tratamiento y reuso del agua residual en algunos ingenios

TRATAMIENTO Y REUSO DEL AGUA RESIDUAL EN ALGUNOS INGENIOS
AZUCAREROS DE LA CUENCA DEL PAPALOAPAN Y DEL RÍO BLANCO
PARA RIEGO DE CAÑA DE AZÚCAR
Resumen ejecutivo
Los ingenios azucareros contribuyen con el 50% de las aguas residuales
industriales generadas en México. Sin embargo, dada su precaria situación
financiera, requieren de tecnologías eficientes y de bajo costo. La
fitorremediación es una opción viable y de menor costo que las tecnologías
tradicionales. Sin embargo, poco se conoce de sistemas con plantas tropicales.
En este proyecto la investigadora evalúa la capacidad de Pontederia cordata
para remover materia orgánica (DBO y DQO) de un agua residual sintética,
comparando su eficiencia con otras plantas acuáticas (Eicchornia crassipes y
Salvinia minima).
El objetivo general de este estudio fue definir los mecanismos de remoción de
los contaminantes presentes en vinazas diluidas, durante su tratamiento en
humedales sub-superficiales plantados con Pontederia sagittata, durante
primavera-verano (febrero-julio).
Los objetivos específicos fueron: a) evaluar la capacidad de remoción de la
carga orgánica y nutrientes contenidos en vinazas diluidas por humedales
construidos de flujo sub-superficial sembrados con P. sagittata a tiempos de
retención hidráulico de 2.5 y 5 días; b) evaluar las condiciones de óxidoreducción en los humedales construidos durante el período experimental; c)
evaluar
el
potencial
de
nitrificación/desnitrificación
en
los
humedales
construidos durante el período experimental; d) evaluar el crecimiento de las
plantas a lo largo del período experimental; e) evaluar el contenido de nitrógeno
y fósforo totales en la biomasa de P. sagittata en los humedales construidos
durante el período experimental.
La metodología consistió en la utilización de un humedal construido de flujo
subsuperficial con P. cordata y dos lagunas con plantas acuáticas flotantes (E
crassipes y S. mínima). Cada sistema fue alimentado continuamente con un
agua residual sintética (ARS), con una DBO inicial de 300 mg/I y un tiempo de
retención hidráulico de cinco días. Se cuantificaron los siguientes parámetros:
crecimiento de biomasa, DBO, DQO, NTK, N-NH4, N-NO3·y P-PO4.
A lo largo de 40 días, la biomasa de P. cordota y E. crassipes creció 40 y 48%,
respectivamente, mientras S. minima no sobrevivió después de los primeros 10
días. En el humedal construido, durante los primeros 8-10 días, la remoción de
materia orgánica (MO) se incrementó significativamente (p<O.05).
Posteriormente, el sistema se estabilizó obteniéndose una remoción igual o
mayor al 90%. En las lagunas con E. crassipes, también se observó un
aumento significativo en la remoción de MO (p<O.OS), aunque los valores
obtenidos fueron menores a aquellos del humedal (p<O.05). En el estado
estable, la remoción fue mayor para la DQO que para la DBO (65 vs 59%). Con
S. minima, en los primeros cinco días se registró una remoción de 39% para
DQO y 25% para DBO5. Sin embargo, al día 10 la eficiencia se redujo debido a
la muerte de la planta. La remoción de nutrientes fue mayor en el humedal
construido con P. cordata especialmente para el NTK y P-PO4. Sin embargo,
en el caso del N-NH4 la remoción entre el humedal y el sistema con E.
crassipes fue muy similar. Por otro lado, las remociones obtenidas con S.
minima fueron significativamente menores a las obtenidas en el humedal y con
E. crassipes.
La investigadora llegó a la siguiente conclusión: el sistema de humedal
construido de flujo sub-superficial, plantado con P. cordata, fue el más eficiente
para la remoción de MO (DQO y DBO5) y nutrientes en comparación con lo
obtenido en el sistema de lagunas con E. crassipes o con S. minima.
