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DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y EVALUACIÓN DE UN SISTEMA DE CONTACTOR BIOLÓGICO ROTATORIO (CBR) PARA EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES MUNICIPALES A ESCALA PILOTO
(2020) Ivette Echeverría; Oliver Saavedra; Ramiro Escalera; Gustavo Heredia; Renato Montoya
En este estudio se diseñó, implementó y evaluó el desempeño de una planta piloto de tratamiento de aguas residuales domésticas, basada en contactores biológicos rotatorios (CBR). La demanda de fuentes de agua en zonas semi- áridas ocasiona que se reutilicen aguas residuales en agricultura, aunque no tengan ningún grado de tratamiento. Los CBR son sistemas de tratamiento aerobio llevado a cabo por microorganismos adheridos sobre discos que rotan lentamente a través de un flujo de agua residual. Entre las ventajas del sistema se puede mencionar, los niveles potencialmente altos de eficiencia, que ocupan poco espacio y se pueden ampliar modularmente; sin embargo, son sistemas costosos de implementar, debido a que se requiere de la importación de los discos. En este estudio se escogió el poliestireno por su disponibilidad local y se verificó que es un medio de adherencia adecuado para los microorganismos. Las eficiencias máximas alcanzadas por el CBR una vez concluido el periodo de aclimatación fueron: 81%, 75% y 85% para la remoción de DQO total, DQO soluble y SST. La eficiencia global del sistema constituido por un sedimentador primario, un CBR de 3 etapas y un sedimentador secundario, alcanzó niveles de 68-79% para DQO total, 68-77% de DQO soluble y 81-99% de SST. Los niveles de tratamiento alcanzan valores dentro de los límites establecidos en la legislación boliviana para descarga de aguas residuales, por lo que es recomendable su escalamiento en condiciones climáticas similares a las del estudio.
DOMESTIC WASTEWATER TREATED BY ANAEROBIC BAFFLED REACTORS AND GRAVEL FILTERS AS A RESOURCE TO BE USED IN AGRICULTURE
(2019) Ivette Echeverría; Laura Machicado; Oliver Saavedra; Ramiro Escalera; Gustavo Heredia; Renato Montoya
Due to limited availability of clean water, treated wastewater is an important resource to reduce water demand through its reuse. In Bolivia, one of the most common practices is the use of wastewater for crop irrigation. Wastewater Treatment Plants (WWTP) must adequate their processes so their effluents are safe for irrigation and for the environment. The intermediate city of Tolata, located at 2720 meters above sea level operates a WWTP with a solids removal pretreatment followed by an Anaerobic Baffled Reactors (ABR) and series of horizontal and vertical gravel filters. The objective of this study is to evaluate its efficiency and determine the potential of the treated effluent for crop irrigation. To assess water quality parameters a series of monitoring campaigns were carried out from August to December 2018. The average concentrations found in the WWTP affluent are as follows: 396 ± 289 mg-BOD5/l, 795 ± 262 mg-COD/l, 361 ± 113 mg-TSS/l, 66.0 ± 38.9 mg-N-NH3/l, 11.8 ± 2.2 mg-P/l and 2.73 ± 1.13 m-S/cm for EC. The concentrations found in the effluent on average are: 18 ± 12 mg-BOD5/l, 95 ± 61 mg-COD/l, 18 ± 10 mg-TSS/l, 41.7±26.5mg-N-NH3/l, 8.3 ± 2.2 mg-P/l and 2.35 ± 0.75 m-S/cm for EC. The overall efficiencies of the WWTP obtained are: 95 % of BOD5, 88% of total COD, 95 % of TSS, 37% of N-NH3, and 30% of P. According to these results, it is advisable to restrict irrigation to tall stemmed crops, grass and fodder that have moderate tolerance to salinity and are not eaten raw or without further processing to reduce risks associated with health. In order to use the treated effluent for irrigation of vegetables or other products that are eaten raw, this WWTP needs to implement a disinfection process.
