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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 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.
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
Integrated assessment of decentralized wastewater treatment plants in a semi-arid region in Bolivia
(UWA Publishing, 2024) Ivette Echeverría; Ramiro Escalera; Oliver Saavedra; Gabriel Aliaga; Renato Montoya
ABSTRACT This study comprehensively evaluates four wastewater treatment plants intended for agricultural reuse in a semi-arid low-moderate temperature region. It considers environmental, technical, economic, and social perspectives. Anaerobic baffled reactors with hybrid gravel filters (ABR + HGF + VGF) proved the most efficient, with moderate requirements in space, O&M, and energy, albeit the highest treatment cost. Up-flow sludge blanket reactor with activated sludge (UASB + AS) demonstrated high efficiency and compactness, with moderate treatment costs. However, it incurred high energy demands, complex O&M, and more sludge generation. UASB with horizontal gravel filter (UASB + HGF) was among the most land-intensive systems, with moderate costs and O&M requirements, and low energy consumption. However, it fell short of meeting certain environmental criteria. ABR with stabilization ponds (ABR + PONDS) emerged as the most economical, with low energy consumption, but was also among the most land-intensive and failed to achieve adequate effluent quality. Socially, all WWTPs were well accepted for agricultural reuse benefits. In terms of odor perception, UASB + AS and ABR + HGF + VGF exhibit the lowest impact. The Most Appropriate Treatment Technology Index ranked ABR + HGF + VGF and UASB + AS as adequate technologies, while UASB + HGF and ABR + PONDS were poorly adequate. The study recommends a four-dimensional assessment for selecting the most suitable technology, considering the specific context.
REVISIÓN DE LAS EXPERIENCIAS EN EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DOMÉSTICAS MEDIANTE REACTORES UASB EN COCHABAMBA-BOLIVIA COMPARADAS CON LAS DE LATINOAMÉRICA, INDIA Y EUROPA
(2017) Vanessa Gandarillas R.; Oliver Saavedra; Ramiro Escalera; Renato Montoya
El proceso de tratamiento anaeróbico es cada vez más reconocido como opción viable para la protección del medio ambiente y la conservación de los recursos y representa, combinado con otros métodos adecuados, un sistema de tratamiento de aguas residuales sostenible y apropiado para los países en vías de desarrollo. El tratamiento anaeróbico de aguas residuales se está utilizando con éxito en los países tropicales desde la década de los 80, y con resultados alentadores en las regiones subtropicales y templadas. En este estudio se revisan las principales características del tratamiento de aguas residuales domésticas, con énfasis en el Reactor Anaeróbico de Mantos de Lodos de Flujo Ascendente (RALF) o Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB de su sigla en inglés). Se revisaron las aplicaciones del proceso UASB en Europa, Asia y las Américas. En Latino América y en particular en Bolivia el uso de esta tecnología ha incrementado considerablemente debido a la pequeña demanda de terreno requerida para su implementación y a sus atractivos costos de inversión y operación. La revisión mostró, en base a la experiencia de operación de distintas plantas de tratamiento ubicadas en los valles de Cochabamba, que los reactores anaerobios de mantos de lodos de flujo ascendente apropiadamente diseñados, son adecuados para el tratamiento de aguas residuales domésticas en las regiones de los valles y llanos de Bolivia debido a que presentan condiciones ambientales que hacen que el uso de esta biotecnología anaerobia sea favorable bajo la perspectiva del desarrollo sostenible.
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.