Embed Size (px)
Citation preview
1
Pozos sépticos en el departamento del Quindío y solución alternativa con humedales
subsuperficiales
Tesis de Ingeniería Ambiental
Universidad de los Andes, Bogotá
Daniel Camilo Naranjo Agudelo
Bogotá, Colombia
2019
2
CONTENIDO
INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................. 3
ANTECEDENTES ................................................................................................................................... 5
CONTEXTO .......................................................................................................................................... 6
ANÁLISIS ............................................................................................................................................ 12
Deficiencias en el proceso adoptado por la CRQ ......................................................................... 13
Visión estatal sobre los sistemas de tratamiento de aguas residuales domésticas en zonas
rurales ........................................................................................................................................... 14
Contaminación de las aguas subterráneas .................................................................................. 15
Recolección de información de los sistemas de tratamiento en zonas rurales ......................... 16
Efectividad de los sistemas de tratamiento de humedales artificiales de flujo subsuperficial . 16
CONCLUSIONES ................................................................................................................................. 18
Referencias ....................................................................................................................................... 19
3
INTRODUCCIÓN
A lo largo de la historia de la humanidad, se han presentado diversidad de herramientas,
inventos y tecnologías que permitieron desarrollar la sociedad actual. Algunos de estos
avances permitían disminuir el número de muertes por enfermedades, depredadores y
cualquier otra circunstancia que obstaculizará alcanzar una mayor longevidad. Algunos de
estos inventos se podrían mencionar como lo son: la dominancia del fuego para la cocción
de alimentos, implementación de vacunas, herramientas de trabajo, entre otros. Cabe denotar
que uno de los grandes aprendizajes que tuvo el ser humano en su historia fue el siempre
estar alejados de sus propias heces; pues desde tiempos tempranos se aprendió
(empíricamente) que la mayor cantidad de enfermedades que afectan a la humanidad
provienen de nuestros propios residuos (materia fecal). Un claro ejemplo de este aprendizaje
se obtuvo a través de una de las epidemias más grandes de la historia de la humanidad,
sucedida en Europa en el siglo XIV: La peste Negra. El factor fundamental de la proliferación
de la peste negra fue la acumulación de materia fecal cerca a las viviendas de dicha época,
ya que estos lugares de acumulación de excreta permitían un ambiente ideal para el
crecimiento y alimento de las ratas, vectores de la bacteria Yersinia pestis, responsable de la
muerte de más de 25 millones de personas solo en Europa. (Serrat, s.f.)
De cara a esta problemática, las civilizaciones pasadas buscaron opciones de higiene dando
paso a las estructuras de transporte y tratamiento (iniciales) como alcantarillados y pozos de
almacenamiento de materia fecal. Hoy en día aún se encuentran dichas construcciones, como
lo son los alcantarillados de Roma, los cuales permitían extraer rápidamente las aguas
residuales generadas en la ciudad hacia las afueras y lejos de cualquier contacto con la
población. Esto permitía un mejor control de las posibles enfermedades y vectores que se
podían propagar rápidamente en medios contaminados. De este modo, la historia inicial del
tratamiento de las aguas residuales proviene de la necesidad de mejorar las condiciones de
salud pública, es decir, una necesidad vital para el desarrollo de la sociedad. No obstante, el
panorama actual ya no se centra únicamente en tratar las aguas residuales para mejorar estas
condiciones de salubridad, sino que también existen nuevas implicaciones de gran
importancia como lo son las ambientales.
Hoy la mayoría de las ciudades del mundo cuentan con redes de alcantarillado para el
transporte de excretas y de plantas de tratamiento de aguas residuales, que permiten controlar
todos los impactos negativos que estos tipos de residuos podrían generar. Sin embargo, estas
grandes y complejas estructuras solo son posibles de realizar en lugares con altas densidades
poblacionales, es decir, las ciudades. Esto debido al necesario cierre financiero que debe tener
todo proyecto de ingeniería, logrando suplir su financiación debido a la cantidad de personas
servidas y su cercanía. Para las demás zonas con baja densidad poblacional, como lo son las
viviendas rurales dispersas, es necesario utilizar sistemas de tratamiento in situ para el control
de la materia orgánica generada. Uno de los principales y más utilizados sistemas de
4
tratamiento de aguas residual doméstica para este tipo de viviendas son los tanques sépticos
o pozos sépticos, los cuales funcionan a través de un tratamiento biológico anaerobio con
baja producción de lodos.
