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Universidad de La Salle Universidad de La Salle
Ciencia Unisalle Ciencia Unisalle
Ingeniería Ambiental y Sanitaria Facultad de Ingeniería
1-1-2017
Evaluación de un proceso biológico y de zeolita como alternativas Evaluación de un proceso biológico y de zeolita como alternativas
para el tratamiento de agua con fines de recirculación en el para el tratamiento de agua con fines de recirculación en el
proceso de cría de tilapia roja en la finca piscícola Bonanza en proceso de cría de tilapia roja en la finca piscícola Bonanza en
San Martín, Meta San Martín, Meta
Angie Estephany Pachón Ángel Universidad de La Salle, Bogotá
Dayana Lizette Parrado Manzano Universidad de La Salle, Bogotá
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Citación recomendada Citación recomendada Pachón Ángel, A. E., & Parrado Manzano, D. L. (2017). Evaluación de un proceso biológico y de zeolita como alternativas para el tratamiento de agua con fines de recirculación en el proceso de cría de tilapia roja en la finca piscícola Bonanza en San Martín, Meta. Retrieved from https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_ambiental_sanitaria/724
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EVALUACIÓN DE UN PROCESO BIOLÓGICO Y DE ZEOLITA COMO
ALTERNATIVAS PARA EL TRATAMIENTO DE AGUA CON FINES DE
RECIRCULACIÓN EN EL PROCESO DE CRÍA DE TILAPIA ROJA EN LA FINCA
PISCÍCOLA BONANZA EN SAN MARTÍN, META
ANGIE ESTEPHANY PACHÓN ÁNGEL
DAYANA LIZETTE PARRADO MANZANO
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE INGENIERÍA AMBIENTAL Y SANITARIA
BOGOTÁ D.C.
2017
Evaluación de un proceso biológico y de zeolita como alternativas para el tratamiento de agua
con fines de recirculación en el proceso de cría de tilapia roja en la finca piscícola bonanza en
San Martín, Meta
Trabajo de grado presentado como requisito para optar al título de
Ingeniero Ambiental y Sanitario
Director
OSCAR FERNANDO CONTENTO RUBIO
Ingeniero Químico, Msc. Docencia
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE INGENIERÍA AMBIENTAL Y SANITARIA
BOGOTÁ D.C.
2017
Nota de aceptación
____________________________
____________________________
____________________________
____________________________
___________________________
DIRECTOR
Oscar Fernando Contento Rubio
___________________________
JURADO
Hernando Amado Baena
___________________________
JURADO
Pedro Alfonso Villa Sacristán
Fecha: 05 de octubre de 2017
AGRADECIMIENTOS
Quiero darle gracias a Dios por darme la vida y permitirme culminar esta nueva etapa de mi
vida profesional.
Agradezco a mis padres y a mi novio por el amor, la paciencia y su incondicional apoyo en cada
decisión y proyecto, gracias por acompañarme en cada momento de dificultad, gracias por sus
palabras de aliento para darme fuerzas para seguir luchando por este sueño, gracias por
permitirme cumplir con el desarrollo de mi trabajo de grado.
Agradezco a mi director el Ingeniero Oscar Contento por brindarnos la oportunidad de recurrir
a su capacidad y conocimiento frente al tema, gracias por guiarnos en el desarrollo de nuestro
trabajo de grado.
A la Universidad de La Salle y profesores por brindarme los conocimientos necesarios durante
la carrera, por proporcionarme las herramientas necesarias para el desarrollo de mi vida
profesional.
Finalmente, gracias a mi compañera Angie Pachón por el acompañamiento durante el tiempo en
la universidad, por el apoyo dúrate el desarrollo del trabajo de grado, y por las experiencias
vividas juntas de alegría, tristeza, angustia y demás.
Dayana Lizette Parrado Manzano
Le agradezco a Dios por permitirme culminar esta etapa de mi vida, por siempre guiarme por el
mejor camino sin importar las dificultades que se presenten.
Agradezco a mi madre Olga Lucia Ángel Cota, por siempre apoyarme y guiarme en cada una de
las decisiones que he tomado en mi vida, además por ser una mujer ejemplar y siempre
enseñarme que no importa lo gris que se vea la vida, siempre habrá una luz que nos demuestra
la esperanza y la belleza de la vida. A mi padre Carlos Eduardo Pachón, por siempre apoyarme
en cada situación de dificultad y a todos los miembros de mi familia que me brindaron su amor y
su apoyo, además de confiar en mis capacidades para cumplir con el éxito de esta investigación.
A mi novio, Juan Sebastián Alfonso por brindarme su apoyo y su conocimiento en diferentes
situaciones que se presentaron en el desarrollo de esta experiencia, por siempre brindarme una
voz de aliento cuando ha sido necesario.
También, agradezco a mi director Oscar Fernando Contento Rubio, por acompañarnos en todo
el desarrollo de la presente investigación, por brindarnos sus conocimientos y su ayuda para
lograr el éxito de cada uno de los objetivos propuestos.
Agradezco a mi compañera Dayana Parrado Manzano, por su responsabilidad frente a la
investigación, por su amabilidad y perseverancia durante la formación profesional y por su
acompañamiento en todo lo vivido durante el desarrollo del trabajo de grado y la vida
universitaria.
Angie Estephany Pachón Ángel
TABLA DE CONTENIDO
RESUMEN ................................................................................................................................... 15
ABSTRACT .................................................................................................................................. 17
INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................ 19
1. OBJETIVOS ......................................................................................................................... 22
1.1. Objetivo general ............................................................................................................. 22
1.2. Objetivos específicos...................................................................................................... 22
2. MARCO DE REFERENCIA ................................................................................................ 23
2.1. ANTECEDENTES ......................................................................................................... 23
2.2. MARCO TEÓRICO ....................................................................................................... 27
2.3. MARCO CONCEPTUAL .............................................................................................. 35
2.4. MARCO LEGAL ........................................................................................................... 36
3. METODOLOGÍA ................................................................................................................. 38
4. DIAGNÓSTICO AMBIENTAL ........................................................................................... 43
4.1. LÍNEA BASE ................................................................................................................. 43
4.1.1. Localización ............................................................................................................ 43
4.1.2. Clima ....................................................................................................................... 44
4.1.3. Oferta y demanda hídrica ........................................................................................ 45
4.1.4. Economía ................................................................................................................ 45
4.1.5. Demografía ............................................................................................................. 46
4.1.6. Infraestructura Vial ................................................................................................. 47
4.1.7. Servicios públicos ................................................................................................... 48
4.2. PROCESO DE PRODUCCIÓN DE TILAPIA ROJA EN LA FINCA PISCÍCOLA
BONANZA ............................................................................................................................... 49
4.2.1 Siembra de productores................................................................................................ 49
4.2.2 Recolección de semillas ............................................................................................... 50
4.2.3 Proceso de reversión .................................................................................................... 50
4.2.4 Levante ......................................................................................................................... 51
4.2.5 Engorde ........................................................................................................................ 52
4.3 . CARACTERIZACIÓN FISICOQUÍMICA DEL AGUA. .......................................... 53
4.3.1 Toma de muestra de agua en la fase crítica (reversión). .............................................. 53
4.3.2 Resultados in-situ y ex-situ .......................................................................................... 57
5. DETERMINACIÓN DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO ............................................. 63
5.1. REACTOR DE BIOPELÍCULA EN LECHO MÓVIL (MBBR) .................................. 64
5.2. FILTRACIÓN CON ZEOLITA ..................................................................................... 69
5.2.1. Intercambio iónico de la zeolita .............................................................................. 71
5.2.2. Selectividad ............................................................................................................. 72
5.2.3. Zeolita tipo clinoptilolita analizada ........................................................................ 73
6. DISEÑO DEL SISTEMA PILOTO DE TRATAMIENTO.................................................. 75
6.1. TANQUE DE IGUALACIÓN ....................................................................................... 76
6.2. BIORREACTOR DE LECHO MÓVIL (MBBR) .......................................................... 78
6.3. SEDIMENTADOR ........................................................................................................ 83
6.4. FILTRO DE ARENA ..................................................................................................... 85
6.5. FILTRO DE ZEOLITA .................................................................................................. 86
BALANCE DE CARGAS ............................................................................................................ 89
7. PRUEBA PILOTO DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO ................................................ 91
7.1. SISTEMA DE TRATAMIENTO EVALUADO ........................................................... 91
8.1.1 MANUAL DE OPERACIÓN SISTEMA DE TRATAMIENTO ............................... 95
7.2. CARACTERIZACIÓN FISICOQUÍMICA DEL AGUA ............................................. 99
8. EVALUACIÓN DEL POTENCIAL DE RECIRCULACIÓN DEL AGUA ..................... 109
9.1 ANÁLISIS INDICADORES DE GESTIÓN .................................................................... 109
9.2 PROPUESTA ECONÓMICA ........................................................................................... 112
9. CONCLUSIONES .............................................................................................................. 115
10. RECOMENDACIONES .................................................................................................. 117
11. REFERENCIAS ............................................................................................................... 118
12. ANEXOS ......................................................................................................................... 121
LISTA DE TABLAS
Tabla 1.Caracterización general del municipio. ........................................................................... 44
Tabla 2 Síntesis servicios públicos domiciliarios ......................................................................... 49
Tabla 3. Almacenamiento, preservación y conservación de las muestras .................................... 54
Tabla 4 Parámetros medidos en campo (in situ) ........................................................................... 56
Tabla 5. Resultados parámetros in-situ y comparación bajo la resolución 0631 de 2015 ............ 57
Tabla 6. Resultados parámetros Ex-situ y comparación bajo la resolución 0631 de 2015 ........... 58
Tabla 7 Tipo de lechos o soportes utilizados en cada reactor ....................................................... 66
Tabla 8. Composición de la zeolita natural tipo clinoptilolita ...................................................... 70
Tabla 9. Diseño del tanque de igualación ..................................................................................... 77
Tabla 10, dimensionamiento del tanque de igualación ................................................................. 78
Tabla 11. Diseño del bioreactor de biopelicula de lecho móvil (MBBR) .................................... 79
Tabla 12. Diseño del sedimentador. .............................................................................................. 84
Tabla 13. Diseño y dimensionamiento del filtro de arena ............................................................ 85
Tabla 14. Diseño del filtro de zeolita ............................................................................................ 87
Tabla 15. Balance de cargas .......................................................................................................... 90
Tabla 16. Resultados parámetros in-situ en el afluente y comparación bajo la resolución 0631 de
2015............................................................................................................................................. 100
Tabla 17. Resultados parámetros Ex-situ y comparación bajo la resolución 0631 de 2015 ....... 101
Tabla 18. Resultados parámetros in-situ en el efluente y comparación bajo la resolución 0631 de
2015............................................................................................................................................. 103
Tabla 19. Resultados parámetros Ex-situ en el efluente y comparación bajo la resolución 0631 de
2015............................................................................................................................................. 103
Tabla 20. Eficiencias del sistema por parámetro analizado. ....................................................... 111
Tabla 21. Propuesta económica .................................................................................................. 112
LISTA DE ILUSTRACIONES
Ilustración 1 Etapas en el proceso de cría de tilapia roja. ............................................................. 35
Ilustración 2 Diagrama de flujo de la fase I. ................................................................................. 39
Ilustración 3 Diagrama de flujo fase II. ........................................................................................ 41
Ilustración 4 Diagrama de flujo fase III ........................................................................................ 42
Ilustración 5 Localización espacial del municipio de San Martin de los Llanos .......................... 43
Ilustración 6 Localización espacial de la finca piscícola Bonanza. .............................................. 44
Ilustración 7. Eclosión de los huevos. ........................................................................................... 50
Ilustración 8. Piscinas donde se lleva a cabo la etapa de reversión. ............................................. 51
Ilustración 9.estanque de levante. ................................................................................................. 52
Ilustración 10. Estanque de engorde etapa final. .......................................................................... 52
Ilustración 11. Zeolita tipo clinoptilolita utilizada. ....................................................................... 73
Ilustración 12. Planta piloto instalada ........................................................................................... 91
Ilustración 13. Filtros de arena ...................................................................................................... 92
Ilustración 14. Tanque de igualación. ........................................................................................... 92
Ilustración 15. Biorecator de biopelicula de lecho movil. ............................................................ 93
Ilustración 16.MBBR lecho móvil biopack .................................................................................. 93
Ilustración 17. MBBR lecho móvil pallring. ................................................................................ 93
Ilustración 18. Filtro de zeolita. .................................................................................................... 94
LISTA DE ANEXOS
Anexo 1. Plano en planta del sistema de tratamiento propuesto
Anexo 2. Plano en planta de la prueba piloto del sistema de tratamiento
Anexo 3. Plano perfil del sistema de tratamiento propuesto
Anexo 4. Plano perfil de la prueba piloto del sistema de tratamiento
Anexo 5. Ficha técnica clean fish
Anexo 6. Ficha técnica difusores de burbuja fina
Anexo 7. Ficha técnica PF-3 Fish and VISICOLOR NANOCOLOR
Anexo 8. Ficha técnica centrifuga marca PEDROLLO HF
Anexo 9. Ficha técnica blower de vacío marca VAKUUM DRUCK
Anexo 10. Curva de rendimiento bomba sumergible Barnes
GLOSARIO
Acuicultura: Cría de organismos acuáticos, comprendidos peces, moluscos, crustáceos y plantas.
La cría supone la intervención humana para incrementar la producción; por ejemplo: concentrar
poblaciones de peces, alimentarlos o protegerlos de los depredadores. La cría supone asimismo
tener la propiedad de las poblaciones de peces que se estén cultivando. La mayor parte de la
acuicultura se lleva a cabo en el mundo en desarrollo, para la producción de especies de peces de
agua dulce de poco consumo en la cadena alimentaria, como la tilapia o la carpa. (FAO, 2017)
Aireación: Proceso de transferencia de masa, generalmente referido a la transferencia de oxígeno
al agua por medios naturales (flujo natural, cascadas, etc.) o artificiales (agitación mecánica o
difusión de aire comprimido. (RAS, 2000)
Amoniaco: Es un gas incoloro, menos denso que el aire (aproximadamente la mitad), con un
característico olor punzante y muy hidrosoluble. Es un álcali fuerte, muy irritante y corrosivo en
contacto con las mucosas. (CCE, 2004) A concentraciones mayores a 1.5 mg/L es tóxico para los
organismos acuáticos, especialmente para los peces, Debido a que el amoníaco predomina en
condiciones alcalinas su toxicidad es más severa cuando existen descargas de agua con pH elevado,
o bien cuando hay fotosíntesis intensa provocando la disminución de los bicarbonatos y la
elevación del pH. (Linne & Semmens, 1985)
Biomasa: Es considerada como la medida en términos de sólidos volátiles del licor de mezcla que
en un reactor biológico desarrollan la absorción y adsorción de contaminantes; generando
reacciones de catabolismo y anabolismo que dinamizan la estabilidad en el tratamiento. (Romero.,
2010)
Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO) o Demanda de oxígeno: Cantidad de oxígeno usado
en la estabilización de la materia orgánica carbonácea y nitrogenada por acción de los
microorganismos en condiciones de tiempo y temperatura especificados (generalmente cinco días
y 20 ºC). Mide indirectamente el contenido de materia orgánica biodegradable.
Demanda Química de Oxígeno (DQO): Medida de la cantidad de oxígeno requerido para
oxidación química de la materia orgánica del agua residual, usando como oxidantes sales
inorgánicas de permanganato o dicromato en un ambiente ácido y a altas temperaturas.
Filtración: procedimiento en el que se utiliza el paso de una mezcla solido- líquido a través de un
medio poroso (filtro) que deja los sólidos y deja pasar los líquidos (filtrado). (DEGREMONT,
1979)
Intercambio iónico: los intercambiadores de iones son sustancias granulares insolubles, que
tienen, en su estructura molecular, radicales ácidos o básicos, capaces de permutar sin
modificación aparente de su aspecto físico y sin alteración alguna o solubilizarían, los iones
positivos o negativos, fijados previamente a estos radicales, por otros iones del mismo signo, que
se encuentran en solución en el líquido puesto en contacto con ellos. Mediante esta permutación,
denominada intercambio iónico, puede modificarse la composición iónica del líquido objeto de
tratamiento, sin alterar el número total de iones existentes es este líquido, al iniciarse el
intercambio. (DEGREMONT, 1979)
Reúso. Es la utilización de las aguas residuales tratadas cumpliendo con los criterios de calidad
requeridos para el uso al que se va a destinar.
Reversión: Debido a las diferencias de crecimiento entre el macho y la hembra, es necesario que
los cultivos de tilapia sean mono sexo En la producción de tilapia es posible realizar el cultivo
mono sexo. El cultivo de solo machos se recomienda debido a la mayor tasa de crecimiento, mayor
eficiencia en la tasa de conversión de alimento. Este método se realiza suministrando oralmente
un complejo hormonal con 60 ppm de 17-alfa-metil-testosterona durante los primeros 30 días de
edad. (Manual de Crianza De La Tilapia Roja, 2011)
Tilapia (ORECHROMIS SP.): Es un híbrido resultante del cruce de varias especies del género
Oreochromis originarias de África e Israel, con características especiales que lo ponen en ventaja
frente a otras especies como: ganancia en peso de 600 gramos/año. (SIPSA, 2014)
Tiempo de retención hidráulica: Tiempo medio teórico que se demoran las partículas de agua
en un proceso de tratamiento. Usualmente se expresa como la razón entre el caudal y el volumen
útil. (RAS, 2000)
Zeolita: Las zeolitas son un grupo de minerales no metálicos de propiedades únicas, de reciente
desarrollo, que las hacen económicamente muy útiles. Pertenecen a la familia de los
aluminosilicatos, y se encuentran en forma natural en la tierra. Son de fácil extracción y
procesamiento, y ecológicamente amigables. Poseen propiedades de retención y liberación de
líquidos y gases, realizando y acelerando intercambios que optimizan procesos en una variedad de
situaciones de aplicación productiva en agricultura, ganadería e industria. (EVIMA)
RESUMEN
La piscícola Bonanza, ubicada en San Martin, Meta, cuenta con un proceso de producción de cría
de tilapia roja que se compone de diferentes fases, como lo son: la siembra de reproductores,
recolección de semillas, reversión, levante y engorde. En la fase de reversión se presentan altos
niveles de carga orgánica, nitritos, nitratos y amonio, reportados diariamente. Estos generan
grandes impactos ambientales en el recurso hídrico utilizado. Por esta razón, se propone la presente
investigación que se orienta a evaluar el uso de un proceso biológico y de zeolita como alternativas
para el tratamiento de agua en el proceso de cría de tilapia roja.
Para lograr la realización de esta evaluación, se planteó inicialmente un diagnóstico ambiental
sobre el área de influencia directa del proyecto y se evaluó la calidad del agua presente en la fase
de reversión (fase crítica), teniendo en cuenta los parámetros que afectan directamente a la cría de
los alevinos y el vertimiento que se genera. Al analizar los parámetros de calidad del agua, se
identifica que el tratamiento biológico, por medio de un Reactor de Biopelicula de Lecho Móvil
(MBBR), logra remover y disminuir las altas concentraciones de materia orgánica y compuestos
orgánicos. Además de esto, se tratará el agua con un filtro de zeolita, con el fin de disminuir los
niveles de amonio. Por esta razón, se plantea el diseño de la planta de tratamiento, con base en
ingeniería básica, con el cual se evaluará la eficiencia del sistema de tratamiento dentro de la fase
crítica.
La eficiencia se logró evaluar por medio de una planta piloto, la cual cumple con los
requerimientos necesarios para tratar el agua de la fase de reversión en el proceso de cría de tilapia
roja en la finca piscícola Bonanza. Se obtuvo una eficiencia del 80% frente al sistema de
tratamiento implementado y evaluado, por lo tanto, se logra concluir que el tratamiento biológico,
en conjunto con el filtro de zeolita, cumplen con las eficiencias necesarias para disminuir los
porcentajes de materia orgánica y compuestos orgánicos presentes en el agua.
