Este documento presenta dos alternativas para el diseño de un sistema de tratamiento de aguas residuales para una industria panelera. La primera alternativa propone un sistema que incluye un tanque de recolección, una trampa de residuos, dos tanques digestores y un canal de aireación. La segunda alternativa utiliza humedales construidos, los cuales incluyen plantas acuáticas que ayudan a eliminar contaminantes del agua residual. Cada alternativa describe las unidades propuestas y sus funciones para tratar el agua residual generada por la industria panelera.

1. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD
ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS E INGENIERIA
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
ACTIVIDAD 10
DISEÑO DE SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
PARA UNA INDUSTRIA PANELERA
TUTOR
ALEXANDER FRANCO
DIEGO FERNANDO RUIZ OVIEDO
COD. 89002348
TITO RAFAEL REYES CABEZAS
MAURICIO BARRETO
MAYO DE 2013

2. INTRODUCCION
La panela es la base del sustento de miles de familias campesinas, quienes
producen en unidades de pequeña escala, con mano de obra familiar y afrontan
muchas dificultades para modernizar su producción y expandir sus mercados. Sólo
un pequeño segmento de la producción se desarrolla de forma industrial y el resto
se realiza en establecimientos pequeños con capacidades de producción inferiores
a los 300 kilogramos de panela por hora. En el ámbito mundial, Colombia es el
segundo mayor productor de panela y el mayor consumidor per cápita del mundo.
Sin embargo, por su carácter de producto no transable, la producción se orienta
casi completamente al mercado interno, lo cual no le permite ampliar su demanda
fácilmente. El consumo de la panela se explica por el comportamiento de la
producción, en la medida en que no hay importaciones y las exportaciones son
marginales. Durante la última década la producción creció en menor proporción al
crecimiento vegetativo de la población, señalando una reducción en el consumo
como resultado de la competencia del azúcar (tanto como edulcorante como en
forma de panela, azúcar derretida), los edulcorantes sintéticos y las bebidas
artificiales.
Este trabajo se basa principalmente, en el diseño de un sistema de tratamiento de
aguas residuales para una empresa panelera, proponiendo dos alternativas de
tratamiento del agua residual y exponiendo las ventajas y desventajas de cada
uno de los sistemas propuestos.

3. JUSTIFICACION
La implementación de un sistema de tratamiento de aguas residuales es una
estrategia de fácil ejecución y de bajo costo, la cual permitirá la reducción de la
carga contaminante que contienen estos residuos líquidos y por ende dar
cumplimiento a la normatividad ambiental vigente en lo que respecta al Decreto
1594 de 1984 el cual hace referencia a los usos del agua y residuos líquidos y la
Ley 373 de 1997 que establece el programa para ahorro y uso eficiente del agua.

4. EMPRESA PRODUCTORA DE PANELA
Productos Aipsacol S.A. de Colombia es una empresa productora de panela
reconocida por la excelencia en sus productos de exportación. Cumplen con todos
los requisitos en el proceso de la panela y en la exportación de panela
consolidándose como líderes dentro del sector de empresas productoras de la
panela más apetecida en todo el mundo.
Todos los productos de panela Aipsacol se han comercializado con éxito en los
mercados nacionales e internacionales. Sus servicios, amplia capacidad de
producción y con un personal altamente capacitado garantizan la pureza y
autenticidad de la panela colombiana en todas sus presentaciones.
Cubren todas las necesidades de los clientes, fabrican la panela en diversidad de
formas, tamaños y cantidad certificada bajo los estrictos controles de la más alta
calidad. Entregan oportunamente su pedido y responden con garantía y confianza
las demandas del sector. Por su experiencia de más de 30 años en la producción,
distribución y venta de panela se ubican positivamente en el mercado de las
empresas productoras de panela de primer nivel.
Disfrute de jugos, postres, bebidas y dulces típicos, nutritivos, deliciosos con gran
valor energético y nutricional elaborado con panela granulada, papelón y
raspadura. Como empresa distribuidora de panela colombiana
ofrecen
fabricación de panela con especificaciones particulares y altos estándares de
calidad para la panela de exportación.
Caudal de diseño
El sistema se diseñará para manejar un caudal medio de 0,3 litros por segundo,
emitido durante un lapso de 9 horas por día, aún cuando se presentaran picos de
excesivo caudal y otros de muy bajo flujo que llegue incluso a nulo al igual que en
las noches y en los días no laborables. (3 a 7 días de la semana).
Características del Agua de Entrada (afluente)
Las condiciones de ingreso del vertimiento se analizaron en laboratorio por parte
de la empresa Aipsacol S.A. de Colombia y mostraron los siguientes resultados
promedio:
DBO: 35.333 mg/lt
DQO: 77.227 mg/lt
PH: 4.47

