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.

Muchas gracias.