Cabe señalar que previo al inicio de los experimentos, todas las unidades
fueron alimentadas continuamente con agua residual sintética (ARS) durante
ocho semanas. Después se construyeron los humedales en fibra de vidrio y
con grava volcánica como material de soporte, con un volumen útil de 180L,
plantados con P. sagittata. Se monitoreó el potencial de óxido-reducción, el de
nitrificación/desnitrificación y el contenido de nitrógeno y fósforo en biomasa.
Demanda o problemática que atiende
Evaluar el potencial de fitorremediación de Pontederia cordata para remover
materia orgánica del agua residual que arrojan algunos ingenios azucareros de
la cuenca del Papaloapan y del Río Blanco.
Resultados obtenidos y/o descripción. Características de la tecnología
generada
Los resultados del estudio arrojan las siguientes conclusiones que la
investigadora expone:
El crecimiento de las plantas estuvo en función tanto del TRH como de la
sección en la que se encontraban a lo largo del humedal.
En general, el crecimiento ocurrió de una manera apreciable hasta después de
los 50 días y de manera más acelerada en las secciones “B” y “C” y en el nivel
3.
La remoción de materia orgánica (como DQO y DBO5) fue alta, similar a lo
observado en la etapa previa (otoño-invierno). De igual manera, la remoción de
NTK, N-NO3, y S-SO4, ocurrió en porcentajes altos.
Los fosfatos y el potasio no fueron removidos por los humedales bajo las
condiciones probadas; esto no es una desventaja, ya que se planea utilizar
estos efluentes para el fertirriego de cultivos de caña.
La acumulación de NTK fue mayor en los tallos y hojas respecto a las raíces,
para todas las condiciones probadas
La mayor concentración de NTK en tallos y hojas, se encontró para el último
muestreo a los 98 días, alcanzando niveles entre 4 y 4.5% en el menor TRH.
En el caso de las raíces, la acumulación de P total fue significativamente mayor
a un TRH de 2.5 días, en todos los muestreos y transectos muestreados.
Para el caso de tallos y hojas, se observó una mayor acumulación de P total en
el transecto 1 y especialmente en el último muestreo a los 98 días y a un TRH
de 2.5 d.
El potencial de nitrificación fue bajo, independientemente de la presencia de
plantas y tiempo de retención hidraúlica.
La presencia de plantas favoreció el potencial de desnitrificación en los
humedales construidos.
La actividad desnitrificante en los humedales construidos con plantas fue
mayor, en el tratamiento con el tiempo de retención menor.
Los humedales construidos con P. sagittata (TRH=5d), son la mejor opción,
puesto que las descargas cumplen con la normatividad para descargas a
suelos de uso agrícola.
Impactos
La contribución más importante de este estudio es la demostración de que las
vinazas diluidas se pueden tratar mediante fitorremediación, evitando los
costos del pretratamiento mediante digestión anaerobia.
Costos estimados de la aplicación de los resultados y/o tecnología generada
No se pueden estimar costos de este avance científico.
Ámbito de aplicación
Nacional
Información adicional o comentario
La investigadora señala que P. sagittata y sus microorganismos rizosféricos
contribuyeron de manera importante en la degradación de materia orgánica y
asimilación de nutrientes en humedales construidos de flujo sub-superficial a
escala de mesocosmos. Estas unidades experimentales desarrollaron
mecanismos de tolerancia y/o detoxificación en presencia de los compuestos
altamente tóxicos presentes en las vinazas, resultando una alta productividad
de biomasa.
Clave del proyecto: SAGARPA 2005-C01-11740
Sistema Producto y/o línea estratégica de atención: Sistema Producto Caña de
Azúcar; humedales construidos
Investigador:
doctora
EUGENIA
J.
OLGUÍN
PALACIOS,
[email protected] teléfono-fax (228) 818 78 09
Institución: Instituto de Ecología, A. C., Unidad de Biotecnología Ambiental