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CONSTRUCCION DE HUMEDALES ARTIFICIALES PARA EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES.

NEYDER JAIR BLANCO CARVAJAL JUAN CAMILO CAMPO VERGARA RONNY ANDRES MEJIA HERNANDEZ YENERIS YOLBANIS MIZAR BOVEA DOILER ALFREDO NAVARRO ARIAS MAURICIO JAVIER ORTIZ MIZAR KARLA PABA LOPEZ

INSTITUTO UNIVERSITARIO DE LA PAZ ESCUELA DE INGENIERÍA AMBIENTAL Y DE SANEAMIENTO PROGRAMA TECNOLOGÍA EN OBRAS CIVILES BARRANCABERMEJA 2019

CONSTRUCCION DE HUMEDALES ARTIFICIALES PARA EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES.

NEYDER JAIR BLANCO CARVAJAL JUAN CAMILO CAMPO VERGARA RONNY ANDRES MEJIA HERNANDEZ YENERIS YOLBANIS MIZAR BOVEA DOILER ALFREDO NAVARRO ARIAS MAURICIO JAVIER ORTIZ MIZAR KARLA PABA LOPEZ

Docente Jesús Quintero Cardozo Ingeniero Ambiental y de Saneamiento

Anteproyecto presentado como requisito para optar una calificación en la Asignatura Metodología de la Investigación

INSTITUTO UNIVERSITARIO DE LA PAZ ESCUELA DE INGENIERÍA AMBIENTAL Y DE SANEAMIENTO PROGRAMA TECNOLOGÍA EN OBRAS CIVILES BARRANCABERMEJA 2019

1. INTRODUCCION Los humedales artificiales son zonas construidas por el hombre en las que de forma controlada se reproducen mecanismos de eliminación de contaminantes presentes en el agua, mediante procesos físicos, químicos y biológicos. (Paba, 2019) La principal función de estos, es la reducción y/o eliminación de contaminantes de las aguas residuales por medio de ecosistemas acuáticos, con la participación activa de plantas superiores (macrofitas) adaptadas al medio acuático (hidrofitos), se conoce tradicionalmente como Fito depuración. La Fito depuración de las aguas residuales puede efectuarse mediante humedales artificiales especialmente diseñados y construidos para la optimización de su función depuradora. Este proyecto busca construir una unidad de investigación para identificar alternativas para el tratamiento de aguas residuales con énfasis en comunidades rurales que no poseen sistemas de tratamiento. Consta de nueve humedales artificiales los cuales pretenden ser eficientes en la remediación de compuestos y sustancias toxicas. La importancia de su construcción radica en la facilidad que tienen para ser empleados en zonas rurales, debido a su bajo consumo de energía convencional, alta eficiencia, fácil manejo y bajo costo, además garantiza ser un sistema que no causa impactos ambientales en el ecosistema.

2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Las aguas residuales al no ser tratadas provocan una gran contaminación y por ende la propagación de enfermedades al ser humano por malos olores, daños ambientales en la fauna y flora por los componentes tóxicos que provocan efectos letales como muerte por envenenamiento y no tan letales como afectaciones en el crecimiento y reproducción. La implementación de sistemas convencionales en zonas rurales no es una opción debido a los altos costos y constantes mantenimientos que se le deben realizar. Teniendo en cuenta los costos para implementar y sostener una PTAR se han desarrollado diferentes tecnologías para el tratamiento de ese tipo de agua, entre los que se destacan los sistemas no convencionales (humedales artificiales) que se caracterizan por tener una eficiencia en la eliminación de esas cargas contaminantes, reducción de sólidos y remoción de metales por sedimentación. (Mizar et al., 2019). Los humedales artificiales son un tratamiento que pueden ser utilizados para mejorar la calidad del agua residual, en el cual mediante procesos biológicos se permite la degradación de la materia orgánica. Por medio de este se pretende llegar a soluciones económicas y modulares para el tratamiento del agua residual.

