Conferencia Publica Biorremediación de las Aguas Residuales de Cali y demás Municipios del Valle Geográfico del Río Cauca Douglas Laing Ph.D. Investigador Independiente Foto de Aymer Álvarez de El País FORO sobre el tratamiento de las aguas residuales de Cali Organizado por CINARA–Universidad del Valle Centro Cultural de Cali: Diciembre 4 de 2014
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Presentacion biorremediacion aguas residuales version foro ccc dic 4 2014
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Conferencia Publica
Biorremediación de las Aguas
Residuales de Cali y demás Municipios
del Valle Geográfico del Río Cauca
Douglas Laing Ph.D. Investigador Independiente
Foto de Aymer Álvarez de El País
FORO sobre el tratamiento de las aguas residuales de Cali
Organizado por CINARA–Universidad del Valle
Centro Cultural de Cali: Diciembre 4 de 2014
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Conferencias acerca de los conceptos centrales fueron presentadas por el autor en las siguientes instituciones, foros y talleres en Cali desde 2008
Taller Proyecto Switch-CINARA. Universidad del Valle, Nov.19 2008 http://calienswitch.files.wordpress.com/2008/05/informe-taller-03-nov-19-081.pdf
Foro Municipal de la Escuela de Salud Pública Mayo 30 2012 http://saludpublica.univalle.edu.co/Logros/Publicaciones/568_douglas_laing__foro_agua.pdf
Foro del Concejo Municipal y Controlaría General de Cali Ciclo de Conferencias : El Agua Asunto de Todos, Feb. 20 2013
Conferencia Centro Interdisciplinario de Estudios de la Región Pacifico (CIER) de la U. Autónoma del Occidente, Abril 24 2013 Conferencia en el Programa de Doctorado Interinstitucional en Ciencias Ambientales: Biblioteca Departamental, Mayo 22 2013 Conferencista publica en la Sociedad de Mejoras Públicas de Cali, http://smpcali.org/wp-content/uploads/2014/04/Biorremediacion-de-las-Aguas-Residuales-Regionales-Agosto-14-SMP-2.pdf
Conferencista Magistral en Agua 2013 CINARA, Club Campestre 2013 http://es.slideshare.net/douglaslaing1/presentacion-douglas-laing-agua-2013-octobre-17-2013-1-1-biore
Conferencia en la Universidad del San Buenaventura de Cali: Proyecto: POT del Departamento del Valle Marzo 19 2014 Conferencia en el Club Colombia de Cali con asistencia de socios e invitados: Agosto 21 2014 Conferencia con la Logia Masónica Hotel Dann: Agosto 2014 con miembros de la Logia y otros invitados Conferencia en el Colegio Ideas: Octubre 15 2014 Proyecto: Cali Cuidad de las Aguas Conferencia en el Colegio Bolívar: Noviembre 21 2014 Estudiantes de la cátedra de Ciencias. Grado 10
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Agradecimientos El autor quiere agradecer a
los directivos y todos los profesionales de
CINARA por la oportunidad de tener un
aprendizaje sobre la ciencia y la práctica
relacionada con las aguas potables y
residuales desde el año 2003 cuando tuvo
el honor de unirse al Consejo Directivo
del Centro como representante de la
comunidad. En particular el autor está
muy agradecido por las múltiples
interacciones académicas acerca de los
fascinantes y muy promisorios conceptos
de la biorremediacion.
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El Modelo Alternativo Modelo alternativo a los sistemas de las PTARs
convencionales −típicamente de lodos activados− para
casi todos los municipios del valle geográfico del río
Cauca, especialmente los que todavía están vertiendo
sus aguas residuales domésticas a los canales de aguas
lluvias urbanas, riachuelos, humedales y ríos.
Propósito de la Conferencia Definir las características ─tanto técnicas, físicas y
económicas─ de un modelo alternativo que consiste en
plantas de biorremediación de las aguas residuales
municipales, que sea eficiente y económico para la
ciudad de Cali y los cuatro municipios vecinos, que
puede servir también para todos los municipios del
valle geográfico en los Departamentos
del Valle y Cauca.
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También es un propósito para todos los demás municipios del valle geográfico del río Cauca:
un modelo para tratar las aguas residuales vía procesos de biorremediación utilizados
ampliamente a nivel mundial, pero desconocidos en Colombia,
especialmente en el sector público.
