UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA FACULT ACULTAD DE INGENIERÍA INGENI ERÍA
1. Evaluació !" la #$%&&"'"!iació $&a$a'i"$% !" a(ua) &")i!ual") 1.*
c%'%
al$"& "&a$iva
!"
RESUMEN
La ftorremediación es un proceso que aprovecha la capacidad que tienen algunas plantas para absorber contaminantes presentes en el suelo, aire, agua o sedimentos pero en este caso específco se va a trabajar la ftorremediación como proceso de tratamiento en aguas residuales ya que estas ftotecnologías orece orecen n grande grandess y numer numerosa osass ventaj ventajas as en compar comparaci ación ón con los método métodoss tradic tradicion ionalm alment ente e usados usados en la actual actualida idad d especi especialm alment ente e la limpie limpieza za y la eco economí omía, no uti utiliza izan react eactiv ivos os quí químicos icos pelig eligrroso osos y no aec ectan tan negativamente el ecosistema. e seleccionar!n dierentes tipos de plantas que cuenten con la capacidad de absorber contaminantes para realizar con cada tipo de planta un humedal artifcial donde se implementar!n tuberías de entrada y salida para luego inundarlas con agua residual domestica durante un periodo de dos meses, con el fn de permitir la ormación de biomasa y el crecimiento de las plantas. "inalm inalment ente e los sistem sistemas as de humeda humedales les ser!n ser!n evalua evaluados dos para para verifc verifcar ar la capacidad de remoción que tiene cada planta. #alabras clave$ "itorremediación, humedal artifcial, capacidad de remoción, ftotecnologías.
ABSTRACT
%he phytoremediation is a process that leverages the capacity that have some plants or absorb contaminants present in the soil, air, &ater or sediments but in this case specifc is goes to &or' it phytoremediation as process o treatment in &aters &aters &aste &aste since since these these phyto phyto techno technolog logies ies o(er o(er large large and numer numerous ous advant advantag ages es in compar compariso ison n &ith &ith them them method methodss tradit tradition ionall ally y used used curr current ently ly especi especiall ally y the clean cleaning ing and the econom economy y , do not use reage reagents nts chemi chemical cal hazardous and not a(ect negatively the ecosystem. )s selected di(erent types o plants that have &ith the capacity o absorb contaminants to perorm &ith each type o plant a &etland artifcial &here is &ill &ill impl implem emen entt pipe pipess o inpu inputt and and outp output ut or or then then *o *ood od them them &ith &ith &ate &aterr
residual domestic during a period o t&o months, to allo& the training o biomass and the gro&th o them plants. "inally the systems o &etlands &ill be evaluated to veriy the capacity o removal that has each plant. +ey &ords$ phytoremediation, &etland artifcial, capacity o removal, phyto technologies. 1.+
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
l tratamiento de aguas residuales en -olombia se ha convertido en uno de los problemas ambientales m!s críticos ya que la descarga de aguas residuales domésticas y vertimientos agropecuarios est!n contaminando las dierentes uentes hídricas, causando grave dao no solo al medio ambiente sino también a la salud humana. Los vertimientos generados por el sector agrícola son los m!s contaminantes seguidos por las descargas de las grandes ciudades y el sector industrial por esto el tratamiento de aguas residuales es un problema que necesita soluciones inmediatas. /ctualmente e0isten 123 sistemas instalados en dierentes municipios del país pero solo el 456 de los sistemas construidos tiene un adecuado uncionamiento. l tratamiento de aguas residuales en el país es undamental para la recuperación ambiental de las cuencas hidrogr!fcas m!s contaminadas del país y para mejorar la calidad de vida de todos los ciudadanos es por esto que se hace necesario buscar alternativas de tratamientos de agua residual que tengan bajo costo de producción y mantenimiento y que sean eectivas al momento de remover contaminantes. 7#uede ser la ftorremediación una alternativa efcaz en el tratamiento de aguas residuales8 1.+.* ,USTIFICACIÓN
/ctualmente la contaminación del agua es un problema mundial de gran importancia. n -olombia en los 9ltimos aos la calidad ambiental ha desmejorado y lo sigue haciendo a un ritmo constante y sin precedentes. Lo cual nos lleva a una crisis ambiental que se caracteriza por una alta contaminación hídrica, deterioro y alteración de ecosistemas. s necesario planifcar un buen manejo de las aguas residuales para lograr el m!0imo aprovechamiento de los recursos de manera equilibrada. La investigación es viable, ya que lo que se busca es que el agua residual reciba un tratamiento mucho m!s económico, de !cil manejo y mantenimiento antes de volver a la naturaleza y los humedales son e0celentes en el proceso de depuración del agua residual ya que el o0ígeno necesario para este proceso es suministrado por las propias plantas adem!s porque otros de los benefcios que nos brindan los humedales son$ :epresentan un control contra la erosión,
on una protección contra inundaciones, permiten el mejoramiento de la calidad del agua y representan una uente importante de alimentación y habitad para la vida silvestre. 1.-
OB,ETIVOS
OB,ETIVO GENERAL •
;eterminar la efciencia del proceso de ftorremediación rente a las plantas de tratamiento de aguas residuales convencionales.
