TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES PARA PLANTAS DE BENEFICIO DE GANADO, BENEFICIO DEL CAFÉ, DOMÉSTICAS DEL MUNICIPIO DE TRUJILLO

VALLE Y CULTIVO DE ROSA TIPO EXPORTACIÓN

Elaborado por:

Magda Mallen Sierra Urrego John Jairo Guerrero García

Wilmar Andrés Acosta RodríguezCésar Hernán Vargas Ávila

UNIVERSIDAD DE MANIZALES

MANEJO INTEGRADO DEL AGUA

MAESTRIA EN DESARROLLO SOSTENIBLE Y MEDIO AMBIENTE

BOGOTÁ, D.C. 27 DE MAYO DE 2015

TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES PARA PLANTAS DE BENEFICIO DE GANADO, BENEFICIO DEL CAFÉ, DOMÉSTICAS DEL MUNICIPIO DE TRUJILLO

VALLE Y CULTIVO DE ROSA TIPO EXPORTACIÓN

Elaborado por:

Magda Mallen Sierra Urrego John Jairo Guerrero García

Wilmar Andrés Acosta RodríguezCésar Hernán Vargas Ávila

Presentado a:

Dr. Nelson Rodríguez ValenciaDocente Investigador

Maestría en Desarrollo Sostenible y Medio Ambiente

UNIVERSIDAD DE MANIZALES

MANEJO INTEGRADO DEL AGUA

MAESTRIA EN DESARROLLO SOSTENIBLE Y MEDIO AMBIENTE

BOGOTÁ, D.C. 20 DE MAYO DE 2015

1 RESUMEN

Los procesos y tratamientos del agua que se llevan a cabo en el beneficio y faenado del ganado porcino y bovino, en el beneficio del café, en el tratamiento de aguas residuales del municipio de Trujillo (Valle) y en el cultivo de rosa tipo exportación, producidos en Colombia y que en muchos casos son vertidas directamente en los cuerpos de agua superficiales contaminando el recurso y alterando ecosistemas; el análisis que se presenta contiene la normatividad vigente y las implicaciones sociales, económicas y ambientales para cada caso particular y finalmente, se propone el manejo integrado del recurso hídrico que garantice desarrollo sostenible en las regiones implementando en su mayoría sistemas biológicos para la descontaminación de las aguas residuales y su posterior reuso.

En primer lugar se describe el tratamiento de aguas residuales en plantas de beneficio de ganado; esta caracterización se documenta sobre los procesos en plantas de beneficio del ganado bovino y porcino en la ciudad de Bogotá, Distrito Capital, las cuales hacen sus vertimientos al río Fucha, en la localidad No 6, denominada Tunjuelito.

El proceso demanda un consumo de agua, estimado entre 120-130 litros por cada 100 kg de peso vivo, es decir, que para una res de 350-400 Kg el consumo promedio de agua es de 468,75 litros, mientras que para un porcino el consumo promedio es de 187,5 litros para un peso promedio de 150 Kg (Bolívar y Ramírez, 2012).

Bogotá cuenta con dos frigoríficos que sacrifican el mayor número de cabezas tanto de ganado vacuno como porcino de la ciudad. Los frigoríficos son: el frigorífico Guadalupe s.a. y el frigorífico San Martín de Porres Ltda. El frigorífico Guadalupe cuenta con una capacidad instalada diaria de beneficio de 2.000 reses y 2.500 porcinos mientras el frigorífico San Martín cuenta con una capacidad diaria de sacrificio de más de 660 reses y 330 porcinos, para una capacidad total de 2.660 reses y 2.830 porcinos que de acuerdo al informe de la contraloría de Bogotá corresponde aproximadamente al 95% de la capacidad de sacrificio de la ciudad (Bolívar y Ramírez, 2012).

Para llevar a cabo el cumplimiento de la normatividad ambiental (decreto 1594/1984) que permite el vertimiento de aguas residuales a cuerpos de agua natural con ciertos parámetros fisicoquímicos, y que con la nueva normatividad están en proceso de adaptación, para este caso, descargar sobre el río Fucha, se establecieron una serie de unidades operacionales que forman parte de la planta de agua residual del frigorífico, que permiten minimizar los parámetros de la calidad del agua, entre ellos: rejillas y tamices, separador de grasas, sistemas de flotación, filtro percolador y lagunas de oxidación y estabilización, además de tener un biodigestor para el tratamiento del estiércol, el cual posteriormente genera compost. Logrando así las características idóneas de calidad del agua para verter al cuerpo hídrico.

En segundo lugar encontramos el tratamiento de las ARDM, ejercicio académico que se realizó en el municipio de Trujillo Valle que al igual que el 78% de municipios colombianos no realiza un adecuado tratamiento de las ARDM, situación que ha favorecido la contaminación de ríos como el Magdalena, Cauca, Bogotá, Medellín entre otros.

Las ARD municipales pueden recibir tratamientos biológicos aerobios, anaerobios, facultativos y físico-químicos, cada municipio o empresa dependiendo de sus condiciones sociales, económicas, geográficas y ambientales define el procedimiento más apropiado para la descontaminación de sus aguas residuales, en un gran porcentaje de municipios colombianos teniendo en cuenta la cantidad de habitantes y características de las aguas residuales es conveniente implementar tratamiento biológicos, para lo cual se tienen en cuenta que la relación DQO/DBO sea inferior a 2. Siendo las lagunas de estabilización las más utilizadas en Colombia por su bajos costos de construcción, fácil operación, mantenimiento y buenos resultados al igual que los reactores UASB.

En tercer lugar abordamos el tratamiento de las aguas mieles del café enfatizando que actualmente el tema más importante en el gremio cafetero es la sostenibilidad ambiental, y debido a las diversas prácticas agrícolas de manejo de los residuos del beneficio del café por el ser humano han traído consecuencias como contaminación por aguas superficiales con sustancias químicas y microbiológicas, aunado a esto el deterioro de fuentes hídricas y capa del suelo, para hacer frente a este problema es necesario someter al agua a una serie de operaciones y procesos a fin de purificarla o potabilizarla para ser consumida por seres humanos o animales.

Se debe realizar una gestión integrada del recurso hídrico la cual se define como la conservación y el uso racional del mismo el cual comprende el manejo del agua superficial y subterránea en sentido cualitativo, ecológico y cuantitativo a partir de una perspectiva multidisciplinaria para vincular las necesidades, disponibilidad y demanda del recurso hídrico con la población cafetera colombiana.

Finalmente. El uso de sistemas abiertos de circulación de lixiviados en rosa hidropónica es utilizado por un amplio grupo de productores de rosa en Colombia, lo cual genera impactos nocivos al ambiente por el vertimiento de lixiviados con elementos químicos altamente contaminantes del suelo y del recurso hídrico; pese a las exigencias normativas colombianas.

Las características más importantes de la producción de rosa hidropónica es utilizar sustratos a base de cascarilla de arroz mezclada con compost ubicada en contenedores plásticos y bandejas de recolección del mismo material, con sistemas de riego por goteo y canales de conducción a reservorios de tratamiento.

Sin embargo la tendencia mundial en materia de conservación de recursos y la demanda del mercado americano y europeo de productos florícolas sostenibles han obligado a desarrollar e implementar técnicas de conservación de recursos naturales, especialmente en países como Colombia; se hace necesario disponer y tratar las aguas residuales resultantes del proceso de fertirriego en sustratos hidropónicos consistente en recircular tales lixiviados; hacer el tratamiento químico a través de monitoreo de variables como conductividad eléctrica, pH, porcentaje de drenaje, concentración de nitratos, para hacer los ajustes en cuanto a corrección de pH, concentración de iones, desinfecciones de patógenos y volúmenes de agua para evitar acumulación de sales indeseables para la planta o deficiencias de algún nutriente esencial para la rosa.