Una paradigma de biorremediación innovador para Colombia: Comenzando con el efluente de la PTAR existente y los canales fluviales contaminados de Cali, y las aguas residuales crudas de los 4 municipios vecinos, luego vía tuberías al sitio cerca de Palmaseca para una nueva PTAR-Regional. La biorrremediacion es por medio de lagunas anaeróbicas (A) y lagunas facultativas y siguiendo vía una cadena de tres humedales construidos dominado por condiciones aeróbicos (B), sembrados con especies de plantas con contrastantes aptitudes para la remoción del amplio espectro de contaminantes y seleccionadas por la tolerancia a las condiciones edáficas salinas del sitio. El objetivo global es la remoción de los contaminaciones de la sociedad moderna, tantos sólidos y solubles, orgánicos e inorgánicos. Los procesos actúan vía descomposiciones anaeróbicas y facultativas y luego vía interacciones microbiológicas aeróbicas asociadas con la rizófora y el sistema radical de las especies acuáticas.
A
B
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Lagunas anaeróbicas para 3,5 millones: Las aguas tratadas están
reutilizadas para riego en parques y cultivos, y en usos industriales.
275 especies de aves nativas
residentes para los turistas.
El metano producido se utiliza para generar 10 mW para bombeos etc.
Ejemplo: Melbourne Australia: Western Treatment Plant Werribee Biorremediacion moderna desde 1989 (60% del AR de la cuidad)
y Aeropuerto (Estimado en base de población) http://www.cvc.gov.co/cvc/Mosaic/dpdf1/volumen6/7-
caracterizaciondmivcrcv6f1.pdf
~22,5
Total Cali y Regional estimado 2014….~120t/día 23
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Imagen de 9 de julio 2012 de la PTAR Cañaveralejo (~25 ha en total)
de la existente Fase 1 de tratamiento. En 2014 el río Cauca está
recibiendo >50t diarias de material orgánico (DBO5) desde la PTAR
La mancha negra de
la PTAR Cañaveralejo
USD $400 millones
solamente para
resolver esta
contaminación
del río Cauca
y este entre
el 49% ?
Fase 1
de PTAR
~51%
de la
DBO5
de
Cali
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Gastando USD $400 millones
en la segunda fase de la
PTAR Cañaveralejo no se va a
mejorar la situación para Cali
relacionada con los recortes
del servicio desde las dos plantas
de agua potable (PTAPs) de
Puerto Mallarino y Río Cali.
La PTAR Cañaveralejo
está situada a 3,2 km
abajo de la
PTAP de Puerto Mallarino
Nuestro problema más crítico
para las 2 plantas de agua
potable es la contaminación
constante del río Cauca desde el
Canal Sur situado 11 km al sur
de Puerto Mallarino.
S
N
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¿ Habrá beneficios para Cali con la Segunda Fase de la PTAR Cañaveralejo ?
Con >>USD$440millones y los muy altos costos recurrentes del funcionamiento de una planta muy sofisticada de lodos activados, con alimentación ascendente, los beneficios son casi exclusivamente para algunos municipios y la agricultura al norte de Cali en los Deptos. del Valle y Risaralda donde las aguas menos contaminadas del río Cauca pueden ser aprovechadas mejor en riego para los cultivos o para la producción de agua potable, pero hay notables ausencias de beneficios para Cali y los caleños. Los altos costos y problemas que van a quedar para los caleños son los siguientes:
El Canal Sur y otros canales mixtos de la cuidad van a seguir contaminando el rio Cauca y por eso las dos PTAPs del mismo río.
Cali va a seguir con recortes de agua potable más y más frecuentes del servicio desde las dos PTAPs del río Cauca.
Costos cada año más altos para los químicos requeridos para el tratamiento, porque el agua del río Cauca seguirá contaminada.
Los lodos de la PTAR (desde Fases 1 y 2) seguirán acumulándose sin ningún uso en la agricultura por razón de la contaminación por metales pesados y otros tóxicos.
Cali se verá forzada a explorar otras fuentes de aguas superficiales o subterráneas en el sur del Valle y norte del Cauca lo cual implica unos muy altos costos adicionales y con muchas dudas sobre la sostenibilidad de estas fuentes, especialmente durante Los Niños.