3. JUSTIFICACION Como unidad de investigación de tratamiento de aguas residuales, se construirán nueve humedales artificiales, los cuales son un sistema fácil de construir por los elementos que lo componen: agua, geo-textil, plantas macrófitas flotantes, las cuales han demostrado ser eficientes en la remediación de aguas con contenidos de nutrientes, materia orgánica y sustancias tóxicas. Su importancia radica en su aptitud para ser empleados en núcleos rurales debido a su bajo consumo de energía convencional, la practicidad en el montaje y operación de los sistemas de tratamiento, no requiere de costos elevados y garantiza ser un sistema que no causa un impacto ambiental que afecte al ecosistema. Los humedales artificiales son un tratamiento que puede ser utilizado para mejorar la calidad del agua residual, en el cual mediante procesos biológicos se permite la degradación de la materia orgánica. Por medio de este se pretende llegar a soluciones económicas y modulares para el tratamiento del agua residual.

4. OBJETIVOS 4.1 OBJETIVO GENERAL Construir una Unidad de Investigación en Biotecnología Ambiental para el tratamiento eficiente y sostenible de aguas residuales en UNIPAZ.

4.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS  Realizar el diagnóstico para la construcción y funcionamiento de los humedales artificiales en UNIPAZ. 

Diseñar los procesos para la construcción de humedales artificiales.



Implementar la construcción del sistema de depuración no convencional.

5. PREGUNTA DE INVESTIGACION 

¿Cómo la Catedra de Metodología de la investigación ayudará a la consolidación de una Unidad de Investigación en tratamiento de aguas residuales?

6. MARCO DE REFERENCIA 6.1. MARCO HISTORICO Los humedales artificiales son sistemas diseñados y construidos para imitar las funciones naturales de depuración que cumplen las plantas, los microorganismos y el suelo de un humedal natural. Realmente constituyen un ecosistema confinado en un espacio construido y controlado para maximizar la remoción de contaminantes del agua. En las últimas décadas se ha visto una gran acogida del uso de los humedales artificiales, entre otras razones por su facilidad de implementación, su bajo costo de construcción, operación y su gran eficiencia para limpiar las aguas. La idea de usar humedales para tratar aguas no es novedosa. Las antiguas civilizaciones en China y Egipto usaban humedales naturales para disponer sus aguas servidas. Una práctica muy común durante la historia ha sido verter las aguas a las depresiones más bajas de la región donde habita una comunidad para así deshacerse de las aguas contaminadas. En muchos casos estas depresiones son los humedales naturales, o de lo contrario los vertimientos terminaban creando un humedal. Es la función que tristemente cumplen en la actualidad la mayoría de ríos, lagunas y otros cuerpos de agua en nuestro país. Para mejorar esta problemática surgió la idea de construir espacios confinados que constituyeran un humedal “controlado” para tratar las aguas, una idea que es relativamente reciente. Los primeros estudios sobre la capacidad de las plantas para disminuir la carga orgánica del agua fueron realizados en Alemania en los años cincuenta. De igual forma se empezó a cuantificar la capacidad de los humedales naturales para depurar cuerpos de agua. A partir de los años setenta y ochenta varios países en Europa y Norteamérica empezaron a implementar humedales artificiales para tratar aguas residuales producto de distintas fuentes. En países tropicales la implementación empezó más recientemente, sobre todo en países asiáticos que han tenido una mayor tradición en el reciclaje del agua para la piscicultura. En Colombia, la historia de su uso apenas comienza. Hoy en día los humedales artificiales son una práctica común para el tratamiento de aguas de muchas comunidades y actividades económicas en todo el mundo: aguas domésticas o municipales; aguas de procesos agrícolas como ganadería y acuicultura; aguas del procesamiento de alimentos como lácteos, carnes, cervezas, vinos y café; aguas de uso industrial como minería, papel y fertilizantes; entre muchos otros.   

Brix, H. 1994. Use of constructed wetlands in water pollution control: historical development, present status, and future perspectives. Water Science and Technology 30(8): 209-223. Kadlec, R.H. y S. Wallace. 2009. Treatment wetlands. CRC Press, Taylor & Francis Group. Boca Ratón, FL, USA. 1048 pp.

6.2.

