DESCONTAMINACIÓN DE AGUAS SERVIDAS ENLA ACTIVIDAD AGROPECUARIA

Ministerio de Agriculturay Desarrollo Rural

PRONATTACOLCieNCIAS C o F o N D oE

DESCONTAMINACIÓN DE AGUAS SERVIDAS ENLA ACTIVIDAD AGROPECUARIA

Basado en:"Investigación, validación y promoción de sistemasintegrados de descontaminación de aguas servidas"

Gloria Ximena Pedraza Ordóñez. Biólogo. M.Sc.Julián David Chara. Médico Veterinario. M.Sc.Natalia Elena Conde. Biólogo. M.Sc.

©Fundación CIPAV, 1998ISBN 95816-6-8

Redacción: Portada:Gloria Ximena Pedraza O. Shelmar Orada.Julián David Chara.

Apoyado por:Correcciones: Fundación CIPAVZoraida Calle. EcofondoLuis Solarte. ColcienciasAlvaro Zapata. Pronatta

Ilustraciones: Editores:Alicia Calle. Mauricio Rosales M. Ph.D.

Gloria Ximena Pedraza O. M.Sc.

¿QUE ES LA CONTAMINACIÓN DEL AGUA?

La contaminación del agua es la adición de materia orgánica y de sustancias no orgánicas enexceso como resultado de las actividades humanas (Chara, 1997). Muchas de las actividadesurbanas, agroindustriales y agropecuarias producen material orgánico como excrementoshumanos o animales, desechos alimenticios y residuos de cosecha y del procesamiento deproductos agrícolas, como es el caso de la producción de azúcar o el beneficio del café. Algunasotras sustancias como los pesticidas y los residuos de industrias y minas, contaminan el agua.El destino final de estos materiales son los ríos, lagunas y quebradas, que se deterioran con lassustancias adicionadas.

¿COMO ES EL PANORAMA DE LACONTAMINACIÓNRURAL?

En América tropical, las comunidades de laszonas rurales han basado sus procesos dedesarrollo socioeconómico en el usoindiscriminado de los recursos naturales, loque ha causado deterioro en las fuentes deagua por la deforestación, la ganadería ex-tensiva, la construcción de obras de infraes-tructura y los procesos desordenados de ur-banización e industrialización.

Tradicionalmente las ciudades, industrias ysistemas de producción agropecuaria hanvertido sus aguas servidas a los ríos y quebra-das aledaños causándoles gran deterioro.

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Los problemas de contaminación que se handiagnosticado en las fincas campesinas son:

• Contaminación por materia orgánica pro-veniente de las cocheras de cerdos, establosde bovinos, procesamiento de cosechas osacrificio de ganado y pollos.

• Contaminación por agroquímicos usadosen cultivos como arroz, algodón, tabaco,papa, cereales, frutales y hortalizas, queafectan las aguas superficiales y subterrá-neas.

• Contaminación por materia orgánicacontenida en el estiércol que se deposita enlos potreros y que va a las fuentes de agua porescorrentía.

• Contaminación por aguas domésticas ge-neradas en la cocina y los servicios sanitarios.

Las aguas servidas que resultan de las activi-dades domésticas y agropecuarias han sidoconsideradas como "contaminantes" debidoa que no son aprovechadas para la genera-ción de productos útiles.

Estos productos útiles podrían obtenerse me-diante la aplicación de procesos dedescontaminación unidos al manejo de laproducción agrícola

¿EN QUE CONSISTEN LOS SISTEMAS DEDESCONTAMINACIÓN PRODUCTIVA?

Un proceso de descontaminación productivaes el que aprovecha la actividad de los orga-nismos (bacterias, algas, hongos, plantas yanimales superiores) para disminuir los con-taminantes mediante la generación deproductos útiles.

Estos procesos biológicos generansubproductos como compost, fertilizante,biogás (gas metano producido por la diges-tión de materia orgánica realizada por lasbacterias) y material verde con alto contenidode proteína. La producción agrícola se integraa la descontaminación como una forma de

usar los abonos y producir beneficios econó-micos.

Debido a que la temperatura aumenta laeficiencia de estos procesos, las zonas tropi-cales ofrecen mayor potencial para el funcio-namiento de estos sistemas.

Las tecnologías desarrolladas alrededor deestos procesos son simples, prácticas y eco-nómicas. Además previenen problemas desalud pública y de contaminación ambientaly generan productos.

¿QUÉ SUCEDE CON LOS SISTEMAS TRADICIONALES DE DESCONTAMINACIÓN ?Los pozos sépticos y las lagunasde oxidación están entre lossistemas tradicionales paradescontaminar el agua en laszonas rurales.