OB,ETIVOS ESPECIFICOS • • •
1.
/nalizar la capacidad de depuración de las plantas en el agua residual ;ar a conocer una alternativa económica para el tratamiento del agua. ;eterminar costo
")%=::>;)/-?=@$ s una tecnología que se basa en la capacidad de algunas platas para soportar, absorber, acumular y degradar contaminantes. La ftorremediación presenta dierentes benefcios rente a las dem!s técnicas ísico< químicas para el tratamiento del agua ya que es una tecnología que adem!s de ser ecológica, económicamente viable y tener un sistema de operación muy simple es estéticamente m!s aceptada. /dem!s, se utiliza un recurso disponible, que no ha sido aprovechado en -olombia. Ana de las desventajas es que para esta técnica se requiere un !rea considerable para la construcción de canales. /dicional a esto se necesitan evaluar las variables de diseo para cada región, planta y tipo de e*uente. B/cero, /riel, >agíster, C -ivil, 354DE sta tecnología ha despertado un gran interés en dierentes investigadores ya que se ha notado un gran potencial en las plantas acu!ticas para la depuración de aguas residuales, removiendo no solo material org!nico y solidos suspendidos si no también nutrientes, sales disueltas y organismos patógenos. La ftorremediación representa una alternativa sustentable adem!s que se estarían aprovechando benefcios que nos brindan los dierentes tipos de plantas y evitando el uso de químicos y procesos m!s costosos. /FA/ :);A/L$ on el tipo de agua que representa peligro no solo para la salud humana sino también para también para los dierentes ecosistemas, suelo y uentes hídricas ya que contienen gran cantidad de sustancias yGo microorganismos. stas pueden venir de distintos orígenes$
•
•
•
•
;omesticas o aguas negras$ proceden de las heces y orina humana, del aseo personal y de la limpieza de la cocina. uelen contener gran cantidad de materia org!nica y microorganismos, así como restos de jabones, detergentes y grasas. Hlancas$ provienen del agua lluvia, nieve, hielo o del riego y limpieza de calles, parques y lugares p9blicos. )ndustriales$ #rovienen de !bricas y establecimientos industriales, por lo general contienen aceites, detergentes, antibióticos, !cidos, químicos. /grícolas$ Feneralmente provienen de las zonas rurales y pueden contener pesticidas, herbicidas, aguas de riego, etc.
L /FA/ -=>= A@/ "A@% ; )@"--)I@$ l agua que est! contaminada por aguas residuales puede ser una uente de propagación de enermedades o un diusor de agentes inecciosos procedentes de e0cretas de enermos y portadores, que a través de ella pueden llegar al agua de bebida, o a las hortalizas que son regadas con estas aguas sin haber sido tratadas previamente. -uando estas aguas son vertidas al m!s contribuyen al envenenamiento de especies acu!ticas.
