DIAGNÓSTICO DE LA SITUACIÓN ACTUAL DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL DE LA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE
OCCIDENTE
KATHERIN GIRALDO GARCÍA - 2126570
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE OCCIDENTE FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE ENERGÉTICA Y MECÁNICA PROGRAMA INGENIERÍA AMBIENTAL
SANTIAGO DE CALI 2018
DIAGNÓSTICO DE LA SITUACIÓN ACTUAL DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL DE LA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE
OCCIDENTE
KATHERIN GIRALDO GARCÍA
Pasantía de investigación para optar al título de Ingeniero Ambiental
Director NANCY VÁSQUEZ SARRIA
Ingeniera Sanitaria, M.Sc., Dra. Ing.
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE OCCIDENTE FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE ENERGÉTICA Y MECÁNICA PROGRAMA INGENIERÍA AMBIENTAL
SANTIAGO DE CALI 2018
3
Nota de aceptación:
Aprobado por el Comité de Grado en cumplimiento de los requisitos exigidos por la Universidad Autónoma de Occidente para optar al título de Ingeniero Ambiental
Mario Andrés Gandini Ayerbe Jurado
Javier Ernesto Holguín Gonzalez Jurado
Santiago de Cali, 16 de mayo de 2018
4
AGRADECIMIENTOS
Agradezco a Dios por permitirme culminar mis estudios porque gracias a el, veo más cercano el hecho de poderme graduar, ya que no ha sido fácil por todos los obstáculos que me ha presentado la vida, pero siempre el me abre cada puerta que me cierran.
A mis papás por el gran esfuerzo que han realizado, porque ustedes siempre han estado allí para apoyarme frente a cada adversidad. Infinitas gracias se merecen ustedes por tanto amor y felicidad que me han dado a lo largo de esta gran etapa.
A mis hermanas por ser ese apoyo incondicional, porque hubieron días muy grises y agotables en este camino, pero ustedes constantemente me animaban para lograr las metas.
A mi grandiosa y apreciada directora de tesis, Nancy Vasquez, por su enseñanza, confianza, tiempo, ánimo, perseverancia y por sobretodo paciencia durante todo este proceso. Eres una de las mejores profesoras que Dios y la vida me pudieron dar, nunca cambies ese carisma y amor tan representativo que tienes profesora.
Al Semillero de Investigación Desarrollo y Evaluación de Tecnologías para la Gestión Integral del Agua Residual (DEAR) por su apoyo en este proyecto, también por su aporte en la participación de ISUSTAINABILITY 2017 en la ciudad de Bogotá.
Al Ingeniero Carlos Borrero por su amabilidad y disposición que tuvo con el proyecto y la información sumistrada acerca de la PTAR-UAO. Un gran agradecimiento a Don Jorge Chilito el encargado de operación por su excelente disposición y paciencia en la recolección de muestras.
Finalmente, agradezco a la Universidad Autónoma de Occidente por brindarme el apoyo en los laboratorios e instalaciones que ayudaron al cumplimiento de este proyecto.
5
CONTENIDO
pág.
GLOSARIO 16
RESUMEN 18
INTRODUCCIÓN 20
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 22
2. JUSTIFICACIÓN 25
3. OBJETIVOS 27
3.1 OBJETIVO GENERAL 27
3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 27
4. ANTECEDENTES 28
4.1 TRATAMIENTO DEL AGUA RESIDUAL EN EUROPA, AMÉRICA LATINA Y EL CARIBE 28
4.2 TRATAMIENTO DEL AGUA RESIDUAL EN COLOMBIA 32
4.3 GESTIÓN AMBIENTAL Y TRATAMIENTO DEL AGUA RESIDUAL EN CAMPUS UNIVERSITARIOS 34
4.3.1 Estrategias de Campus Sostenibles 35
5. MARCO REFERENCIAL 46
5.1 CARACTERÍSTICAS DEL AGUA RESIDUAL 46
5.2 SISTEMAS BIOLÓGICOS AEROBIOS DE BIOMASA EN SUSPENSIÓN PARA EL TRATAMIENTO DEL AGUA RESIDUAL 47
6
5.3 LODOS ACTIVADOS 48
5.3.1 Lodos activados convencional 49
5.3.2 Lodos activados de Aireación Extendida 51
5.3.3 Variables operacionales de sistemas de lodos activados 52
5.4 MICROORGANISMOS PRESENTES EN EL PROCESO DE LODOS ACTIVADOS 55
5.4.1 Bacterias 56
5.4.2 Microbiota 57
5.5 MARCO LEGAL 60
6. METODOLOGÍA 62
6.1 DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL DE LA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE OCCIDENTE (PTAR-UAO) - OBJETO DE ESTUDIO 63
6.2 DESCRIPCIÓN ETAPA 1: ANÁLISIS TÉCNICO DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO 76
6.3 DESCRIPCIÓN ETAPA 2: ANÁLISIS DEL DESEMPEÑO DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO 77
6.4 DESCRIPCIÓN ETAPA 3: ANÁLISIS EXPLORATORIO DE LAS CONDICIONES BIOLÓGICAS DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO 77
7. RESULTADOS 80
7.1 ETAPA 1: ANÁLISIS TÉCNICO DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO 80
7.1.1 Identificación de las condiciones de diseño 80
7.1.2 Análisis de las condiciones de operación actuales 92
7.1.3 Conclusión general de esta etapa 104
7.2 ETAPA 2: ANÁLISIS DEL DESEMPEÑO DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO. 105
7
7.2.1 Análisis histórico del comportamiento del afluente a la PTAR 105
7.2.2 Análisis histórico del comportamiento de las eficiencias de reducción y calidad del agua residual tratada 108
7.2.3 Análisis de los parámetros fisicoquímicos del muestreo actual 113
7.2.4 Conclusión general de esta etapa 117
7.3 ETAPA 3: ANÁLISIS EXPLORATORIO DE LAS CONDICIONES BIOLÓGICAS DEL SISTEMA 118
7.3.1 Análisis de microbiota en el lodo de recirculación y el tanque de aireación 118
7.3.2 Análisis de la frecuencia relativa de los microorganismos presentes en el lodo de recirculación y aireación 126
7.3.3 Conclusión general de esta etapa 130
8. CONCLUSIONES 131
9. PERSPECTIVAS Y RECOMENDACIONES 133
BIBLIOGRAFÍA 134
ANEXOS 147
8
LISTA DE FIGURAS
pág.
Figura 1. Distribución del uso del agua a nivel mundial, países con ingresos elevados, medios y bajos 29
Figura 2. Distribución de las tecnologías de tratamiento por tipo y por país 32
Figura 3. Municipios que cuentan con STAR por departamento. 33
Figura 4. Itinerario ambiental del campus de la Universitat Autónoma de Barcelona 41
Figura 5. Diagrama de proceso de los sistemas de lodos activados convencional 49
Figura 6. Diagrama de flujo de lodos activados convencional 50
Figura 7. Diagrama de flujo de lodos activados con aireación extendida 51
Figura 8. Ubicación satelital de la Universidad Autónoma de Occidente 62
Figura 9. Tren de tratamiento del agua residual de la Universidad Autónoma de Occidente. 64
Figura 10. Pozo No. 1, afluente de la PTAR-UAO 65
Figura 11. Unidad cámara de espuma de la PTAR-UAO 65
Figura 12. Unidad preliminar rejillas 66
Figura 13. Unidad preliminar desarenador 66
Figura 14. Unidad preliminar trampa de grasas y aceites 67
Figura 15. Unidad biológica tanque de aireación 68
Figura 16. Unidad biológica tanque de sedimentación 68
Figura 17. Unidad biológica canaleta final de recolección 69
Figura 18. Unidad cámara de tamiz 69
9
Figura 19. Unidad complementaria filtro rápido 70
Figura 20. Unidad de desinfección por luz ultravioleta 71
Figura 21. Pozo de bombeo No. 2, efluente de la PTAR-UAO 72
Figura 22. Unidad lechos de secado 73
Figura 23. Proceso de secado en los lechos 73
Figura 24. Camas de lombricultivo ubicado en el vivero por Villa Laurentino 74
Figura 25. Abono orgánico a través del proceso lombricultivo 75
Figura 26. Tanque de almacenamiento del agua residual de los laboratorios 76
Figura 27. Recipientes de las muestras del lodo del a) licor mixto y b) recirculación 78
Figura 28. Puntos de muestreo de lodo a) recirculación y b) licor mixto 78
Figura 29. Esquema de las nueve (9) unidades presentes en la PTAR de la institución 91
Figura 30. Tanque de sedimentación con sólidos flotantes en la canaleta 94
Figura 31. Bomba de recirculación 94
Figura 32. Caudal medio de entrada a la PTAR y caudal de diseño respecto a los años históricos 101
Figura 33. DBO5 para el afluente de la planta respecto a los años históricos 106
Figura 34. DQO para el afluente de la planta respecto a los años históricos 106
Figura 35. Sólidos totales para el afluente de la planta respecto a los años históricos 107
Figura 36. Grasas y aceites para el afluente de la planta respecto a los años históricos 107
10
Figura 37. Problemas en el proceso de IVL para el lodo de recirculación y licor mixto teniendo dos situaciones a) pasado el tiempo ninguno sedimento y b) después del tiempo, el lodo de recirculación no sedimento bien generando una capa sedimentada y otra flotando 116
Figura 38. Microorganismo filamentosos observados en el lodo – Observación en objetivo 40X 130
Figura 39. Influencia de la relación A/M en la Sedimentabilidad del lodo 172
11
LISTA DE CUADROS
Cuadro 1. Tratamiento de aguas residuales en algunos países de América Latina y grado de tratamiento aplicado 30
Cuadro 2. Procesos de tratamiento de aguas residuales municipales en México, 1998 - 2002 31
Cuadro 3. Sistemas por tipo de tratamiento en Colombia 34
Cuadro 4. Clasificación de la UI-GreenMetric World University Ranking desde el 2014 hasta 2017 para la Universidad Autónoma de Occidente 40
Cuadro 5. Clasificación de la UI-GreenMetric World University Ranking desde el 2013 hasta 2017 para la Universidad Autónoma de Barcelona 43
Cuadro 6. Clasificación de la UI-GreenMetric World University Ranking desde el 2014 hasta 2017 para la Wageningen University & Research 45
Cuadro 7. Composición típica de un agua residual doméstica 47
Cuadro 8. Principales variables para el diseño y operación de sistemas de lodos activados 54
Cuadro 9. Marco legal vigente colombiano por el que se evaluará la PTAR UAO 60
Cuadro 10. Características de diseño (1996) para el pozo de bombeo #1 en la PTAR de la UAO 81
Cuadro 11. Características de diseño (1996) para la unidad de rejillas en la PTAR de la UAO 82
Cuadro 12. Características de diseño (1996) para la unidad del desarenador en la PTAR de la UAO 83
Cuadro 13. Características de diseño (1996) para la unidad de trampa de grasas en la PTAR de la UAO 83
Cuadro 14. Características de diseño (1996) para la unidad del tanque de aireación en la PTAR de la UAO 84
Cuadro 15. Características de diseño (1996) del agitador del tanque de aireación de la PTAR-UAO 85
12
Cuadro 16. Características de diseño (1996) para la unidad del sedimentador secundario en la PTAR de la UAO 86
Cuadro 17. Características de diseño (1996) para la unidad del vertedero del tanque de aireación y sedimentador en la PTAR de la UAO 86
Cuadro 18. Características de diseño (1996) para la unidad de lechos de secado de la PTAR de la UAO 87
Cuadro 19. Características de diseño (1996) de la composición del material granular filtrante para el lecho de secado en el tratamiento de los subproductos de la PTAR de la UAO 88
Cuadro 20. Características de diseño (1996) de la bomba dosificadora de hipoclorito de sodio en la unidad de desinfección de la PTAR de la UAO 88
Cuadro 21. Características de diseño (1996) del tanque de contacto en la unidad de desinfección de la PTAR de la UAO 89
Cuadro 22. Características de la calidad del efluente bajo el decreto 1594 de 1984 que cumplirá la PTAR UAO 89
Cuadro 23. Situaciones de emergencia y plan de contingencia 96
Cuadro 24. Mantenimiento realizado al sistema 97
Cuadro 25. Valores de las variables de diseñado (1996) con la modalidad de operación establecida 99
Cuadro 26. Valores de rango típico para lodos activados convencional, aireación extendida y alta tasa para las variables de operación actuales (2017) 100
Cuadro 27. Eficiencias mínimas requeridas comparadas con las eficiencias alcanzadas por el sistema de tratamiento de la PTAR-UAO para los años históricos satisfaciendo la norma ambiental vigente(RES-0631/15) 108
Cuadro 28. Puntos de muestreo y aforo con sus coordenadas elipsoidales 109
Cuadro 29. Valores máximos para vertimientos de aguas residuales domésticas en cuerpos de agua superficial para el año 2014 periodo 1 (agosto) 110
13
Cuadro 30. Valores máximos para vertimientos de aguas residuales domésticas en cuerpos de agua superficial para el año 2017 periodo 1 (julio) 111
Cuadro 31. pH y Temperatura del afluente, efluente, lodo del licor mixto y recirculación de la PTAR UAO 2017 (agosto-septiembre) 113
Cuadro 32. Valores de ST y SV de los lodos del licor mixto y recirculación 114
Cuadro 33. Los valores del IVL en cada muestreo 115
Cuadro 34. Muestreo de microbiota el día lunes a las 9:00am para lodos de recirculación y aireación 119
Cuadro 35 Muestreo de microbiota el día lunes a las 9:00am para lodos de recirculación y aireación 120
Cuadro 36. Muestreo de microbiota el día martes a las 9:00am para lodos de recirculación y aireación 121
Cuadro 37. Muestreo de microbiota el día martes a las 9:00am para lodos de recirculación y aireación 122
Cuadro 38. Muestreo de microbiota el día miércoles a las 9:00am para lodos de recirculación y aireación 123
Cuadro 39. Muestreo de microbiota el día miércoles a las 9:00am para lodos de recirculación y aireación 124
Cuadro 40. Muestreo de microbiota el día jueves a las 9:00am para lodos de recirculación y aireación 125
Cuadro 41. Microorganismos observados en el lodo de recirculación y licor mixto- 126
Cuadro 42. Frecuencia relativa de la microbiota presente en la PTAR UAO 129
14
LISTA DE ANEXOS
pág.