EVALUACIÓN COMPARATIVA DE LA GESTIÓN Y COSTOS EN SISTEMAS DESCENTRALIZADOS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DOMÉSTICAS
(2023) V. Escalante; Ivette Echeverría; Gabriel Aliaga; Gustavo Heredia; Ramiro Escalera; Oliver Saavedra
Se ha realizado una evaluación comparativa de los costos de tratamiento de aguas residuales en 6 diferentes plantas descentralizadas, ubicadas en las comunidades de Cliza, Ucureña, Tolata, Punata, Tarata y San Benito, en el Valle Alto de Cochabamba que atienden a poblaciones de tamaño intermedias (de 4 500 a 25 000 habitantes). Se estimaron los costos de inversión anualizados (CAPEX/Vida útil), el costo anualizado de operación (OPEX) y se describen las características de gestión y eficiencias de las plantas. Los resultados de los CAPEX/Vida útil para las PTARs de Cliza, Ucureña, Tolata, Punata, San Benito y Tarata fueron de 44 566; 34 603; 22 414; 97 194; 25 412 y 36 399 USD/año, respectivamente. Los OPEX para estas PTAR fueron de 21 613; 28 625; 16 720; 19 841; 19 404 y 19 766 USD/año, respectivamente. Los costos por metro cúbico oscilan entre 0,13 y 0,48 USD/m³. Se observó que un menor costo por volumen de agua tratada está relacionado con una menor eficiencia en el sistema de tratamiento. Por otra parte, se encontró que los bajos porcentajes de remoción de contaminantes se ven afectados por la falta de una adecuada operación y mantenimiento. Mayores deficiencias en la operación y mantenimiento se presentaron en las PTAR de Tarata y San Benito, gestionadas por el municipio. La PTAR de Punata, aunque es adecuadamente operada y mantenida, presenta eficiencias relativamente bajas limitadas por la tecnología. Las PTAR de Tolata, Ucureña y Cliza gestionadas por la Fundación Aguatuya bajo un programa de cooperación internacional mostraron mejores eficiencias de remoción.
EVALUACIÓN DE UNA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES MUNICIPALES BASADA EN LAGUNAS DE ESTABILIZACIÓN ACOPLADAS A UN REACTOR ANAEROBIO COMPARTIMENTADO
(2021) Ivette Echeverría; Cesar L. Escalante; Oliver Saavedra; Ramiro Escalera; Gustavo Heredia; Renato Montoya
El objetivo de esta investigación es evaluar el desempeño de la planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR) de una zona conformada originalmente por lagunas de estabilización, la cual fue ampliada. La ampliación se llevó a cabo a través del dragado y mejoramiento del sistema de lagunaje. El aumento de capacidad consistió en la implementación de un Reactor Anaeróbico Compartimentado (RAC), un sistema de pre-tratamiento mejorado que incluye rejas, un tamiz mecánico, un desarenador con una cámara desgrasadora, y lechos destinados al secado de lodos provenientes del RAC. La PTAR actualmente atiende a una población de 20 000 habitantes aproximadamente y trata un caudal de 2 416 m3/d. El RAC implementado contribuye principalmente a la reducción de DBO, DQO y especialmente de SST. El acondicionamiento de las lagunas demostró mejorar la capacidad de tratamiento de la PTAR. La eficiencia global de la PTAR es de: 55, 67, 54, 80, 15 y 26 % para los parámetros de DBO5, DQO total, DQO soluble, SST, N-NH3 y P. Con la adición del RAC y la optimización de las lagunas, la eficiencia de la PTAR se ha incrementado del 52 al 67% en la eliminación de DQO. Estos parámetros demuestran que anteponer un sistema de pretratamiento y un RAC al sistema de lagunaje para ampliar su capacidad de tratamiento es una alternativa adecuada. Adicionalmente se resalta la importancia de realizar el mantenimiento y remoción periódica de lodos para optimizar su funcionamiento.
