trabajo investigación

1. 1
Influencia climáticas sistema tratamiento-lagunas-municipio de Puerto Berrio, Antioquia
INFLUENCIAS DE LAS VARIABLES CLIMATICAS COMO TEMPERATURA,
RADIACCION SOLAR, PRECIPITACION Y VELOCIDAD DEL VIENTO EN LOS
PROCESOS BIOLOGICOS QUE SE LLEVAN A CABO EN LA LAGUNA DE
OXIDACION DEL MUNICIPIO DE PUERTO BERRIO ANTIOQUIA
GUILLERMO OSSA CIFUENTES, LUIS EDUARDO ALVAREZ MARTINEZ
Docente: EDISSON CASTRO ESCOBAR Magister
UNIVERSIDAD DE MANIZALES
FACULTAD DE CIENCIAS CONTABLES, ECONOMICAS Y ADMINISTRATIVAS
PROGRAMA DE MAESTRIA DESARROLLO SOSTENIBLE Y MEDIO
AMBIENTE
MANIZALES
SEMESTRE 1 – 2017

2. 2
Influencia climáticas sistema tratamiento-lagunas-municipio de Puerto Berrio, Antioquia
INFLUENCIAS DE LAS VARIABLES CLIMATICAS COMO TEMPERATURA,
RADIACCION SOLAR, PRECIPITACION Y VELOCIDAD DEL VIENTO EN LOS
PROCESOS BIOLOGICOS QUE SE LLEVAN A CABO EN LA LAGUNA DE
OXIDACION DEL MUNICIPIO DE PUERTO BERRIO ANTIOQUIA
RESUMEN
Con el presente trabajo de investigación se pretende evaluar y analizar mediante muestreos
fisicoquímicos del agua residual cómo influyen las variables climáticas como la temperatura,
radiación solar, precipitación y velocidad del viento en los procesos biológicos que se llevan a
cabo en las lagunas de oxidación –laguna anaerobia y dos facultativas- que se encuentran en el
municipio de Puerto Berrio Antioquia. Debido a que se vienen presentando con mucha
frecuencia presencia de algas-fitoplancton flotantes en la superficie o espejo de agua al comienzo
y final de cada laguna hecho que genera el incremento de presencia de solidos suspendidos y esto
afecta en los cobros de tasa retributiva que realizan las corporaciones ambientales.
Palabras Claves: Caracterización, planta de tratamiento de aguas residuales, parámetros,
carga orgánica, remoción.

3. 3
Influencia climáticas sistema tratamiento-lagunas-municipio de Puerto Berrio, Antioquia
INTRODUCCION
El tratamiento de las aguas residuales mediante lagunas de oxidación se ha venido
implementando en varios municipios colombianos en algunos con buenas operaciones de
mantenimiento y en otros con malas condiciones ya sea por su mala construcción o por mala
operación lo cual ha sucedido en su mayoría hecho que genera malas condiciones a las
poblaciones aledañas por problemas de olores que estas generan por la descomposición de la
materia orgánica básicamente en los procesos anaerobios los cuales son arrasados por los
vientos, afectando a la población cercana. También al ocurrir estos problemas de operación
generan problemas de remoción de carga orgánica y mala presentación paisajística que estas
puedan presentar como material flotante de color verduzco como las algas, bacterias y
fitoplancton y presencia de malezas en los alrededores de las lagunas de oxidación.
Por lo anterior se tiene como objetivo principal del trabajo de investigación en
determinar de qué manera Influyen las variables climáticas como temperatura, radiación
solar, precipitación y velocidad del viento en los procesos biológicos que se llevan a cabo en
la laguna de oxidación del municipio de Puerto Berrio (Antioquia) Debido a que en este
sistema se han venido presentado incrementos de este material flotante en algunas épocas del

4. 4
Influencia climáticas sistema tratamiento-lagunas-municipio de Puerto Berrio, Antioquia
año y se ha visto un cambio en cuanto a disminución del mismo cuando varían las
condiciones climáticas en épocas de invierno y/o verano.
Con esta investigación se pretende realizar un aporte que ayude a mejorar los procesos
bilógicos que se llevan a cabo en la planta de tratamiento, ya que si se tiene suficiente
información real de los procesos biológicos asociados a las variables climáticas que se llevan a
cabo en la zona del magdalena medio ayuda a tener una carta de navegación en la toma de
decisiones para optimizar el sistema de tratamiento de aguas residuales domésticas.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
En la actualidad existen muchos municipios que utilizan las lagunas de oxidación como
sistemas de tratamiento de aguas residuales domesticas; estos son utilizados por ser muy
económicos tanto para construir como para operar, pero cuentan con grandes desventajas como
la generación de malos olores.
La falta de interés por parte de administradores de turno de las empresas que operan estos
sistemas de tratamiento son las que no han permitido mejorar o optimizar estos sistemas de
tratamiento.

