A

INTRODUCCIN

Los lixiviados son lquidos contaminantes producto de la descomposicin de residuos slidos orgnicos e inorgnicos que se depositan en los rellenos sanitarios debido a procesos fsicos, qumicos y biolgicos. En muchas ciudades los lugares destinados a la disposicin final de residuos slidos urbanos, carecen de un control y manejo adecuado de los lixiviados producidos, lo cual conlleva a la alteracin del ambiente circundante, reflejado en la contaminacin del suelo y cuerpos de agua. Esta situacin se da debido a la falta de informacin o estudios que aborden esta problemtica y al desinters de las autoridades competentes.La fitorremediacin es un tratamiento a problemas ambientales en la cual se aprovechan las bondades de algunas plantas para extraer, acumular, precipitar, almacenar o degradar compuestos orgnicos e inorgnicos presentes en terrenos y aguas contaminadas, permitiendo restaurarlas y/o estabilizarlas. El presente trabajo de investigacin est orientado a dar validez al modelo de tratamiento de lixiviados empleando el mtodo de fitorremediacin para ser adecuado a la planta de tratamiento de la ciudad de Huaraz, la cual no cuenta con un sistema de tratamiento del lixiviado.Para llevar a cabo esta investigacin se extrajo una muestra de lixiviado de la planta de tratamiento en mencin, mientras que la instalacin del modelo a escala piloto se realiz en un ambiente adecuado el cual brind las condiciones naturales de tratamiento y en la cual se monitore y evalu el comportamiento del lixiviado frente al tratamiento por fitorremediacin empleando especies vegetales tales como el tomate, la mostaza, maz y la alfalfa.Este estudio servir de base para que se desarrollen posteriores investigaciones en torno al tratamiento de lixiviados en plantas de tratamiento de residuos slidos empleando un modelo cuya metodologa propuesta es una buena alternativa ecolgica y econmicamente rentable en trminos de su instalacin, uso, operacin y mantenimiento.

CAPITULO I

PROBLEMA

1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA1.1.1 Antecedentes del ProblemaEl lixiviado es considerado como el principal contaminante en un relleno sanitario, este lquido al no ser tratado apropiadamente y al verterse al exterior puede contaminar el suelo, sub suelo, las aguas superficiales y subterrneas circundantes; por lo que la estimacin de su produccin y la variacin de su composicin son datos valiosos para planear adecuadamente obras de control, tratamiento y disposicin final que minimicen los impactos negativos al medio ambiente.La planta de tratamiento de la ciudad de Huaraz ubicada en el localidad de Carhuash Jirca, distrito de Independencia se encuentra en un proceso de clausura, no cuenta con un adecuado sistema de tratamiento de lixiviados, pues dispone bsicamente de un tanque sptico en el cual se almacena este fluido; sin embargo no abastece la demanda de produccin existente rebasando su capacidad y vertindose los excedentes a la quebrada. El problema se hace ms crtico en poca de lluvias en donde el efluente tiende a incrementar su caudal y a formar parte de la escorrenta superficial la cual fluye cuesta abajo llegando a contaminar con el tiempo todo lo que encuentra a su paso. Este impacto negativo se hace potencial pudiendo llegar a afectar la captacin de agua que abastece a la poblacin de Atipayn la cual se encuentra en su curso aguas abajo. En consecuencia existe el riesgo de contaminacin de las aguas subterrneas, la misma suerte pueden correr los terrenos de cultivo contiguos en la parte baja de la quebrada, pudiendo ocasionar serios problemas de salud y contaminacin ambiental.A todo lo mencionado anteriormente se suma la carencia de informacin en nuestro medio referida al tratamiento de lixiviados en plantas de tratamiento de residuos slidos empleando tcnicas adecuadas, lo cual agudiza el problema de ndole socioeconmico-ambiental.

1.1.2 Formulacin del ProblemaSe hace indispensable llevar a cabo estudios que contemplen el tratamiento de lixiviados en plantas de tratamiento de residuos slidos aplicando tecnologas y procedimientos eficientes desde el punto de vista econmico que eviten generar un impacto ambiental negativo.Frente a esta situacin se plantea la siguiente interrogante: Cmo realizar el tratamiento del lixiviado procedente de la planta de tratamiento de residuos slidos de la ciudad de Huaraz, ubicada en la localidad de Carhuash Jirca?

1.2. JUSTIFICACIN DE LA INVESTIGACIN1.2.1. JUSTIFICACIN AMBIENTALLa degradacin de residuos slidos en una planta de tratamiento origina la formacin del lixiviado que es un lquido muy nocivo pues contiene todo tipo de sustancia toxica la cual si no es tratado convenientemente al ser vertida al medio ambiente puede llegar a contaminar el suelo, sub suelo y las corrientes de agua superficiales y subterrneas que se encuentran en su curso. Este proceso de contaminacin resulta ser lento, en consecuencia sus efectos no se pueden percibir de inmediato, sino en un tiempo prolongado complicado de predecir. Por consiguiente resulta de vital importancia el tratamiento de los lixiviados para mitigar la contaminacin ambiental del agua y suelo aledaos.

1.2.2. JUSTIFICACIN SOCIALEl crecimiento demogrfico trae consigo un incremento considerable en la generacin de desechos orgnicos e inorgnicos; si bien es cierto las plantas de tratamiento son una alternativa de solucin a este lgido problema social, cuando estas no cuentan con un sistema que brinde un adecuado tratamiento y disposicin del lixiviado, este fluido al verterse libremente llega a afectar con el tiempo no solo al medio ambiente de su entorno ms prximo, sino que tambin que llega a perjudicar a aquellos pobladores que se encuentran en sus cercanas, los cuales corren el riesgo de consumir las aguas superficiales o subterrneas contaminadas por el lixiviado, as tambin puede afectar a los terrenos de cultivo contiguos. Esta situacin propicia malestar en los pobladores ocasionndoles serios problemas de salud, afectando su economa y degradando sus condiciones de vida.

Por ello surge la necesidad de encontrar alternativas que den solucin a este problema social que permita el correcto tratamiento de lixiviados proporcionando a los pobladores aledaos las condiciones de vida adecuadas y que no atente contra su salud y economa.

1.2.3. JUSTIFICACIN ECONMICAToda planta de tratamiento debe contemplar una adecuada disposicin final de los lixiviados por lo mencionado anteriormente, esto implica emplear sistemas de tratamientos sostenibles en el tiempo, que sean ecolgicos y que no demanden mayor inversin en cuanto a su construccin, implementacin, actividades de operacin y mantenimiento. Frente a ello es preciso optar por nuevas tecnologas que cumplan con estos requerimientos tcnicos que se adapten a nuestra realidad, sobre todo empleando recursos de nuestra zona que garanticen su ptima funcionalidad y la vida til de la planta de tratamiento de residuos slidos.

1.3. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACION1.3.1. OBJETIVO GENERALValidar el modelo de tratamiento de lixiviados mediante mtodos de fitorremediacin, para ser adecuados a la planta de tratamiento de residuos slidos de la ciudad de Huaraz, ubicada en el localidad de Carhuash Jirca.

1.3.2. OBJETIVOS ESPECFICOSa) Caracterizar la composicin del lixiviado extrado de la planta de tratamiento de la ciudad de Huaraz, en cuanto a su contenido de metales pesados.b) Seleccionar especies vegetales para la remediacin del lixiviado en funcin al contenido de metales pesados presentes.c) Montar el prototipo fsico para el modelo de tratamiento del lixiviado.d) Contrastar los resultados del laboratorio con la normatividad vigente.

1.4. FUNDAMENTACINSe decidi realizar la investigacin por los siguientes motivos: En muchos pases latinoamericanos se est aplicando la fitorremediacin como una alternativa innovadora, econmica y ecolgica para el tratamiento de los lixiviados en las plantas de tratamiento de residuos slidos, mientras que en nuestro pas el empleo de este mtodo de tratamiento est an en proceso de madurez, pues son muy pocos los estudios realizados en torno a este tema. Proponer algunas especies de plantas nativas para ser usadas como agentes fitorremediadores en el tratamiento del lixiviados en las plantas de tratamiento de residuos slidos existentes en nuestro medio. Reducir el impacto medioambiental producido por el lixiviado cuya disposicin es inadecuada.

1.5. CARACTERSTICAS GENERALES DEL MBITO DE ESTUDIO1.5.1. Ubicacin geogrfica La planta de tratamiento de residuos slidos de la ciudad de Huaraz se encuentra ubicada en la cordillera negra entre las coordenadas UTM 8899940N - 8900220N y 2200000E - 220260E en la localidad de Carhuash Jirca, Distrito de Independencia, Provincia de Huaraz, Departamento de Ancash. Dicha planta de tratamiento comprende un rea total aproximada de 21834.62 m2, presenta una altura promedio de 3668m.s.n.m. y una pendiente variable que en promedio es de 28.18%.

Caractersticas de la Zona de Estudio:a. Vas de Acceso:La planta de tratamiento se encuentra a 45 minutos desde la garita de control policial de San Jernimo y se llega por la carretera Huaraz Casma.

b. Suelo:El suelo es de origen coluvial y fluvial, con pendientes inclinadas a empinadas, muy superficiales de textura franco arenoso-limoso, la permeabilidad es media.La composicin segn la textura del suelo se muestra en el Tabla 01.

Tabla 01: Composicin del SueloNMaterialPorcentaje (%)

1Limo42

2Arena13

3Arcilla45

Fuente: Laboratorio de Suelos de FCA, 2004.

c. Poblacin Colindante:Dentro del rea de influencia directa se encuentran ubicados los sectores de Eslabn, Carhuash Jirca, Atipayn y Canshn.

d. Actividad Econmica:La principal actividad econmica es la agricultura en secano y la prestacin de servicios como pen en la agricultura.

e. Conservacin de Recursos Naturales:La planta de tratamiento se encuentra alejado de fuentes de abastecimiento de agua y presenta condiciones para proteger la vida animal y vegetal, estableciendo sistemas ecolgicos generados.

f. Condiciones Climatolgicas:El viento predominante es de Nor-oeste a Sur-este, aumentando su velocidad de julio a noviembre. El rea de estudio tiene un clima hmedo y frio con temperatura promedio de 15C, la precipitacin anual es de 732mm siendo ms frecuente de enero a abril y con una humedad promedio de 42.5% (Bustamante y Flores, 2007).

Grfico 01: Mapa de Ubicacin Geogrfica de la Zona de Estudio en el Departamento de AncashMapa 02: Mapa de Ubicacin geogrfica de la zona de estudio en la Provincia de HuarazPLANTA DE TRATAMIENTO

1.6. NIVEL DE LA INVESTIGACIN Segn el propsito de la investigacin y a la naturaleza de los problemas:Investigacin aplicada, por la aplicacin de los conocimientos a la solucin de un problema inmediato. Segn la tcnica de contrastacin:Investigacin experimental, por la manipulacin de una variable experimental en condiciones de riguroso control. Segn su naturaleza y profundidad:Investigacin exploratoria, porque el objetivo consiste en examinar un tema poco estudiado.

1.7. LIMITACIONES DE LA INVESTIGACIN1.7.1. EconmicosEl periodo de tratamiento del lixiviado fue de un solo mes y se emple 3 especies de plantas fitoextractoras como son el tomate, la alfalfa, el maz y la mostaza las cuales se plantaron y actuaron conjuntamente sobre el lixiviado en un mismo medio de depuracin natural.