Los pozos sépticos acumulan principalmente lasaguas de uso doméstico y sanitario e infiltran através del suelo todos los contaminantes. Las lagu-nas de oxidación son sitios donde se deposita el

Las lagunas de oxidaciónrequieren áreas grandes paraalmacenar las aguas contami-nadas y por esta razón su ope-ración y mantenimiento son

difíciles, especialmente en las zonas de ladera.

Una desventaja de estos sistemas es que losmateriales disueltos en las aguas contaminadas sepierden y no pueden ser empleados. Por lo tanto

agua para exponerla a la luz solar y al crecimiento no intervienen en ninguna actividad productivade algas. que aporte beneficios económicos al productor.

¿QUÉ DEBE TENER UN SISTEMA DEDESCONTAMINACIÓN / PRODUCCIÓN?

La descontaminación/producción consta de los siguientes componentes:

1. Biodigestor.2. Canales con plantas acuáticas.3. Estanques para reservorio de aguas tratadas y/o peces.4. Cultivos agrícolas.

Cultivos

¿QUÉ CARACTERÍSTICAS TIENE EL BIODIGESTOR?El biodigestor plástico de flujo continuo puedetener diferentes dimensiones de acuerdo a lacantidad de agua y materia orgánica adescontaminar.

Se considera que un biodigestor plástico de 3m3 es suficiente para tratar el agua de lavadogenerada por un número de 3 a 6 cerdospara los que se emplea un máximo de 100litros/día para lavado.

Este biodigestor puede usarse paradescontaminar aguas provenientes del usodoméstico y sanitario. Algunos productoresen las fincas campesinas utilizan la mezcla deestiércol animal y humano y aguas de usodoméstico, teniendo cuidado de que no va-yan ¡abones o grasas.

EL BIODIGESTOR

Es un compartimento cerrado en el que sefermenta la materia orgánica gracias a laacción de las bacterias y se produce ungas llamado metano (biogás). Con elbiogás se puede cocinar o poner a funcio-nar un sistema de calefacción para lecho-nes o pollos, con lo que se reemplaza laleña o la energía eléctrica.

Por otro lado se logra una disminución dela materia orgánica de desecho de alre-dedor de 70%, lo que mejora la calidaddel material obtenido para usarlo comoabono y contamina menos el ambiente.

¿QUÉ MATERIALES SE REQUIEREN PARA ELLos siguientes materiales se necesitan paracada componente del biodigestor:

1 - Para la caja de entrada de carga y la cajade salida del efluente :

80 ladrillos de barro cocido o bloques decemento,arena (0.5 m3),cemento (saco de 50 kg),2 tubos de cemento o de gres de 10 a 12pulgadas de diámetro y 1 metro delongitud.

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Las cajas de entrada y salida tienen0.5 metros de ancho x 0.5 metros delargo x 0.75 metros de profundidad.Opáonalmente se pueden usar dostubos diagonales de cemento o gres.

• Fosa de 3 m3 con las siguientesdimensiones: 3 metros de longitud,1.2 metros de ancho superior por 1metro de ancho inferior y 1 metro deprofundidad.

• Bolsa plástica tubular de 15 metros,de polietileno calibre 8' para inverna-dero (protección contra rayosultravioleta) de 1.25 metros de diá-metro y una longitud de 5 metros paracada bolsa: 2 para el biodigestor y 1para el reservorio.

2. Para la salida del biogás que sesaca por la parte central de la bolsadel biodigestor, se necesitan:

• un acople macho y uno hembrade PVC de una pulgada dediámetro.

• dos empaques o arandelas deneumático de 20 cm de diámetro

con un agujero central de unapulgada.

• dos arandelas de 19 cm de diá-metro y agujero central de unapulgada en acrílico, aluminio,bronce u otro material fuerte queno se oxide.

3. Para la conducción del biogás:• manguera de polipropileno de

una pulgada para conectar elbiodigestor a los quemadores degas.

4. Para la válvula de seguridad :• una "T" de polipropileno o PVC

de una pulgada de diámetro.• 20 centímetros de tubo de PVC

de una pulgada de diámetro.• un recipiente plástico sin tapa de

3 litros de capacidad, colocadocerca a la salida del gas.

La instalación del biodigestor se puedeconsultar con el técnico o remitirse almanual " Biodigestores plásticos deflujo continuo, generador de gas ybioabono a partir de aguas servidas(Cipav, 1995)

¿CÓMO SE HACEN LOS CANALESPARA PLANTAS ACUÁTICAS?

Para que la descontaminación sea efectiva, eltiempo de retención (tiempo que permanece • • • • • • • • • • • • • • • • •el agua los canales), debe ser de 15 días. Sila cantidad de agua que se usa diariamentees de 100 litros, se necesitan canales de 0.4metros de profundidad, 0.4 metros de anchoy 10 metros de largo para un volumen total del.óm3.