MARCO TEORICO

El concepto como tal de un humedal artificial con plantación de vegetales inicio un poco más de 50 años con el trabajo de Seidel del Instituto Max-Planck en Alemania. Seidel en uno de sus estudios se dio cuenta que al utilizar una planta llamada aena común (Schoenoplectus lacustris), está reducía considerablemente sustancias orgánicas e inorgánicas que estaban presentes en aguas contaminadas, así como esta planta reducía estas sustancias también reducía determinadas bacterias como coliformes, salmonella y enterococos, al pasar el agua a través de la plantación de aena. Finalmente se dio cuenta de que esta eliminaba metales pesados e hidrocarburos. Aunque Seidel descubriera esto hace más de 50 años fue el trabajo de Kickuth en las décadas del 70 y 80 que fue tomando nombre los humedales artificiales en Europa, los estudios hechos por Kickuth trataban como era el proceso del tratamiento del agua que ocurría en las raíces de las plantas, y lo que sucedía en el suelo en las cuales las plantas crecían. Durante los años 70 y 80 se utilizaba más la tecnología de humedales artificiales para depurar aguas residuales urbanas. En la década de los 90 fue donde realmente se comenzó a utilizar los humedales artificiales para tratar distintas aguas, con especial éxito en el tratamiento de aguas residuales industriales. Según Kickuth los humedales artificiales son zonas construidas por el hombre en las que, de forma controlada, se reproducen mecanismos de eliminación de contaminantes presentes en aguas residuales, que se dan en los humedales naturales mediante procesos físicos, biológicos y químicos. Los humedales artificiales son un tipo de alternativa para tratar el agua, mediante diferentes tipos de plantas, vegetales marinos, y microorganismos adaptados a las condiciones del agua a tratar. Esto es lo que genera que se pueda depurar el agua, eliminando grandes cantidades de materia orgánica, sólidos en suspensión, nitrógeno, fosforo e incluso productos tóxicos.

Existen diferentes tipos de humedales artificiales en función del sentido de circulación del flujo de agua: 1. Humedales artificiales de flujo libre o superficial: el agua circula por encima del sustrato continuamente. Se favorecen las condiciones aerobias al estar el agua directamente expuesta a la atmósfera. Se emplean para tratar efluentes procedentes de tratamientos secundarios y para crear y restaurar ecosistemas acuáticos. 2. Humedales artificiales de flujo subsuperficial: el agua circula a través del sustrato. a) Humedales artificiales de flujo subsuperficial vertical: el agua circula verticalmente a través del sustrato de manera intermitente. Se suelen incluir chimeneas de aireación

para favorecer las condiciones aerobias. Se suelen desarrollar procesos de nitrificación, entre otros. b) Humedales artificiales de flujo subsuperficial horizontal: el agua circula horizontalmente a través del sustrato de manera continua. Se favorecen las condiciones anaerobias al mantenerse el nivel del agua por debajo del sustrato. Se suelen desarrollar procesos de des nitrificación, entre otros.

COMPONENTES DE UN HUMEDAL ARTIFICIAL Principalmente están compuestos por: 

Un sustrato o material granular: sirve de soporte a la vegetación y permite la fijación de la biopelícula bacteriana que interviene en la mayoría de los procesos de eliminación de contaminantes presentes en las aguas a tratar.



La vegetación: principalmente compuesta por macrófitas emergentes que contribuyen a la oxigenación del sustrato a nivel de la rizosfera, a la eliminación de nutrientes por absorción/extracción y al desarrollo de la biopelícula bacteriana.



El agua a tratar o influente: circula a través del sustrato y la vegetación.



Los mecanismos por los que este tipo de sistemas son capaces de depurar las aguas residuales se basan en los siguientes principios:



Eliminación de sólidos en suspensión gracias a fenómenos de filtración que tienen lugar entre el sustrato y las raíces.



Eliminación de materia orgánica gracias a la acción de los microorganismos (principalmente bacterias). Los microorganismos que se desarrollan pueden ser aerobios (con O2) o anaerobios (sin O2).



Eliminación de nitrógeno bien por acción directa de las plantas, bien por procesos de nitrificación-desnitrificación desarrollados por los microorganismos antes mencionados.



Eliminación de fósforo principalmente debido a los fenómenos de adsorción sobre los componentes del sustrato.



