LATAM Revista Latinoamericana de Ciencias Sociales y Humanidades, Asunción, Paraguay.
ISSN en línea: 2789-3855, agosto, 2022, Volumen 3, Número 2, p. 805.
DOI: https://doi.org/10.56712/latam.v3i2.150
Fitodepuración de efluentes industriales
Phytodepuration of Industrial Effluents
Antonella Britos Agüero
Universidad Nacional de Pilar
antubritosaguero@gmail.com
Pilar – Paraguay
Artículo recibido: 20 de octubre 2022. Aceptado para publicación: 7 de noviembre de 2022.
Conflictos de Interés: Ninguno que declarar.
Resumen
La realización del proyecto se basa en la necesidad de tomar medidas a fin de evitar posibles
deterioros ambientales que podrían ser ocasionados por el vertimiento de aguas residuales
industriales en el arroyo Ñeembucú y el Río Paraguay. El objetivo general de la investigación es
diseñar un sistema funcional de tratamiento de aguas residuales industriales basado en la
aplicación de la fitodepuración, teniendo en cuenta la problemática local del vertido de efluentes
industriales al Río Paraguay, con ello se beneficiaría directamente a la población pilarense en
general y de forma indirecta a los pobladores quienes se encuentran aguas abajo de la industria.
Para llevar a cabo este proyecto, inicialmente se estudió el efluente, luego se seleccionaron las
especies macrófitas depuradoras dónde mediante la fase de pre experimentación, se determina
la eficiencia y resistencia de cada especie y la compatibilidad con los factores ambientales y el
agua residual. Finalmente se realizaron las fases de diseño, construcción, puesta en marcha y
seguimiento de la unidad piloto. Cabe destacar que el diseño y estructura, y aspectos técnicos
del humedal están sustentados en parámetros establecidos, cálculos matemáticos y datos
constantes para la posible realización de esta propuesta. Los objetivos propuestos fueron
plenamente alcanzados, al diseñar un sistema de tratamiento de aguas residuales industriales a
escala piloto, se identificaron especies nativas potenciales determinando su eficacia, eficiencia
y viabilidad como depuradoras. Con todo lo dicho se propone un sistema de tratamiento de
efluentes industriales innovador, económico, sustentable y viable.
Palabras clave: humedal, fitodepuración, macrófitas, efluente
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Como citar: Britos Agüero, A. (2022). Fitodepuración de efluentes industriales. LATAM Revista
Latinoamericana de Ciencias Sociales y Humanidades, 3(2), 805-816
https://doi.org/10.56712/latam.v3i2.150
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Abstract
The realization of the project is based on the need to take measures in order to avoid possible
environmental deterioration that could be caused by the dumping of industrial wastewater in the
Ñeembucú stream and the Paraguay River. The general objective of the research is to design a
functional industrial wastewater treatment system based on the application of phytodepuration,
taking into account the local problem of the discharge of industrial effluents into the Paraguay
River, thereby directly benefiting the population of Pilar in general and indirectly to the inhabitants
who are downstream of the industry. To carry out this project, the effluent was initially studied,
then the sewage treatment macrophyte species were selected where, through the pre-
experimentation phase, the efficiency and resistance of each species and the compatibility with
environmental factors and residual water are determined. Finally, the phases of design,
construction, commissioning and monitoring of the pilot unit were carried out. It should be noted
that the design and structure, and technical aspects of the wetland are supported by established
parameters, mathematical calculations and constant data for the possible realization of this
proposal. The proposed objectives were fully achieved, when designing an industrial wastewater
treatment system on a pilot scale, potential native species were identified, determining their
effectiveness, efficiency and viability as treatment plants. With all that said, an innovative,
economical, sustainable and viable industrial effluent treatment system is proposed.
Keywords: wetland, phytodepuration, macrophytes, effluent
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FITODEPURACIÓN DE EFLUENTES INDUSTRIALES
El departamento de Ñeembucú es la ecorregión con la diversidad de humedales más valiosa del
país, sin embargo, el crecimiento de una industria de la localidad genera preocupaciones en la
comunidad Pilarense, ya que esta vierte sus efluentes al Río Paraguay, la cual de no ser tratada
correctamente podría alterar negativamente la calidad de los recursos hídricos de la localidad.