2. INTRODUCCIÓN

Se describe en esta investigación en el proceso de beneficio y faenado del ganado porcino y bovino una descarga importante de residuos líquidos, los cuales presentan altos contenidos de solidos suspendidos totales, de DBO, de DQO, de grasas y aceites entre otros, además de contenidos altos de fósforo y nitrógeno, este tipo de parámetros alteran la calidad del agua del cuerpo natural, por lo cual se establecen unos parámetros límite para controlar que este tipo de vertimientos se hagan al recurso hídrico, e impacten el sistema.

De esta manera, se logra identificar que los frigoríficos han venido fortaleciendo sus procesos de gestión ambiental, para mitigar dicho impacto, siendo así como se observan varias unidades operacionales, para el tratamiento del agua residual resultante de dicho proceso. Por lo cual el documento describe dichas unidades operacionales, estableciendo los parámetros físico químicos susceptibles de ser tratados y minimizados en sus niveles para lograr hacer las descargas respectivas.

En el proceso del beneficio del café, se describe el tratamiento de las aguas residuales realizado con el fin de evitar la contaminación física, química y bioquímica de los receptores de agua, con el tratamiento de estas aguas se deben evitar los daños a los abastecimientos de bocatomas públicas, actividades agrícolas, piscícolas y ganaderas, evitar el impacto ecológico del entorno.

El método de tratamiento de aguas residuales se ha visto como una consecuencia del desarrollo agroindustrial colombiano, estas se deben resumir como una tarea muy difícil y su éxito está asociado al apoyo local y nacional en la empresa de descontaminación de la aguas productos del beneficio del café con técnicas amigables para el medio ambiente, como el manejo racional e integrado de los recursos naturales, de acuerdo con las condiciones del suelo y de su uso, con el fin de prevenir problemas de degradación como desertización, erosión hídrica, movimientos en masa y contaminación de las aguas, contribuyendo con la conservación de suelos, aguas y biodiversidad.

Las aguas en las áreas cafeteras y la conservación de sus suelos están dependiendo de las restricciones en el uso y manejo de sus cultivos, y deben tener en cuenta y adoptar de prácticas preventivas en la degradación de suelos, en el cultivo del café, e incluyen la selección apropiada del cultivo, mantenimiento del suelo, canalización de aguas y manejo integrado de los desechos, aunando a esto los nuevos proyectos de bioingeniería, las prácticas de conservación de los cafetales deben estar enfocadas en la capacidad de producción del suelo y conservación a través del tiempo. En el beneficio convencional del café se usan grandes cantidades de agua, debido a que el lavado y despulpado del café requieren de esta, además de las grandes cantidades de los tanques de fermentación lo que lleva a una gran contaminación de agua con materia orgánica y los subproductos del café, cuya disposición y tratamiento deben estar enfocados en evitar impactos negativos en el medio ambiente y debido a su alto costo de los sistemas de tratamiento para la depuración de tan altos volúmenes

del líquido preciado. Las estrategias para lograr el uso eficiente del agua permiten reducir su consumo en despulpado y la racionalización del agua en esta etapa de lavado del café. Generalmente, la contaminación del agua y las fuentes hídricas se produce a través de la introducción directa o indirecta en los acuíferos o cauces de diversas sustancias que pueden ser consideradas como contaminantes.

El tratamiento de las aguas residuales domésticas (ARD) es en la actualidad uno de los principales tensionantes que afectan de manera progresiva la estabilidad y capacidad de carga de los ecosistemas responsables de facilitar la vida sobre la Tierra; a pesar de la responsabilidad del Estado para garantizar el saneamiento básico y el desarrollo sostenible para lo cual se han generado decretos como el 1594/84, la 1207/14 y la 631/15 entre otras, por medio de los cuales se reglamentan los parámetros y valores límites máximos permisibles en los vertimientos de ARD, al igual que los controles y el reuso de las aguas tratadas; reglamentación que no han sido suficientes y solo el 22% de los municipios colombianos cuentan con manejo de aguas residuales, consecuencia de ello es la contaminación que presentan los ríos Cauca, Magdalena, Bogotá y Medellín, afluentes que albergan un gran porcentaje de la población colombiana y reciben ARD que sobrepasan su capacidad de autorregulación, disminuyendo su calidad y convirtiéndose en una amenaza para la salud de las personas que aguas abajo utilizan estos afluentes para consumo humano.

El acceso al tratamiento de ARD no implica por sí mismo un saneamiento adecuado, continuo, confiable, suficiente y sostenible, se requiere del compromiso del estado colombiano a nivel local, regional y nacional, el MADS, las corporaciones autónomas, las empresas prestadoras de los servicios de acueducto y alcantarillado y la ciudadanía para implementar la gestión integral del manejo, tratamiento y disposición de las ARD, definir de manera conjunta la estrategia apropiada y que esté acorde a las condiciones particulares de cada territorio; siendo los sistemas de tratamiento biológicos y físicos los más utilizados, prueba de ello son las lagunas de estabilización, tecnología de mayor aplicación debido a bajos costos de construcción a mediano y largo plazo. Finalmente, el tratamiento de las ARD requiere cambiar el paradigma e instalar cultura ambiental para regular el consumo y controlar el vertimiento en las aguas superficiales.

La producción de flores de exportación bajo sistemas hidropónicos generan cantidades importantes de lixiviados que representan un riesgo para el medio ambiente por cuanto tienen disueltos elementos químicos que se aplican al cultivo y residuos de los sustratos que son tóxicos llegando a contaminar fuentes de agua naturales y desequilibrios en el ecosistema. El volumen de generación de dichas aguas residuales y la concentración de iones presentes depende directamente del volumen aplicado al cultivo, la absorción de agua por la planta, de la adsorción de nutrientes a través de la zona radicular y la capacidad de retención de humedad del sustrato.

La reducción del agua empleada en éste tipo de producción y el tratamiento de los residuos generados en el fertirriego son las ventajas más importantes de diseñar e implementar un sistema cerrado de hidroponía en rosa; por supuesto las ventajas económicas en la reducción de aplicación de fertilizantes hacen de éste tipo de manejo un ejemplo clásico de sostenibilidad del negocio de la floricultura.

La normatividad del manejo de lixiviados se sustenta en el decreto 1594 de 1984, ley 99 de 1993, decreto 3440 de 2004, resolución 1207 de 2014 y 631 de 2015 entre otras; en general la legislación colombiana concreta más los requerimientos técnicos en el manejo de aguas residuales y los vertimientos generados por las actividades agropecuarias.

El control sobre el volumen de agua aplicado a la rosa y de las concentraciones de elementos químicos que los lixiviados contienen se hace empleando sistemas cerrados de recirculación empleando para ello canales impermeabilizados, tanques recolectores, mediciones de pH, conductividad eléctrica, análisis químico de nitratos, sulfatos y hierro principalmente.

Así mismo, en los últimos años, la tendencia de los mercados internacionales de flor cortada ha sido la de incorporar dentro de sus prácticas comerciales exigencias destinadas a la implementación por parte de los productores de tecnologías de bajo impacto ambiental.