#/:J>%:= )>#=:%/@% @ L %:/%/>)@%= ; /FA/ :);A/L •
;emanda bioquímica de o0igeno B;H=E s el par!metro m!s usado para medir la calidad del agua residual, determina la cantidad de o0igeno requerido para estabilizar biológicamente la materia org!nica del agua, para disear unidades de tratamiento biológico, para evaluar la efciencia de los procesos de tratamiento.B"rers, 3543E
•
;emanda química de o0igeno B;K=E ;etermina la cantidad de o0igeno requerido para o0idar la materia org!nica en una muestra de agua residual, bajo condiciones específcas de agente o0idante, temperatura y tiempo. B"rers, 3543E
•
#$ l # es una unidad de medida que sirve para establecer el nivel de acidez o alcalinidad de una sustancia.
•
=0ígeno disuelto$ l an!lisis de o0ígeno disuelto mide la cantidad de o0igeno gaseoso B=3E en una solución acuosa. l o0ígeno se introduce en el agua mediante diusión desde el aire que rodea la mezcla, por aeración y como un producto de desecho de la otosíntesis.
A>;/L$ on sistemas de tratamientos acu!tico en los cuales se usan plantas y animales para el tratamiento del agua residual.
"igura @M4 "uente$ https$GG&&&.google.com.coGsearch8 qNhumedalesOartifciale s C saeNactiv e C rlzN4-4%@Pen-=D31-=D3 1 C espvN 3 C bi&N4Q2 2
C bihN22 3 C sourceNlnm s C tbmNisc h C saN R C vedN5ahA+&jn4cm5DprK/hA)0o>+Ru:HeKP/A)HigHSimgrcN+H4o)T=d0b QU>6Q/ s un sistema de tratamiento de agua residual poco proundo, en el que se han sembrado plantas acu!ticas que no requieren energía para operar. ntre las plantas que com9nmente se encuentran en los humedales est!n$ -aa, Uuncos, iris de los humedales y la menta de agua. A>;/L -=@ #U= ; /FA/ = ; "LAU= A#:")-)/L l humedal con espejo de agua es un pantano o ciénaga en el que la vegetación est! inundada a una proundidad de 45 a D1 cm. La vegetación incluye juncos, caa, espadaa y anea. /lgunos humedales artifciales se construyen son revestimientos en material impermeable para impedir la percolación y evapotranspiración. La vegetación con sus tallos, hojas sumergidas y raíces sirven como medio de soporte de crecimiento bacterial y reduce el potencial de crecimiento de algas adem!s de que o0igena. ESTADO DEL ARTE
B/mbato C %ungurahua, 354DE / nivel internacional se han hecho varios estudios como por ejemplo el estudio sobre los undamentos y aplicaciones de
la ftorremediación elaborado en la ciudad de >é0ico. eg9n @9ez B355DE, la ftorremediación representa una tecnología ecológica, sustentable y económica para la restauración de e*uentes contaminados. 0isten investigaciones realizadas en países como Venezuela elaborado por /u0idia, con el tema de ftorremediación de aguas residuales contentivas de cromo con especies de la amilia -annaceae. n -olombia se investigó sobre la ftorremediación como la alternativa para absorber metales pesados de los biosólidos, elaborada por /gudelo B3551E. An ejemplo claro sobre la aplicación de este nuevo tipo de método de ftorremediacion a gran escala es la relacionada a la descontaminación a una agua residual utilizando la lenteja acu!tica y el lechuguín como descontaminantes. Las aguas que son descontaminadas en un W56 se usan para riego. s posible obtener muy buenos resultados en el tratamiento del agua residual con humedales artifciales siempre y cuando el diseo del humedal se ajuste no solo a las características del agua residual sino también al terreno donde este va a ser construido l tratamiento y el reciclaje de aguas residuales constituyen un reto y a la vez una oportunidad en /mérica Latina. An reto porque alrededor del T56 de las aguas residuales son dispuestas sin tratamiento en el ambiente o usadas para fnes agrícolas, lo que constituye un problema sanitario de envergadura en muchas localidades. Ana oportunidad porque estas aguas representan un recurso valioso desde el punto de vista económico y ecológico B-/%/L/-, 3545E ;e acuerdo a estudios realizados en -olombia se considera que el volumen de agua residual que se genera es apro0imadamente un X5
municipios que est! pensando en implementar un tratamiento de agua residual mediante humedales. MARCO LEGAL
-uadro @M4$ #olítica y normatividad relacionada con el manejo y tratamiento de aguas residuales.