ANEXO A. FICHA TÉCNICA DE LA BOMBA SUMERGIBLE Y POZO DE BOMBEO N° 1 147
ANEXO B. FICHA TÉCNICA DEL AIREADOR 148
ANEXO C. FICHA TÉCNICA DE LA BOMBA DE RECIRCULACIÓN Y LECHO DE SECADO N°1 149
ANEXO D. FICHA TÉCNICA DE LA BOMBA DE RECIRCULACIÓN Y LECHO DE SECADO N°2 150
ANEXO E. FICHA TÉCNICA DE LA BOMBA SUMERGIBLE DEL POZO DE BOMBEO N° 2 151
ANEXO F. CALCULO DE LAS VARIABLES DE OPERACIÓN TÍPICA DE LODOS ACTIVADOS 152
ANEXO G. COMPORTAMIENTO DEL OD EN EL TANQUE DE AIREACIÓN DEL SISTEMA BIOLÓGICO PARA EL AÑO 2014 (3) DEL MES DE NOVIEMBRE 153
ANEXO H. COMPORTAMIENTO DEL OD EN EL TANQUE DE AIREACIÓN DEL SISTEMA BIOLÓGICO PARA EL AÑO 2015 (3) DEL MES DE NOVIEMBRE 154
ANEXO I. EFICIENCIA DEL SEDIMENTADOR SECUNDARIO PARA EL AÑO 2015 (3) EN EL MES NOVIEMBRE 155
ANEXO J. Caracterización del agua residual en la PTAR UAO para el año 2017 (1) 156
ANEXO K. Caracterización del agua residual en la PTAR UAO para el año 2016 (3) 158
ANEXO L. Caracterización del agua residual en la PTAR UAO para el año 2016 (1) 160
ANEXO M. Caracterización del agua residual en la PTAR UAO para el año 2015 (3) 162
15
ANEXO N. Caracterización del agua residual en la PTAR UAO para el año 2015 (1) 166
ANEXO O. Caracterización del agua residual en la PTAR UAO para el año 2014 (3) 167
ANEXO P. Caracterización del agua residual en la PTAR UAO para el año 2014 (1) 171
ANEXO Q. INFLUENCIA DE LA RELACIÓN A/M EN LA SEDIMENTABILIDAD DEL LODO 172
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GLOSARIO
AFLUENTE: Agua residual, río tributario u otro líquido que ingrese a un reservorio, o algún proceso de tratamiento aportando caudal por uno o más cauces.
AGUA CRUDA: Es el agua residual que no ha tenido un tratamiento previo.
AGUA RESIDUAL: Agua que contiene material disuelto y en suspensión, luego de ser usada por instituciones, industria o comunidad.
DIGESTIÓN AEROBIA: Es la descomposición biológica de la materia orgánica realizada por los microorganismos en el sistema biológico en presencia de oxígeno.
EFICIENCIA DE TRATAMIENTO: Es la relación que tiene el sistema de tratamiento frente a las unidades implementadas para la remoción de los contaminantes.
EFLUENTE: Descarga de agua que proviene de una planta de tratamiento o un sistema de alcantarillado hacia la red pública, cuerpo receptor (fuentes superficiales) o hacia un proceso de tratamiento.
LODO BIOLÓGICO: Es la biomasa excedente que se genera en los procesos biológicos del agua residual a partir de los microorganismos presentes.
METABOLISMO AEROBIO: Es un proceso bioquímico que depende de gran medida del oxígeno para la producción de energía a partir de la oxidación de los carbohidratos (azúcares). También es conocido como el proceso de respiración de los microorganismos.
MUESTRA PUNTUAL: Es la muestra de agua residual tomada de forma manual, en un momento determinado para su análisis.
PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL: Es el conjunto de estructuras, instalaciones y procesos para la remoción de contaminantes presentes en el agua residual.
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TRATAMIENTO AVANZADO: Es el proceso que incluye tratamientos fisicoquímicos o biológicos usando un grado de intensificación superior al usado en los tratamiento secundarios, implicando la remoción de parámetros más complejos como los nutrientes, metales pesados o compuestos inorgánicos disueltos.
TRATAMIENTO BIOLÓGICO: Es el proceso que incluye un tratamiento por medio de la acción natural de los microorganismos para estabilizar la materia orgánica, es muy usado para la remoción del material orgánico disuelto que no puedo ser removido en el tratamiento primario.
TRATAMIENTO PRELIMINAR: Es el proceso que incluye tratamientos físicos previos al agua residual para que cuando esta agua ingrese al tratamiento primario no afecte los equipos mecánicos y no obstruya las tuberías por los sólidos, arenas, grasas y aceites presentes en el agua residual.
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RESUMEN
Las plantas de tratamiento de agua residual (PTARs) generan diversos impactos en la sociedad y en el ambiente, mejorando la calidad de vida y la disminución del riesgo sanitario al tener una correcta gestión del agua residual; en este sentido, el conocimiento de las condiciones operacionales del sistema, juega un papel fundamental en los proyectos de mejoramiento y optimización de los sistemas de tratamiento existente.
Teniendo en cuenta estos apectos, en este proyecto se realizó un diagnóstico de la situación actual de la planta de tratamiento del agua residual de la Universidad Autónoma de Occidente, con el fin de identificar elementos clave orientados a visualizar oportunidades de mejora en la planta o factores a resaltar en la gestión del agua residual en la Universidad.
El estudio consistió en un análisis técnico del sistema de tratamiento en términos de las unidades diseñadas y construidas y las variables de control y operación del sistema de lodos activados. Este análisis permitió establecer, que en términos de condiciones operacionales el sistema es operado como un sistema de lodos activados en la modalidad convencional y en términos de condiciones hidráulicas es operado como un sistema de lodos activados bajo la modalidad de aireación extendida. Del mismo modo se pudo identificar que el sistema se ha venido operando bajo condiciones de sobrecarga hidráulica y orgánica, lo que se ha reflejado en un TRH de 19h en el tanque de aireación y presentando eventos de flotación de lodos; no obstante, se resalta que el sistema ha alcanzado eficiencias de reducción de DBO5, SST y grasas y aceites de 96.6% ± 4.1%, 98.4% ± 3.3% y 95.1% ± 5.2% respectivamente, permitiendo alcanzar los objetivos de calidad en términos de cumplimiento de la normativa para el vertimiento del agua residual sobre una fuente superficial.
En términos de las condiciones biológicas del sistema, se realizó un análisis exploratorio de la microbiota presente y se encontró que la biomasa encontrada en el sistema presenta una microbiota típica de sistemas de lodos activados principalmente de protozoos, de los cuales se destaca la presencia de ciliados libres reptantes como Euplotes sp., y ciliados libres nadadores como Paramecium sp. Adicionalmente, se evidenció la presencia de bacterias filamentosas que podrán estar relacionadas con algunos de los eventos de mala sedimentabilidad en el sedimentador secundario.
Palabras clave: Lodos activados, tratamiento de agua residual, desempeño del sistema, sedimentabilidad de lodos, sobrecarga hidráulica, sobrecarga orgánica.
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ABSTRACT
The wastewater treatment plants (WWTP) generate impacts on society and the environment, improving the quality of life and reducing the health risk by having a correct wastewater management; In this sense, the knowledge of the operational conditions of the system plays a fundamental role in the improvement and optimization projects of the existing treatment systems.
Taking into account these aspects, in this project a diagnosis was made of the current situation of the Wastewater Treatment Plant of the Autonomous University of the West, in order to identify key elements oriented to the possibility of improving the plant or factors to highlight in the wastewater management in the University.
