIGESTOR)

7.1 Concreto de 3000 PSI m3 0.032 $ 128.337 $4.150

7.2 Ladrillo Hueco # 5 Unid 160 $ 450 $ 72.000


7.4 Tubería PVC 1 ½ " ML 4 $ 34.900 $ 139.600

7.5 Codo de 90˚ UNID 4 $ 400 $ 1.600

7.6 Excavación m3 0.16 $6.000 $6.000

7.7 Tapa metálica UNID 2 $30.000 $60.000

∑ $ 302.950

8. BIODIGESTOR

8.1 Concreto Ciclópeo m3 0.36 $ 270.000 $ 97.200


8.3 Suministro e instalación Geomembrana H.D.P.E

Global 1 $ 75.000 $ 75.000

∑ $203.700

9. CANAL DE PLANTAS

9.1 Piedra gruesa Ǿ 50 mm m3 1.8 $ 25.000 $ 45.000

9.2 Arena Fina Ǿ 50 mm m3 6 $ 30.000 $ 180.000

9.3 Tubería PVC 1 ½ " ML 3 $34.900 $ 104.700

9.4 Excavación m3 38 $ 6.000 $228.000

∑ $ 557.700

SUBTOTAL $ 3’553.432

IMPREVISTOS (10%) $ 355.343

TOTAL $3’908.775

42

6. BIBLIOGRAFÍA ARAGÓN, Calderón Renso; ROMERO, Cuellar Jonathan. Potencial de Reutilización de la PTAR del Municipio Nátaga con fines de Irrigación. Esquema Metodológico, Trabajo de Grado, Universidad Surcolombiana, Programa de Ingeniería Agrícola. Neiva 2010 ARIAS, Cortes Abelino. Tasas retributivas para el control de la contaminación del agua en Colombia. Seminario Internacional. Contaminación y Reciclaje en la producción porcina. Aspectos legales, técnicos y económicos. Agosto 20. Pág 27-33. 1998 ARTUNDUAGA M. W.; GORDILLO P. L. A; Diseño de un Sistema de Tratamiento para los Residuos Provenientes de la Explotación Porcícola, los Canaguaros Vereda Los Medios, Rivera – Huila. Universidad Surcolombiana, Programa Ingeniería Agrícola. Neiva 2009. COLOMBIA. MINISTERIO DE AMBIENTE, VIVIENDA Y DESARROLLO TERRITORIAL. Tasas Retributivas por Contaminación Hídrica. [En línea]. [Consultado el Lunes 28 de Junio de 2010]. Disponible en <http://www.minambiente.gov.co/contenido/contenido.aspx?conID=576&catID=330>. CORTES M.A.; RIOS A.T., Evaluación preliminar de los sistemas de tratamiento de

aguas residuales del beneficio del café de la vereda villa Colombia. La Plata –

Huila, Universidad Surcolombiana, Programa Ingeniería Agrícola. Neiva 2009.

NARVAEZ C. P. SILVA. I. J., Sistemas Descentralizados Integrados y Sostenibles

para el Tratamiento de Aguas Residuales Domesticas en el sector Rural del

Departamento del Huila. Universidad Surcolombiana, Programa Ingeniería

Agrícola. Neiva 2009.

http://www.minambiente.gov.co/contenido/contenido.aspx?conID=576&catID=330

http://www.minambiente.gov.co/contenido/contenido.aspx?conID=576&catID=330

43

PLANOS

44

ARTICULO CIENTÍFICO

45

CONTENIDO DE HUMEDAD DE UNA PILA DE LA PLANTA DE COMPOSTAJE DE LA UNIVERSIDAD

SURCOLOMBIANA DE NEIVA.

MOISTURE CONTENT OF A BATTERY OF COMPOSTING

PLANT OF THE UNIVERSITY SURCOLOMBIANA OF

NEIVA.

Pérez Cerón Cristhian Fernando1 González Leiva Fernando2

Valencia Granada Eduardo 3

Resumen

Uno de los parámetros fundamentales para garantizar que el proceso de Compostaje sea eficiente es controlar el contenido de humedad. Este estudio evaluó durante un periodo de 30 días dicho parámetro en una pila de Compostaje ubicada en la Planta de Manejo de Residuos Sólidos de la Universidad Surcolombiana. Se tomaron muestras del material compostado a profundidades diferentes en toda la pila para luego ser homogenizadas y determinar el contenido de humedad utilizando el método gravimétrico en el laboratorio de Construcciones de la Facultad de Ingeniería. Los resultados obtenidos indican que el valor promedio de humedad presente en la pila es de 59.88%. Éste valor se encuentra dentro del rango de 40-60% sugerido según la literatura para el proceso de Compostaje. Palabras Clave: Compostaje, humedad.