2 OBJETIVOS

2.1 Objetivo general

Caracterizar los procesos que se llevan a cabo para un tratamiento de aguas residuales provenientes de un proceso de beneficio del ganado, en el beneficio del café, en el tratamiento de aguas residuales del municipio de Trujillo (Valle) y en el cultivo de rosa tipo exportación.

2.2 Objetivos específicos

Caracterización de los parámetros físico químicos de calidad del agua obtenidos del proceso del beneficio del ganado.

Descripción de las unidades operacionales que deben integrar el tratamiento de agua residual de un proceso del beneficio del ganado, para cumplir la normatividad ambiental.

Establecer características de contaminación por aguas residuales cafeteras.

Proponer alternativas de aprovechamiento de las aguas residuales del beneficio del café.

Identificar las características físico químicas de las aguas residuales que se producen en el municipio de Trujillo Valle y que son vertidas sin control sobre el rio Culebras.

Proponer el sistemas de tratamiento adecuado para las ARD apropiado para el municipio de Trujillo teniendo en cuenta factores, sociales, económicos, políticos y ambientales

Identificar los impactos ambientales del vertimiento de lixiviados de la explotación de rosa.

Identificar las ventajas de la recirculación de lixiviados en rosa de exportación.

Describir el proceso de tratamiento de aguas residuales en hidroponía de rosa.

3 MARCO TEORICO Y DISCUSIÓN

3.1 Proceso y tratamiento de las aguas residuales del beneficio del ganado

Una vez que llegan los animales al frigorífico, son conducidos a los corrales en donde se realiza un chequeo ante morten para garantizar una buena inspección sanitaria de los animales antes del sacrificio que se traduce en un producto de excelente calidad para consumo humano protegiendo la salud del consumidor final; cabe aclarar que los animales antes del sacrificio deben tener una cuarentena de 24 horas en los corrales. El proceso productivo de la industria frigorífica se resume básicamente en las siguientes actividades:

Desplazar a los animales desde los corrales hasta la planta de sacrificio y faenado, Después del lavado, se realiza el sacrificio del animal, luego a través de un polipasto ó diferencial es izado el animal por las patas traseras; una vez izado el animal se cortan tanto las patas como la cabeza del animal, el cuero es retirado del animal con la ayuda de un cuchillo perco, y con máquinas descueradoras, en el eviscerado se abre el esternón y se bajan las vísceras verdes y rojas, a las cuales se les realiza una inspección post morten, además se inspecciona la canal completa, luego viene la partición de la canal, generando dos medias canales, después se realiza el pesaje de las dos medias canales y se realiza la clasificación de las mismas, basados en la cronometría dentaria y la conformación de la canal, además se lavan las medias canales antes de pasarlas a las cámaras de oreo, luego ya se obtienen los subproductos tales como el intestino grueso y el delgado y recto, como también se obtiene el callo, el librillo y el cuajo, de la limpieza de los distintos cortes se obtiene cortes que no son aprovechables por su alto contenido de grasas, por un periodo de tiempo de 24 horas se realiza el oreo, que consiste en introducir las medias canales en cuartos pre-frío para bajar las temperaturas de las medias canales para realizar después el despostado y/o fraccionamiento, que es la separación de la pierna y del brazo de las costillas, luego de ser despostadas, ya son comercializados directamente a los establecimientos ubicados cerca al frigorífico (parque industrial), que estos a su vez, distribuyen y/o comercializan a los asaderos, restaurantes y a los pequeños comerciantes de barrio.

3.1.1 Caracterización de los parámetros fisicoquímicos del vertimiento sin tratamiento

Las operaciones y procedimientos de las centrales de sacrificio se concentran en la zona donde se realiza el sacrificio de los animales. Los desperdicios que se producen en este lugar tienen un color pardo rojizo, una alta DBO, y contiene cantidades considerables de materia en suspensión. La sangre, al tener mucho nitrógeno, se descompone con facilidad. Además, los desperdicios contienen cantidades variables de estiércol, pelos y suciedad (Benavides Lilia, 2006).

Los parámetros promedio de las características físico-químicas de las aguas residuales generadas en las plantas de sacrificio y faenado de ganado se presentan en la tabla 1.

Tabla 1. Parámetros físico químicos de las aguas residuales de plantas de beneficio de ganado

Fuente. Propuesta para el diseño de un biodigestor para el aprovechamiento de la materia orgánica generada en los Frigoríficos de Bogotá. 2012

3.1.2 Unidades operacionales del tratamiento del agua residual

Para cumplir con los parámetros físicos químicos de agua para vertimiento, se debe analizar el tipo de residuos líquidos y diseñar una planta de tratamiento de agua industrial, donde para el beneficio del ganado, se consideran las siguientes unidades operacionales: (Benavides Lilia, 2006)

Tratamiento primario

Las aguas residuales que corren por el colector de aguas negras del matadero, llegan por gravedad al pozo colector. Allí inicia el recorrido por varias cámaras de pistón. En esta etapa, se retiran sólidos y grasas. El agua ingresa inmediatamente a la criba mecánica, equipo que asume la separación de sólidos gruesos mayores a 2 mm; los sólidos se van retirando en forma continua a una rampa. Aquí le corresponde al operario el retiro de los desechos sólidos según el volumen de los mismos.

Foto 1. Trampa grasas y tanque homogenizador

Fuente. http://www.durman.com/especialista.htm

En el proceso de homogenización, el objetivo es regular o disminuir los efectos de la variación del flujo o de la concentración de las aguas residuales, mediante tanques de forma arbitraria o irregular con capacidad suficiente para contener el flujo de agua que sobrepasa un determinado valor.

El objeto de los tratamientos primarios es la remoción de los sólidos suspendidos y DBO en las aguas residuales, mediante el proceso físico de asentamiento en un tanque de sedimentación. Los tratamientos primarios fundamentales en un sistema de tratamiento de aguas residuales, son:

Tratamiento biológico en digestores aeróbicos

Después el fluido ingresa al reactor biológico (BIOLACE), donde se realiza la floculación biológica. El agua residual preclarificada contiene aun impurezas orgánicas disueltas, las cuales se eliminan mediante la clarificación biológica, transformándolas en lodo activado sedimentable. De acuerdo con los fabricantes, el licor mixto (lodo activado + agua residual) son pesados. El flujo de agua pasa luego al separador de coalescencia donde se retienen grasas y aceites.

Foto 2. Flotación por aire disuelto (DAF)

Fuente. http://www.ppcproyectos.com/

Se complementa con el de lecho sólido y con un sistema de aireación, generando así un tiempo de retención mínimo que varía en función de la temperatura ambiente. El sistema de lecho sólido representa una combinación de microorganismos inmovilizados y de microorganismos suspendidos. Los microorganismos se fijan o sedentarizan en unos cordoncillos elásticos a base de fibra sintética. El licor mixto pasa luego a través de un ducto del reactor biológico hasta el tanque postclarificador.

En el tanque postclarificador se realiza la distribución del agua sobre la superficie total del tanque. Por causa de la baja velocidad de flujo y por su mayor densidad con respecto a la del agua, el lodo activado se precipita lentamente hasta llegar al embudo colector.

Lagunas de oxidación

Si bien el mantenimiento no requiere mano de obra intensiva, sí necesita controlarse adecuadamente la biomasa del mismo, de manera que pueda lograr el objetivo primordial de sanear el efluente para ser volcado a los cuerpos receptores sin contaminar. Estos sistemas si no son correctamente mantenidos, transcurrido cierto tiempo de funcionamiento, comienzan a colapsar provocando sobrenadantes en superficie y emanaciones de olores desagradables. Esto a su vez, provoca el vuelco posterior a cursos de agua sin cumplir con los parámetros estipulados en las normativas vigentes.