Posteriormente, se valora el potencial de recirculación del agua que será utilizada dentro de cada
uno de los procesos, con el fin de que mejore la calidad del agua en los estanques que generalmente
se vierte al cuerpo de agua más cercano, afectando comunidades aledañas que se abastecen de este
recurso. Además, se realiza una propuesta económica sobre el costo que tiene este tipo de
tratamientos que se podrían implementar para grandes volúmenes de agua.
ABSTRACT
Bonanza fish farm, located in San Martin, Meta, has a production process of red tilapia breeding
that is composed of different phases, such as: breeding, seed collection, reversal, raising and
fattening. In the reversion phase, high levels of organic load, nitrites, nitrates and ammonium, are
reported daily. These generate large environmental impacts on the water resource used. For this
reason, we propose the present investigation that is oriented to evaluate the use of a biological
process and of zeolite as alternatives for the treatment of water in the process of breeding of red
tilapia.
In order to achieve this evaluation, an environmental diagnosis was initially made on the area of
direct influence of the project and the water quality present in the reversion phase (critical phase)
was evaluated, taking into account the parameters that directly affect the breeding of the fingerlings
and the shedding that is generated. When analyzing the water quality parameters, it is identified
that the biological treatment, through a Mobile Bed Biofilm Reactor (MBBR), manages to remove
and reduce the high concentrations of organic matter and organic compounds. In addition to this,
the water will be treated with a zeolite filter, in order to decrease the ammonium levels. For this
reason, the design of the treatment plant, based on basic engineering, is proposed, with which to
evaluate the efficiency of the treatment system within the critical phase.
The efficiency was evaluated by means of a pilot plant, which meets the necessary requirements
to treat the water of the reversion phase in the process of breeding of red tilapia in the Bonanza
fish farm. It was obtained an efficiency of 80% against the treatment system implemented and
evaluated, therefore, it is possible to conclude that the biological treatment, together with the
zeolite filter, comply with the efficiencies necessary to decrease the percentages of organic matter
and compounds organic present in the water.
Subsequently, the potential of recirculation of the water that will be used within each of the
processes is evaluated, in order to improve the quality of the water in the ponds that are usually
poured to the nearest body of water, affecting neighboring communities that are supply this
resource. In addition, an economic proposal is made on the cost of these types of treatments that
could be implemented for large volumes of water.
INTRODUCCIÓN
La producción de tilapia roja en Colombia se ha ido fortaleciendo a través de los años, debido a
los beneficios económicos que genera. La tendencia de crecimiento de la acuicultura en el período
1990 - 2011 es positiva al pasar de 9.200 toneladas en 1990 a 82.733 en 2011; es decir, un 12%
anual promedio y, aunque muestra una menor aceleración que otros países de Latinoamérica,
supera por mucho la tasa media del crecimiento del resto del sector agropecuario y del conjunto
total de la economía nacional (DANE, 2014). Por lo cual, se evidencia un acelerado crecimiento
de producción que está generando un uso excesivo del recurso hídrico, afectando fuentes hídricas
de las cuales se abastecen comunidades en las zonas rurales de Colombia.
Una de las principales limitantes en la producción acuícola es la concentración de componentes
orgánicos e inorgánicos en los estanques de cultivo, debido a las excreciones de los peces, el
alimento proporcionado y otros insumos adicionados como hormonas (Luis F. Collazos-Lasso1,
2015). La generación de estos compuestos contribuye al deterioro de la calidad del agua de los
estanques dentro del proceso de producción de la tilapia roja y de los cuerpos hídricos receptores
de estos vertimientos, además afecta su disponibilidad para consumo. También, el uso de grandes
volúmenes de agua con producciones irregulares y relativamente bajas por unidad de volumen es
un aspecto ambientalmente adverso que unido a la pérdida creciente de oferta de agua nacional
vuelven los sistemas piscícolas extremadamente débiles.
Teniendo en cuenta el crecimiento acelerado de la población, especialmente en países en vía de
desarrollo, la contaminación de los cuerpos de agua superficial y subterránea, la distribución
desigual del recurso y los graves periodos secos, han forzado a las empresas del agua a buscar
nuevas e innovadoras fuentes de suministro de agua (Asano, 1991). Las aguas residuales son
convertidas en una fuente extra para la demanda del recurso, además el reúso de esta ha sido
indirectamente realizado a través de la historia humana.
En la actualidad, el reúso del agua residual en acuicultura y la irrigación de cultivos presentan
grandes beneficios, debido a que se aumenta el uso de agua para uso agrícola y acuícola y a su vez
se disminuye la contaminación de fuentes hídricas superficiales que se encuentren dentro del área
de influencia. Por esta razón, al pasar de los años se han creado nuevas tecnologías que logren
reutilizar el agua que se está generando luego de la producción acuícola, mejorando su producción
y disminuyendo la contaminación de cuerpos hídricos.
Uno de los grandes retos que la ingeniería debe afrontar para el uso de aguas residuales en
piscicultura son los riesgos a la salud generados por la presencia de microorganismos patógenos
como bacterias, trematodos y helmintos, además de sustancias como nutrientes (nitrógeno) y
químicas como pesticidas, metales pesados entre otros, elementos que generan la necesidad de
tratar el agua antes de ser empleada para alimentar estanques o lagunas con peces, de tal forma
que minimice el riesgo de enfermar a través de la cadena de manejo de este producto, donde se
destaca el cultivador del pescado, el transportador, manipulador, vendedor y consumidor final del
pez (Madera, 2015).
Por lo tanto, con la investigación se busca analizar el tratamiento biológico y de filtración con
zeolita como alternativas viables de tratamiento para el agua generada en la producción acuícola
por parte de la piscícola Bonanza. Con base en que los tratamientos biológicos son altamente
eficientes en remover materia orgánica y compuestos orgánicos por medio de la actividad de
microorganismos presentes en el sistema. Además, debido al intercambio catiónico que presenta
la zeolita y su selectividad frente a compuestos nitrogenados como el amonio, se logra tener una
disminución de concentraciones significativa al momento de filtrar el agua. Esto se realiza con el
fin de que se logre recircular el agua dentro del sistema de producción, disminuyendo así el uso
exagerado del recurso hídrico y las concentraciones del vertimiento, que afectan directamente a la
calidad del agua de las fuentes hídricas presentes en el área de influencia.
1. OBJETIVOS
1.1. Objetivo general
Evaluar el uso de un proceso biológico y de zeolita como alternativa para el tratamiento de agua
con fines de recirculación en el proceso de cría de tilapia roja en la finca piscícola Bonanza en San
Martin, Meta.
1.2. Objetivos específicos
• Realizar un diagnóstico ambiental en la fase de reversión para el proceso de cría de tilapia
roja, basándose en las actividades que impactan la calidad del agua.
• Dimensionar, a partir de ingeniería básica, las unidades de tratamiento propuestas para la
fase de reversión en el proceso de producción de tilapia roja.
• Evaluar el potencial de recirculación del agua dentro del proceso de producción de tilapia
roja, luego de pasar por un sistema de tratamiento biológico y con zeolita que mejore la
calidad del agua.
2. MARCO DE REFERENCIA
2.1. ANTECEDENTES
En un contexto nacional la producción piscícola en Colombia ha tenido un crecimiento promedio
anual desde 1990 del 12%, llegando en el 2011 a 74.270 Tm (Tonelada Métrica), de las cuales
99,9% provienen de la piscicultura continental, siendo las tilapias las más producidas con un 65%.
El aumento de la producción de peces en Colombia, como en el resto del mundo, también ha
generado crecientes problemas, el principal de ellos la eutrofización por descargas de nutrientes,
componentes orgánicos e inorgánicos (amonio, fósforo, materia orgánica, carbono orgánico
disuelto y sólidos suspendidos), los que son responsables de la polución, nitrificación y
enterramiento de comunidades bentónicas en los ecosistemas receptores. El segundo conflicto que
genera la piscicultura en Colombia es el uso de grandes volúmenes de agua con producciones
irregulares y relativamente bajas por unidad de volumen, aspecto ambientalmente adverso que
unido a la pérdida creciente de oferta de agua nacional vuelven los sistemas piscícolas
extremadamente frágiles. (Luis F. Collazos-Lasso1, 2015)
En el cultivo de peces se menciona que su crecimiento depende en gran parte de la calidad del
agua; por lo cual, para lograr una buena producción, es necesario mantener las condiciones físico-
químicas del agua dentro de los límites de tolerancia para la especie a cultivar. En algunos estudios
se reporta que la concentración de minerales influye principalmente en la calidad del agua y los
peces se ven afectados a nivel de branquias reduciendo su capacidad respiratoria y metabólica,
provocando lento crecimiento que se expresa en bajos rendimientos. Los problemas crónicos con
condiciones óptimas resultaran en un ritmo lento de crecimiento y una mayor tasa de mortalidad
(Meyer, 2004). Por esta razón, a través del tiempo han existido diferentes estudios que evalúan la
calidad del agua en piscicultura y más exactamente en la producción de tilapia roja, estableciendo
soluciones eficientes para enfrentar la problemática que se presenta por el lento crecimiento de los
peces y su aumento en la tasa de mortalidad. A continuación, se presentan estudios base para la
presente investigación, los cuales son de utilidad al analizar aspectos importantes para tener en
cuenta.
• Eliminación de amoníaco en aguas residuales clarificadas por el proceso de
intercambio iónico con zeolitas.
En enero de 2002, Christian Halbinger Flores, Rosa María Ramírez Zamora y Alfonso Durán
Moreno realizaron un estudio sobre la evaluación del proceso de intercambio iónico para eliminar
nitrógeno amoniacal, en efluentes de aguas residuales tratadas por clarificación y adsorción. El
trabajo se realizó mediante pruebas de laboratorio donde se emplearon mini columnas construidas
en pírex. Estos dispositivos se empacaron con 20 g de dos tipos de resina para la eliminación de
nitrógeno amoniacal, una de tipo comercial (amberlite IR-120, ROHM HAAS) y una de tipo
natural o zeolita (clinoptilolita de Oaxaca). La alimentación del influente, con un contenido
amoniacal entre 20 y 25 mg/L, se realizó en forma ascendente con dos flujos distintos para simular
tiempos de contacto de lecho vacío entre 6 a 10 min. Mediante un análisis gráfico para los tiempos
de contacto evaluados se determinó que la resina comercial presentó una mejor eficiencia con
respecto a la natural de entre 10-50%. La eficiencia de remoción de amoniaco aumentó de manera
proporcional en función del tiempo de contacto para las dos resinas utilizadas (Christian Halbinger
Flores, 2002). Con este estudio, se analiza el potencial de intercambio catiónico que tiene la zeolita
para la remoción de amoniaco, el cual es uno de los principales contaminantes a evaluar en la
investigación.
• Efecto de la aireación sobre la remoción de materia orgánica y nitrógeno en
biorreactores de lecho móvil
En 2011, I.Q. María Pía Camargo Rodríguez, realizó una investigación que tuvo como objetivo
principal la determinación del efecto de la aireación sobre la remoción de la materia orgánica y
nitrógeno en los biorreactores de lecho móvil de una planta de tratamiento de aguas residuales
municipales. Como resultado de los análisis realizados con diferentes caudales, se obtuvo una
remoción de nitrógeno amoniacal de 41% para el período cuando se aplicó el caudal 1 y de 23%
para el caudal 2. La remoción de nitrógeno total fue de 25% para el período cuando se aplicó el
caudal 1 y de 15 % para el caudal 2. En ambos casos la remoción disminuyó al reducir la cantidad
de aire. Por otro lado, se presenta una remoción de la demanda química de oxígeno soluble del
63% con las condiciones de caudal 1 y del 56% con las condiciones Caudal 2 (Rodriguez, 2011).
Con esta investigación se logra analizar la aireación necesaria para un bioreactor de lecho móvil,
con el fin de remover materia orgánica y nitrógeno. Además, se evalúa la posibilidad de
implementar un filtro de este tipo para remover los contaminantes presentes en el proceso de
producción de tilapia roja.
• Evaluación de algunos parámetros de calidad del agua en un sistema cerrado de
recirculación para la acuicultura, sometido a diferentes cargas de biomasa de peces.
En 2003, Genoveva Ingle de la Mora y Enrique L. Villareal-Delgado, realizaron un estudio que
tuvo como objetivo evaluar algunos parámetros de calidad del agua en un sistema cerrado de
recirculación utilizado en la acuicultura, sometido a distintas cargas de biomasa de Tilapia. El
sistema consiste en seis estanques de cultivo, una cisterna de sedimentación, dos piletas con
biofiltros sumergidos, un filtro de arena rápido, dos bombas, una pileta de reacondicionamiento y
una unidad de lámparas de luz ultravioleta. Los peces fueron alimentados durante 120 días dos
veces al día con el 2% de su biomasa total. Se registraron los siguientes parámetros de calidad del
agua: temperatura, oxígeno disuelto, pH, nitrógeno amoniacal total (NAT), amoniaco, nitrato y
demanda química de oxígeno. Los datos se analizaron con un ANDEVA de una sola vía para
detectar diferencias significativas entre los componentes del sistema. Los valores promedio de
NAT y nitrato indicaron una alta eficiencia en los procesos de nitrificación, aun cuando el sistema
fue sometido a diferentes cargas de biomasa de peces. Los bajos valores detectados de NAT y
amoniaco se debieron al arrastre eficiente hacia la atmósfera (50% NAT y más del 90%
respectivamente). Otras posibles causas que contribuyeron a la eliminación de los compuestos
nitrogenados fueron la asimilación por microorganismos presentes en los lodos acumulados en la
cisterna de sedimentación, además de la absorción y la adsorción por los lodos. Los resultados
mostraron que la calidad del agua mantenida en el sistema permitió el 99% de sobrevivencia de
las especies y una tasa de crecimiento aceptable (Genoveva Ingle de la Mora, 2003). Por lo cual,
se puede analizar la viabilidad de la implementación de biofiltros según las eficiencias obtenidas
para remover cargas contaminantes.
• Fundamentos de la tecnología biofloc (BFT). Una alternativa para la piscicultura en
Colombia.
En diciembre de 2014, Luis F. Collazos-Lasso y José A. Arias-Castellanos, realizaron un estudio
sobre una de las alternativas que empiezan a cautivar el interés de los piscicultores que es el sistema
de producción súper-intensiva con tecnología biofloc (BFT), la cual se sustenta en aprovechar la
acumulación de residuos de los alimentos, materia orgánica y compuestos inorgánicos tóxicos a
través de microorganismos presentes en los medios acuáticos, dando condiciones de dominancia a
comunidades autótrofas y heterótrofas, resolviendo sustancialmente los problemas de saturación
de nutrientes a partir de su reciclaje, en este sentido el objetivo de la revisión es presentar los
fundamentos básicos de la BFT, como una alternativa de producción piscícola. Además, se
fundamenta en mantener las condiciones de calidad del agua en relación con la fijación y control
del nitrógeno inorgánico toxico (NH4, NH3, NO2 y NO3), y en generar “in situ”, proteína
microbiana aprovechable como alimento por la especie cultivada.
2.2. MARCO TEÓRICO
ACUICULTURA:
La acuicultura es el cultivo de organismos acuáticos tanto en zonas costeras como en el interior
del país que implica intervenciones en el proceso de cría para aumentar la producción. Es
probablemente el sector de producción de alimentos de más rápido crecimiento y representa ahora
un gran porcentaje del pescado destinado a la alimentación a nivel mundial.
La cría de organismos acuáticos, comprendidos peces, moluscos, crustáceos y plantas, supone la
intervención humana para incrementar la producción. Según la Organización de Naciones Unidas
para la Alimentación y Agricultura, la acuicultura varía mucho según el lugar donde se lleve a
cabo, desde la piscicultura de agua dulce en los arrozales de Viet Nam, hasta la cría de camarón
en estanques de agua salada en las costas de Ecuador, y la producción de salmón en jaulas en las
costas de Noruega o de Escocia.
ACUICULTURA EN COLOMBIA:
La acuicultura en Colombia comenzó con la introducción de la trucha arco iris Onchorhynchus
mykiss hacia 1938, siendo liberada en lagunas naturales; sin embargo, en la búsqueda de la
diversificación de fuentes de ingresos de los campesinos, en 1980 se dio inicio en el país a la
piscicultura comercial con la llegada de especies foráneas como la carpa, la tilapia y la inclusión
de la cachama como única especie nativa. Del total de la producción acuícola lograda en el año
2011, las actividades piscícolas correspondientes al cultivo de tilapia roja y la tilapia plateada
aportaron el 58,5%. Teniendo asi, al departamento del Huila como el mayor productor con 29.668
toneladas, seguido en menor cantidad por los departamentos del Meta y Tolima. (SIPSA, 2014)
LA TILAPIA ROJA O MOJARRA ROJA (ORECHROMIS SP.): Es un híbrido resultante del
cruce de varias especies del género Oreochromis originarias de África e Israel, con características
especiales que lo ponen en ventaja frente a otras especies como: ganancia en peso de 600
gramos/año. (SIPSA, 2014)
Proceso productivo de la tilapia roja:
a) Siembra de reproductores: Para obtener una buena producción de larvas se recomienda
emplear una proporción de 1.5 a 2 machos por 3 hembras, sin exceder 1.0 Kg de biomasa
por metro cuadrado, ya que en el exceso tanto en biomasa como en el número reproductores
puede provocar disminución de la postura Es necesario tener un plantel de reproductores
de reemplazo para ponerlos a producir mientras los otros se encuentran en período de
descanso. Alcanzar más de 200 a 300 alevines efectivos por hembra/ciclo es difícil y
requiere un manejo muy selectivo (trabajo genético eficiente en los parentales).
b) Recolección de semilla: Una vez eclosionados los huevos, la hembra mantiene las larvas
en la boca; hasta que terminan de absorber el saco vitalino. Se deben recolectar los lotes
máximos cada 5 días para entrar en la fase de reversión. Un número mayor de días implica
problemas con la eficiencia de la hormona en el proceso de reversión y pérdida de alevines
en los estanques de reproducción por efectos de canibalismo. La recolección de la semilla
debe realizarse en la mañana, antes de alimentar, con sistemas de redes muy finas, cucharas
de angeo y copos de tela mosquitera, para evitar el maltrato de los alevines y su mortalidad.
Luego de sacar los alevines del estanque de reproducción, es necesario separar los
reproductores (machos y hembras) en estanques independientes para darles el descanso
necesario. Se deben realizar medidas profilácticas sobre cada uno de los estanques, artes
de pesca y utensilios de recolección, para evitar el contagio de epidemia por reproductores
que hubieran estado enfermos. Luego de la pesca se debe realizar una selección a través de
un tamiz de 8-10 milímetros; los animales que no logren atravesarlo, se descartan y los que
pasen, entran al proceso de reversión.
c) Proceso de reversión sexual: Debido a las diferencias de crecimiento entre el macho y la
hembra, es necesario que los cultivos de tilapia sean mono sexo (mayor porcentaje posible
de machos). En la producción de tilapia es posible realizar el cultivo mono sexo. El cultivo
de solo machos se recomienda debido a la mayor tasa de crecimiento, mayor eficiencia en
la tasa de conversión de alimento, además es posible alcanzar tamaños de hasta un
kilogramo de masa vivo en un año de producción y mayor rendimiento de filete. El cultivo
mono sexo se puede lograr de varias formas:
• Realizando el sexado manual de los peces al alcanzar tamaños de 30 a 50 gramos de masa.
• Realizando reversión sexual utilizando alimento con 60 ppm de 17 alfa metil testosterona
durante los primeros 30 días de edad. Esta hormona es incluida a través de un vehículo
(alcohol) en el alimento, cuyo nivel de proteína es generalmente alto (45%) y suministrado
a razón de un 15% de la biomasa/día repartido en 8 raciones como mínimo.
• Realizando producción e híbridos que provienen y son garantizados de reproductores
genéticamente manipulados.
d) Recría: Esta fase comprende la crianza de alevinos con masa entre 1 a 5 gramos.
