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Estanques de jacinto de agua (eichhornia crassipes) para tratamiento de residuos industriales (página 2)

Enviado por johannaespana



Partes: 1, 2

 

1. ASPECTOS TEÓRICOS

1.1 CARACTERÍSTICAS DE LA ESPECIE Eichhornia crassipes [1]

  • Nombre científico o latino: Eichhornia crassipes
  • Nombre común o vulgar: Jacinto de agua, Camalote, Lampazo, Violeta de agua, Buchón, Taruya, Lirio de agua, lechuga de agua, lechuguín
  • Familia: Pontederiaceae (Pontederiáceas).
  • Origen: cursos de agua de la cuenca del Amazonas, en América de Sur.
  • Se han distribuido prácticamente por todo el mundo, ya que su aspecto ornamental originó su exportación a estanques y láminas acuáticas de jardines en climas templados y cálidos.
  • Son consideradas malas hierbas, que pueden obstruir en poco tiempo una vía fluvial o lacustre.
  • Especie flotante de raíces sumergidas. Carece de tallo aparente, provista de un rizoma, muy particular, emergente, del que se abre un rosetón de hojas que tienen una superficie esponjosa notablemente inflada en forma de globo que forma una vejiga llena de aire, mediante la que el vegetal puede mantenerse sobre la superficie acuática.
  • Hojas sumergidas lineares, y las emergidas, entre obovadas y redondeadas, provistas de pequeñas hinchazones que facilitan la flotación.
  • En verano produce espigas de flores lilas y azuladas que recuerda vagamente a la del jacinto.
  • Las raíces son muy características, negras con las extremidades blancas cuando son jóvenes, negro violáceas cuando son adultas.
  • Usos: para adornar pequeños lagos, embalses, pero sobre todo para estanques y también acuarios.
  • Ofrece un excelente refugio para los peces protegiéndolos del sol excesivo, de las heladas y a los alevines del embate de los benteveos (Pitangus sulphuratus).
  • Las raíces constituyen un excelente soporte para el desove de las especies ovíparas (carasisus, carpas, etc.), incluso aquellos aficionados que críen a sus peces en acuario, en época de fresa les sería muy útil hacerse de algún ejemplar joven de esta planta para el acuario de cría donde desovaran sus peces.
  • Las raíces del camalote no sólo le servirán de soporte para los huevos, si no que son un refugio para los alevines, e incluso en ellas se desarrolla una microflora que sirve como alimento inicial para los mismos.
  • Luz: sol o semisombra. Requiere iluminación intensa, que, si es artificial, deberá ser proporcionada por una rampa luminosa completa.
  • Temperaturas: en invierno la planta debe ser protegida en invernadero frío en climas con heladas, manteniéndola siempre en agua.
  • Se cultiva a una temperatura entre 20-30ºC. No resiste los inviernos fríos (hay que mantenerla entre 15-18ºC en contenedores con una profundidad de al menos 20cm. y una capa delgada de turba en el fondo). Puede rebrotar en primavera si se hiela.
  • Necesita aguas estancadas o con poca corriente e intensa iluminación.
  • Multiplicación: mediante división de los rizomas.
  • Durante el verano se reproduce fácilmente por medio de estolones que produce la planta madre, llegan formarse verdaderas ¨islas¨ de gran porte.
  • Esta especie está considerada entre las 100 especies más invasoras del mundo por la UICN. Es por ello que hoy en día se desaconseja su utilización por particulares, para evitar que se siga extendiendo esta plaga a los ríos por imprudencia en su uso.
  • Como consecuencia de su proliferación está creando en ríos y lagos importantes problemas en canales de riego agrícolas y afecciones a los ecosistemas ribereños, ya que cubre como una manta toda la superficie del río, por su fácil reproducción vegetativa y sexual. Esto se debe a que es una especie alóctona sin predadores, ni competidores en muchos sitios.
  • Como es invasora, puede que al retirar el exceso de un estanque o acuario particular, vaya a parar a entornos naturales y cause estos daños ecológicos.

1.2 HISTORIA [2]

Se introdujo primero en los Estados Unidos desde Venezuela y se exhibió en la Exposición de Algodón de Nueva Orleans en 1884. Los amantes de los jardines la adoptaron como planta ornamental sembrándola en piscinas y estanques. Al poco tiempo, superaron los límites de estanques ornamentales e invadieron los arroyos, canales, conductos de aguas de regadío, vías fluviales y lacustres, convirtiéndose así en una molesta plaga.