¿QUÉ SON Y QUÉ HACEN LASPLANTAS ACUÁTICAS?

Si la infiltración en el terreno no es mucha, loscanales se pueden hacer sin recubrimiento. Elrecubrimiento se puede hacer en barro-cemento o arcilla-cemento en proporción deSa l . Con el agua que sale de los canales sepueden fertilizar estanques de peces,procurando tener un buen recambio de agua.

• Son plantas que crecen sobre los cuerpos de• agua. Se caracterizan por su alto potencial de•crecimiento que facilita la producción rápidajde material vegetal. Por medio de las raíces,•las plantas acuáticas proporcionan una• superficie para que las bacterias benéficas• crezcan en la columna de agua y• descompongan la materia orgánica presente• en los desechos (Polprasert 1989).••¡Al mismo tiempo, tienen una alta capacidadm para absorber los nutrientes del agua y• descontaminar las aguas de desecho.••• Las plantas sembradas en estanques o canales• poco profundos a los que llega el agua de• desecho, se cosechan periódicamente dejandoü una pequeña cantidad para que crezca de• nuevo. Este método permite la purificación de•desechos municipales, aguas de desecho• industrial y granjas pardeólas y lecheras.

¿CUÁLES PLANTAS ACUÁTICAS SE UTILIZAN PARA DESCONTAMINAR?

Se pueden emplear las siguientes plantas acuáticas:

• El buchón de agua:soporta las aguas máscontaminadas al iniciode los canales. Se usasobre todo como abo-no verde.

• La lechuguilla: tam-bién se adapta aaguas medianamen-te contaminadas peroes más lenta en la des-contaminación. Se usacomo abono verdeprincipalmente.

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• La lemna: tiene unacapacidad similar albuchón y está presen-te en aguas muy con-taminadas. Posee unbuen contenido deproteína cuando secultiva en aguas concantidades elevadasde materia orgánica.

• La salvinia: se adap-ta a aguas mediana-mente contaminadas.Se usa como abonoverde o para alimen-to animal ya que tieneun contenido de pro-teína considerable.

• La azolla: se integraal final del sistema sise tiene un agua claracon poca materia or-gánica. Es otra plantacon un buen conteni-do de proteína parausarla en alimentaciónanimal.

Estas plantas se consiguen en los lagos ofuentes de agua estancadas y en lo posible sedeben usar las especies que se encuentren enla zona o que vengan de pisos térmicossimilares.

¿COMO SE INTEGRA EL POLICULTIVO DE PECES?

El policultivo de peces es la cría conjunta dediferentes especies.Los peces pueden controlar el crecimiento delas algas, contribuyendo al mejoramiento dela calidad del agua. En un estanque abonadocon aguas de desecho que esté funcionandoen equilibrio, el plancton -fitoplancton (algas)y zooplancton (microorganismos de origenanimal), las bacterias y los peces establecenalgunas relaciones: las bacteriasdescomponen la materia orgánica y liberanlos nutrientes para las algas; éstas aportanoxígeno a través de la fotosíntesis; los pecesconsumen el exceso de algas evitando sumuerte súbita por agotamiento del oxígenoen la noche (Chara 1995).Un estanque con una buena densidad depeces y disponibilidad de alimento se mantie-ne estable. La densidad adecuada es de unpez por metro cuadrado.

Las especies que se pueden emplear son:

• En zonas cálidas: tilapia, bocachico ycachama.

• En zonas de clima medio: tilapia y carpa.

En general se pueden asociar especies que nocompitan ni se consuman entre sí.

La tilapia consume plantas acuáticas, resi-duos de cocina, hojas de bore, plátano, yucay algas.

El bocachico se alimenta a partir de losmateriales que se acumulan en el fondo delestanque, como los residuos de los otrospeces.

La carpa consume plátano, yuca y plantasacuáticas.

La cachama consume frutas, residuos decocina, plantas acuáticas, residuos de mata-dero y frutas de palmas incluyendo las nueces.

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CULTIVOS AGRÍCOLAS ASOCIADOS

El área aledaña a los estanques en los sistemastradicionales de piscicultura es improductiva.En cambio, alrededor delos canales y estanques dedescontaminación/ pro-ducción se puedenestablecer cultivos quepermiten aprovechar losnutrientes aportados porlas plantas acuáticascosechadas y lossedimentos extraídos delfondo de los estanques ocanales.

Algunos de los cultivos quese pueden integrar son:plátano, banano, árbolespara forraje de animalescomo el nacedero, frutalescomo la papaya, bore yhortalizas. Se debenseleccionar árboles que notengan raíces profundas que puedan afectarla estructura del terreno.

El plátano y el banano se pueden sembrar auna distancia de 3 metros; entre ellos se

puede intercalar papayaa 1.5 metros. Se puedenhacer varios surcos a dosmetros de distancia, demanera que las plantasqueden situadas en formade triángulo.