Los pozos sépticos son los sistemas más recomendados para el tratamiento de aguas
residuales domésticas en zonas rurales, debido a su fácil construcción y su bajo costo de
implementación y operación, adicionalmente, debido a que es uno de los sistemas de
tratamiento más utilizados ya existen en el mercado compañías que se encargan de vender
pozos prefabricados, lo que implica menores tiempos de construcción y menores costos de
transporte hasta el sitio de implantación. para este tipo de aguas residuales domésticas. Estos
tanques incluso son recomendados por el reglamento técnico de agua potable y saneamiento
básico colombiano RAS, el cual expone una guía del diseño de este tipo de tratamiento de
agua residual. Cabe mencionar que la definición dada por el RAS de pozos séptico es un:
“Sistema individual de disposición de aguas residuales para una vivienda o conjunto de
viviendas; combina la sedimentación y la digestión. Los sólidos sedimentados acumulados
se remueven periódicamente y se descargan normalmente en una instalación de tratamiento”
(RAS, 2017). Los pozos sépticos han tenido diversidad de variantes en sus diseños, sin
embargo, han mantenido la esencia de un componente de sedimentación y tratamiento
anaerobio, que requiere poco volumen debido a su aplicación en zonas rurales dispersas, en
el cual el mantenimiento es fácil de realizar y no muy frecuente.
No obstante, se han encontrado diversas problemáticas en los pozos sépticos que afectan no
solo a eficiencia en la remoción de materia orgánica, sino que también tienen impactos
ambientales negativos, entre las cuales se encuentran: Aumento de riesgo de eutrofización de
cuerpos de aguas cerca de las bocatomas (Withers, Javie, & Stoate, 2011); falta de
mantenimiento y remoción de lodos, lo que genera muerte de los microorganismos
encargados de la digestión en estas estructuras, impidiendo que este proceso se pueda realizar
periódicamente (Butler & Judy, 1995); por otra parte, se tiene que sobre estos sistemas se
realiza muy poco o ningún mantenimiento, convirtiendo los sistemas de tratamiento en
simples sistemas de almacenamiento (Butler & Judy, 1995). Debido a esto, el presente texto
evaluó, de forma preliminar, el estado actual de los pozos sépticos en el departamento del
Quindío, para justificar la posible implementación de nuevas estrategias de actualización y
mejoramiento de estos sistemas para mejorar la calidad de vida de quienes hacen uso de ellos.
En este análisis se evaluaron las problemáticas de contaminación de aguas subterráneas por
la influencia de una alta densidad de sistemas de pozos sépticos, basado en investigaciones
realizadas en zonas con características similares al Quindío y extrapolando dicha información
a este departamento, además del enfoque actual y futuro que tienen las entidades
gubernamentales sobre este tipo de sistema de tratamiento; y finalmente se plantean
mecanismos de solución que permitan la eficiente remoción de contaminantes
convencionales, tanto para sistemas ya construidos como para nuevos proyectos.
5
ANTECEDENTES
Con el fin de conocer acontecimientos históricos relacionados con la construcción y
mantenimiento de pozos sépticos, se realizó una búsqueda de los sucesos relacionados con
pozos sépticos en la gobernación del Quindío, el comité de cafeteros y la Corporación
Autónoma del Quindío, para el periodo de tiempo comprendido entre los años 90 y el 2019,
como se presenta a continuación:
• Federación Nacional de Cafeteros:
1) En los años 90, con ayuda del Fondo de Protección y de Recuperación del Medio
Ambiente, apoyó la construcción de sistemas de tratamiento de aguas residuales
domésticas en los predios rurales ubicados aguas arriba de la bocatoma de la ciudad
de Armenia (municipio de Salento). Se construyeron 3000 sistemas de tratamiento de
aguas residuales en todo el departamento. No fue posible tener la copia detallada de
esta información ya que no reposa físicamente en la institución debido a prescripción
del proyecto. (Federación Nacional de Cafeteros del Quindío, 2019)
• Contratos de la gobernación del Quindío:
1) Construcción de 1058 pozos sépticos en el sector rural de los municipios del
departamento del Quindío en el año 2012. El costo del proyecto fue de
$5.546’420.000, realizado por la gobernación del Quindío y Empresas Públicas del
Quindío.