Generalmente, se realiza en estanques con área entre 350 y 800 m2, con densidad de 100 a
150 peces por m2, buen porcentaje de recambio de agua (del 10 al 15% día) y con aireación,
mientras para esta misma fase, pero sin aireación, se sugiere densidades de 50 a 60 peces
por m2 y recubrimiento total del estanque con malla anti pájaros para controlar la
depredación.
e) Levante: Esta comprendido entre los 5 y 80 gramos. Generalmente se realiza en estanques
de 450 a 1500 m2, con densidad de 20 a 50 peces por m2, buen porcentaje de recambio de
agua (5 a 10% día) y recubrimiento total de malla para controlar la depredación. Los peces
son alimentados con alimento balanceado cuyo contenido en proteína es de 30 o 32%,
dependiendo de la temperatura y el manejo de la explotación. Se debe suministrar la
cantidad de alimento equivalente del 3% al 6% de la biomasa, distribuidos entre 4 y 6
raciones al día.
f) Engorde: Está fase comprende la crianza de la tilapia desde los 80 gramos. Generalmente
se realiza en estanques de 1000 a 5000 m2, con densidades entre 1 a 30 peces por m2. En
densidades mayores de 12 animales por m2, es necesario contar con sistemas de aireación
o con alto porcentaje de recambio de agua (40 a 50%). En esta etapa, por el tamaño del
animal, ya no es necesario el uso de sistemas de protección anti pájaros. Los peces son
alimentados con contenidos balanceados de 30 o 28% de proteína, dependiendo de la clase
de cultivo (extensivo, semi-intensivo o intensivo), temperatura del agua y manejo de la
explotación. Se sugiere suministrar entre el 1.2% y el 3% de la biomasa distribuida entre 2
y 4 dosis al día. (MANUAL DE CRIANZA DE LA TILAPIA ROJA , 2011)
TRATAMIENTO BIOLÓGICO
El objetivo de un tratamiento secundario es remover la DBO soluble que escapa a un tratamiento
primario, además de remover cantidades adicionales de solidos suspendidos. Estas remociones se
efectúan fundamentalmente por medio de procesos biológicos que consisten en la estabilización
de la materia orgánica contaminante, mediante la acción de una biomasa activa, especialmente
bacterias.
Estas actúan a través de procesos de absorción biológica, mecanismo que efectúan las bacterias a
través de su membrana citoplásmica, con reacciones bioquímicas catalizadas por enzimas, que
permiten utilizar los sólidos disueltos como fuente de energía, de tal manera que una vez
aprovechados, son transformados en sólidos mineralizados o estabilizados. Los microorganismos
convierten entonces la materia orgánica biológicamente degradable en CO2 y H2O y nuevo material
celular; los compuestos orgánicos constituyen de este modo el alimento básico de los
microorganismos.
Además de estos dos ingredientes básicos, microorganismos - materia orgánica biodegradable, se
necesita además un buen contacto entre ellos, la presencia de un buen suministro de oxígeno,
además de otras condiciones favorables como lo son temperatura, pH y un tiempo de contacto
adecuado. (Alvaro Orozco Jaramillo, 1989)
Los principales procesos biológicos aplicados al tratamiento de agua residual se dividen en cinco
grandes grupos:
• Procesos aerobios: procesos de fangos activados, lagunas aireadas, digestión aerobia,
filtros percoladores, filtros de desbaste, sistemas biológicos rotativos de contacto o
biodiscos (RBC), reactores de biopelicula en cama móvil, biofiltros activados.
• Procesos anóxicos: Desnitrificación con cultivo en suspensión, y la desnitrificación de
película fija.
• Procesos anaerobios: Digestión anaerobia, proceso anaerobio de contacto (UASB), filtro
anaerobio, y lecho expandido.
• Procesos anaerobios, anóxicos o aerobios combinados: Proceso de una o varias etapas.
• Procesos en estanques o lagunajes: Lagunas aerobias, lagunas facultativas, lagunas
anaerobias y lagunas de maduración o terciarias. Estos procesos en estanques o lagunajes
se pueden incluir también en los procesos mencionados.
De acuerdo con la forma en que las bacterias utilizan el oxígeno para la realización de sus
funciones metabólicas, pueden ser aeróbicas, anaeróbicas y facultativas. Las primeras (aeróbicas)
son aquellas que requieren del oxígeno en forma molecular para poder respirar, esto es, oxígeno
disuelto en el agua. Las segundas, anaeróbicas, no requieren de oxígeno molecular disuelto en el
agua, sino que lo toman directamente de la materia orgánica que utilizan como fuente de
alimentación. Las facultativas, pueden vivir en presencia o ausencia de oxígeno disuelto,
comportándose como aeróbicas o anaeróbicas según sea la situación en que estén inmersas (López,
2008).
Filtración a presión
Los filtros a presión funcionan igual que los de gravedad y se emplean en plantas pequeñas. La
única diferencia entre ambos consiste en que, en los filtros a presión, la operación de filtrado se
lleva a cabo en un depósito cerrado, bajo condiciones de presión conseguidas mediante bombeo.
Los filtros a presión suelen funcionar con mayores pérdidas de carga máximas admisibles, lo cual
conduce a ciclos de filtración más largos y menores necesidades de lavado.
El eje del cilindro puede ser vertical u horizontal. Los filtros de este modelo deben utilizarse donde
el agua cruda se suministra bajo presión y donde se desea filtrar y entregar el agua sin bombeo
adicional. El caudal de filtración en estos filtros se puede considerar constante. (Calviño, 2007)
Amoniaco
El amoníaco como compuesto natural o sintético se puede encontrar tanto en aguas superficiales
como subterráneas. Sin embargo, cuando su concentración es superior a los límites permisibles de
calidad para el agua potable (0.5 mg/L como NH3, indica contaminación con importantes
implicaciones en los recursos hídricos, tales como:
• Causa toxicidad para peces y vida acuática.
• A pH alcalino provoca la reducción de los niveles de oxígeno disuelto en el agua receptora
al oxidarse el N-NH4 + en N-NOx
• Interfiere en la desinfección del agua, principalmente la de tipo potable, al reaccionar el N-
NH4 + con el cloro, disminuyendo la efectividad de la cloración.
• El amoníaco puede contribuir al crecimiento excesivo de algas, promoviendo la
eutroficación acelerada cuando se haya también como N-NO3 - .
• Produce la metahemoglobinemia en infantes en sus formas oxidadas NOx.
• Provoca la corrosión de ciertos metales y materiales de construcción.
Producción de amonio
Es un producto de la excreción, orina de los peces y descomposición de la materia (degradación
de la materia vegetal y de las proteínas del alimento no consumido). El amonio no ionizado (forma
gaseosa) y primer producto de excreción de los peces, es un elemento tóxico.
La reacción que ocurre es la siguiente:
𝑁𝐻3 + 𝐻2𝑂 → 𝑁𝐻4𝑂𝐻 → 𝑁𝐻+ + 𝑂𝐻4
−
La toxicidad del amonio en forma no ionizada (NH3), aumenta cuando la concentración de oxígeno
disuelto es baja, el pH indica valores altos (alcalino) y la temperatura es alta. Cuando los valores
de pH son bajos (ácidos), el amonio no causa mortalidades. (Manual de Crianza De La Tilapia
Roja, 2011)
Forma no ionizada
Forma toxica
Producto de excreción
de los peces
Degradación de la
materia orgánica
Su velocidad de
conjugación con el
agua depende el pH.
Forma ionizada
Forma no toxica
2.3. MARCO CONCEPTUAL
La Piscícola Bonanza tiene asiento en una finca dedicada a la producción y comercialización de
tilapia roja, constituyéndose en una de las más grandes que se encuentra en el departamento del
Meta, cuenta con 90 hectáreas, las cuales se encuentran divididas en las diferentes etapas de la
producción de tilapia. Se encuentra ubicada en el área rural del municipio de San Martin, Meta,
localizada en las coordenadas de latitud 3ª 46’ 08.0” N y longitud 73ª 38’ 19.1” W.
A continuación, se mencionan las etapas con las que cuenta la finca piscícola Bonanza para la
producción de tilapia roja, la descripción detallada de este proceso se describe en el diagnóstico
ambiental realizado para la presente investigación. Teniendo en cuenta la identificacion y analisis
de estas etapas.
Ilustración 1 Etapas en el proceso de cría de tilapia roja.
Fuente: Autores
Etapas en el proceso de la cria de tilapia roja
1. Siembra de reproductores
2. Recolección de semillas
3.Proceso de reversion
4. Levante 5. Engorde
2.4. MARCO LEGAL
Decreto 1076 de 2015: Por medio del cual se expide el Decreto Único Reglamentario del Sector
Ambiente y Desarrollo Sostenible.
Es una compilación de las normas expedidas por el Gobierno Nacional en cabeza del presidente
de la República, en ejercicio de las facultades reglamentarias otorgadas por el numeral 11 del
artículo 189 de la Constitución Política.
En materia ambiental se compilaron en un solo decreto aproximadamente 1650 artículos que se
encontraban dispersos en 84 decretos reglamentarios. El decreto contiene tres Libros el primero
de ellos referente a la Estructura del sector ambiental, el segundo al régimen reglamentario del
sector ambiente y el tercero a disposiciones finales.
El segundo libro se organiza en 11 títulos, que contienen los diferentes temas regulatorios tales
como Biodiversidad, Gestión ambiental, Aguas no marítimas, Aguas Marítimas, Aire, Residuos
peligrosos, Gestión institucional, Instrumentos financieros, económicos y tributarios y Régimen
sancionatorio. (MINAMBIENTE, 2017)
Decreto 3930 de 2010: Establece las disposiciones relacionadas con los usos del recurso hídrico,
el Ordenamiento del Recurso Hídrico y los vertimientos al recurso hídrico, al suelo y a los
alcantarillados.
En el artículo 12 se establece el uso del recurso hídrico para pesca, maricultura y acuicultura. Lo
cual se entiende para su utilización en actividades de reproducción, supervivencia, crecimiento,
extracción y aprovechamiento de especies hidrobiológicas en cualquiera de sus formas, sin causar
alteraciones en los ecosistemas en los que se desarrollan estas actividades.
Por otro lado, se establece todo lo relacionado con el permiso de vertimientos, ya que toda persona
natural o jurídica cuya actividad o servicio genere vertimientos a las aguas superficiales, marinas,
o al suelo, deberá solicitar y tramitar ante la autoridad ambiental competente, el respectivo permiso
de vertimientos. (MINAMBIENTE, 2017)
Decreto 0631 de 2015: Por lo cual se establecen los parámetros y valores límites máximos
permisibles en los vertimientos puntuales a cuerpos de agua superficial y se dictan otras
disposiciones.
El capítulo VII hace referencia a las actividades industriales, comerciales, o de servicios diferentes
a las contempladas en los capítulos V Y VI con vertimientos puntuales a cuerpos de agua
superficial.
Según el artículo 15. Parámetros fisicoquímicos y sus valores límites máximos permisibles en los
vertimientos puntuales de aguas residuales no domesticas ARnD para las actividades industriales,
comerciales, o de servicios.
RAS 2000 Título E: El ministerio de desarrollo económico en la resolución 1096 de 2000 adopta
el RAS como el documento técnico que fija los criterios básicos y requisitos mínimos que deben
reunir los diferentes procesos involucrados en la conceptualización, el diseño, la construcción, la
supervisión técnica, la puesta en marcha, la operación y el mantenimiento de los sistemas de
tratamiento de aguas residuales.
3. METODOLOGÍA
• Fase l: Diagnóstico ambiental
1. Determinación de la línea base característica del lugar.
Se comenzó la investigación caracterizando la zona de estudio (finca piscícola Bonanza), teniendo
en cuenta la ubicación geográfica del lugar, el uso del suelo, el aspecto hidrológico, la actividad
económica, las áreas de influencia directa e indirecta, entre otros.
2. Recolección de información sobre el proceso de producción de tilapia roja en la finca
piscícola Bonanza
Se estudió el proceso de producción de tilapia roja que se desarrolla en la finca piscícola Bonanza,
en el cual se identificaron las fases de producción, los insumos necesarios para el proceso, los
impactos generados por esta actividad, el tratamiento y mantenimiento del sistema de producción.
3. Toma de muestra de agua en la fase crítica (reversión).
Se realizó el muestreo correspondiente con el fin de evaluar la calidad de este tipo de agua. Para
la correcta toma de muestra del agua, se tuvo en cuenta aspectos importantes sobre el seguimiento
de la muestra para que sea representativa del lugar, uno de ellos es seguir un control y seguimiento
de la muestra por medio de una cadena de custodia.
4. Caracterización fisicoquímica del agua.
Se evaluaron parámetros fisicoquímicos (DBO5, DQO, Amonio, Nitritos, Nitratos, solidos
suspendidos totales (SST), solidos sedimentables (SSED), pH, temperatura, oxígeno disuelto,
entre otros), los cuales tienen una influencia directa en la calidad del agua presentada en la fase
crítica, además de representar indicadores sobre el grado de contaminación que se presenta en los
vertimientos que llegan al cuerpo de agua más cercano.
Ilustración 2 Diagrama de flujo de la fase I.
Fuente: Autores
• Fase ll: Prueba piloto del sistema de tratamiento y dimensionamiento del mismo.
1. Determinación de las propiedades del proceso biológico y de la zeolita para la remoción
de carga contaminante.
Se describen las propiedades físicas y químicas del proceso biológico y la zeolita, como
alternativas para la remoción de carga contaminante del agua. Identificando los beneficios de cada
uno de estas alternativas frente al tratamiento de aguas contaminadas.
2. Análisis fisicoquímico del agua.
Con base a la caracterización fisicoquímica y microbiológica del agua, se realizó un análisis sobre
los impactos que generan la presencia de contaminantes que sobrepasan la norma de vertimientos
(Resolución 0631 de 2015), identificando las cargas contaminantes que requieren tratamiento para
mejorar la calidad del recurso hídrico.
3. Evaluación de un sistema piloto para el tratamiento biológico y de filtración con zeolita
Se determinó el tipo de sistema de tratamiento biológico más adecuado, con el fin de disminuir la
carga orgánica presente en el agua, teniendo en cuenta las altas concentraciones de materia
orgánica presentes en la fase de reversión. Con base a la concentración de amonio encontrada en
el agua dentro de la fase de reversión, se evaluó la cantidad eficiente de zeolita necesaria para
remover la carga contaminante presente en el agua.
4. Balance de cargas
A partir del análisis realizado sobre la carga contaminante presente en el agua, se realizó un balance
de cargas el cual determino las diferentes eficiencias de las unidades posibles a implementar las
cuales fueron suficientes para cumplir con los requerimientos de la resolución 0631 de 2015.
5. Dimensionamiento del sistema de tratamiento para la remoción de carga contaminante.
Teniendo en cuenta el análisis sobre la contaminación del agua presente en la fase de reversión
dentro de la producción de tilapia roja, se determinó el sistema de tratamiento biológico y con
zeolita que se implementó para disminuir la carga orgánica y de amonio, con el fin de obtener un
agua en condiciones aceptables para reutilizarse dentro del proceso.
Ilustración 3 Diagrama de flujo fase II.
Fuente: Autores
Fase lll: Evaluación del potencial de recirculación del agua
1. Análisis de indicadores de gestión
Se identificaron y evaluaron indicadores que permiten evaluar el potencial que tiene el agua tratada
para ser recirculada dentro del mismo proceso de producción, específicamente en la fase de
reversión.
2. Propuesta económica
Se establecieron los costos del sistema de tratamiento diseñado para la piscicultura Bonanza, los
cuales fueron determinados según las dimensiones establecidas y el uso de cada uno de los
productos para la reducción de carga contaminante en el agua.
Ilustración 4 Diagrama de flujo fase III
Fuente: Autores
4. DIAGNÓSTICO AMBIENTAL
4.1. LÍNEA BASE
La finca piscícola Bonanza se localiza en el municipio de San Martin, Meta. Por tal razón, se
realizó la caracterización de la zona de estudio, teniendo en cuenta la ubicación geográfica
del lugar, el uso del suelo, el aspecto hidrológico, la actividad económica, las áreas de
influencia directa e indirecta que se va a tener en la investigación, entre otros.
4.1.1. Localización
El área de estudio de la investigación se centra en el municipio de San Martin, Meta y
específicamente en la Vereda La Pascualera en donde se encuentra ubicada la finca piscícola
Bonanza. En la Ilustración 5 se muestra la localización espacial del municipio de San Martin
de los Llanos y en la Ilustración 6 se presenta la ubicación de la finca piscícola Bonanza, con
coordenadas de 3° 46’ 08” Latitud Norte y 73° 38’ 19.1” de longitud oeste.
Ilustración 5 Localización espacial del municipio de San Martin de los Llanos
Fuente: (Desarrollo, 2015)
Ilustración 6 Localización espacial de la finca piscícola Bonanza.
Fuente: Google Earth
El municipio de San Martín se encuentra ubicado geográficamente al Centro Occidente del
Departamento de Meta, está localizado a los 03º 41' 40" de latitud norte y a los 73º 41' 37"
de longitud oeste. En la tabla 1 se presenta la información más relevante del municipio que
se tuvo en cuenta para el análisis.
Tabla 1.Caracterización general del municipio.
Fuente: (Desarrollo, 2015)
4.1.2. Clima
Tomando como referencia la estación meteorológica “El Barbascal” del IDEAM, ubicada en
la zona rural del municipio de San Martin de los Llanos, la temperatura promedio anual del
municipio de San Martín de los Llanos fluctúa entre 25°C y 28ºC con un régimen de
precipitaciones de tipo monomodal, es decir, un periodo largo de lluvias (marzo a noviembre)
y un periodo corto de sequía (diciembre a febrero), siendo el mes de mayo el más lluvioso y
diciembre el de mayor sequía, de acuerdo al registro histórico de 10 años (Desarrollo, 2015).
4.1.3. Oferta y demanda hídrica
San Martin de los Llanos es considerado como una zona productora de agua, porque se
encuentra bañado por varios arroyos, caños y ríos, que conforman la cuenca del río Ariari y
el Meta. El rio Manacacias, límite geográfico natural con los municipios de Puerto Lleras y
Mapiripán, nace y recorre gran parte del municipio, es el principal afluente del río Meta.
Complementa su potencial hídrico con los caños Camoa, Congo, Cumaral, Melua, Iraca,
Humadea, Maracaibo, Rubiano, Garibay y Chunaipo.
El caño Camoa nace antes que inicie el casco urbano. Igualmente, los caños Garibay y
Chunaipo los cuales cruzan gran parte del municipio. En época de invierno donde se
presentan fuertes lluvias se presentan inundaciones especialmente en las veredas Alto
Rubiano, Bajo Camoa afectada por el río Humadea y la vereda la Camachera por el
explayamiento del río Ariari (Desarrollo, 2015).
4.1.4. Economía
San Martín ha basado su economía en la producción de ganado para el consumo local,
regional y nacional, durante la historia del municipio se encuentra que además de la
explotación bovina ha sido tradicionalmente productor de arroz, sin embargo, esto ha ido
cambiando debido a la introducción de nuevos cultivos como la palma de aceite y la patilla.
Datos registrados en el informe de coyuntura Evaluaciones Agropecuarias de la Secretaría
de Agricultura y Ganadería del Meta, el inventario bovino a 2007 a nivel departamental era
de 1.495.820 cabezas, y el municipio de San Martín se posicionaba como el segundo
productor con 161.620 después de Puerto López. Esta tendencia ha permanecido y para el
año 2011 San Martín contaba con un inventario de 164.300 animales (Llanos, 2012).
A nivel nacional, el departamento del Meta es el segundo productor piscícola de tilapia con
el 42% de la producción. Para la producción de camarón, los departamentos de Sucre y
Bolívar en la Costa caribe representan el 95% de la producción nacional y en la costa pacífica
el departamento de Nariño, con una producción de camarón de 390 toneladas.
En Colombia el sector de la acuicultura, representado por piscicultura y camaronicultura
presentó un crecimiento en la producción para el año 2012 del 9% y el 1% respectivamente,
pasando de 74.159 toneladas en el 2011 a 80.609 en el 2012 en piscicultura y en camarón de
8.463 en el 2011 a 8.455 en 2012 respectivamente (Soto, 2015).
4.1.5. Demografía
El municipio San Martín de los Llanos se caracteriza por presentar un crecimiento
poblacional constante. Para el periodo 1998 a 2006 tuvo una tasa de crecimiento promedio
del 1,41%. Entre los años 2006 y 2014 presentó un crecimiento promedio de 1,45%; se
calcula un crecimiento poblacional al 2019 de 1,23% anual.