The study consisted of a technical analysis of the treatment system in terms of the units and constructions and the variables of control and operation of the activated sludge system. This analysis is established, that in terms of operational conditions, the system is operated as a sludge system, activated in the conventional mode, and in the terms of the conditions, technical, operational, such as a mud system, activated, in the aeration mode, extended. In the same way, it was identified that the system was operated under the conditions of hydraulic and organic overload, which was reflected in a HRT of 19 hours in the aeration tank and presenting sludge flotation events; nevertheless, it is highlighted that the system has achieved on average efficiency reduction of BOD5, TSS and fats and oils of 96.6% ± 4.1%, 98.4% ± 3.3% and 95.1% ± 5.2% respectively, allowing toreach the quality objectives in terms of compliance with regulations for the discharge of wastewater on a surface source.
In terms of the biological conditions of the system, an exploratory analysis of the present microbiota was carried out and it was found that the biomass found in the system presents a typical microbiota of activated sludge systems mainly of protozoa, of which the presence of ciliates stands out free crawlers such as Euplotes sp., and free swimming ciliates such as Paramecium sp. Additionally, the presence of filamentous bacteria that can be found with the events of bad sedimentation in the secondary sedimenter is evidenced.
Keywords: Activated sludge, wastewater treatment, system performance, sludge sedimentation, hydraulic overload and organic overload.
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INTRODUCCIÓN
La implementación de las plantas de tratamiento del agua residual (PTAR) genera diversos impactos positivos en la sociedad y en el ambiente, permitiendo reducir la carga contaminante vertida sobre los recursos hídricos, de tal manera que se pueda disminuir la presión sobre estos, además de permitir procesos de autodepuración y a su vez reducir costos asociados a la potabilización del agua.
Aunque gran parte de las PTARs implementadas en Colombia, fueron concebidas y proyectadas para alcanzar elevadas eficiencias en la reducción de DBO5 (Superiores al 80% para cumplir la anterior normatividad de vertimientos, Decreto 1594 de 1984), muchas de ellas no cuentan con información organizada o con un panorama claro que permita plantear alternativas de mejoramiento u optimización del desempeño encaminadas al cumplimiento de la actual normatividad de vertimientos (Decreto único sectorial 1076/2015 y Resolución 0631/2015) y a la protección de los ecosistemas acuáticos y terrestres.
Para la Universidad Autónoma de Occidente (UAO) se cuenta con una PTAR, la cual fue diseñada en el año 1996 y construida en el año 1998 para una población de ocho mil usuarios (8,000). Esta PTAR cuenta con un sistema biológico de lodos activados en la modalidad de aireación extendida cuyo principal objetivo es la reducción de la carga orgánica, nutrientes, grasas y aceites generados por el desarrollo de las actividades en el Campus Universitario.
En este sentido, es importante considerar que un aspecto clave para el mejoramiento del desempeño y para proponer alternativas que optimicen el sistema de tratamiento del agua residual de la Universidad, es indispensable conocer sus características operacionales, de diseño y técnicas que permitan determinar los puntos críticos del sistema, para así desarrollar instructivos y manuales de control a partir de la evaluación de cada una de las tecnologías implementadas en la PTAR-UAO y cumplir con la normativa de vertimientos actual (Resolución 0631/2015).
Teniendo en cuenta que, en el Municipio de Santiago de Cali, el Río Lili es uno de los más afectados por diferentes descargas de agua residual y que este río recibe a través de la acequia Gonchenlandia, el efluente de la PTAR-UAO, en este trabajo de grado se propuso realizar un diagnóstico del estado actual de la planta de tratamiento, con el fin de brindar información que pueda ser utilizada para la toma de decisiones.
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Este trabajo fue realizado en el marco del Proyecto de Investigación “Evaluación de la recuperación de nitrógeno y fósforo para la gestión integral del agua residual en Campus Universitarios: Caso de Estudio Universidad Autónoma de Occidente -17INTER-290 y de las actividades del Semillero de Investigación “Desarrollo y Evaluación de Tecnologías para la Gestión Integral del Agua Residual (DEAR)”, ejecutados por el grupo de Investigación “Modelado, Análisis y Simulación de Procesos Ambientales e Industriales, PAI+”.
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1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
La protección de los recursos hídricos ha adquirido gran importancia, debido a que el crecimiento poblacional ha generado una fuerte presión sobre ellos, no sólo por la demanda elevada de agua, sino también, por la descarga de agua residual sin un adecuado tratamiento. De acuerdo con la Organización de las Naciones Unidas para la Educación, Ciencia y Cultura (UNESCO), las regiones con una alta tasa de crecimiento poblacional son América y Latinoamérica, ésta última es la más urbanizada a nivel mundial teniendo un 72% de su población viviendo en las ciudades1; no obstante, presenta una baja gestión del agua urbana, generando impactos negativos sobre el recurso.
En Latinoamérica el problema más significativo es la inadecuada gestión del agua residual, puesto que las ciudades descargan sus aguas residuales con un alto contenido de sólidos, nutrientes y microorganismos patógenos a las fuentes superficiales, la cual reduce su calidad, pone en riesgo la salud de los habitantes, disminuye la productividad y aumenta los costos de tratamiento para el abastecimiento. El aumento de los nutrientes como el carbono y el nitrógeno en el agua generan fenómenos como la proliferación de especies vegetales (eutrofización), por otro lado, ocasiona una disminución del oxígeno disuelto presente en el agua que se traducen en desequilibrios en el ecosistema acuático (tanto en la flora y fauna) 2.
En Colombia el 20% de las ciudades cuenta con la infraestructura de una planta de tratamiento de agua residual urbana en funcionamiento, sin embargo, el 10% está con una deficiencia operativa o cobertura de alcantarillado3. Por otra parte, en el 2004, se realizó un estimativo del caudal de las aguas residuales de los centros urbanos que descargan a las fuentes superficiales, el cual es aproximadamente de 67 m3/s, de los cuales el 15.3% está representado por Bogotá, el 13% por Antioquía, el 9.87% por el Valle del Cauca y el 5% por los demás departamentos del país,
1 ORGANIZACIÓN DE LAS NACIONES UNIDAS PARA LA EDUCACIÓN, CIENCIA Y CULTURA. Desafíos del agua urbana en las Américas: Perspectivas de las academias de ciencias [en línea]. México: UNESCO, 2014. p. 17-18 [consultado 25 de marzo de 2017]. Disponible en internet: http://unesdoc.unesco.org/images/0024/002452/245202s.pdf 2 INSTITUTO DE HIDROLOGÍA, METEOROLOGÍA Y ESTUDIOS AMBIENTALES. Estudio nacional del agua 2014 [en línea]. Bogotá, D.C, documentacion.ideam.2015. p. 259 [consultado 25 de marzo de 2017]. Disponible en internet: http://documentacion.ideam.gov.co/openbiblio/bvirtual/023080/ENA_2014.pdf 3 DEPARTAMENTO NACIONAL DE PLANEACIÓN. Plan de desarrollo del sector de acueducto y alcantarillado: Conpes 3383 de 2005 [en línea]. Bogotá D.C: DPN, 2005. p. 5 [consultado 28 de Julio de 2017]. Disponible en internet: http://www.minambiente.gov.co/images/normativa/conpes/2005/conpes_3383_2005.pdf
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porcentajes que evidencian que los grandes municipios son los mayores responsables de la contaminación de los recursos hídricos.4
La cuenca del río Cauca atraviesa nueve (9) departamentos del país (Cauca, Valle del Cauca, Quindío, Risaralda, Caldas, Antioquía, Córdoba, Sucre y Bolívar) y beneficia a 183 municipios y para esta cuenta se reporta que el 57.9% de los vertimientos de las aguas residuales domésticas son tratadas, contando con veintiséis (26) sistemas de tratamiento ubicados en la cuenca alta del río5.
En el municipio de Cali existen diferentes vertimientos ilegales directos en las fuentes superficiales, este es el caso del río Lili, el cual ha sido contaminado por la explotación minera de carbón en la parte medio alta, ocasionando una dilución de los sulfuros en forma de pirita debido a la extracción del mineral6, disminuyendo el pH, la cantidad y calidad del agua en términos fisicoquímicos e hidrobiológicos, también estas aguas se combinan con los vertimientos domésticos y comerciales en la parte baja del río7, teniendo una limitación de los servicios ecosistémicos y aumentando los costos de tratamiento de estas aguas.
El río Lili pasa por todo el sur de la ciudad y es el mayor afluente del río Meléndez a la altura del canal Sur. Antes de la desembocar al río Meléndez, se encuentra la Universidad Autónoma de Occidente, la cual cuenta con una planta de tratamiento de agua residual, que vierte su efluente en la acequia Gonchenlandia, la cual desemboca en el río Lili; en este sentido, se hace evidente la necesidad de realizar un análisis del comportamiento que tiene el sistema de tratamiento de agua residual de la Universidad Autónoma de Occidente, con el fin de identificar si se está cumpliendo con los requerimientos normativos y ambientales y con las condiciones específicas para un control operacional adecuado del sistema, de tal manera que
4 ORGANIZACIÓN DE LAS NACIONES UNIDAS PARA LA EDUCACIÓN, CIENCIA Y CULTURA, Op. cit., p. 184. 5 SUPERINTENDENCIA DE SERVICIOS PÚBLICOS DOMICILIARIOS. Informe técnico sobre los sistemas de tratamiento de aguas residuales en Colombia [en línea]. Bogotá D.C, superservicios.gov.2013. p. 46 [consultado 10 de Julio de 2017]. Disponible en internet: http://www.superservicios.gov.co/content/download/4989/47298 6 CARDONA RENDÓN, Isabel Cristina. Mineralogía del proceso de biodesulfurización de carbones provenientes de la zona río Guachinte - Río Asnazú (Valle del Cauca y Cauca) [en línea]. Trabajo de maestría Ingeniería de Materiales y Procesos. Medellín: Universidad Nacional de Colombia. Facultad de Minas, 2008. 16 p. [consultado 28 de Julio de 2017]. Disponible en internet: http://www.bdigital.unal.edu.co/909/1/43865195_2009.pdf 7 ALCALDÍA DE SANTIAGO DE CALI. Por el rescate del río Lili; protejamos los ríos de Cali [en línea]. Abril, cali.gov.2012. [consultado 1 febrero de 2017]. Disponible en internet: http://www.cali.gov.co/dagma/publicaciones/44920/por_el_rescate_del_ro_lili_protejamos_los_ros_ de_cali/
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se brinde información útil para la toma de decisiones y para el planteamiento de alternativas de mejoramiento u optimización de su desempeño.
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2. JUSTIFICACIÓN
El recurso hídrico es un elemento indispensable y vital para la vida de todos los seres vivos, ya que es usado para suplir las necesidades básicas de cada individuo, por esto es necesario que se cuide este recurso previniendo y corrigiendo los efectos negativos que ocasiona el vertimiento de las aguas residuales no tratadas a las fuentes superficiales, y que generan impactos negativos ambientales y sanitarios.
En el informe Cali Cómo Vamos8, se resalta que la disponibilidad del recurso hídrico está sujeta a dos variables (cantidad y calidad) y que éstas a su vez están asociadas con el ordenamiento territorial de las cuencas hidrográficas. Dichas variables explican el problema ambiental que sufre la ciudad, debido a la cercanía de las viviendas e industrias a las fuentes receptoras, generando picos de turbiedad y materia orgánica en los ríos, trayendo consigo una disminución del oxígeno disuelto presente. Una solución a esta gran problemática es que la cuenca tenga planificación u ordenación basándose en criterios de sostenibilidad, lo que tendría un mejoramiento en el abastecimiento de agua para la ciudad, lo que se traduce en menos costos en el tratamiento de las aguas.