2) Mejoramiento y/o mantenimiento de sedes educativas priorizadas en el departamento
del Quindío en el año 2018. Municipio de Genova, Hojas Anchas sede Barcelona y
las sedes educativas priorizadas del Quindío. Costo de contrato de $309.999.993, con
número de contrato INF011-CONTRATODEOBRA-2018.
3) Mejoramiento y/o mantenimiento de sedes educativas priorizadas en el departamento
del Quindío en el año 2019, a través de la limpieza y mantenimiento de los sistemas
sépticos en diferentes instituciones educativas rurales del departamento del Quindío.
Costo del contrato de $452.675.000 con número de contrato SA064-INF061-OBRA-
2019.
6
• Corporación Autónoma Regional del Quindío:
1) Encargada de otorgar la licencia de sistemas de tratamiento de pozos sépticos.
Además, es la entidad responsable de realizar el seguimiento en la adecuada
operación de cada una de las licencias otorgadas a cada predio solicitado. Debido a
estas funciones, para poder obtener más información acerca del seguimiento de una
licencia es necesario tener el número de la licencia del sistema de tratamiento.
CONTEXTO
En primer lugar, es importante destacar que las entidades que realizan el seguimiento de los
pozos sépticos en Colombia son las Corporaciones Autónomas Regionales, las cuales
expiden los permisos o licencias de vertimientos y/o construcción de estos sistemas de
tratamiento de acuerdo con los lineamientos necesarios que estipula el decreto 1076 del 2015
y el decreto 050 del 2018. El plan de seguimiento que realiza la corporación autónoma
regional del Quindío (CRQ) se limita a realizar por lo menos dos visitas a las licencias
otorgadas de los sistemas de tratamiento de agua residual doméstica. Estas visitas se realizan
por lo menos al inicio del permiso y en la mitad de la vida útil al cual fue otorgado la licencia
(usualmente 10 años). Es importante mencionar que en una entrevista realizada al líder de
vertimientos de la CRQ, se identificó que no existe una lista de chequeo para la revisión de
los parámetros a evaluar del sistema de tratamiento, es decir, todas las visitas de revisión a
las licencias de pozos sépticos se basan en un análisis cualitativo de lo otorgado en la licencia
y lo realmente realizado en el predio (longitudes, ubicación del sistema, materiales, volumen
del tanque) (Anónimo, Líder de vertimientos de la CRQ, 2019). Además, se hizo énfasis en que
casi nunca se realiza una muestra ni de los lodos y ni del agua presente en el sistema para un
posterior análisis en laboratorio de los parámetros fisicoquímicos (DQO, COT, DBO5), a
excepción de un requerimiento especial de realizar dicho análisis.
Cabe aclarar que los pozos sépticos han cambiado de diseño a lo largo del tiempo, siendo en
sus inicios diseños de tanques excavados en tierra donde se almacenaban toda la materia fecal
humana sin ningún tratamiento biológico (letrinas). Una vez estas excavaciones en tierra se
llenaban de materia fecal y agua, se procedía a construir uno nuevo y así sucesivamente para
todas las casas en zonas rurales. Posterior a esto, se empezaron a construir los pozos sépticos
en mampostería y concreto, los cuales tenían un componente de remoción de sólidos
suspendidos, seguido de un proceso anaerobio y finalmente un tratamiento aerobio. Este
último se presentaba en los campos de infiltración, hoy en día no muy comunes debido a la
colmatación y poco mantenimiento realizado a estos sistemas. En la entrevista realizada al
líder de vertimientos de la Corporación Autónoma Regional del Quindío, se encontró que los
7
pozos sépticos de carácter doméstico tienden a tener una mayor influencia en la
contaminación del suelo y de las aguas subterráneas en comparación de la contaminación
presente en las aguas superficiales (Anónimo, Líder de vertimientos de la CRQ, 2019). Esto se
debe a que no todas las viviendas se encuentran ubicadas cerca de un río, quebrada o algún
cuerpo de agua superficial, en el cual es posible verter los efluentes del tanque.
En la misma entrevista, se identificó una importante problemática en cuanto a la saturación
por los trámites para licencias de sistemas de pozos sépticos para el tratamiento de aguas
residuales domésticas solicitadas diariamente a la corporación. Esto ya que al año se reciben
más de 1300 solicitudes de este tipo, es decir, casi 5 solicitudes de permisos de sistemas de
tratamiento al día en jornada laboral. Adicionalmente, el líder explica que los impactos de
contaminación de este tipo de vertimientos son mínimos en comparación de otras solicitudes
mucho más robustas, pero de igual forma saturan los procesos llevados a cabo dentro de la
corporación.