Las potencialidades de esta planta fueron descubiertas por Sir Albert Howard en 1920. Este brillante científico especializado en agricultura, realizó estudios sobre la planta en India y publicó artículos relacionados con el aprovechamiento de ésta en la depuración de aguas residuales, usos derivados como abono orgánico y alimento para ganado porcino.

1.3 COMPOSICIÓN QUÍMICA [2]

Así como las algas, la hierba del lecho del río y demás plantas acuáticas, el jacinto de agua tiene un alto contenido de agua entre 93 y 95%. Esta composición varía dependiendo del medio en el cual crezca la planta. Cuando hay escasez de elementos fertilizantes, se inhibe el crecimiento de la planta. Por el contrario, en abundancia de nutrientes, la planta se desarrolla a su máximo límite, adquiriendo un intenso color azul-verdoso.

Para realizar el análisis de la composición del jacinto de agua se tomaron dos muestras, la primera (1) de un estanque pobre en nutrientes y la segunda (2) de una corriente lenta en donde las sales tienden a acumularse.

Tabla 1. Composición química del Jacinto de agua.

  1. Los principales mecanismos de depuración del jacinto de agua que actúan sobre las aguas residuales industriales son los siguientes:

    Eliminación de sólidos en suspensión: Los sólidos se eliminan por sedimentación, decantación, filtración y degradación a través del conjunto que forma el sustrato del humedal con las raíces y rizomas del jacinto de agua.

    Eliminación de materia orgánica: La eliminación de la materia orgánica del agua es realizada por los microorganismos que viven adheridos al sistema radicular de la planta y que reciben el oxígeno a través de un sistema de aireación muy especializado. Una parte de la aireación del agua también se realiza por difusión del oxígeno del aire a través de la superficie del agua. También se elimina una parte de la materia orgánica por sedimentación.
    Eliminación de nitrógeno: El nitrógeno se elimina por diversos procesos: absorción directa por la planta y, en menor medida, por fenómenos de nitrificación-desnitrificación y amonificación, realizados por bacterias.

    Eliminación de fósforo: El fósforo se elimina por absorción por el jacinto de agua, adsorción sobre las partículas de arcilla y precipitación de fosfatos insolubles, principalmente con Fe y Al, en suelos ácidos y con calcio en suelos básicos.
    Eliminación de microorganismos patógenos: Por filtración y adsorción en partículas de arcilla, acción predatoria de otros organismos (bacteriófagos y protozoos), toxicidad por antibióticos producidos por las raíces y por la radiación UV contenida en los rayos solares.

    Trazas de Metales: Tienen una alta afinidad por adsorción y complejación con materia orgánica y pueden ser acumulados en los humedales. También existen transformaciones microbianas y asimilación por la planta, mediante la raíz, la cual atrapa y fija entre sus tejidos concentraciones hasta de 100 mil veces superiores a las del agua que las rodea.[4]

    La reducción o eliminación de contaminantes de las aguas residuales, por medio de ecosistemas acuáticos, con la participación activa de plantas superiores (macrófitas) adaptadas al medio acuático (hidrófitos), se conoce tradicionalmente como fitodepuración. La fitodepuración de las aguas residuales puede efectuarse por humedales naturales, en los que el hombre no interviene en su construcción o mediante humedales artificiales especialmente diseñados y construidos para la optimización de su función depuradora.

  2. MECANISMOS DE DEPURACIÓN [3]
  3. INTERRELACIÓN DEL JACINTO DE AGUA Y MECANISMOS DE DEPURACIÓN QUE OCURREN DENTRO DEL ESTANQUE [5]

En el medio ambiente natural, cuando interacciona el agua, el suelo, las plantas y microorganismos y la atmósfera, se producen procesos físicos, químicos, y biológicos. Los sistemas de tratamiento se diseñan para aprovechar estos procesos con objeto de proporcionar tratamiento al agua.

Los procesos que intervienen en los sistemas de tratamiento natural incluyen muchos de los utilizados en las plantas de tratamiento.

