Diseño de humedal construido para deshidratación de lodos en condiciones climáticas de la sabana de Bogotá | Design of a wetland constructed for sludge dehydration under weather conditions of the Bogotá savanna

El presente trabajo de investigación tiene como objetivo establecer las consideraciones necesarias para el diseño y operación de humedales para el tratamiento de lodo secundario, proveniente del manejo de aguas residuales, en condiciones ambientales de la Sabana de Bogotá. Para ello, se seleccionó como caso de estudio la producción de lodo generada por la PTAR ubicada en las instalaciones del campus Nueva Granada, en donde se tuvo en cuenta las condiciones climáticas propias del lugar, parámetros constructivos y operativos con el fin de establecer su aplicabilidad. Por otro lado, se realizó la propuesta del procedimiento constructivo y operacional del humedal para el tratamiento de lodo, el cual fue construido mediante el análisis de la información recopilada a nivel internacional a partir de publicaciones de revistas indexadas y certificadas, permitiendo de esta manera obtener un resultado aplicable en condiciones ambientales de la Sabana de Bogotá. Finalmente, este documento concluye que esta tecnología si es aplicable en condiciones locales, presentando beneficios económicos y ambientales. Además, suministra recomendaciones para su operación y mantenimiento en la fase de implementación y puesta en marcha.

1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................... 1 2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .......................................................... 3 2.1. Descripción y Formulación ......................................................................................... 3 3. OBJETIVOS ......................................................................................................... 4 3.1. Objetivo General ......................................................................................................... 4 3.2. Objetivos Específicos .................................................................................................. 4 4. JUSTIFICACIÓN ................................................................................................ 5 5. ALCANCE Y DELIMITACIÓN ........................................................................ 6 6. MARCO TEÓRICO Y ESTADO DE ARTE .................................................... 7 6.1. Humedales para el Tratamiento de Lodo .................................................................... 8 6.2. Consideraciones de Diseño y Operación ..................................................................... 9 6.2.1. Tasa de Carga de Sólidos ..................................................................................... 9 6.2.2. Vegetación ......................................................................................................... 10 6.2.3. Períodos de Carga y Descanso ........................................................................... 10 6.2.4. Operación ........................................................................................................... 10 6.2.5. Sistema de Aireación ......................................................................................... 11 6.3. Procesos en el humedal para el tratamiento de lodo ................................................. 12 6.3.1. Evapotranspiración ............................................................................................ 12 6.3.2. Mineralización ................................................................................................... 13 6.4. Remoción de nutrientes y contaminantes en los STW .............................................. 13 6.5. Generación de Lodos en el Tratamiento de Agua Residual ...................................... 14 6.6. Tratamiento y Disposición de Lodos a Nivel Local .................................................. 15 6.7. Condiciones ambientales locales ............................................................................... 16 7. METODOLOGÍA .............................................................................................. 17 7.1. Revisión de la Literatura ........................................................................................... 17 7.2. Recolección y Presentación de la Información ......................................................... 17 7.2.1. Características del Humedal para el Tratamiento de Lodo .................................... 17 7.2.2. Operación del Humedal para el Tratamiento de Lodo .......................................... 17 7.2.3. Características del Humedal para el Tratamiento de Lodo .................................... 19 7.2.4. Operación del Humedal para el Tratamiento de Lodo .......................................... 19 7.2.5. Indicadores Cualitativos de Lodo .......................................................................... 19 7.2.6. Remociones de contaminantes y nutrientes en los STW ....................................... 20 7.3. Diseño y Operación del Humedal para el Tratamiento de Lodo del Caso de Estudio .. 20 7.3.1. Producción de Lodo en Términos de Masa Seca ............................................... 22 7.3.2. Área Total Requerida (m2) ................................................................................. 23 7.3.3. Determinación del Número de Camas ............................................................... 23 7.3.5. Operación ........................................................................................................... 24 7.3.6. Densidad de plantas ........................................................................................... 25 7.3.7. Cálculo de evapotranspiración ........................................................................... 25 7.3.8. Cálculo de pérdida de agua para la puesta en marcha ....................................... 25 7.4. Elaboración del Diseño Experimental ....................................................................... 26 7.5. Elaboración de Informe y Divulgación de Resultados .............................................. 26 8. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ....................................................................... 27 8.1. Procedimientos para el Diseño de Humedales para el Tratamiento de Lodo ............ 27 8.1.1. Procedimientos Reportados en la Literatura ...................................................... 27 8.2. Valores de Referencia Reportados en la Literatura ................................................... 29 8.3. Consideraciones necesarias para el diseño y operación ............................................ 35 8.4. Aplicabilidad de procedimientos ............................................................................... 40 8.5. Procedimiento Propuesto para el Diseño y Operación de un Humedal para el Tratamiento de Lodo ............................................................................................................ 43 8.6. Diseño Experimental ................................................................................................. 44 8.7. Costos ........................................................................................................................ 47 8.7.1. Costos del Diseño Experimental ........................................................................ 47 9. CONCLUSIONES.............................................................................................. 49 10. BIBLIOGRAFÍA................................................................................................ 51 11. ANEXOS ............................................................................................................. 57

The present research work aims to establish the necessary considerations for the design and operation of wetlands for the treatment of secondary sludge, for the management of wastewater, in environmental conditions of the Bogotá Savanna. For this purpose, the sludge production generated by the PTAR located in the facilities of the Nueva Granada campus was selected as a case study. To establish its applicability, the climatic conditions of the site were taken into account, as well as the construction and operational parameters. Besides, a proposal was made for the construction and operational procedure of the wetland for sludge treatment. This was constructed through the analysis of information compiled at the international level from publications in indexed and certified journals. This allows achieving a result applicable to the environmental conditions of the Bogotá Savanna. Finally, this document concludes that this technology is applicable under local conditions, presenting economic and environmental benefits. It also provides recommendations for its operation and maintenance during the implementation and the operational begin.

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