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Humedales artificiales como complemento terciario al tratamiento biológico convencional de los efluentes de plantas de beneficio, seguimiento a través del tiempo

Foto: archivo
Por:

Diana Catalina Chaparro-Triana
Alexis González–Díaz
Jesús Alberto García-Núñez
Nidia Elizabeth Ramírez–Contreras

Programa de Procesamiento, Área de Biorrefinería y Sostenibilidad de Cenipalma. 


El efluente generado en las plantas de beneficio de palma de aceite (POME, por sus siglas en inglés – Palm oil mill effluent), como subproducto del procesamiento de los racimos de fruta fresca de la palma aceite, se caracteriza por su color, olor, bajos valores de pH y por sus altas concentraciones de materia orgánica. Una de las ventajas que tiene el POME, si se compara con efluentes de otras industrias, es que la mayoría de la materia orgánica que lo compone es biodegradable. Generalmente, la biodegradabilidad de las aguas residuales se calcula con base en la relación DBO5/DQO. Para el POME, esta relación tiene un valor aproximado de 0,65, valor que supera el mínimo nominal considerado como criterio de aptitud para el tratamiento de aguas residuales a través de sistemas biológicos (>0,4), indicando así, que el POME puede ser tratado biológicamente. Por otro lado, un valor inferior a 0,3 en la relación DBO5/DQO, podría indicar la presencia de compuestos que no pueden ser degradados por microorganismos en sistemas biológicos o que requieren de una etapa adicional de adaptación para su depuración, por lo que no se recomienda para este último caso un tratamiento biológico (Ahn et al., 1999)(Al–Sulaiman & Khudair, 2018). La Tabla 1 muestra la biodegradabilidad de las aguas residuales en función de la relación DBO5/DQO.

Tabla 1. Criterios de biodegradabilidad según la relación DBO5/DQO. Fuente: (Ardila Arias et al., 2012).

Criterios de biodegradabilidad según la relación DBO5/DQO

En Colombia, los sistemas de tratamiento de aguas residuales (STAR) instalados en las plantas de beneficio de palma de aceite son de tipo biológico, compuestos, generalmente, por lagunas de estabilización, anaerobias, facultativas y aerobias o de pulimento, acomodadas en serie. Estos sistemas tienen una capacidad de remoción para la mayoría de los contaminantes biodegradables (p.ej., DQO, DBO, sólidos totales, sedimentables, y suspendidos) de aproximadamente el 80%. Sin embargo, el POME contiene compuestos complejos y de difícil remoción, como los iones de cloro y de azufre, así como fosfatos, nitratos, hidrocarburos y algunos metales, que requieren de tratamientos terciarios para la depuración del POME. La remoción de tales compuestos catalogados como contaminantes, debe realizarse con el fin de evitar impactos negativos sobre las fuentes hídricas en donde se realizan los vertimientos finales, además de cumplir con los límites máximos permitidos por la normatividad ambiental (Resolución 0631/2015).

Por otro lado, la exploración de alternativas tecnológicas que complementen el tratamiento primario y secundario ya instalado en las plantas de beneficio (STAR), y que facilite la eliminación de ciertos contaminantes complejos y de difícil remoción, ha permitido identificar a los sistemas de humedales artificiales (SHA) como una alternativa factible desde el punto de vista técnico y económico. Los SHA están conformados por canales, tanques o lagunas, debidamente impermeabilizados y con profundidades relativamente bajas, para asegurar el flujo continuo y controlado de los efluentes durante el tratamiento. Estos sistemas son operados con plantas macrófitas flotantes o fijadas sobre un lecho rocoso de materiales filtrantes, de una misma especie o de diferentes especies vegetales. Dentro de los materiales vegetales de mayor implementación se encuentra el Jacinto o Buchón de agua (Eichhornia crassipes), pasto vetiver (C. Zizanioides), lechuga de agua (Pistia stratiotes L.), lenteja de agua (Lemna minor) y junco de agua (Eleocharis palustris).

En los SHA, las plantas macrófitas empleadas realizan la transferencia de oxígeno desde el exterior y hacia las raíces, en las cuales, las comunidades bacterianas lo aprovechan para el desarrollo de diferentes procesos bioquímicos que contribuyen a la depuración de las aguas residuales. Asimismo, el sistema radicular de las plantas en los SHA adopta la función de biofiltro, logrando la retención de material suspendido y sedimentable en forma de flóculos. La interacción simbiótica (planta – microorganismo), permite los procesos de nitrificación, la incorporación de metales en el material vegetal, la solubilización de fosfatos, entre otros procesos, de los cuales se obtienen nutrientes que pueden ser aprovechados por las plantas y por lo microorganismos asociados.