Los forrajes y el borepueden servir como cercanatural del sistema de des-contaminación. En generalse puede sembrar cual-quier hortaliza alrededorde los plátanos, bananosy frutales, teniendo encuenta las condiciones dehumedad del terreno.

Se debe dejar un espaciomínimo de 1 metro a cada

lado de canal para facilitar las labores demantenimiento y operación.

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¿COMO SE MANTIENE EL SISTEMA EN FUNCIONAMIENTO?El biodigestor debe alimentarse diariamentemediante el lavado del estiércol y evitando eluso de desinfectantes o detergentes. Cuandolos cerdos son alimentados con caña deazúcar o cuando se utiliza estiércol bovino esnecesario masajear la bolsa cada dos o tresmeses para evitar el endurecimiento delmaterial.

En cuanto a los canales, cuando comienza aflotar el estiércol en la superficie y se sienteque el fondo tiene mucho barro se debenextraer los lodos.

Las plantas acuáticas deben cosecharsecuando el canal esté lleno y dejar al menos lamitad, sobretodo las plantas más jóvenes. Sepueden sacar por medio de nasas o manual-mente con coladores o mallas. Se colocanalrededor de los árboles como abono o seutilizan para la producción de lombrices. Lasplantas acuáticas extraídas de la etapa finaldel canal donde hay aguas más limpias yclaras, se usan para alimentación animal. Esbueno tener registros de producción de todoel sistema: los abonos, el lodo, las plantasacuáticas, las cosechas de los cultivos y lospeces.

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VENTAJAS APORTADAS POR EL SISTEMADE DESCONTAMINACIÓN/ PRODUCCIÓN

Los componentes mencionados se integran al sistema de descontaminación biológico propuestoy presentan muchas ventajas favorables al productor (Cuadro 1).

Cuadro 1. Ventajas aportadas por el sistema de descontaminación/producción (Chara 1995).

COMPONENTE VENTAJAS

BiodigestorReduce en el estiércol algunos de los organismos perjudiciales para la saludhumana y animal.Reduce el consumo de energía eléctrica, gas propano, carbón, leña y petróleo.Produce energía sin contaminar.El efluente producido es buen abono para los cultivos.

Plantasacuáticas

Son cultivos libres que no requieren mucha labor de manejo.En general son más productivos que los cultivos terrestres.Sirven para descontaminar las aguas.Se utilizan para alimentar animales y para abonar.

CanalesFacilitan el mantenimiento y manejo del sistema de descontaminación en laextracción de lodos y la cosecha de plantas acuáticas.El agua fertilizada del canal sirve para riego.

Peces Aprovechan los nutrientes del agua, sobre todo en policultivo.Proveen alimento de buena calidad para la familia.

Cultivosterrestres

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Producen ingresos adicionales.El sedimento y las plantas acuáticas extraídas de los canales, permiten un ahorroen los fertilizantes aplicados a los cultivos.Algunas frutas y vegetales sirven para alimento de los peces.Las plantas fortalecen los ¡arillones y mejoran su capacidad para retener agua.

BIBLIOGRAFÍA

Becerra M, Conde N, Chara J. D. y Pedraza G. X. 1995. Evaluación de un sistema dedescontaminación de aguas a través de organismos y plantas acuáticas. I Informe SemestralECOFONDO. Fundación CIPAV: 104 pp.

Becerra M, Conde N, Chara J. D. y Pedraza G. X. 1996. Evaluación de un sistema dedescontaminación de aguas a través de organismos y plantas acuáticas. II Informe SemestralECOFONDO. Fundación CIPAV: 104 pp.

CIPAV 1995. Biodigestores plásticos de flujo continuo, generador de gas y bioabono a partirde aguas servidas. Edición Rubén Espinel. Fundación CIPAV: 18 pp.

Conde N., Chara J.D. y Pedraza G.X. 1996. Evaluación de un sistema de descontaminaciónde aguas a través de organismos y plantas acuáticas. Informe Final Ecofondo: FundaciónCIPAV: 148. pp.

Chara J. 1995. Producir y descontaminar: las ventajas de integrar las actividades agropecuariascon la acuacultura en condiciones tropicales. Tesis. Maestría en Desarrollo Sostenible deSistemas Agrarios. Universidad Javeriana - IMCA - CIPAV. Santiago de Cali. 88 p.

Chara J. 1997. Uso del Recurso Hídrico a Nivel Mundial y Perspectivas para su ManejoSostenible. En: Sabanas, Vegas y Palmares. El uso del agua en la Orinoquía Colombiana.Villavicencio: 332 pp.

Polprasert C. 1989.Organic waste recycling. John Wiley & Sons. Chichester: 353 pp.

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