  • Sedimentación
  • Filtración
  • Transferencias de gases
  • Adsorción
  • Intercambio iónico
  • Precipitación química
  • Conversión y descomposición biológica
  • Procesos propios como la fotosíntesis, la fotooxidación, y la asimilación de las plantas.

A diferencia de los sistemas mecánicos, en los que los procesos se llevan a cabo, de forma secuencial, en diferentes tanques y reactores a velocidades aceleradas como consecuencia del aporte energético, en estos sistemas los procesos se producen a velocidades "naturales" y tienden a realizarse de forma simultánea en un único "ecosistema".

El sistema del jacinto de agua es un filtro vivo, es un sistema de tratamientos de aguas abajo costo, hecho por el hombre de tal forma de emular y maximizar los procesos naturales de purificación conocidos y que se producen en estos sistemas.

En estos sistemas las plantas acuáticas bombean oxigeno desde el aire (atmósfera) hacia las raíces para así poder sobrevivir dentro de su hábitat.

La fina capa de oxigeno que cubre las raíces de las plantas que soportan a una población diversa de microbios aerobios que digieren moléculas orgánicas y a su vez liberan dióxido de carbono y agua.

La combinación de digestión y la absorción que toma lugar en este sistema provee de una reducción del CTO (Consumo Total de Oxígeno) y en la DBO (Demanda Bioquímica de Oxígeno) y en las concentraciones compuestos tóxicos (metales pesados).

Estos tratamientos son capaces eliminar, hasta cierto punto, casi todos los constituyentes del agua considerada como contaminantes.

  • Sólidos suspendidos
  • Materia Orgánica
  • Nitrógeno
  • Fósforo
  • Elementos traza.
  • Compuestos orgánicos de traza.
  • Microorganismos.

Sólidos suspendidos.- Los sólidos suspendidos del agua se eliminan por sedimentación, potenciada por las reducidas velocidades de circulación y por la escasa profundidad, y por filtración a través de las formas vivas y de los desechos vegetales. En la interfase suelo se produce una eliminación adicional.

Materia orgánica.- La materia orgánica degradable presente en el agua, ya sea soluble o insoluble, se elimina por degradación microbiana. Los microbios responsables de esta degradación suelen estar asociados a películas que se desarrollan sobre la superficie de las partículas del suelo, vegetación y desechos vegetales. En general, éstos sistemas se diseñan y explotan de modo que resulte posible mantener condiciones aeróbicas, con la intención de que la degradación de la materia orgánica se realice, principalmente, gracias a la acción de microorganismos aeróbicos, ya que la descomposición aeróbica tiende a ser mas rápida y completa que la anaerobia y por lo tanto, se consiguen evitar los problemas de olores asociados a los procesos de descomposición anaerobia.

Nitrógeno.- El nitrógeno es un elemento esencial puesto que es un elemento de proteínas. Las fuentes de nitrógeno en un estanque incluyen principalmente nitrógeno atmosférico (N2) y productos de descomposición provenientes de materias orgánicas presentes en el estanque. La transformación y eliminación de nitrógeno en estos sistemas implica una serie de procesos y reacciones complejas. Los mecanismos implicados en la eliminación de nitrógeno del agua dependen de la forma en que esta presente el nitrógeno.

  • Nitrógeno orgánico
  • Nitrógeno amoniacal (NH3 Amoniaco libre o No Ionizado y NH4 Amonio Ionizado).
  • Nitrógeno en forma de nitratos (Nitritos NO2 y Nitrato NO3)
  • Desnitrificación Biológica

Nitrógeno orgánico.- El nitrógeno orgánico asociado a los sólidos suspendidos presentes en el agua, se elimina por sedimentación y filtración. El nitrógeno orgánico en fase sólida se puede incorporar directamente al humus del suelo, que consiste en moléculas orgánicas complejas de gran tamaño que contienen carbohidratos complejos, proteínas, substancias proteínicas y ligninas. Parte del nitrógeno orgánico se hidroliza para formar aminoácidos que se pueden descomponer, adicionalmente para producir iones amonio (NH4).

Nitrógeno amoniacal.- En estos sistemas de tratamiento, el nitrógeno amoniacal puede seguir diferentes vías de descomposición. El amoniaco soluble se puede eliminar por volatilización directa a la atmósfera en forma de amoniaco gas. Esta vía de eliminación es de un 10%.

