La economía circular en la industria de la construcción: alternativa para el manejo y disposición de biosólido de plantas de tratamiento de aguas residuales. Caso de estudio PTAR el Salitre – Bogotá D.C.

En la actualidad se promueve la gestión integral del recurso hídrico y uno de los pilares fundamentales para lograr este objetivo es la construcción y puesta en marcha de plantas de tratamiento de aguas residuales tanto industriales como domésticas, lo cual es un beneficio para el medio ambiente y contribuye en la recuperación de los cuerpos de agua en donde normalmente se hace su disposición. Sin embargo, la disposición final de los subproductos del tratamiento de las aguas residuales se está convirtiendo en un problema técnico y ambiental para las unidades o sistemas de depuración que cumplen esta labor. Desde el punto de vista técnico los biosólidos o lodos se convierten en un problema para las estaciones o plantas de tratamiento debido a la gran cantidad en la que se producen, al problema ambiental en el que se pueden convertir, y a las concentraciones de metales pesados y lixiviados existentes en estos. La cantidad de biosólido generado por las actividades de depuración del agua residual crece día a día, debido a las políticas de manejo de aguas residuales y descontaminación de cuerpos de agua propuestas en nuestro país, las cuales fomentan la construcción de nuevas estaciones de tratamiento o la ampliación de las ya existentes. Esta investigación se centra en buscar una alternativa viable desde los puntos de vista técnico y ambiental, para la disposición del biosólido en los materiales de construcción, usándolos como materia prima para la fabricación de elementos cerámicos como los ladrillos. Se seleccionó como zona de estudio la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales (PTAR) el Salitre, la cual trata un caudal de 4.0 m3/s y genera entre 4500 y 5000 toneladas mensuales de biosólido. Para Bogotá es imprescindible la recuperación del Río Bogotá entendiendo esto como una mejora para la calidad de vida de sus habitantes; por esto, se propone dentro del plan de recuperación del Río Bogotá la ampliación y optimización de la PTAR EL Salitre, pasando de 4.0 a 7.0 m3/s y la construcción y puesta en operación de una PTAR adicional (PTAR CANOAS) con una capacidad de hasta 14 m3/s y una generación aproximada de 12360 toneladas mensuales. Como se puede evidenciar, son cantidades considerables (aproximadamente 20000 toneladas) y se debe pensar en generar diferentes alternativas de disposición y valorización. Para cumplir con el objetivo de la investigación, se desarrolló un plan de trabajo basado en 4 actividades: 1. Caracterización química, mineralógica y física de las materias primas para la fabricación de los ladrillos (arcilla – ceniza de biosólido – vidrio); 2. Elaboración de los elementos cerámicos teniendo en cuenta los resultados de la caracterización de las materias primas y una serie de tratamientos experimentales propuestos con base en factores como: los porcentajes de incorporación de biosólido en sus diferentes formas (sin tratamiento, seco, ceniza), y la temperatura de cocción 3. Evaluación de la calidad de los elementos obtenidos teniendo en cuenta lo establecido en la Norma Técnica Colombiana NTC 4205 (unidades de mampostería de arcilla cocida, ladrillos y bloques cerámicos), a través de ensayos de resistencia a la compresión, absorción de agua y tasa inicial de absorción 4. Evaluar la concentración de metales presentes en los ladrillos aplicando la prueba de lixiviación “Toxicity Characteristic Leaching Procedure” (TCLP). De los resultados obtenidos en la investigación se lograron establecer valores óptimos para variables críticas dentro del proceso de fabricación de los ladrillos, tales como: el porcentaje de inclusión de la ceniza de biosólido, el porcentaje de inclusión de vidrio y la temperatura de secado y cocción.

At present, the integral management of water resources is promoted and one of the fundamental pillars to achieve this objective is the construction and start-up of both industrial and domestic wastewater treatment plants, which is a benefit for the environment and It contributes to the recovery of bodies of water where it is normally made available. However, the final disposal of wastewater treatment by-products is becoming a technical and environmental problem for the purification units or systems that carry out this task. From a technical point of view, biosolids or sludge become a problem for treatment stations or plants due to the large quantity in which they are produced, the environmental problem into which they can be converted, and the concentrations of heavy metals and leachates existing in these. The amount of biosolids generated by wastewater purification activities grows day by day, due to the wastewater management policies and decontamination of water bodies proposed in our country, which promote the construction of new treatment stations or the expansion of existing ones. This research focuses on finding a viable alternative from the technical and environmental points of view, for the disposal of the biosolid in construction materials, using them as raw material for the manufacture of ceramic elements such as bricks. The Salitre Wastewater Treatment Plant (WWTP) was selected as the study area, which treats a flow of 4.0 m3 / s and generates between 4500 and 5000 tons of biosolids per month. For Bogotá the recovery of the Río Bogotá is essential, understanding this as an improvement for the quality of life of its inhabitants; For this reason, the expansion and optimization of the EL Salitre WWTP is proposed within the recovery plan of the Bogotá River, from 4.0 to 7.0 m3 / s, and the construction and commissioning of an additional WWTP (PTAR CANOAS) with a capacity of up to 14 m3 / s and a generation of approximately 12,360 tons per month. As can be seen, they are considerable quantities (approximately 20,000 tons) and it is necessary to think about generating different alternatives for disposal and recovery. To fulfill the objective of the research, a work plan based on 4 activities was developed: 1. Chemical, mineralogical and physical characterization of the raw materials for the manufacture of bricks (clay - biosolid ash - glass); 2. Elaboration of the ceramic elements taking into account the results of the characterization of the raw materials and a series of proposed experimental treatments based on factors such as: the percentages of incorporation of biosolid in its different forms (untreated, dry, ash) , and the firing temperature 3. Evaluation of the quality of the elements obtained taking into account the provisions of the Colombian Technical Standard NTC 4205 (masonry units of fired clay, bricks and ceramic blocks), through resistance tests to the compression, water absorption and initial absorption rate 4. Evaluate the concentration of metals present in the bricks by applying the “Toxicity Characteristic Leaching Procedure” (TCLP) leaching test. From the results obtained in the research, it was possible to establish optimal values ​​for critical variables within the brick manufacturing process, such as: the inclusion percentage of the biosolid ash, the glass inclusion percentage and the drying and firing temperature. .

Magíster en Ingeniería Civil con Énfasis en Hidroambiental

Maestría