1.7.2. TecnolgicasNo se cont con equipos porttiles que permitan el anlisis permanente de los parmetros contaminantes durante la fase experimental de la investigacin, es por ello que se extrajeron tres muestras de lixiviado: una muestra inicial para determinar sus caractersticas iniciales y otras dos a los 15 y 30 das de iniciado el tratamiento, para evaluar la variacin del contenido de contaminantes.

CAPTULO II

MARCO TERICO

2.1. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIN2.1.1. Antecedentes Internacionales Bonilla Valencia Sara, realiz la investigacin: Estudio para Tratamientos de Biorremediacin de Suelos Contaminados con Plomo, Utilizando el Mtodo de Fitorremediacin; para lo cual emple tres especies nativas como son el amaranto y la alfalfa las cuales rindieron satisfactoriamente mostrando sus capacidades de hperacumulacin y la acelga la cual mostr una capacidad de almacenar plomo en sus tejidos de manera moderada. Con los resultados obtenidos se pudo constatar que dichos cultivos eran aptos para el fin encomendado, permitiendo cumplir con los lmites mximos permisibles para los criterios de restauracin de suelos contaminados. Beltrn Villavicencio Margarita, llev a cabo el estudio: Fito extraccin en Suelos Contaminados con Cadmio y Zinc Usando Especies Vegetales Comestibles, en la cual se confirm que la lechuga, el girasol y el calabacn son tolerables a la presencia de cadmio y zinc, adems de ser excelentes hiper acumuladores de cadmio en especial la lechuga seguida del calabacn y finalmente el girasol, logrndose reducir hasta un 50% el cadmio en el suelo contaminado con cadmio y cadmio + zinc. Jerez Chaverri Jos, realiz el estudio: Remocin de Metales Pesados en Lixiviados Mediante Fitorremediacin y en la cual pudo demostrar que el frijol de gandul tiene capacidad de disminuir en ms de un 80 % la cantidad de nitrgeno disponible en un medio hidropnico conteniendo 25 %v/v de lixiviado, demostrando ser ms beneficioso en comparacin a otros cultivos tales como el girasol y el marigold.

Aulestia Aguilar Kelly, desarrollo el estudio: Respuestas Fisiolgicas de Tres Especies Vegetales Nativas Sometidas a Tratamiento con Lixiviado de Planta de tratamiento, en el cual evalu las respuestas fisiolgicas de tres especies vegetales tropicales (Colocasia esculenta, Heliconia psittacorum y Cysperus haspan) expuestas a riego lixiviado y su uso potencial en procesos de biorremediacin. De las tres especies tratadas con riego de lixiviados, la especie que mostr menos tolerancia al tratamiento fue Cysperus haspan, en comparacin con la respuestas fisiolgicas de clorofila y potencial hdrico en Colocasia esculenta y Heliconia psittacorum permiti demostrar que son especies relativamente tolerantes a la exposicin de lixiviados. Los resultados sugieren un posible potencial fitorremediador para su uso en humedales construidos para el tratamiento de lixiviados.

2.1.2. Antecedentes Nacionales Rodrguez Bazn Jos, desarroll el estudio: Mitigacin y Biorremediacin de Suelos Contaminados por el Derrame de Combustible Disel 2 en la Quebrada del Toro, Caman; mediante esta investigacin pudo demostrar que los suelos contaminados con hidrocarburos, especialmente con combustible disel 2, pueden ser remediados empleando un tratamiento especial a travs de la activacin de micro organismos eficaces, de modo tal que pueden ser rehabilitados para un uso agrcola o para la elaboracin de abono orgnico. Chico Ruiz Julio, Cerna Rebaza de Chico Lisi, Rodrguez Espejo Marlene y Guerrero Padilla Marlene, realizaron el estudio: Capacidad Remediadora de la Raz de Girasol, Helianthus Annuus, Cuando es Sometida a Diferentes Concentraciones de Plomo, en la cual pudieron constatar que las races del girasol son capaces de tolerar concentraciones de 500 mg/l de plomo logrando obtener mayor concentracin de dicho metal en relacin a sus tallos.

2.2. BASES TERICAS2.2.1. DEFINICIN DE TRMINOSAdsorcin: adherencia por unin qumica o fsica de un contaminante a una superficie slida.

Aerbico: proceso que tiene lugar en presencia de oxgeno disuelto. En las zonas de las plantas depuradoras en las que tiene lugar este proceso se mantiene el agua fuertemente agitada para que haya abundante oxgeno en el agua y las bacterias puedan realizar sus procesos metablicos.

Afluente: agua superficial que entra a un sistema.

Amonio: es un ion monovalente positivo, de frmula NH4, derivado del amonaco por adicin de un ion hidrgeno. Las fuentes naturales de amonio son provenientes de los detritus de los peces (materia fecal, orina), los animales muertos, las hojas y otras partes de las plantas muertas y los restos de comida, al entrar en putrefaccin originan, entre otras sustancias, amonaco (NH3).

Amoniaco: es un tpico indicador de contaminacin del agua. La presencia de amonaco indica una degradacin incompleta de la materia orgnica. El amonaco es fcilmente biodegradable. Las plantas lo absorben con gran facilidad eliminndolo del medio, de hecho es un nutriente muy importante para su desarrollo.El amoniaco y el amonio son gases que se producen de forma natural por fermentaciones microbianas de productos nitrogenados, por ejemplo en la descomposicin de protenas o urea.

Anaerbico: proceso en sistemas de tratamiento de aguas residuales que tiene lugar en ausencia de oxgeno disuelto y recurre al oxgeno molecular disponible en la descomposicin de compuestos.

Auttrofo: que se nutre por s mismo (planta provista de clorofila). Que vive exclusivamente de alimentos minerales, sin necesitar el concurso de otros organismos. Tipo de reacciones que por lo general slo requieren reactivos inorgnicos, por ejemplo, la nitrificacin.

Bacteria: organismo que consiste en una clula procaritica rodeada por una capa de polisacridos complejos. Todo el grupo de microorganismos procariontes.

Bioacumulacin: acumulacin progresiva de sustancias txicas persistentes en los seres vivos, a travs de la cadena alimenticia.

Biodegradacin: descomposicin de un compuesto orgnico generalmente realizado por la accin de microorganismos o por el sol, en un corto plazo.

Biomasa: es la cantidad total de material vivo, incluyendo las plantas y los animales, en una unidad de volumen.

Biopelcula: son organizaciones microbianas compuestas por microorganismos que se adhieren a las superficies gracias a la secrecin de un exopolmero. Estas conformaciones microbianas presentan caractersticas de heterogeneidad, diversidad de microambientes, resistencia a antimicrobianos y capacidad de comunicacin intercelular que las convierten en complejos difciles de erradicar de los ambientes donde se establecen. Bitico: trmino que implica mecanismos biolgicos o microbiolgicos del tratamiento. Parte viva de un sistema.

Carbono Orgnico Total (COT): es el material derivado de la descomposicin delas plantas, el crecimiento bacteriano y las actividades metablicas de los organismos vivos o de compuestos qumicos. El carbono est presente en la naturaleza como carbono orgnico y como carbono inorgnico. El carbono orgnico total forma enlaces con el hidrgeno y el oxgeno para dar lugar a compuestos orgnicos.

Cenosis: comunidad biolgica en la que predominan dos o ms especies animales.Conductividad elctrica: es la capacidad de una solucin para transportar una corriente elctrica. Esta capacidad depende de la presencia de iones y de su concentracin total, de su movilidad, valencia y concentraciones relativas, as como la temperatura de la medicin. La conductividad elctrica indica la presencia de sales en el agua, lo que hace aumentar su capacidad de transmitir una corriente elctrica, propiedad que se utiliza en mediciones de campo o de laboratorio, expresadas en S/l.

Contaminante: todo elemento, materia, sustancia, compuesto, as como toda forma de energa trmica, radiacin ionizante, vibracin o ruido que, al incorporarse o actuar en cualquier elemento del medio fsico, altera o modifica su estado y composicin o afecta la flora, la fauna o la salud humana. Debe entenderse como medio fsico el suelo, el aire y el agua.

Demanda Biolgica de Oxgeno (DBO): es una prueba analtica que estima la cantidad de oxgeno que se requiere para oxidar la materia orgnica biodegradable presente en una muestra de agua residual, por medio de una poblacin microbiana. La DBO es el resultado de la degradacin de tres tipos de materiales: materiales orgnicos carbnicos (microorganismos aerobios), nitrgeno oxidable (nitrosomas y nictrobacter), compuestos qumicos reductores que se oxidan con el oxgeno disuelto.

Demanda Qumica de Oxgeno (DQO) Es la cantidad de oxgeno necesaria para oxidar la materia orgnica por medios qumicos y convertirla en dixido de carbono y agua. La DQO se utiliza para medir el grado de contaminacin y se expresa en miligramos de oxgeno diatnico por litro (mg O2/l), cuanto mayor es la DQO ms contaminante es la muestra.

DBO5: es una prueba de laboratorio que indica el consumo de oxgeno en un determinado volumen de agua en un plazo fijo de tiempo de tiempo (5 das), a una temperatura constante (20C) y en condiciones de oscuridad. Esta prueba se utiliza para determinar la contaminacin de las aguas; cuando los niveles de DBO5 son altos los niveles de oxgeno disuelto son bajos, debido a que las bacterias estn consumiendo ese oxgeno en gran cantidad.

DBO5/DQO: esta relacin nos da una idea del nivel de contaminacin de las aguas. Si la relacin (DBO5/DQO) 0,5 entonces hablamos de unos vertidos de naturaleza urbana, o clasificables como urbanos y tanto ms biodegradables, conforme esa relacin sea mayor. Estas aguas residuales, puede ser tratadas mediante tratamientos biolgicos.

Desnitrificacin: proceso mediante el que determinadas bacterias (desnitrificantes) del suelo transforman a los nitratos en nitrgeno gaseoso mediante la eliminacin de oxgeno. Forma parte del ciclo del nitrgeno.

Efluente: agua superficial que sale de un sistema.

Filtracin: consiste en la remocin de partculas suspendidas y coloidales presentes en una suspensin acuosa que escurre a travs de un medio poroso. En general, la filtracin es la operacin final de clarificacin que se realiza en una planta de tratamiento de agua y por consiguiente, es la responsable principal de la produccin de agua de calidad coincidente con los estndares de potabilidad.

Floculacin: proceso de partculas muy pequeas de la materia que se agrupan para alcanzar un tamao ms grande colectivamente. En los procesos de tratamiento de aguas residuales, la floculacin generalmente aglomera partculas coloidales en ms grandes, los slidos sedimentables que luego son eliminados por procesos de sedimentacin, tambin se suelen llamar quelacin.

Intercambio Inico: reaccin qumica reversible, que tiene lugar cuando un ion de una disolucin se intercambia por otro ion de igual signo que se encuentra unido a una partcula slida inmvil. Este proceso tiene lugar constantemente en la naturaleza, tanto en la materia inorgnica como en las clulas vivas.

Lmite Mximo Permisible (LMP): es la medida de la concentracin o grado de elementos, sustancias o parmetros fsicos, qumicos y biolgicos, que caracterizan a un efluente o una emisin, que al ser excedida causa o puede causar daos a la salud, al bienestar humano y al ambiente.

