Post on 24-Mar-2020
Humedales artificiales: una alternativaefectiva como tratamiento terciariopara el saneamiento de efluentesprovenientes del beneficio de lapalma.
William A. Reyes1, Alexis González Díaz1, Jaime H. AceroHernandez1 y Jesús A. García Núñez2,
Centro de Investigación en Palma de Aceite (CENIPALMA) – Alianza del Humea
Introducción.
Sistemas de fitosaneamiento de aguasresiduales, el sistema como tal, parte deldesarrollo vegetativo de macrófitasenraizadas sobre un lecho de gravaimpermeabilizado o flotantes.
Interacción química, física y biológica
mediante la cual, el agua residual es depurada
de gran cantidad de contaminantes.
¿Qué son los humedales artificiales?• Aguas de producción industrial (productos
químicos, farmacéuticos, producción de papel,cosméticos, refinerías, mataderos, producciónpecuaria, etc.).
• Aguas domésticas.
• Efluentes de actividad sísmica y minera.
• Aguas de producción agroindustrial, entre otros.
• Degradación microbiana
• Sedimentación
• Absorción
• Volatilización
• Principios biológicos, químicos y físicos
Aplicaciones de los humedales artificiales
(Arias, Betancur, Gómez, Salazar, & Hernández, 2010; Z. García, 2012).
Introducción.
• Soporte al material vegetaldel cual se esté haciendouso.
• Fija la carga bacteriana amodo de flóculossuspendidos en el mismosustrato, que interactúan conlas plantas para la depuraciónde los contaminantes.
Sustrato o material granular
• Macrófitas emergentes oflotantes, que ayudan a laoxigenación del sustrato anivel de la rizosfera.
• Desarrollo de películas yflóculos bacterianos fijados alsustrato.
• Control de compuestoscontaminantes por fijación,absorción y extracción.
Materiales vegetales
• Producto de diferentesactividades socioeconómicas,que circula a través de lossistemas de humedalesartificiales.
Agua residual
¿De qué se componen los humedales artificiales?
(Arias et al., 2010; J. Rodríguez et al., 2010; Vymazal, 2007).
Introducción.Tipo de humedal y características Humedal
Humedales artificiales de macrófitas flotantes:
precisan de material vegetal flotante que generan
raíces largas, con la capacidad de interactuar con el
flujo y depurar los sistemas, son altamente
eficientes. Su profundidad oscila entre los 0,3 - 1,5
m.
Humedales artificiales de flujo superficial: son los
sistemas en los cuales el agua fluye a través de los
tallos de las plantas. Se encuentra en contacto
directo con la atmósfera, puede almacenar diversidad
biótica, por estas características, logra una
interacción bastante productiva. Estructuralmente no
llegan a medir más de 0,6 m de profundidad.
(Delgadillo et al., 2010).
Introducción.
Tipo de humedal y características Humedal
Humedales de flujo subsuperficial: a diferencia de
los anteriores, este tipo de humedales presenta la
circulación del agua a través de un medio granular
como grava, los materiales vegetales a ser
implementados, se siembran sobre la grava, estando
el agua en contacto con los rizomas y las raíces
de las plantas.
(Delgadillo et al., 2010).
Introducción.
Nombre común Nombre científico
Buchón de agua o
Jacinto de aguaEichhornia crassipes
2. Búsqueda de materiales vegetales para ser utilizados como tratamiento terciario.
Criterios para la selección del tipo de humedal a ser utilizado como tratamiento terciario en el STAR de
Alianza del Humea.
1. Revisión de la literatura (Humedales artificiales - macrófitas flotantes para la remoción de contaminantes – cloruro)
3. Selección de un material vegetal propio de la zona o fácilmente encontrado en zonas
trópicas.
Objetivo.
Establecer el comportamiento de losparámetros fisicoquímicos en el Sistema deTratamiento de Aguas Residuales (STAR)asociado a la Planta de Beneficio de Alianzadel Humea, que implementa humedalesartificiales (buchón de agua) como tratamientoterciario de depuración, con miras alcumplimiento de la Resolución 0631 del 2015.
Metodología.