La mayor parte del amoniaco afluente y del amoniaco convertido se absorbe temporalmente, mediante reacciones de intercambio iónico, sobre las partículas del suelo y sobre las partículas orgánicas dotadas de carga. El amoniaco absorbido es apto para el consumo por la vegetación y los microorganismos, o para la conversión a nitrógeno en forma de nitrato mediante la nitrificación biológica bajo condiciones aeróbicas.

Nitrógeno en forma de nitrato.- No sufre reacciones de intercambio iónico debido a su carga negativa, permanece en solución, y es transportado como parte del agua percolada. Si no se elimina por consumo de las plantas o por procesos de desnitrificación, el nitrato es lixiviado o percolado alcanzando las aguas subterráneas subyacentes. La vegetación puede asimilar los nitratos, pero ello solo se produce en las proximidades de las raíces durante los periodos de crecimiento activo, la que posteriormente se debería recoger y retirar de sistema.

Los nitratos son fácilmente asimilados para nuevos tejidos por las plantas, o se convierte en nitrógeno elemental por la bacteria de desnitrificación. Algunos nitratos se pierden en los sedimentos.

Desnitrificación / Nitrificación Biológica.- Los nitratos también se eliminan por desnitrificación biología y posterior liberación del oxido nitroso gaseoso y del nitrógeno molecular a la atmósfera. En los sistemas acuáticos la desnitrificación biológica es el principal mecanismo de eliminación de nitrógeno. Para que la desnitrificación sea completa, es necesario que la relación carbono/nitrógeno sea de al menos 2:1.

En la nitrificación, la bacteria del genero Nitrosomonas convierte el amoníaco en nitrito, y la bacteria del genero Nitrobacter convierte nitrito en nitrato bajo ciertas condiciones. Estas formas inorgánicas pueden ser tóxicas, es por esta razón que la amonificación, nitrificación y desnitrificación son procesos importantes en los sistemas de acuicultura.

Fósforo.- Los principales procesos de eliminación de fósforo que se producen son por adsorción, precipitación química y las plantas que los consumen. El fósforo, normalmente presente en forma de ortofosfatos, es absorbido por minerales arcillosos y determinadas fracciones orgánicas de la matriz del suelo. La precipitación química con calcio (a pH’s neutros o alcalinos) o con hierro o aluminio (a pH’s ácidos), se produce a menor velocidad que los fenómenos de adsorción. Estos sistemas acuáticos, presentan un potencial de eliminación de fósforo limitado.

Elementos traza.- La eliminación de los elementos traza (principalmente metales) se produce, fundamentalmente, por el mecanismo de adsorción (término que engloba reacciones de adsorción y precipitación) y, en menor grado, mediante la asimilación de algunos metales por parte de las plantas.

Los metales son retenidos en el suelo o en los sedimentos de los sistemas acuáticos. Los rendimientos de eliminación suelen ser menores al 80% debido al contacto limitado con sólidos y sedimento.

Compuestos Orgánicos a nivel de traza.- Los compuestos orgánicos de traza se eliminan del agua por volatilización y adsorción seguidas de degradación biológica o fotoquímica.

En general, los sistemas permiten eliminar una fracción importante de los compuestos orgánicos de traza; sin embargo los datos de que se dispone en la actualidad no permiten predecir los rendimientos de eliminación de compuestos individuales.

Microorganismos.- Los mecanismos de eliminación de las bacterias y parásitos (protozoos y helmintos) comunes a la mayoría de los sistemas de tratamiento natural incluyendo la muerte, retención, sedimentación, atrapamiento, depredación, radiación, desecación y adsorción. Los virus se eliminan casi exclusivamente por adsorción y posteriormente muerte

  1. EFECTO DEPURADOR [7]

Experimentos realizados demuestran que mediante el uso de estas plantas se pueden obtener buenas eficiencias en la remoción de los contaminantes más comunes de aguas residuales, siendo significativo las remociones en carga de nitrógeno entre 7 y 38 kg de NTK/Ha.d y cargas de fósforo entre 0,9 y 13 kg de Pt/Ha.d, observándose que el tamaño de la planta así como su sistema radicular influyen en la remoción de contaminantes. Las plantas utilizadas presentan velocidades de crecimiento entre 123 y 487 g/m2.d (peso húmedo), con un contenido de proteínas entre 25 y 30% (base seca).