Eliminación de patógenos mediante la adsorción sobre partículas del sustrato, la toxicidad producida por las raíces de las plantas y la acción depredadora de bacteriófagos y protozoos

Ventajas y desventajas de los humedales artificiales en depuración de aguas residuales Ventajas  Consumo energético nulo, debido a que el proceso de depuración lo realizan plantas.  Integración ambiental excelente, porque sustituye edificios y maquinas por una plantación de macrofitas.  Disminución de olores. Destaca que los humedales de flujo subsuperficial el agua no está en contacto con la atmosfera y reduce drásticamente la generación de olores y mosquitos.  Facilidad en la explotación. Se reducen las averías al carecer de equipos mecánicos, y la operación es menos complicada, menos peligrosa, y requiere menos medios para mantenerla en su punto óptimo.  Programa de mantenimiento más sencillo y fácil de seguir. Desventajas 

Tarda más tiempo en lograr el régimen óptimo de funcionamiento. Dado que se basa en un sistema natural necesita que las plantas adquieran un grado de madurez.



Un mantenimiento insuficiente en los humedales de flujo subsuperficial conlleva problemas de colmatación del sustrato.



Requiere una superficie mayor que los sistemas de depuración convencionales.



Requiere grandes conocimientos en el diseño, porque después tiene pocas posibilidades de regulación en la operación de la estación depuradora.



Las plantas pueden ser alimento de ciertos animales, por lo que se debe controlar que no accedan al interior de la parcela.

6.3. MARCO CONCEPTUAL 6.3.1. HUMEDALES ARTIFICIALES Los humedales construidos son definidos como ecosistemas naturales intermedios, entre un medio acuático y terrestre, donde el nivel del suelo se mantiene saturado por agua la mayor parte del tiempo. Estos sistemas fueron creados por el hombre con base en los resultados de investigaciones efectuadas para el tratamiento de aguas residuales y con el fin de simular los procesos físicos, químicos y biológicos que ocurren en un humedal natural (Cubillos, 2011). Los sistemas naturales son diseños ambientalmente amigables, y han sido aplicados por más de tres décadas para incrementar el rango de tecnologías que proporcionan soluciones para el manejo del recurso hídrico (Todd et al., 2003). Los humedales construidos han demostrado ser excelentes tratamientos para la descontaminación de aguas bajo diferentes condiciones climáticas (Reed et al.1995), porque la presencia de plantas y su interacción con los microorganismos asociados a la zona radicular, permiten la generación de procesos físicos, químicos y biológicos que mejoran la calidad del agua; estos sistemas pueden retener una gran variedad de compuestos orgánicos, así como sedimentos y metales pesados, por lo que funcionan como digestores de materia orgánica y purificadores biológicos de aguas contaminadas (Vélez y Paredes, 2010). Los humedales construidos generalmente han sido clasificados de acuerdo al tipo de flujo que presentan, tradicionalmente lo han catalogado como humedales de flujo superficial (nivel del agua por encima de la superficie del suelo) y flujo subsuperficial (nivel del agua por debajo de la superficie del suelo) (Cubillos, 2011).

6.3.2 HUMEDALES SUPERFICIALES Es una superficie de suelo en el que las macrófitas están inundadas de aguas residuales (AR) primordialmente hasta la profundidad de 0,10 a 0,45 m con macrófitas emergentes, flotantes, sumergidas o su combinación. Para estos sistemas diseñados principalmente para tratamiento, es común que sólo se seleccionen una o dos especies para la siembra, dependiendo de las características y requerimientos biológicos (Romero, 2008).En estos humedales el agua fluye sobre la superficie del suelo con vegetación desde un punto de entrada hasta el punto de descarga. En algunos casos, el agua se pierde completamente por evapotranspiración y percolación en el humedal.

Puede estar con o sin cubierta, en función de la reglamentación y/o requisitos de desempeño (Commission, 2000).