Foto 3. Lagunas de oxidación

Fuente. http://tratamientosdeagualagunasdeoxidacion.wikispaces.com/

Estas lagunas se utilizan en los frigoríficos en Bogotá, para minimizar un poco más la DBO, fósforo, nitrógeno para verter al cuerpo de agua natural.

Tratamiento de lodos

La evacuación del lodo activado decantado en el cono inferior se efectúa mediante una bomba. El lodo de retroalimentación se retorna nuevamente al reactor biológico, accionando una válvula manual. El lodo almacenado en el lecho de secado se somete a una deshidratación natural, de tal manera que este más adelante se pueda utilizar como abono orgánico en actividades agrícolas.

Foto 4. Reactor biológico de lodos

Fuente. http://pecesornamentalesmarinodulce.blogspot.com/2014/03/el-suelo-del-estanque.html

3.1.3 Nuevas propuestas de tratamiento

Biodigestores

Los mataderos y procesadoras de carne producen grandes cantidades de desechos que por su alto contenido orgánico pueden ser aprovechando en biodigestores para su tratamiento y producción de biogás. El BIOGAS se puede utilizar como combustible en generadores para la producción de electricidad y en remplazo del bunker o LPG en calderas. (Acualimpia. S.A.). Cada tonelada de desechos orgánicos: restos de tamices, separadores de grasa, tripas, etc. Puede producir un estimado de 100-170 m3/t de biogás. Las aguas residuales con restos de sangre producen también grandes cantidades de biogás. Si se considera una DQO de 6.000 mg/l en promedio se obtiene de cada m3 de aguas residuales aproximadamente 2-3 m3 de biogás. Si se producen diariamente 1000 m3 de aguas residuales se puede obtener una producción de biogás de 2.000-3.000 m3/día. Cada m3 de biogás puede producir 2,2 kW/h de electricidad como valor aproximado.

Los tratamientos aeróbicos consumen grandes cantidades de electricidad. Son centros de consumo de energía. Para degradar 1 kg de DQO se necesita 1,5 kWh de electricidad. Adicionalmente este tipo de tratamientos producen grandes cantidades de lodos no estabilizados que deben ser tratados previa a su disposición el medio ambiente. (acualimpia S.A.)

Tabla 2. Biodigestor y planta depuradora

Fuente. http://www.aqualimpia.de/

Los tratamientos anaeróbicos (BIODIGESTORES) PRODUCEN BIOGÁS que puede ser aprovechado como combustible para la generación de electricidad y en reemplazo del bunker para calderas. Los tratamientos anaeróbicos NO CONSUMEN ELECTRICIDAD. La transformación de plantas de lodos activados a biodigestores, presenta ventajas como:

Reducción de costos operativos al eliminar los sistemas de inyección de aire

Producción de lodos estabilizados y más digeridos.

Producción de biogás y energía

El sistema de tratamiento y aprovechamiento de los desechos consiste en un biodigestor y una planta depuradora. En el biodigestor se trata un caudal de 2300 m3 de aguas residuales con alta carga orgánica. El biodigestor es tipo UASB con recirculación de lodos y efluente.

3.2 Proceso y tratamiento de las aguas residuales del beneficio del café

La contaminación de las aguas superficiales y subterráneas por los subproductos del café, complican el panorama cafetero colombiano puesto que existen menos oportunidades para la captación de agua limpia y muy altos costos y necesidades de inversión de la misma al igual que su aprovechamiento, la calidad del agua varia por el vertimiento de aguas residuales, domesticas, industriales, agroindustriales mal tratadas o sin tratamiento, los controles inadecuados de los desechos causan pérdida y destrucción de las zonas de captación. La deforestación y los métodos inadecuados de cultivo infieren en la calidad del agua. Por lo anterior el Comité de Cafeteros

Colombiano ha implementado varios métodos de manejo y control de aguas residuales.

Los factores geográficos geológicos e hidrológicos que ofrecen las fuentes principales son los cuerpos de agua, donde se emana agua subterránea de forma natural, los acuíferos y quebradas ofrecen una alternativa de abastecimiento en el gremio del café, todas estas fuentes se emplean para abastecer los procesos industriales del mismo, generando impactos negativos como la deforestación, contaminación por vertimientos y la utilización inadecuada de agroquímicos que afecten negativamente el agua han llevado a diseñar equipos que recuperen la calidad del agua y racionalicen su uso.

“Los SMTA se construyen utilizando tanques de polietileno como reactores, y trozos de botellas plásticas no retornables de polietilentereftalato (PET), como medio de soporte de microorganismos. Las eficiencias de remoción típica promedio para el estado estable del sistema oscilan alrededor del 80%, 83%, 46% y 74% para DQO, DBO5, ST y SST, respectivamente, con afluentes con concentraciones de DQO medias de 25.000 ppm”. (Federación Nacional de Cafeteros 2011: Pág. 4).

Por otra parte el beneficiado del café en una de las actividades agroindustriales más contaminantes del área agrícola Colombiana, debido al proceso de beneficiado tradicional, el cual genera descargas de aguas residuales a los ríos y sus afluentes, que han provocado la saturación de materia orgánica y tiene como consecuencias la muerte de diferentes especies de peces y plantas, este fenómeno se agrava cuando las fuentes de agua se vuelven escasas para una población en constante crecimiento en las regiones cafeteras.

“De otro lado, las operaciones realizadas inmediatamente después de recolectar el grano de café son ejecutadas en la misma granja cafetera para transformar el café cereza en café pergamino y corresponden en su conjunto al denominado beneficio húmedo del café, que incluyen las tareas de despulpado, fermentación, lavado y secado; y es en el proceso de lavado donde se generan los mayores aportes de carga contaminante a las fuentes hídricas circundantes. De la operación de remoción de mucílago mediante lavado, se generan aguas residuales y lixiviados que pueden aportar carga orgánica, en términos de la DBO, que superan los 6 000 mg O2 /l”. (Álvarez et al., 2011)

3.2.1 Características de las aguas residuales del beneficio del café

Los métodos biológicos

En el tratamiento de las aguas residuales procedentes del beneficio del café se evalúan los efectos físicos, químicos y de control biológico con el propósito de producir cambios en la calidad del agua.

“Como alternativa a los sistemas tradicionales de tratamiento de aguas residuales resultantes del beneficio del café, se vienen desarrollando los Sistemas Modulares de

Tratamiento Anaerobio (SMTA), que están compuestos por un reactor hidrolítico - acidogénico y un reactor metanogénico”. (Orozco, 2003; Pág. 95).

La remoción de materia orgánica constituye uno de los objetivos del tratamiento de las aguas residuales, usando en la mayoría de los casos procesos biológicos. El mecanismo más importante para la remoción de la materia orgánica presente en el agua residual es el metabolismo bacteriano, el cual consiste en el uso por parte de las bacterias, de la materia orgánica como fuente de energía y carbono para generar nueva biomasa.