Laguna anaerobiaLaguna
facultativa
Laguna de
acondicionamiento
Canal de
sedimentación
STAR de Alianza del Humea y puntos de muestreo
1
23
4
5
6
7
8
9
11
10
Metodología.Punto de muestreo Numeración
Número de
muestras
tomadas
Afluente-Entrada laguna de
acondicionamiento (Efluente
Planta de Beneficio)
1 10
Salida laguna de estabilización-
entrada laguna anaerobia2 10
Salida laguna anaerobia-Entrada
laguna facultativa3 10
Salida laguna facultativa-Entrada
canal de sedimentación4 10
Salida canal de sedimentación-
Entrada canales5 10
Primer tramo de 2 canales 6 10
Segundo tramo de 2 canales 7 10
Tercer tramo de 2 canales 8 10
Cuarto tramo de 2 canales 9 10
Quinto tramo de 2 canales 10 10
Salida canales-Vertimiento de
STAR11 10
Mes Día t RFF
Marzo
Lunes 577,44
Martes 456,96
Miércoles 648,81
Jueves 659,65
Viernes 629
Toneladas procesadas
durante la semana del 11
- 15 de marzo 2019
Tipo de efluenteCaudal
(L/s)
Efluente de Planta de
Beneficio (POME)7,6
Efluente STAR 5,4
Efluentes generados
durante la semana del 11
- 15 de marzo 2019
Puntos de muestreo en el STAR
semana del 11 - 15 de marzo 2019
Metodología. Parámetros fisicoquímicos analizados en las aguas del STAR
Parámetro Unidad
Número de análisis
realizados durante el
estudio
Aceites y Grasas (AyG) mg AyG/L 110
Cloruros mg Cl-/L 110
Demanda Química de Oxígeno
(DQO)mg O2/L 110
Fosforo mg PO4-3/L 110
Nitrógeno Total (NT) mg NT/L 110
Oxígeno disuelto mg O2/L 110
pHUnidades de
pH110
Sólidos Sedimentables (SSED) mg SSED/L 110
Sólidos Suspendidos Totales (SST) mg SST/L 110
Sólidos Totales (ST) mg ST/L 110
Temperatura °C 110
Análisis de las muestras:
Laboratorio de Procesamiento de
CENIPALMA - CEPC
NOTA: las metodologías utilizadas
para la determinación de los
parámetros analíticos de la presente
investigación, fueron tomadas de los
métodos estándar para el análisis de
aguas y aguas residuales (Standard
methods for the examination of
water and wastewater 23a edition).
Resultados.
4,8
4,3
6,1
7,1 7,27,4
7,77,9 8 8,1 8,1
3,5
4
4,5
5
5,5
6
6,5
7
7,5
8
8,5
Punto1
Punto2
Punto3
Punto4
Punto5
Punto6
Punto7
Punto8
Punto9
Punto10
Punto11
Val
or
de
pH
Punto de muestreo
Comportamiento del pH en el STAR
48,9
40,6
30,629,2 29,4 29,3
28,429,3 29 29,1 29,2
20
25
30
35
40
45
50
Punto1
Punto2
Punto3
Punto4
Punto5
Punto6
Punto7
Punto8
Punto9
Punto10
Punto11
Tem
per
atu
ra (
°C)
Punto de muestreo
Comportamiento de la temperatura en el STAR
Límite máximo permisible Resolución 0631/2015: 6 a 9 unidades de pH.
Resultados.Comportamiento de la demanda química de
oxígeno - DQO en el STAR
Comportamiento de los sólidos sedimentables
en el STAR
1000 1000
700,0
400,0
220,0 192
94 6532 9 0,5
0
200
400
600
800
1000
1200
Punto1
Punto2
Punto3
Punto4
Punto5
Punto6
Punto7
Punto8
Punto9
Punto10
Punto11
Sólid
os
sed
ime
nta
ble
s (m
L SS
ED/L
)
Punto de muestreo
69926
76359
19228
59792014 1839 1446 1249 1271 1196 943
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
80000
90000
Punto1
Punto2
Punto3
Punto4
Punto5
Punto6
Punto7
Punto8
Punto9
Punto10
Punto11
De
man
da
qu
ímic
a d
e o
xíge
no
(m
g O
2/L
)
Punto de muestreo
Límite máximo permisible Resolución 0631/2015: 1500 mg O2/L.Límite máximo permisible Resolución 0631/2015: 2,0 mL SSED/L.
Resultados.Comportamiento de los sólidos totales en el
STAR
Comportamiento de los sólidos suspendidos
totales en el STAR
57862
70015
21175
12585
7012 7029 6651 6332 6184 5798 4688
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
80000
Punto1
Punto2
Punto3
Punto4
Punto5
Punto6
Punto7
Punto8
Punto9
Punto10
Punto11
Sólid
os
Tota
les
(mg
ST/L
)
Punto de muestreo
4120040322
11233
5083
633 550 400 394 350 312 258
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
45000
Punto1
Punto2
Punto3
Punto4
Punto5
Punto6
Punto7
Punto8
Punto9
Punto10
Punto11
Sólid
os
susp
end
ido
s to
tale
s (m
g SS
T/L)
Punto de muestreo
Límite máximo permisible Resolución 0631/2015: 400 mg SST/L.