Este sistema por lo general cuenta con una o más cuencas o canales de poca profundidad que tienen un recubrimiento de fondo para prevenir la percolación al agua freática susceptible a contaminación, y una capa sumergida de suelo para las raíces de la macrófitas seleccionada. Cada sistema tiene estructuras adecuadas de entrada y descarga para asegurar una distribución uniforme del AR aplicada y su recolección. Los sistemas FS son usados para tratamiento del drenaje de minas, escorrentía pluvial urbana, desbordes de drenajes combinados, escorrentía agrícola, desechos ganaderos, avícolas y lixiviados de rellenos sanitarios (US EPA U. S., 2000)

6.3.3 HUMEDALES SUBSUPERFICIALES Los humedales de flujo subsuperficial se diseñan y construyen para que el agua fluya a través de la zona radicular de la vegetación y por lo tanto no presentan una superficie libre de flujo. Este sistema consiste en una excavación que contiene un lecho de material filtrante que generalmente es grava, el cual soporta el crecimiento de la vegetación emergente. En esencia, un humedal de flujo subsuperficial se clasifica como un sistema de tratamiento de película fija (Peña et al., 2003).  Este sistema es utilizado como tratamiento de las aguas residuales. En este tipo de humedal se pueden destacar las siguientes ventajas:  No existen problemas de vectores; mientras el nivel subsuperficial del agua se mantenga.  Poseen un alto potencial de asimilación por unidad de área en comparación con los sistemas de flujo superficial, debido a que el medio provee una mayor superficie de contacto, por lo tanto, requiere una menor área para tratar el mismo caudal.  No hay riesgo que el público y animales entren en contacto con el agua residual, parcialmente tratada (Rubio y Páez 2009). Los humedales de flujo subsuperficial se clasifican según el sentido de circulación del agua en horizontales o verticales. La remoción de contaminantes en estos sistemas, ocurre debido al contacto de los microorganismos adheridos a las raíces de las plantas y medio filtrante con los compuestos presentes en el agua residual. Los humedales de flujo subsuperficial son más efectivos que los de flujo superficial, existe menos proliferación de vectores y presenta mayor área superficial para la creación de la biopelícula debido al medio filtrante, lo cual mejora las reacciones que allí ocurren y la efectividad del humedal, sin

embargo, son susceptibles a sobrecargas y obstrucciones del medio filtrante, reduciendo su eficiencia en el tratamiento (Moncada, 2016) PROCESO EN LA FITORREMEDIACION Este proceso utiliza organismos vivos para descontaminar suelos o agua contaminada con el fin de recuperar los ecosistemas afectados. El uso de macrófitas para eliminar contaminantes del entorno o para reducir su peligrosidad es normalmente conocido como fitorremediación, fitorrecuperación, fitocorrección, fitorrestauración o fitorrehabilitación (Salt, Smith, & Raskin, 1998). Estas tecnologías son especialmente útiles para su aplicación en grandes superficies, con contaminantes relativamente inmóviles o con niveles de contaminación bajo, y deben considerarse procesos de recuperación a largo plazo. Es sistema tiene grandes ventajas, especialmente la limpieza y la economía; dado a que no utilizan reactivos químicos peligrosos, ni afectan negativamente a la estructura del suelo del ecosistema en el cual se está utilizando, además en este proceso se usan macrófitas de la región evitando costosos transportes (Crites & Tchobanoglous, 2000).

DEGRADACION DE HIDROCARBUROS EN HUMEDALES ARTIFICIALES La degradación de hidrocarburos en sistemas de humedales puede ocurrir no solo por parte de asimilación por parte de las plantas, sino también de la actividad aerobio y anaerobio de los microrganismos que en estos se encuentre, siendo esta última la que mayor aporte realiza en la descomposición de estos complejos compuestos. Las comunidades bacterianas asociadas a las raíces de las plantas en un humedal, según la disposición de oxígeno y nutriente, toman de los compuestos orgánicos mediante el rompimiento de sus cadenas de carbono, la energía suficiente para su desarrollo y creación de nueva biomasa; por lo tanto, entre más larga sea la estructura molecular del hidrocarburo, más difícil es el proceso de degradación para los microorganismos (Cubillos, 2011).

