Diseño y construcción de un humedal artificial para el tratamiento inicial de las aguas residuales de una lechería en Concepción de San Rafael de Heredia

Abstract

Se construyó un diseño piloto de un humedal artificial como tratamiento para disminuir, primordialmente, la materia orgánica del agua residual de una finca lechera, ubicada en Concepción de San Rafael de Heredia. Los resultados obtenidos en los análisis del agua efluente del sistema construido, concluyen que el piloto desarrollado en el presente trabajo de graduación, cumple con todos los lineamientos establecidos por el Ministerio de Salud de Costa Rica, para el vertido de aguas residuales sobre cuerpos de agua superficial, ya que se logra una remoción del 94% en la Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO). El sistema completo consistió de un pretratamiento de tres mallas o cribas para separar sólidos y un humedal artificial de diez metros de largo, un metro y medio de ancho y sesenta y cinco centímetros promedio de profundidad. Este sistema tiene la capacidad de limpiar diariamente 250 litros de agua residual de lechería, con un tiempo de retención de 12 días. Se utilizó únicamente 15 m de terreno y los materiales para su construcción costaron en el año 2005 aproximadamente 200.000 colones, sin contar mano de obra. A diferencia de los humedales artificiales citados en la literatura recopilada, el diseño del presente proyecto propone: un sustrato de piedra roja volcánica, un sistema de impermeabilización que consta de un plástico salinero de 7 mm de grosor, cubierto para su protección por un geotextil, además, la colocación dentro del sustrato de un sistema de tubos de PVC perforados y entrelazados entre si, para proporcionar aireación pasiva y eliminar zonas anaerobias. La principal innovación del diseño piloto construido es el componente vegetal, conformado por cuatro especies de plantas adaptadas al clima de altura, estas son: Heliotropo (Hedychium coronarium), Ludwigia inucta, Cala (Zantedeschia aethiopica) y Platanilla (Canna generalis). Las dos últimas son plantas ornamentales comerciales y las cuatro especies poseen flores y una apariencia general agradable, lo que agrega un efecto positivo al paisaje. Para definir las especies vegetales que se usarían en el sistema, se investigó en la bibliografía y se realizó giras de campo a varias lagunas de altura de Costa Rica. Posteriormente, se seleccionaron ocho especies ornamentales o de buena apariencia que favorecieran el entorno, las cuales se sembraron y probaron en el humedal construido. De éstas, las cuatro mencionadas anteriormente soportaron el estrés producido por las condiciones de contaminación. Su construcción, además de ofrecer un bajo costo económico en su mantenimiento y Operación, brinda valores agregados, subproductos útiles comercialmente y sobre todo una solución a los crecientes problemas de contaminación del medio ambiente. Estas características le brindan potencial comercial dentro de la industria ganadera, además, la posibilidad de ser empleado en la depuración de las aguas residuales de otras actividades productivas, incluyendo la doméstica e industrial.A pilot design of an artificial wetland was built as a treatment to reduce, primarily, the organic matter of the residual water from a dairy farm, located in Concepción de San Rafael de Heredia. The results obtained in the analysis of the effluent water of the built system, conclude that the pilot developed in the present graduation work, complies with all the guidelines established by the Ministry of Health of Costa Rica, for the discharge of wastewater on bodies of water. superficial, since a removal of 94% is achieved in the Biochemical Oxygen Demand (BOD). The complete system consisted of a pretreatment of three meshes or sieves to separate solids and an artificial wetland ten meters long, one and a half meters wide and an average depth of sixty-five centimeters. This system has the capacity to clean 250 liters of dairy wastewater daily, with a retention time of 12 days. Only 15 m of land was used and the materials for its construction cost approximately 200,000 colones in 2005, without counting labor. Unlike the artificial wetlands cited in the collected literature, the design of this project proposes: a red volcanic stone substrate, a waterproofing system consisting of a 7 mm thick saline plastic, covered for its protection by a geotextile, In addition, the placement within the substrate of a system of perforated and intertwined PVC pipes, to provide passive aeration and eliminate anaerobic zones. The main innovation of the pilot design built is the plant component, made up of four species of plants adapted to the high altitude climate, these are: Heliotrope (Hedychium coronarium), Ludwigia inucta, Cala (Zantedeschia aethiopica) and Platanilla (Canna generalis). The latter two are commercial ornamentals and all four species have flowers and a pleasant overall appearance, adding a positive effect to the landscape. In order to define the plant species that would be used in the system, the bibliography was investigated and field trips were made to several high-altitude lagoons in Costa Rica. Subsequently, eight ornamental or good-looking species that favored the environment were selected, which were planted and tested in the constructed wetland. Of these, the four mentioned above endured the stress produced by the contamination conditions. Its construction, in addition to offering a low economic cost in its maintenance and operation, provides added values, commercially useful by-products and, above all, a solution to the growing problems of environmental contamination. These characteristics give it commercial potential within the livestock industry, in addition, the possibility of being used in the purification of wastewater from other productive activities, including domestic and industrial.