Por ello se presenta este proyecto con el fin de introducir en la sociedad un diseño funcional de
tratamiento de efluentes, basado en métodos biotecnológicos no convencionales e innovadores
de fitodepuración de contaminantes hídricos.
Explotar sosteniblemente las macrófitas de los humedales del Ñeembucú para mitigar los
posibles impactos ambientales de los cauces hídricos de la comunidad se presta totalmente
ventajoso para la sociedad, por lo que primeramente se procede a identificar las especies nativas
potenciales para la depuración de vertidos industriales, por consiguiente, se procede a analizar
la capacidad depuradora de las especies seleccionadas mediante la utilización de un humedal
piloto, y su posterior verificación tras resultados de laboratorio, en donde se determinará la
eficacia, eficiencia, y viabilidad del sistema mediante el diseño a escala piloto, por lo que se
propone su implementación en la ciudad de Pilar departamento de Ñeembucú en la República
del Paraguay.
La metodología de la investigación es netamente experimental, el tipo de investigación es
cualitativa y cuantitativa, el trabajo fue desarrollado mediante investigaciones bibliógrafas,
visitas técnicas, y fases experimentales. Se describen detalladamente el tema, se identifican los
problemas claves, se plantea los objetivos del trabajo, se presenta la población beneficiada, la
localización física de implementación del sistema, los recursos y presupuestos necesarios y por
sobre todo los indicadores de evaluación y monitoreo del humedal que permitan arrojar datos
sobre la factibilidad de la tecnología a ser implementada.
MÉTODO
El presente trabajo pretende introducir e implementar la biotecnología aplicada en el ámbito de
la ciudad y al mismo tiempo fomentar su uso y aplicación en el país, para atenuar los efectos
negativos de la contaminación de los recursos hídricos, aplicando métodos innovadores y no
convencionales, dado que los mismos presentan resultados positivos en el logro de la
depuración de las aguas, además de su bajo costo, la facilidad para su operativización y la
evidente condición de sustentabilidad.
Una de las alternativas al proceso de depuración de las aguas contaminadas, constituye la
aplicación de la fitorremediación, la cual, es una técnica de la biorremediación que utiliza la
asociación simbiótica de plantas macrófitas y las bacterias que en sus raíces se encuentran; este
método resulta prometedor y adaptable al ambiente de humedales del Ñeembucú.
Dado que la ciudad no cuenta con tecnologías depuradoras para vertidos de efluentes se
pretende evaluar la eficiencia, eficacia y viabilidad del tratamiento de aguas residuales de origen
industrial mediante la fitodepuración a través de los estudios realizados dentro de un humedal
piloto previa a la identificación de especies nativas de macrófitas con potencial depurador.
Posteriormente, proceder al diseño e implementación de un esquema funcional de sistema de
tratamiento biotecnológico a escala piloto, recomendable a escala real para uso en industrias de
la ciudad.
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Previo a investigaciones bibliográficas, se llevaron a cabo:
- Prácticas y pruebas experimentales para la selección de especies de depuración. Y la
posterior aclimatación de las mismas.
- Seguidamente se realiza el diseño del sistema e instalación del humedal a escala piloto
en el predio del Laboratorio de Ecología Básica y Aplicada de la Universidad Nacional de
Pilar.
- Puesta en marcha del humedal piloto con macrófitas correspondientes, y dosificación
del efluente crudo al 15% durante 7 días, hasta completar la totalidad.
- Con los datos obtenidos de los análisis laboratoriales del efluente saliente del sistema
piloto, se realiza el a cálculos correspondientes para el posterior diseño del sistema de
depuración a escala real.
La metodología de la investigación fue experimental, luego de recabar datos bibliográficos, se
procedió a recolectar especies macrófitas para analizar resistencia y capacidad depuradora ante
el efluente industrial.
Modelo General del Diseño: La construcción del humedal requiere tener en cuenta algunos
aspectos importantes para su diseño y construcción:
- Caudal de entrada: Es el volumen que pasa por una determinada sección transversal en
una unidad de tiempo. El caudal se determina mediante la relación del volumen por
tiempo.