BIOESTIMULACION Consiste en la introducción de modificaciones en el medio, mediante el aporte de nutrientes, aireación y otros procesos. En ocasiones será suficiente añadir oxígeno mediante aireación, aunque en otros se podría requerir la adición de nutrientes o ajustes de pH. En todo caso, estas aproximaciones son válidas siempre y cuando los microorganismos autóctonos sean capaces de degradar el contaminante tras un proceso más o menos largo de aclimatación previa. En lo que se refiere a la adición de nutrientes, la biorre mediación requiere que estos entren en contacto con el área impregnada por el contaminante y que su concentración sea suficiente para soportar el

crecimiento máximo previsto de la población degradadora en el transcurso de las operaciones de remediación (Salazar, 2015). Puede darse por medio de fertilizantes orgánicos o inorgánicos y ha demostrado ser una estrategia efectiva especialmente en lugares donde la cantidad de nutrientes es escasa para el crecimiento de los microorganismos; con esta técnica se aumenta de tres a cinco veces la tasa de degradación (Narváez, 2005).

EL METABOLISMO: Es el conjunto de procesos físicos y químicos y de reacciones a las que está sujeta una célula; éstos son los que les permitirán a las mismas sus principales actividades, como ser la reproducción, el crecimiento, el mantenimiento de sus estructuras y la respuesta a los estímulos que reciben.

LAS BACTERIAS Son organismos procariotas unicelulares, que se encuentran en casi todas las partes de la Tierra. Son vitales para los ecosistemas del planeta, algunas especies pueden vivir en condiciones realmente extremas de temperatura y presión.

LA SEDIMENTACION Es un sencillo pre tratamiento físico del agua que se realiza antes de la aplicación de otros tratamientos de purificación, como la filtración y la desinfección. Elimina tanto pequeñas partículas suspendidas no deseadas (arena, limo y arcilla) como algunos contaminantes biológicos del agua bajo la influencia de la gravedad. Cuanto más tiempo se mantenga el agua sin movimientos, más se depositarán los sólidos suspendidos y los patógenos en el fondo del contenedor.

LA ADSORCION Es un proceso en el cual, por ejemplo, un contaminante soluble (adsorbato) es eliminado del agua mediante el contacto con una superficie sólida (adsorbente).

NUTRIENTES Los nutrientes son uno de los factores más relevantes por ser sustancias químicas necesarias para la actividad microbiana y metabólica de los microorganismos, por lo que estos constituyentes se deben encontrar disponibles para su asimilación y síntesis,

las disponibilidades de estos aumentan la eficiencia y el buen desarrollo de la bioremediación (Gómez et al., 2008). Los nutrientes se dividen en dos grandes grupos: macronutrientes y micronutrientes. Los macronutrientes de mayor importancia metabólica se encuentran; el carbono (C) en este caso los hidrocarburos como contaminantes proporcionan la energía necesaria para la fabricación de compuestos celulares y productos metabólicos (dióxido de carbono, agua, enzimas); el Nitrógeno (N), forma parte principal de las biomoléculas de las células, es un elemento necesario para la producción de aminoácidos, proteínas, enzimas, ácidos nucleicos y otros constituyentes celulares. En ocasiones la utilización de estos nutrientes es rápida, los suelos no alcanzan a cubrir todas las necesidades, siendo un factor limitante para la degradación, por lo cual se puede incorpora fertilizantes de uso agrícola como urea o sulfato de amonio y de origen orgánico como estiércol, para acelerar el proceso de bioremediación (Gómez et al., 2008). La toma y asimilación de nutrientes por parte de las plantas se debe a procesos de transformación del nitrógeno de forma inorgánica a compuestos orgánicos que sirvan para la formación de células y tejidos nuevos, por lo tanto, el potencial de toma de nutrientes por parte de las macrófitas es limitado a su tasa de crecimiento y concentración de nutrientes en sus tejidos (Cubillos, 2011).