Con relación a la población del Meta, se aprecia un crecimiento constante especialmente en
las cabeceras de los municipios, lo que conlleva a mantener el incremento de la población.
Sin embargo, la población ubicada en los demás territorios no creció al mismo ritmo y su
evolución no fue tan significativa (Desarrollo, 2015). m3
4.1.6. Infraestructura Vial
Infraestructura Vial Urbana
El municipio de San Martín cuenta con una longitud de vías en la cabecera urbana de 64.62
Km, de los cuales el 64.9% se encuentran pavimentados de la siguiente manera:
• Pavimentos rígidos con concreto hidráulico de 25 km, el cual se encuentra
actualmente en regular estado debido a la falta de mantenimiento, por el soporte de
cargas superiores a su diseño inicial, acciones mecánicas y por el cumplimiento de su
vida útil.
• Pavimentos flexibles con concreto asfaltico de 12,34 km, predominan en los
corredores viales de accesos a barrios periféricos, éstos se encuentran en buen estado.
• Pavimentos flexibles en mezcla en vía de 4,33 km, predominan en calles periféricas
del municipio, se encuentran en regular estado. Es necesario implantar un plan de
recuperación con el fin de detener su deterioro.
• Sin pavimento 22,95 km.
Infraestructura Vial Rural
A nivel rural el municipio cuenta con vías veredales con una longitud superior a 560 km, las
cuales se encuentran en condiciones altamente precarias.
El sistema vial rural consta de dos componentes; las vías principales que intercomunican las
veredas del municipio de San Martín entre sí y los municipios vecinos y los caminos
carreteables que comunican los diferentes predios; dichos caminos se encuentran demarcados
por el tránsito continuo de vehículos sobre el terreno natural sin la intervención de medios
mecánicos. Vías terciarias presentan una longitud de 260.09 km, algunas en buenas y otras
en regular estado.
El transporte intermunicipal es representado por buses, aero vans y taxis. En cuanto al sector
rural el transporte público no cuenta con las rutas necesarias para cubrir la necesidad de los
usuarios (Llanos, 2012).
4.1.7. Servicios públicos
Los servicios públicos básicos en San Martin, están garantizados, sin embargo, tienen que
ajustarse a la zona de expansión urbana. Igualmente, en la prestación del servicio de gas, se
presentan complicaciones en el momento de la conexión por el alto costo para los usuarios
(Desarrollo, 2015). En la Tabla 2 se muestra la síntesis de servicios públicos domiciliarios
que se prestan en el municipio de San Martin, Meta, teniendo en cuenta cobertura, suficiencia
y calidad, entre otras,
Tabla 2 Síntesis servicios públicos domiciliarios
Fuente: (Desarrollo, 2015)
4.2. PROCESO DE PRODUCCIÓN DE TILAPIA ROJA EN LA FINCA
PISCÍCOLA BONANZA
En la Piscícola Bonanza se encuentran 6 etapas para el proceso de producción de tilapia las
cuales se tratan a continuación:
4.2.1 Siembra de productores
Esta etapa cuenta con 2 estanques en los cuales se utiliza una relación de 2 machos por cada
3 hembras, aquí se debe tener en cuenta la relación de biomasa por m3 ya que esto puede
provocar la disminución de la reproducción.
Al momento que los huevos se encuentran en su etapa de fertilización las hembras colocan
sus huevos en la boca para el proceso de la incubación, proceso que tiene una duración de 6
días aproximadamente, donde la temperatura del agua debe estar en un rango de 27-28 °C.
En esta etapa los trabajadores constantemente realizan la lectura de parámetros como la
temperatura, el oxígeno disuelto y el pH con el fin de verificar que las condiciones del agua
sean las apropiadas.
4.2.2 Recolección de semillas
Cinco días después que han eclosionado los huevos, estas larvas son retiradas por medio de
un sistema de redes finas para ser llevados al proceso de reversión, el paso de estas larvas no
puede ser mayor a los cinco días ya que puede presentar un problema con la eficiencia de la
hormona.
4.2.3 Proceso de reversión
Este proceso consiste en que los alevinos se formen como machos, para lograr esto al
alimento concentrado que viene polvorizado se le mezcla con hormona masculina llamada
alfametiltestosterona, y se alimentan durante el primer mes de vida, entre más pequeño sea
el tamaño del alevino mucho mejor (1.4 cm) (Manual de Crianza De La Tilapia Roja, 2011)
En este proceso la Piscícola Bonanza cuenta con 8 piscinas cubiertas, las cuales tienen un
área de 120 m2 con una profundidad de 70 cm, donde la lámina de agua se encuentra a unos
Ilustración 7. Eclosión de los huevos.
Fuente: Autores
54 cm, cada piscina contiene un sistema de aireación con el fin de suministrar el oxígeno
necesario a los alevinos. Este proceso tiene una duración de 21 días por piscina.
4.2.4 Levante
En este proceso, los alevinos son llevados a estanques de tierra donde no cuentan con
suministro de aireación, estos estanquen presentan un recubrimiento para controlar la
depredación. La estadía de las tilapias en esta etapa depende de su masa ya que tiene se tiene
que encontrar entre 10 y 70 gramos. La piscícola cuenta con un total de 13 estanques para
llevar a cabo esta etapa.
Ilustración 8. Piscinas donde se lleva a cabo la etapa de reversión.
Fuente: Autores
4.2.5 Engorde
En este proceso, las tilapias son trasladadas del proceso de levante a estanques de tierra donde
no cuentan con suministro de aireación, estos estanquen cuentan con un recubrimiento para
controlar la depredación. La estadía de las tilapias en esta etapa depende de la masa ya que
se tiene que encontrar entre 70 y 80 gramos. La piscícola cuenta con un total de 22 estanques
para llevar a cabo esta etapa.
Ilustración 9.estanque de levante.
Ilustración 10. Estanque de engorde etapa final.
Fuente: Autores
Fuente: Autores
4.3 . CARACTERIZACIÓN FISICOQUÍMICA DEL AGUA.
Teniendo en cuenta el proceso de producción que se realiza dentro de la piscícola Bonanza,
se identificó la necesidad de realizar un tratamiento al agua presente en el proceso de
reversión, debido a que es en la fase donde la producción de carga orgánica y compuestos
nitrogenados es la más elevada, además de que es una fase crucial en el desarrollo de los
alevines.
Por tal razón, se realizó una caracterización fisicoquímica al agua de las piscinas en la fase
de reversión dentro de la producción de tilapia roja (Tabla 5 y Tabla 6). Se determinaron
parámetros esenciales al momento de analizar la calidad del agua según la actividad acuícola.
El muestreo se realizó de forma aleatoria en una de las piscinas con edad avanzada de
producción. Las variables a analizar se determinaron in-situ y ex situ, como son pH,
temperatura, oxígeno disuelto, sólidos sedimentables, nitritos, nitratos, amonio, DBO5, DQO,
grasas y aceites, sólidos suspendidos totales, sólidos volátiles, sólidos disueltos, sulfatos y
fosfatos.
4.3.1 Toma de muestra de agua en la fase crítica (reversión).
Envase, preservación y almacenamiento
Para la toma de muestra de agua en la fase crítica, se utilizaron recipientes preservados
adecuadamente para cada analito de acuerdo con lo establecido por el Standard Methods
22th, según se relaciona en la Tabla 3.
Tabla 3. Almacenamiento, preservación y conservación de las muestras
PARÁMETRO TIPO DE
ENVASE
CAPACIDAD
DE ENVASE PRESERVACIÓN
TIEMPO DE
VIGENCIA
Fisicoquímico Frasco plástico 2000mL Refrigeración 7 días
Grasas y
Aceites
Vidrio boca
ancha 500 mL
1 mL de ácido
sulfúrico-Refrigeración 28 días
DQO Vidrio ámbar 500mL 1 mL de ácido
sulfúrico-Refrigeración 28 días
DBO5 Vidrio ámbar 1000mL Refrigeración 48 horas
Fuente: Standard Methods 22th
Cada uno de los recipientes utilizados conto con su etiqueta, la cual identifico la muestra
según su origen y características, por ejemplo: Número planeación, tipo de muestra, fecha,
identificación del punto de muestreo, número de muestra, hora, análisis a realizar,
preservación y responsable de la toma. Esto se diligencio para facilitar la labor durante el
muestreo y su posterior análisis, evitando así confusiones o pérdidas de muestra.
Tanto el material de muestreo (baldes, jarras, agitadores) como los recipientes no
preservados, fueron purgados tres veces con el mismo tipo de agua en estudio.
Los recipientes con la muestra tomada se almacenaron permanentemente en neveras térmicas
con pilas de hielo. La muestra se transportó manteniendo la cadena de frío hasta su llegada
al laboratorio, con el objetivo de evitar cualquier alteración o pérdida en los componentes
originales de la muestra.
Muestras Fisicoquímicas
Para la toma de muestras fisicoquímicas se realizó el siguiente procedimiento:
• Purgar tres veces los baldes y los recipientes auxiliares.
• Aforar el punto.
• Tomar la muestra en el balde, agitar suavemente en rotación de acuerdo con las
manecillas del reloj.
• Llenar los recipientes que no necesitan preservante, previamente purgados 3 veces.
• Llenar los recipientes que tienen preservante, sin que se riegue el preservante.
• Colocar los envases en la nevera y refrigerar inmediatamente.
Descripción de la toma de muestra
1. Se ubicaron los puntos de muestreo y posteriormente se organizaron los respectivos
equipos y materiales de campo (conos imhoff, soporte universal, pH-metro, frascos
etc.).
2. Se determinaron las coordenadas geográficas por medio del GPS y luego se realizó
la calibración de los equipos de campo (pH-metro) usando soluciones estándares.
3. Se envasó la alícuota de la muestra, previamente tomada en un recipiente de 1000 mL
almacenándose en una nevera de poli estireno expandido “icopor” con pilas de hielo
para mantener un ambiente frio.
4. Se tomaron las variables "in situ" pH, sólidos sedimentables y temperatura. Para el
pH y temperatura se introdujo el electrodo del pH-metro dentro del vaso precipitado,
anotando los datos en los registros correspondientes- para la determinación de los
sólidos sedimentables, la muestra se dejó por un tiempo establecido de una hora en el
cono imhoff donde se realizó la lectura.
5. Finalmente, las muestras fueron transportadas y entregadas al laboratorio. donde se
inició inmediatamente con los análisis.
Mediciones en campo
Los parámetros “in-situ” medidos durante el muestreo fueron temperatura, pH, nitritos,
nitratos, amonio, oxígeno disuelto y sólidos sedimentables, según se relaciona en la Tabla 4.
Tabla 4 Parámetros medidos en campo (in situ)
PARÁMETRO UNIDADES EQUIPO
Temperatura °C Multiparametro HANNA HI 991301
pH Unidades Multiparametro HANNA HI 991301
Nitritos mg/l Photometer PF-3 MACHEREY-
NAGEL 934 602
Nitratos mg/l Photometer PF-3 MACHEREY-
NAGEL 934 602
Amonio mg/l Photometer PF-3 MACHEREY-
NAGEL 934 602
Oxígeno disuelto mg/l Medidor de oxigeno HI 9146
Solidos
sedimentables ml/l Cono Imhoff
Fuente: Autores
4.3.2 Resultados in-situ y ex-situ
A continuación, se presentan los resultados obtenidos de los análisis de agua en la fase de
reversión en la producción de tilapia roja. Estos resultados se encuentran en la Tabla 5 y
Tabla 6.
Tabla 5. Resultados parámetros in-situ y comparación bajo la resolución 0631 de 2015
PARÁMETROS IN-SITU
Efluente del proceso de reversión - Cría de tilapia roja
Parámetros Método Unidad Valor
Resolución
0631 de 2015
Cumple o No
Cumple
pH Electrométrico S.M.
4500 H+B
Unidades 7,25 6,0 - 9,0 Cumple
Oxígeno
Disuelto
Galvanométrico
S.M. 2810
mg/l 4,06 NA NA
Conductividad Electrométrico S.M.
2510 B
mS 0,87 NA NA
Color aparente
S.M. 2120B
Colorimetría óptico
– visual
UPC 80
Análisis y
reporte
NA
Temperatura Termométrica S.M.
2550 B
°C 26,3 40 Cumple
Fuente: Autores
Tabla 6. Resultados parámetros Ex-situ y comparación bajo la resolución 0631 de 2015
PARÁMETROS EX SITU
Efluente del proceso de reversión - Cría de tilapia roja
Parámetros Método Unidad Valo
r
Resolución 0631
de 2015
Cumple o
No
Cumple
Demanda
Química de
Oxigeno (DQO)
Reflujo Cerrado
lectura
fotométrica
mg/lt O2 390 150 No
cumple
Demanda
Biológica de
Oxigeno
(DBO5)
Respirometria mg/lt O2 172 50 No cumple
Grasas y
Aceites
Extracción de
solventes mg/lt 80 10 No cumple
Turbiedad Nefelómetro
S.M. 2130 B NTU 6,73 NA NA
Dureza Total
Complexometric
o con EDTA
S.M.2340C
mg/lt
CaCO2 26,5
Análisis y
reporte NA
Alcalinidad
Total
Complexometric
o S.M.2320-B
mg/lt
CaCO2 57,5
Análisis y
reporte NA
Compuestos nitrogenados
Amonio (NH3)
Determinación
fotométrica como
indofenol
mg/l 3 Análisis y
reporte NA
Amoniaco
(NH4)
Determinación
fotométrica como
indofenol
mg/l 3 Análisis y
reporte NA
Nitritos (NO2) Diazotacion LR mg/l 2,8 Análisis y
reporte NA
Nitratos (NO3) Dimetilfenol HR mg/l 22 Análisis y
reporte NA
Otros iones
Sulfatos (SO4)
Determinación
fotométrica de
enturbiamiento
como sulfato de
bario
mg/l 12 250
Cumple
Fosfatos (PO4)
Determinación
fotométrica como
azul de
molibdeno tras
hidrólisis ácida y
oxidación a 100-
120 °C
mg/l 0,15 Análisis y
reporte NA
Fuente: Autores
Se realizó la evaluación del cumplimiento de los límites máximos permisibles para los
parámetros establecidos en la Resolución 0631 de 2015 del Ministerio Del Medio Ambiente
Y Desarrollo Sostenible – capitulo VII, artículo 15, parámetros fisicoquímicos y sus valores
límites máximos permisibles en los vertimientos de agua residual no domestica ARnD para
las actividades industriales, comerciales o de servicios, diferentes a las contempladas en los
capítulos V y VI con vertimientos puntuales a cuerpos de agua superficial, los parámetros
pH, temperatura, DBO, DQO, GYA, SST. SSED y sulfatos, otros parámetros como color
aparente, dureza, alcalinidad, nitritos, nitratos, amonio y fosfatos también cumplen con la
norma, debido a sus bajas concentraciones ya que en la resolución se establece como análisis
y reporte. Los demás parámetros establecidos en el capítulo VII, artículo 15. Como lo son
metales pesados, hidrocarburos no se realizaron debido a que el agua residual a tratar no
contiene estos parámetros por la actividad en que se encuentra.
Teniendo en cuenta los resultados obtenidos, se puede identificar que el agua, en esta fase,
tiene un pH neutro en su resultado de 7.25 unidades, esto quiere decir que se encuentra dentro
del rango óptimo para el crecimiento de los alevines en los estanques (6.5 – 8.5). Es
importante mantener el pH dentro de este rango, ya que esto afecta el metabolismo y otros
procesos fisiológicos de los organismos de cultivo. Como, por ejemplo, puede crear estrés,
aumentar la susceptibilidad a enfermedades, disminuir los niveles de producción y causar un
pobre crecimiento y aún muerte. Este parámetro tiene una relación significativa con la
alcalinidad, debido a que la capacidad amortiguadora del pH en el agua está dada por los
iones carbonato y bicarbonato, los cuales representan la alcalinidad del agua y la dureza del
agua indica la habilidad de amortiguar los efectos de metales pesados tales como zinc o cobre,
los cuales son tóxicos para los peces. Teniendo en cuenta los datos obtenidos, tanto la
alcalinidad con una concentración de 57.5 mg/l CaCO2, como la dureza con una
concentración de 26.5 mg/l CaCO2, como se pude observar los resultados se encuentran
dentro del rango óptimo para los peces (50 – 150 mg/l), lo cual tiene relación directa con el
pH neutro que se presenta en este tipo de agua.
La temperatura que se presenta en la fase reversión la cual se encontró en 26°C es adecuada
para el correcto crecimiento de los alevines, ya que los peces se desarrollan mejor a una
temperatura entre 25 y 30 °C. Cabe resaltar que las altas temperaturas pueden ser
perjudiciales para los peces, principalmente porque la solubilidad del oxígeno en el agua y
su disponibilidad disminuye al aumentar la temperatura, afectando así su metabolismo y
crecimiento. Por lo tanto, la temperatura tiene una relación inversamente proporcional con el
oxígeno disuelto presente en el agua, el cual es uno de los parámetros más importantes y
esenciales para el monitoreo en acuicultura. Mantener buenos niveles de oxígeno disuelto
(OD) en el agua es esencial para una producción exitosa, ya que el Oxígeno (O2) tiene una
influencia directa en la ingesta de alimento, la resistencia a enfermedad y metabolismo. En
este caso se presenta una concentración de oxigeno de 4.06 mg/l O2 lo que indica que el
oxígeno se encuentra en niveles óptimos con base a que los niveles de oxígeno deben estar
por encima de 4 mg/l.
La demanda biológica de oxigeno (DBO) también tiene una relación importante con la
concentración de oxígeno disuelto en el agua, debido a que la Demanda Biológica de Oxígeno
(DBO5) es la cantidad de oxígeno disuelto necesario por los organismos biológicos aerobios
en el agua para descomponer el material orgánico presente a una temperatura constante
durante un período de 5 días. Por lo tanto, al tener una concentración alta de 172 mg/L DBO,
el oxígeno disuelto en las piscinas se va a ir agotando a medida que la DBO aumenta, es decir
son inversamente proporcionales. Por otro lado, al compararlo con el limite permisible para
la DBO en la Resolución 0631 de 2015, el vertimiento generado de esta fase no cumple con
el límite máximo permisible para DBO, por lo cual se debe realizar un tratamiento que
disminuya su concentración significativamente para no afectar los cuerpos hídricos
receptores de este tipo de vertimientos.
En cuanto a grasas y aceites se logra identificar que esta sobrepasado el límite máximo
permisible, esto se debe al tipo de alimentación que tienen los alevines y su disposición
dentro del agua, por lo tanto, se debe tener en cuenta para el tratamiento y así disminuir sus
concentraciones.
La turbiedad limita la habilidad de los peces para capturar el alimento y por consiguiente éste
podría ir al fondo del estanque incrementando la cantidad de materia orgánica en
descomposición, lo que va en detrimento del oxígeno disuelto. En este caso la turbiedad
presenta una concentración de 6,73 NTU, lo que indica que no se tiene este tipo de problemas,
pero es importante controlarla periódicamente.
Los compuestos nitrogenados se presentan como amonio (NH4) con una concentración de
3mg/l, los nitritos (NO2) con una concentración de 2.8 mg/l y los nitratos (NO3) con una
concentración de 22 mg/l, donde por medio de estos resultados se determinó que no están
cumpliendo ya que debe mantener una concentración por debajo de 0,50 mg/L, pues a un pH
básico el amonio cambia su forma de NH3, que es más tóxico y en temperatura mayor que
26 °C puede ser letal para los peces. Por esta razón, por los altos niveles de amonio, nitritos
y nitratos, se identifica la necesidad de un tratamiento que logre disminuir estas
concentraciones que afectan el buen desarrollo de los peces. Existe una relación importante
entre el amonio y el aumento del pH y temperatura, ya que estos incrementan el porcentaje
de amoníaco no ionizado y por consiguiente su toxicidad.
5. DETERMINACIÓN DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO
Teniendo en cuenta el análisis realizado al agua proveniente de la fase de reversión dentro
del proceso de producción de tilapia roja, se identifica la necesidad de realizar un tratamiento
específico, el cual logre disminuir o remover altas concentraciones de materia orgánica y
compuestos orgánicos.