Metales pesados: es un grupo de metales y semimetales (Metaloides) a los que se les asocia un importante potencial de contaminacin, toxicidad y eco toxicidad. A la vez, este trmino es atribuido a aquellos elementos de carcter metlico que tienen una densidad mayor de los 5 g cm-3. En los suelos, estos elementos incluyen generalmente metales como arsnico (As), cadmio (Cd), cobalto (Co), cromo (Cr), cobre (Cu), hierro (Fe), mercurio (Hg), manganeso (Mn), molibdeno (Mo), nquel (Ni), plomo (Pb) y zinc (Zn).

Microbios o Microorganismos: organismos microscpicos tales como las bacterias, protozoos, y algunas especies de algas, que es el responsable de muchas de las transformaciones bioqumicas necesarias en los procesos de tratamiento de aguas residuales.

Micronutriente: nutriente esencial que requieren las plantas y animales en cantidades muy pequeas.

Nitrificacin: conversin bitica de nitrgeno amoniacal a nitrito y nitrato-nitrgeno a travs de la adicin de oxgeno.

Nitrito y Nitrato: son iones que existen de manera natural y que forman parte del ciclo del nitrgeno, se encuentran en suelo, el agua, las plantas y los alimentos de forma natural. Se forman cuando los microorganismos del entorno descomponen materiales orgnicos, como plantas, estircol de animales y aguas residuales.

Nitrgeno Amoniacal: todo nitrgeno que existe como in amonio o en el equilibrio se considera nitrgeno amoniacal: NH4 = NH3 + H. En una contaminacin reciente la mayor parte de nitrgeno est presente en forma de nitrgeno orgnico (protena) y amoniaco, a medida que pasa el tiempo, el nitrgeno orgnico se convierte gradualmente a nitrgeno amoniacal y ms tarde si existen las condiciones aerbicas, ocurre la oxidacin del amoniaco a nitritos y nitratos.

Nitrgeno Total (NT): suma de todas las formas de nitrgeno, incluyendo nitrato, nitrito, amonio y nitrgeno orgnico en las aguas residuales y habitualmente se expresa en miligramos por litro (mg/l).

Oxgeno Disuelto (OD): medida del oxgeno disuelto en el agua, expresado normalmente en ppm (partes por milln). La solubilidad del oxgeno en el agua depende de la temperatura: a mayor temperatura menos oxgeno se disuelve. Por otra parte si el agua est contaminada tiene muchos microorganismos y materia orgnica y la gran actividad respiratoria disminuye el oxgeno disuelto. Un nivel alto de OD indica que el agua es de buena calidad.

PH: es una medida de la acidez o de la alcalinidad de una sustancia. Tiene importancia en la disponibilidad y absorcin de nutrientes de la solucin suelo por parte de la planta, se considera que el rango ptimo en general para todos los cultivos est entre 6.0 y 7.0. As mismo, el pH juega un papel importante en la capacidad de intercambio catinico del suelo y en la tasa de descomposicin de materia orgnica.

Planta de tratamiento: lugar tcnicamente diseado para la disposicin final controlada de los residuos slidos, sin causar peligro, dao o riesgo a la salud pblica, minimizando los impactos ambientales y utilizando principios de ingeniera.

Tratamiento Preliminar: consiste en eliminar los residuos fcilmente separables y preparar el lixiviado para el tratamiento posterior, y de igual manera evitar la generacin de daos a los equipos mecnicos, incrustaciones en tuberas y depsitos permanentes en tanques de los tratamientos siguientes. Para tal fin se dispone de un desarenador con la finalidad de retirar arenas y grasas del lixiviado a tratar. Aqu se retiene ms del 80% de las arenas e igualmente el 80% de aceites y grasas.

Tratamiento Primario: consiste en la remocin de una fraccin considerable de los slidos en suspensin (SST) y una fraccin de la materia orgnica (DBO5 y DQO).

Tratamiento Secundario: Consiste en la remocin de la materia orgnica propiamente dicha que se encuentra presente en los lixiviados, mediante procesos biolgicos como anaerobios y aerobios, de tal manera que se permita una alta disminucin de las altas cargas orgnicas presentes.

Tratamiento Terciario: Su finalidad es el pulimiento final. Consiste en la remocin de patgenos asegurando una calidad muy superior del efluente secundario. Este proceso permitir que el efluente final sea utilizado en riego o en el vertimiento a la fuente receptora.

Rizoma: raz como madre que produce races y tallos para propagarse en una zona circundante.

Salinidad: es una propiedad importante de aguas usadas industriales y de cuerpos de agua naturales. Originalmente este parmetro se concibi como una medida de la cantidad total de sales disueltas en un volumen determinado de agua. Se puede determinar la salinidad de un cuerpo de agua a base de determinaciones de: conductividad, densidad, ndice de refraccin o velocidad del sonido en agua.

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Sedimentacin: se entiende por sedimentacin la remocin por efecto gravitacional de las partculas en suspensin presentes en el agua. Estas partculas debern tener un peso especfico mayor que el fluido. Cuando se produce sedimentacin de una suspensin de partculas, el resultado final ser siempre un fluido clarificado y una suspensin ms concentrada.

Slidos Suspendidos Totales (SST): partculas en las aguas residuales que consta de materia orgnica e inorgnica que est suspendido en la columna de agua. Normalmente, las aguas residuales municipales incluyen los slidos sedimentables y una parte de la fraccin coloidal.

Slidos Totales Disueltos (STD): es una medida de la materia en una muestra de agua, ms pequea de 2 micrones (2 millonsimas de un metro) y no pueden ser removidos por un filtro tradicional. Los STD es bsicamente la suma de todos los minerales, metales, y sales disueltos en el agua y es un buen indicador de la calidad del agua.

Sustrato: medio natural sobre el que crece una planta.

Toxicidad: propiedad que tiene una sustancia, elementos o compuesto, de causar daos en la salud humana o la muerte de un organismo vivo.

2.2.2. EFECTO DE LOS CONTAMINANTES EN EL SUELO Porta et al (1994) citado por Ortega Ortiz, seala que el suelo se puede degradar al acumularse en l sustancias a unos niveles tales que repercuten negativamente su comportamiento. Los efectos desfavorables son: Destruccin del poder de autodepuracin por procesos de regeneracin biolgica normales, al haber superado la capacidad de aceptacin del suelo. Disminucin cualitativa y cuantitativa del crecimiento normal de los microorganismos del suelo, o bien alteracin de su diversidad. Disminucin del rendimiento de los cultivos con posibles cambios en la composicin de los productos con riesgo para la salud de los consumidores, al entrar elementos a la cadena trfica. Contaminacin de las aguas superficiales y freticas por procesos de transferencia. Se alcanzan concentraciones superiores a las consideradas aceptables. Disminucin de las funciones de soporte de actividades de esparcimiento. Los espacios contaminados presentan problemas de salubridad para los usuarios.

Martin (2000) citado por Bonilla Valencia (2013), manifiesta que cuando el contenido de metales pesados alcanza niveles que rebasan los lmites mximos permitidos, causan efectos inmediatos como inhibicin del crecimiento normal en las plantas y disturbios funcionales en otros componentes del ambiente, as como la disminucin de las poblaciones microbianas del suelo; este tipo de contaminacin se conoce como polucin de los suelos.

2.2.3. LIXIVIADOSegn la normativa colombiana (Decreto 838, 2005) define lixiviado como un lquido residual generado por la descomposicin biolgica de la parte orgnica o biodegradable de los residuos slidos bajo condiciones aerbicas y anaerbicas y/o como resultado de la percolacin de agua a travs de los residuos en proceso de degradacin.Los lixiviados de rellenos sanitarios son el resultado de la percolacin de lquidos a travs de los desechos durante procesos de estabilizacin, es decir, lquidos que brotan hacia la superficie o se infiltran hacia el terreno donde se encuentra instalado un relleno sanitario o un vertedero de basura (Mndez et al., 2009).

ORIGEN DE LOS LIXIVIADOSEl origen de estos lquidos contaminados puede atribuirse a muchos factores, incluyendo el lquido producido en la descomposicin de residuos o el extrado por presin de residuos almacenados. Sin embargo los principales contribuyentes son las fuentes de agua tanto subterrnea como superficial como precipitacin, escorrenta, as como la disposicin de lquidos y fangos (Lutfi Al Mefleh, 2003).

DESCOMPOSICIN BIOQUMICA DE LOS RESIDUOSLa descomposicin en el seno de un relleno sanitario se produce bsicamente en 5 fases secuenciales:

Fase I: Ajuste Inicial. En esta fase los componentes orgnicos biodegradables de los residuos slidos urbanos (RSU) sufren descomposicin microbiana mientras son descargados en el relleno sanitario.En esta fase, se produce la descomposicin biolgica bajo condiciones aerobias, porque hay cierta cantidad de aire atrapado dentro del cuerpo del relleno.

Fase II: Fase de Transicin: En la fase II, identificada como fase de transicin, disminuye el oxgeno y comienzan a desarrollarse condiciones anaerobias. Mientras el relleno sanitario se convierte en anaerobio, el nitrato y el sulfato, a menudo se reducen a gas nitrgeno y sulfuro de hidrgeno. Mientras se reduce el potencial de oxidacin/reduccin, los miembros de la comunidad microbiana responsables de la conversin del material orgnico de los RSU en metano y dixido de carbono inician un proceso secuencial, con la conversin del material orgnico complejo en cidos orgnicos y otros productos intermedios. En esta fase, el pH del lixiviado, comienza a descender a causa de la presencia de cidos orgnicos y el efecto de las elevadas concentraciones de CO2 dentro del relleno sanitario.

Fase III: Fase cida: En esta fase, se acelera la actividad microbiana iniciada en la fase anterior con la produccin de cantidades significativas de cidos orgnicos y pequeas cantidades de gas de hidrgeno. El primer paso en el proceso comentado, implica la transformacin, de compuestos con alto peso molecular (por ejemplo: lpidos, polisacridos, protenas y cidos nucleicos) en compuestos aptos para ser utilizados por microorganismos como fuentes de energa y de carbono celular.

El segundo paso en este implica la conversin microbiana de los compuestos resultantes del primer paso en compuestos intermedios de bajo peso molecular, como son el cido actico (CH3COOH) y las pequeas concentraciones de cido flvico y otros cidos ms complejos. El dixido de carbono es el principal gas generado durante la fase III. Tambin se producirn cantidades ms pequeas de gas hidrgeno (H2).Los microorganismos implicados en esta conversin, llamados colectivamente no metanognicos, son las bacterias anaerbicas facultativas y obligadas. A menudo se los identifican como microorganismos acidognicos o formadores de cido. El pH del lixiviado, frecuentemente descender hasta un valor de 5 o menos, por la presencia de los cidos orgnicos y por las elevadas concentraciones de CO2 dentro del relleno sanitario. La demanda bioqumica de oxgeno (DBO) y la conductividad del lixiviado se incrementar significativamente durante la fase III debido a la disolucin de cidos orgnicos en el lixiviado. Tambin se solubilizarn durante la fase III algunos constituyentes inorgnicos, principalmente metales pesados, debido a los bajos valores del pH en el lixiviado. Muchos nutrientes esenciales tambin se separan con el lixiviado en la fase III.