2. ASPECTOS TÉCNICOS DE ESTANQUES DE JACINTO DE AGUA

PARA DEPURACIÓN DE AGUAS INDUSTRIALES

2.1 CONDICIONES PARA EL TRATAMIENTO [5]

Topografía. El terreno debe tener una topografía uniforme horizontal o con ligera pendiente.

Característica del suelo. Los suelos mas indicados son aquellos de permeabilidad lenta (<5 mL/hora). Es necesario minimizar las pérdidas de agua por percolación.

Clima. El jacinto de agua puede tolerar temperaturas entre 16 y 30 °C, con el óptimo comprendido entre 20 y 26 °C [6]

Profundización. Desde 0.45 m hasta 1.2 m para tratar de que el agua tenga un mezclado vertical para que entre en contacto las raíces de las plantas con las zonas en las que se encuentran las bacterias. A menores concentraciones de nutrientes del agua se puede manejar profundidades mayores, puesto que las raíces de la planta crecen en longitud y los absorben también del suelo.

Carga orgánica. La carga orgánica expresada en términos de DBO puede variar entre 1 y 30 ppm al día (10 y 300 kg/ha.día).

2.2 PREPARACIÓN DE LA PLANTA [5]

Selección.- La cepa inicial se puede extraer de humedales naturales. Se escogen las plantas mas pequeñas y que estén floreciendo para ayudar en los procesos reproductivos. Las plantas grandes se rechazan puesto que fácilmente se estropean en su recolección, transporte, desinfección y siembra.

Desinfección.- El jacinto de agua se deposita en tanques de depuración de 10m3 de capacidad (o dependiendo de la cantidad a tratar), las que tenían agua circulante drenada por el fondo para la eliminación de sedimentos. Posteriormente se recupera el nivel y se mantiene para proceder a aplicar cloro con una concentración aproximada de 50 ppm, para combatir microorganismos como hongos, bacterias y otros, además de rotenona a una concentración de 2.5 ppm, para la eliminación de peces.

Siembra.- Después de un periodo de tiempo conveniente de desinfección, las plantas se colocan en gavetas para facilitar su transporte hasta el estanque en donde luego se colocan en cercos, con el máximo cuidado, desechando plantas estropeadas, quebradas, etc. Existen varias maneras de colocar los cercos para el jacinto de agua.

2.3 PREPARACIÓN DEL ESTANQUE[5]

El estanque se prepara siguiendo una rutina normal de limpieza de malezas, organismos, corrección de drenajes, etc. Se toma una medida de pH para garantizar un pH inicial mas o menos neutro. Si es necesario, se hacen correcciones con carbonato de Calcio. También se aplican fertilizaciones en base a forrajes naturales, preparación de nichos, etc. El llenado del estanque se hace una semana antes de la siembra.

Los divisorios flotantes o cercos son divisiones hechas con cañas de bambú o cualquier otro tipo de material adecuado para este uso. Estos divisorios pueden ir en el centro o en las esquinas (ver fig. 1). Incluso se puede disponer de un sistema de estanques donde se combinen estas dos maneras.

Fig 1. Esquema de un sistema de tratamiento con jacinto de agua.

2.4 MANTENIMIENTO[5]

El jacinto de agua es una especie invasora que se multiplica rápidamente. Por esta causa es necesario podarla para que no dañe el cerco o se salga y obstruya los conductos. En casos contrarios, hay plantas que se marchitan, no prenden o simplemente se "queman", las cuales hay que reponerlas.

2.5 DISEÑO Y DISTRIBUCIÓN DEL ESTANQUE[8]

Se han propuesto diversos diseños de humedales artificiales a lo largo de su desarrollo tecnológico. Las variables de diferenciación pueden hacer referencia al sistema de flujo del agua residual, sustrato o lecho utilizado, vegetación y sucesión de unidades de tratamiento.

En cuanto a la dirección del movimiento del agua a través del humedal se consideran los siguientes tipos: horizontal, vertical, flujo superficial y flujo subsuperficial. En cuanto al sustrato, hay sistemas que llevan por debajo del manto de agua una capa de suelo o tierra vegetal para enraizar la vegetación, otros que en perfil emplean exclusivamente un lecho de grava y arena, y otros sistemas únicamente tienen agua.