Aunque el municipio de Cali es atravesado por siete (7) ríos, estos gradualmente se han venido deteriorado por la inadecuada gestión del agua residual generada por las actividades antrópicas9, por lo que surge la necesidad de implementar plantas de tratamiento de agua residual y mejorar el desempeño de las existentes, buscando como beneficio la disminución de la carga contaminante descargada a las fuentes superficiales, que garanticen la reducción de los efectos nocivos sobre los ecosistemas y sobre la calidad de vida de las personas.
Para el caso de la Universidad Autónoma de Occidente, ésta cuenta con una planta de tratamiento de agua residual, la cual funciona de manera continua10 y es operada por personal del Departamento de Planta Física de la institución. Como es normal en el funcionamiento de los sistemas de tratamiento, en diferentes ocasiones se presentan problemas operacionales que ponen en riesgo el cumplimiento de los límites de calidad establecidos para el vertimiento de agua residual sobre los recursos hídricos (Resolución 0631 del 2015), por lo tanto es necesario identificar las condiciones bajo las cuales está siendo operada la planta para llevar a cabo un
8 GANDINI, M, et al. Percepción y ciudad: análisis de la encuesta del programa Cali Cómo Vamos (2005-2014). Cali: Universidad Autónoma de Occidente, 2016. p. 23. ISBN 978-958-8713-88-5. 9 Ibíd., p.25. 10 CAMPUS SOSTENIBLE. Funcionamiento planta de tratamiento de agua residual [en línea]. Cali:Universidad Autónoma de Occidente 2016[consultado 28 de Julio de 2017]. Disponible en internet:http://www.uao.edu.co/sostenibleuao/funcionamiento-planta-potabilizacion-aguas-residuales-ptar/
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análisis detallado del comportamiento del sistema de tratamiento de agua residual de la universidad, determinar si cumple o no con la normativa ambiental, con los parámetros de diseño, operación y control, de tal manera que este trabajo brinde información que pueda ser utilizada como referente para la toma de decisiones y para el planteamiento de alternativas de mejoramiento u optimización de su desempeño.
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3. OBJETIVOS
3.1 OBJETIVO GENERAL
Analizar el comportamiento del sistema de tratamiento de agua residual de la Universidad Autónoma de Occidente.
3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Identificar las condiciones de diseño, operación y control del sistema detratamiento de agua residual de la Universidad Autónoma de Occidente.
Analizar el desempeño del sistema de tratamiento de agua residual de laUniversidad Autónoma de Occidente en términos de reducción de DQO, DBO5 ySólidos.
Realizar un análisis exploratorio de las condiciones biológicas del sistematomando como base la microbiota presente en el reactor de lodos activados.
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4. ANTECEDENTES
4.1 TRATAMIENTO DEL AGUA RESIDUAL EN EUROPA, AMÉRICA LATINA Y EL CARIBE
El saneamiento básico de las aguas residuales se debe realizar adecuadamente para tener un ambiente sano, esto con el fin de contribuir de manera directa con el sexto objetivo de Desarrollo Sostenible (Agua Limpia y Saneamiento), el cual busca garantizar la disponibilidad de agua, su gestión sostenible y el saneamiento para todos11.
Teniendo en cuenta este objetivo, en este ítem se presenta un panorama general de la gestión del agua residual en Europa, América Latina y el Caribe, con el fin de tener un referente sobre el estado actual del tratamiento del agua residual a nivel mundial.
En primer plano se tiene el continente Europeo, en el cuál se caracteriza por una adecuada gestión del agua residual. Para estos países se reporta que el 91% de la carga contaminante de las grandes ciudades de la Unión Europea (UE) recibe un correcto y minucioso tratamiento12. El sistema de alcantarillado de la UE tiene una cobertura del 93% de las aguas residuales municipales, el 87% de las aguas residuales que llegan a las estaciones son depuradas por tratamientos secundarios (de los cuales el 78% funcionan correctamente) y por último un 72% de la carga contaminante tiene un tratamiento avanzado (teniendo un 65% que funcionan adecuadamente)13.
En América Latina se cuenta con la Red Iberoamericana de Ciencias (IANAS) y el Foro Consecutivo Científico y Tecnológico (FCCyT), los cuales se han encargado de reunir información acerca de la calidad del agua.
11 NACIONES UNIDAS. Los 17 objetivos para transformar nuestro mundo [en línea]. Naciones Unidas 2017. [consultado 11 de Julio de 2017]. Disponible en internet: http://www.un.org/sustainabledevelopment/es/ 12 EUROPEAN COMMISSION. Environment: trends in urban wastewater point in the right direction [en línea]. En: European Commission, Bruselas. 07 de agosto de 2013. [consultado 25 de marzo de 2017]. Disponible en Internet: http://europa.eu/rapid/press-release_IP-13-768_en.htm 13 MOLINOS, María, et al. Estado actual y evolución del saneamiento y la depuración de aguas residuales en el contexto nacional e internacional [en línea]. En: Universidad Complutense Madrid. 2012, vol. 32, no. 1, p. 69-89. [consultado 25 de marzo de 2017]. Disponible en Internet: http://revistas.ucm.es/index.php/AGUC/article/view/39309
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Para América Latina se reporta que a nivel mundial es la región más rica en fuentes hídricas, teniendo un uso del agua disponible del planeta del 26%; no obstante, su población sólo llega al 6% del total mundial, mientras que el continente de Asia tiene un 30% de agua disponible para una población del 60%, evidenciando un elevado desperdicio del agua en América Latina, lo cual se traduce en una elevada generación de agua residual y los impactos derivados de la inadecuada gestión, trayendo consigo fuertes dificultades de abastecimiento14.
A nivel mundial la distribución del uso del agua está determinada por las principales actividades en cada continente, es por esto que en la Figura 1 se pueden observar los diferentes porcentajes de distribución del agua para los países con ingresos elevados, medios y bajos. De acuerdo con un reporte de la UNESCO para el año 2015, el valor estimado para los países en vía de desarrollo mostraba que cerca del 90% de las aguas residuales de las ciudades serían vertidas sin un adecuado tratamiento sobre las fuentes superficiales como ríos, lagos y mar15.
Figura 1. Distribución del uso del agua a nivel mundial, países con ingresos elevados, medios y bajos
Fuente: JIMENEZ, Blanca y GALIZA, José. Diagnóstico del agua en las Américas. México: Red Interamericana de Ciencias (IANAS) y Foro Consultivo Científico y Tecnológico (FCCyT). 2012. p. 27.
Para el tratamiento de las aguas residuales en los países de América Latina y el Caribe se reporta que existe un 77.7% de cobertura de alcantarillado, de los cuales
14 Ibíd., p. 20-22. 15 ORGANIZACIÓN DE LAS NACIONES UNIDAS PARA LA EDUCACIÓN, CIENCIA Y CULTURA (UNESCO). Informe de las Naciones Unidas sobre los recursos hídricos en el mundo [en línea]. En: WWDR: Agua para un mundo sostenible, 2015. p. 6. [Consultado 25 de marzo de 2017]. Disponible en Internet: http://www.unesco.org/fileadmin/MULTIMEDIA/HQ/SC/images/WWDR2015Facts_Figures_SPA_web.pdf
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el 31% dispone de letrinas o tanques sépticos y el resto está asociado a tratamiento mediante tecnologías de lagunas de estabilización y procesos de lodos activados principalmente. En el ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia., se presenta un diagnóstico general los alcances de los sistemas de tratamiento reportados para diferentes países y en el Cuadro 2, se relacionan las unidades de tratamiento de las aguas residuales más usadas en México entre los años 1998 y 200216.
Cuadro 1. Tratamiento de aguas residuales en algunos países de América Latina y grado de tratamiento aplicado
País Porcentaje tratado (%) Porcentaje por nivel de tratamiento
Primario Secundario Otros Argentina 10 0 100 0 Bahamas 80 60 25 15
Bolivia 30 33 67 0 Brasil 20 10 68 22
Colombia 10 65 35 - Costa Rica 4 33 67 0 Dominicana 50 80 0 20
Ecuador 5 - - - El Salvador 2 46 54 0
Haití 0 - - - México 25 46 54 0
Nicaragua 34 - - - Perú 14 - - -
Puerto Rico 100 - - - Trinidad 65 50 28 22
Fuente: NOYOLA, Adalberto. Tendencias en el tratamiento de aguas residuales domésticas en Latinoamérica [en línea]. México, bvsde.paho. 2003 [consultado 25 de marzo 2017]. Disponible en Internet: http://www.bvsde.paho.org/bvsacd/agua2003/noyo.pdf
16 NOYOLA, Adalberto. Tendencias en el tratamiento de aguas residuales domésticas en Latinoamérica [en línea]. México, bvsde.paho. 2003 [consultado 25 de marzo 2017]. Disponible en Internet: http://www.bvsde.paho.org/bvsacd/agua2003/noyo.pdf
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Cuadro 2. Procesos de tratamiento de aguas residuales municipales en México, 1998 - 2002
Tipo de proceso
Número de plantas (años)
(%) Flujo de diseño (m3/s)
(%) del flujo de diseño
(%) del flujo de diseño
en operación 1998 (2002) 1998 1998-(2002)
Lagunas 497 (532) 54.4 17.2 27.3 Lodos activados 181 (226) 19.8 25.4 40.3
Lagunas aireadas 7 0.8 4.1 6.5
Filtros percoladores 28 (34) 3.1 3.7 5.9
Filtros percoladores y lodos activados
4 - 0.4 3.3 5.2
Tratamiento primario
avanzado - (4) - (3.5) -
Otros 196 (336) 21.5 9.3 14.8 Total (2002) 913 (1132) 100 63 (80.6) 100 60 (63)
Fuente: NOYOLA, Adalberto. Tendencias en el tratamiento de aguas residuales domésticas en Latinoamérica. México, 2003. p. 3.
En el 2013 el Instituto de Ingeniería de la Universidad Nacional Autónoma de México realizó un informe de las PTAR de la región América Latina y el Caribe teniendo en cuenta seis países; Brasil, Colombia, Chile, Guatemala, República Dominicana y México, teniendo un total de 2,734 instalaciones de plantas distribuidas en los países anteriores (Chile con 177, Brasil con 702, Colombia con 139, Guatemala con 32, México con 1,653 y República Dominicana con 31)17.
En la Figura 2, se pueden observar los porcentajes de distribución de tecnologías de tratamiento, donde se resalta que las tres tecnologías más usadas son las lagunas de estabilización, lodos activados y el reactor anaerobio de manto de lodos de flujo ascendente (UASB), donde sus costos varían dependiendo del tipo de
17 NOYOLA, Adalberto, et al. Water and sanitation: Lac cities adapting to climate change by making better use of their available bioenergy resources [en línea]. En: Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), Ciudad de México. 30 de septiembre del 2013. p. 17. [consultado 27 de marzo 2017]. Disponible en Internet: https://idl-bnc.idrc.ca/dspace/handle/10625/52761
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efluente que se desea alcanzar, la operación de la tecnología en términos de costos energéticos, aprovechamiento del clima cálido y la disponibilidad terreno18.
