Efecto del uso de plantas y configuración de los sistemas en la remoción de organismos patógenos mediante el uso de humedales construidos para el tratamiento de aguas residuales domesticas en condiciones tropicales

Aunque existen diferentes tecnologías para el tratamiento de aguas residuales, son pocas las que son eficientes en la remoción de organismos patógenos. La gran mayoría son eficientes en la remoción de materia orgánica y otros compuestos, sin embargo son limitadas frente a organismos patógenos. En los últimos años se han promovido los sistemas naturales como alternativa para la remoción de organismos patógenos, caracterizados principalmente por sus bajos costos de operación y mantenimiento, simplicidad de operación y la ausencia de compuestos intermedios o subproductos indeseables. Dentro de la gran gama de sistemas naturales se destacan los humedales construidos, los cuales han sido objeto de investigación en condiciones subtropicales o países con régimen estacional. Los resultados obtenidos en esos trabajos confirman la bondad de estos sistemas, sin embargo falta desarrollar actividades de investigación y aplicación en condiciones tropicales. Así mismo, se ha sugerido que una forma de reducir área y por consiguiente costos de los sistemas, es la combinación de humedales de diferentes características, en especial para la remoción de patógenos.En este orden se evaluaron diferentes combinaciones de humedales construidos como una posible tecnología para la remoción de patógenos: Humedal de flujo Horizontal - Humedal de flujo Horizontal (H-H); Humedal de flujo Vertical - Humedal de flujo Vertical (V-V); Humedal de flujo Vertical - Humedal de flujo Horizontal (V-H), todos ellos plantados y sin plantar, para un total de seis unidades experimentales. Las unidades experimentales se localizaron en la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales de la Universidad Tecnológica de Pereira. Después de una evaluación cercana a un año, la combinación de humedales construidos de flujo Vertical-Horizontal presentaron los mayores rendimientos en la remoción de Coliformes Totales (3 unidades log), E. Coli (4 unidades Log) y Huevos de Helmintos (90%). En adición, se evaluó la remoción DBO5, DQO, SST y nitrógeno en las diferentes unidades experimentales. En remoción de materia orgánica expresada como DBO5 y DQO las remociones fueron superiores al 85% en todas las unidades, sin embargo no se presentaron diferencias significativas entre ellas. En cuanto a nitrógeno, la combinación de humedales construidos Vertical-Horizontal presentó los mayores rendimientos para estos parámetros (remociones superior al 90%), destacándose diferencias significativas entre las unidades plantadas y las sin plantar. Las unidades plantadas presentaron mayores tasas de remoción. La combinación de nitrificación (en las unidades verticales) con la denitrificación (unidades de flujo horizontal) es sugerido como el principal mecanismo de remoción de nitrógeno. Los resultados obtenidos permiten concluir que el uso de dos unidades de Humedales construidos bajo la configuración flujo vertical - flujo horizontal operando bajo condiciones tropicales presenta altas tasas de remoción y permite que el efluente tratado cumpla con los estándares establecidos para reuso.Although there are different technologies for wastewater treatment few of them are efficient for pathogen removal. Most of them are quite effective for organic matter and nutrients removal but have limitations for the removal of pathogen organisms. Over the last years natural systems have been promoted as an alternative for the removal of pathogen organisms because their low maintenance and operation costs, simplicity and the absence of undesirable byproducts. Between natural systems options, constructed wetlands have been a research topic priority especially in countries with seasonal variations or located in subtropical areas. The findings of these researches confirm the advantages of this technology for pathogen removal; however it is necessary to increase the research activities under tropical conditions. On the other hand, combination of different wetland systems has been suggested as an effective way for increasing removal rates of different pollutants with the additional advantage of a lower area requirement. Therefore, in this research different constructed wetland system combinations working under tropical conditions were evaluated as an alternative for pathogen removal. The evaluated combinations were: Horizontal - Horizontal flow constructed wetlands (SSHFCW - SSHFCW); Vertical - Vertical flow constructed wetlands (SSVFCW - SSVFCW); Vertical - Horizontal flow constructed wetlands (SSHFCW - SSVFCW). A similar unplanted set of control was also evaluated in order to estimate the effect of plants on the different removal rates. In total 6 lab scale experimental units (3 planted and 3 unplanted) were operated for a year. All experimental units were located in the wastewater treatment plant of the Technological University of Pereira, Colombia (tropical climate). The obtained results showed that the combination of constructed wetland had a significant effect for total Coliform, E. Coli and Helminthes removal rates. The combination SSVFCW - SSHFCW had the highest removal for total Coliform (3 log units), E. Coli (4 log units) and helminthes (90%). Plants had no significant effects for total Coliform and helminthes removal rates, however it had a significant effect for E. Coli removal rates. For organic matter (BOD5 and DQO) and TSS removal there were no significant differences between the treatments, however in all cases the removal rates were higher that 85%. Concerning nitrogen, the combination SSVFCW - SSHFCW had the highest (with a significant difference regarding the others evaluated configuration) removal rate with values above 90%. Planted systems showed significant higher removal rates in comparison with unplanted systems. Nitrification (vertical flow wetland) and denitrification (horizontal flow wetland) is suggested as the main mechanism for nitrogen removal. The findings of this research allow to conclude that under tropical conditions the combination of subsurface vertical flow and subsurface horizontal flow constructed wetlands for domestic wastewater treatment, produces an effluent below the guideline for re-use