5. Sólidos Suspendidos: 32.040 mg/lt
Sólidos Totales: 58.698 mg/lt.
Características visuales típicas del vertimiento
Adicionalmente se tomó en cuenta la información aportada por los trabajadores del
sector quienes afirmaron y previnieron sobre el efecto altamente corrosivo del
vertimiento. Esta característica influyó radicalmente sobre el tipo de materiales
escogidos para la construcción del sistema.
Vale destacar que el ajuste y estandarización de los sistemas que se plantearan
requiere de un modelo tipo y experimental el cual muy seguramente necesitará
adaptaciones a las circunstancias propias de operación de cada trapiche, que van
desde los inadecuados o incompatibles sistemas de evacuación y empalme de
cada establecimiento, los comportamientos inadecuados de los operarios y el
modus operandi de la empresa, hasta algunos factores ambientales que también
incidirán sobre determinadas construcciones o parte de ellas. Los ajustes que se
realizarán permitían optimizar las condiciones iniciales, resolver las dificultades
que se puedan presentar y preparar el ecosistema para recibir los
microorganismos eficaces (EM) encargados de brindar el tratamiento adicional a
los vertimientos.
Primera alternativa de Tratamiento de Agua Residual
Una primera propuesta gira en torno al diseño de la tecnología que se habrá de
emplear para tratar las aguas servidas de esta industria, caracterizadas por su alta
carga orgánica, su acidificación temprana y el flujo discontinuo que se presenta
tanto en la jornada laboral como en los días de producción por semana.
El funcionamiento de este primer sistema consiste en remover la materia orgánica
proveniente de las descargas residuales generadas en la botija, cachacera y

6. lavado de gaveras, moldes, pailas, pisos, mesones e instalaciones en general,
mediante la acción de “procesos físicos y microbiológicos asistidos con la
adición de cepas mejoradas”.
El sistema está dotado de las siguientes unidades: un tanque de recolección y
aquietamiento, una trampa de residuos flotantes (grasas, aceites, cenizas y
algunos sólidos no sedimentables), dos tanques digestores provistos de un lecho
de inoculación, soporte y crecimiento de microorganismos y finalmente, un canal
de aireación del agua, en el que se acondiciona un medio aerobio mas similar al
de las fuentes receptoras, a fin compatibilizarlas evitando impactarlas con un agua
totalmente carente de oxígeno y ávido del mismo.
Esquema General del Sistema de Tratamiento
Detalles de Instalación de Tanques

7. Implementación canal de aireación
La acción microbial es asistida por la incorporación de EM (microorganismos
eficientes), que se comercializa en presentación líquida y cuyas características
organolépticas son muy similares al “guarapo” de caña salvo que no es dulce; se
compone principalmente por levaduras, bacterias acido-lácticas y bacterias
fotosintéticas que desarrollan una sinergia metabólica que permite su aplicación
en el tratamiento de aguas residuales y el control de olores.
Esta tecnología fue desarrollada por la Facultad de Agricultura de la Universidad
de Ryukyus en Okinawa – Japón y se encuentra patentada y comercializada
recientemente en Colombia. Tanto el modelo implementado como su trabajo con
la tecnología EM en aguas industriales de trapiches no tienen antecedentes
registrados en Colombia y por ello, la presente propuesta hace un aporte
innovador al desarrollo tecnológico en el campo del tratamiento de aguas
residuales.
Forma de aplicación de los EM
Las dosis de EM se administran en una sola aplicación y directamente en cada
unidad de tratamiento. Esto se hace con la ayuda de un embudo y una manguera
adaptada de tal forma que el líquido EM logre ingresar unos 40 centímetros por
debajo de la superficie de cada tanque. Dado que los EM son organismos vivos,
estos no deben entrar en contacto con detergentes ni desinfectantes o remedios
que puedan eliminarlos; deben guardarse en un lugar oscuro y fresco, por un
tiempo no mayor a 45 días calendario, después de los cuales el contenido pierde
sus propiedades y debe desecharse (este residuo es un líquido inocuo que puede
aplicarse sobre una corriente de agua o sobre el suelo sin que tenga riesgos
negativos sobre sus ecosistemas).
El líquido debe distribuirse por toda el área del tanque evitando así que el EM se
acumule en un solo punto; para ello, solo es necesario mover constantemente la