Por esta razón, se analizaron diferentes sistemas de tratamiento que remuevan altas cargas
orgánicas. El tratamiento biológico presenta altas eficiencias para la depuración de las aguas
residuales con contaminantes orgánicos presentes en el agua. Esto debido a que los
tratamientos primarios tales como cribado, sedimentación y flotación únicamente permiten
la remoción de sustancias contaminantes en suspensión, las cuales por lo general representan
la menor fracción contaminante de las aguas residuales, en comparación con la fracción
soluble.
El proceso de tratamiento biológico consiste en el control del medio ambiente de los
microorganismos de modo que se consigan condiciones de crecimiento óptimas. Las
principales aplicaciones de estos procesos son: la eliminación de la materia orgánica
carbonosa del agua residual, medida como DBO, COT o DQO; la nitrificación; la
desnitrificación; la eliminación de fósforo; y la estabilización de fangos. (Elida Nodal
Becerra, 2000)
Teniendo en cuenta esto, se estudió un filtro biológico aerobio, en el cual las bacterias logren
degradar materia orgánica y compuestos orgánicos como nitritos, nitratos, sulfatos, entre
otros. Con el fin de que las cargas contaminantes en el efluente disminuyan
significativamente y de este modo mejore la calidad del agua, tanto para los peces como el
vertimiento que se genera dentro del proceso.
Las bacterias aerobias son aquellas que utilizan el oxígeno molecular disuelto en el agua,
como insumo para la reacción bioquímica de oxidación, a través de la cual se logra estabilizar
el sustrato (materia orgánica contaminante). Por lo tanto, al analizar cada uno de los tipos de
tratamientos biológicos aerobios que se pueden implementar en este caso, se determinó que
el Reactor de biopelicula en lecho móvil (Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR)) es el
sistema más adecuado para tratar el agua proveniente de la fase de reversión en la cría de
tilapia roja, con el fin de disminuir materia orgánica y compuestos orgánicos presentes en el
afluente.
5.1. REACTOR DE BIOPELÍCULA EN LECHO MÓVIL (MBBR)
El bioreactor de lecho móvil MBBR es un proceso biológico aerobio (presencia de oxígeno)
empleado para el tratamiento de aguas residuales. Este tratamiento consiste en la degradación
de la materia orgánica por parte de bacterias aerobias. La biomasa bacteriana crece sobre un
medio activado (p. ej., arena, camas de cerámica expandida), estos soportes se encuentran
sumergidos y en movimiento en el reactor biológico. El líquido que va a ser tratado y el
oxígeno necesario para la conversión aerobia se introducen en el reactor con una distribución
uniforme en el fondo. La velocidad a la cual se aplica el líquido es suficiente para fluidizar
el lecho. La velocidad de alimentación superficial del líquido a medida que pasa a través del
lecho fluidizado es suficiente para limitar el crecimiento de la biomasa en el medio de soporte
(Ron Crites, 2.000).
En este sistema las bacterias utilizan el oxígeno suministrado artificialmente para desdoblar
los compuestos orgánicos que a su vez son utilizados para su crecimiento. A medida que los
microorganismos crecen y son mezclados en el tanque de aireación, se aglutinan en los lechos
formando una masa activa de microorganismos.
Los soportes están hechos de un material con una densidad próxima a la densidad del agua
(1 g /cm3). Un ejemplo es polyetylene de alta densidad (HDPE) que tiene una densidad
próxima a 0,95 g / cm3. Los soportes se mezclan en el tanque por el sistema de aireación y,
por lo tanto, tendrán un buen contacto entre el sustrato en el agua residual afluente y la
biomasa en los portadores.
El aire es suministrado al tanque por medio de difusores localizados cerca del fondo del
tanque o también utilizando aireadores mecánicos superficiales. El agua residual es aireada
entre 6 y 8 horas cuando se trata de sistemas convencionales. Con el oxígeno suministrado al
tanque de aireación se deben mantener niveles mínimos de oxígeno disuelto = 2 mg/L
(Ramalho, 1998).
Para la investigación se analizó un bioreactor de lecho móvil (MBBR) de dos etapas en serie,
para cada etapa de utiliza un tipo de lecho diferente que actúa como soporte para el
crecimiento de la biomasa. En la Tabla 7 se presenta la descripción de cada uno de los
materiales utilizados.
Tabla 7 Tipo de lechos o soportes utilizados en cada reactor
REACTOR No. 1 REACTOR No. 2
Biopack
Relleno plástico para fijación de bacterias.
Por el diseño y el material utilizado en este
tipo de relleno, se logra una alta eficiencia
en cuanto a la fijación de las bacterias en
las aguas a tratar. Se ha comprobado que el
relleno sintético es óptimo en cuanto a la
superficie de contacto, costo, transporte,
impacto ambiental y eficiencia operacional,
garantiza una mayor reducción de los
compuestos orgánicos las superficies
interiores de la pieza son un medio
eficiente para el aprovechamiento de
soporte bacteriano.
• Unidades por m3 267
• Diámetro 186 mm
• Altura 50 mm
• Masa 75 gr
• Área superficial 1.678 cm2
Pall ring
Son cilindros con paredes ranuradas y
láminas internas, siendo el diámetro y la
altura de igual dimensión. Estas aberturas y
superficies interiores eliminan el efecto de
otros rellenos que impiden performances
satisfactorias en las columnas,
proporcionando un excelente contacto y
redistribución del agua contra todas las
superficies internas y externas. Se logra una
alta eficiencia en cuanto a la fijación de las
bacterias en las aguas a tratar
• Unidades por m3 1500
• Diámetro 50 mm
• Masa 8,5 gr.
• Área superficial 132, 4 cm2
Fuente: Autores
Por otro lado, el tipo de bacterias a utilizar dentro de los reactores es un factor importante,
debido a que son los responsables de la eliminación de la DBO carbonosa, la coagulación de
los sólidos coloidales no sedimentables, y la estabilización de la materia orgánica (Metcalf
& Eddy, 1996). Estos microorganismos convierten la materia orgánica carbonosa coloidal y
disuelta en diferentes gases y tejido celular.
En este caso, se utilizó un conjunto de bacterias denominadas Clean Fish, las cuales son un
agente biodigestor obtenido a partir de una formulación balanceada de cepas de
microorganismos seleccionados como bacilos licheniformis, bacilos subtilis megaterium,
entre otros. Esta mezcla ajustada de cepas cuenta con una concentración de 1,8x 108 unidades
formadoras de colonia por 100 ml.
Los principios de funcionamiento de estas bacterias son que absorben la materia orgánica
disuelta, absorben el amonio sin acumulación de nitratos y nitritos y disminuyen de forma
considerable la formación y presencia de bacterias fito patógenas, generando una
competencia entre por nutrientes y metabolitos activos.
Al ser Clean Fish un producto con nutrientes balanceados totalmente orgánicos, hacen que
las bacterias cuenten con una alta tasa de reproducción, generando así los metabolitos activos
y brindando la eficiencia estimada al producto. A continuación, se describen cada uno de los
microorganismos utilizados:
• Bacilo Licheniformis: Seleccionado por su efectividad en ambientes aerobios y
anaerobios y su gran producción de proteasa, amilasa y lipasa. Puede metabolizar más
de 30 carbohidratos diferentes.
• Bacilo Subtilis: Seleccionado por su gran producción de proteasa, amilasa y xilanasa.
Esta cadena funciona bajo condiciones normales de oxígeno.
• Bacilo Polimixa: De gran rendimiento en su producción de amilasa y proteasa. Es
también muy eficiente en niveles de oxígeno limitado.
• Bacilo Megaterium: Excelente producción enzimática de lipasa y proteasa. De muy
rápido crecimiento. También es un efectivo productor de celulasa para digestión de
materia vegetal y papel.
• Bacilo Amyloliquefaciens: Se desarrolla en condiciones aerobias y anaerobias
produciendo enzimas variadas. Metaboliza más de 30 carbohidratos diferentes.
• Bacilo Pumilus: Seleccionado por su extraordinaria producción de lipasa, proteasa,
celulasa y xilasa para la degradación de grasas, proteínas, residuos vegetales y papel.
Por otro lado, al analizar los resultados sobre la calidad del agua en la fase de reversión, se
identificó que el amonio en concentraciones mayores a 1.5 mg/L es tóxico para los
organismos acuáticos, especialmente para los peces. Debido a que el amoníaco predomina
en condiciones alcalinas y su toxicidad es más severa cuando existen descargas de agua con
pH elevado, o bien cuando hay fotosíntesis intensa provocando la disminución de los
bicarbonatos y la elevación del pH. (Semmens & Porter, 1979)
Por lo tanto, se identifica la importancia de incluir un tratamiento para la remoción del
amonio en el agua. Esto se puede lograr por medio de filtración con zeolita, ya que el
amoníaco como ion amonio es el contaminante nitrogenado que se encuentra con mayor
frecuencia en el agua, además de ser un producto natural de descomposición es un producto
industrial clave. (Dimova, Mihailov, & Tzankov, 1999)
5.2. FILTRACIÓN CON ZEOLITA
Las zeolitas son aluminosilicatos cristalinos, su estructura consiste en una red tridimensional
de tetraedros SiO4 y AlO4, con los átomos de silicio o aluminio en el centro, y los oxígenos
en los vértices. Estos tetraedros (unidad fundamental) se enlazan por sus átomos de oxígeno
originando estructuras poliédricas que constituyen las estructuras secundarias. La presencia
de AlO4 origina una deficiencia local de carga eléctrica la cual es neutralizada por los
denominados cationes de compensación, tales como Na+, K+, Ca2+, Sr2+, Ba2+, Mg2+, etc.
Los que le confieren la capacidad de actuar como intercambiadores iónicos. (V. Galvan,
Deluigi, Perino, & Vito)
El intercambio iónico es uno de los procesos recomendados, debido a que al tener un
intercambiador iónico selectivo para el tratamiento del nitrógeno amoniacal es más efectivo
para la remoción del mismo, este intercambiador lo tiene la zeolita clinoptilolita.
Se han identificado más de 40 zeolitas naturales, pero sólo siete de ellas se han encontrado
en cantidades explotables: la mordenita, la chabazita, la clinoptilolita, la erionita, la ferrerita,
la filipsita y la analcima. De éstas últimas, la clinoptilolita, la chabazita, la mordenita y la
erionita son las que se encuentran en mayor cantidad, además de estar con una razonable alta
pureza y disponibles como productos comerciales. (Bosch & Schifter, 1995)
Para la investigación se toma como parte del estudio, la zeolita de tipo clinoptilolita la cual
tiene alta capacidad de intercambio por su separación molecular, basada en el tamaño, la
configuración y la geometría de las principales aberturas de sus estructuras, en particular
aquellas con un momento dipolo permanente, los cuales ofrecen efectos de interacción que
no se encuentran en otros sólidos adsorbentes (Kirk-Othmer, 2004). En la Tabla 8 se presenta
la composición de la zeolita tipo clinoptilolita.
Tabla 8. Composición de la zeolita natural tipo clinoptilolita
Composición natural de la zeolita tipo clinoptilolita
Relación Si/Al 4.0-5.1
Moléculas De Agua Por Átomo De
Aluminio 3.0-3.5
Cationes Dominantes K, Na, Ca
Densidad (g/cc) 0.60-0.63
meq catión/ g zeolita 0.27-0.58
Fuente: (Vigil, 2008)
Las zeolitas del tipo clinoptilolita, permiten llevar a cabo tratamiento de agua en forma
mucho más eficiente y económica, gracias a sus diversas modificaciones catiónicas. En los
sistemas de filtración se pueden alcanzar niveles de purificación de aguas bastante notables
y logra no solo la remoción de amonio, sulfatos y fosfatos sino también la eliminación de
metales pesados.
Se debe resaltar que para el sector acuícola al momento de hacer pasar el agua residual por
los filtros que contienen una cama de zeolita, estas retienen el amonio (NH4+) a través de un
proceso de intercambio iónico. Es importante resaltar que la temperatura y el pH son dos
factores que influyen en el proceso del intercambio iónico.
5.2.1. Intercambio iónico de la zeolita
El proceso de intercambio iónico se produce cuando los iones retenidos a grupos funcionales
en una superficie solida por fuerzas electroestáticas se intercambian con iones de igual carga
provenientes de la disolución en la que el sólido está sumergido.
Se considera una propiedad importante de estos minerales, debido a que es el producto de la
sustitución isomorfa de los átomos de silicio de su estructura cristalina por otros átomos. En
el caso de las zeolitas, esta sustitución ocurre por átomos tetravalentes de aluminio, lo que
produce una carga neta negativa en la estructura que se compensa por cationes fuera de ella.
Estos cationes son intercambiables, de ahí la propiedad intrínseca de intercambio iónico que
también es una manifestación de su naturaleza de estructura cristalina micro porosa, pues las
dimensiones de sus cavidades y de los cationes que se intercambian determinan el curso del
proceso.
El comportamiento del intercambio iónico en las zeolitas depende de varios factores que
determinan una mayor selectividad en las zeolitas a determinados cationes:
• Naturaleza de los cationes en solución
• Temperatura
• Concentración de los cationes en solución
• Aniones asociados con los cationes en solución
• Solvente
• Estructura de la zeolita
• Topología de la red
• Densidad de la carga de red.
5.2.2. Selectividad
La selectividad es una propiedad de un medio de intercambio iónico; representa la actividad
preferente que el medio tiene para iones diferentes. Suele estar relacionada con la valencia.
Así, los compuestos con valencias elevadas, positiva o negativa, se intercambiarán de forma
preferente.
A concentraciones bajas y temperatura ambiente, los iones polivalentes tienen preferencia
sobre los iones monovalentes.
Generalmente, lo intercambiadores iónicos prefieren como contra-iones, aquellos que:
(Russell, 2012)
• Tienen una valencia mayor
• Son menores en volumen equivalentes
• Tienen mayor polarización
• Interaccionan más fuertemente con el grupo iónico fijo de la matriz; y participan
menos en combinación dentro de formulaciones complejas con los co-iones.
La selectividad de la clinoptilolita para remover amonio se debe a las propiedades
moleculares iónicas propias de su estructura. Existen diferencias en los grados de selectividad
en las zeolitas debido al tamaño de la criba iónica.
Estudios realizados determinaron que las isotermas de equilibrio para el amonio y otros
cationes comunes presentes en aguas residuales, mostraron la preferencia de la clinoptilolita
al ion amonio en primer lugar, así como para otros iones (Pb 2+, Cd2+, Zn2+ y Cu2+) con
excepción del potasio. (Ames, 1967)
5.2.3. Zeolita tipo clinoptilolita analizada
La zeolita utilizada en la remoción del amonio en la fase de reversión de la cría de tilapia es
un sustrato mineral ecuatoriano. Esta zeolita sódica fue utilizada para llevar a cabo el proceso
de adsorción catiónica en el agua.
Esta zeolita presenta una tasa de filtración de 2,4 m3/m2-hora. Tiene la capacidad de filtrar
partículas con tamaño menor a 5 micras. Los sedimentos son atrapados a través de la extensa
superficie del medio, filtra a mayor velocidad y con una retención superior de sedimentos
que con cualquier otro material filtrante, consiguiendo una mejor calidad de agua producida.
La naturaleza hidrofílica de la zeolita tiene flujos hasta de un 25% mayor por área filtrante.
Esta característica le permite purificar más agua con una menor inversión de capital.
Se debe utilizar en baterías de filtración de alta tasa, o sistemas de filtración lenta teniendo
presente que la determinación de la cantidad del producto depende del diseño del sistema de
filtración.
Ilustración 11. Zeolita tipo clinoptilolita utilizada.
Fuente: ISAPINHER S.A.S
Componentes:
• Oxido de silicio (SiO2 )
• Oxido de aluminio (Al2O3 )
• Oxido de titanio (TiO2 )
• Óxido de hierro (Fe2O3 )
• Oxido de sodio (Na2O)
6. DISEÑO DEL SISTEMA PILOTO DE TRATAMIENTO
El sistema de tratamiento que se propone tiene inicialmente un tanque de homogenización,
en el cual se igualan cargas contaminantes y caudales, para luego pasar al bioreactor de lecho
móvil (MBBR), en donde por acción de las bacterias adheridas al medio se logra disminuir
la materia orgánica y compuestos orgánicos, después el efluente pasa por un sedimentador
que retira el lodo proveniente del reactor, para que el agua clarificada llegue a un filtro de
arena, que elimina sólidos suspendidos que se encuentren en el agua y por último, pasa por
un filtro de zeolita, el cual, debido al intercambio iónico de la zeolita tipo clinoptilolita,
logre disminuir las concentraciones de amonio significativamente.
Basados en ingeniería básica se realizó el diseño del sistema de tratamiento para la etapa de
reversión en la piscícola Bonanza, donde se tuvieron en cuenta parámetros fundamentales
como: cargas orgánicas a tratar, el caudal, sólidos suspendidos y concentración de nitritos,
nitratos y amonio presentes.
Por otro lado se calculan variables como la cantidad de oxígeno requerido, tiempos de
retención lo cual ayuda al arranque y la operación del sistema, a continuación, se encuentra
el diseño para cada una de las unidades de tratamiento.
6.1. TANQUE DE IGUALACIÓN
Para el diseño del tanque de igualación se llevó a cabo la medición del caudal cada hora, con
el fin de determinar su volumen, y se logró determinar las dimensiones y el tiempo de
retención. El tanque de igualación se diseñó con el fin de:
• Minimizar y controlar las fluctuaciones del caudal y características variables de las
aguas.
• Amortiguar flujos transigentes (flujos pico de caudal o de características
fisicoquímicas específicas).
• Estabilizar los valores de pH.
• Brindar un flujo continuo al sistema de tratamiento.
CARACTERÍSTICAS DEL EQUIPO ELECTROMECÁNICO UTILIZADO
Por medio de la bomba sumergible se realizará la succión del agua con el fin de pasarla al
reactor biológico, para la selección de la bomba se tuvo en cuenta un caudal mayor al caudal
máximo diario el cual fue de 13.68 m3/h. para más detalles de la bomba ver anexo 10.
A continuación, se encuentra el registro de los caudales por hora, y el volumen determinado:
Tabla 9. Diseño del tanque de igualación
VOLUMEN DEL TANQUE DE IGUALACIÓN
Medición Caudal
(m3/h)
Volumen
(m3)
Volumen
Acumulado
(m3)
Caudal
Bombeo
(m3/h)
Volumen
Acumulado de
bombeo (m3)
Volumen
tanque
Balance
(m3)
1 13,68 13,68 13,68 15,0 15,000 -1,32
2 13,68 13,68 27,36 15,0 30,000 -2,64
3 13,68 13,68 41,04 15,0 45,000 -3,96
4 14,68 14,68 55,72 15,0 60,000 -4,28
5 13,68 13,68 69,40 15,0 75,000 -5,60
6 14,89 14,89 84,29 15,0 90,000 -5,71
7 14,85 14,85 99,14 15,0 105,000 -5,86
8 13,95 13,95 113,09 15,0 120,000 -6,91
9 13,68 13,68 126,77 15,0 135,000 -8,23
10 14,92 14,92 141,69 15,0 150,000 -8,31
11 13,68 13,68 155,37 15,0 165,000 -9,63
12 14,68 14,68 170,05 15,0 180,000 -9,95
13 14,68 14,68 184,73 15,0 195,000 -10,27
14 14,89 14,89 199,62 15,0 210,000 -10,38
15 13,68 13,68 213,30 15,0 225,000 -11,70
16 14,35 14,35 227,65 15,0 240,000 -12,35
17 13,68 13,68 241,33 15,0 255,000 -13,67
18 13,84 13,84 255,17 15,0 270,000 -14,83
19 14,68 14,68 269,85 15,0 285,000 -15,15
20 14,01 14,01 283,86 15,0 300,000 -16,14
21 13,68 13,68 297,54 15,0 315,000 -17,46
22 13,68 13,68 311,22 15,0 330,000 -18,78
23 14,98 14,98 326,20 15,0 345,000 -18,80
24 14,98 14,98 341,18 15,0 360,000 -18,82
Dato Mínimo -18,82
Volumen Max
tanque (m3) 21,00 Dato Max -1,32
Caudal de Diseño
(m3/h) 13,68 Valor Absoluto 17,50
Tiempo de
retención (h) 1,54
Sobredimensionamiento
(m3) 21,00
Fuente: Autores
Tabla 10, dimensionamiento del tanque de igualación
Fuente: Autores
6.2. BIORREACTOR DE LECHO MÓVIL (MBBR)
El tratamiento biológico está basado en la degradación de la materia orgánica, en este caso
con una carga diaria de 25.60 kg/día DBO5. Con base en el diseño establecido, se determinó
que el volumen necesario para este biorreactor es de 18 m3 , el cual contará con suministro y
distribución de aire (oxigenación) constituido por un soplador y una red de distribución en
tubería de PVC anclada al fondo del tanque la cual cuenta con 7 difusores de burbuja fina.