En el año 2019, se puso en marcha un SHA como complemento al STAR de la planta de beneficio de Alianza del Humea S.A.S (Figura 1), y se evaluó con el fin de determinar la operatividad del buchón de agua (Eichhornia crassipes) para la remoción de iones cloruro y ecualización final del efluente tratado. Durante la evaluación, los porcentajes de remoción logrados para los contaminantes monitoreados en el vertimiento permitieron el cumplimiento de la normatividad ambiental vigente (Resolución 0631/2015, art 9), además de demostrar la eficiencia de los SHA para la mitigación de los iones de cloruro en el POME. No obstante, los cloruros en los efluentes siguen representando un reto para algunas plantas de beneficio de fruta de palma de aceite en Colombia.

Con el objetivo de determinar si la eficiencia del tratamiento terciario evaluado en el 2019 se ha mantenido, en el año 2023, Cenipalma realizó un seguimiento durante 5 semanas, a 11 puntos del STAR de Alianza del Humea S.A.S, incluyendo el SHA. Los puntos de muestreo se presentan en la Figura 1.

Plano del sistema de tratamiento de aguas residuales de la planta de beneficio de Alianza del Humea S.A.S.

Figura  1. Plano del sistema de tratamiento de aguas residuales de la planta de beneficio de Alianza del Humea S.A.S. (vista de planta). Fuente: Gonzalez–Diaz, A, Rodríguez V., N, García–Núñez, J, Ruiz Á., E, Acero H., J y Reyes A., W. (2022).

Los parámetros monitoreados durante este seguimiento fueron pH, temperatura, DQO, sólidos totales (ST), sólidos suspendidos totales (SST), sólidos sedimentables (SSED), fósforo, y cloruros. Como uno de los resultados más relevantes del seguimiento se encontró que, el vertimiento continúa cumpliendo con los límites máximos permitidos por la normatividad ambiental vigente en todos los muestreos y para todos los parámetros, pese a imprevistos operativos y de mantenimiento del STAR y del SHA, que se pudieron evidenciar durante el tiempo de la toma de muestras y seguimiento a los sistemas. Teniendo en cuenta la complejidad para remover los iones de cloruro en los efluentes del proceso de extracción de aceite de palma, en la Figura 2 se presenta un comparativo entre los valores obtenidos en el año 2019 y el promedio de los del año 2023 para este parámetro.

Comportamiento de los iones Cl‒ en los efluentes de la planta de beneficio

Figura  2. Comportamiento de los iones Cl‒ en los efluentes de la planta de beneficio. Comparativo entre el promedio del seguimiento realizado durante el 2023 y el análisis realizado en 2019. Fuente: autores.

Si bien, el valor promedio de cloruros para el año 2023, en los puntos 1,2 y 3, fue inferior al dato obtenido durante el seguimiento realizado en el 2019, a partir del punto 4 se evidenció un aumento (Figura 2), lo que significa una reducción en el porcentaje de remoción en estas etapas del sistema, y mayor concentración de cloruros en el año 2023, hasta el punto 7, comparado con los resultados de la evaluación del año 2019.

A partir del punto 8, en el año 2023, la concentración de cloruros se mantuvo en un rango de 344 – 532 mg Cl/L, logrando el cumplir con límite máximo permitido por la Resolución 631 de 2015. El punto 10 corresponde a uno de los canales finales del SHA (Figura 1), en donde se obtuvo un valor cercano al del año 2019 (398 mg Cl/L), y el cual sigue estando dentro del valor límite máximo permitido por la normativa nacional para cloruros, en aguas tratadas que serán vertidas a fuentes hídricas (500 mg Cl/L). Finalmente, en el punto 11 (vertimiento final), para el año 2023, se logró una concentración de cloruros promedio de 292 mg Cl/L, valor similar al dato obtenido en el estudio del 2019 (243 mg Cl/L), lo que reafirma la eficiencia de este tipo de tratamientos (STAR + SHA) para la remoción de iones de cloruros.  Este ensayo, evidenció que los porcentajes de remoción para este contaminante se han mantenido a través de los años.

El seguimiento continuo de las alternativas identificadas para mejorar la calidad de los vertimientos finales en los STAR, debería ser considerada como una actividad prioritaria dentro de planes de trabajo de las plantas de beneficio de fruta de palma de aceite, pues a partir de allí, es posible identificar oportunidades de mejora, y realizar los ajustes que se consideren necesarios para lograr la depuración de las aguas residuales generadas en el proceso de extracción del aceite de palma crudo, reducir impactos ambientales y cumplir con la normatividad.

Referencias

Ahn, D. H., Chang, W. S., & Yoon, T. Il. (1999). Dyestuff wastewater treatment using chemical oxidation, physical adsorption and fixed bed biofilm process. Process Biochemistry, 34(5), 429–439. https://doi.org/10.1016/S0032-9592(98)00111-3

Al-Sulaiman, A. M., & Khudair, B. H. (2018). Correlation Between Bod5 and Cod for Al-Diwaniyah Wastewater Treatment Plants To Obtain the Biodigrability Indices. J. Biotechnol, 15(2), 423–427. www.pjbt.org

Ardila Arias, N. A., Reyes Calle, J., Arriola Villaseñor, E., & Alfredo Hernández, J. (2012). Remoción fotocatalítica de dqo, dbo5 y cot de efluentes de la industria farmacéutica (Vol. 8, Issue 15).

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