En esencia, hay tres líneas de desarrollo tecnológico de humedales artificiales, cuyo modo de operación, aun basándose en los mismos principios biológicos, es diferente. Se trata de los denominados humedales de flujo superficial, los humedales de flujo sub-superficial y los humedales con las plantas flotando sobre la superficie del agua. A este último tipo de sistemas pertenecen los que utilizan plantas naturalmente flotantes, tales como el jacinto de agua (Eichornia crassipes) o la lenteja de agua (Lemna spp.) y las que utilizan especies emergentes a las que se les hace flotar.

Fig.2 Esquema de un humedal con especies flotantes.

La principal ventaja que ofrecen estos sistemas es la gran superficie de contacto que tienen sus raíces con el agua residual ya que ésta les baña por completo, lo que permite una gran actividad depuradora de la materia orgánica por medio de los microorganismos adheridos a dicha superficie o por las propias raíces directamente. Como inconveniente principal está la capacidad limitada que tienen de acumular biomasa, ya que los cuerpos de las plantas no llegan a alcanzar una altura significativa, permaneciendo normalmente próximos a la superficie del agua.

En cuanto a la forma del estanque, esta difiere de acuerdo al espacio disponible para el sistema de tratamiento de aguas y también del volumen o caudal de alimentación de aguas residuales que se necesita tratar. En ocasiones, se requiere diseñar un estanque en forma rectangular p.ej una piscina, con un grado de inclinación mínimo requerido. Otro diseño muy utilizado son los canales con paredes inclinadas, con un ancho entre 1 – 1.5 m aprox.

Fig 3. Sección transversal de un sistema de tratamiento de aguas con jacinto de agua.

Incluso existen diseños conformados por sistemas de varios canales o piscinas interconectadas, de mayor a menor grado de contaminación, para optimizar la purificación del agua, permitiendo la recirculación de los efluentes (ver figuras.1 y 4). Los primeros canales o estanques están provistos de una capa impermeable para evitar la percolación del agua contaminada al subsuelo. Las siguientes etapas, por el contrario, tienen capas semipermeables o permeables que contribuyen a la absorción de materia orgánica no asimilable por las plantas.

Fig. 4 Sistema de estanques en serie.

  1. PRETRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES

Origen y clasificación de efluentes industriales.- Las aguas residuales proceden de diversas fuentes: aguas de proceso, purga de aguas de enfriamiento, purga de calderas, escorrentía de aguas pluviales, agua ácida, desechos sanitarios.

El agua de proceso es cualquier agua descargada procedente de las unidades de operación, como drenajes de bombas, agua del desalinizador de crudos, escorrentía de tormenta contaminada en el área de proceso, agua ácida que ha sido esencialmente depurada del sulfuro de hidrógeno y amoníaco. La tecnología tradicional para el tratamiento de aguas residuales de las refinerías consiste en aplicar la reducción biológica en una serie de lagunas de aireación.

Dependiendo de la fuente, el tratamiento debe regular el pH, remover sólidos disueltos, aceites, fenoles, amoníaco, sulfuros y otras sustancias químicas.

Ej. El EDTA (ácido etilendiaminotetracético) sustancia química de la purga de calderas, la cual forma complejos con los metales pesados; los ácidos nafténicos del lavado cáustico de kerosene y turbo combustible; el cromo, zinc y biocidas procedentes de purgas enfriamiento, hidróxido de calcio procedente del ablandamiento de agua de alimentación (sales de sodio y amonio de ácido etilendiaminotetracético (EDTA) son añadidos como quelador para limpiar hierro y las escamas procedentes de los tubos de las calderas).

3. COMPARACIÓN DEL EFECTO DEPURADOR DEL JACINTO DE AGUA

CON RESPECTO A OTRAS ESPECIES DE MACRÓFITAS FLOTANTES.

Los resultados que se analizan a continuación están basados en estudios realizados a nivel de planta piloto. Los dimensiones de los estanques utilizados fueron: 0.74m de ancho superior, 0.51m de ancho inferior, 1.50m de largo y 0.56m de profundidad, siendo el área superficial de 1.11m2 y el volumen de 0.47m3 para una profundidad efectiva de 0.50m de profundidad. A estos estanques se les suministraban de forma continua las aguas residuales de una comunidad cercana; dichas aguas eran previamente bombeadas a unos tanques almacenadores a partir de los cuales se alimentaban los estanques.

