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Seminario Internacional sobre Mtodos Naturales para el Tratamiento de Aguas Residuale

Universidad del Valle/ Instituto Cinara Bernal, F.et al 149

HUMEDALES ARTIFICIALES PARA EL TRATAMIENTO DE LAS AGUASRESIDUALES EN LA CORPORACIN UNIVERSITARIA DE LA COSTA

Bernal, F.,* Mosquera, D.,** Maury, H. A.,*** Gonzlez, D.,**** Guerra, R.,****Pomare, A.**** y Silva, M. ****

*Ingeniero Qumico, Especialista en Estudios Pedaggicos, Especialista en Anlisis y Gestin Ambiental (en curso), Profesor de la Corporacin Universitaria de la Costa, CUC, A.A. 50366. e-mail: [email protected]

**Directora Programa Ingeniera Sanitaria y Ambiental de la CUC, A.A. 50366, e-mail: [email protected]***Director Centro de Investigaciones y Tecnologas Ambientales, CITA, A.A. 50366, e-mail: [email protected]

****Estudiantes co-investigadores del programa de Ingeniera Sanitaria y Ambiental de la CUC.

RESUMENEn el Departamento del Atlntico, el 48% de los municipios carecen de sistemas de tratamiento de aguas residuales 26% del total funcionan deficientemente. Estos vertimientos se realizan sobre cuerpos de agua que algunas veces fuentes de abastecimiento para otras poblaciones. El Centro de Investigaciones de Tecnologas Ambientales, deCUC, ha construido un humedal artificial para verificar las ventajas del sistema en condiciones climticas propiastrpico. Dada la sostenibilidad de la tecnologa se propone como una opcin para el tratamiento de aguas residuamunicipales de la Regin Caribe. Se construy con flujo subsuperficial, opera con agua residual municipal quealmacena en un tanque de alimentacin, el afluente se distribuye mediante una flauta, con un caudal de 0.33 m3/d, elTRH es de 6 das y tiene un rea superficial de 8 m2. Las macrofitas utilizadas,Typha sp. , crecen naturalmente en lasriberas del Ro Magdalena y el medio de soporte es grava fina (10x10-2 m). En la fase de arranque y estabilizacin, laseficiencias de remocin que se han obtenido llegan hasta: el 97% para SST, el 90% para DQO y el 92.3% para DBO5 a20 C.

PALABRAS CLAVESFlujo subsuperficial, humedales artificiales, tratamiento de aguas residuales domsticas.

INTRODUCCIONEl Ministerio del Medio Ambiente (MinAmbiente, 1998) reporta que existen 190 plantas dtratamiento de aguas residuales construidas localizadas en 131 cabeceras urbanas correspondiente

12% de los municipios del pas, indicando una cobertura baja; para las zonas rurales las condicionson peores. El Departamento del Atlntico no es ajeno a esta problemtica, el 48% de lomunicipios carecen de sistemas de tratamiento de aguas residuales, el 26% del total funcionadeficientemente y en las zonas rurales no hay sistemas de tratamiento (Daguas, 2000).

Esta situacin ha sido observada por las universidades, y dada las condiciones socioeconmicas las comunidades de la Regin Caribe se ha planteado (Mangaet al . 2001) la necesidad dedesarrollar sistemas sostenibles como alternativas de solucin. El Centro de Investigacin dTecnologas Ambientales, CITA, de la Corporacin Universitaria de la Costa, CUC, teniendo ecuenta las experiencias de investigaciones realizadas en el mbito nacional e internacional coHumedales Artificiales (EPA, 1993; CENAGUA, 1999; Seoanez, 1999; Lara, 1999; Crites, 200Legge, 2001) se dio a la tarea de construir uno y explorar las ventajas de este sistema en la regi

Caribe.Este trabajo reporta los avances obtenidos en las etapas de construccin arranque y estabilizacise utilizan plantas tolerantes a las condiciones de alta humedad en que se encuentra el suelo y umedio de soporte que facilite el flujo de agua a travs de l (Kadlecet al . 1996); funciona con flujosubsuperficial, es decir, el agua circula a travs de l por debajo del nivel del suelo.

Los Humedales Artificiales son sistemas que imitan la naturaleza, en estos se da una compleinteraccin entre plantas, medio de soporte, bacterias y agua de tal forma que los contaminantes s


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almacenados, transformados o degradados a travs de diversos procesos fsicos, qumicos biolgicos (Rochfortet al ., 1997).

MATERIALES Y METODOSSe construy un humedal piloto sobre el nivel del suelo para facilitar su estudio, en concreto cuna capa interna impermeable. El flujo es de tipo subsuperficial, opera con agua residual municip

que se almacena en un tanque de alimentacin de 1000 litros, recogida en una caja de inspeccin dalcantarillado municipal, el afluente se distribuye mediante una flauta, con un caudal promedio 0.33 m3/d, el tiempo de retencin hidrulico, TRH, es de 6 das, el lecho tiene una profundidad d0.57 m y un rea superficial de 8 m2. Las macrofitas utilizadas,Typha sp. , crecen naturalmente enlas riberas del Ro Magdalena y el medio de soporte es grava fina (10 mm). En la entrada y esalida se utiliz grava media (20 mm) para facilitar el paso del agua y evitar taponamiento en tubera de salida. El efluente sale por una tubera de 2 y el control del flujo de salida se efecta pmedio de vlvulas de cierre rpido; a travs del fenmeno de vasos comunicantes se conoce nivel del agua en el humedal. Se observa el esquema abajo en la Figura 1.