Abstract

One of the key parameters to ensure that the composting process is efficient is to control moisture content. This study evaluated over a period of 30 days that parameter in a compost pile located on the ground of solid waste management at the University Surcolombiana. The samples were taken at different depths throughout the stack to be homogenized and then determine the moisture content using the gravimetric method. The results indicate that the average value of moisture present in the stack is 56%. This value is within the range of 40-60% allowed by the literature. Keywords: Composting, moisture.

1 Estudiante de Ingeniería Agrícola. Universidad Surcolombiana. Neiva. [email protected]

2 Estudiante de Ingeniería Agrícola. Universidad Surcolombiana. Neiva

[email protected] 3 Magister en Ingeniería Sanitaria y Ambiental. Docente, Universidad Surcolombiana. Neiva

[email protected].

46

1. INTRODUCCIÓN

El contenido de agua en las materias

primas, la actividad microbiana, el

nivel de oxigeno y la temperatura son

factores directamente relacionados

con la humedad global de la pila de

Compostaje. Las actividades

microbianas relacionadas con el

crecimiento y división celular

requieren de unas condiciones de

humedades óptimas. La presencia de

agua dentro de la pila de Compostaje

es imprescindible para el transporte

de sustancias y nutrientes, de modo

que los hace más accesibles para los

microorganismos (Moral y Moreno,

2008). Cuando el contenido de

humedad es demasiado alto, los

espacios entre las partículas del

material se saturan de agua,

impidiendo el movimiento del aire

dentro de la pila (Riddlestone et al,

1991).

En la práctica del Compostaje,

siempre se ha de evitar una humedad

elevada porque desplazaría al

oxígeno, en consecuencia, el

proceso pasaría a ser anaeróbico

(Pérez, 2008). Si se presenta este

fenómeno lo más común es que

aparezcan los malos olores

producidos por la putrefacción y

pérdida de nutrientes por lixiviación.

Por el contrario, si la humedad

disminuye para los microorganismos

se genera poco calor en la pila y la

parte superior se encontrara seca,

ocasionando una disminución de la

actividad microbiana (Riddlestone et

al, 1991).

Muchos de los autores coinciden en

los rangos óptimos de humedad para

llevar a cabo el proceso de

Compostaje. Según Moral y Moreno

(2008), la humedad debe mantenerse

en un rango entre el 30 y 60%. Otros

autores como Navarro et al (2009),

expresan que la humedad debe

mantenerse en un rango optimo

situado entre 40-60% aunque en

condiciones anaerobias y según el

reactor se puede llegar a necesitar

una humedad del 90%. De acuerdo

con Kahn y Stoffella (2004), el

equilibrio ideal de la humedad

generalmente se encuentra en el

rango de 50 a 60% (base húmeda).

Dependiendo de los materiales y

método de Compostaje, los

contenidos de humedad de 40 a 70%

son tolerables, por debajo de 40% el

proceso de Compostaje se ralentiza

por falta de humedad.

Pravia y Sztern (2004), expresan que

la humedad idónea para una

biodegradación con franco

predominio de respiración aeróbica

se sitúa en el orden de 40 a 60% con

buena aireación. Humedades

superiores a los valores indicados

producirían un desplazamiento del

aire entre las partículas de materia

orgánica, con lo que el medio se

volvería anaerobio favoreciendo los

47

metabolismos fermentativos. Si la

humedad se sitúa en valores

menores al 10%, desciende la

actividad biológica general y el

proceso se vuelve extremadamente

lento.

La Tabla 1. Muestra algunas

condiciones que Kahn y Stoffella

(2004), consideran como preferidas

en el Compostaje.

Tabla 1. Condiciones Preferidas para el Compostaje.