Las muestras de agua fueron tomadas a la entrada y la salida de cada estanque, después que cada sistema se encontraba en el estado estacionario. A estas muestras se les determinaron: DBO, NTK, PT, SST y Coliformes Fecales (CF), estas tres últimas pruebas no se les realizaron a todas las muestras. A las plantas cosechadas se les determinó humedad y nitrógeno.

La velocidad de crecimiento de las plantas se determinó semanalmente por diferencia de pesada, manteniendo las siguientes densidades de las plantas : jacinto de agua (5 kg/m2), lemna (1 kg/m2), pistia (5 kg/m2), salvinia (2 kg/m2) y azolla (1,7 kg/m2).

Los resultados obtenidos demuestran que mediante el uso de plantas acuáticas flotantes se pueden lograr buenas eficiencias en la remoción de los contaminantes más comunes de las aguas residuales domésticas, siendo el jacinto de agua la planta más eficiente, lográndose remociones de hasta 70% en DBO con cargas orgánicas de 510 kg/m2.d y tan solo un día de tiempo de retención, mientras la azolla fue la de menor eficiencia. (Ver Tabla No.1)

Tabla No.1 : Remoción de Contaminantes por las Plantas o Lagunas [7]

Leyenda :

CO = carga orgánica (kg DBO/Ha.d) SST = sólidos suspendidos totales (mg/l)

TR = tiempo de retención (días) CF = coliformes fecales (NMP/100 ml)

DBO = demanda bioquímica de oxígeno (mg/l) * = parte soluble del efluente

NTK = nitrógeno total Kjeldal (mg/l) A = afluente, E = efluente

Actualmente en Colombia es están llevando a cabo pruebas con el uso del jacinto de agua, para determinar bioindicadores en la medición de la calidad de fuentes de agua en las instalaciones de IMUSA S.A.

"Los insectos acuáticos y una maleza ayudan a mejorar las aguas contaminadas en Rionegro y en El Carmen de Viboral." [9]

Los trabajos forman parte del paquete de investigaciones que adelanta la Universidad Católica de Oriente y sus unidades de Biotecnología y Ambiental.

Julián Esteban Hernández y Mauricio Ángel son dos estudiantes de décimo semestre de Ingeniería Ambiental que desarrollan su trabajo de grado en Imusa.

Allí se trabaja hace años con la planta Eichcornia crassipes (jacinto de agua) como purificadora de residuos industriales en un canal de 500 metros de longitud.

La planta, que crece como maleza y que si no es polinizada se autopoliniza, absorbe metales por la raíz. Cuando alcanza el punto de saturación se torna café y se debe retirar.

Los estudiantes trabajan con bioindicadores: mostrar el número de insectos que hay al comienzo del canal, cuando las aguas no se han tratado, y al final, tras pasar con lentitud por la maraña de jacintos.

En el punto inicial encontraron siete familias. En el último, 25. La planta sí cumple su función y mejora la calidad de las aguas.

Los insectos que buscan son macroinvertebrados en estado larvario adheridos a las raíces de la Eichcornia, y adultos. Se detectan varias moscas y mucho cucarrón.

La investigación con bioindicadores de la UCO se ha extendido a El Carmen de Viboral, donde se evaluó la planta de tratamiento.

Se encontró que no funcionaba bien: había pocas especies de estos insectos cumplido el proceso en ella.

El trabajo en la quebrada Cimarronas lo adelantaron Gabriel Roldán, Luisa Fernanda Álvarez, María Cecilia Arango y María Isabel Gómez

La Eichcornia se emplea en otra investigación, ésta en laboratorio: su acción frente a los residuos de Mancozeb o Manzate, que deja residuos de metales como manganeso y zinc.

La planta la llevan de Santa Elena y le agregan Mancozeb en proporción de 300 partes por millón. El análisis se hace en Cornare.

La literatura habla de que absorbe muy poco los metales pesados, pero en la universidad se considera que puede ser más alta la absorción.

Los estudiantes Ángel y Hernández terminarán su tesis en diciembre. Han efectuado siete de las nueve mediciones requeridas.

El que desarrolla el otro equipo en laboratorio tiene una duración de ocho meses.