Por otra parte, en el Plan Nacional de Desarrollo 2018-2022, en el segundo objetivo
encargado de “adelantar acciones que garanticen la gobernanza comunitaria y la
sostenibilidad de las soluciones adecuadas de agua potable, manejo de aguas residuales y
residuos sólidos para incrementar la cobertura, continuidad y la calidad del servicio en zonas
rurales y PDET.” (PND, 2019), se tuvo en cuenta la modificación de las cargas para algunos
trámites de licencias para las corporaciones autónomas regionales, en específico, para
aquellas que soliciten vertimientos y/o sistemas de tratamiento de aguas residuales
domésticas como los pozos sépticos. Sin embargo, cabe aclarar que dicha disminución de
cargas hacia la entidad regulatoria ambiental no exime a la población de no realizar ninguna
implementación de algún tipo de tratamiento in situ de agua residual, ya que dentro de las
funciones de la corporación es vigilar el cumplimiento de la protección ambiental, es decir,
vigilar para que se realice un adecuado tratamiento de las aguas residuales. El Plan Nacional
de Desarrollo 2018-2022 asegura que:
“MinVivienda gestionará, ante las entidades competentes, las reformas normativas
requeridas en materia de flexibilización de trámites ambientales en temas relacionados con
concesiones y permisos de vertimiento, la vigilancia diferencial de calidad del agua,
racionalización de trámites de constitución y registro de comunidades organizadas.
Adicionalmente, la SSPD podrá efectuar la toma de muestras y contratar un laboratorio para
el análisis de estas, cuando se requiera, para el cumplimiento de sus funciones.” (Plan
Nacional de Desarrollo, 2018)
Por otra parte, se realizó una entrevista al líder de saneamiento básico del departamento del
Quindío, quien además ha trabajado más de 10 años como profesional independiente en la
construcción de sistemas de tanques sépticos para viviendas rurales dispersas, quien aseguró
que la situación en el tratamiento de las aguas residuales en el departamento es un poco
preocupante, pues tan solo 4 de los 12 municipios del Quindío cuentan con Plantas de
Tratamiento de Aguas Residuales. Incluso, el panorama es mucho más preocupante para la
8
zona rural, pues muchas veces los dueños de los pequeños predios no poseen la suficiente
solvencia económica para la construcción de estos tipos de sistemas de tratamiento para zonas
rurales (Anónimo, Líder de Saneamiento Básico del Departamento del Quindío, 2019).
Además, en dicha entrevista se tiene en cuenta la modificación del decreto 1076 del 2015 por
el decreto 050 del 2018, en el cual estipula todos los requerimientos necesarios para la
construcción de pozos sépticos y vertimientos de aguas tratadas en la matriz suelo.
Ahora bien, el panorama de los sistemas de tratamiento de agua residual doméstica en zonas
rurales es considerablemente positivo, pues existe una alta inversión en la construcción y la
periódica revisión de estos sistemas. Sin embargo, existen investigaciones que exponen otros
tipos de problemas relacionados con estos sistemas de tratamiento. Por ejemplo, de acuerdo
con la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA), existe un alto potencial
de contaminación de aguas subterráneas en zonas donde hay una alta densidad de sistemas
de pozos sépticos; siendo esta cifra de 40 sistemas por cada milla cuadrada o 1 sistema por
cada 6.5 hectáreas (Yates, 1985). Esta asociación entre la densidad de los sistemas de pozos
sépticos y la alta contaminación de las aguas subterráneas se presentan en diversos lugares
del mundo, pues existen gran cantidad de investigación que correlacionan estas dos variables.