Fase IV: Esta es la fase de la fermentacin del metano, un segundo grupo de microorganismos, que convierten el cido actico y el gas de hidrgeno producidos por los formadores de cidos en la fase cida en CH4 y CO2 llegan a ser ms predominantes. En algunos casos, estos microorganismos responsables de esta conversin son estrictamente anaerobios y se llaman metanognicos o formadores de metano. En la fase IV la formacin de metano y cido se produce simultneamente, aunque la velocidad de formacin de cidos es considerablemente ms reducida. Como los cidos y el gas de hidrogeno que son producidos por los formadores de cidos se han convertido en CH4 y CO2 en la fase IV, el pH dentro del vertedero ascender a valores ms neutros, rango de 6,8, a 8. Luego el pH del lixiviado, ascender y se reducirn las concentraciones de demanda bioqumica de oxigeno (DBO) y la demanda qumica de oxigeno (DQO) y el valor de conductividad del lixiviado. Con los valores ms altos de pH menos constituyentes inorgnicos quedan en disolucin y como resultado, la concentracin de metales pesados presentes en el lixiviado tambin se reducir.

Fase V: Fase de Maduracin:Llamada as porque se produce despus de convertirse el material inorgnico biodegradable en CH4 y CO2 durante la fase IV. Mientras la humedad sigue migrando a travs de los residuos, se convierten porciones del material biodegradable que anteriormente no estaban disponibles.

Durante esta fase la velocidad de generacin del gas en el relleno sanitario disminuye significativamente, porque la mayora de los nutrientes disponibles se han separado con el lixiviado durante las fases anteriores, y los sustratos que quedan en el relleno sanitario son de una degradacin lenta. Los principales gases que han evolucionado aqu son: CH4 y CO2.

Segn las medidas de sellado del relleno sanitario, tambin pueden encontrarse pequeas cantidades de nitrgeno y oxgeno en el gas del relleno sanitario. Durante la fase de maduracin, el lixiviado a menudo contendr cidos hmico y fulvico que son difciles de degradar biolgicamente (Gua ambiental 2002, Rellenos Sanitarios - Ministerio del Medio Ambiente de Colombia).

PRODUCCIN DE LOS LIXIVIADOSBorzacconi Liliana et al (2008), menciona que el lixiviado se genera como consecuencia de la humedad de la basura, la infiltracin y percolacin de parte de las precipitaciones pluviales.

Prez Aristizbal (2010), indica que la mejor forma de explicar la produccin de lixiviados es mediante un balance de agua en la celda de residuos dispuestos y est directamente relacionada con las condiciones hidrolgicas del sitio, siendo la precipitacin la ms importante de ellas.

Figura 01: Balance del agua en una planta de tratamiento de residuos slidos

Fuente: Ministerio del Medio Ambiente de Colombia.

De acuerdo con la Gua Ambiental para Rellenos Sanitarios (Ministerio del Medio Ambiente de Colombia) se describe a continuacin cada uno de los componentes de participan en la formacin del lixiviado:

Precipitacin (P): Es la cantidad de lluvia que cae sobre el terreno, para este caso, el terreno corresponde a la celda de disposicin final de residuos.

Escorrenta Superficial (RO): Es la Parte de la precipitacin que no alcanza a infiltrarse en la masa de residuos y por lo tanto circula por la superficie hasta alcanzar los cauces.

Infiltracin (I): Fraccin de la precipitacin que se infiltra en la capa de los residuos dispuestos.

Evapotranspiracin (ETP): Parte del lquido que se evapora de la superficie o es transpirado por la cobertura vegetal.

Saturacin (S): Es la deficiencia en el almacenamiento de humedad del terreno, es la diferencia de la capacidad de campo (FC) y el volumen de humedad existente (MC).

Percolacin (PERC): Despus que se satura el suelo, cualquier exceso de infiltracin percola a travs de los residuos arrastrando diferentes componentes que luego se convertirn en lixiviado. La percolacin debido las aguas subterrneas (G). Tiene lugar cuando el depsito se encuentra situado a una cota inferior a la del nivel fretico del terreno circundante. La percolacin ser la diferencia entre el agua que entra y sale del terreno bajo la siguiente ecuacin:

PERC = P RO ETP S + G (Ec. 01)Generalmente estos datos se obtienen mediante registros mensuales (mm/mes) y por ello se debe convertir a unidades de caudal para conocer la produccin de lixiviado. Los valores de Flujo Mensual (QM) del lixiviado se calculan a partir de la siguiente ecuacin: (Ec. 02)

Acon: rea de contribucin de la seccin considerada plataforma de residuos

COMPOSICIN DEL LIXIVIADODe acuerdo con OLeary (1991) citado en Daz y Gorraiz (1997), la composicin del lixiviado dependen de las caractersticas del residuo y de las condiciones reinantes en el tales como la temperatura, contenido de humedad, edad del relleno, capacidad de las capas de remover contaminantes y la calidad del agua que entra al sitio.

Segn man et al. (2007) citado por Jerez Chaverri (2013), el lixiviado en s generalmente presenta alta demanda qumica de oxgeno y una cantidad importante de carbono orgnico total, as como una alta variabilidad en contaminantes de naturaleza inorgnica (slidos totales, metales pesados, nitrgeno amoniacal, cloruros, entre otros) y orgnica (fenoles, bifenilos policlorados, dioxinas). El Tabla 02 presenta los contaminantes ms encontrados con mayor frecuencia en lixiviados.

Tabla 02: Contaminantes ms comunes en Lixiviados (Heng et al., 2010).

Fuente: Jerez Chaverri, 2013.

La biodegradabilidad del lixiviado variar tambin con el tiempo.Estos cambios en la biodegradabilidad sepueden establecer mediante el seguimiento de la relacin DBO5/DQO. Inicialmente, las relaciones estarn en el rango de 0,5 o ms. Las relaciones en el rango de 0,4 a 0,6 se toman como un indicador de que la materia orgnica en los lixiviados es fcilmente biodegradable.

En los vertederos antiguos, la relacin DBO5/DQO est a menudo en el rango de 0,05 a 0,2. Esta relacin cae porquelos lixiviados procedentes de vertederos antiguos normalmente contienen cidos hmicos y flvicos, que no son fcilmente biodegradables (Mendoza & Lpez, 2004).

EFECTOS EN LA SALUD PRODUCIDOS POR LOS CONTAMIMANTES DISUELTOS EN LOS LIXIVIADOS EN UNA PLANTA DE TRATAMIENTO DE RESIDUOS DLIDOSTabla 03: Efectos de los metales presentes en los lixiviados disueltos en una planta de tratamiento

Fuente: Corena Luna, 2008.

Tabla 04: Efecto de alcoholes lixiviados durante la descomposicin de residuos slidos orgnicos en una planta de tratamiento hmedo.

Fuente: Corena Luna, 2008.

Tabla 05: Efecto de compuestos orgnicos sintticos en lquidos lixiviados formados en rellenos sanitarios hmedos.

Fuente: Corena Luna, 2008.

CARACTERSTICAS DE LOS LIXIVIADOSLas caractersticas de los lixiviados generados en rellenos sanitarios, dependern de las caractersticas de los residuos depositados y de las condiciones reinantes en l, como temperatura, contenido de humedad, edad del relleno, capacidad del suelo para remover contaminantes y la calidad y cantidad del agua que entra en contacto con la masa de residuos dispuestos (OLeary y Tausel 1985).

Las caractersticas fisicoqumicas de los lixiviados son inherentes tanto a la calidad de los residuos slidos como a su grado de estabilizacin (Gua ambiental 2002, Rellenos Sanitarios - Ministerio del Medio Ambiente).

CLASIFICACIN DE LIXIVIADOS EN FUNCIN DE SU EDADTabla 06: Clasificacin de los Lixiviados segn su edad

Fuente: Najera Aguilar.2.2.4. FITORREMEDIACINLa fitorremediacin es una tecnologa verde emergente para la remediacin de suelos, sedimentos, agua superficial y subterrnea, que se basa en el uso de la vegetacin como principal agente descontaminador para eliminar (fitoextraccin, fitodegradacin o fitovolatilizacin) o inmovilizar (fitoestabilizacin) contaminantes peligrosos para el medio ambiente. La tcnica es aplicable por contaminacin de metales pesados, compuestos orgnicos y radionucleidos (Urzelai, 2001, Alkorta, 2000).La fitorremediacin representa una tecnologa sustentable que utiliza las plantas para reducir la concentracin de contaminantes a partir de procesos bioqumicos realizados por las plantas y microorganismos asociados a su sistema de raz (Nez et al. ,2004).Se pueden distinguir dos tipos diferentes de fitorremediacin: in planta y ex planta, segn se realice la degradacin del contaminante dentro de la propia planta o fuera de ella. En el primer caso (in planta), la planta absorbe el contaminante y lo incluye dentro de ella, mientras que cuando es ex planta, dicha degradacin se realiza en la zona de la rizosfera, debido a los exudados radicales y a la mayor actividad que existe en la zona. (Ministerio Espaol de Medio Ambiente, 2004 2007).Las plantas y sus organismos de la rizosfera pueden ser usados para fitorremediacin en diferentes maneras, el Tabla 07 muestran las diferentes tecnologas usadas para la remediacin de agua, suelos o aire contaminados.

Tabla 07: Mecanismos o estrategias que se utilizan para la fitorremediacinTcnicaDescripcin

RizodegradacinSe lleva a cabo en el suelo que rodea las races, y hace uso de sustancias que son excretadas naturalmente por stas para suministrar nutrientes y crear condiciones favorables para organismos con actividad biolgica. La rizodegradacin incluye poblaciones microbianas que se alimentan de azcares, aminocidos, y otros compuestos que son liberados por las plantas (como parte de sus actividades fisiolgicas y metablicas), convirtindose estas poblaciones en las responsables de la degradacin de contaminantes orgnicos presentes en el medio: pesticidas, compuestos clorados, bifenilos policlorados y otros.

FitoextraccinLos contaminantes son captados por las races y posteriormente son traslocados y/o acumulados hacia los tallos y hojas. Esta tecnologa es la ms frecuentemente aplicada a contaminacin de suelos por metales pesados. Al final, el contaminante es removido por la recoleccin de las plantas.

FitoestabilizacinEn esta, se da la generacin de compuestos qumicos en las races de las plantas que adsorben los contaminantes del suelo o bien, forman complejos, limitando as la movilidad y disponibilidad de ellos en el medio donde se encuentran. Esta ocurre a nivel de la raz, alterando el ambiente qumico del medio (frecuentemente suelo), afectando la disposicin qumica, o bien, la forma qumica del contaminante.Algunas plantas por ejemplo, precipitan contaminantes al cambiar el pH del medio al producir CO2, mientras que otras adsorben, completan o reducen la valencia del metal.

FitodegradacinConsiste en el metabolismo de los contaminantes en contacto con los tejidos de la planta, a travs de enzimas que catalizan su degradacin. Se ha identificado el metabolismo de numerosas sustancias, tales como herbicidas, disolventes clorados e inclusive reservorios de TNT. Con frecuencia, estas reacciones enzimticas son llevadas a cabo por plantas y microorganismos en la rizosfera, ya sea de manera parcial o total, para luego ser asimilados por las plantas y secuestradas en sus vacuolas.

RizofiltracinEs la adsorcin o precipitacin sobre las races, o bien, la absorcin dentro de estas de contaminantes en disolucin alrededor de la raz, debido a factores biticos y abiticos. Este se ha utilizado en metales como plomo, cadmio, cobre, cromo, radionclidos, entre otros.