5. 5
Influencia climáticas sistema tratamiento-lagunas-municipio de Puerto Berrio, Antioquia
Puerto Berrio (Antioquia) cuenta con una planta de tratamiento de aguas residuales
domésticas, conformada por un sistema de lagunas de estabilización, con una secuencia o tren de
tratamiento que incluye una laguna anaerobia que funciona en serie con dos facultativas que
operan en paralelo. En la actualidad no se cuenta una buena base de datos o no se posee
suficiente información que soporte el funcionamiento actual de las lagunas, pero se tiene
conocimiento del malestar que está ocasionando la presencia de olores indeseables desde el
momento de su construcción y operación.
ANTECEDENTES DEL PROBLEMA
Las lagunas de oxidación es un sistema de tratamiento de aguas residuales domesticas que
fue construido en el año 2005-2006 en el Municipio de Puerto Berrio; cuando se empezó con su
operación se presentaron varios inconvenientes para el arranque de dicha planta. En vista a esta
situación la alcaldía municipal de Puerto Berrio realizó los requerimientos al constructor, el cual
realizó los respetivos correctivos a las obras y a finales del año 2007 está empezó a operar
como lo establecía los parámetros de diseño.

6. 6
Influencia climáticas sistema tratamiento-lagunas-municipio de Puerto Berrio, Antioquia
En la actualidad la laguna de oxidación de Puerto Berrio es operada por la empresa de
servicios públicos Aguas del Puerto S.A E.S.P; esta empresa viene operando la planta de
tratamiento de aguas residuales de una manera que cumple al menos con los parámetros físico-
químicos establecidos por la normatividad ambiental vigente.
A pesar de que se realiza una buena operación la empresa carece de información suficiente
que ayude a analizar los comportamientos de los procesos bilógicos que se llevan a cabo en la
laguna de oxidación, igualmente en algunas ocasiones se producen malos olores que generan
impactos negativos en la comunidad que vive a los alrededores de la planta de tratamiento.
PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN
¿De qué manera influyen las variables climáticas como temperatura, radiación solar,
precipitación, velocidad del viento en los procesos biológicos que se llevan a cabo en la laguna
de oxidación del municipio de Puerto Berrio (Antioquia)?

7. 7
Influencia climáticas sistema tratamiento-lagunas-municipio de Puerto Berrio, Antioquia
OBJETIVO GENERAL
 Determinar de qué manera Influyen las variables climáticas como temperatura,
radiación solar, precipitación y velocidad del viento en los procesos biológicos que se
llevan a cabo en la laguna de oxidación del municipio de Puerto Berrio (Antioquia)
OBEJETIVOS ESPECIFICOS
 Evaluar el sistema de tratamiento de aguas residuales domesticas (laguna de
oxidación) del municipio de Puerto Berrio Antioquia desde su diseño original y
operativo.
 Monitorear in situ el sistema de tratamiento de aguas residuales domesticas con la
medición de los siguientes parámetros: caudal, temperatura del ambiente y del agua, pH,
oxígeno disuelto, para la evaluación de su variación en el espacio y el tiempo.

8. 8
Influencia climáticas sistema tratamiento-lagunas-municipio de Puerto Berrio, Antioquia
 Determinar las eficiencias de cada uno de los componentes del sistema de
tratamiento (anaerobio y facultativa)
 Analizar las variables climáticas asociados a los resultados arrojados en los
diferentes muestreos in situ realizados.
MARCO TEÓRICO
Las lagunas de estabilización son lugares de almacenamiento de aguas residuales
relativamente grandes y de poca profundidad, provistas de estructuras en tierra abiertas al sol y al
aire y cuyo fin es el de lograr el tratamiento de las aguas residuales a través de procesos
naturales, pero controlados (Metcalf & Eddy, 1998).
Las lagunas de estabilización es aparentemente un método simple de tratamiento de las
aguas residuales pero los mecanismos de purificación involucrados son complejos. Estos
involucran procesos de sedimentación, digestión, oxidación, síntesis, fotosíntesis, corrientes
térmicas y filtración (Rolim, 2000).