Condición Rango Razonable1 Rango Preferido

Relación C/N Contenido de Humedad

Concentraciones O2 Tamaño Partícula (Ǿ mm)

PH Temperatura (°C)

20:1-40:1 40-65%2

>5% 3-13

5,5-9,0 43-66

25:1-30:1 50-60%

Mucho mayor a 5% Varia2 6,5-8,0 54-60

Fuente: Rynk et al., 1992. On-farm Composting Handbook.NRAES,Ithaca, New York. Con permiso Citado por: Compost Utilization in Horticultural Croopping Systems, Kahn y Stoffella , USA, 2004. 1 Recomendaciones para Compostaje rápido. Las condiciones fuera de estos rangos pueden también producir

resultados satisfactorios. 2 Depende de los materiales específicos, tamaños de la pila y condiciones meteorológicas.

Es importante determinar el contenido

de humedad inicial presente en los

materiales empleados para el

Compostaje. Según Fabelo y López

(2005), la humedad inicial de los

residuos no debe ser superior a un 50

%, de ser así hay que hacer que el

material pierda humedad, esto se

logra extendiendo el material en

capas delgadas para que pierda

humedad por evaporación natural, o

bien mezclándolo con materiales

secos, procurando mantener siempre

una adecuada relación C/N. Pérez

(2008), expresa que la relación entre

material húmedo y material seco es

2/1, para la humedad durante el

proceso. Hermand et al (2003),

evaluaron los rendimientos en un

compost de broza de café y un

compost elaborado con gallinaza,

suelo, carbón vegetal, cascarilla y

mucilago de café. El Compostaje fue

realizado bajo techo en 2 pilas de 2.5

m, 1.5 m de ancho y 0,45 m de alto.

La humedad fue monitoreada cada 3

días durante 60 días. Los resultados

obtenidos expresan que el valor

promedio de la humedad en la pila

elaborada con residuos orgánicos fue

de 55% y del 85% en la pila con

broza de café. Fabelo y López (2005),

realizaron una evaluación parcial del

proceso de Compostaje en la etapa

mesotérmica, en la Universidad

Central Martha Abreu de las Villas, en

Cuba. La evaluación del Compostaje

se realizó comparando el proceso en

una pila común y en un cesto o

recipiente con capacidad de 3 m3

cada uno. Los resultados que

obtuvieron en un periodo de 9 días

48

arrojaron que la humedad en pila de

Compostaje era de 56% y la del

recipiente 54%.

En este estudio se presentan los

resultados de la evaluación realizada

para determinar la evolución de la

humedad en una pila de Compostaje

ubicada en Planta de Manejo de

Residuos Sólidos de la Universidad

Surcolombiana, para periodo de 30

días con procesos de monitoreo 2

veces por semana.

2. MATERIALES Y MÉTODOS

2.1 Unidad Experimental

La investigación se desarrolló en la

Planta de Manejo de Residuos

Sólidos de la Universidad

Surcolombiana, ubicada frente al

parqueadero de la facultad de

Ingeniería. Para realizar el monitoreo

de la humedad se seleccionó una pila

bajo el criterio de la madurez de

Compostaje. Las dimensiones de la

pila seleccionada (Unidad

Experimental) son de 1.5 m de largo

por 0.7 m de ancho y 0.45 m de

altura. Los materiales principales

Compostado son residuos de podas y

residuos alimenticios.

2.2 Metodología

Para realizar el monitoreo del

contenido de humedad en la Unidad

Experimental, se tomaron muestras a

diferentes profundidades para la

totalidad de la pila durante los meses

de Marzo y Abril de 2010. El proceso

se llevo a cabo en 2 fases.

I Fase:

Durante esta fase, se tomaron

muestras 2 veces por semana

durante 30 días en horas de la

mañana. Las muestras recolectadas

fueron homogenizadas y como

muestra representativa se tomó 60 g

para determinar el contenido de

humedad de acuerdo a la norma

ICONTEC 1495 (ver tabla 2). Ésta

prueba se realizó en el laboratorio de

construcciones de la Facultad de

Ingeniería, utilizando los siguientes

equipos: 1 bandeja metálica, 1 tara, 1

palustre, horno marca Humboldt

MFG, balanza digital marca OHAUS

con precisión de 0.1. La ecuación

utilizada para determinar el contenido

de humedad es la siguiente:

II Fase:

Se realizó el análisis de los datos

obtenidos en el laboratorio para la

49

elaboración de una curva que

representa la evolución del contenido

de humedad en el periodo de estudio.

3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

La tabla 3 muestra los valores que se

obtuvieron durante el proceso de

experimentación.