FitovolatilizacinConsiste en la toma y la transpiracin de un contaminante por una planta, con la liberacin posterior del contaminante o de una forma modificada hacia la atmsfera.Ejemplo de esto es la liberacin de mercurio y selenio a la atmsfera. Con frecuencia, la liberacin del contaminante a la atmsfera se hace en una forma qumica menos contaminante, o bien, ms susceptible a procesos de degradacin. La transformacin por lo general se efecta en la raz, y su liberacin se lleva a cabo durante la transpiracin.

Fuente: Volke & Velasco, 2002; EPA, 2000; Nez et al. 2004.

En la Figura 02 se muestran los posibles destinos de un contaminante durante la fitorremediacin, donde se muestra que el contaminante puede ser estabilizado o degradado en la rizosfera, secuestrado o degradado dentro los tejidos de la planta o volatilizado.Figura 02: Ubicacin del contaminante en la fitorremediacin

Fuente: Pilon-Smitts, E., 2005.

Segn Frick et al. (1999) mencionado por Cubillos Vargas (2011) seala que los procesos primarios que remueven hidrocarburos de aguas y suelos contaminados, son aquellos que tienen incluidos la degradacin, acumulacin y volatilizacin de los compuestos. El Tabla 08 muestra la aplicacin de los diferentes procesos llevados a cabo en la fitorremediacin a diferentes tipos de contaminantes.

Tabla 08: Procesos de fitorremediacin aplicados a diferentes contaminantes Fuente: Dietz & Schnoor, 2001.

MECANISMO DE FITOEXTRACCINLa fitoexraccin, conocida tambin como fitoacumulacin, es la captacin de metales contaminantes que llevan a cabo las races de las plantas y su acumulacin en races, tallos y hojas (EPA, 1996). Estos mecanismos se dan a travs de toda la estructura vegetal, iniciando con un ciclo de absorcin en las races, y finalizando con la distribucin y secuestracin de los metales en los diferentes tejidos de las hojas, lugar donde son fijados dentro de diferentes tejidos. Algunas plantas absorben mayores cantidades de metales en comparacin con otras. Se selecciona un tipo de planta segn los metales presentes, las caractersticas del lugar y se plantan. Despus de un tiempo se cortan, se incineran o se dejan que se transforme en abono vegetal para reciclar metales. Este procedimiento se puede repetir el nmero de veces que sea necesario para reducir la concentracin de contaminantes del suelo a lmites aceptables. Si se incineran las plantas, los residuos deben colocarse en un confinamiento controlado, pero la cantidad de ceniza ser solo alrededor del 10% del volumen de residuos que habra que eliminar si se excavara el suelo contaminado para tratarlo (EPA, 1996).

Figura 03. Fitoextraccin de metales (Hiperacumulacin)

Fuente: Jerez Chaverri, 2013.

PLANTAS UTILIZADAS PARA FITORREMEDIACINWangensteen (2002) citado por Ortega Ortiz, manifiesta que algunas especies comunes que se han ensayado con xito como potenciales fitorremediadoras son la alfalfa, la mostaza, el tomate, la calabaza, el esparto, el sauce y el bamb. Incluso existen especies vegetales capaces de disminuir la alta salinidad en la capa superficial del suelo, gracias a su capacidad para acumular el cloruro de sodio.

Kaemmerer (2003) citado por Rosa Guzmn (2005), afirma que existen cultivos que pueden cumplir un excelente rol de fitorremediadores, puesto que llegan a remover materiales peligrosos desde suelos contaminados, como son el caso del geranio (Pelargonium sp.), tomate (Lycopersicum sp.), maz (Zea mays), girasol (Helianthus annuus), entre otros.

Bonilla Valencia (2013) menciona de que entre las especies ms utilizadas para la fitorremediacin tenemos: la Grama de olor (Anthoxanthum odoratum), Heno gris (Agrostis Canina), Pasto quilla (Agrostis Capillaris), Algarroba (D. Flexuosa), Pasto (F. Ovina), Heno blanco (Holcus Lanatus), Colleja (Silene Vulgaris), Alfalfa (Medicago Sabita), Maz (Zea Mays), Tabaco (Nicotina Tabacum), Sorgo (Sorghum Bicolor L), Amaranto (Amaranthus Hybridus), Sauce (Salix Alba), lamo (Populus Alba), Pino (Pinus Sylvestris L.), Abedul (Betula Pendula).

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA FITORREMEDIACINLa tecnologa de la fitorremediacin tiene numerosas ventajas, sobre todo al ser comparada con otras tecnologas. De igual forma, tiene ciertas limitaciones que impiden que pueda ser aplicada en todos los casos especficos de remediacin que se deseen implementar. El Tabla 09 expone algunas ventajas y limitaciones atribuidas a la fitorremediacin, las cuales se consideran en trminos generales (Jerez Chaverri, 2013).

Tabla 09: Ventajas y desventajas de las tecnologas de fitorremediacin VentajasLimitaciones o desventajas

1. Aplicable a una gran cantidad de compuestos, tanto orgnicos como inorgnicos.2. Aplicable tanto en sustratos slidos y lquidos, y de forma in-situ y ex-situ.3. Su aplicacin in-situ ejerce un mnimo impacto sobre los terrenos donde es aplicada.4. Reduce la cantidad de desechos en ms de un 95%.5. No requiere de equipo caro o de personal altamente especializado.6. En aplicaciones a larga escala, la energa qumica de los materiales almacenados podra ser utilizada para generar energa trmica.7. Aplicaciones in-situ disminuyen la propagacin de los contaminantes va area o por el agua.1. Restringida a sitios con contaminacin superficial, o bien, se encuentra dentro de la zona de la raz o de las plantas utilizadas.2. Su aplicacin puede requerir de muchos aos.3. Restringida a sitios con una concentracin baja en contaminantes.4. Restringida por condiciones climticas de las plantas utilizadas.5. Requieren de una disposicin adecuada de las plantas o biomasa, una vez que son cosechadas.6. Pueden afectar la biodiversidad si se introducen especies no nativas para remediar.7. La utilizacin futura de los productos de estas plantas contaminadas es causa de preocupacin (Ingesta de frutos por ejemplo).

Fuente: Ghosh &Singh, 2005.

2.2.5. PROCESOS PARA EL TRATAMIENTO BIOLOGICO DEL LIXIVIADOEl tipo de instalaciones de tratamiento utilizadas depender principalmente de las caractersticas del lixiviado, y en segundo lugar de la localizacin geogrfica y fsica del vertedero.La remocin de la materia orgnica basada en la demanda qumica de oxgeno(DQO), demanda biolgica de oxgeno (DBO), y amonio del lixiviado es usualmente un requisito previo antes de la descarga del lixiviado a aguas naturales. (Renou, 2008).

Tratamiento preliminarConsiste en eliminar los residuos fcilmente separables y preparar el lixiviado para el tratamiento posterior, y de igual manera evitar la generacin de daos a los equipos mecnicos, incrustaciones en tuberas y depsitos permanentes en tanques de los tratamientos siguientes. Para tal fin se dispone de un desarenador con la finalidad de retirar arenas y grasas del lixiviado a tratar. Aqu se retiene ms del 80% de las arenas e igualmente el 80% de aceites y grasas.

Tratamiento primario:Consiste en la remocin de una fraccin considerable de slidos en suspensin y una fraccin de la materia orgnica (DBO5 y DQO). El proceso de sedimentacin es natural utilizando la fuerza de la gravedad para llevar a cabo la separacin slido lquido.

Tratamiento secundario:Consiste en la remocin de la materia orgnica propiamente dicha que se encuentra presente en los lixiviados, mediante procesos biolgicos como anaerobios y aerobios, de tal manera que se permita una alta disminucin de las altas cargas orgnicas presentes.

Tratamiento terciario:Su finalidad es el pulimiento final. Consiste en la remocin de patgenos asegurando una calidad muy superior del efluente secundario. Este proceso permitir que el efluente final sea utilizado en riego o en el vertimiento a la fuente receptora (Mendoza, 2009).

2.2.6. HUMEDALES ARTIFICIALES (HA)Los humedales artificiales son sistemas de tratamiento acutico en los cuales se usan plantas y animales para el tratamiento de aguas residuales. Los HA se han utilizado en el tratamiento de aguas residuales municipales, para el tratamiento secundario y avanzado, en el tratamiento de aguas de irrigacin, para tratar lixiviados y rellenos sanitarios, en el tratamiento de residuos de tanques spticos y para otros propsitos como desarrollar hbitats para el crecimiento de valor ambiental (Romero, 2004).

Los HA presentan alto tiempo de retencin hidrulica y grandes volmenes de proceso, una de las caractersticas que los hace una tecnologa viable para el tratamiento de lixiviados, pues estn en la capacidad de amortiguar las fluctuaciones de caudal y evitan la acumulacin de precipitados (Giraldo, 2001).Los humedales artificiales realizan los procesos de degradacin de contaminantes mediante los mismos mecanismos fsicos, qumicos y biolgicos que se dan en los humedales de tipo natural, por lo cual crean ambientes de tipo aerobio o anaerobio en el medio filtrante de acuerdo con la configuracin del flujo (Yalcuk y Ugurlu, 2009).

Los HA se clasifican, de acuerdo con el sistema de circulacin de las aguas, en humedales de flujo libre, flujo sub superficial horizontal y flujo sub superficial vertical, configuraciones que han sido aplicadas para el tratamiento de lixiviados, presentando diferencias respecto de las eficiencias de remocin de contaminantes segn los procesos de eliminacin y degradacin presentados en cada uno de estos (Rash y Liehr, 1999; Yalcuk y Ugurlu, 2009).

2.2.6.1. HUMEDAL ARTIFICIAL DE FLUJO SUPERFICIAL (HAFS)En los HAFS el agua est expuesta directamente a la atmsfera y circula preferentemente a travs de los tallos y hojas de las plantas.Estos tipos de humedales se pueden entender como una modificacin del lagunaje natural. Se suelen aplicar para mejorar la calidad de los efluentes que ya han sido previamente tratados en una depuradora. (Garca, J., Corzo, A., 2008).

En un HAFS la vegetacin est parcialmente sumergida en el agua, y su profundidad vara entre 1 y 4.5 metros. Este tipo de sistemas consta en general de canales o tanques con una barrera natural o artificial para prevenir la percolacin del agua. Algunos de estos sistemas se disean de manera que haya retencin completa del agua residual que se aplica a travs de percolacin y la evapotranspiracin. Las bacterias adheridas a las plantas tratan el agua residual a medida que esta fluye a travs de la vegetacin y por medio de procesos fsicos y qumicos (Crites, 2000).

Los HA tienen dentro de sus componentes principales agua (que lo hace un ecosistema acutico), sustrato o suelo, vegetacin, microorganismos y animales (Mosquera et al).

La vegetacin cumple un papel clave en el desempeo de los humedales, ya que contribuye a la reduccin de carga contaminante a partir de procesos de fitoextraccin, fitoestabilizacin, transpiracin y rizofiltracin (Kadlec, 1999). La vegetacin genera incrementos en la eficiencia de la evapotranspiracin (Bialowiec y Wojnowska -Baryla 2007; 2008).