:/L ;-:%=
:/L ;-:%= 152G4WW2, de 41 de marzo, de desarrollo real decreto
/>GWT1G3552 de 3Q de marzo, por la que se desarrolla el régimen jurídico de las entidades colaboradoras de la administración hidr!ulica en materia de control y vigilancia de calidad de las aguas y de gestión de los vertidos al dominio p9blico hidr!ulico. B#érez, Honilla, /rias, C H!sico, 355DE 1./ ALCANCE
;eterminar la capacidad de depuración de las plantas en el agua residual. 1.0 IPOTESIS
Las descargas incontroladas de agua residual son dispuestas sin tratamiento en el ambiente o usadas para fnes agrícolas, lo que constituye un problema sanitario de envergadura en muchas localidades, este problema puede ser tratado !cilmente mediante la ftorremediación.
1.2 DISE3O METODOLOGICO
#ara llevar a cabo el desarrollo del proyecto y poder cumplir con cada uno de los objetivos propuestos se planteó la siguiente metodología$
e hace la implementación de tuberías de entrada y
e adiciona grava y se procede a hacer la siembra de las plantas.
e inundan con agua residual domestica durante 3 meses de manera que se orme la biomasa y avorezca el crecimiento de las plantas
Luego de tener el sistema montado se procede a realizar el monitoreo respectivo tomando muestras a la entrada y en los e*uentes de los humedales.
e instala una red pl!stica que permita el sostenimiento de las plantas mientras la red de raíces adquiere su habilidad de *otar.
Las muestras de agua ser!n analizadas en el laboratorio de procesos biológicos.
DIAGRAMA N.1 squema sistema de tratamiento e0perimental "A@%$ https$GG&&&.google.com.coGsearch8 qNtratamientoOftorremediacionCespvN3Cbi&N4DD5CbihNXWDCsourceNlnmsC tbmNischCsaNRCvedN5ahA+&j< PZn4TtnK/hAU3Y+Ytg;dgKP/A)HigHSimgrcN;%uV5D@&+h>&i>6Q/
TABLA N.1 >edición de par!metros.
n el e0perimento la principal variable a tener en cuenta es$ va&ia4l") % c%$&%la!a)
va&ia4l") !" va&ia4l") !" &")5u")$a c%$&%l %ratamiento condiciones 6 remoción de %ipo de ambientales contaminantes planta TABLA N.* Variables del e0perimento. •
• •
•
1.6 PROCESO DE RECOLECCIÓN7 ORGANI8ACIÓN7 SISTEMATI8ACIÓN DE LA INFORMACION Y ANALISIS DE LOS DATOS.
TABLA N.+ #roceso de recolección de datos para cada a*uente.
#ara el proceso del an!lisis de los datos se utilizaran grafcas dé 6 de remoción de contaminantes vs tipo de planta utilizada, fciencia en la reducción ;H= B6E vs tipo de planta *.9 CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES ACTIVIDADES MES 1 IMPLEMENTA : CION DE TUBERIAS. ADICION DE : GRAVA Y SIEMBRA DE PLANTAS. INSTALACIÓN DE RED PLASTICA. INUNDACION CON AGUA RESIDUAL DOMESTICA. MONITOREO RESPECTIVO. ANALISIS DE LAS MUESTRAS DE AGUA.