El humedal entr en funcionamiento en febrero del 2003 y se recogieron datos hasta julio dmismo ao, para un tamao de muestra de 30. El muestreo se realiz en el afluente y efluente dhumedal; algunas muestras se tomaron a travs del lecho del humedal para observar como era comportamiento a lo largo de este.

Los mtodos de laboratorio utilizados para la determinacin de los parmetros fsico-qumicos hicieron siguiendo las guas delStandard Methods for the examination of water and wastewater,19Th edition. La medicin del oxigeno disuelto, conductividad, temperatura y pH se hizo in-siutilizando equipos porttiles.

Tanque de alimentacin

Espadaa

Lecho de Grava

SalidasdelEfluente

Figura 1. Esquema del Humedal


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el 100% del rea superficial del humedal; se espera que las eficiencias de remocin sean mayoresms estables en tanto que la poblacin vegetal se aumente por repoblamiento.

La DQO tambin fue variable por las caractersticas reales del agua utilizada. Los valores defluente fueron proporcionales a los valores del afluente, se observa en la Figura 4 que en el ltimmes la lnea del afluente se va alejando de la del efluente, mostrando una mayor remocin de es

variable, tambin se observa al final que la dispersin disminuye cada vez en el efluente, indicanque el sistema se est estabilizando.

Figura 4. DQO en el afluente y en el efluente en el periodo de estudio

La remocin de slidos suspendidos en el sistema fue alta desde el comienzo como se observa enFigura 5. A pesar de que se obtuvo un valor promedio de 1,8 mg/l en el efluente, se llegaron

obtener remociones del 100%. El humedal acta como un filtro, se dan procesos de sedimentacinde adsorcin lo que facilita la remocin de los slidos.

Figura 5. SST en el afluente y en el efluente en el periodo de estudio

0

50

100

150

200

250

10/03/200

3

30/03/200

3

19/04/200

3

09/05/200

3

29/05/200

3

18/06/200

3

08/07/200

3

TIEMPO

D Q O ( m g

/ l )

AFLUENTEEFLUENTE

0

5

10

15

20

25

30

35

40

07/03/2003 27/03/2003 16/04/2003 06/05/2003 26/05/2003 15/06/2003 05/07/2003

TIEMPO

S S T ( m g

/ l )

AFLUENTE

EFLUENTE


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El pH tambin se evalu en el afluente y en el efluente, en la Figura 6 se observa que en general pH de salida siempre es mayor que el pH de entrada, que en promedio fue de 7.22. El pH de salifue disminuyendo a medida que pas el periodo de estudio, pero siempre fue mayor que el dafluente, esto se debe al medio de soporte utilizado, la grava o piedra caliza aporta alcalinidad agua en forma de iones carbonato y/o bicarbonato, afectando el valor del pH. En condicionclimticas de la regin Caribe la disociacin de estos iones es mayor porque las constantes d

equilibrio de los carbonatos aumentan con la temperatura. Esta variable permite observar influencia del medio de soporte sobre la calidad del efluente.

Figura 6. pH en el afluente y en el efluente en el periodo de estudio

Los valores de la conductividad en el afluente es caracterstica de aguas residuales domesticas. Pael caso de la conductividad en el efluente, la tendencia muestra que hay un aumento progresivo y observa en la Figura 7. El incremento de la conductividad en el efluente se debe a que la gralibera sales por la friccin con el agua, a medida que esta fluye por el sistema.

Figura 7. Variacin de la conductividad en el afluente y efluente en el periodo de estudio

p H

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

04/03/ 2003 29/03/2003 23/04/2003 18/05/2003 12/06/2003 07/07/2003

Fechas de muestreo

AFLUENTE

EFLUENTE

TENDENCIA LINEAL EFLUENTE

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

04/03/2003 24/03/2003 13/04/2003 03/05/2003 23/05/2003 12/06/2003 02/07/2003

TIEMPO

C O N D U C T I V I D A D ( u S / c m

)

AFLUENTEEFLUENTETENDENCIA LINEAL EFLUENTETENDENCIA LINEAL AFLUENTE


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Lara, B. J. (1999). Humedales artificiales para el tratamiento de aguas residuales. Trabajo final enmaestra de Ingeniera ambiental y contaminacin Ambiental. Universidad Politcnica dCatalua e Instituto Cataln de tecnologa. Espaa.

Legge, R. (en prensa); Design and operational considerations for subsurface flow constructedwetland systems. Universidad de Waterloo, Waterloo, Canada.

Manga, J.; Logrira, N. y Serrat, J. Reuso de aguas residuales: un recurso hdrico disponible Ingeniera & Desarrollo . Universidad del Norte. 9, 1221.Rochfort, Q. J.; Anderson, B. C.; Crowder, A. A.; Marsalek, J. & Watt, W. E. (1997). Field-scastudies of subsurface flow constructed wetlands for stormwater quality enhancement,WaterQuality Research Journal of Canada, 32, 101-107.

Seoanez, M. (1999). Aguas residuales: Tratamiento por humedales artificiales, fundamentoscientficos, tecnologa y diseo . Mundo prensa. Madrid, Espaa.

CENAGUA. (1999). Sistemas de tratamiento de aguas servidas por medio de Humedales Artificiales. OPS, Socit Qubciose dassanissement des eaux, Santa fe de Bogot D.C.Colombia.

U.S. EPA. (1993).Subsurface Flow Constructed Wetland For Wastewater Treatment . EPA 832-R-93-008, U. S. Environmental Protection Agency, Washington, DC.

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