9. 9
Influencia climáticas sistema tratamiento-lagunas-municipio de Puerto Berrio, Antioquia
La relación de área entre lagunas anaerobias y facultativas debe obedecer siempre a una
relación menos que 1:3 para evitar variaciones bruscas de DBO5, por ejemplo sobre cargas
orgánicas (Gloyna, 1971)
Clasificación de las Lagunas
Lagunas anaeróbicas
Las lagunas anaeróbicas son reservorios de mayor profundidad (2.5 a 5.0 m) y reciben
cargas orgánicas más elevadas, de modo que la actividad fotosintética de las algas es suprimida,
encontrándose ausencia de oxígeno en todos sus niveles. En estas condiciones, estas lagunas
actuaran como digestor anaeróbico abierto sin mezcla y debido a las altas cargas orgánicas que
soportan, el efluente contiene un alto porcentaje de materia orgánica que requiere otro proceso
adicional para completar su tratamiento

10. 10
Influencia climáticas sistema tratamiento-lagunas-municipio de Puerto Berrio, Antioquia
Lagunas Facultativas
Las lagunas Facultativas son estanques de profundidad más reducida (1.5 a 2.5 m) en las
cuales la actividad fotosintética de las algas ejerce un papel preponderante en la capa superior, al
mantener un cierto nivel de oxígeno disuelto que varía de acuerdo a la profundidad y hora del
dia. En zona del fondo se depositan los sólidos suspendidos que sufren un proceso de reducción
por estabilización anaerobia.
Lagunas de Maduración
Las lagunas de maduración o pulimento son estanques cuya altura esta entre 0.5 y 1.0 m,
son utilizadas como procesos de tratamiento terciario y diseñadas con el propósito exclusivo de
reducir los organismos patógenos (Cuervo, en prensa)

11. 11
Influencia climáticas sistema tratamiento-lagunas-municipio de Puerto Berrio, Antioquia
Ecología de las lagunas anaerobias.
La laguna anaerobia es un biorreactor que combina la sedimentación de sólidos y su
acumulación en el fondo, con la flotación de materiales del agua residual en la superficie y con
biomasa activa suspendida en el agua residual o adherida a los lodos sedimentados y a la nata
flotante. Una laguna anaerobia puede considerarse como un proceso anaerobio de tasa baja, en el
cual la materia orgánica es estabilizada mediante su transformación en dióxido de carbono y
metano. Usualmente son abiertas a la atmósfera, pero podrían cubrirse para recoger el metano
producido y para controlar la emisión de olores (Romero, 2005).
Las lagunas anaerobias son utilizadas normalmente como primera fase en el tratamiento de
aguas residuales urbanas con alta carga orgánica y alta temperatura. Cuando se usan como
unidades de pretratamiento, el porcentaje de reducción en la carga del desecho es más importante
que la calidad del efluente, siendo necesario dar un tratamiento adicional antes de descargar el
desecho, generalmente se dispone a trabajar en serie con lagunas facultativas y de maduración
(Yanez, 1982)

12. 12
Influencia climáticas sistema tratamiento-lagunas-municipio de Puerto Berrio, Antioquia
Ecología de las lagunas facultativas.
Las bacterias y las algas son los dos componentes biológicos principales de las lagunas
facultativas y su interacción constituye el efecto ecológico más importante sobre el proceso de
autopurificación. Estas constituyen un sistema de tratamiento bioquímico de crecimiento
suspendido, sin recirculación de sólidos sedimentados. El crecimiento algal representa, por
una parte, el suministro adecuado de oxígeno fotosintético para la actividad aerobia bacterial y,
por otra, la necesidad de removerlas del efluente para impedir que aumenten su concentración de
sólidos suspendidos y de materia orgánica biodegradable. La población algal se representa
usualmente por la concentración de clorofila “a”.
Cuando no existe luz solar, algunas algas son capaces de ejecutar metabolismo
quimiosintético como las bacterias y, por lo tanto, requieren oxígeno para el proceso de
oxidación. Por otra parte, las algas pueden padecer metabolismo endógeno para obtener energía
mediante la descomposición de su propio protoplasma (Romero, 2005).
Las variaciones locales en radiación solar debidas a la latitud, elevación y nubosidad,
influyen sobre el diseño de una laguna de estabilización. Además, la penetración de la luz solar y
la disponibilidad de CO2 determinan la porción de volumen de laguna con producción algal de
oxígeno. En las lagunas facultativas la porción inferior es anaerobia y la porción superior es

13. 13
Influencia climáticas sistema tratamiento-lagunas-municipio de Puerto Berrio, Antioquia
aerobia. La porción aerobia recibe oxígeno de la actividad fotosintética algal y de la reaireación
superficial existente a través de la interfaz aire-líquido. Las variaciones de la cantidad de luz
incidente producen cambios considerables en las condiciones de una laguna
facultativa (Romero, 2005).
METODOLOGÍA
Se realizara visita en la zona donde están ubicadas las planta de tratamiento de aguas
residuales domesticas del Municipio de Puerto Berrio, las lagunas de oxidación para programar
el respectivo muestreo y se capacitara a los operadores de la planta para el respectivo
seguimiento a estos comportamientos en las lagunas para llevar una bitácora y muestreos
periódicos o rutinarios y recopilar información climatológica del sitio y comparar y analizar la
información recopilada con el diseño con que fueron construidas estas lagunas
DISEÑO EXPERIMENTAL
En el trabajo investigativo, se plantearán hipótesis, teniendo en cuenta el diseño del
respectivo sistema y su funcionamiento actual que esta presenta