- Tener en cuenta las características del contaminante: los parámetros físicos, químicos
y biológicos presentes en el agua residual.
- Selección de los macrófitas: para esto, es importante tener en cuenta las condiciones
ambientales y características de la vegetación de la zona, también determinar los
resultados deseados, ya que cada especie se adapta a fines específicos.
Los criterios a tener en cuenta para la selección de las especies utilizadas fueron: La resistencia
de las especies ante las propiedades del efluente industrial, potencial depurador, potencial
clarificante, disponibilidad en el entorno, y fácil uso y control.
Previo a investigaciones bibliográficas se seleccionaron a las especies Eicchornia Crassipes por
su potencial purificador, y a la Salvinia por su potencial clarificante, estas también cumplen con
los demás criterios mencionados. Para comprobar su eficacia, eficiencia, y viabilidad fue
sometida al proceso de aclimatación gradual con el efluente en cuestión variando en porcentajes
de concentración (30%, 50% y 100%), para determinar su comportamiento ante condiciones
ambientales un grupo de especies fue aclimatado bajo techo, y otro a la intemperie. Los
resultados fueron totalmente satisfactorios ya que demostraron ser óptimos para el trabajo.
- d) Dimensión del Humedal: es relativo a la cantidad, características y exigencias del
efluente.
- e) Diseño Hidráulico: El diseño hidráulico de un humedal artificial es crítico para el éxito
de su rendimiento Para diseñar el humedal artificial se deben tener en cuenta los
siguientes puntos.
o Cálculo del caudal de diseño.
o Estimación del tiempo de retención con el modelo general de diseño.
o Determinación del área necesaria para la remoción de DBO, de Nitrógeno y de
Sólidos Suspendidos.
o Elección del área definitiva y posterior cálculo de las dimensiones para el
humedal artificial a escala real.
o Fijación del factor de escala para guardar la relación entre las dimensiones del
humedal artificial real y el piloto. A continuación, se detallan los pasos a seguir
para determinar el diseño y construcción del humedal mediante las siguientes
operaciones
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Las especies Eichhornia Crassipes y Salvinia Ssp fueron seleccionadas, se utilizaron 25
individuos de la primera y 20 individuos de la segunda.
Se dispuso en un fitodepurador a escala 1:90, con los siguientes datos:
Q: 9.7 ml/min,
Largo: 0.45 metros,
Ancho = 0.30 metros,
Profundidad = 0.40 metros,
TRH: 2 días.
Figura 1
Plano del Humedal Artificial a Escala 1:90
Fuente: Ocampo, 2018
Posteriormente se diseñó un humedal artificial con dimensiones necesarias para ser ejecutado
a escala real.
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Los criterios de selección de macrófitas, se basan en aspectos técnicos, ambientales,
económicos, sociales y por sobre todo experimentales. Los criterios a tener en cuenta para la
selección de las especies utilizadas fueron: La resistencia de las especies ante las propiedades
del efluente industrial, el potencial depurador, el potencial como clarificante, disponibilidad en el
entorno, y fácil uso y control. Todos estos demostrables mediante experimentaciones, en la fase
de prueba y error. Se identificaron como especies nativas potenciales para el tratamiento a las
especies Eicchornia Crassipes por su capacidad purificadora, y a la Salvinia por su potencial
clarificante, estas fueron aprobadas en la experimentación, y seleccionadas por cumplir con
todos los criterios mencionados.
Para el humedal piloto se dispuso la utilización estratégica de:
- Eicchornia crassipes: 25 individuos
- Salvia Ssp: 20 individuos. Estas, en constante control, ya que se reproducen con rapidez,
el rango mantenido de individuos por especie fue el mencionado.
Los indicadores de evaluación de las propiedades del efluente serán determinados por los
parámetros de calidad de agua establecidos en la Resolución 222/02 del MADES – Ministerio del
Ambiente y Desarrollo Sostenible de la República del Paraguay, pero los parámetros
considerados más relevantes para el estudio a nivel internacional son los que siguen:
Temperatura Ambiente, Temperatura del Agua, Conductividad, T.D.S., Salinidad, pH, Oxígeno
Disuelto, % Saturación, Turbidez, Olor, D.Q.O, D.B.O y Color que serán registradas en una planilla
de datos cada vez que sean realizados los análisis laboratoriales.