Resultados.Comportamiento del nitrógeno total en el STAR Comportamiento de los iones fosfato en el STAR
902 922
604
509
247220
191 187 190
12495
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
Punto1
Punto2
Punto3
Punto4
Punto5
Punto6
Punto7
Punto8
Punto9
Punto10
Punto11
Nit
róge
no
to
tal (
mg
NT/
L)
Punto de muestreo
795 788
386
228
110 99 94 88 82 83 78
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
Punto1
Punto2
Punto3
Punto4
Punto5
Punto6
Punto7
Punto8
Punto9
Punto10
Punto11
Fosf
ato
s (m
g P
O4
-3/L
)
Punto de muestreo
Límite máximo permisible Resolución 0631/2015: Análisis y reporte. Límite máximo permisible Resolución 0631/2015: Análisis y reporte.
Resultados.Comportamiento de los iones cloruro en el STAR Comportamiento de los aceites y las grasas en el
STAR
9727
7945
2081
536227 59 39 12 9 7 5
0
2000
4000
6000
8000
10000
Punto1
Punto2
Punto3
Punto4
Punto5
Punto6
Punto7
Punto8
Punto9
Punto10
Punto11
Ace
ite
s y
gras
as (
mg
AyG
/L)
Punto de muestreo
1582
1356
896
671610 607
564517
446398
342
250
450
650
850
1050
1250
1450
1650
Punto1
Punto2
Punto3
Punto4
Punto5
Punto6
Punto7
Punto8
Punto9
Punto10
Punto11
Clo
ruro
s (m
g C
l- /L)
Punto de muestreo
Límite máximo permisible Resolución 0631/2015: 500 mg Cl-/L. Límite máximo permisible Resolución 0631/2015: 20 mg AyG/L.
Resultados.
Parámetro
Entrada al
STAR
(Punto 1)
Salida
STAR
(Punto 11)
Resolución 0631/2015 %Remoción de
contaminantes
del STAR
Límite
máximoCumple Incumple
pH 4,8 8,1 6 a 9 X -
Temperatura (°C) 48,9 29,2 N.A X -
Demanda Química de Oxígeno
(mg O2/L)69926 943 1500 X 98,65
Sólidos totales (mg ST/L) 57862 4688 N.A X 91,90
Sólidos suspendidos totales
(mg SST/L)41200 258 400 X 99,37
Sólidos sedimentables (mL
SSED/L)1000 0,5 2 X 99,95
Aceites y grasas (mg AyG/L) 9475 5,47 20 X 99,94
Cloruros (mg Cl-/L) 1582 342 500 X 78,38
Nitrógeno (mg NT/L) 902 95Análisis y
reporteX 89,47
Fosfatos (mg PO4-3/L) 795 78
Análisis y
reporteX 90,19
Parámetro
Entrada
canales +
Buchón de
agua
(Punto 5)
Salida
canales +
Buchón de
agua
(Punto 11)
% Remoción
humedal
(2019)
Demanda química de
oxígeno mg O2/L)2014 943 53,18
Nitrógeno (mg NT/L) 247 95 61,54
Fosfatos (mg PO4-3/L) 110 78 29,09
Cloruros (mg Cl-/L) 610 342 43,84
% Remoción de contaminantes en humedales
artificiales – Alianza del Humea (2019)% Remoción de contaminantes en el STAR – Alianza del Humea (2019)
Ventajas de la implementación de humedales artificiales.
Consumo energético
nulo, debido a que el proceso de depuración
lo realizan plantas.
Integración ambiental excelente,
porque sustituye
máquinas por una plantación de macrófitas.
Su operación es menos
complicada, menos
peligrosa.
Requiere menos medios para
mantenerse en su punto óptimo, en comparación
con sistemas mecánicos
Programa de mantenimiento más sencillo y fácil de seguir.
No se utilizan compuestos
químicos como floculantes ni coadyuvantes.
Alta capacidad para la
remoción de contaminantes
Conclusiones.
Gracias a la implementación del sistema de humedales artificiales, como tratamiento terciario
acoplado al STAR de la planta de beneficio de Alianza del Humea, se ha logrado el cumplimiento de
las exigencias ambientales de Cormacarena (Resolución 0631 del 2015), desde el año 2017.
El porcentaje de remoción de cloruros en los efluentes, representa quizás, una de las características
más llamativas de la implementación de sistemas de humedales artificiales con macrófitas flotantes
(Buchón de agua). Sin embargo, es importante recalcar el trabajo responsable que debe
hacerse con este tipo de especies vegetales, los controles y tiempos adecuados de cosecha de las
plántulas en el sistema, además de su disposición.
Al tratarse de una de las macrófitas flotantes con mayor capacidad para la remoción de
contaminantes según la literatura, la biomasa generada durante la cosecha de los buchones de
agua, puede ser parte de agregados orgánicos con alto concentración de nitrógeno, fosforo y otros
nutrimentos que conforman su estructura.
Agradecimientos.
Al Programa de Procesamiento del Centro de Investigación en Palma de Aceite – Cenipalma.