Unidad
m3
m
m2
m
m
Unidad
m
º
m
m
Dimensiones del tanque de igualación
Dimensiones del tanque de achique
0,25
Largo (l) - 0,80
Angulo - 65
Ancho (w) 0,83
Profundidad (h) -
Ancho (w) - 4,00
Largo (l) - 3,60
Parámetro Formula Valor
Profundidad (h) - 1,50
Área (A) 14,0
Volumen (Vl) - 21,00
Parámetro Formula Valor
+
En el sistema MBBR la base de cálculo de diseño se realizó a partir de información aportada
y conocida del agua residual a tratar como se presentan a continuación:
Tabla 11. Diseño del bioreactor de biopelicula de lecho móvil (MBBR)
MEMORIA DE CALCULO REACTOR DE BIOPELICULA DE LECHO MÓVIL
(MBBR)
Caudal máximo diario 3,8 LPS
Caudal máximo diario 13,68 m3/h
Caudal Máximo
Horario 3,8 LPS
Caudal Máximo
Horario 13,68 m3/h
Caudal diario 328,32 m3/día
Viene del tanque de almacenamiento
Ph 7,80 Unidades Unidades
GYA 68,00 mg/l 22,33 Kg/día
SST 296,67 mg/l 97,40 Kg/día
DBO 78,00 mg/l 25,61 Kg/día
DQO 41,00 mg/l 13,46 Kg/día
Sale del MBBR
pH 7,53
Unidades
Unidades Eficienci
a
glo
bal
GYA 13,60 mg/l 4,47 Kg/día 80% 80
SST 59,33 mg/l 19,48 Kg/día 80% 80
DBO 15,60 mg/l 5,12 Kg/día 80% 80
DQO 8,20 mg/l 2,69 Kg/día 80% 80
Eficiencia mínima
esperada 80
%
F/M 0,3
Kg
DBO/KgSS
VLM
Relación comida-microorganismos
Según el RAS debe estar entre 0,05 a 0,3
caudal 328,32 m3/día Calculado con base en el QMD
Remoción Si-So 0,06
Kg DBO/m3 Calculado para una descarga de
15mgDBO/l
SSLM 0,30
KgSSLM/m3día
Geometría del tanque Rectangu
lar
Largo del tanque 6 m
Ancho del tanque 3 m
Altura del tanque 1,12 m
Área del tanque 18 m2
Volumen del tanque 20,16 m3
Carga volumétrica
Real 1,02
Kg DBO/m3
Carga volumétrica
Real 1016,23
g DBO/m3
Tiempo de retención 1,47 hora
cantidad de biopack 2399 unidad
cantidad de pall ring 13500 unidad
REQUERIMIENTOS NUTRICIONALES C:N:P 100:5:1
Parámetro Existente Unidad Requerido Unidad Agregar
DBO 25,61 Kg/día 25,61 Kg/día 0
NH3 3,00 Kg/día 0,15 Kg/día -2,85
P 1,50 Kg/día 0,08 Kg/día -1,43
Carga orgánica de
Entrada 25,61
Kg/día
DBO
Carga orgánica de
Salida 5,12
Kg/día
DBO
Consumo DBO 20,49
Kg/día
DBO
Dotación de Aire 70,00
m3Aire/Kg
DBO
Cumpl
e
Según Romero Entre 45 a 90
m3Aire/KgDBO
Requerimiento de
Aire 1434,10
m3 Aire/día
Oxigeno Requerido 301,16 m3 O2/día
Flujo Másico de Aire 50657,07 CF/día
Flujo Másico de Aire 35,18 CFM
Carga orgánica de
Entrada 25,61
Kg/día
DBO
Eficiencia de
transferencia O2 10%
%
Concentración de O2 21% %
Densidad del aire 1,225 Kg/m3
Suministro de Aire 995,49 m3/día
Suministro de Aire 41,48 m3/Hora
Suministro de Aire 0,69 m3/min
Suministro de Aire 24,42 CFM
Consumo Unitario de
aire 3,03
m3/m3
Tasa de Transferencia 0,46 O2/MJ
Β 0,95 Adim
Concentración
Saturación 9,20
mg/L O2
Concentración
Operación O2 4,20
mg/L O2
Α 0,90 Adim
Θ 1,10 Adim
Temperatura del sitio 26,00 °C
Tasa Real de
Transferencia 0,36
kgO2/MJ
Potencia Requerida 70,76 MJ/día
Potencia Requerida 0,82 kW
Eficiencia del Equipo 85% %
Potencia de
Compresores 0,96
kW
Capacidad de transfer
* Und Pote 1,11
kgO2/kW
Nivel de Potencia 215,51 W/m3
cantidad de difusores 7,00
REQUERIMIENTO DE 02 PARA NITRIFICACIÓN
O2 Nitrificación 13,71 Kg O2/día 4.57*Lnox
Lnox
3
KgNH4-
N/día CALCULADO
Fuente: Autores
CARACTERÍSTICAS DEL EQUIPO ELECTROMECÁNICO UTILIZADO
Las sustancias orgánicas que se encuentran en el afluente y llegan al biorreactor de
biopelícula de lecho móvil en el cual se desarrollan todas las reacciones bioquímicas que
llevan a la disolución de las sustancias contaminantes, es allí donde se da el intercambio de
oxígeno entre la superficie líquida y la atmósfera, situación que en el sistema se da en un
reducido espacio y tiempo.
Debido a la cantidad de sustancias contaminantes el intercambio natural no satisface la
necesidad de oxígeno requerida por los microorganismos responsables del tratamiento y por
esto es necesario abastecer oxígeno al sistema desde el exterior por medio de equipos
especiales, como se ve reflejado en el diseño realizado esto con el fin de lograr la acción
depuradora de las bacterias aerobias el cual penetra significativamente en todos los poros del
lecho logrando así la degradación correcta de la materia orgánica. A continuación, se
encuentran las especificaciones del soplador necesario para el buen suministro de oxígeno:
(anexo 9)
• Soplador marca VAKUUM DRUCK
• Soplador de Canal Lateral o Regenerativo.
• Caudal en flujo abierto 60Hz: 102 m3/h [60 CFM]
• Máxima Presión a nivel del mar: +250 mbar [2,55 mca]
• Máximo Vacío a nivel del mar: -250 mbar
• Caudal a 100 mbar: 75 m3/h [44 CFM]
• Potencia Motor: 0,83kW [1,1HP] -- Velocidad:3485 rpm
• Rango de voltaje a 60Hz: 220-275 Δ / 380-480Υ V –
• Corriente a 60Hz: 3,75 Δ / 2,15 Υ A
• Diámetro Conexión: 11⁄4"
• Nivel de ruido a 60Hz: 61 dB(A)
• Masa: 15 kg
6.3. SEDIMENTADOR
El tanque de aireación y el tanque de sedimentación secundaria forman una unidad operativa
y se influencian entre sí. Los tanques de sedimentación secundaria tienen por objeto separar
el lodo activado de las aguas residuales depuradas biológicamente. El dimensionamiento,
diseño y dotación de los tanques de sedimentación secundaria deben hacerse de tal forma que
satisfagan los siguientes requisitos:
• Separar el lodo activado de las aguas residuales por medio de sedimentación.
• Concentrar y remover el lodo activado sedimentado para su retorno al tanque de
aireación
• Almacenar temporalmente el lodo activado que, como consecuencia de un mayor
caudal, especialmente durante épocas de lluvia, es desplazado del tanque de aireación.
A continuación, se encuentra el diseño realizado en la siguiente tabla:
Tabla 12. Diseño del sedimentador.
Fuente: Autores
Caudal Q m3/d V/t 328,32
Caudal Q m3/s 0,00
Carga de superficie Ѕₒ m3/m2*d Q/A 50,00
Carga sobre vertedero Ѕₒv m3/m2*d 250,00
Área de superficie A m2 Q/Ѕₒ 6,57
Ancho W m 1,50
Largo L1 m A/W 4,38
Distancia entre entrada y
pantalla difusora L2 m 0,70
Largo total L m L1+L2 5,08
Relación L/W R1 L/W 3,39
Profundo H m 1,50
Relación L/H R2 L/H 3,39
Volumen V m3 A*H 9,85
Velocidad Horizontal Vh m/s 0,17
Tiempo de retención t min V/Q 43,20
Altura máxima H` m H+0,1H 1,65
Altura de agua sobre
vertederoH2 m 0,01
Velocidad entre orificios Vo m/s 0,10
Área orificios Ao m2 Q/Vo 0,04
Diámetro de orificio D m 0,08
Área de cada orificio ao m2 0,004
Numero de orificios Ao/ao 8,60
Altura pantalla difusora h m H-2/5H 0,90
Diseño dela pantalla difusora
ITEM CONVENCIONES UNIDADES FORMULA VALOR
𝐻
𝐻
2 3
6.4. FILTRO DE ARENA
Los filtros de arena son los elementos importantes para la retención de partículas hasta de 20
micras de tamaño, dichas partículas suspendidas que contiene el agua son retenidas a través
del paso por medio del lecho filtrante en este caso la arena, la cual después de un periodo de
uso es necesario hacer un retro lavado es decir un lavado contra corriente para apartar las
impurezas retenidas.
Para el diseño de esta unidad fue necesario tener en cuenta varios parámetros con el fin de
obtener un buen resultado en el agua filtrada como lo fueron la forma del filtro, la altura del
lecho filtrante, características y granulometría del lecho filtrante, así como la velocidad de
filtración.
A continuación, se encuentra el diseño realizado en la siguiente tabla:
Tabla 13. Diseño y dimensionamiento del filtro de arena
FILTRO DE ARENA
Caudal máximo diario 3,80 LPS
Caudal máximo diario 13,68 m3/h
Caudal Máximo Horario 3,80 LPS
Caudal Máximo Horario 13,68 m3/h
Caudal diario 328,32 m3/día
Numero de filtros (n) 1,00
Carga superficial 230,00 m3/m2.d
Diámetro promedio del medio 0,46 m
porosidad del medio 0,38 m
Índice de fuga 3,E-07
m4/d
Profundidad del lecho 1,43 m
Caudal para el filtro 3,80 LPS
Velocidad de arrastre 4,60 m/s
Velocidad optima de lavado 0,46 m/s
Tiempo de retención 0,08 H
Volumen del filtro 1,09 m3
Área superficial 0,06 m2
Diámetro del filtro 1,00 m
Radio del filtro 0,50 m
Altura del filtro 1,39 m
perdidas de carga 0,4 m
Fuente: Autores
6.5. FILTRO DE ZEOLITA
Gracias a que la zeolita es un sustrato natural con una gran capacidad de intercambio iónico
y su selectividad por el ion amonio hace que esta unidad de filtración sea de gran importancia
para el tratamiento del afluente en las piscinas de la etapa de reversión. Una de las ventajas
que se tiene en la implementación de esta unidad son:
• Intercambio ionio con el amonio
• Menor cantidad de producto gracias a su porosidad, bajando los costos de inversión
• Mayor durabilidad del medio, con retro lavados periódico mantiene la misma
eficiencia.
• Tiene una mayor capacidad de retención debido a que posee una
mayor área superficial.
Para el diseño se tuvieron en cuenta parámetros similares a los del filtro de arena como el
tamaño y tasa de filtración de la zeolita, el caudal, con el fin de determinar las dimensiones
y la altura del lecho filtrante, a continuación, se encuentra la tabla de diseño:
Tabla 14. Diseño del filtro de zeolita
FILTRO DE ZEOLITA
Caudal máximo diario 3,80 LPS
Caudal máximo diario 13,68 m3/h
Caudal Máximo Horario 3,80 LPS
Caudal Máximo Horario 13,68 m3/h
Caudal diario 328,32 m3/día
Numero de filtros (n) 1,00
Carga superficial 300,00 m3/m2.d
Diámetro promedio del medio 0,01 m
porosidad del medio 0,48 m
Índice de fuga 3,E-07
m4/d
Profundidad del lecho 1,09 m
Caudal para el filtro 3,80 LPS
Velocidad de arrastre 0,14 m/min
Velocidad optima de lavado 0,01 m/min
Tiempo de retención 0,05 h
Volumen del filtro 0,68 m3
Área superficial 0,05 m2
Diámetro del filtro 1,00 m
Radio del filtro 0,50 m
Altura del filtro 0,87 m
perdidas de carga 0,20 m
caudal de bombeo 18,00 m3/h
potencia 2,20 kw
Fuente: Autores
CARACTERÍSTICAS DEL EQUIPO ELECTROMECÁNICO UTILIZADO
Por medio de bombeo se realizará el paso del agua por los filtros con el fin de la retención de
sólidos para el filtro de arena y el intercambio iónico para la retención de amonio en el filtro
de zeolita. Para la elección del equipo de bombeo se estableció que el caudal que maneja la
bomba debe ser mayor al caudal de diseño de los filtros, para la determinación de la presión
se tomó en cuenta la altura del agua principalmente ejercida por la distancia desde el filtro
hasta el punto de descarga, esto se debe a que no hay altura inversa a vencer. A continuación
se encuentras las especificaciones de la bomba centrífuga para más información ver anexo 8.
➢ Bomba centrifuga PEDROLLO HF
• Caudal hasta 700 l/min (42 m3/h)
• Altura manométrica hasta 39m
• Altura de aspiración manométrica hasta 7 m
• Temperatura del líquido de -10 °C hasta +90 °C
• Temperatura ambiente hasta +40 °C
• Presión máxima en el cuerpo de la bomba:
– 6 bar para HF 5-50-51
– 10 bar para HF 5M-70
• Funcionamiento continuo S1
BALANCE DE CARGAS
Esta metodología de cálculo se basa en la ecuación de continuidad, la cual es consecuencia
del principio de conservación de la masa donde se establece que la masa, dentro de un sistema
permanece constante en el tiempo. La masa por unidad de tiempo o flujo másico, se denomina
carga, y la carga contaminante asociada a un parámetro transportada por un cauce viene
definida por el producto de la concentración por el caudal.
El balance de cargas es una herramienta clave para comprender en forma cuantitativa el
comportamiento del sistema de tratamiento, evaluando la carga contaminante presente en el
paso por las diferentes unidades propuestas con el fin de asegurar que el diseño realizado sea
confiable, logrando identificar el porcentaje de remoción necesario para cumplir con la
normatividad vigente en este caso la resolución 0631 de 2015. A continuación, se presenta el
balance de cargas:
Tabla 15. Balance de cargas
Fuente: Autores
13,68
Parametro C(mg/L) L(Kg/d) C(mg/L) L(Kg/d) % Eficiencia C(mg/L) L(Kg/d) % Eficiencia C(mg/L) L(Kg/d) % Eficiencia C(mg/L) L(Kg/d) % Eficiencia C(mg/L) L(Kg/d) % Eficiencia C(mg/L) L(Kg/d)
DQO 780 256,1 780,0 217,7 15% 663,0 185,0 80% 132,6 37,0 30% 92,8 25,9 10% 83,5 23,3 20% 66,8 18,7
DBO 410 134,6 410,0 114,4 15% 348,5 97,3 80% 69,7 19,5 30% 48,8 13,6 10% 43,9 12,3 20% 35,1 9,8
GyA 80 26,3 80,0 25,0 5% 76,0 23,7 40% 45,6 14,2 20% 36,5 11,4 10% 32,8 10,2 10% 29,5 9,2
SST 296 97,2 296,0 77,7 20% 236,8 62,2 40% 142,1 37,3 60% 56,8 14,9 70% 17,0 4,5 50% 8,5 2,2
CAUDAL (m3/h) Tanque de igualacion Reactor biologico (MBBR) Sedimentador Filtro de arena Efluente de la plantaFiltro de zeolita
BALANCE DE CARGAS DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO
13,68
Parametro C(mg/L) L(Kg/d) C(mg/L) L(Kg/d) % Eficiencia C(mg/L) L(Kg/d) % Eficiencia C(mg/L) L(Kg/d)
DQO 780 256,1 92,8 25,9 10% 83,5 23,3 20% 66,8 18,7
DBO 410 134,6 48,8 13,6 10% 43,9 12,3 20% 35,1 9,8
GyA 80 26,3 36,5 11,4 10% 32,8 10,2 10% 29,5 9,2
SST 296 97,2 56,8 14,9 70% 17,0 4,5 50% 8,5 2,2
CAUDAL (m3/h) Filtro de arena Efluente de la plantaFiltro de zeolita
BALANCE DE CARGAS DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO
Resolucion
631/2015
Parametro C(mg/L) L(Kg/d) C(mg/L)
DQO 67 18,65 150 CUMPLE
DBO 35 9,80 50 CUMPLE
GyA 30 9,22 50 CUMPLE
SST 9 2,24 10 CUMPLE
CumplimientoEfluente de la planta
Fuente: Autores
7. PRUEBA PILOTO DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO
A partir del diseño realizado para el tratamiento del agua de la fase de reversión, se llevó a
cabo el montaje de una prueba piloto que se utilizó para la evaluación del tratamiento
biológico y de filtración con zeolita.
Cabe resaltar que no se implementó como el diseño original, debido a decisiones tomadas
por el personal directivo de la piscícola Bonanza. Sin embargo, la evaluación del sistema de
tratamiento biológico y de filtración con zeolita se realizó bajo los términos establecidos en
el diseño.
7.1. SISTEMA DE TRATAMIENTO EVALUADO
Para lograr el objetivo principal de evaluar el uso de un proceso biológico y de zeolita como
alternativa para el tratamiento de agua en el proceso de cría de tilapia roja en la finca piscícola
Bonanza en San Martin, Meta se instaló una prueba piloto en la cual se contó con dos filtros
de arena inicialmente, luego se presenta un taque de almacenamiento o igualación, el
biorreactor de lecho móvil (MBBR) y por último se ubica el filtro con zeolita desde donde el
efluente sale para ser recirculado dentro del proceso de producción.
Ilustración 12. Planta piloto instalada
Inicialmente se presentan dos filtros de arena, instalados con el fin de remover sólidos
suspendidos en el agua proveniente de la fase de levante. La alta concentración de este tipo
de sólidos se debe principalmente al alimento suministrado a los alevines durante el proceso
de producción y a las heces fecales de los mismos.
Fuente: Autores
Luego de retirados los sólidos en suspensión, el agua se envía a un tanque de igualación, el
cual tiene como objetivo principal la homogenización de caudales, la estabilización de pH y
de concentraciones de diferentes componentes en el agua.
Ilustración 13. Filtros de arena
Ilustración 14. Tanque de igualación.
Fuente: Autores
Posteriormente a la homogenización, el agua comienza a pasar por un tratamiento biológico
aerobio llamado Biorreactor de Lecho Móvil (MBBR), en el cual se busca degradar la materia
orgánica y compuestos orgánicos por medio de bacterias aerobias. El cultivo bacteriano
encargado de la depuración se encuentra en forma de biopelícula adherido a soportes de alta
superficie específica (lecho filtrante). Estos soportes se encuentran sumergidos y en
movimiento en el reactor biológico. Esta tecnología permite aumentar la capacidad de
depuración de una instalación ya existente sin necesidad de aumentar el volumen del reactor.
Fuente: Autores
Ilustración 15. Biorecator de biopelicula de lecho movil.
Ilustración 17. MBBR lecho móvil pallring.