En el Tratamiento de aguas Aerobio se llevan a cabo procesos catabólicos oxidativos. Como el catabolismo oxidativo requiere la presencia de un oxidante de la materia orgánica y normalmente este no está presente en las aguas residuales, él requiere ser introducido artificialmente. La forma más conveniente de introducir un oxidante es por la disolución del oxígeno de la atmósfera, utilizando la aireación mecánica, lo que implica altos costos operacionales del sistema de tratamiento

En el Tratamiento de Aguas Anaerobio la digestión anaerobia es un proceso de transformación y no de destrucción de la materia orgánica; como no hay presencia de un oxidante en el proceso, la capacidad de transferencia de electrones de la materia orgánica permanece intacta en el metano producido. En vista de que no hay oxidación, se tiene que la DQO teórica del metano equivale a la mayor parte de la DQO de la materia orgánica digerida (90 a 97%), una mínima parte de la DQO es convertida en lodo (3 a 10%). En las reacciones bioquímicas que ocurren en la digestión anaerobia, solo una pequeña parte de la energía libre es liberada, mientras que la mayor parte de esa energía permanece como energía química en el metano producido.

El diagnóstico y posterior recuperación de las fuentes de agua contaminadas debe hacerse teniendo en cuenta las implicaciones en términos ecológicos y sanitarios representan la degradación del recurso hídrico, en este sentido las micro algas periferias se constituyen como buenos indicadores del estado trófico de los ecosistemas. Métodos mecánicosLa necesidad de contar con una infraestructura adecuada para el beneficio del café es uno de los problemas que interfieren en las buenas prácticas agrícolas en los productores del grano en Colombia, debido a que los sistemas de tratamiento de aguas residuales domésticos como industriales presentan un inadecuado manejo de los subproductos cafeteros, en muchas regiones del país.

“Los sistemas para el tratamiento de aguas residuales procedentes del beneficio de café que están funcionando en el departamento del Huila, constan de dos componentes básicos: uno basado en el proceso de sedimentación y el otro utiliza como principio la filtración; como es costumbre, los caficultores y técnicos del sector los denominan desnatador y filtro. Este último se encuentra compuesto por tres capas con partículas de granulometría graduada (arena, grava y agregados de mayor tamaño)”. (Gutiérrez et al., 2007; Pág. 40).

La concentración de la materia orgánica en las aguas procedentes del fermento del café depende del volumen utilizado en el beneficio y en particular si hay recirculación de la misma. Las aguas superficiales son las más usadas en las áreas rurales en procesos de beneficio del café y son las más vulnerables a contaminarse por las actividades de la comunidad y deben ser tratadas para el uso y consumo humano.

“Luego de la cosecha de la cereza se eliminan los componentes externos, después los frutos son depositados en despulpadoras para eliminar el epicarpio o pulpa. Seguidamente se utilizan tanques de fermentación para obtener la hidrólisis del mucílago mediante la acción de enzimas propias del grano y de microorganismos en el agua en donde el tiempo de fermentación es variable”. (Cervantes, 1998; Bello et al., 1993; Pág. 13).

El café se ha destacado en Colombia a lo largo de su historia como uno de los principales productos de la economía y desarrollo del país, y en el ámbito social ha proporcionado importantes repercusiones en la generación de empleos, en el acceso a servicios básicos de salud, educación y vivienda principalmente en la población rural.

“Cenicafé diseñó un lavador mecánico (Ecolav), y actualmente está evaluando su comportamiento, con el fin de disminuir el consumo de agua en la etapa de lavado de 4,12 litros (gastados en el tanque tina) a menos de 0,4 litros/kg de c.p.s, lo que tendrá un impacto significativo en la reducción del consumo de agua y en los costos de tratamiento, por el menor volumen de aguas residuales generadas. Si el 20% de la producción de café (asumiendo una producción anual de 11 millones de sacos) se lava en el Ecolav, en lugar del método tradicional en canal de correteo, que utiliza 20 litros/kg de c.p.s., el ahorro anual de agua sería del orden de 3,2 millones de m3, suficiente para abastecer de agua a una población de 58.000 habitantes durante todo el año. En la temática de tratamiento de las aguas residuales del café, Cenicafé ha desarrollado los Sistemas Modulares de Tratamiento Anaerobio (SMTA), que permiten cumplir con lo dispuesto en el Decreto 1594 de 1984, cuya adopción ya ha superado a los 2.000 productores en los departamentos de Magdalena, Tolima, Nariño y Santander. (Federación Nacional de Cafeteros 2011: Pág. 4)

“Desarrollos tecnológicos como la tecnología Becolsub, que involucra el desmusilaginado mecánico, y que en Colombia se utilizan actualmente cerca de 20.000 equipos, siendo adoptada por productores de diferentes tamaños, permite disminuir los consumos de agua a menos de 1 litro por kilogramo de café pergamino seco; el separador hidráulico de tolva y tornillo sinfín utilizado para realizar la clasificación del fruto y mejorar la calidad de la semilla, permitió disminuir el consumo de agua en la etapa de clasificación de 4,7 litros (consumo del tradicional tanque sifón) a sólo 0,3 litros/kg de c.p.s. Si el 20% de la producción de café (asumiendo una producción anual de 11 millones de sacos) se clasifica en cereza, utilizando el separador hidráulico de tolva y tornillo sinfín, en lugar del tanque sifón, el ahorro anual de agua sería del orden de 771.375 m3, suficiente para abastecer de agua a una población de 14.000 habitantes durante todo el año”. (Federación Nacional de Cafeteros 2011: Pág. 4)

Métodos químicos

“Las lagunas de oxigenación (tratamiento secundario) que consta de cuatro pozas contenidas de grava, asignada para la filtración de aguas residuales, se tiene éxito debido a que existe un incremento en pH de 4.39 a 6.04, en oxigeno disuelto de 0 a 2.4 mg O2/l y un incremento mínimo en sólidos sedimentables de 0.1 a 0.15 mg/l por efecto de la grava; al mismo tiempo reduce la concentración de sólidos suspendidos totales en un 78 %, la DBO5 en un 95 % y la DQO en un 82 %”. (Baumann: 2003; Pág. 16)

3.3 Proceso y tratamiento de las aguas residuales domésticas del municipio de Trujillo (Valle)

El agua es un elemento vital para garantizar la vida sobre la Tierra, a su vez que permite el crecimiento económico y social de la humanidad, por lo tanto el desarrollo siempre ha estado relacionado con el recuro hídrico; proyecciones que han superado la capacidad de carga de los ecosistemas y de la naturaleza para autodepurarse, por lo tanto, en la actualidad enfrentamos escases de agua que directamente atenta contra la calidad de vida, en Colombia solo el 22 % de los municipios realizan tratamiento de sus aguas residuales y posterior reúso, porcentaje muy bajo que han favorecido la contaminación de ríos como el Magdalena, Cauca, Bogotá, Medellín entre otros. Por lo tanto, debe ser prioridad para el Estado implementar gestión integral para el manejo y tratamiento de aguas residuales no solo con la construcción de PTAR sino que debe ser una estrategia incluyente que defina planes de saneamiento acorde a las regiones, mejoramiento de infraestructura y ante todo educación ambiental para minimizar el consumo y controlar la cantidad y calidad de vertimientos.

3.3.1 Características de las aguas residuales domésticas de Trujillo (Valle)

Gráfico 1. Caracterización del ARD generada en Ginebra

Fuente: PTAR de Ginebra Valle.

Las aguas residuales domesticas del municipio de Trujillo se generan debido a las actividades propias de los hogares, la agricultura, el comercio, aguas lluvias, erosión natural y algunas quebradas que por la topografía municipal llegan al alcantarillado; por lo tanto las ARD están compuestas en un 99,9% de agua y un 0,1% de sólidos de los cuales el 70% son orgánicos y el 30% son inorgánicos.