8. manguera sumergida en diferentes direcciones mientras se está haciendo la
aplicación. Al llegar al canal de aireación, el EM debe asperjarse a lo largo y ancho
del espejo de agua, lo cual se hace con la ayuda de una regadera o una bomba de
fumigación.
Segunda alternativa de Tratamiento de Agua Residual
Utilización de humedales construidos para la recepción de aguas residuales. Este
sistema se inventó como uno de los mejores receptores de aguas servidas, ya que
jugaban un papel purificador importante. Las primeras nociones científicas
relacionadas con el uso de humedales artificiales para el tratamiento de aguas
usadas, remontan a 1946 en el Instituto Max Plancken Alemania y USA.
A partir de 1986 se empiezan a introducir los sistemas de humedales construidos
en países de Europa, América, África y Australia, no solo para tratamiento de agua
residual municipal, sino también para agua industrial y residuos agrícolas. En
Colombia el grupo de investigación en agua y saneamiento, de la Universidad
Tecnológica de Pereira ha trabajado en estudios para evaluar la eficiencia y
factibilidad de la utilización de algunos tipos de humedales construidos en
pequeñas comunidades del municipio.
Humedales Artificiales. Un humedal artificial es un sistema de tratamiento de agua
residual poco profundo construido por el hombre, en el que se han sembrado
plantas acuáticas y contando con los procesos naturales sirve para tratar el agua
residual. Existen dos tipos de sistemas de humedales artificiales desarrollados
para el tratamiento de agua residual: Sistema a Flujo Libre (FWS) y Sistemas de
Flujo Sub-superficial (SFS).
Sistema a Flujo Libre (FWS). Los humedales de flujo libre son lagunas excavadas,
donde el agua circula expuesta a la atmósfera y pasa a través de las plantas
acuáticas emergentes. El fondo de la laguna está constituido por el suelo
relativamente impermeable.
Sistema de Flujo Sub-superficial (SFS). Los humedales de flujo sub-superficial son
lechos excavados en el suelo rellenos de un medio granular, donde el nivel de
agua se mantiene por debajo de la superficie de grava.
Plantas acuáticas en el tratamiento de aguas residuales. Estas plantas tienen la
capacidad de purificar el agua mediante la asimilación directa de nutrientes, ya
que estas tienen un filtro que es capaz de eliminar no sólo la materia orgánica,
sino también nitrógeno y fósforo.
La utilización de plantas macrófitas en el tratamiento de aguas residuales tiene
como objetivo:

9. • Facilitar la degradación de la materia orgánica disuelta.
• Eliminación de nutrientes como el nitrógeno, fósforo y otros contaminantes
como metales pesados.
• Producción de biomasa que pueda ser usada como abono, combustible,
como materia prima de procesos biotecnológicos y como fuente alternativa de
proteínas para alimento de animales.
Los dos sistemas planteados, tendrán las siguientes unidades:
Tambor de recolección
Consiste en un tambor plástico (debido al efecto altamente corrosivo del
vertimiento) de 250 lt dispuesto para recolectar los vertimientos que en muchos
trapiches confluyen por diferentes tuberías. Sustituye o semeja una cajilla de
entrada que a su vez es utilizada como punto de inspección y muestreo, facilitando
así la labor de control y seguimiento al sistema.
En esta unidad el vertimiento se aquieta y pierde una pequeña parte de sus
sólidos más pesados y finalmente, se canaliza hacia una única tubería que dirige
el vertimiento hacia la primera unidad de pre-tratamiento constituida por la trampa
de flotantes.
Trampa de flotantes
Tanque plástico de 1000 litros, diseñado con un tiempo de retención del
vertimiento de una hora, lo cual se estableció teniendo en cuenta que la unidad
debería cumplir una doble función de decantación y flotación para gran parte de
los sólidos sedimentables y flotantes característicos de este tipo de aguas
residuales; así pues, se escogió un periodo de retención promedio entre el de un
clarificador y el de una trampa de grasas.
Unidades de digestión
Se propone instalar dos tanques plásticos de 2000 litros cada uno, provistos de un
medio de soporte igualmente plástico (trozos de manguera) en el que se permite la
formación y desarrollo de las biopelículas encargadas de la descomposición del
vertimiento.
El vertimiento entra por el fondo a cada tanque y asciende a través de su medio de
soporte hueco y flotante ‐ trozos de manguera de polietileno‐, donde se forma un
gran ecosistema microbiológico encargado de digerir la materia orgánica
contenida en el agua.