Figura 2. Distribución de las tecnologías de tratamiento por tipo y por país
Fuente: NOYOLA, Adalberto, et al. Typology of municipal wastewater treatment technologies En: Latin America. CLEAN-Soil, Air, Water: México, 2012,vol. 40 no. 9, p. 928.
4.2 TRATAMIENTO DEL AGUA RESIDUAL EN COLOMBIA
La superintendencia de Servicios Públicos Domiciliarios (SSPD), ha reportado que en Colombia existen instalaciones y procesos para tratar el agua residual en los municipios, pero sólo el 43.5% tienen un sistema de tratamiento, es decir, que sólo 48019 municipios de 1,103 municipios que tiene Colombia realizan algún tratamiento del agua residual. Es importante aclarar que la mayoría de los departamentos cuentan con más del 10% de información acerca de los sistemas de tratamiento del agua residual (STAR), a excepción de Caldas el cual cuenta con un 7.4% y Chocó con el 3.3% de información20. A continuación, en la Figura 3, se pueden observar
18 NOYOLA, Adalberto, et al. Typology of municipal wastewater treatment technologies En:Latin America. CLEAN-Soil, Air, Water: México, 2012, vol. 40 no. 9, p. 928.19 SUPERINTENDENCIA DE SERVICIOS PÚBLICOS DOMICILIARIOS, Op. cit., p. 27. 20 Ibíd., p. 25.
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los 32 departamentos que conforman a Colombia con sus respectivos porcentajes, en la barra del color oscuro hace referencia al porcentaje de información que suministra cada departamento a la SSPD con base a los indicadores técnicos relacionados con el tratamiento del agua residual, la otra barra es el porcentaje de STAR de cada departamento, cabe resaltar que los porcentajes que se encuentran en la figura son respecto a los STAR. Por otra parte, se puede observar que el departamento del Amazonas y Guaviare no cuentan con un STAR en operación, a pesar de que envían reportes de información de los municipios a la SSPD, el departamento del Quindío ha reportado el 100% de la información de sus municipios, pero sólo cuenta con el 25% de STAR para ellos. Entre los municipios que cuenta con más STAR está Barbosa, Barrancabermeja, Ibagué, Montería, Tame, Tocanicipá, Valledupar, Zipaquirá, Tenjo, Madrid, Maicao, Montería, Planeta Rica, Chinú, Tocancipá, Flandes, Cartago y Caicedonia, caso contrario a la región suroriental del país y la costa pacífica los cuales son los territorios con más bajo reporte del STAR21.
Figura 3. Municipios que cuentan con STAR por departamento.
Fuente: SUPERINTENDENCIA DE SERVICIOS PÚBLICOS DOMICILIARIOS. Informe técnico sobre los sistemas de tratamiento de aguas residuales en Colombia [en línea]. Bogotá D.C, superservicios.2013. p. 27 [consultado 20 de diciembre de 2017]. Disponible en internet: http://www.superservicios.gov.co/content/download/4989/47298
21 Ibíd., p. 27-29.
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Para el 2013, la SSPD reportó que hay 583 STAR en los 480 municipios pero que 83 PTAR se encuentran fuera de operación y 13 se encuentran en construcción o a punto de iniciar con el tratamiento.
En el Cuadro 3, se puede observar el tipo de tratamiento que se lleva a cabo en Colombia para las depuradoras, con el 17.3% de los sistemas existentes están diseñados para tratar las aguas a un nivel preliminar y primario, asimismo, el conjunto de estas unidades puede tratar el 43.2% del agua residual generada22.
Cuadro 3. Sistemas por tipo de tratamiento en Colombia
TIPO DE SISTEMA NÚMERO DE SISTEMA CAUDAL TRATADO (m3/s) Preliminar 14 1.35 Primario 33 8.66
Secundario 224 13.15 Total 271 23.18
Fuente: SUPERINTENDENCIA DE SERVICIOS PÚBLICOS DOMICILIARIOS. Informe técnico sobre los sistemas de tratamiento de aguas residuales en Colombia [en línea]. Bogotá D.C, 2013. superservicios p. 35 [consultado 20 de diciembre de 2017]. Disponible en internet: http://www.superservicios.gov.co/content/download/4989/47298
4.3 GESTIÓN AMBIENTAL Y TRATAMIENTO DEL AGUA RESIDUAL EN CAMPUS UNIVERSITARIOS
El respeto por el ambiente es algo que se debe tener en cuenta en todas las instituciones económicas, sociales y políticas, en especial las instituciones académicas, de tal manera que se incentive la conciencia ambiental de los integrantes presentes en el campus universitario, es por esto que se vuelve indispensable que las instituciones universitarias estén comprometidas con el ambiente.
Teniendo en cuenta el enfoque de este trabajo, se realizará un análisis exploratorio de algunas instituciones académicas que cuentan con apuestas específicas de Campus sostenible y que incluyen el tratamiento del agua residual como parte de sus apuestas en pro del ambiente.
22 Ibíd., p. 34.
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4.3.1 Estrategias de Campus Sostenibles
La iniciativa de involucrar en las instituciones educativas estrategias y acciones sostenibles que contribuyan con el mejoramiento del ambiente ha tomado mayor fuerza debido a la Cumbre Río+20 en el 2012, donde las instituciones presentes firmaron un acuerdo de compromiso para fortalecer las prácticas de sostenibilidad, las cuales ayuden a fomentar la investigación y transformación de los campus universitarios23.
La UNESCO ha sido participe de la Red de Campus Sostenibles en el país de Chile creada por la Comisión Nacional del Medio Ambiente (CONAMA), donde están unidas quince universidades (Universidad de Santiago de Chile, Universidad de Talca, Universidad tecnológica Metropolitana, Universidad Andrés Bello, Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, Pontificia UniversidadCatólica de Chile, Duoc UC, Universidad Metropolitana de Ciencias de la Educación, Universidad Iberoamericana de Ciencias y Tecnologías, Universidad de Playa Ancha de Valparaíso, Universidad Austral de Chile Dirección de Servicios UACH, Universidad del Bio Bio, Universidad Católica del Norte, Universidad de los Lagos, Universidad de Chile - Escuela de Economía y Negocios), con el propósito de construir una sociedad amigable con elambiente y la cultura, a través de la integración de herramientas, principios y valores de la sostenibilidad para una interacción entre las universidades, las empresas y la sociedad24.
Según MOLANO25, las instituciones de educación superior se pueden visualizar como organizaciones sostenibles, puesto que estas están encaminadas a fomentar políticas y directrices sostenibles teniendo una visión de cumplimiento a largo plazo para las metas propuestas; por otro lado, las universidades deben abarcar las 23 ORGANIZACIÓN DE LAS NACIONES UNIDAS PARA LA EDUCACIÓN, CIENCIA Y CULTURA. Compromiso de prácticas de sostenibilidad en instituciones de educación superior con ocasión de la Conferencia de las Naciones Unidas sobre el Desarrollo Sostenible: Río+20. 2012. p. 60. Citado por: MOLANO SANABRIA, Sandra Yaneth. Hacia un comportamiento verde universitario: Un estudio de caso sobre la sostenibilidad en el Campus de la Sede Bogotá de la Universidad Nacional de Colombia [en línea]. Trabajo de grado Magister en Administración. Bogotá D.C: Universidad Nacional de Colombia. 2015. p. 22. [consultado 13 de noviembre de 2017]. Disponible en internet: http://www.bdigital.unal.edu.co/50875/1/52206014.2015.pdf 24 ORGANIZACIÓN DE LAS NACIONES UNIDAS PARA LA EDUCACIÓN, CIENCIA Y CULTURA. Recorridos Nacionales Rumbo a la Educación para el Desarrollo Sostenible [en línea]. Francia: UNESCO, 2011. p. 8 [consultado 13 de noviembre de 2017]. Disponible en Internet: http://unesdoc.unesco.org/images/0021/002109/210932s.pdf#nameddest=210943 25 MOLANO SANABRIA, Sandra Yaneth. Hacia un comportamiento verde universitario: Un estudio de caso sobre la sostenibilidad en el Campus de la Sede Bogotá de la Universidad Nacional de Colombia [en línea]. Trabajo de grado Magister en Administración. Bogotá D.C: Universidad Nacional de Colombia. 2015. p. 32. [consultado 13 de noviembre de 2017]. Disponible en internet: http://www.bdigital.unal.edu.co/50875/1/52206014.2015.pdf
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problemáticas más comunes en términos del uso eficiente y consumo de agua y energía, gestión de los residuos sólidos (enfocándose en el tratamiento y disposición de los residuos), cambio climático (enfocándose en la Huella de Carbono, Calidad del aire, Movilidad y Transporte), espacios verdes y utilización de materiales sostenibles.
Desde el 2010, la Universidad de Indonesia (UI) creó la clasificación mundial de universidades, con el fin de medir los programas y acciones de sostenibilidad que desarrollan las instituciones en el campus cada año a nivel mundial. Actualmente es conocida como UI GreenMetric World University Ranking. El ranking se enmarca en tres líneas específicas como el ambiente, la economía y la equidad. Cada institución se evalúa a través de los diferentes indicadores de cada criterio estipulado (Configuración e infraestructura, Energía y cambio climático, Residuos, Agua, Transporte y Educación), cabe resaltar que cada criterio tiene un porcentaje de importancia en la evaluación para cada institución participante26. Debido a la evolución y al crecimiento que ha tenido la UI GreenMetric World University en los últimos años, se vuelve importante analizar algunas universidades participantes en el ranking. A continuación, se tiene a la Universidad Autónoma de Occidente (Colombia), Wageningen University & Research (Holanda) y Universidad Autónoma de Barcelona (España).
Campus de la Universidad Autónoma de Occidente (UAO): La UAO es una institución de utilidad común sin ánimo de lucro fundada en 1970, con influencia en el suroccidente colombiano y el eje cafetero en los departamentos del Valle del Cauca, Cauca, Nariño, Caldas, Risaralda y Quindío. La UAO se ha enfocado en el crecimiento del conocimiento, además de promover la responsabilidad ambiental y social día tras día.
La Universidad cuenta con la certificación ambiental de la ISO 14001:2004 para fomentar las buenas prácticas en el uso del agua y la energía, el manejo de los residuos sólidos y la jardinería orgánica. La UAO ha implementado un sistema solar fotovoltaico con el cual genera el 15% de la energía con la que se trabaja en la universidad, hasta el momento estos paneles solares están ubicados en las zonas del parqueadero de trabajadores, zona aledaña ala facultad de Ciencias Básicas, edificio de Bienestar Universitario y los cuatro edificio de las aulas académicas27.