RESULTADOS
La Res. 222/02 del Ministerio del Ambiente y Desarrollo Sostenible – MADES del Paraguay,
establece el padrón de calidad de agua del territorio Nacional, dónde se determinan los
parámetros físico – químicos a tener en cuenta para la disposición final del agua.
Tabla 1
Capacidad Depuradora: Eficacia, eficiencia, y viabilidad de las macrófitas en el humedal piloto
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Se puede apreciar mediante los resultados laboratoriales los cambios positivos de gran
importancia producidos en el efluente mediante la fitodepuración en tan solo 19 días.
Demostrando así la eficacia, eficiencia y viabilidad del sistema a escala piloto. A continuación,
se describen los cambios más significativos de concentración en los parámetros de calidad de
agua:
- Conductividad: El límite admisible de este es de 1250, se puede apreciar que el dato obtenido
del efluente crudo supera ampliamente este valor, siendo de 1751 µs/cm, el límite recomendado
es ≥ 400. Este redujo sus valores a tan solo 193,9 µs/cm. Se encuentra por debajo del límite
recomendado, no obstante, se clasifica al efluente en CLASE I.
- Solidos Totales Disueltos (STD): el límite admisible de STD es de 1000mg/l, el valor recomendado
es ≤ 1000mg/l. De 859 mg/l el valor de este parámetro se redujo a 93 mg/l, restando al resultado
inicial 766 mg/l. Como resultado de este parámetro se clasifica al efluente en CLASE I.
- Salinidad: El límite admisible de este parámetro es de 0.5% y el recomendable es de 0.0%,
en la muestra inicial el efluente presentaba 0.9 su porcentaje de salinidad, el resultado
final arroja 0.1% del mismo, cuyo valor está bastante aproximado al límite recomendado.
Clasificando a este efluente en CLASE I.
- pH: En la muestra del efluente industrial crudo, se obtienen resultados de 8,384 de este
parámetro, siendo este alcalino, el resultado final del análisis determina valores de 6,125
de Ph resultando este un tanto acido, se encuentra dentro del límite recomendado el cual
radica de 6,5 a 8,5. El resultado final, clasifica al efluente en CLASE I para aguas
superficiales.
- Turbidez: según el análisis del efluente crudo, este presenta 44 NTU cuyo límite admisible
es tan solo de 5 NTU, el resultado inicial se encuentra significativamente por encima del
límite admisible, el resultado final de análisis del efluente presenta tan solo 2 NTU, el
valor recomendado es de 1 NTU para este parámetro. Según resultados de este
parámetro se clasifica al efluente en CLASE I.
- D.Q.O: Es uno de los parámetros más importantes que determina el nivel de
contaminación del agua, el resultado inicial detecta 617mg/l de este, en el resultado final
se observa 52mg/l de D.Q.O disminuyendo ampliamente este parámetro, el límite
admisible de este para ser vertido al cauce receptor es de 150mg/l.
- D.B.O: Lo ideal en cuanto a este parámetro es tener una concentración igual o menor a
50mg/l. La concentración inicial de este es 69,9 mg/l, el resultado final presenta 0.16
mg/l. Se denota ampliamente la reducción de concentración en la demanda biológica de
oxígeno. CLASE I.
Propuesta de implementación del prototipo de sistema de depuración a escala Real
El diseño del humedal a escala real se determina en relación al área necesaria para remoción de
DBO y DQO.
Mediante los resultados obtenidos del sistema a escala piloto, se procede a los cálculos
matemáticos para determinación de las dimensiones que debe constar el sistema de tratamiento
a escala real.
Se diferencian tres fases de construcciones que deberán constar de las siguientes medidas:
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Tanques de Carbón Activado: Este se precisa a fin de retener contaminantes orgánicos.
• L: 13,76 m.