10. IMPORTANTE. La inserción de clavos de 6” en las salidas del distribuidor y en la
tubería de salida de los tanques digestores, evita el paso de los trozos de
manguera y otro material sólido de gran tamaño que pueda provocar taponamiento
del sistema.
Canal aireador
Es una excavación recubierta con malla de gallinero y mortero 1:3 (para una
mayor estabilidad de los taludes), en donde el agua proveniente del segundo
tanque digestor, recibe un proceso de oxigenación antes de verterse a la fuente
receptora.
Nota: Las unidades de digestión y el canal aireador solo se utilizarán para la
primera propuesta, ya que en la segunda propuesta, después de retirar los sólidos
pesados en el tambor de recolección y la trampa de flotantes en la cual se cumple
una doble función de decantación y flotación para gran parte de los sólidos
sedimentables y flotantes característicos de este tipo de aguas residuales, se
realizará luego el vertimiento en el humedal construido para la recepción de aguas
residuales el cual hará el tratamiento a través de plantas acuáticas las cuales tiene
la capacidad de purificar el agua mediante la asimilación directa de nutrientes, ya
que estas tienen un filtro que es capaz de eliminar no sólo la materia orgánica,
sino también nitrógeno y fósforo.
Alternativa 1: “Procesos físicos y microbiológicos asistidos con la adición de
cepas mejoradas”.
Operación o Proceso Unitario
Desinfección con EM
(Microorganismos Eficientes
Nivel de Tratamiento
Secundario
Objetivo Específico
• Elimina desechos y sustancias que
con la sedimentación no se
eliminaron y para remover las
demandas biológicas de oxigeno.
• Destrucción de todo tipo de
Microorganismos patógenos.
• Incluye procesos biológicos y
químicos.
Alternativa 2: “Humedales artificiales con Plantas Acuáticas”
Operación o Proceso Unitario
Potabilización del agua con
plantas acuáticas
Nivel de Tratamiento
Terciario
Objetivo Específico
Destrucción de todo tipo de
Microorganismos y clarificación
del agua hasta volverla potable.

11. ANALISIS DE ALTERNATIVAS
Alternativas
Ventajas
• Instalación muy sencilla
• Mucho más económico que otras
alternativas
• Mínima área total requerida
Alternativa 1
• Fácil operación y mantenimiento
• Altamente eficiente aún sin la
adición de microorganismos
• Permite cumplir con las
exigencias legales tanto en
materia sanitaria como ambiental.
Alternativa 2
Desventajas
Ya que es un sistema que
maneja un importante contenido
de azúcares y además combina
unidades anaerobias y
aerobias, su operación es
susceptible a la generación de
olores y a la proliferación de
insectos, lo cual, por una parte
requiere que su instalación se
realice en sitios aislados de la
producción, o que se
acondicionen barreras físicas
que lo separen de esta, y por
otra, puede requerir (según el
caso) la adición de cal o de
microorganismos eficientes para
que disminuya la generación de
olores e incluso contribuyan al
restablecimiento de pHs mas
neutros.
• Idóneo para pequeñas
poblaciones, hasta 5.000
habitantes.
• Condiciones anaerobias Æ
Tiempos de residencia
elevados.
• Compensa la ocupación de
superficie con el ahorro en mano
de obra, equipos y mantenimiento.
• Gran ocupación de superficie
(entre 5 y 10 m²/hab.eq.).
• Reduce en gran medida el
consumo energético, con altos
rendimientos en la eliminación de
materia orgánica y sólidos.
Este sistema es el más amigable
desde el punto de vista ambiental
ya que no requiere instalaciones
complejas, tiene un costo de
mantenimiento muy bajo y se
integra al paisaje natural
propiciando incluso refugio a la
vida silvestre.
• No son eficaces en la
remoción de nutrientes. Para
lograr eliminar P y N, necesitan
aireación electromecánica.

12. CONCLUSIONES
Las aguas residuales provenientes de las industrias y de los hogares, nos han
llevado a un gran problema, ya que el agua, el cual es un elemento muy valioso
para todos los seres vivos se está acabando y lo peor está muy contaminada por
el mismo hombre.
Como futuros profesionales de la Ingeniería de Alimentos, tenemos que poner
nuestro granito de arena y comenzar a concientizar a todas las personas,
especialmente a las industrias de la importancia de tratar las aguas residuales
provenientes de la producción para ayudar a mejorar el medio ambiente y el
ecosistema en general.
Este trabajo de investigación nos ha servido para profundizar aún más en los
conocimientos adquiridos en la segunda unidad de este importante curso.

13. BIBLIOGRAFIA Y CERIGRAFIA
GUEVARA VELANDIA, Osvaldo. Modulo de Estudio Tratamiento de Aguas
Residuales. Unad. Febrero de 2012.
www.fluidos.eia.edu.co/hidraulica/.../residuales/Tipos%20de%20Tratamiento.h
www.ing.unal.edu.co/.../TRATAMIENTO%20DE%20AGUAS%20RESI.
www.slideshare.net/.../tratamiento-de-aguas-residualeshttps://es.wikipedia.org/wiki/Tratamiento_de_aguas_residuales
http://www.productosaipsacol.com.co/contactenos/
http://www.tierramor.org/Articulos/tratagua.htm