26 UNIVERSITAS INDONESIA. Guía de UI GreenMetric World University Ranking 2017: Alianzas globales para un futuro sostenible [en línea]. España. Indonesia: Universidad de Indonesia, 2017. p. 3 [consultado 8 de diciembre de 2017]. Disponible en Internet: http://greenmetric.ui.ac.id/wp-content/uploads/2015/07/UI-GreenMetric-Guideline-2017_ESP-Rev.-2.pdf 27 ECHEVERRY, Manuel. Universidad Autónoma de Cali posee ahora el sistema de energía solar más potente del país [en línea]. Xalaka: Colombia. 2017. [consultado 11 de mayo de 2018].
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Por otro lado, la Universidad realiza un aprovechamiento de los lodos generados por la PTAR después de haber pasado por un tratamiento de estabilización, secado y lombricompostaje28.
Cabe resaltar que la institución ha implementado diferentes programas para satisfacer sus ocho (8) componentes indispensables para el proyecto de campus sostenible universitario y participar en el UI GreenMetric World University Ranking.
Cambio Climático: Este se enfoca en la huella de carbono, calidad del aire,movilidad y transporte. La institución ha implementado diferentes actividades con elfin de mitigar el impacto ambiental generado por el campus y la reducción de lasemisiones de gases efecto invernadero, dichas actividades son promover el uso dela bicicleta, como también, ha implementado días para el Carpooling que por sunombre en español es vehículo compartido, incluso ha realizado conferencias conMetroCali para utilizar más el transporte público y ha reducido su huella de carbonoy ecológica29.
Campus verde: Este componente hace parte la jardinería y el paisajismo, loscuales han sido importantes en las instalaciones de la institución, ya que tiene comofin recrear en toda la universidad la importancia de la naturaleza, también con laspruebas piloto del lombricultivo para ser utilizado en los jardines de la institución,además de minimizar el uso del agua para riego. Por último, se está realizando elmanejo del ruido en zonas específicas del campus con el fin de disminuir el ruidopara la fauna presente en la institución30. La universidad realiza su propio insecticidabiológico para el control de plagas en los jardines a base de ají, ajo, alcohol, aceitemineral y jabón rey, este producto se aplica periódicamente cada 15 a 20 días paraprevenir daños31.
Consumo sostenible: Este componente está enfocado en las decisiones quese toman en materia del consumo ya que puede impactar positivamente o
Disponible en Internet: https://www.xataka.com.co/ecologia-y-naturaleza/universidad-autonoma-de-cali-posee-ahora-el-sistema-de-energia-solar-mas-potente-del-pais 28 ¿Cómo Estamos? [en línea]. Cali: Universidad Autónoma de Occidente. [consultado 29 de octubre de 2017]. Disponible en Internet: http://www.uao.edu.co/sostenibleuao/como-estamos/ 29 Programa Campus Sostenible UAO 2030 [en línea]. Cali: Universidad Autónoma de Occidente. p. 10-12. [consultado 13 de noviembre de 2017]. Disponible en Internet: https://campussostenible.org/wp-content/uploads/2017/04/anexo-2-programa-campus-sostenible-fase-l.pdf 30 Ibíd., p. 13. https://campussostenible.org/wp-content/uploads/2017/04/anexo-2-programa-campus-sostenible-fase-l.pdf 31 DEPARTAMENTO DE EVALUACIÓN, ORGANIZACIÓN Y MÉTODOS. Manual de Jardinería [en línea]. Santiago de Cali: Universidad Autónoma de Occidente, 2013, versión 2. p. 28. [consultado 09 de enero de 2018]. Disponible en Internet: https://campussostenible.org/wp-content/uploads/2017/04/anexo-9-manual-de-jardineria.pdf
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negativamente el entorno, por tanto, se tienen diferentes programas con el fin de plantear acciones enfocadas en el uso adecuado de los recursos, productos y servicios, además de realizar la correcta gestión de los residuos que se generan en todo el proceso. Se han implementado diferentes programas como los stands de Pos consumo (pilas, envases de plaguicidas, luminarias, empaques de medicamentos y los vencidos), realizar las compras sostenibles (electrónicas, papel, productos de aseo y limpieza), el consumo responsable de papel, los productos de limpieza y aseo, finalmente, capacitaciones certificadas para los Empleados Responsables con el Ambiente (ERA)32.
Gestión hídrica y energética: Este componente se divide en dos grandesprogramas, el uso eficiente y racional del agua y el uso eficiente y racional de laenergía en el campus universitario. La UAO cuenta con una planta de tratamientodel agua residual (PTAR), en ella se tratan todas las aguas residuales provenientesde las cafeterías, baños, lavamanos y laboratorios, también, cuenta con una plantatratamiento de agua potable (PTAP) que es suministrada en toda la institución, porotra parte, la institución ha realizado la compra de equipos como sanitarios ylavamanos que ayudan a reducir y ahorrar la cantidad de agua33.
La universidad ha realizado diferentes jornadas para la identificación de las zonas donde hay más consumo de energía y ha realizado cambios en la tecnología a utilizar en esas zonas, tales como, el uso de variadores de velocidad en motores de ventilación y bombas de agua, bombillas ahorradoras para tener un uso de iluminación eficiente (hasta el momento el 35% de toda la institución usa tecnología LED), además de incorporar programas para reducir el consumo de energía, por otra parte, ha emprendido proyectos para fomentar la generación de energía por medio del sistema solar fotovoltaico (paneles solares), el cual ha traído grandes beneficios para toda la universidad34.
Gestión Integrada de Residuos Sólidos: La institución está comprometidaen reducir la generación de residuos sólidos desechables y en educar sobre laimportancia de éste, por otra parte, en los laboratorios de la institución se generanresiduos peligrosos y la institución ha creado un programa para mejorar la gestiónde estos residuos. El aprovechamiento de los residuos reciclables ha idoaumentando con el paso del tiempo, cabe resaltar que la universidad generaresiduos orgánicos en un 80% del total de sus residuos, por lo que se vuelveindispensable el aprovechamiento de estos, el campus ha implementado ellombricompostaje35, éste se encarga de la transformación de los subproductos
32 Programa Campus Sostenible UAO 2030, Op cit., p. 14-15. 33 Ibíd., p. 14-15. 34 Ibíd., p. 19-20. 35 Ibíd., p. 22-23.
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obtenidos en la PTAR (lodos tratados) y en los residuos sólidos orgánicos desechados para generar un abono cien por ciento (100%) orgánico a través de la lombriz roja californiana (Eisenia foetida)36, reduciendo considerablemente el uso de los productos agroquímicos para el control de plagas.
Campus Saludable: Este componente hace alusión a las acciones enfocadasal bienestar de la comunidad, para el posible cumplimiento de los servicios (talescomo; salud, recreación, deporte y desarrollo humano) se cuenta con la ayuda delDepartamento de Recursos Humanos y Bienestar Universitario de la institución37.
Formulación e Investigación: La educación y la investigación van unidascuando se desea potencializar la participación de la comunidad frente al ambiente,para así desarrollar la conciencia sostenible social, por tal razón, la Universidad haapostado a nivel mundial ser reconocida como un campus que se preocupa por elambiente y a través de acciones que incluyan a los estudiantes (tanto egresadoscomo los activos) y trabajadores el concepto de sostenibilidad como una dimensiónintegral38.
Proyección Social y Cultural Social: Este componente hace referencia a lasalianzas con las entidades ambientales, en los grupos estudiantiles fomentar lacultura ambiental e investigativa y finalmente fomentar la formación comunitaria entemas ambientales enfocados a los otros componentes del proyecto de campussostenible39.
Cabe resaltar que la universidad ha participado en la clasificación - UI GreenMetric World University Ranking desde el año 2014, donde ha ido mejorando cada año, es por esto, que se convierte en un gran logro alcanzado por la institución, por tal razón en el Cuadro 4, se puede observar la clasificación que ha tenido la universidad desde el año 2014 hasta el 2017, a nivel mundial y nacional.
36 BENÍTEZ, M y VIERA, C. El lombricompostaje una alternativa para los productores de café [en línea]. Honduras: Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación- Tecnologías y prácticas para pequeños productores agrarios (TECA), 2006 [consultado 13 de diciembre de 2017. Disponible en Internet: http://teca.fao.org/es/read/3713 37 Programa Campus Sostenible UAO 2030, Op cit., p. 26. 38 Ibíd., p. 27. 39 Ibíd., p. 28.
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Cuadro 4. Clasificación de la UI-GreenMetric World University Ranking desde el 2014 hasta 2017 para la Universidad Autónoma de Occidente
AÑO PUESTO General Colombia 2014 229 entre 361U 5 entre11U 2015 163 entre 407U 2 entre 13U 2016 154 entre 516U 4 entre 21U 2017 67 entre 619U 1 entre 30U
Fuente: Archive Rankings UI-GreenMetric [en línea]. Indonesia: University of Indonesia, 2017 [consultado 20 de diciembre de 2017]. Disponible en internet: http://greenmetric.ui.ac.id/archive-ranking/
Actualmente, la institución obtuvo el primer puesto en el ranking a nivel nacional con su puntuación total de 5,245; de este resultado fue gracias a las seis (6) diferentes categorías que evalúa la UI-GreenMetric, entre esas ‘Entorno e infraestructura’ el puntaje 677; ‘Energía y cambio climático’ 1,191; para el ‘Agua’ de 750; en ‘Residuos’ con 1551; ‘Transporte’ un 811 y para ‘Educación’ un puntaje de 96540
Campus de Universidad Autónoma de Barcelona (UAB): Según la revista DesignCurial, basándose en la arquitectura sostenible y el uso de tecnologías verdes innovadoras, en el edificio con bioclimática (piel externa), esta capa ayuda a controlar la temperatura del edificio en el interior, reduciendo hasta un 62% del consumo de energía y hasta un 90% del consumo de agua a diferencia de los otros edificios de la universidad. También en los últimos veinte años la UAB ha estado enfocada en promover la naturaleza, y en el ahorro de energía, con el fin de conservar más el campus saludable y sostenible41.
La universidad se ha enfocado en el campus sostenible y saludable para los estudiantes y trabajadores de la institución, contemplando más de 60 acciones con grado de transversalidad que tienen como propósito mejorar la salud de la comunidad universitaria, promoviendo entornos y hábitos orientados a una vida
40 GALVEZ, Karen. Universidad colombiana entre las más sostenibles del mundo GreenMetric [en línea]. Santiago de Cali: Universidad Autónoma de Occidente, 2017 [consultado 13 de diciembre de 2017]. Disponible en Internet: https://noticias.uao.edu.co/universidad-colombiana-entre-sostenibles-del-mundo-greenmetric/ 41 HOUSTON, Katherine. The world’s ten best Green Universities [en línea]. Londres: DesignCurial, 19 de junio 2015 [Consultado 29 de marzo de 2017]. Disponible en Internet: http://www.designcurial.com/news/the-worlds-10-best-green-universities-4605516/2
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saludable y compromiso con el ambiente, cabe resaltar que la UAB ha hecho parte de la red catalana de universidades saludables (USCAT) desde el 201042.
En el campus sostenible de la universidad se encuentra un recorrido diseñado para ver cada proyecto orientado a la gestión ambiental que realiza la UAB y la tecnología instalada en la institución, por eso en la Figura 4, se puede observar las siete (7) paradas del recorrido.