Debido al crecimiento poblacional a nivel mundial, se ha aumentado el consumo de agua potable y a su vez la cantidad de vertimientos directos sobre los afluentes superficiales, situación que está generando sobresaturación orgánica en los ríos y a su vez desequilibrando los ecosistemas acuáticos, generando condiciones anóxicas y favoreciendo procesos de eutrofización en lagos y lagunas por abundancia de nutrientes como nitrógeno y fósforo, vertimientos que no solo afectan la vida acuática y la estética del recurso, sino que afectan la salud humana al entrar en contacto con microorganismos patógenos generadores de múltiples.

El principal contaminador de las ARD producidas en el municipio de Trujillo Vale son las heces y la orina humana, seguido de los residuos orgánicos de la cocina y animales (cocheras, galpones), el comercio y erosión natural. Para Metcalf & Eddy, 1979 “Las ARD pueden contener varios tipos de proteínas y como ejemplo, pueden citarse las albúminas, globulinas de diversos orígenes y enzimas industriales (detergentes) o resultantes de la actividad microbiana en la propia agua residual. Los carbohidratos están presentes en sus formas más comunes, tales como glucosa, sacarosa, almidón y celulosa; algunos, como la glucosa y la sacarosa, son más fácilmente degradados por microorganismos, siendo los polisacáridos como la celulosa y el almidón más resistentes al ataque microbial y siendo el almidón más fácilmente descompuesto que la celulosa (Blundi, 1988).Las grasas animales y aceites son el tercer componente de los alimentos, están siempre presentes en ARD provenientes de carnes, del uso de aceites vegetales, etc”.

3.3.2 Sistemas de tratamiento

Las ARD municipales pueden recibir tratamientos biológicos aerobios, anaerobios, facultativos y físico-químicos, cada municipio o empresa dependiendo de sus condiciones sociales, económicas, geográficas y ambientales define el procedimiento más apropiado para la descontaminación de sus aguas residuales, para el municipio de Trujillo se proponen los tratamientos biológicos como estrategia suficiente teniendo en cuenta la caracterización de sus aguas residuales domésticas.

El objetivo de los tratamientos biológicos es reducir la carga de contaminante y convertirlos en inocuo para el medio ambiente, por lo tanto se propone el siguiente procedimiento para tratar las aguas residuales domésticas teniendo en cuenta que la relación DQO/DBO presente en el municipio de Trujillo Valle se calcula en 1,35, teniendo como base los resultados del municipio de Ginebra, adicionalmente, sus aguas residuales presentan un biodegradabilidad mayor al 50% y por lo tanto no se requieren químicos durante su tratamiento.

Aerobios: Realizados por microorganismos, cuyo metabolismo tiene lugar en presencia de oxígeno disuelto. Los productos finales son principalmente CO2, H2O y una parte es empleada para la formación de nuevos microorganismos.

Anaerobios: Realizados por microorganismos cuyo metabolismo se efectúa en ausencia de oxígeno libre, pudiendo verse gravemente afectados por su presencia. Los productos finales son CH4 y CO2.

Facultativos: Los microorganismos responsables de estos procesos (organismos facultativos) son indiferentes a la presencia de oxígeno disuelto.

Adicional al proceso para seleccionar el tratamiento adecuado para tratar las ARD se deben tener en cuenta las normas vigentes, caso concreto la resolución 631 de 2015 donde se establecen “los parámetros y los valores límites máximos permisibles en los vertimientos puntuales a cuerpos de aguas superficiales y a los sistemas de alcantarillado público” la presente Resolución actualiza el Decreto 1584 de 1984 enfatizando en la realidad ambiental y económica, su objetivo principal es controlar el vertimiento a los afluentes superficiales con motivo de las actividades productivas en ocho sectores económicos del país con carácter de obligatorio cumplimiento, entre sus cambios más significativos se destaca, el control se realizará a partir de la medición de la cantidad de sustancias descargadas, que es lo que impacta en la calidad del agua y no el proceso de tratamiento, la medición se realizará en mg/L y no en kg/día. Y la resolución 1207 “Por el cual se adoptan disposiciones relacionadas con el uso del aguas residuales tratadas”, en cumplimiento de los postulados incluidos en la Constitución Política de Colombia que establece la obligación del Estado en proteger las riquezas naturales de la Nación y planificar el uso y aprovechamiento de los recursos naturales para garantizar su conservación, restauración y uso sostenible.

El municipio de Trujillo teniendo en cuenta su posición geográfica, económia, origen de los vertimientos y tipo de alcantarillado, es conveniente seleccionar el tratamiento biológico (lagunas de estabilización) para las aguas residuales generadas y para que la intervención tenga sostenibilidad se requiere la integración de todos los sectores: sociales, económicos, políticos, ambientales, de tal manera que el manejo, tratamiento y disposición de las aguas residuales domésticas sea integral, incluyente y participativo.

Dentro de las principales obras de adecuación se deben integrar las ocho descargas principales que reciben las ARD de aproximadamente 18.000 habitantes y ser conducidas mediante motobombas aguas abajo al sur del municipio donde hay terrenos apropiados para la construcción de las lagunas de estabilización. Proceso que a continuación se describe:

Laguna Anaeróbica: Estabiliza el contenido de materia orgánica por bacterias sin presencia de oxígeno, eficiencia de remoción del 65% aproximadamente.

Laguna Facultativa: Remueve materia orgánica, nutriente y coliformes presentes en las aguas residuales por medio de una zona aeróbica y una anaeróbica. Eficiencia de remoción del 20% aproximadamente.

Reactor UASB: Degrada la materia orgánica por un lodo activado constituido por diferentes grupos de bacterias. Con eficiencia de remoción del 68% aproximadamente.

Laguna de maduración: Remueve restos de materias fecales y patógenas, en condiciones aeróbicas por medio de algas. Remoción del 12% aproximadamente.

Por obvias razones nadie quiere que su predio este ubicado cerca de una PTAR por las implicaciones socioeconómicas a que hay lugar, los terrenos antes descritos en el municipio de Trujillo están destinados a ganadería intensiva y la presencia humana representa un bajo porcentaje, por lo tanto se considera viable más allá del valor de los terrenos por la poca incidencia social que se pueda generar con motivo de la construcción de la PTAR.

Tratamiento preliminar

Consiste en una sucesión de etapas físicas y mecánicas destinadas a separar las aguas de las materias voluminosas en suspensión como (ramas, trapos, residuos sólidos); después de esta fase solo permanecen las partículas con un diámetro inferior a 200 mm. Rejas construidas por barras paralelas e igualmente espaciadas entre dos a cuatro centímetros que impida el ingreso de residuos sólidos a la PTAR y que permitan limpieza manual.

Tratamiento primario

El tratamiento primario es el proceso de tratamiento del agua residual que consiste en la eliminación de los sólidos suspendidos contenidos en ellas. En los procesos biológicos se podrían utilizar el proceso de sedimentación o decantación que elimina partículas de diámetro superior a 100 mm, polución coloidal y fósforo

Tratamiento secundario

Consiste en tratar el agua con el fin de transformar los compuestos que están en forma de sólidos disueltos y coloidales en compuestos estables, por medio de tratamientos físico-químicos como la coagulación (consiste en la desestabilización de los coloides, utilizando como coagulantes sales de hierro o aluminio, sulfato de aluminio y cloruro férrico), floculación (consiste en la aglomeración de los coloides y para ello se utilizan sílice activada y polímeros orgánicos), decantación, flotación, filtración, separación por membranas, adsorción e intercambio de iones, tratamientos químicos (precipitación, neutralización y óxido-reducción) y tratamientos biológicos (lodos activados, filtros percoladores, tanques Imhoff, lagunas de oxidación, biodiscos, zanjas de oxidación, filtros de arena, zanjas filtrantes).