14. 14
Influencia climáticas sistema tratamiento-lagunas-municipio de Puerto Berrio, Antioquia
PRIMERA HIPOTESIS: El diseño como tal construido y el comportamiento hidráulico
realizan buena remoción de carga orgánica en los parámetros de Solidos suspendidos totales
(SST) y en la demanda biológica de oxigeno (DBO).
SEGUNDA HIPOTESIS: El diseño como tal construido y el comportamiento hidráulico
realizan no realizan buena remoción de carga orgánica en los parámetros de Solidos suspendidos
totales (SST) y en la demanda biológica de oxigeno (DBO).
VARIABLES QUE INTERVIENEN
Variables independientes: Tiempo de retención hidráulica, temperatura del agua, tasa de
aplicación superficial, concentración de la biomasa, pH, potencial redox. Oxigeno Disuelto.
Variable dependiente: La variable respuesta son la Demanda Bioquímica de oxígeno (DBO)
y los sólidos suspendidos totales (SST) objetos de cobro de tasa retributiva.

15. 15
Influencia climáticas sistema tratamiento-lagunas-municipio de Puerto Berrio, Antioquia
Variables control: Se controlaron los sitios de muestreo, siendo fijos en cada sistema de
lagunas: a la entrada del afluente y a la salida de las mismas.
Variables exógenas: Temperatura ambiente, velocidad y dirección del viento, precipitación
y Radiación solar.
DISEÑO DEL MUESTREO
Se realizarían cuatro muestreo en el año dos en épocas de invierno y dos en épocas de
verano durante las 24 horas del día a la entrada de la laguna anaerobia, a la salida o efluente de la
laguna anaerobia uno a la salida de lacada facultativa y otro en la mezcla de ambas y adicional se
muestrearan el agua del cuerpo receptor es decir aguas arriba y aguas abajo con la respectiva
medición de los caudales los análisis se realizaran en un laboratorio acreditado por el IDEAM
estos muestreos se realizarían con el personal operativo de la empresa de servicios públicos.

16. 16
Influencia climáticas sistema tratamiento-lagunas-municipio de Puerto Berrio, Antioquia
PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS DE LA INFORMACIÓN
Con los resultados de campo y los resultados del laboratorio se procesará la información y
se sacarán las recomendaciones y conclusiones respectivas para el trabajo de investigación que
se pretende realizar

17. 17
Influencia climáticas sistema tratamiento-lagunas-municipio de Puerto Berrio, Antioquia
CRONOGRAMA Y PRESUPUESTO
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 5
Revisión de
documentación -
revisión
bibliográfica
Coordinación
de muestreo
con la empresa
y personal
Operativo de la
MUESTREOS
Muestreo de
aguas lagunas
anaerobia,
Facultativa y
cuerpo
receptor
ANALISIS
RESULTADOS
Recopilación
de resultados
para análisis
respectivos
INFORME
Elaboración de
informes
MES-AÑO 2017
MES-AÑO
2018
DESARROLLO DE LAS ACTIVIDADES
PLANIFICACION
CRONOGRAMA TRABAJO DE TESIS
Influencias climáticas, sistema de tratamiento-lagunas- del municipio de
Puerto Berrio (Antioquia)
ACTIVIDAD CONCEPTO
1

18. 18
Influencia climáticas sistema tratamiento-lagunas-municipio de Puerto Berrio, Antioquia
PRESUPUESTO ESTIMADO
ACTIVIDAD CANTIDAD FRECUENCIA TOTAL
VALOR
UNITARIO
COSTO
ESTIMADO
MUESTREO DE
AGUAS 7 4 28 280,000 7,840,000
ENVIODE
MUESTRAS 1 4 4 60,000 240,000
PERSONAL
MUESTREO 12 4 48 50,000 2,400,000
PAPELERIA 1 4 4 30,000 120,000
ALIMENTACION 12 4 48 10,000 480,000
ALQUILER
EQUIPO 1 4 4 200,000 800,000
TOTAL 11,880,000

19. 19
Influencia climáticas sistema tratamiento-lagunas-municipio de Puerto Berrio, Antioquia
BIBLIOGRAFIA
(UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA, s.f.)
Correa, R.G. (2008). Evaluación y monitoreo del sistema de las lagunas de estabilización del
Municipio de Santa Fé de Antioquia, Colombia (Tesis de Maestría). Universidad de
Antioquia, Medellín.