EVALUACIÓN DEL COSTO ANUAL EQUIVALENTE DE LAS PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE LOS MUNICIPIOS DE CLIZA Y TOLATA
(2020) Gustavo Heredia; Becerra Orellana; Oliver Saavedra; Ivette Echeverría
El objetivo de este estudio es analizar todos los costos generados por las plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR) de los Municipios de Cliza y Tolata, en la región del Valle Alto de Cochabamba. El estudio utiliza la metodología denominada Costo Anual Equivalente (CAE) con la intención de determinar no solamente los costos de inversión de la planta, sino también todos los costos relacionados con la operación y mantenimiento de la planta en el tiempo. Las PTAR de Cliza y Tolata tienen 10.000 y 3.200 beneficiarios respectivamente. El costo total de inversión de la PTAR Cliza es de 533.950 USD. El costo anual equivalente de esta PTAR utilizando una tasa de descuento del 5% es de 60.591 USD/año. De este monto, el 68% (41.179 USD/año) corresponde al CAPEX y el 32% (19.412 USD/año)) corresponde al OPEX. El costo total per cápita es de 6,06 USD/cápita por año y el costo total por m3 de agua tratada es de 0,29 USD/m3. El costo total de inversión de la PTAR de Tolata es de 254.524 USD. El costo anual equivalente de esta PTAR utilizando una tasa de descuento del 5% es de 51.541 USD/año. De este monto, un 66 % (34.048 USD/año) y un 34 % (17.493 USD/año) corresponden al CAPEX y OPEX respectivamente. El costo total per cápita es de 16,11 USD/cápita por año y el costo total por m3 de agua tratada es de 0,40 USD/m3. Es evidente que los costos de Operación y Mantenimiento (O&M) son significativos y esto confirma la importancia de contar con una estrategia que garantice la sostenibilidad financiera del servicio en el tiempo. En particular la tecnología UASB de las PTARs Cliza y Tolata tiene bajo consumo de energía por tanto sus OPEX son más bajos que otras tecnologías convencionales. Recomendamos estimar el costo anual equivalente y registrar todos los costos anuales involucrados en la operación de las PTAR. La estimación de los costos utilizando los métodos descritos en este estudio ayudará a hacer comparaciones apropiadas entre las tecnologías y, finalmente, a tomar mejores decisiones en la planificación e implementación de futuros sistemas de tratamiento.
Evaluation of a domestic wastewater treatment plant at an intermediate city in Cochabamba, Bolivia
(UWA Publishing, 2019) Oliver Saavedra; Ramiro Escalera; Gustavo Heredia; Renato Montoya; Ivette Echeverría; Adriana Villarroel; Leo Lorenz Brito
Abstract This study aims to determine the seasonal variability in the performance of a medium size population wastewater treatment plant (WWTP) in Bolivia. The semi-arid area where the WWTP is located is characterized as agricultural land, with an annual rainfall of 500 mm and a mean temperature of 17 °C. The WWTP is built up of five modules, each one comprising two treatment trains composed of an upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor and horizontal gravel filter. The performance of the full process has been determined based on water quantity and quality. Seven monitoring campaigns of chemical and physical wastewater characteristics were performed from March to December 2017. The measured effluent showed average removal efficiencies of 83 ± 8% and 37 ± 60% for total chemical oxygen demand (COD) and total suspended solids (TSS), respectively. The treatment system has proven to be efficient to remove organic matter and TSS, despite the occurrence of high COD and total solids (TS) influent concentrations, the accumulation of solids at all the processes and the variability of flow and temperature inside the UASB reactors. In order to improve further this efficiency, it is recommended to implement a primary sedimentation unit as a pretreatment for the UASB system that would help to homogenize both the flow and the quality of the influent.
EVALUATION OF A MUNICIPAL WASTEWATER TREATMENT PLANT BASED ON STABILIZATION PONDS COUPLED TO A COMPARTMENT ANAEROBIC REACTOR
(2021) Ivette Echeverría; Cesar L. Escalante; Oliver Saavedra; Ramiro Escalera; Gustavo Heredia; Renato Montoya
Small-Scale Operation of an Integrated Anaerobic Baffled Reactor and Biofilter: Factors Affecting Its Performance
(American Society of Civil Engineers, 2022) Ivette Echeverría; Oliver Saavedra; Ramiro Escalera; Gustavo Heredia; Chihiro Yoshimura; Renato Montoya
This study aims to evaluate the effect of factors influencing the performance of a small-scale operating wastewater treatment plant (WWTP) integrating anaerobic baffled reactor (ABR) and biofilters with temperature fluctuations in the psychrophilic–mesophilic range. Over nine months of monitoring, the overall removal efficiencies for total chemical oxygen demand (TCOD), soluble chemical oxygen demand, particulate chemical oxygen demand, total suspended solids, ammonia nitrogen (NH3–N), and phosphorus (P) were 92%, 82%, 98%, 98%, 49%, and 31%, respectively, on average. The ABR’s TCOD removal efficiency (57%) was about 20% lower than the simulated efficiency using the Bremen Overseas Research and Development Association (BORDA)’s ABR design model, implying that temperature fluctuation and intermittent wastewater flow are possibly the factors that most affect performance. Although it was lower than the expected efficiency, the global performance of the system is supported by the significant contribution of horizontal and vertical gravel biofilters. The effluent quality complies with the local standard for wastewater discharge, except for the high content of nitrogen and phosphorus concentrations, which can be used for crop irrigation. To improve the WWTP performance, we recommend using a primary settler considering the use of a chemically enhanced solid separation process to avoid overloading organic solids in the ABR operation.