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Nota: Problemas en el uso de lodos de PTARs en la
agricultura en EEUU: Contenido mediano de cuatro
metales pesados en 200 muestras de lodos de PTARs
municipales de tipo lodo activado y disponibles
para la agricultura desde 8 estados de los EEUU
Cromo 890µg/g
Cadmio 16µg/g
Plomo 500µg/g
Mercurio 5µg/g
Arsénico 10µg/g
Ver http://vwrrc.vt.edu/pdfs/
bulletins/bulletin143.pdf
“Abonem: Con 500 toneladas al mes,
EMCALI entra a competir en fertilizantes” http://www.larepublica.co/empresas/con-500-toneladas-al-mes- emcali-entra-competir-en-fertilizantes_114056
Tratamiento Primario Tratamiento primario de las aguas residuales
regionales en lagunas anaeróbicas
Función principal :
Reducir significativamente en >60% los
materiales orgánicos sólidos y los
contaminantes orgánicos solubles en las
aguas residuales de la región y tener la
posibilidad de generar electricidad vía el
metano generado en el proceso.
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Las Ventajas y Desventajas de Lagunas
Anaeróbicas en el Valle del río Cauca Las lagunas anaeróbicas son más rentables en las tierras baratas.
Las lagunas anaeróbicas no son aptas para climas fríos, como
Bogotá, pero son ideales en climas más calientes, como el Valle.
Las lagunas requieren más tierras que las otras alternativas.
Usan menos energía que los otros métodos de tratamiento.
Generalmente son muy simples de operar y mantener.
Pueden manejar flujos intermitentes.
Muy eficaces en la eliminación de material orgánico.
El mantenimiento es crítico para control de zancudos y olores.
No son muy efectivas en remoción de metales pesados,
nutrientes y los orgánicos como los disrruptores endocrinos.
El efluente a veces contiene algas y requiere control.
Los olores pueden molestar durante floraciones de algas.
Eficiente en la producción constante de metano para energía.
Aptas para zonas inundables, pero con protección del exterior
de los diques contra la erosión durante inundaciones.
Ideal en sistemas con humedales construídos en la cadena en
climas moderados y constantes como el valle del rio Cauca.
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La alta eficiencia de una combinación de lagunas
anaeróbicas y humedales construídos (aeróbicos) en
la zona plana del valle geográfico del río Cauca.
Las lagunas anaeróbicas funcionan mejor* en condiciones favorables para el desarrollo de bacterias metanogénicas, con rango óptimo del agua entre ~25o a ~40oC. La actividad anaeróbica disminuye rápidamente a temperaturas por debajo de ~15o C.
Los humedales construídos son aeróbicos con temperatura del agua óptima más baja −como entre 15o y 30oC− que las lagunas por razón de que el contenido natural de oxígeno es bajo en las aguas calientes: con más O2 las bacterias aeróbicas son más efectivas.
Los humedales construídos en el valle con la sombra de plantas (como los sauces y la caña brava) probablemente van a registrar temperaturas entre 22o y 24oC en el flujo de 35-40 cm de profundidad de las aguas residuales.
La temperatura del aire promedio ambiental de la zona plana del valle geográfico entre 23o y 28oC (altitud de 1071msnm en Quilichao hasta 917msnm en Cartago) son unas condiciones casi perfectas para una combinación de sistemas eficientes de biorremediaciones anaeróbicas y luego aeróbicas y casi constantes en eficiencia para todo el año.
Tratamiento Etapa 4 entre 50 a 75 ha de lagunas abiertas (con zonas sin
plantas) de “polishing” de 100 cm de profundidad sembradas y/o
invadidas con plantas nativas de phragmites, juncos y buchón et al. y
dando hábitat ideal para miles y miles de aves nativas y migratorias
(>8 km desde la pista del aeropuerto)
Los sapos y peces et al. hacen control de los
zancudos
Desde la PTARR… Las aguas efluentes tratadas
pueden ser vertidas al río Cauca o usadas para riego
con menos de 3 mg por litro de material orgánico
(DBO5), casi cero contenido de solidos (SST) y muy
bajos contenidos de nutrientes (N+P+K), los metales
pesados (como Cadmio, Plomo y Mercurio et al.) y
notablemente los disrruptores endocrinos orgánicos.
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Aguas residuales de Cali desde la salida de la PTAR
existente, el Canal Sur y el resto de los canales con
aguas residuales y de los municipios vecinos.
Río Cauca
Cuaternario Lagunas de 1m de
polishing con macrofitos
especialmente juncos y
buchon del valle:~75 ha Secundario
Humedales construídos
tipo FSLH de 30 cm
sembrados con sauces
tolerantes de sal
Primario B y C Lagunas anaeróbicas y
luego facultativas 120 ha en total
Terciario Humedales construidos de 30 cm
Tipo FSLH, sembrados con la
Caña Brava: ~50 ha
Planta Regional de Biorremediación de Aguas
Residuales en un máximo de 800 ha en tierras salinas: ¿Porque Palmaseca?.....y ….. ¿Porque suelos salinas?