Figura 4. Itinerario ambiental del campus de la Universitat Autónoma de Barcelona
Fuente: Itinerario ambiental de la UAB [en línea]. Barcelona: Universitat Autónoma de Barcelona [consultado 20 de diciembre de 2017]. Disponible en Internet: http://www.uab.cat/web?cid=1274857046525&pagename=w-MediAmbient%2FPage%2FTemplatePageMediAmbient2¶m1=1
A continuación, se explican brevemente cada parada. En la parada (1 y 2) se encuentra la instalación solar fotovoltaica, la cual comenzó en operación desde el 2003 y hasta el reporte en el año 2012 se tuvo que la producción de energía ha sido de 523.354 kWh, lo que ha ahorrado emisiones de CO2 de 140 toneladas, la universidad cuenta con 316 paneles solares. En la parada (3) se encuentra la
42 Campus saludable y sostenible: Respetamos el medio ambiente y apostamos por la vida sana [en línea]. Barcelona: Universitat Autónoma de Barcelona [consultado 20 de diciembre de 2017]. Disponible en Internet: http://www.uab.cat/web/conoce-la-uab-cei/itinerarios/campus-sis-1345668502857.html
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instalación solar térmica, la cual consiste en el aprovechamiento directo en energía calorífica por la radiación solar incidente, estas instalaciones se encuentran en las zonas donde hay más consumo de agua caliente sanitaria (servicio actividad física – SAF; hay que señalar que en el año 2004 comenzó el funcionamiento de la instalación en el edificio fitness y en el 2007 empezó a operar en la sala de calderas del polideportivo y en la ciudad universitaria comenzó en el 2007 la instalación de colectores solares en diferentes aulas para la climatización), la UAB ahorra anualmente 5,000m3 de gas natural generando un ahorro de emisiones de 11 toneladas de CO2 por año en cada instalación. En la parada (4 y 6) se encuentran dos (2) itinerarios de naturaleza denominados Can Magrans y Can Domènec desde 1998, donde cada recorrido dura aproximadamente una hora, en los cuales se puede observar el mosaico agroforestal característico del campus, además de la flora y fauna, éstos itinerarios naturales tienen como objetivo facilitar el conocimiento de los valores naturales de la UAB, también proteger y mantener estas zonas43. En la parada (5), se puede observar que la UAB fue la pionera en utilizar biodiesel en los autobuses internos del campus de Ballaterra ya que las distancias entre la estación de Renfe y los edificios del campus de la UAB son difíciles y extensos, este servicio comenzó desde febrero del 2010 desde entonces es gratuito para todos los usuarios del campus y tiene un horario es asequible para todos44. Finalmente, en la parada (7) se encuentra el centro de recogida Cerdanyola Campus, la cual es una instalación donde se recogen y se almacenan los residuos municipales que no son dispuestos en contenedores en la calle como muebles, electrodomésticos, ropa, pintura procedente del mantenimiento de los hogares, entre otros. Cabe resaltar que en la instalación no se reciben residuos industriales o especiales del laboratorio de la UAB. Además ofrece un servicio denominado ‘Bolsa de Material Reutilizable’, que consiste en solicitar gratuitamente algún material del centro de recogida Cerdanyola Campus que se encuentre en buen estado para ser aprovechado para cualquier persona particular, asociación o institución45.
Cabe resaltar que la UAB ha participado en la clasificación - UI GreenMetric World University Ranking desde el año 2013, donde ha ido mejorando cada año, es por esto, que se convierte en un gran logro alcanzado por la institución, por
43 Seamos sostenibles: Itinerario Ambiental [en línea]. Barcelona: Universitat Autónoma de Barcelona [consultado 20 de diciembre de 2017]. Disponible en Internet: http://www.uab.cat/web?cid=1274857046525&pagename=w-MediAmbient%2FPage%2FTemplatePageMediAmbient2¶m1=5 44 El bus interno de la UAB [en línea]. Barcelona: Universitat Autónoma de Barcelona [consultado 20 de diciembre de 2017]. Disponible en Internet: http://www.uab.cat/web/en-autobus/el-autobus-interno-de-la-uab-1273127157654.html 45 Centro de recogida Cerdanyola Campus: ¿Qué es? [en línea]. Barcelona: Universitat Autónoma de Barcelona [consultado 20 de diciembre de 2017]. Disponible en Internet: http://www.uab.cat/web/deixalleria-1274857048925.html
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tal razón en el Cuadro 5, se puede observar la clasificación que ha tenido desde el año 2013 hasta el 2017, a nivel mundial.
Cuadro 5. Clasificación de la UI-GreenMetric World University Ranking desde el 2013 hasta 2017 para la Universidad Autónoma de Barcelona
AÑO PUESTO A NIVEL INTERNACIONAL 2013 126 entre 301U 2014 44 entre 361U 2015 20 entre 407U 2016 14 entre 516U 2017 50 entre 619U
Fuente: Archive Rankings UI-GreenMetric [en línea]. Indonesia: University of Indonesia, 2017 [consultado 20 de diciembre de 2017]. Disponible en internet: http://greenmetric.ui.ac.id/archive-ranking/
Campus Wageningen University & Research (WUR): La misión de la WUR es “explorar el potencial de la naturaleza para mejorar la calidad de vida”, centrándose en el estudio de áreas como producción de alimentos, medio ambiente (agua, suelo y aire), salud, estilo y condiciones de vida. La institución tiene un personaje distintivo que hace parte de su cultura denominado el ‘Hombre Verde’ con el fin de concientizar a los visitantes y nuevos estudiantes sobre la necesidad de ser ambientalmente sostenibles.
En el uso del agua, la WUR ha reducido significativamente el consumo de ella, a través de los edificios Gaia y Lumen, también ha utilizado sus aguas grises para regar los jardines del campus sin necesidad de gastar en mayor cantidad agua potable. Para el RIKILT se ha ajustado el sistema de refrigeración de los alimentos con el fin de disminuir el consumo de agua y en ocasiones han utilizado agua de manantial natural para conservar el agua de grifo tratada46.
En cuanto a la energía, la institución tiene un sistema geotérmico para que su temperatura se mantenga estable ahorrando el consumo de energía, por medio de una capa de arena entre 40 y 90 metros bajo tierra, donde los edificios (Atlas, Forum, Actio, Orion y Helix) se enfrían con agua bombeada desde abajo si se encuentra en verano y viceversa en la estación de invierno, con el fin de calentar o enfriar el aire de ventilación de cada edificio instalado se usan veintiséis (26)
46 Sustainability: Wageningen campus [en línea]. Holanda: Wageningen University & Research [consultado 20 de diciembre de 2017]. Disponible en Internet: https://subsites.wur.nl/en/campus/about/Sustainability.htm
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turbinas eólicas ubicadas en Lelystad47. Cada año la institución genera alrededor de 65 millones de kWh de energía eólica en el parque de molinos de viento Lelystad, desde el 2005 hasta el 2016 la universidad ha realizado mejoras en la eficiencia energética del 22%, por lo que simultáneamente a reducido las emisiones de CO2 en un 46% en el año 201648.
En la institución existe una oficina verde, donde la conforman un grupo de estudiantes, que tienen como fin mejorar la sostenibilidad de la WUR, esta organización comenzó su funcionamiento el 10 de octubre del 2012. El concepto de oficina ecológica fue desarrollado en el 2010 en la Universidad de Maastricht, la Wageningen es la segunda organización en implementar ‘Green Office’ en Holanda49.
La universidad ha realizado un edificio denominado ‘NIOO-KNAW’ que en el techo del mismo está cubierto por vegetación del campus el cual puede almacenar agua y regular la temperatura del edificio e incluso puede suministrar energía a través de la vegetación que crecen en el techo (ecotecnología), este edificio se encuentra en pruebas50. Finalmente, para la movilidad, el 57% de los empleados de WUR van al trabajo en bicicleta, también se introdujo el transporte público interno de alta calidad, con el fin de que los usuarios utilicen más este medio, por otra parte, en la universidad se encuentran disponibles puntos de carga eléctrica para e-bikes, e-scooters y automóviles eléctricos para el beneficio del transporte sostenible51.
Cabe resaltar que la WUR ha participado en la clasificación - UI GreenMetric World University Ranking desde el año 2014, donde ha ido mejorando cada año, es por esto, que se convierte en un gran logro alcanzado por la institución, por tal razón en el Cuadro 6, se puede observar la clasificación que ha tenido desde el año 2014 hasta el 2017, a nivel mundial.
47 Ibíd., párr. 3. 48 Energy [en línea]. Netherland: Wageningen University & Research [consultado 20 de diciembre de 2017]. Disponible en Internet: https://www.wur.nl/en/About-Wageningen/Sustainability/Themes/Operational-management/Show/Energy-1.htm 49 Green Office [en línea]. Netherland: Wageningen University & Research [consultado 20 de diciembre de 2017]. Disponible en Internet: https://www.wur.nl/en/About-Wageningen/Sustainability/Themes/Operational-management/Show/Green-Office-Wageningen-1.htm50 Sustainability: Wageningen campus, Op. Cit., párr. 4.51 Mobility [en línea]. Netherland: Wageningen University & Research [consultado 20 de diciembrede 2017]. Disponible en Internet: https://www.wur.nl/en/About-Wageningen/Sustainability/Themes/Operational-management/Show/Mobility.htm
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Cuadro 6. Clasificación de la UI-GreenMetric World University Ranking desde el 2014 hasta 2017 para la Wageningen University & Research
AÑO PUESTO A NIVEL INTERNACIONAL 2014 37 entre 361U 2015 32 entre 407U 2016 3 entre 516U 2017 1 entre 619U
Fuente: Archive Rankings UI-GreenMetric [en línea]. Indonesia: University of Indonesia, 2017 [consultado 20 de diciembre de 2017]. Disponible en internet: http://greenmetric.ui.ac.id/archive-ranking/
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5. MARCO REFERENCIAL
5.1 CARACTERÍSTICAS DEL AGUA RESIDUAL
Se considera agua residual a toda aquella que ha sufrido un cambio en su composición inicial, como producto de la utilización del agua en diferentes actividades desarrolladas. Según Remalho52 las aguas residuales se clasifican en domésticas o urbanas, industriales, escorrentías de usos agrícolas y pluviales. De la anterior clasificación, el agua residual producto de la escorrentía de uso agrícola y las pluviales han ido adquirido mayor importancia con el pasar del tiempo, debido que estas pueden llegar a alterar significativamente el sistema de tratamiento.
Principalmente este trabajo se desarrollará bajo la influencia de las aguas residuales domésticas ya que el agua residual derivada de las instituciones educativas tiene una composición fisicoquímica muy similar a la doméstica debido a que estas se generan por actividades usualmente provenientes de los baños, cafeterías, laboratorios, entre otras. El agua residual doméstica tienen un alto contenido de grasas, aceites, materia orgánica, restos de jabones y detergentes53.
De acuerdo con Metcalf & Eddy54, el agua residual doméstica varía entorno a las costumbres socioeconómicas de la ciudad, por lo que sus características físicas, químicas y biológicas varían desde baja a alta concentración, tal como puede apreciarse en el Cuadro 755.