La figura 1 muestra la evolución de la

humedad en la pila de Compostaje

durante el proceso de

experimentación. El rango de

humedad se encuentra entre el 56 al

63%, valores muy cercanos a los que

consideran Kahn y Stoffella (2004),

como rango optimo para el contenido

de humedad en Compostaje. El valor

promedio registrado de la humedad

es de 59.88%, es considerado como

óptimo para un pila compuesta por

residuos orgánicos comparada con

los obtenidos por Hermand et al

(2003), cuyo promedio registró

55.00% para una pila con los mismos

materiales. El rango de humedad de

56 al 63%, se puede asociar a la

existencia predominante de un

proceso de respiración aerobia en la

pila de Compostaje, según los

estudios de Pravia y Sztern (2004).

Variable Frecuencia Método

Contenido de Humedad 2 veces por semana durante 30 días

Gravimétrico*

Tiempo (días) Humedad (%)

1 4 6

11 23 27 30

62,39 61,50 56,02 58,50 59,16 59,50 62,16

Tabla 2. Variable Evaluada y Frecuencia de Medición.

Tabla 3. Porcentaje de Humedad durante el proceso de experimentación.

*Según Norma ICONTEC 1495.

50

4. CONCLUSIONES

El valor promedio de la humedad

durante los 30 días de

experimentación en la pila de

Compostaje fue del 59.88%.

El contenido de humedad en la pila

se encuentra en rangos óptimos

para el desarrollo eficiente de los

microorganismos utilizados en el

proceso de Compostaje según la

literatura consultada.

5. REFERENCIAS

FABELO J.A.; LÓPEZ M.E.

Minimización de Residuos Mediante

la Obtención de Compost de

Residuos Sólidos Urbanos en la

Universidad Central “Marta

Abreu” de las Villas. Centro de Estudio de Química Aplicada (CEQA), Facultad de Química-Farmacia. Universidad Central “Marta Abreu” de las Villas, Santa Clara, Cuba. 12 p. (2005). HERMAND, J.M.; MUÑOZ,C.Y.;

MUÑOZ.; MUSCHLER R. Pérdidas

de Nutrimentos Durante el

Compostaje y Liberación de

Nutrimentos de 3 Compost en

Condiciones de Campo. Centro

Agronómico de Investigación CATIE.

Turrialba, Costa Rica. (2003)

Instituto Colombiano de Normas

Técnicas y Certificación (ICONTEC).

Norma Técnica Colombiana

NTC1495: Determinación del

Contenido de Humedad. Bogotá

(2003).

55

56

57

58

59

60

61

62

63

0 5 10 15 20 25 30

Hu

me

dad

%

Tiempo (días)

Figura 1. Evolución de la humedad durante el tiempo de experimentación.

51

MORAL, R.; MORENO, J. Capítulo

Obtención de productos de alto valor

añadido a partir de Compost

Compostaje. Mundi Prensa. Madrid,

España. 570 p. (2008).

NAVARRO, José; MORAL, R.;

GÓMEZ I. Residuos orgánicos y

agricultura. Universidad de Alicante.

(2009).

Natural Environmental Systems. The

Science of composting. Disponible

en:

http://ambientalnatural.com.mx/Article

.php?ArticleSKU=The-Science-of-

Composting. Ultimo Acceso: 8 de

Mayo de 2010.

PÉREZ, M.A. Manual del

Compostaje. España. 24 p. (2008).

PRAVIA, A.; SZTERN D. Manual para

la Elaboración de Compost, Bases

Conceptuales y Procedimientos. pág.

(23-24). Organización Panamericana

de la Salud. OPS/HEP/HES/URO. 69

p. (2004).

RIDDLESTONE, A.J.; DALZELL H.W.; Gray, K.R.; THURAIRAJAN K. Capítulo Principios de la producción de Cmposte. Pág. (23-24, 62-63). En: Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación FAO. Manejo del Suelo: Producción y uso del Composte en Ambientes Tropicales y Subtropicales. Roma, Italia. 184 p. (1991). STOFFELLA, P.J; KAHN B. (Capítulo Commercial Compost Production

Systems. Pág. (54-55). Compost Utilization in Horticultural Crooping System. USA. 414 p. 2004).

52

Documents

DISEÑO DE UN STAR DESCENTRALIZADO. FINCA VISTA LINDA UBICADA EN LA VEREDA PIEDRA ANCHA DE ALGECIRAS - HUILA