• A: 2 m
• P: 40 cm
Humedal Artificial: El humedal propiamente dicho, donde se realiza la
purificación del efluente.
• L: 50m.
• A: 30m.
• P: 40 cm.
Tanque de atenuación: Este cumple la finalidad de estabilizar la temperatura del agua previo al
vertido al cauce receptor.
• L: 13,76m.
• A: 50m.
• P: 1m.
Figura 2
Esquema del prototipo de sistema de depuración a escala real
DISCUSIÓN
Con la elaboración del proyecto fitodepuración de efluentes industriales, el principal eje de acción
fue la depuración del efluente industrial de la ciudad a través de la implementación de un sistema
de depuración innovador no convencional, biológico y de bajo costo, mediante la ejecución de un
prototipo de humedal artificial y el efecto depurador de las macrófitas sobre cuerpos de agua.
Las metas de la propuesta fueron alcanzadas en su totalidad, se logró la introducción de este
método biotecnológico no convencional e innovador de depuración a la sociedad, mediante el
mismo es posible además atenuar los efectos de la contaminación hídrica causada por vertidos
de efluentes industriales, también se comprobó la eficacia, eficiencia, y viabilidad del sistema de
tratamiento de aguas residuales con macrófitas, que se permiten evidenciar con el informe de
los resultados obtenidos mediante análisis laboratoriales.
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Los objetivos de la investigación fueron logrados satisfactoriamente, partiendo del objetivo
general el cual fue implementar un humedal piloto como sistema funcional de tratamiento de
aguas residuales industriales basado en la aplicación de la fitodepuración. Esto se logró
mediante la acción de las macrófitas que fueron ideales para el tratamiento, lo cual favoreció las
etapas del mismo. Se comprobó que es un sistema eficaz, eficiente y viable ya que en 19 días se
obtuvieron resultados plenamente satisfactorios en cuanto a mejoras en la calidad del agua.
La riqueza de humedales naturales que caracteriza al departamento de Ñeembucú genera realce
de índole social y cultural en la implementación de este sistema, por sobre todo al ser un método
biológico de depuración que actúa de forma sostenible con los recursos disponibles resulta en
impactos ambientales ampliamente positivos, en cuya utilización se garantiza plenamente la
protección ambiental.
Con la finalización de este trabajo se puede determinar que los humedales artificiales son una
tecnología viable para la depuración de aguas residuales, se puede destacar que las macrófitas
utilizadas fueron idóneas para la experimentación ya que la Eicchornia Crasipess es una planta
resistente, con altas propiedades depurativas y de fácil adquisición dada su abundancia en el
departamento.
La Salvinia, también arrojó resultados muy positivos, su trabajo se caracteriza por su alta
capacidad de clarificar el agua, y eso se pudo constatar mediante los resultados, además mostró
alta resistencia ante los contaminantes presentes en el efluente, dado su pequeño volumen se
pudo combinar de manera excelente con la Eicchornia C., sus características de fácil acceso,
condiciones de crecimiento y desarrollo fácilmente manejable, su resistencia y alta capacidad
depuradora sin duda lo convierte en un recurso muy valioso que abunda en el departamento.
En conclusión.
- Las macrófitas utilizadas fueron idóneas para la experimentación.:
o La Eichhornia C. es una planta resistente, con altas propiedades depurativas y
de fácil adquisición dada su abundancia en el departamento.
o La Salvinia Ssp, demostró: Su alta capacidad de clarificar el agua, alta resistencia
ante los contaminantes presentes en el efluente, dado su pequeño volumen se
pudo combinar de manera excelente con la eicchornia.
- El sistema de depuración efectivamente es:
o Innovador y no convencional,
o Sustentable, y
o Económico.
o Eficaz,
o Eficiente.
o Viable.
- Los humedales artificiales son una tecnología viable para la depuración de aguas
residuales
- Se recomienda: Fomentar el uso y aplicación de tecnologías sostenibles no
convencionales, Prestar interés en efectos de actividades que pueda poner en riesgo al
medio ambiente; para la construcción: Realizar análisis de prueba y error, prever un
sistema de entrada y salida de caudal óptimo, e implementar el humedal a la intemperie.
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