El sustrato consiste en un medio poroso que se implanta en el humedal artificial, que se constituye en el suelo base de la vegetacin, funciona como filtro y proporciona un espacio para la fijacin de microorganismos. Los materiales usados generalmente son gravas y arenas, aunque suelen ser adicionados otro tipo de materiales para el lecho dependiendo de su afinidad con contaminantes especficos presentes en los lixiviados (Yalcuk y Ugurlu, 2009).

Figura 04: Humedal Artificial de Flujo superficial Fuente: Estrada, 2010.

2.2.6.2. HUMEDAL ARTIFICIAL DE FLUJO SUB SUPERFICIAL (HAFSS)Los HAFSS se clasifican segn el sentido de circulacin del agua en horizontales o verticales. (Garca, J., Corzo, A., 2008).En este tipo de humedales el agua fluye por debajo de la superficie de un medio poroso sembrado de plantas emergentes. El medio es comnmente grava gruesa y arena en espesor de 0,45 a 1 mm y con pendiente de 0 a 1% (Marn y Correa, 2010). Tanto los humedales horizontales como los verticales pueden estar compuestos por los siguientes elementos: (1) estructuras de entrada del afluente, (2) impermeabilizacin del fondo y laterales ya sea con lminas sintticas o arcilla compactada, (3) medio granular, (4) vegetacin emergente tpica de zonas hmedas, y (5) estructuras de salida. (Garca, J., Corzo, A., 2008).Los HAFSS se caracterizan porque su lecho contiene un medio poroso en el cual se encuentran plantadas macrfitas emergentes. Este tipo de humedales se disean de tal manera que el nivel del agua se encuentre por debajo del nivel del medio poroso con el fin de minimizar los olores, la atraccin de vectores y los efectos negativos en la salud pblica de las poblaciones aledaas al humedal. (US EPA, 2000).

En contraste con los humedales de flujo superficial o con espejo de agua, los HAFSS tienen menores requerimientos de rea y carecen de problemas de olores y de mosquitos. Como desventaja, sin embargo, se tiene un costo mayor por el medio de grava y riesgo de taponamiento. La vegetacin es semejante a la de los humedales con espejo de agua y no se requiere cosechar las plantas (Romero, 2004).

Un HAFSS puede considerarse como un reactor biolgico tipo proceso biopelcula sumergida. El agua entra por uno de sus extremos, y se reparte, atravesando la zona de grava sembrada con macrfitas. En el otro extremo, el agua es recogida en el fondo. El nivel mximo se regula de manera que no aflora la lmina de agua y se mantenga unos centmetros por debajo de la grava, haciendo visitable el humedal e impidiendo la proliferacin de moscas y mosquitos. En un HAFSS el agua residual se trata a medida que fluye a travs de un medio poroso. La vegetacin emergente se planta en el medio, que puede ser desde grava gruesa hasta arena (Crites, 2000).

Figura 05: Humedal Artificial de Flujo Sub superficial Horizontal

Fuente: Garca y Leal, 2006.

PRINCIPALES COMPONENTES DE LOS HAFSSA. El RevestimientoLa impermeabilizacin de los HA es necesaria para evitar la contaminacin de las aguas subterrneas y su diseo depende de las caractersticas de la superficie y el subsuelo. En un sentido general, si los suelos son porosos (por ejemplo, arena), bien drenados, y contienen pequeas cantidades de margas, arcillas y limos, el revestimiento es probable que sea un requisito para los HA. Por otra parte, si los suelos son de drenaje pobre y compuesto principalmente de arcillas, entonces, el revestimiento no es necesario. Estos sistemas tienden a producir una capa de turba en el fondo, lo que reducira la infiltracin con el tiempo (US EPA, 2000).

En suelos naturales con una permeabilidad inferior a aproximadamente 10-6 cm/s son en general suficientes como barrera de infiltracin. Para sitios con suelos de mayor permeabilidad, algn tipo de material de revestimiento es probable que sea necesario (US EPA, 2000).

Algunos ejemplos de los materiales de revestimiento de los humedales son arcilla importada de relleno, capas de bentonita del suelo, el tratamiento qumico de los suelos existentes, asfalto y capas impermeables de plstico, como la membrana de PVC o polietileno de alta densidad. En algunos casos, ser posible compactar los suelos del sitio existente para permeabilidad aceptable. Debido a su capacidad para ser colocados en forma de celdas de humedales, los forros de arcilla son generalmente un componente del humedal ms sostenible que las capas de membrana sinttica. Cualquiera que sea el material de revestimiento que se elija, una consideracin importante es proporcionar cobertura adecuada del suelo y la profundidad que protege el revestimiento de los daos incidentales y penetracin de las races de la vegetacin de los humedales (US EPA, 2000).

Una delgada pared impermeable o capa interna de grava, se puede instalar durante la construccin, lo que minimizar madrigueras de mamferos y/o penetracin de las races (US EPA, 2000).

B. El SueloEl relleno, junto con los sedimentos y los restos de vegetacin, es importante por varias razones: Actan como barrera primaria de tamizado. Actan como estructura soporte de las plantas y como superficie para el crecimiento y desarrollo de la masa microbiana. En esta funcin, el tamao de partcula es importante, puesto que, cuanto ms pequeo es el tamao de partcula, mayor cantidad de biopelcula albergar, pero mayores probabilidades existirn de que se produzcan una obturacin de los poros e inundaciones por encima del nivel sub superficial. Por lo tanto, es necesario optimizar el tamao de partcula. Facilitan los mecanismos de adsorcin e intercambio inico entre el agua residual y los componentes minerales del suelo. Por ejemplo, el in amonio sufre una adsorcin dbil por parte del lecho, y la cantidad adsorbida depende en gran medida de las condiciones de pH, concentracin, etc., en el seno del lquido (U.S. Department of Agriculture, 1995). La permeabilidad del relleno afecta al movimiento del agua a travs del humedal. Favorecen la precipitacin qumica de contaminantes disueltos, por ejemplo, precipitacin de fosfatos con calcio, aluminio o hierro contenido en el relleno (Molle, 2003).

C. La VegetacinLos efectos de la vegetacin sobre el funcionamiento de los humedales son:Las races y rizomas proporcionan una superficie adecuada para el crecimiento de la biopelicula. La biopelicula crece adherida a las partes subterrneas de las plantas y sobre el medio granular. Alrededor de las races se crean microambientes aerbicos donde tienen lugar procesos microbianos que usan el oxgeno, como la degradacin aerbica de la materia orgnica y la nitrificacin.Amortiguamiento de las variaciones ambientales: cuando las plantas estn desarrolladas reducen la intensidad de la luz incidente sobre el medio granular evitndose as grandes gradientes de temperatura en profundidad que pueden afectar el proceso de depuracin. En climas fros la vegetacin protege de la congelacin (Crdenas, 2012).En los HAFSS la cantidad de oxgeno aportada es muy pequea en comparacin con la demanda de las aguas residuales, por lo que los procesos de eliminacin de materia orgnica son bsicamente anaerobios, no ocurriendo por tanto la nitrificacin desnitrificacin. (Lahora, A., 2002)Las plantas utilizan durante su crecimiento cierta cantidad de nitrgeno y fosforo y pueden, en ciertos casos, consumir y concentrar en sus tallos y hojas ciertos metales pesados. (OPS/OMS 1999).

La vegetacin proporciona superficies para la formacin de pelculas bacterianas, facilita la filtracin y la adsorcin de los constituyentes del agua residual, permite la transferencia de oxgeno a la columna de agua y controla el crecimiento de algas al limitar la penetracin de la luz solar. (Borrero, 1999)El oxgeno necesario para que se lleven a cabo los procesos fsico-qumicos y bacteriolgicos de depuracin, es suministrado por las plantas, que forman por fotosntesis o toman del aire e inyectan hasta la zona radicular con lo cual proporcionan oxgeno a los microorganismos que viven en la rizosfera, favoreciendo la eliminacin microbiana de algunos contaminantes, adems de la degradacin de la materia orgnica y el crecimiento de bacterias nitrificantes.

La seleccin de las especies vegetales se debe realizar de acuerdo a la adaptabilidad de las misas al clima local, su capacidad de transportar oxgeno desde las hojas hasta la raz, su tolerancia a concentraciones elevadas de contaminantes, su capacidad asimiladora de los mismos, su tolerancia a condiciones climticas diversas, su resistencia a insectos y enfermedades y su facilidad de manejo (Gonzlez, J., 2010).

D. El SustratoLa grava es el medio ms utilizado en Estados Unidos y Europa, aunque tambin se ha utilizado roca triturada, grava, arena y otro tipo de materiales del suelo. (US - EPA, 2000).En el medio granular ocurren mltiples procesos como la retencin y sedimentacin de la materia en suspensin, la degradacin de la materia orgnica, la transformacin y asimilacin de los nutrientes, y la inactivacin de los microorganismos patgenos.El medio granular debe ser limpio (exento de finos), homogneo, duro, durable y capaz de mantener su forma a largo plazo. Adems, debe permitir un buen desarrollo de las plantas y de la biopelicula. Dimetros medios alrededor de 5- 8mm ofrecen muy buenos resultados.

Una caracterstica importante del medio granular es su conductividad hidrulica, ya que de esta propiedad depende la cantidad de flujo de agua que puede circular a travs de l. Durante el diseo debe tenerse en cuenta que la conductividad hidrulica disminuir con el paso del tiempo (Garca, J., Corzo, A.,2008).El sustrato sirve de soporte a la vegetacin y permite la fijacin de la poblacin microbiana, que va a participar en la mayora de los procesos de eliminacin de los contaminantes presentes en las aguas a tratar (Centa, 2004).

E. Los MicroorganismosLos microorganismos tienen un papel esencial que juegan en todos los sistemas de tratamiento de aguas residuales a partir de plantas. Ya sean aerobias o anaerobios, consumen la parte carbonada de las aguas residuales para transformarla principalmente en CO2 para las bacterias aerobias y tambin en metano para las bacterias anaerobias (OPS/OMS, 1999).

Mientras sea posible mantener las condiciones secuenciales aerobias y anaerobias, las bacterias nitrificantes van a transformar el nitrgeno amoniacal en nitritos y nitratos en las zonas aireadas y las bacterias desnitrificantes van a permitir la transformacin de los nitratos y nitritos en nitrgeno gaseoso en las zonas anaerobias. (OPS/OMS 1999).

Los microorganismos crean adems paredes biolgicas que facilitan la sedimentacin de las partculas y juegan un papel importante en la remocin deSST, principalmente en los sistemas de flujo superficial. (OPS/OMS 1999).

MECANISMOS DE ELIMINACIN DE LOS CONTAMINANTESA. Remocin de Slidos en Suspensin:La eliminacin de la materia en suspensin tiene lugar por filtracin a travs del conjunto que forman el sustrato, los rizomas y las races en donde tienen lugar tres procesos fsicos: la sedimentacin, floculacin y filtracin (Forero, 2009).

Segn Kadlec y Knight (1996), la materia en suspensin sedimentable, principalmente de naturaleza orgnica, decanta por la accin de la gravedad, debido a la baja velocidad de circulacin del agua, mientras en los espacios instersticiales del medio granular ocurra la floculacin, en este proceso los slidos de pequeo tamao por su capacidad de adhesin forman partculas ms grandes y finalmente decantan.El mayor porcentaje de eliminacin de partculas en suspensin, tiene lugar en la zona de entrada de los HAFSS (Salas, Pidre y Snchez).Para los humedales horizontales casi toda la eliminacin de la materia en suspensin ocurre entre 1/4 y 1/3 de la longitud del sistema (Forero, 2009).