Fuente: Autores
Ilustración 16.MBBR lecho móvil biopack
Este biorreactor está dividido en dos tanques (Fase I y Fase II), dentro de la fase I se encuentra
un lecho filtrante llamado Bio Pack con un área superficial de 1.678 cm2 y en la fase II se
tienen Pall Rings con un área superficial de 132,4 cm2. Además, el biorreactor cuenta con
varios difusores que le brindan la aireación necesaria para que las bacterias logren
biodegradar todos los compuestos orgánicos con la mayor eficiencia posible. Además, se
tiene una unidad modular de sedimentación, en la cual se precipitan los lodos generados por
el tratamiento biológico y que son recirculados para tener mayor eficiencia dentro de este
tipo de tratamiento.
El agua que cumple con el tiempo de retención dentro del tratamiento biológico, es llevada
por bombeo a un filtro de zeolita a presión, en el cual se busca que por medio de un
intercambio iónico con el tipo medio filtrante, se remuevan las concentraciones de amonio,
teniendo en cuenta su selectividad.
Fuente: Autores
Ilustración 18. Filtro de zeolita.
Posteriormente, el agua que es tratada por el filtro de zeolita, sale como efluente de la planta
para ser recirculada dentro del proceso de producción de tilapia roja, teniendo en cuenta esta
prueba piloto y después de hacer varios ensayos y análisis, se evaluó la calidad del agua tanto
del afluente como del efluente dentro del sistema de tratamiento, con el fin de identificar la
eficiencia del sistema de tratamiento propuesto dentro de la investigación.
8.1.1 MANUAL DE OPERACIÓN SISTEMA DE TRATAMIENTO
INTRODUCCIÓN
El manual de operación y mantenimiento es necesario para la ejecución de manera adecuada
del sistema de tratamiento, para lograr la eficiencia esperada en la remoción de la carga
contaminante en el agua según los parámetros registrados.
Este manual tiene como propósito dar al operador las instrucciones necesarias para el
funcionamiento continuo del sistema, sin presentar problemas o daños en el mismo.
Es de gran importancia realizar el registro de los parámetros in situ y demás observaciones
que se consideren relevantes, ya que servirán como apoyo en el control del sistema y serán
la constancia en los resultados para el análisis del buen funcionamiento del sistema en la
remoción los contaminantes.
OBJETIVOS
• Establecer el funcionamiento del sistema de tratamiento para la recirculación en la
fase de reversión en la piscícola Bonanza.
• Establecer el procedimiento de operación y mantenimiento del sistema de
tratamiento.
DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO
El sistema de tratamiento para la recirculación en la fase de reversión en la piscícola Bonanza
está compuesto cinco fases las cuales se describirán a continuación. El sistema funciona
mediante la inyección de oxígeno, donde se permite la mezcla y el tiempo de retención
necesario para que los microorganismos logren descomponer los compuestos orgánicos
presentes en el agua.
El sistema se adecuó con el fin de tratar un caudal de 230 lt /min con el fin de que el sistema
siempre este trabajando con un caudal constate.
DOSIFICACIÓN DE LAS BACTERIAS CLEANFISH
La dosificación de las bacterias se hace con el fin de realizar la repoblación de estas y
mantener en óptimas condiciones los reactores para su correcto funcionamiento.
Se debe aplicar 5 horas antes de comenzar con el proceso de recirculación de las piletas una
cantidad de 375ml en cada reactor.
ARRANQUE DEL SISTEMA
Si en algún momento el proceso de tratamiento llegase a parar por un tiempo mayor a 1 día
se debe realizar los siguientes pasos:
1. Realice el llenado nuevamente de la planta con agua de una de las piletas abriendo la
válvula de salida correspondiente.
2. Permita que el tanque de igualación complete su columna hasta lograr el llenado de
las siguientes unidades.
3. Realizar una mezcla en un recipiente con 750 ml de cleanfish (bacterias) y 250 ml de
melaza con el fin de acelerar el proceso de las bacterias y así lograr que degraden con
mayor agilidad los compuestos orgánicos presentes en el agua.
4. Agregar la mezcla al reactor de forma uniforme.
5. Realizar el paso 3 y 4 para el reactor número 2
6. Verificar el estado del oxígeno presente en los dos reactores por medio del medidor
de oxigeno
7. Permitir que el agua sea recirculada dos veces con el fin de cumplir con las
remociones de las cargas contaminantes.
8. Permitir el paso del agua de la siguiente pileta a tratar.
OPERACIÓN DEL SISTEMA
A continuación, se mencionan las actividades que se deben realizar para el funcionamiento
óptimo del sistema:
1. Realizar la recirculación del agua de las piletas.
2. Verificar el oxígeno en los filtros aerobios sumergidos (llevar registro)
3. Realizar mediciones de pH, nitritos, amonio (llevar registro)
4. No dejar sin recirculación más de 12 horas.
5. Realizar retro lavado de los filtros diario.
RETRO LAVADO FILTRO DE ZEOLITA
El retro-lavado del filtro de zeolita se hace con el fin de retirar las impurezas retenidas,
limpiar el medio filtrante para que su proceso en la retención de iones sea correcto y para
realizar este proceso se deben seguir los siguientes pasos:
1. Ubicar la válvula de succión en posición cerrada.
2. Abrir la válvula de agua potable.
3. Realizar el cambio de posición de las válvulas del filtro.
4. Ubicar la válvula que va hacia la recirculación en posición cerrada.
5. Abrir la válvula que va hacia el canal para disponer del agua que está haciendo el
lavado del filtro.
6. Encender la bomba en forma manual hasta ver el cambio en el color del agua.
7. Dejar en la posición inicial todas las válvulas que se realizó el cambio.
PLAN DE CONTINGENCIA
1. Calidad del agua
Al realizar los análisis in situ de pH, nitritos, amonio, después de haber pasado por el sistema
de tratamiento no se logra la remoción esperada de estos parámetros necesario realizar lo
siguiente:
• Vaciado total del sistema de tratamiento.
• Realizar retro lavado de los filtros
• Arranque nuevamente del sistema.
2. Cambio del material filtrante
La zeolita y la arena filtrante en este caso llegan a un punto donde pierden la carga de
filtración debido a la retención que han presentado a lo largo del tiempo que lleva el sistema
en funcionamiento, por esto se recomienda el cambio de estos lechos filtrantes en un tiempo
de 6 meses con el fin de que el sistema siga funcionando en óptimas condiciones.
3. Equipos
Si se presenta algún problema en el aireador tales como ruidos extraños, no enciende,
enciende y se apaga, falta de potencia es necesario retirar el equipo y llevarlo a revisión.
Como el sistema no se debe dejar sin aireación es necesario disponer de un equipo de repuesto
para evitar el daño del proceso.
Si se presenta daño en algún difusor es necesario retirarlo para realizar su revisión, si no
presenta arreglo se debe realizar la instalación de un nuevo difusor, allí se deben desocupar
los reactores (MBBR) donde se encuentra el daño. Retirar los biopack o los pall ring realizar
la instalación de este.
7.2. CARACTERIZACIÓN FISICOQUÍMICA DEL AGUA
Se realizó la caracterización fisicoquímica del agua proveniente del sistema de tratamiento
diseñado y puesto en marcha, con el fin de realizar la comprobación del buen funcionamiento
y la eficiencia del sistema por medio de la comparación de la entrada y la salida, así como
también la verificación del cumplimiento de los parámetros encontrados en la resolución
0631 de 2015, las variables medidas “in- situ” fueron pH, temperatura, oxígeno disuelto,
solidos sedimentables, nitritos. Nitratos, amonio.
En el laboratorio se analizaron las variables de DBO5, DQO, grasas y aceites, solidos
suspendidos totales, solidos volátiles, solidos disueltos, nitrógeno amoniacal, sulfatos y
fosfatos.
Los resultados de los parámetros in- situ y ex- situ sobre muestras del afluente se presentan
en la siguiente tabla en la cual se puede observar el no cumplimiento con la normatividad en
la mayoría de los parámetros.
Tabla 16. Resultados parámetros in-situ en el afluente y comparación bajo la resolución 0631 de 2015
PARÁMETROS IN SITU
Afluente del sistema de tratamiento
Parámetros Método Unidad Valor
Resolución
0631 de 2015
cumplimiento
pH Electrométrico S.M.
4500 H+B
Unidades 7,8 6,0 - 9,0 Cumple
Oxígeno
Disuelto Galvanométrico mg/l 4,2 NA NA
Conductividad Electrométrico S.M.
2510 B
mS 0,81 NA NA
Color aparente
S.M. 2120B
Colorimetría óptico
– visual
UPC 80
Análisis y
reporte
NA
Temperatura Termométrica S.M.
2550 B
°C 25 40 Cumple
Fuente: Autores
Tabla 17. Resultados parámetros Ex-situ y comparación bajo la resolución 0631 de 2015
PARÁMETROS EX SITU
Afluente del sistema de tratamiento
Parámetros Método Unidad Valor Resolución
0631 de 2015 Cumplimiento
Demanda
Química de
Oxigeno (DQO)
Reflujo Cerrado
lectura
fotométrica
mg/lt O2 780 150 No Cumple
Demanda
Biológica de
Oxigeno
(DBO5)
Respirometria mg/lt O2 410 50 No cumple
Grasas y
Aceites
Extracción de
solventes mg/lt 68 10 No cumple
Turbiedad Nefelómetro S.M.
2130 B NTU 6,53 NA NA
Dureza Total
Complexometrico
con EDTA
S.M.2340C
mg/lt
CaCO2 21,1
Análisis y
reporte NA
Alcalinidad
Total
Complexometrico
S.M.2320-B
mg/lt
CaCO2 58,5
Análisis y
reporte NA
Compuestos nitrogenados
Amonio (NH3)
Determinación
fotométrica como
indofenol
mg/l 0,6 Análisis y
reporte NA
Amoniaco
(NH4)
Determinación
fotométrica como
indofenol
mg/l 0,6 Análisis y
reporte NA
Nitritos (NO2) Diazotacion LR mg/l 0,2 Análisis y
reporte NA
Nitratos (NO3) Dimetilfenol HR mg/l 14 Análisis y
reporte NA
Otros iones
Sulfatos (SO4)
Determinación
fotométrica de
enturbiamiento
como sulfato de
bario
mg/l 10 250 Cumple
Fosfatos (PO4)
Determinación
fotométrica como
azul de molibdeno
tras hidrólisis
ácida y oxidación
a 100-120 °C
mg/l 0,15 Análisis y
reporte NA
Solidos
Solidos
sedimentables
Volumétrico -
Cono Imhoff S.M.
2540 F
ml/L 2,0 1 No Cumple
Solidos Totales SM 2540B
Gravimétrico mg/l 161,7 NA NA
Solidos Totales
Volátiles
SM 2540B
Gravimétrico mg/l 148,3 NA NA
Solidos Totales
Fijos
SM 2540B
Gravimétrico mg/l 13,3 NA NA
Solidos
suspendidos
Totales
SM 2540B
Gravimétrico mg/l 296,7 50 No cumple
Solidos
Suspendidos
Volátiles
SM 2540B
Gravimétrico mg/l 236,7 NA NA
Solidos
Suspendidos
Fijos
SM 2540B
Gravimétrico mg/l 60,0 NA NA
Solidos
Disueltos
Totales
SM 2540B
Gravimétrico mg/l 251,7 NA NA
Solidos
Disueltos
Volátiles
SM 2540B
Gravimétrico mg/l 166,7 NA NA
Solidos
Disueltos Fijos
SM 2540B
Gravimétrico mg/l 85,0 NA NA
Fuente: Autores
A continuación se presenta los resultados obtenidos de los parámetros in situ y los
parámetros ex situ en el análisis fisicoquímico del agua de salida (efluente) del sistema:
Tabla 18. Resultados parámetros in-situ en el efluente y comparación bajo la resolución 0631 de 2015
PARÁMETROS IN SITU
Efluente del sistema de tratamiento
Parámetros Simbología Unidad Valor Resolución 0631
de 2015 cumplimiento
pH Electrométrico
S.M. 4500 H+B Unidades 7,53 6,0 - 9,0 Cumple
Oxígeno
Disuelto Galvanométrico mg/l 4,8 NA NA
Conductividad Electrométrico
S.M. 2510 B mS 0,75 NA NA
Color aparente
S.M. 2120B
Colorimetría
óptico - visual
UPC 40 Análisis y reporte NA
Temperatura Termométrica
S.M. 2550 B °C 26 40 Cumple
Fuente: Autores
Tabla 19. Resultados parámetros Ex-situ en el efluente y comparación bajo la resolución 0631 de 2015
PARÁMETROS EX SITU
Efluente del sistema de tratamiento
Parámetros Método Unidad Valor Resolución
0631 de 2015 cumplimiento
Demanda
Química de
Oxigeno (DQO)
Reflujo Cerrado
lectura
fotometrica
mg/lt O2 109 150 Cumple
Demanda
Biológica de
Oxigeno
(DBO5)
Respirometria mg/lt O2 45 50 Cumple
Grasas y
Aceites
Extracción de
solventes mg/lt 9 10 Cumple
Turbiedad Nefelómetro S.M.
2130 B NTU 2,87 NA NA
Dureza Total
Complexometrico
con EDTA
S.M.2340C
mg/lt
CaCO2 10,8
Análisis y
reporte NA
Alcalinidad
Total
Complexometrico
S.M.2320-B
mg/lt
CaCO2 55
Análisis y
reporte NA
Compuestos nitrogenados
Amonio (NH3)
Determinación
fotométrica como
indofenol
mg/l 0,2 Análisis y
reporte NA
Amoniaco
(NH4)
Determinación
fotométrica como
indofenol
mg/l 0,1 Análisis y
reporte NA
Nitritos (NO2) Diazotacion LR mg/l 0,05 Análisis y
reporte NA
Nitratos (NO3) Dimetilfenol HR mg/l 5 Análisis y
reporte NA
Otros iones
Sulfatos (SO4)
Determinación
fotométrica de
enturbiamiento
como sulfato de
bario
mg/l 7 250 Cumple
Fosfatos (PO4)
Determinación
fotométrica como
azul de molibdeno
tras hidrólisis
ácida y oxidación
a 100-120 °C
mg/l 0,08 Análisis y
reporte NA
Solidos
Solidos
sedimentables
Volumétrico -
Cono Imhoff S.M.
2540 F
ml/L 0,50 1 Cumple
Solidos Totales SM 2540B
Gravimétrico mg/l 0,35 NA NA
Solidos Totales
Volátiles
SM 2540B
Gravimétrico mg/l 24,00 NA NA
Solidos Totales
Fijos
SM 2540B
Gravimétrico mg/l 11,00 NA NA
Solidos
suspendidos
Totales
SM 2540B
Gravimétrico mg/l 38,33 50 Cumple
Solidos
Suspendidos
Volátiles
SM 2540B
Gravimétrico mg/l 26,67 NA NA
Solidos
Suspendidos
Fijos
SM 2540B
Gravimétrico mg/l 11,67 NA NA
Solidos
Disueltos
Totales
SM 2540C
Gravimétrico mg/l 191,67 NA NA
Solidos
Disueltos
Volátiles
SM 2540C
Gravimétrico mg/l 140,00 NA NA
Solidos
Disueltos Fijos
SM 2540C
Gravimétrico mg/l 51,67 NA NA
Fuente: Autores
En relación con la tabla.17 y 18 se concluye el cumplimiento con la normatividad ( resolución
0631 de 2015 del Ministerio Del Medio Ambiente Y Desarrollo Sostenible – capitulo VII,
artículo 15, parámetros fisicoquímicos y sus valores límites máximos permisibles en los
vertimientos de agua residual no domestica ARnD para las actividades industriales,
comerciales o de servicios, diferentes a las contempladas en los capítulos V y VI con
vertimientos puntuales a cuerpos de agua superficial para los parámetros pH, temperatura,
DBO, BQO,GYA, SST.SSED y sulfatos), otros parámetros como color aparente, dureza,
alcalinidad, nitritos, nitratos, amonio y fosfatos se valoraron como cumplimiento por sus
bajas concentraciones reportadas. Los demás parámetros establecidos en el capítulo VII,
articulo 15. como lo son metales pesado, hidrocarburos no se realizaron teniendo en cuenta
la procedencia del agua residual.
Uno de los parámetros analizados de gran importancia es el pH determinándose que tanto en
el afluente como en el efluente se cumple con el rango optimo (6.0-9.0 unidades) para la cría
de la tilapia roja, lo cual trae gran beneficio para el crecimiento y el buen desarrollo para el
paso a la siguiente fase en la producción. De igual forma el resultado del pH cumple con lo
establecido en normatividad vigente para los vertimientos puntuales. La dureza y la
alcalinidad, parámetros que se relacionan directamente con el pH, se encuentran en el rango
(50-150 mg/l CaCO2 )
Para el parámetro de la demanda biológica de oxigeno (DBO5), el cual presenta una
concentración de 410 mg/l DBO en el afluente y 45mg/l DBO en el efluente, se puede
observar el cumplimiento con los límites máximos permisibles establecidos. Este parámetro
presenta un porcentaje de remoción del 81%, por lo que se concluye que el sistema biológico
implementado está funcionando correctamente, es decir que las cepas de bacilos (clean fish)
presentes en el lecho móvil están degradando correctamente la materia orgánica, logrando
aumentar el oxígeno disuelto en el agua lo cual es un gran beneficio tanto para el sistema
como para el requerimiento de los peces, según los resultados obtenidos se observa que el
oxígenos disuelto se encuentra en un rango de 4.2 a 4.6 mg/l O2 cumpliendo con el
requerimiento necesario para un sistema aerobio y el crecimiento óptimo de los alevinos.
Los compuestos nitrogenados, como el amonio (NH4), los nitritos (NO2) y los nitratos (NO3)
son parámetros importantes para la recirculación del agua dentro de la fase de reversión,
debido a que a concentraciones mayores de 0.1mg/l se genera toxicidad en el agua, afectando
el desarrollo de los alevinos. Como se observa en los resultados anteriores del análisis del
efluente el amonio (NH4) presenta una concentración de 0.1 mg/l obteniendo una remoción
del 66%, los nitritos (NO2) están en una concentración de 0.05mg/l, lo que representa una
remoción del 75% y por último los nitratos, con una concentración de 5 mg/l y una remoción
del 96%. Se observa que las concentraciones si cumplen con los requerimientos de la calidad
del agua para los alevinos, lo cual deja en evidencia que el sistema de filtración por medio
de la zeolita de tipo clinoptilolita está realizando el intercambio iónico con el ion amonio
(NH4).
Por otro lado, la temperatura es un factor que influye en el aumento de las concentraciones
de los compuestos nitrogenados es decir a mayor temperatura mayor concentración de
compuestos nitrogenados, por lo que cabe resaltar que la temperatura se encuentra entre los
rangos limites (25-30ªC) para los alevinos y para el cumplimiento de la normatividad.
En cuanto al parámetro grasas y aceites se evidencia el cumplimiento con la normatividad
ya que se cuenta con una concentración en el afluente de 68mg/l y en el efluente se logra
obtener una remoción con una concentración de 9mg/l, con un porcentaje de remoción del
86.6%.
Los fosfatos analizados en el afluente y el efluente arrojaron concentraciones de 0.15mg/l y
0.08 mg/l respectivamente con un porcentaje de remoción del 46%, estos resultados se
mantienen en el rango establecido para la calidad del agua para el desarrollo del cultivo de
tilapia ya que el rango es de 0.6 a 1.5mg/l PO4, también se muestra el cumplimiento con la
normatividad debido a su baja concentración en la salida del sistema, el pH juega un papel
importante en este parámetro ya que a pH ácidos la toxicidad de los fosfatos incrementa
Para el parámetro de los sólidos suspendidos totales y los sólidos sedimentables se identificó
el cumplimiento de la normatividad establecida presentando un porcentaje de remoción del
87% y 75 % respectivamente, es allí donde la turbiedad juega un papel importante gracias a
los sólidos presentes en el agua, ya que a mayor concentración de solidos mayor turbiedad,
como se muestra en las tablas anteriores el afluente se tienen una turbiedad de 6.53 NTU y
una concentración de solidos suspendidos totales de 296.67 mg/l y el en efluente se cuenta
con una turbiedad de 2.85 NTU y la concentración de solidos suspendidos totales de
38.33mg/l lo cual afirma lo mencionado.