NUTRIENTES EN LA REMEDIACION DE HIDROCARBUROS. En la biodegradación de un suelo o agua contaminada con hidrocarburos, el aumento de la cantidad de carbono puede crear insuficiencias de nitrógeno y fosforo, debido a su inmovilización por procesos microbianos y a los requerimientos que tienen los microorganismos y las plantas para su crecimiento y correcto desempeño en la reducción de los contaminantes. Si existe poca disponibilidad de nutrientes en el medio se puede limitar la degradación microbiana de los hidrocarburos y por tanto es necesario ajustar la proporción C:N: P, mediante la adición de algún tipo de fertilizante que permita estimular el proceso de degradación, si existe una adecuada disponibilidad de nutrientes, el crecimiento de las raíces de las plantas permitirá un mayor contacto entre las comunidades microbianas de la rizósfera y la concentración del hidrocarburo, acelerando la degradación del compuesto (Kirkpatrick et al., 2006). Las dos formas más asimilables son el nitrógeno amoniacal (NH4+) y nitratos(NO3-), por lo tanto, en aguas ricas en nitratos, este puede ser la fuente principal de nitrógeno (Jones et al. 2004). El ion amonio en los humedales puede ser tomado por las plantas mediante su zona radicular o por los microorganismos anaerobios convirtiéndolos nuevamente en materia orgánica (Mitsch y Gosselink,1986). La degradación de hidrocarburos y la transformación del nitrógeno en la Fito remediación, comprende diferentes procesos microbianos que dependen delas

condiciones aerobias y anaerobias del matriz suelo, los cuales puedan aumentar o disminuir la disponibilidad de los nutrientes para las plantas (Cubillos, 2011).

PLANTAS MACROFITAS. Las plantas conocidas como Macrófitas o macrófitos son aquellas que pueden vivir en terrenos inundados de forma permanente o durante largos períodos de tiempo en condiciones de encharcamiento. También se conocen como plantas palustres y su porte alcanza cierta importancia, ya que se pueden encontrar especies entre los (30 - 120 cm.) en los juncos, (60-130 cm) en los esparganios, (120-240 cm) en las Typhas y en los carrizos (160-320 cm) (Valero, 2006). Muchas macrófitas acuáticas presentan tasas altas de crecimiento y de reproducción, lo cual favorece su capacidad de absorber sustancias disueltas en el agua y transformarlas en biomasa, con un consecuente efecto depurador del agua donde crecen. Esto ha conducido a evaluar su capacidad depuradora y la posibilidad de utilizarlas como parte de tratamiento de aguas residuales (Valderrama, 1996). Teniendo en cuenta su morfología y fisiología, las macrófitas pueden clasificarse Según la forma de fijación en:

a) Macrófitas fijas al sustrato b) Macrófitas emergentes: en suelos anegados permanentes o temporalmente; en General son plantas perennes, con órganos reproductores aéreos. c) Macrófitas de hojas flotantes: principalmente angiospermas; sobre suelos Anegados. Los órganos reproductores son flotantes o aéreos. d) Macrófitas sumergidas: comprenden algunos helechos, numerosos musgos, carofitas y muchas angiospermas. Se encuentran en toda la zona (a la cual llega la luz solar), aunque las angiospermas vasculares sólo viven hasta los 10 m de profundidad aproximadamente. Los órganos reproductores son aéreos, flotantes o sumergidos.

e) Macrófitas flotantes libres: Presentan formas muy diversas desde plantas de gran tamaño con roseta de hojas aéreas y/o flotantes y con raíces sumergidas bien desarrolladas a pequeñas plantas que flotan en la superficie, con muy pocas raíces o ninguna. Los órganos reproductores son flotantes o aéreos pero muy ocasionalmente están sumergidos (Valero, 2006).

6.4. MARCO LEGAL Para el buen desarrollo de esta investigación fue necesario plantear, de manera general, la normatividad aplicable al tratamiento de aguas residuales, ya que es importante tener un referente en cuanto a la construcción y eficiencia en remoción de contaminantes, con el ánimo de cumplirse con lo requerido en la norma de vertimientos.  CONSTITUCIÓN POLÍTICA DE 1991 La constitución política es el primer referente en cuanto a normatividad se refiere, ya que muchos de sus artículos enfatizan en el respeto por el medio ambiente; por ejemplo el artículo 79 habla sobre el derecho que tenemos todos los colombianos a gozar de un ambiente sano; pero así mismo el artículo 82 plantea el deber que tenemos de proteger los recursos naturales; por su parte el artículo 80 deja claro el deber del estado de prevenir y controlar los factores de deterioro ambiental. Es así como quien genere vertimientos industriales debe garantizar que éstos no impacten de manera adversa los recursos naturales.  LEY 99 DE 1993 Mediante la ley 99 de 1993 se crea el Ministerio de Medio Ambiente, actualmente Ministerio de Ambiente y Desarrollo sostenible. También se crea el Sistema Nacional Ambiental SINA. Es importante destacar que si no existiera un organismo encargado de dictar y hacer cumplir las normas ambientales, difícilmente la industria y municipios en general invertirían dinero para tratar sus vertimientos; por tal motivo la creación del MAVDT y del SINA es un paso firme para así garantizar el derecho a gozar de un ambiente sano planteado en la constitución política.  RAS 2000 (REGLAMENTO TÉCNICO DEL SECTOR DEAGUA POTABLE Y SANEAMIENTO BÁSICO) Indudablemente otra norma que vale la pena resaltar en este documento es el Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico RAS 2000, ya que en su título “Tratamiento de aguas residuales” se hace referencia al sistema de tratamiento en el origen. En dicho aparte se plantea el tratamiento por medio de