52 RAMALHO, Rubens S. Tratamiento de aguas residuales. [en linea] Barcelona: Reverté S.A,1996. 10 p [consultado 12 de diciembre de 2017]. Disponible en Internet: https://www.coneducyt.org.mx/single-post/2016/11/18/Tratamiento-de-aguas-residuales-de-RS-Ramalho-PDF 53 DÍAZ CUENCA, Elizabeth, et al. El tratamiento de agua residual doméstica para el desarrollo local sostenible: el caso de la técnica del sistema unitario de tratamiento de aguas, nutrientes y energía (SUTRANE) en San Miguel Almaya [en línea]. En: Quivera. enero-junio, 2012. Vol. 14, no. 1, p. 81 [consultado 29 de marzo de 2017]. Disponible en internet: http://www.redalyc.org/pdf/401/40123894005.pdf 54 METCALF & EDDY. Ingeniería de aguas residuales: Tratamiento, vertido y reutilización. 3 ed. Madrid: McGraw-Hill, 1995. p.2555 QUINTERO ANGEL, Alejandro. Evaluación preliminar de la planta de tratamiento de aguas residuales del municipio de la Tebaida Quíndio [en línea]. Trabajo de grado especialista en Ingeniería Ambiental: Universidad Nacional de Colombia. Facultad de Ingeniería Ambiental – Área Sanitaria, 2007. p. 19. [consultado 29 de marzo de 2017]. Disponible en internet: http://www.bdigital.unal.edu.co/1090/1/alejandroquintero.2007.pdf
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Cuadro 7. Composición típica de un agua residual doméstica
Componente Intervalo de
concentraciones Alta Media Baja
Sólidos totales (mg/L) 1,200 720 350 Sólidos disueltos (mg/L) 850 500 250 Material Inorgánico (mg/L) 525 300 145 Material Orgánico (mg/L) 325 200 105 Sólidos en suspensión (mg/L) 350 220 100 Sólidos sedimentables (mL/L) 20 10 5 Demanda bioquímica de Oxígeno - DBO5 (mg/L) 400 220 110 Carbono orgánico total - COT (mg/L) 290 160 80 Demanda Química de Oxígeno - DQO (mg/L) 1,000 500 250 Nitrógeno total (mg/L) 85 40 20 Nitrógeno Orgánico (mg/L) 35 15 8 Nitrógeno Amoniacal (mg/L) 50 25 12 Nitritos (mg/L) 0 0 0 Nitratos (mg/L) 0 0 0 Fósforo total (mg/L) 15 8 4 Fósforo Orgánico (mg/L) 5 3 1 Fósforo Inorgánico (mg/L) 10 5 3 Cloruros (mg/L) 100 50 30 Alcalinidad (CaCO3) (mg/L) 200 100 50 Grasas (mg/L) 150 100 50
Fuente: SILVA BURGA, Javier. Evaluación y rediseño del sistema de lagunas de estabilización de la Universidad de Piura [en línea]. Trabajo de grado Ingeniero Civil Piura: Universidad de Piura. Facultad de Ingeniería, 2004. p. 8. [consultado 29 de marzo de 2017]. Disponible en internet: https://pirhua.udep.edu.pe/bitstream/handle/11042/1189/ICI_119.pdf?sequence=1&isAllowed=y
5.2 SISTEMAS BIOLÓGICOS AEROBIOS DE BIOMASA EN SUSPENSIÓN PARA EL TRATAMIENTO DEL AGUA RESIDUAL
El tratamiento aerobio se basa en el proceso de respiración en el cual el oxígeno libre es el aceptor final de electrones, durante la oxidación de la materia orgánica e inorgánica. El proceso de oxidación se realiza con el propósito de obtener la energía necesaria para la síntesis de tejido celular nuevo, lo que resulta en un incremento de la biomasa.
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Desde el punto de vista técnico, el tratamiento biológico aerobio está diseñado para degradar sustancialmente el contenido de materia orgánica presente en el agua residual a través de microorganismos (principalmente bacterias y protozoos) que estén adaptados al metabolismo en presencia de oxígeno56.
Bajo el concepto de obtener un efluente que cumpla con la normativa ambiental vigente, es evidente el papel tan importante que juega la eficiencia de cada unidad de tratamiento biológico; por lo que se vuelve indispensable su correcto funcionamiento para alcanzar la transformación del material contaminante presente en el agua residual57.
Entre las bondades de los sistemas de tratamiento aerobio se resalta que los microorganismos que tienen el metabolismo aerobio degradan los compuestos hasta llegar a una oxidación rápidamente completa y su nivel energético es menor que en los procesos con metabolismo anaerobio58, lo cual se refleja en menores requerimientos de tiempo de retención hidráulico y a su vez en menores requerimientos de área.
5.3 LODOS ACTIVADOS
Los sistemas de lodos activados hacen parte de los sistemas biológicos aerobios más utilizados en el mundo para el tratamiento del agua residual59. Este sistema trabaja en su mayoría con microorganismos de metabolismo aerobio estricto, que para realizar una correcta y efectiva actividad de remoción de la materia orgánica, requieren de una constante oxigenación, ya que utilizan su energía y capacidad de asimilación para la degradación llevando consigo un consumo de oxígeno disuelto; una de las limitaciones más críticas que puede tener el sistema, es que a medida que la disponibilidad de oxígeno en el medio disminuye, los microorganismos reducen su rendimiento y crecimiento, afectando el desempeño del sistema de
56 COLOMBIA. MINISTERIO DE DESARROLLO ECONÓMICO. Resolución 1096 de 2000; Título E (noviembre 17) [en línea]. Bogotá D.C. minvivienda.gov.[Consultado 16 de marzo de 2017].Disponible en Internet: http://www.minvivienda.gov.co/Documents/ViceministerioAgua/010710_ras_titulo_e_.pdf. p. 87. 57 ARCOS SERRANO, María Esther y FERNÁNDEZ VILLAGÓMEZ, Georgina. Procesos biológicos de tratamiento para la estabilización de residuos líquidos tóxicos [en línea]. México D.F, cenapred.gob.1993. p. 1 [Consultado 16 de marzo de 2017]. Disponible en Internet: http://www.cenapred.gob.mx/es/Publicaciones/archivos/153-58 Ibíd., p. 3. 59 NOYOLA, Adalberto, et al. Selección de tecnologías para el tratamiento de aguas residuales municipales: Guía de apoyo para ciudades pequeñas y medianas. [en linea] México:globalmethane.2013. [Consultado 21 de marzo de 2017]. Disponible en Internet: https://www.globalmethane.org/documents/Seleccion-de-Tecnologias-para-el-Tratamiento-de-Aguas-Residuales-Municipales.pdf. p.18.
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tratamiento. En la Figura 5, se puede observar el diagrama de proceso de sistemas de lodos activados convencional.
Los sistemas de lodos activados presentan reactores que promueven el crecimiento suspendido, lo que genera una alta cantidad de aglomeraciones de diferentes tamaños generando bastante biomasa en el medio. El proceso de lodos activados presenta diferentes configuraciones tales como: lodos activados convencionales, con aireación extendida, estabilización por contacto, alimentación escalonada, alta tasa, lodos activados con eliminación de nutrientes, entre otros60.
Figura 5. Diagrama de proceso de los sistemas de lodos activados convencional
Fuente: Elaborado a partir de . VÁSQUEZ SARRIA, Nancy. Material de Docencia. Asignatura Diseño de Plantas. Universidad Autónoma de Occidente. Septiembre de 2016.
5.3.1 Lodos activados convencional
El proceso convencional consiste en un tanque o reactor, provisto de un sistema de aireación que puede ser de tipo mecánica o difusa dependiendo de la tecnología y de la decisión del diseñador.
60 METCALF & EDDY. Treatment and Reuse. 2003, 4 ed, Vol. 2. Apuntes de clase de NancyVásquez Sarria, Profesora de Diseño de Plantas en la Universidad Autónoma de Occidente, septiembre de 2016.
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En el reactor se propicia la mezcla de los microorganismos (floc biológico o biomasa) con el sustrato a tratar, lo cual promueve la transformación y aglomeración62; este proceso está acompañado de un sedimentador secundario que permite la separación de los microorganismos y el agua tratada o efluente clarificado”63; adicionalmente el sistema cuenta con una tubería de recirculación del lodo desde el sedimentador secundario hasta el tanque de aireación, con el fin de mantener la cantidad de microorganismos necesarios para el proceso, ya que la concentración de biomasa en el reactor es muy alta, debido a la recirculación de los sólidos sedimentables desde el fondo del tanque de sedimentación.
La biomasa permanece más tiempo que el líquido, lo que garantiza una alta eficiencia de eliminación de DBO. Cuando se tiene un proceso de lodos activados convencional se sugiere que antes de entrar el agua a clarificar este una unidad de sedimentación primaria que ayude a eliminar los sólidos sedimentables del agua residual sin tratar64. En la Figura 6, se presenta el esquema general de un sistema de lodos activados incluyendo el tratamiento de los subproductos.
Figura 6. Diagrama de flujo de lodos activados convencional
62 SILVA BURGA, Javier A. Evaluación y rediseño del sistema de lagunas de estabilización de la Universidad de Piura. [en linea] Trabajo de grado Ingeniero Civil. Piura-Perú: Universidad dePiura. Facultad de Ingeniería, 2003. p. 12. [consultado 21 de marzo de 2017]. Disponible en Internet: https://pirhua.udep.edu.pe/bitstream/handle/11042/1189/ICI_119.pdf?sequence=1&isAllowed=y 63 FÉLIX ASTUDILLO, Daniel F, RIKEROS GEHRENBECK, Daniel A. Diseño del Sistema de tratamiento de aguas residuales generadas en el cantón Durán [en línea]. Trabajo de grado Ingeniero Civil. Guayaquil-Ecuador. Facultad de Ingeniería, 2015. p. 38. [consultado 21 de marzo de 2017]. Disponible en Internet: http://www.dspace.espol.edu.ec/xmlui/bitstream/handle/123456789/29880/D-70078.pdf?sequence=1&isAllowed=y64 VON SPERLING, Marcos. Wastewater Characteristics, Treatment and Disposal. Vol 1. London: IWA Publishing, 2007. p. 171.
Fuente:Elaborado a partir de. VON SPERLING, Marcos y LEMOS CHERNICHARO, Carlos. Biological Wastewater Treatment in Warm Climate Regions. Vol II. London: IWA Publishing, 2005. p. 844.
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5.3.2 Lodos activados de Aireación Extendida
Esta configuración es muy similar a convencional, con la diferencia que los tiempos de retención hidráulico y celular son más elevados, ya que la biomasa está en mayor contacto en el sistema, por lo que el tanque de aireación es más grande, hay menos sustrato en términos de DBO disponible para las bacterias, lo que hace que ellas misma utilicen su propio material celular como materia orgánica, trayendo consigo un exceso de lodo (bacterias). En esta configuración, no es necesario incluir al inicio del sistema de tratamiento un sedimentador primario ya que al aumento de tiempo de retención celular es mayor que en el lodo activado convencional65 y la estabilización no se realiza por separado sino en el mismo tanque de aireación, generando un aumento en el consumo de energía para el suministro de oxígeno66. En la Figura 7, se puede ver el diagrama de