Para remover y transformar la materia orgánica biodegradable disuelta y suspendida presente en las ARD del municipio de Trujillo se propone la implementación de lagunas de estabilización y un reactor UASB.

Lagunas de estabilización

Las lagunas de estabilización son excavaciones de forma rectangular o cuadrada y cercadas por taludes de tierra (Mendonca, 2000). Constituyen la tecnología de mayor aplicación en las cabeceras municipales del Departamento del Valle del Cauca, la predominancia se puede atribuir probablemente a los bajos costos de construcción (poco requerimiento de mano de obra calificada), facilidad en la operación, mantenimiento y condiciones climáticas favorables. La amplia aplicación de las tecnologías anaerobias se debe básicamente a la existencia de condiciones ambientales propicias para el desarrollo del proceso anaerobio (temperatura estable

durante todo el año y mayor a 18ºC), sencillez y bajos costos operacionales y poco requerimiento de área.

La aplicación del reactor UASB para el tratamiento de aguas residuales municipales y domésticas se ha incrementado notoriamente en América Latina (Borzacconi y López, 1994). Países como Brasil (Vieira, 1988; Van Haandel y Lettinga, 1994), México y Colombia (Schellinkhout y Collazos, 1992; Schellinkhout y Osorio, 1994) han construido reactores UASB a escala piloto y real para tratar las ARM. La sencillez del reactor UASB y su facilidad de operación y mantenimiento hicieron que se comenzara a difundir la tecnología.

Tratamiento terciario

Es el último paso del tratamiento del agua residual con el fin de descontaminar el efluente y eliminar elementos como el N, P, K, Ca y otros. Procesos de desinfección que tienen lugar en la laguna de maduración.

Postratamiento en aguas residuales

El postratamiento es utilizado para pulir los efluentes de los sistemas de tratamiento, ya sea para reducir materia orgánica remanente o para reducir nutrientes, entre otros, las principales razones por las cuales los efluentes de los procesos anaerobios pueden requerir un postratamiento son:

Reducción de materia orgánica remanente (DQO y DBO) en el efluente. Reducción de nutrientes (N y P). Los procesos anaerobios tienen bajos

requerimientos de nutrientes y prácticamente no remueven nitrógeno ni fósforo.

El acceso al tratamiento de AR no implica por sí mismo un saneamiento adecuado, continuo, confiable, suficiente y sostenible. Un importante desafío es emprender de manera simultánea las inversiones para rehabilitar y optimizar la infraestructura existente, asegurar una gestión eficiente y sostenible de los servicios, con especial énfasis en el saneamiento logrando mejorar las condiciones de calidad y confiabilidad de los sistemas (BID, 2008)

En Latino América y el Caribe las lagunas de estabilización se presentan como una de las opciones de mayor aplicación para el tratamiento de las aguas residuales. Por otro lado, en Colombia, la Corporación para la Defensa de la Meseta de Bucaramanga-CDMB, con la asesoría del Gobierno de los Países Bajos, diseñó, construyó y puso en marcha (en 1990) la PTAR de Riofrío en Bucaramanga; en su tiempo fue la más grande en el mundo con la tecnología de reactor UASB ya que fue diseñada con una capacidad inicial de 32.000 m3/día. Además de los reactores se construyeron dos lagunas facultativas de 2,7 ha como postratamiento.

El éxito de los sistemas anaeróbicos radica en el hecho de que proporcionen las condiciones para que las tasas de remoción del sustrato en el reactor se hagan comparables con los de los procesos aeróbicos. Adicionalmente, se debe garantizar la eliminación de elementos como fosforo y nitrógeno para evitar procesos de eutrofización en los cuerpos de agua receptores. Finalmente, las alternativas de tratamiento biológico incorporan el uso de plantas superiores (macrófitas) como complemento al tratamiento de las AR y aprovechar al máximo las ventajas de la zona

tropical como la amplia disponibilidad de luz solar, las altas temperaturas, a manera de ejemplo y complemento se podrían instalar humedales y utilizar el Jacinto de agua que ha demostrado habilidad para absorber, sin presentar síntomas de intoxicación, sustancias nocivas para la vida animal.

3.4 Proceso y tratamiento de las aguas residuales del cultivo de rosa tipo exportación

En los sistemas de producción de rosa y clavel se generan lixiviados en los cultivos que emplean fertirriego en la sabana de Bogotá, en aproximadamente un 30% del total de la solución inicial de fertilización aportada y entre un 30 a 45% del agua regada. Esto implica un desperdicio de agua y nutrientes con la consecuente contaminación, especialmente de aguas superficiales y subterráneas y suelos. Álvarez, (2010), refiere requerimientos precisos de la legislación holandesa sobre la implementación de sistemas cerrados de recirculación en todos los cultivos del país a partir del 2002.

La importancia que revierte el cultivo de rosa para el sector floricultor, según lo señalado por Asocolflores (2009) es que dentro del porcentaje de flores exportadas una de las principales flores comercializadas es rosa con un 29,69%, el 12,74% corresponde a clavel, el 6,72% a mini claveles, el 7,53% a crisantemos, el 32,48% a bouquets y otros y el restante 10,83% a otro tipo de flores en el que se incluyen flores tropicales.

La hidroponía es un sistema excelente para aumentar la eficiencia de la fertilización vegetal. En nutrición la posibilidad de mezclar la disolución nutriente sin interferencias fisicoquímicas y biológicas permite tener fórmulas precisas para la exigencia del cultivo e incluso para variedades específicas con mayores requerimientos que otras. De acuerdo a estudios realizados, existe una serie de ventajas que justifican la decisión de pasar de un cultivo tradicional en suelo, al cultivo en sustrato. Las principales ventajas se pueden resumir en:

Mayor productividad, debido a que existe una mejor asimilación de nutrientes y mejor toma de agua.

Baja incidencia de plagas del suelo como nematodos, sinfílidos, colémbolos, chizas y principalmente, dado que el sustrato es un material inerte y el compost empleado es esterilizado por alta temperatura.

Incremento de la calidad, debido a la homogeneidad de las plantas. Respetuoso con el medio ambiente debido al mínimo impacto sobre el recurso

agua y suelo en su implementación y manejo. Sostenible por cuanto reduce los costos variables en la compra de insumos

fertilizantes y plaguicidas para el control de plagas y enfermedades del suelo; pero también minimiza los consumos de agua de pozo profundo y la incorporación de elementos fisicoquímicos y biológicos a corrientes de agua naturales y artificiales.

El manejo de los lixiviados es relativamente fácil por cuanto precisa de oxigenación forzada y algunas adiciones de químicos como cloro para desinfectar el agua antes de reutilizarla.

Resultados obtenidos por García Lozano (1997) muestran la mejora en la eficiencia en el uso del agua y de los fertilizantes cuando se emplea una técnica de recirculación en cultivos sin suelo, en comparación con la equivalente sin recirculación. Algunos cultivadores informan sobre incrementos en la calidad de la producción obtenida en rosa en sistemas cerrados llegando a productividades de 180 tallos/m2/año.