+.9 PRESUPUESTO E;PERIMENTAL. RUBRO
MES *
PARA
MES +
MES -
MES
MES /
:
: :
: :
LA
VALOR
PERSONAL
[D\X55.555
E
[4\331.555
ELABORACIÓN
DE
UN
UMEDAL
MATERIALES SALIDAS DE CAMPO TOTAL
[43\D55.55 5 [1]D55.555 [3Q\X31.55 5
BIBLIOGRAFIA •
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
/cero, ;., /riel, -., >agíster, -., C -ivil, ). B354DE. %ratamiento de agua residual a través de humedales, 4^T. /mbato, . L. -., C %ungurahua, #. ;. . B354DE. "acultad ;e -iencia )ngeniería n /limentos La "itorremediación ;e /guas :esiduales )ndustrial Y ;e Aso /grícola #reviamente -aracterizadas n. "rers, -. B3543E. l uso de plantas acu!ticas para el tratamiento de aguas residuales. :etrieved rom http$GG&&&.ecojoven.comGcologiaGaresiduales.html #érez, . ., Honilla, U. #., /rias, F. ). /., C H!sico. B355DE. #lan nacional de manejo de aguas residuales en -olombia. Vasa, 4^Q2. :etrieved rom http$GGmedcontent.metapress.comGinde0G/21:>5Q#[email protected] -aselles /., #uigaguta U., eg9 /., Vaelloa @., Franés "., B355XE -logging processes caused by bioflm gro&th and organic particle accumulation in labethods or the 0amination o _ater and _aste&ater. 34th ed. Anited tates. /nthonisen /., Loehr :., #ra'asam %. and rinath ., B4WX2E. `)nhibition o nitrifcation by ammonia and nitrous acid.` U. _#-" DT B1E$ TQ1., "erro /. and iegel %., 355X. #ilot ^ scale constructed &etlands or petroleum ^ contaminated ground&ater. _ater environment research. Vol. XW @ 2. #ag 1T4 ^ 1T2. Henavides U., Kuintero F., Fuevara /., Uaime ;., Futiérrez . and >iranda U., 3552. Hiorremediación de suelos contaminados con hidrocarburos del petróleo. @ova #ublicación científca, Vol.D, @. 1. )@$ 4XWD<3DX5.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Hioaven nvironmental, n.d. %echnology and olutions =vervie&. http$GG&&&.biohavenenvironmental.comGdocumentsGHioaven 635%echnology635=v ervie&.pd Hoc' -., +olb >., Ho'ern >., arms ., >a'ova >., -hroma >., >ace' %., ughes U., Uust -. and chnoor U., 3553. /dvances in phytoremediation$ #hytotransormation. )nnovative approaches to the on site assessment o remediation o contaminated sites. #ag 441 ^ 4D5. -/:;: < -orporación /utónoma :egional de :isaralda y A%# < Aniversidad %ecnológica de #ereira, 355X. >ejoramiento de la gestión ambiental de las staciones de ervicio de :isaralda. #ereira. -arpena :. y Hernal >. 355X. -laves de la ftorremediación$ ftotecnologías para la recuperación de suelos. cosistemas, revista científca y técnica de ecología y medio ambienteBA:L$http$GG&&&.revistaecosistemas.netGarticulo.asp8 )dNDW5 C)dP-ategoriaNW CtipoNp ortadaE -haineau -., :ougeu0 F., Yéprémian -. and =udot U., 3551. (ects o nutrients on the biodegradation o crude oil and associated microbial populations in the soil. oil biology and biochemistry. Vol. QX. #ag. 4DW5 ^ 4DWX. -ottin @. and >erlin F., 355T. :emoval o #/s rom laboratory columns simulatingthe humus upper layer o vertical *o& constructed &etlands. -hemosphere Vol. XQ. #ag. X44aestríaen cotecnología Aniversidad %ecnológica de #ereira, "acultad de -iencias /mbientales. l amouri H., @azih U., Lahjouj U., 355X. ubsuraceoroccan climate conditions. ;esalination Vol. 341. #ag. 41Q^41T. aritash /. and +aushi' -., 355W. Hiodegradation aspects o #olycyclic /romatic ydrocarbons B#/sE$ / revie&. Uournal o azardous >aterials. Vol. 42W. #ag. 4^41.