8. EVALUACIÓN DEL POTENCIAL DE RECIRCULACIÓN DEL AGUA
Las tecnologías de reusó de agua han surgido como una buena alternativa, para la
conservación del recurso hídrico. El reúso de agua residual constituye una solución
ambientalmente amigable, capaz de reducir los impactos negativos asociados con la
extracción y descarga a cuerpos de agua naturales.
Con base en esto, se realizó la evaluación para la recirculación del agua tratada en la fase de
reversión en la piscícola Bonanza con el fin de:
• Preservar el recurso de agua dulce
• Mejorar la visibilidad de costos a largo plazo de suministro de agua
• Minimizar el impacto ambiental de la descarga de efluentes
9.1 ANÁLISIS INDICADORES DE GESTIÓN
A partir del análisis de los indicadores de gestión se busca evaluar diferentes aspectos de la
presente investigación, como el cumpliendo de la normatividad vigente para vertimientos a
aguas superficiales (Resolución 0631 de 2015) y la eficiencia del tratamiento implementado,
como se muestra a continuación.
• Indicadores de cumplimiento
Por medio de este indicador se evaluó el cumplimiento de la normatividad vigente gracias al
análisis fisicoquímico del agua en el afluente y el efluente del sistema de tratamiento
logrando el cumplimiento de esta.
En la finca piscícola bonanza se estableció que el 70% del agua tratada será recirculada en la
fase de reversión, el 30% restante será vertido al rio Humeada por esto se realiza la
comparación bajo la resolución 0631 de 2015 logrando el total cumplimiento con esta, por
otro lado se determinó que el agua estaba en buenas condiciones para que los peces logren
su buen desarrollo.
• Indicadores de eficiencia
Por medio de este indicador se evaluó la eficiencia del sistema por cada uno de los parámetros
analizados en el laboratorio, por medio de los resultados en el afluente y el efluente se logró
determinar el buen funcionamiento que tienen el sistema implementado obteniendo una
eficiencia en alguno parámetros del 80%, a continuación en la tabla se presentan los
resultados.
Tabla 20. Eficiencias del sistema por parámetro analizado.
Fuente: Autores
Parámetros Simbología Unidad Afluente Efluente Eficiencia
pH Unidades 7,8 7,53
Oxigeno Disuelto OD mg/l 4,2 4,8
Conductividad mS 0,81 0,75 7,4
Color aparente UPC 80 40 50,0
Demanda Química de Oxigeno DQO mg/lt O2 780 109 86,0
Demanda Biológica de Oxigeno BDO5 mg/lt O2 410 45 89,0
Grasas y Aceites GYA mg/lt 68 9 86,8
Turbiedad NTU 6,53 2,87 56,0
Dureza Total mg/lt CaCO2 21,1 10,8 48,8
Alcalinidad Total mg/lt CaCO2 58,5 55 6,0
Amonio NH3 mg/l 0,6 0,2 66,7
Amoniaco NH4 mg/l 0,6 0,1 83,3
Nitritos NO2 mg/l 0,2 0,05 75,0
Nitratos NO3 mg/l 14 5 64,3
Sulfatos SO4 mg/l 10 7 30,0
Fosfatos PO4 mg/l 0,15 0,08 46,7
Solidos sedimentables SS ml/L 2,00 0,50 75,0
Solidos Totales ST mg/l 161,67 0,35 99,8
Solidos Totales Volátiles STV mg/l 148,33 24,00 83,8
Solidos Totales Fijos STF mg/l 13,33 11,00 17,5
Solidos suspendidos Totales SST mg/l 296,67 38,33 87,1
Solidos Suspendidos Volátiles SSV mg/l 236,67 26,67 88,7
Solidos Suspendidos Fijos SSF mg/l 60,00 11,67 80,6
Solidos Disueltos Totales SDT mg/l 251,67 191,67 23,8
Solidos Disueltos Volátiles SDV mg/l 166,67 140,00 16,0
Solidos Disueltos Fijos SDF mg/l 85,00 51,67 39,2
EFICIENCIA DEL SISTEMA
Tratamiento del efluente del proceso de reversion - Cria de tilapia roja
Compuestos nitrogenados
Otros iones
Solidos
9.2 PROPUESTA ECONÓMICA
Con base en el diseño del sistema de tratamiento para la fase de reversión en la producción
de tilapia roja en la finca Piscícola Bonanza, se determinaron los insumos necesarios para
llevar a cabo su instalación. Esta propuesta incluye el costo del montaje estructural, eléctrico
y de accesorios, además de costos adicionales que se puedan presentar durante el montaje del
sistema. En la Tabla 21 se evidencian los costos que tendría el sistema de tratamiento a una
escala mayor que el sistema piloto implementado para la investigación.
Cabe resaltar que la inversión para el sistema de tratamiento se verá reflejada en la calidad
de agua para la recirculación en las piscinas en la fase de reversión de la cría de tilapia roja,
ya que el consumo de agua antes del sistema era elevando cada 21 días ahora con la
implementación de este se disminuirá el consumo en un gran porcentaje, de igual forma se
verá la disminución de la contaminación en la fuente hídrica cercana el rio humeada.
Tabla 21. Propuesta económica
Item Descripcion Unidad Cantidad Valor unitario Valor total
1.0 ACTIVIDADES PRELIMINARES
1.1 Localizacion y replanteo (Elaboracion de planos) GI 1 $ 750.000 $ 750.000
1.2 Señalizacion preventiva GI 1 $ 1.500.000 $ 1.500.000
$ 2.250.000
2.0 TRATAMIENTO PRELIMINAR
2.1 Concreto 28 Mpa m3 3,5 $ 780.000 $ 2.730.000
2.2 Acero de refuerzo f''y= 60.000 psi kg 315 $ 4.500 $ 1.417.500
$ 4.147.500
3.0
3.1 Descapote e= 25 - 50 cm m2 85 $ 2.800 $ 238.000
3.2 Excavacion material comun de 0,0 a 1,5 m m3 115 $ 25.000 $ 2.875.000
3.3 Relleno de material proveniente de excavacion m3 67 $ 28.000 $ 1.876.000
3.4 Solado de limpieza concreto ciclopeo e= 0,20 m m3 7 $ 520.000 $ 3.640.000
3.5 Concreto de 3500 psi placa m3 150 $ 740.000 $ 111.000.000
3.6 Concreto de 3500 psi muros m3 70 $ 750.000 $ 52.500.000
3.8 Concreto ciclopeo de relleno m3 3 $ 580.000 $ 1.740.000
3.9 Cinta O - 22 ml 80 $ 45.000 $ 3.600.000
3.10 Coumnas y vigas m3 12 $ 800.000 $ 9.600.000
3.11 Brida ciega de 20'' Unidad 2 $ 1.500.000 $ 3.000.000
$ 190.069.000
PRESUPUESTO PTAR
PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL PARA PISCICULTURA
SUBTOTAL
SUBTOTAL
SUBTOTAL
TANQUE DE IGUALACION
4.0
4.1 Excavacion a maquina m3 115 $ 15.000 $ 1.725.000
4.2 Recebo compactado B400 m3 67 $ 85.000 $ 5.695.000
4.3 Concreto pobre m3 75 $ 410.000 $ 30.750.000
4.4 Concreto de 3500 psi placa m3 150 $ 740.000 $ 111.000.000
4.5 Concreto de 3500 psi muros m3 70 $ 750.000 $ 52.500.000
4.6 Cinta O - 22 ml 300 $ 45.000 $ 13.500.000
4.7 Sum. Fig. acero refuerzo 60000 psi ml 100 $ 3.300 $ 330.000
4.8 Barandas ml 100 $ 250.000 $ 25.000.000
$ 240.500.000
5.0
5.1 Excavacion a maquina m3 115 $ 15.000 $ 1.725.000
5.2 Recebo compactado B400 m3 67 $ 85.000 $ 5.695.000
5.3 Concreto pobre m3 75 $ 410.000 $ 30.750.000
5.4 Concreto de 3500 psi placa m3 150 $ 740.000 $ 111.000.000
5.5 Concreto de 3500 psi muros m3 70 $ 750.000 $ 52.500.000
5.6 Cinta O - 22 ml 300 $ 45.000 $ 13.500.000
5.7 Sum. Fig. acero refuerzo 60000 psi ml 100 $ 3.300 $ 330.000
5.8 Barandas ml 100 $ 250.000 $ 25.000.000
$ 240.500.000
6.0
6.1 Excavacion a maquina m3 115 $ 15.000 $ 1.725.000
6.2 Recebo compactado B400 m3 67 $ 85.000 $ 5.695.000
6.3 Concreto pobre m3 75 $ 410.000 $ 30.750.000
6.4 Concreto de 3500 psi placa m3 150 $ 740.000 $ 111.000.000
6.5 Concreto de 3500 psi muros m3 70 $ 750.000 $ 52.500.000
6.6 Cinta O - 22 ml 300 $ 45.000 $ 13.500.000
6.7 Sum. Fig. acero refuerzo 60000 psi ml 100 $ 3.300 $ 330.000
6.8 Barandas ml 100 $ 250.000 $ 25.000.000
$ 240.500.000
7.0
7.1 Excavacion a maquina m3 115 $ 15.000 $ 1.725.000
7.2 Recebo compactado B400 m3 67 $ 85.000 $ 5.695.000
7.3 Concreto pobre m3 75 $ 410.000 $ 30.750.000
7.4 Concreto de 3500 psi placa m3 150 $ 740.000 $ 111.000.000
7.5 Filtro en fribra de vidrio un 1 $ 1.330.000 $ 1.330.000
$ 150.500.000
SUBTOTAL
TANQUE MBBR (1)
FILTRO DE ARENA
SUBTOTAL
SUBTOTAL
SEDIMENTADOR
TANQUE MBBR (2)
SUBTOTAL
8.0
8.1 Excavacion a maquina m3 115 $ 15.000 $ 1.725.000
8.2 Recebo compactado B400 m3 67 $ 85.000 $ 5.695.000
8.3 Concreto pobre m3 75 $ 410.000 $ 30.750.000
8.4 Concreto de 3500 psi placa m3 150 $ 740.000 $ 111.000.000
8.5 Concreto de 3500 psi muros m3 70 $ 750.000 $ 52.500.000
8.6 Filtro en fribra de vidrio un 1 $ 1.330.000 $ 1.330.000
$ 203.000.000
9.0
9.1 Descapote e= 25 - 50 cm m2 230 $ 2.800 $ 644.000
9.2 Excavación material común de 0,0 a 1,5 m (máquina) con bombeo m3 210 $ 25.000 $ 5.250.000
9.3 Concreto 21.1 Mpa Impermeabilizado m3 30 $ 680.000 $ 20.400.000
9.4 Solado de limpieza concreto ciclopeo e= 0,20 m m3 28 $ 620.000 $ 17.360.000
9.5 Murete en ladril lo con pañete interior m2 215 $ 125.000 $ 26.875.000
9.6 Gravilla seleccionada, según diseño m3 10 $ 250.000 $ 2.500.000
9.7 Arena lavada para fi ltro, según diseño m3 22 $ 250.000 $ 5.500.000
9.8 Murete en ladril lo con pañete interior m2 115 $ 85.000 $ 9.775.000
9.9 Acero de refuerzo f''y= 60.000 psi kg 5100 $ 4.500 $ 22.950.000
9.10 Relleno de material proveniente de excavacion T3 m3 18 $ 21.000 $ 378.000
9.11 Retiro y disposición de material sobrante m3 145 $ 25.000 $ 3.625.000
$ 115.257.000
10
10.1 Válvula Ø4¨ HG tuberia de lodos PVC RDE 41, Incluye caja y tapa und 12 $ 1.250.000 $ 15.000.000
10.2 Yee Ø4¨ de 45º und 48 $ 58.000 $ 2.784.000
10.3 Codos Ø4¨ de 90º und 12 $ 25.000 $ 300.000
10.4 Tees de 4¨ de 6¨ und 12 $ 150.000 $ 1.800.000
10.5 Tubería a válvulas Ø4¨ ml 7,2 $ 25.000 $ 180.000
10.6 Tubería perforadora Ø4¨ ml 223,2 $ 28.000 $ 6.249.600
$ 26.313.600
LECHOS DE SECADO
SUBTOTAL
SUMINISTRO E INSTALACIÓN DE ACCESORIOS EN PVC PARA LECHOS DE SECADO
FILTRO DE ZEOLITA
SUBTOTAL
SUBTOTAL
Fuente: Autores
11
11.1 Biopack un 5000 $ 255 $ 1.275.000
11.2 Pall Ring un 30000 $ 151 $ 4.530.000
11.3 Difusores un 10 $ 110.000 $ 1.100.000
11.4 Zeolita bulto x25kg 8 $ 95.000 $ 760.000
11.5 Arena Síl ice bulto x25kg 6 $ 14.000 $ 84.000
11.6 Blower De Vacío un 1 $ 480.000 $ 480.000
11.7 Bomba Centrifuga un 1 $ 2.300.000 $ 2.300.000
11.8 Flotador Control De Nivel Kripal un 2 $ 40.000 $ 80.000
11.9 Guarda Motor Kripal un 1 $ 45.000 $ 45.000
11.10 Clean Fish galón 10 $ 116.000 $ 1.160.000
11.11 Arrancador Eléctrico Para Bomba un 1 $ 560.000 $ 560.000
11.12 Grava bulto x25 4 $ 20.000 $ 80.000
11.13 Cable Encauchetado 3x12 m 40 $ 4.000 $ 160.000
11.14 Tubería Sanitaria 2" x 6m 10 $ 31.000 $ 310.000
11.15 Tubería Sanitaria 1 1/2" x 6m 10 $ 16.000 $ 160.000
11.16 Tubería Sanitaria 4" X 3m 5 $ 30.000 $ 150.000
11.17 Válvula Doble Universal 2" un 5 $ 15.000 $ 75.000
11.18 Válvula Doble Universal 1 1/2" un 10 $ 8.000 $ 80.000
11.19 Grapa Tubería Zincada un 20 $ 450 $ 9.000
11.20 Reducción 2-1 1/2 un 10 $ 2.650 $ 26.500
11.21 Semicodo 45ª 1 1/2 un 8 $ 6.350 $ 50.800
11.22 Codo 90ª 1 1/2 un 20 $ 3.350 $ 67.000
11.23 Adaptador Hembra un 14 $ 2.900 $ 40.600
11.24 Tubería Galvanizada 1 1/4" un 2 $ 33.250 $ 66.500
11.25 Codo Galvanizado 90° un 4 $ 4.850 $ 19.400
11.26 Relé Bimetálico un 2 $ 35.000 $ 70.000
11.27 Soldadura PVC un 5 $ 12.900 $ 64.500
11.28 Limpiador Tubería 112gr 5 $ 5.990 $ 29.950
$ 13.833.250
12
12.1 Red de Baja Tensión und 1 $ 35.000 $ 35.000
12.2 Acometida eléctrica en baja tensión y canalización exteriores und 1 $ 1.250.000 $ 1.250.000
12.3 Tableros de Distribución 208 VAC und 1 $ 125.000 $ 125.000
12.4 Acometida eléctrica en baja tensión und 1 $ 285.000 $ 285.000
12.5 Canalización de redes Bajas Tensión Internas und 1 $ 185.000 $ 185.000
12.6 Salidas Alumbrado Exterior und 1 $ 75.000 $ 75.000
12.7 Salidas Internas und 1 $ 75.000 $ 75.000
12.8 Grupo electrógeno Capacidad de 17 KVA und 1 $ 7.500.000 $ 7.500.000
12.9 Permisos y Factibil idades GI 1 $ 1.500.000 $ 1.500.000
$ 11.030.000
13
13.1 Mano De Obra personas 5 $ 750.000 $ 3.750.000
13.2 Transporte 1 $ 1.380.000 $ 1.380.000
13.3 Imprevistos $ 1.500.000
$ 6.630.000
$ 1.444.530.350
19% $ 274.460.767
$ 1.718.991.117
SUBTOTAL
EQUIPOS Y ACCESORIOS DEL SISTEMA
SUBTOTAL
INSTALACIONES Y MONTAJES ELECTRICOS Y DE CONTROL
SUBTOTAL PTAR
IVA
TOTAL PTAR
OTROS
SUBTOTAL
9. CONCLUSIONES
Se lograron identificar factores importantes que afectan directamente la calidad del agua en
la fase crítica por medio del diagnóstico ambiental. Además, se analizó todo el proceso de
producción, logrando identificar la fase crítica dentro del proceso.
Se identificaron los parámetros fisicoquímicos que más influencia tienen en la calidad del
agua de los peces y se evaluaron frente a la resolución 0631 de 2015, debido al vertimiento
generado al cuerpo de agua más cercano luego de terminar con el proceso de producción en
esta fase.
Por otro lado, se realizó el diseño y la evaluación del sistema de tratamiento biológico, por
medio de un bioreactor de biopelicula de lecho móvil, donde se demostró la remoción de la
materia orgánica presente en el agua, a través de la evaluación y análisis del parámetro DBO5,
el cual presento una concentración del 410 mg/l en el afluente y una concentración de 45mg/l
en el afluente proporcionando un porcentaje de remoción del 81%.
Teniendo en cuenta la eficiencia obtenida en el sistema de tratamiento, se evidencio que la
cepa de bacilos seleccionados (clean fish), cumple con los requisitos necesarios para degradar
materia orgánica y compuestos orgánicos presentes en el agua.
De igual forma se realizó el diseño y la evaluación la filtración con zeolita en la remoción de
amonio donde los resultados fueron efectivos, ya que las concentraciones en el afluente
fueron de 3mg/l en una de las piscinas y de 0.6mg/l en el tanque de igualación del sistema, y
los resultados en el efluente fueron de 0.2 mg/l obteniendo un porcentaje de remoción del
66.7%
Además, teniendo en cuenta la eficiencia del sistema propuesto, se disminuyó el consumo
elevado del agua que se presentaba en la piscícola bonanza en san Martin, Meta, ya que los
54 m3 que se vertían cada 21 días contaminados a la fuente hídrica cercana el rio Humadea,
ya son tratados y recirculados en la misma fase en un porcentaje del 70% el resto del agua es
vertida, contribuyendo con la preservación del recurso de agua dulce y minimizando la
contaminación del esta.
Se evidencio que la tasa de mortalidad en la fase de reversión en el proceso de cría te tilapia
roja en la piscícola Bonanza en San Martin, Meta bajo de un 70% que se presentaba antes del
sistema de tratamiento a un 45% aproximadamente después de la implementación de la
prueba piloto, esto se logró comprobar por medio del paso de dos siembras a la fase de levante
con menos unidades de peces muertos.
Por otro lado, se evaluó el potencial de recirculación del agua dentro del proceso de
producción de tilapia roja, por medio del análisis de los indicadores de gestión que
demuestran que el sistema de tratamiento, al tener altos niveles de remoción, cumple con los
límites máximos permisibles para que el agua pueda ser recirculada.
10. RECOMENDACIONES
Se recomienda seguir haciendo ensayos con diferentes consorcios de bacterias, ya que se
pueden encontrar con mayores eficiencias de remoción, por esta razón es importante
continuar con la presente investigación.
Se recomienda la instalación de una trampa de grasas como pretratamiento para disminuir las
concentraciones de entrada a la planta y de esta forma mejorar la calidad del agua que pasa
al proceso biológico.
11. REFERENCIAS
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12. ANEXOS
Se presentan los siguientes anexos a la presente investigación, los cuales fueron de apoyo
para el análisis y evaluación del sistema de tratamiento propuesto:
1. Plano en planta del sistema de tratamiento propuesto
2. Plano perfil del sistema de tratamiento propuesto
3. Plano en planta de la prueba piloto del sistema de tratamiento
4. Plano perfil de la prueba piloto del sistema de tratamiento
5. Ficha técnica clean fish
6. Ficha técnica difusores de burbuja fina
7. Ficha técnica PF-3 Fish and VISICOLOR NANOCOLOR
8. Ficha técnica centrifuga marca PEDROLLO HF
9. Ficha técnica blower de vacío marca VAKUUM DRUCK
10. Curva de rendimiento bomba sumergible Barnes
ANEXO 1
ANEXO 2
ANEXO 3
ANEXO 4
ANEXO 5
ANEXO 6
ANEXO 7
ANEXO 8
ANEXO 9
ANEXO 10