B. Remocin de Materia OrgnicaEn los HAFSS la eliminacin de la materia orgnica sucede en los primeros metros, principalmente por procesos anaerbicos, ya que est comprobado que en gran parte del lecho filtrante de estos humedales hay ausencia de oxgeno, debido a que las races no pueden producir suficiente para todo el confinamiento y aunque se den procesos aerbicos y anaerbicos, la degradacin de mayor importancia es la de tipo anaerbica (Forero, 2009).

En ausencia de oxgeno, las bacterias hetertrofas degradas la materia orgnica, utilizando el nitrato como aceptor de electrones, este proceso se conoce como desnitrificacin, eliminando rpidamente el nitrato formado. Otro fenmeno que ocurre bajo estas condiciones, es el crecimiento de las bacterias fermentativas facultativas que producen cidos grasos como el actico y el lctico, alcoholes como el etanol y gases como el H2. Estos compuestos presentan sustratos para las bacterias sulfato-reductoras y metanognicas. La sulfato reduccin es una va muy importante de degradacin de materia orgnica en sistemas horizontales (Aguirre et al., 2005).Se ha observado que en humedales horizontales las bacterias sulfato-reductoras y las metanognicas pueden competir por el sustrato y en presencia de sulfato y alta carga orgnica las bacterias sulfato-reductoras crecen con ms xito (Baptista et al., 2003).

C. Remocin de NitrgenoLas aguas residuales urbanas estn cargadas de nitrgeno, generalmente en forma de amonio y nitrgeno orgnico. La eliminacin de este nutriente puede ocurrir mediante varios procesos dentro de los que cabe resaltar: eliminacin por nitrificacin/des-nitrificacin, adsorcin del amonio o asimilacin por parte de las plantas, aunque existen algunos otros mecanismos como la volatilizacin del amonio y la asimilacin microbiana.

Para la eliminacin del nitrgeno por nitrificacin/des-nitrificacin se recomienda utilizar combinaciones entre HAFSS horizontal y vertical.Dadas las condiciones del lecho de los sistemas horizontales se puede deducir que la nitrificacin no es un proceso significativo, pero la des-nitrificacin s. En estos sistemas las bacterias hetertrofas toman el nitrato formado y lo transforman en nitrgeno gas (Forero, 2009).

Por otra parte, el amonio entrante a los HAFSS puede ser retenido por adsorcin, segn Kadley y colaboradores, este es un proceso inestable y variable ya que el amonio puede regresar al agua si las condiciones que los estabilizan cambian. El amonio o el nitrato tambin pueden ser asimilados por las plantas. Para las aguas residuales de tipo medio se alcanza un 20% de eliminacin por medio de este mecanismo; la eliminacin del agua se logra con la incorporacin del nitrgeno a la biomasa (Forero, 2009).

D. Remocin de FsforoLa eliminacin del fsforo es un proceso complejo. En general no se suele eliminar ms del 10 20% y sin haber grandes diferencias entre sistemas horizontales y verticales (Garca y Corzo).Los mecanismos de eliminacin de Fosforo pueden ser bitico, que incluye la asimilacin por parte de las plantas y los microorganismos, o abitico, principalmente la adsorcin por el medio granular.

En los HAFSS el medio granular tiene alta capacidad de adsorcin, pero a medida que el tiempo transcurre disminuye, hasta que se tiene que cambiar el sustrato filtrante (Forero, 2009).La eliminacin de fosforo en los sistemas humedales puede alcanzarse por precipitacin al adicionar sales de aluminio (Arias, 2005).

Remocin de Metales Los mecanismos de eliminacin de metales en HA son similares a los descritos anteriormente para el fsforo, incluyendo asimilacin por parte de las plantas, adsorcin, y precipitacin. Como los sedimentos orgnicos e inorgnicos estn aumentando continuamente (a una velocidad lenta) en los humedales, la disponibilidad de sitios de adsorcin frescos esta tambin aumentando (Lara, 1999).

Los metales son removidos en un HAFSS por dos mecanismos principales. En primer lugar, porque muchos metales (por ejemplo, Zn, Cr, Pb, Cd, Fe, Al) se asocian con partculas y la alta eficiencia de separacin de partculas en un HAFSS debe eliminar estos metales en consecuencia. En segundo lugar, la precipitacin de sulfuro se produce debido a la reduccin de sulfatos a sulfuros en ausencia de nitratos y hace a algunos metales insolubles, lo que resulta en la importantes remociones, como se describe en Reed, et al (1995) para Cu, Cd y Zn.

Mientras el Potencial de Oxido-Reduccin (ORP) del sistema sigue siendo bajo, lo que es probable dada la naturaleza anaerbica de los HFSS, es poco probable que los metales precipiten en forma de sulfuro que reingresa en la columna de agua. Algunos metales como el Ni y Cd son ms mviles y menos probables de ser eliminados, pero normalmente no estn presentes en cantidades txicas en las aguas residuales municipales. (Reed et al, 1995; Heukelekian & J., 1959; Bounds et al., 1988).

E. Remocin de PatgenosLa eliminacin de los organismos patgenos es un proceso muy complejo, que depende de tres procesos que tienen lugar en el sustrato: la filtracin, la adsorcin y la predacin (Kadlec, 2000).

Segn Gracia et al (2003), en sistemas horizontales y verticales existe una relacin directamente proporcional entre la eliminacin de patgenos y el tiempo de retencin e inversamente proporcional al tamao de la grava, es decir a mayor tiempo de permanencia del agua en el sustrato y menor tamao de grava mayor es la eliminacin de estos organismos.

La evaluacin de los sistemas en cuanto a eliminacin de organismos patgenos se realiza en base al estudio de microorganismos indicadores de contaminacin fecal, como los coliformes fecales. Parar obtener un fluente con buena calidad sanitaria se recomienda combinar los humedales sub superficiales con sistemas de lagunaje o humedales superficiales que favorezcan la desinfeccin (Forero, 2009).

TRATAMIENTO PRECEDENTE DE UN HAFSSSegn U.S. EPA- Regin 6, (1993), se pueden utilizar los tanques spticos como un proceso de tratamiento precedente. Se deben tomar las dimensiones apropiadas de los tanques para llevar al grado mximo de reduccin de materiales slidos que se asientan revisndolos a intervalos adecuados para mantener la eficiencia de la eliminacin. Por lo general la concentracin de orgnicos en los efluentes de los tanques spticos ser mucho mayor que la concentracin que la concentracin de orgnicos en el efluente de las lagunas. Entre ms alta sea la concentracin en los efluentes de los tanques spticos se necesitarn mayores periodos de retencin en el humedal de flujo sub superficial para logar la calidad deseada en los efluentes.

CONFORMACIN DE UN HAFSS El HAFSS consiste en un lecho de estructura de piedra estratificada, un instrumento afluente que introduce las aguas residuales en forma distribuida y un instrumento efluente de recoleccin, en el extremo opuesto del lecho, para recoger y descargar el efluente tratado del lecho. Tambin se puede utilizar vegetacin en su forma de plantas, las que se colocan estratgicamente en la superficie del lecho de piedras.Segn U.S. EPA- Regin 6, (1993), la profundidad del lecho de piedra ha sido normalmente de 24 a 30 (61 a 76.2 cm). Existe alguna evidencia que indica que la profundidad del lecho puede ser de 18 (47.5cm) y posiblemente evitar as condiciones anaerbicas en el fondo o cerca del lecho.

El instrumento del afluente es tpicamente un tubo plstico perforado o con ranuras que se extiende a travs de lo ancho del lecho para distribuir el flujo a travs de lo ancho del sistema. Se recomienda que el tubo est ubicado ya sea sobre la parte superior o bien cerca de la parte superior del lecho de piedra. Es muy importante el diseo del tubo afluente, ya que es necesario que el flujo se distribuya uniformemente a travs de lo ancho del lecho.

El instrumento de efluente de recoleccin es generalmente un tubo plstico perforado o con ranuras que se extiende a travs de lo ancho del lecho para que recoja el efluente en forma uniforme. Se recomienda que el tubo de salida que esta al extremo del efluente del humedal, tenga la capacidad de ajustar la elevacin, la cual permita que se aumente o disminuya el nivel del agua en el lecho de piedra.

Figura 06: Vista en planta de HAFSS horizontal.

Fuente: U.S. EPA- Regin 6, 1993.

Figura 07: seccin transversal tpico de HAFSS tpico

Fuente: U.S. EPA- Regin 6, 1993.

REQUISITOS PARA EL DISEO DEL HAFSS (U.S. EPA, 1993) Determinar las condiciones existentes (DBO, SST del afluente, temperatura promedio de las aguas residuales en el invierno, promedio del flujo diario del afluente. Determinar la calidad deseada del efluente (DBO y SST). Seleccionar la profundidad del lecho (se sugiere un mximo de 2 pies o 0.62m de la estructura del filtro), tipo de estructura y tamao (use una roca dura e insoluble de 2-5 pulgadas de dimetro). Seleccione un valor para los espacios vacos dentro de la estructura de roca. n= 0.35 si se usan plantas n= 0.45 si no se usan plantas Una proporcin inicial de largo ancho del humedal de flujo sub superficial debe ser seleccionada basndose en el rea calculada para alcanzar la reduccin deseada de DBO. Se sugiere que inicialmente se seleccione una proporcin de largo ancho de 2:1. La proporcin final global del largo-ancho depender de los factores hidrulicos. Calcular el rea de la superficie necesaria utilizando la ecuacin de eliminacin de DBO de primer orden que se presenta:AS = (L)(W) = Q [ln (Co/Ce] + Ktdn .. (Ecuacin I)

Kt = K20 () = KT-20CK20 = 1.104 = 1.06En donde:AS = rea de superficie del humedal de flujo sub superficialL= Longitud (Pie) [m]W= Ancho (Pie) [m]Q = Flujo (Pies3/da) [m3/da]Co = DBO afluente (mg/l)Ce = DBO efluente (mg/l)Kt = Proporcin de la constante de temperatura de aguas residuales T (C)K20=Proporcin de la constante de temperatura de aguas residuales T=20Cd= Profundidad promedio del agua en el filtro (Pie) [m]n= Porosidad de la estructura de filtro (% como decimal)

Despus de determinar el rea de la superficie y las dimensiones correspondientes basadas en la proporcin inicial de largo-ancho, use la ecuacin de Darcy para determinar la capacidad del diseo para conducir el flujo a travs del humedal de flujo sub superficial.Q= KSAS. (Ecuacin II)

En donde:Q= Flujo capaz de pasar a travs del humedal de flujo sub superficial (Pies3/da) [m3/da] KS = Conductividad hidrulica de una unidad de rea de la estructura (para una estructura de 2 5 pulgadas (50.8 127 mm). KS = 328,100 Pies3/ Pies2/da [100,000m3/m2/da] (se sugiere usar 0.3 KS como factor de seguridad) S= Gradiente hidrulico de la superficie del agua en el sistema (d/L) (se sugiere usar 0.1 del mximo de S como un factor de seguridad) A=rea transversal del humedal de flujo sub superficial (Pies2) [m2]

Si Q en la Ecuacin II, no es igual o excede el flujo del diseo, la proporcin largo-ancho debe ajustarse para disminuir la longitud mientras se aumenta el ancho para mantener el rea de la superficie determinada por la Ecuacin I. Se repite este proceso hasta que el flujo del diseo sea menor o igual al flujo determinado por la Ecuacin II.