La adopción de técnicas de cultivo sin suelo con recirculación previene que gran parte de los drenajes sean vertidos al suelo. Dichas técnicas permiten un ahorro de fertilizantes y de agua, respecto de las técnicas sin recirculación o de sistema abierto. Por ejemplo, en el cultivo de rosas para flor cortada, se ha determinado una reducción del vertimiento del 43% de nitratos, 37% de potasio y 47% de fósforo al suelo en un cultivo sin suelo con recirculación respecto de otro sin recirculación (Marfá et al., 2004).

Debido a que en los cultivos sin suelo con sistemas de recirculación se trata de retornar al circuito de fertirrigación el volumen de la solución lixiviada, es necesario instalar tanques recolectores que permitan recuperar los lixiviados al final de cada cama de cultivo. Entre las características básicas de estos lixiviados que retornan están la composición iónica, que no es igual a la de la solución nutritiva originaria, aunque suele presentar alguna semejanza y la incorporación de sólidos en suspensión, solutos exudados por las propias raíces y microorganismos que pueden ser fitopatógenos. Por tanto los lixiviados deben filtrarse, desinfectarse y restituirse al circuito mezclándolos con agua de riego y corrigiendo la composición de la mezcla resultante, en la medida que sea técnicamente posible y de forma automatizada.

Los sistemas de cultivos hidropónicos se dividen en dos grandes grupos:

Cerrados, que son aquellos en los que la solución nutritiva se recircula aportando de forma más o menos continua los nutrientes que la planta va consumiendo.

Abiertos o solución perdida en los que los drenajes provenientes de la planta son desechados.

Dentro de estos dos grupos hay tantos sistemas como diseños de las variables empleadas: en rosa los más empleados son: sustrato empleando cascarilla de arroz con compost en proporción 80 y 20% respectivamente, se usa sistema de riego por goteo empleando fuentes hidrosolubles en soluciones concentradas que se inyectan en el agua limpia y utilizando contenedores plásticos con drenaje a bandejas con pendiente del 1% hacia el sifón de desagüe.

Las aguas residuales con conductividad eléctrica (CE) elevadas no son adecuadas, el agua de riego debe contener un mínimo de sales posible, para rosas la conductividad eléctrica de la solución a recircular no debe ser mayor a 1,0 meq/l siempre y cuando la (CE) tenga en su composición por lo menos el 70% de nitratos y el resto de composición en sulfatos y cloruros.

Algunos autores establecen el límite para el sodio en 2 meq/l y para el cloruro en 1.5 meq/l. la solución de estos casos pasa por mejorar la calidad del agua disponible, bien sometiéndola a un tratamiento de desalinización (por ejemplo mediante ultrafiltración vía ósmosis inversa) o mezclándola con agua de buena calidad que tenga una (CE) no mayor de 0.25 meq/l. Cuando no se dispone de suficiente agua de buena calidad se puede optar por la supresión de fuentes con azufre y cloro, reemplazándolas por nitratos u óxidos.

En términos generales el proceso de recirculación comienza cuando el volumen de agua fertilizada drena del contenedor de sustrato hacia las bandejas colocadas debajo de ésta y las cuales tienen sifones de desagüe que llevan el lixiviado a tuberías que lo conducen a los canales de transporte.

Los canales conducen el volumen de lixiviado hasta los reservorios de recepción donde se monitorean variables como CE, pH y nitratos; si el valor de la (CE) excede 1 meq/l se debe adicionar agua pura para ajustar el contenido de sales, para tal efecto se titula para conocer el volumen de agua necesario; el pH se determina para conocer la cantidad de ácido nítrico o fosfórico necesario para tener un rango de operación entre 5 a 6 y tener disponible el hierro quelatado (EDTA o EDDHA) en la fórmula de preparación; finalmente el monitoreo de Nitratos se realiza para conocer la distribución de concentraciones del N y otros iones en el lixiviado y así evitar fitotoxicidades en la rosa por presencia de azufre, cloro y sodio. Una vez que se ha hecho el monitoreo y la respectiva dilución si es necesaria, se bombea el lixiviado a los tanques de preparación donde se adicionan los elementos necesarios de la fórmula de fertirriego de la rosa y se procede nuevamente a inyectar la solución concentrada en el agua de operación del sistema.

4 CONCLUSIONES

El proceso demanda un consumo de agua estimado entre 120-130 litros por cada 100 kg de peso vivo, es decir, que para una res de 350-400 Kg el consumo promedio de agua es de 468,75 litros, mientras que para un porcino el consumo promedio es de 187,5 litros para un peso promedio de 150 Kg (Bolívar y Ramírez, 2012).

Los registros que se han observado de caracterización de vertimientos coinciden con que el promedio de DBO5 está entre 1.800 y 4.000 mg/l, y la DQO entre 3.400 y 7.000 mg/l.

La resolución 631 de 2015 reglamenta de manera más restrictiva, los límites de vertimiento para los sistemas de producción de beneficio de ganado, estableciendo que los límites de vertimiento para DBO5 es de 450 mg/ly para DQO de 800 mg/l.

Los tratamientos de tipo aerobio alcanzan a remover el 90% de la DBIO y DQO presenten, sin embargo se observa que existen tratamientos más eficientes para este tipo de procesos.

Se ha identificado que se necesita mucho espacio para los procesos de tratamiento de agua residual, ya que los volúmenes tratados, son considerables, para el proceso que se lleva a cabo, por lo cual hay que evaluar este tipo de costos.

El vertimiento de aguas residuales sobre las fuentes hídricas superficiales es una problemática ambiental de proporciones mayores y sus consecuencias a mediano y largo plazo tienden a ser lamentables y pondrán en riesgo el crecimiento, el desarrollo y la calidad de vida de la humanidad.

La implementación de los tratamiento de aguas residuales tienden a aumentar, las tecnologías biológicas y físicas especialmente las anaerobias son las más recomendadas; se destacan las lagunas de estabilización y la configuración del reactor UASB seguido del filtro aeróbico que se han convertido en una alternativa sostenible.

La tecnología hidropónica en sistemas de circulación abierta generan aguas residuales altamente contaminantes las cuales son nocivas cuando se vierten en cuerpos de agua y al suelo.

Un número amplio de productores de rosa para exportación en la Sabana de Bogotá utiliza el sistema hidropónico abierto generando un fuerte impacto ambiental, debido al alto costo para tener sistema de recirculación cerrada y tampoco tratan las aguas residuales antes de hacer vertimientos a cuerpos de agua superficiales o subterráneos.

El tratamiento de aguas residuales es fácil de operar, siempre y cuando se tengan monitoreadas las variables químicas necesarias para poder hacer los ajustes químicos, físicos y biológicos respectivos.

Los sistemas de tratamiento de aguas residuales resultantes en el proceso del beneficio del café utilizados actualmente, resultan insuficientes, y en muchos casos inapropiados para este tipo de residuos de naturaleza química compleja producidos, por lo que se hace necesario la búsqueda de otros sistemas más integrales y eficientes que sean capaces de reducir el enorme volumen de agua que actualmente es utilizado en el beneficio del café, y permitan tratar la alta carga orgánica que anualmente es descargada a las cuencas y que provoca un impacto negativo en el desempeño económico de esta agroindustria.

Actualmente se han desarrollando y se están desarrollando tecnologías de punta para el tratamiento de las aguas residuales con origen el en beneficio del café, pero le problemática realmente radica en los niveles de educación, poder adquisitivo, voluntad de las familias campesinas, teniendo en cuenta que el 80% de estas son pequeños productores y por lo general coinciden con bajo nivel tecnológico y por ende bajos ingresos económicos, ec cuanto a la adopción e implementación.

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