Zona periférica de
amortiguación sin aguas
residuales sembrada con
árboles tolerantes de
suelos salinos
Primario A: Lagunas anaeróbicas para
la cosecha de metano y
la reducción de olores
entre 10 ha y 15 ha
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El concepto general es para una planta regional
de biorremediación con niveles primarios de
tratamiento de aguas residuales en lagunas y
luego tres etapas de humedales construídos en
un máximo de 800 ha de tierras salinas.
Obviamente estos son conceptos preliminares y
los componentes son ideas para investigar
y refinar, especialmente con relación a las
posibles alternativas biológicas.
Ojalá en nuestro
futuro colectivo en
este valle estemos
libres de aguas
residuales
Los Costos para Cali y los Vecinos El concepto del autor es que hay soluciones para esta región sur del valle geográfico que demandan muchísimo menos de los USD $453 millones necesarios solamente para construir la segunda fase de la PTAR de Cali y luego los muy altos costos de operación de una planta de lodos activados, incluyendo la disposición segura de los lodos residuales muy contaminados.
Las primeras proyecciones del costo completo para la
planeación y construcción de esta alternativa de
biorremediación regional para Cali y los vecinos
municipales inmediatos están en un máximo de
USD $90 millones.
Los costos operacionales y mantenimiento están estimados
en menos del 10% con relación a la alternativa
convencional de lodos activados. El costo de bombeo es
muy bajo por las pendientes favorables en todos los
municipios y por eso la ausencia de la necesidad del flujo
bajo presión. Las bombas de caudal son muy económicas. 82
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Posible sitio para la PTARR Palmaseca entre muchos en esta misma
zona del valle con suelos salinos. El sitio parece es útil pero no
es el único porque hay miles de hectáreas de tierras salinas/sodicos
situadas al norte del río Palmira en el lado derecho del río Cauca.
El precio promedio por hectárea de las tierras agrícolas del valle
geográfico plano en 2014 es del orden de $50 millones de pesos:
el precio máximo de tierras salinas/sodicos, teniendo en
consideración la baja o nula productividad, es de un máximo de
$45 millones por hectárea, para un máximo de ~19millones $USD
para las 800 hectáreas.
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Valle del Cauca Áreas inundadas (azul) observadas en abril
Sitio casi perfecto para una planta de biorremediación
de las aguas residuales de varios municipios del Valle.
Meandros con cultivos severamente
inundados en 2011
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Sitio sin cultivos
como la caña et al.
en 2013 para
una futura
PTAR Regional de
Biorremediacion
en aprox. 80ha
para Buga (y los
municipios
vecinos) a una
distancia de
~3 km de la
ciudad.
El Meandro
de Buga 3km
89
6km
4km
4 ha
~4 ha
Guachene y Villa Rica
Rio Palo
Soluciones para la región
del norte del Cauca
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Este estadio puede ser el centro de un parque recreativo y
educacional más grande para los caleños y palmireños (vía
conexión con el MIO) con apoyo de riego (usando aguas
tratadas) de los suelos salinizados del sitio para sembrar
el pasto/prado nativo muy bonito de Paspalum vaginatum
(resistente a la sal) y por lo menos los magníficos Samanes.
1,8 km al sureste de la PTARR Palmaseca
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“El esfuerzo de poner la casa en orden ha
generado un ambiente de confianza y
apertura al sector privado que hoy vemos
con satisfacción, y es destacado por una
publicación de la talla del Financial
Times”, afirmó el alcalde,
Rodrigo Guerrero Velasco (marzo 8, 2013)
El concepto del autor ……. Sin agua potable de muy buena
calidad y disponible constantemente, este futuro muy
promisorio es un sueño imposible de realizar.
El Depto. del Valle y el norte del Depto. del Cauca necesitan la formulación de un plan rápidamente
alcanzable para los problemas sanitarios de la región. La situación es crítica en diciembre 2014……
Antes de las decisiones finales relacionadas con la contratación y construcción en 2015-2016 de la anunciada segunda fase de la PTAR de Cali de lodos activados por el sistema de alimentación ascendiente para un costo anunciado de USD$443 millones.
Antes de la construcción del nuevo jarillón de Cali;……
Antes de la construcción de las PTARs convencionales para Palmira, Candelaria y Florida entre otros y…….
Antes de los próximos eventos muy severos de las inundaciones con episodios de La Niña y las sequías extremas con El Niño.
Gracias por su interés: Su apoyo ciudadano es muy importante!