Nota: Siempre que se ajusta la proporcin de largo-ancho, se debe revisar la capacidad hidrulica del flujo con la Ecuacin de Darcy (Ecuacin II).

En algunos casos las instalaciones grandes necesitarn un ancho mayor que el largo. En estos casos, se sugiere que el filtro se divida en varias unidades de filtros ms pequeas para que individualmente cada filtro sea ms largo que ancho. Esto ayudara a prevenir un corto circuito dentro del filtro.

2.2.7. FILTRO DE FLUJO ASCENDENTESegn OPS/CEPIS (2004), la filtracin ascendente presenta la ventaja de que el agua afluente escurre en el sentido en que los granos del medio filtrante disminuyen de tamao, lo que hace posible que todo el medio filtrante, constituido por arena, sea efectivo en la remocin de partculas suspendidas.

Aunque en la filtracin ascendente de agua decantada las carreras de filtracin resultan ms largas si se las compara con la filtracin descendente en lecho de arena, la carga hidrulica necesaria aguas arriba de los filtros y el mayor espesor de la capa han limitado mucho el uso de la filtracin ascendente.

La aplicacin ms ventajosa de este tipo de unidades es la filtracin directa, en la que los productos qumicos se aplican y dispersan en el agua cruda antes de la filtracin. En seguida, el agua es conducida a los filtros por la parte inferior.Este tipo de unidades estn siendo muy utilizadas en algunos pases de Europa, deAmrica del Sur y de Centroamrica.

Las principales caractersticas comunes a estas unidades son las siguientes:a) Tasa de filtracin: 120 a 200 m3/m2/da.b) Fondo de los filtros: tipo Leopold, tuberas perforadas y placas perforadas son los ms comunes.c) Distribucin de agua a los filtros: caja provista de vertederos, de la cual parten tuberas individuales o tuberas individuales provistas de medidores y reguladores de caudal.A continuacin se muestra el diseo de un filtro de flujo ascendente de tasa constante con fondo de placas perforadas:

Figura 08: Esquema de un filtro de flujo ascendente y tasa constante

Fuente: OPS/CEPIS, 2004.

2.2.8. CARACTERISTICAS MORFOLGICAS DE LAS ESPECIES VEGETALES ESTUDIADASLas especies vegetales consideradas fueron elegidas tomando en cuenta sus propiedades para el tratamiento de lixiviados segn investigaciones sobre biorremediacin realizadas en otros pases mencionadas anteriormente. A esto se suma el hecho de que son plantas nativas que se desarrollan en nuestro medio con relativa eficacia.A. El Tomate (Segn UNA - La Molina,2000) Sinnimo: jitomate. Nombre cientfico: Lycopersicon esculentum Mill. Familia: Solanaceae. Origen: Andino (Mxico Per). Ciclo de vida: Anua. Tamao de planta: Altura: 0.50 0.80m. Dimetro: 1.0 1.5m. Clima: Clido.Temperatura ptima: 18-28C.Susceptible a heladas.Baja humedad relativa favorece al cultivo. poca de siembra: Todo el ao. Tipo de siembra: Directa. Trasplante: plntulas con 4 4 hojas verdaderas. Cantidad de semilla: 04 0.6 kg/ha. Suelos: Ricos en materia orgnica y bien drenados. Moderadamente tolerante a la acidez y salinidad. PH ptimo: 5.5 6.8. Periodo de cosecha: 80 120 das despus de la siembra. Rendimiento: 50 000 80 000 kg/ha. Valor nutricional: Rico en vitamina C.

B. La Mostaza (segn NatureGate) Nombre cientfico: Brassica nigra. Familia: Brassicaceae. Origen: Regin este del Mediterrneo. Ciclo de vida: Anual. Altura: 40-80 cm. Base del tallo a medias ramificada, ramas bastante erectas, de color azulado, parte inferior pilosa, parte superior glabra. Flor: color amarillo, 4 ptalos. Hojas: Alternas, pecioladas. Fruto: Vaina con muchas semillas. Perodo de floracin: junioseptiembre. Tipo de siembra: Directa. Partes tiles:Semillas. Propiedades:Txicas, excitantes, antiescorbticas, aperitivas, salivares, rubefacientes.

C. La Alfalfa (Segn InfoAgro.com)-Nombre cientfico: Medicago sativa.-Familia: leguminosas.-Origen: Asia Menor y sur del Cacaso, abarcando pases como Turqua, Irak, Irn, Siria, Afganistn y Pakistn.- Raz principal: pivotante, robusta y muy desarrollada (hasta 5 m. de longitud) con numerosas races secundarias.- Tallo: delgado, erecto y muy consistentes, muy adecuada para la siega- Hojas: trifoliadas, aunque las primeras hojas verdaderas son unifoliadas. Los mrgenes son lisos y con los bordes superiores ligeramente dentados.- Flores: color azul o prpura, con inflorescencias en racimos que nacen en las axilas de las hojas.- Fruto: es una legumbre indehiscente sin espinas que contiene entre 2 y 6 semillas amarillentas, arrionadas y de 1.5 a 2.5 mm de longitud.- Propiedades:fuente natural de protenas, fibra, vitaminas y minerales.- Usos: ganadera intensiva, limitador y reductor de la erosin y de ciertas plagas y enfermedades de los cultivos que le siguen en la rotacin.- Temperatura media anual: 15 C. Rango ptimo segn las variedades de 18-28 C.- PH ptimo: 7.2- Salinidad: muy sensible a la salinidad, cuyos sntomas comienzan con la palidez de algunos tejidos, disminucin del tamao de hojas y finalmente la parada vegetativa con el consiguiente achaparrado. El incremento de la salinidad induce desequilibrios entre la raz y la parte area. Tipo de suelos:Suelos profundos y bien drenados, aunque se cultiva en una amplia variabilidad de suelos. Los suelos con menos de 60 cm. de profundidad no son aconsejables para la alfalfa. poca de siembra: En regiones clidas y praderas de secano la siembra se realizar en otoo, pues el riesgo de heladas tempranas es muy reducido; adems la planta desarrolla su sistema radicular, almacena las reservas y a partir de la primavera siguiente la explotacin est en un nivel alto de produccin.Se aconsejan las siembras primaverales en zonas fras de secano.En cultivos de regado la siembra se realizar en primavera, aun teniendo en cuenta que su mayor inconveniente es la presencia de malas hierbas.

D. El Maz (Segn InfoAgro.com) Nombre cientfico: Zea mays. Familia: Gramneas. Origen: Mxico. TalloEs simple erecto, puede alcanzar los 4 metros de altura, es robusto y sin ramificaciones. No presenta entrenudos y si una mdula esponjosa si se realiza un corte transversal. HojasLas hojas son largas, de gran tamao, lanceoladas, alternas, paralelinervias. Se encuentran abrazadas al tallo y por el haz presenta vellosidades. Los extremos de las hojas son muy afilados y cortantes. RacesLas races son fasciculadas y su misin es la de aportar un perfecto anclaje a la planta. En algunos casos sobresalen unos nudos de las races a nivel del suelo y suele ocurrir en aquellas races secundarias o adventicias. ClimaTemperatura de 25 a 30C. Requiere bastante incidencia de luz solar y en aquellos climas hmedos su rendimiento es ms bajo. Para que se produzca la germinacin en la semilla la temperatura debe situarse entre los 15 a 20CEl maz llega a soportar temperaturas mnimas de hasta 8C y a partir de los 30C pueden aparecer problemas serios debido a mala absorcin de nutrientes minerales y agua. Para la fructificacin se requieren temperaturas de 20 a 32C. RiegosEl maz es un cultivo exigente en agua en el orden de unos 5 mm al da. SueloEl maz se adapta muy bien a todos tipos de suelo pero suelos conpHentre 6 a 7 son a los que mejor se adaptan. Tambin requieren suelos profundos, ricos en materia orgnica, con buena circulacin del drenaje para no producir encharques que originen asfixia radicular.

2.2.9. BASES LEGALES1. Ley N 28611: Ley General del Ambiente.2. Decreto Legislativo N 1055, D.L. que modifica la Ley N 28611, Ley General del Ambiente.3. Ley 26842: Ley General de Salud.4. Ley N 27314, Ley General de Residuos Slidos.5. Decreto Supremo N - 2009- MINAM: Lmites Mximos Permisibles (LMP) de Efluentes de Infraestructuras de Residuos Slidos.6. Decreto Supremo 002-2013-MINAM: Estndares de Calidad Ambiental (ECA) para suelo.7. Ley del Sistema Nacional de Gestin Ambiental N 28245.8. Ley Orgnica de Municipalidades N 27972.9. Proyecto: Reglamento para el Diseo, Operacin y Mantenimiento de Infraestructuras de Disposicin Final de Residuos Slidos del mbito Municipal.

2.2.10. LMITES MXIMOS PERMISIBLES (LMP) DE EFLUENTES DE INFRAESTRUCTURAS DE RESIDUOS SLIDOSSegn el Decreto Supremo N - 2009- MINAM, en el artculo 3 establece la aprobacin de los lmites mximos permisibles (LMP) para la descarga de efluentes lquidos de tratamiento de residuos slidos y lixiviados de rellenos sanitarios y de seguridad, los cuales se muestran en el Tabla siguiente:

Tabla 10: LMP para descarga de efluentes lquidos de tratamiento de residuos slidos y lixiviados en rellenos sanitarios y de seguridad.ParmetrosUnidadLMPMtodo de ensayo

IGenerales

1pH6,5 8,5APHA 4500-H+ - B Pg. 4-90 a 4-9421 edicin

2Slidos Totales enSuspensinmg/L30APHA 2540-D Pg. 2-58 a 2-5921 edicin

IIOrgnicos

3DQOmg/L120EPA Method 410.1 600/4-79-020REVISED MARCH

4DBOmg/L20APHA -AWWA-WEF 5210 B. 21st edition

5Hidrocarburos Totalesde Petrleo10DIN EN ISO 9377-2. Julio 2001

IIIInorgnicos

6Amonio (como N)mg/L10

7Arsnico totalmg/L0,1APHA 3114-C Pg. 3-37 a 3-3821 edicin

8Cadmio totalmg/L0,1APHA 3111-B, Pg 3-17 a 3-19, 21st Edition.

9Cobre totalmg/L0,5APHA 3111-B Pg. 3-17 a 3-1921 edicin

10Cromo VI (*)mg/L0,1Standard Methods for theexamination of water and wastewaterAPHA-AWWA-WEF. 3500 Cr-B 21 st Edition

11Hierro totalmg/L2APHA 3111-B Pg. 3-17 a 3-1921ava edicin

12Mercurio totalmg/L0,01APHA 3112-B Pg. 3-23 a 3-2421ava edicin

13Plomo totalmg/L0,5APHA 3111-B Pg. 3-17 a 3-19 21 edicin

14Zinc totalmg/L0,5APHA 3111-B Pg. 3-17 a 3-1921 Edicin

Fuente: Decreto Supremo N 001 - 2009- MINAM.

CAPTULO III

HIPOTESIS

3.1. HIPTESIS3.1.1. FORMULACIN DE LA HIPTESIS La hiptesis planteada para la presente investigacin es:La fitorremediacin c