tanques sépticos y como pos tratamiento se dejan varias opciones dentro de las cuales se encuentra la opción del sistema de humedales artificiales de flujo subsuperficial. Actualmente los sistemas de humedales pasaron de ser un sistema de pos tratamiento de tanques sépticos para aguas residuales domésticas, a un sistema complejo mediante el cual se tratan aguas residuales industriales, agrícolas y residuos de ácidos de minas.

 RESOLUCION 0631 de 2015 Se establecen los parámetros y los valores límites máximos permisibles en los vertimientos puntuales a cuerpos de aguas superficiales y a los sistemas de alcantarillado público y se dictan otras disposiciones.

 DECRETO 3930 de 2010 El presente decreto establece las disposiciones relacionadas con los usos del recurso hídrico, el Ordenamiento del recurso hídrico y los vertimientos al recurso hídrico, al suelo y a los alcantarillados.

7.

METODOLOGIA

METODOLOGÍA: Para la metodología del trabajo, se empleó el método cuantitativo, el cual consistió en seguir una secuencia lógica de pasos para la recopilación de información y análisis de datos; permitiendo dar respuesta a la pregunta de investigación. Para este estudio se utilizaron fuentes de información secundarias, entre las cuales están: artículos, tesis y libros. A continuación, se presentan las fases del trabajo:  Fase I: Reconocimiento en campo del terreno, donde se recopiló la siguiente información:  Ubicación.  Clima: Temperatura, y humedad.  Suelo: Capacidad de infiltración del agua.

 Fase II: Diseño de los humedales artificiales, donde se anexó memorias de cálculo y planos del humedal artificial, según el estudio técnico del análisis fisicoquímico del agua residual producida en UNIPAZ  Fase III: Construcción y puesta en marcha del humedal artificial, a partir de las siguientes actividades:  Descapote: Esta actividad dió inicio a la construcción del sistema de tratamiento. Su finalidad es la de retirar la capa vegetal que se encuentren en el sitio donde se construirá el humedal artificial.  Levantamiento topográfico y replanteo: Una vez obtenido el plano definido, se procedió a realizar el trazo, que consistió en delimitar y marcar en el terreno las áreas en las cuales se construyeron las diferentes estructuras necesarias para la implementación del humedal artificial.  Excavación: Una vez definida en el terreno, se procedió a excavar el volumen del humedal artificial de acuerdo al diseño realizado.  Impermeabilización del área de construcción, por medio de una geomembrana.  Relleno: Se procedió a colocar un estrato de material granular en el área del geotextil.

 Construcción de estructuras de entrada y salida: Ensamblado del sistema de drenaje de conducción (tubería de entrada y salida).  Inoculación de Vegetación: Es la última etapa en la construcción de un sistema de humedales artificiales. Esta actividad se realizó una vez el material granular fue colocado e instalado todas las conducciones. MATERIALES.     

Geomembrana Laminas impermeabilizantes Capas de Grava Tubos de Pvc Plantas macrofitas

METOD O a mediados de los años 60la Dra Sidel establece una colaboración con el Dr Reindhold Kickuth de la universidad Gottingen, cuyo resultado fue el desarrollo del método denominado RZM (Root Zone Method) o también FHSS (de flujo horizontal subsuperficial).