Estos avances tecnológicos se expusieron en la reciente Feria de la Ciencia que se cumplió en el auditorio central de la UCO en su sede Rionegro.

CONCLUSIONES

La conclusión principal del trabajo es que los estanques de jacinto de agua son una tecnología viable para la depuración de aguas residuales, especialmente si éstas son de origen industrial, y puede llegar a tener un gran futuro en países en vías de desarrollo que tengan climas tropicales o subtropicales, donde las condiciones económicas de estos proyectos (necesidades de terreno, relativamente menores costes de instalación, operación y mantenimiento), pueden ser determinantes a la hora de emprender o no la depuración de los efluentes industriales, si a este punto adicionamos las condiciones climáticas que favorecerían los rendimientos, tendríamos una interesante posibilidad de solución.

VENTAJAS

Los estanques de jacinto de agua es técnica económicamente factible para tratar efluentes industriales por varías razones:

  • Son menos costosos que otras opciones de tratamiento.
  • Los gastos de operación y mantenimiento son bajos. (energía y suministros)
  • La operación y mantenimiento no requiere un trabajo permanente en la instalación.
  • Los estanques soportan bien las variaciones de caudal.
  • Facilitan el reciclaje y la reutilización del agua.
  • Proporcionan un hábitat para muchos organismos.
  • Pueden construirse en armonía con el paisaje.
  • Proporcionan muchos beneficios adicionales a la mejora de la calidad del agua, como el ser un hábitat para la vida salvaje y un realce de las condiciones estéticas de los espacios abiertos.
  • Son una aproximación sensible con el medio ambiente que cuenta con el favor del publico.

DESVENTAJAS

  • Generalmente requieren grandes extensiones de terreno, comparado con los tratamientos convencionales. El tratamiento con estanques de jacinto de agua puede ser relativamente mas barato que otras opciones, solo en el caso de tener terreno disponible y asequible.
  • El rendimiento del sistema puede ser menos constante que el de un proceso convencional porque depende de los cambios en las condiciones ambientales, incluyendo lluvias y sequías.
  • Los componentes biológicos son sensibles a sustancias como el amoniaco y los pesticidas que llegan a ser tóxicos.
  • Se requiere una mínima cantidad de agua para que sobrevivan, pero no soportan estar completamente secos.
  • Además, el uso de estanques de jacinto de agua para el tratamiento de efluentes industriales es de reciente desarrollo y no existe aun un consenso sobre el diseño óptimo del sistema y no se cuenta con suficiente información sobre el rendimiento a largo plazo.

Si no se controla la expansión del jacinto de agua sobre la superficie del estanque, pueden sobrevenir una serie de eventos perjudiciales tanto para la dinámica del estanque como para el medio ambiente, tales como:

  • Obstruir los canales de flujo de corrientes de agua.
  • Exceder la cantidad máxima de nutrientes requeridos, dejando a las demás especies cohabitantes sin posibilidades de subsistencia.
  • Convertirse en refugio optativo para plagas, roedores, depredadores y especies dañinas que pueden generar un desequilibrio en el ecosistema.
  • Invadir otros ecosistemas, si los desechos de esta planta no se eliminan correctamente o no se le da un destino mas productivo como por ej. producción de biogás, producción de biomasa para alimento de animales, etc.
  • Pérdida de agua a la atmósfera por excesiva evapotranspiración.

BIBLIOGRAFÍA

[1]

[2] http://journeytoforever.org/farm_library/dymond.html

[3] http://www.madrimasd.org/informacionIdi/analisis/madri+d ANALISIS.htm

[4] http://www.ramsar.org/info/values_waterpurification_s.htm

[5] http://200.10.149.215/tesis/D-19965.pdf

[6] http://mascotas-uy.com/peces/Jacinto de Agua - Mascotas-uy.htm

[7] www.ingenieroambiental.com/info/aguas.pdf

[8]http://www.macrophytes.info/documentacion/Cap%EDtulos%20Manual/Cap%EDtulos%206.pdf.

[9] http://www.elcolombiano.com/historicod/200210/20021029/ncc001.htm

Otros enlaces:

 

Por:

Johanna España Obando

UNIVERSIDAD DEL VALLE

FACULTAD DE INGENIERÍAS

ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA

SANTIAGO DE CALI, ABRIL 19 DE 2006

 


Partes: 1, 2


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