A continuación, se presenta algunas de estas investigaciones:
La primera corresponde a una investigación realizada por la universidad de Arizona, en
donde se explica que la mayor cantidad de contaminación de aguas subsuperficiales se debe
a las fugas presentes en los pozos sépticos de las viviendas de las zonas rurales. Además,
estos sistemas de tratamiento corresponden a la fuente de mayor contaminación de aguas
subsuperficiales con un aporte de 800.000 millones de galones de lodos de aguas residuales
para el año 1985 (Yates, 1985). En tabla Tabla 1 se aprecia los porcentajes de enfermedades
derivadas de las fugas del 45% de los sistemas sépticos evaluados; en donde el porcentaje de
mayor influencia corresponde a las enfermedades gastrointestinales agudas. Además,
aproximadamente 1200 personas de una ciudad de 6500 personas desarrollaron
gastroenteritis aguda, probablemente debido a la presencia de Shigella sonnei en un periodo
de dos meses; en donde un análisis de epidemiologia tuvo una alta asociación con el consumo
de agua del grifo (Yates, 1985). En dicha investigación se encontró concentraciones
considerables de patógenos, cloro y nitratos (mayor a 45 mg/L) en las aguas subterráneas de
algunas zonas rurales con altas densidades de sistemas de pozos sépticos en estados como
Massachusetts, Carolina del Norte, Nueva York y Nuevo México. Adicionalmente, se
presenta una estrecha correlación entre la alta densidad de los sistemas de pozos sépticos y
la presencia de contaminantes en las aguas subterráneas.
9
Tabla 1. Porcentaje de enfermedades derivadas de las fugas de los sistemas sépticos. fuente: Marylynn
Enfermedad Brotes (%)
Enfermedad gastrointestinal aguda 55
Envenenamiento químico 11
Giardiasis 11
Shigellosis 8
Hepatitis A 6
Samonellosis 3
Gatroenteritis viral 2
Fiebre Tifoidea 2
Gastroenteritis tóxica por E. Coli <1
Gastroenteritis tóxica por Campylobacter <1
Otro ejemplo es la investigación realizada para la Fundación de Investigación Médica de
Marshfield y el departamento de pediatría en la clínica de Marshfield, la cual correlacionó la
contaminación de las aguas subterráneas con una alta densidad de pozos sépticos, generando
enfermedades diarreicas agudas en niños de 1 a 19 años en la ciudad de Wisconsin central.
En esta investigación se evaluó el riesgo de la relación existente entre la alta densidad de
sistemas de pozos sépticos con la generación de enfermedades diarreicas agudas, a través de
la toma de muestras de pozos sépticos para detectar patógenos bacterianos e indicadores de
la calidad sanitaria del agua. De esta forma, el análisis de riesgo realizado obtuvo valores de
un incremento en el 8% de los casos de niños con diarrea viral para cada sistema de pozo
séptico adicional por cada 16 hectáreas, y del 22% de los casos de niños con diarrea
bacteriana para cada sistema de pozo séptico adicional por cada 16 hectáreas (A. Norchardt,
Po-Huang, Edna, & Edward, 2003).
Cabe destacar que además de las consecuencias para la salud de las personas en zonas rurales,
la mala utilización de pozos sépticos también implica un grave riesgo para el ecosistema de
las zonas afectadas. Uno de estos riesgos es la eutrofización que se ha identificado en cuerpos
de agua cercanos a tanques sépticos con escaso mantenimiento en ciudades europeas debido
a la emisión de nutrientes de estos sistemas de tratamiento (Withers, y otros, 2012). Algunos
de los agravantes de la problemática encontrados en la investigación de Withers fueron el
bajo mantenimiento de los pozos y la presencia de suelos permeables que facilitaban el
transporte de nutrientes a cuerpos de agua superficiales y subterráneos cercanos al tanque
séptico. Ambas condiciones se encuentran presentes en el departamento del Quindío, donde
incluso el mantenimiento no solo es pobre, sino que es inexistente, agravando incluso más
las posibles consecuencias derivadas de la utilización de este tipo de sistemas. Aunque la
eutrofización fue determinada de manera cualitativa en la investigación de Withers de 2012,
este mismo autor cuantificó el impacto de los pozos sépticos en la eutrofización en otro
estudio del 2011, donde se midieron las concentraciones de nitritos, nitratos, amonio, entre
otros, en cuerpos de agua cercanos a las estructuras de estudio. De esta última investigación
10
se concluyó que aguas debajo de los pozos sépticos, las concentraciones de contaminantes
podían aumentar hasta en 800%, evidenciando el impacto negativo sobre la calidad del agua
y sobre el ecosistema de la zona (Withers, Jarvie & Stoate, 2011).
A pesar de los impactos negativos de los tanques sépticos, estos siguen siendo uno de los
sistemas de mayor utilización, especialmente en zonas rurales. Parte del éxito de los pozos
sépticos radica en la relativamente buena eficiencia de remoción de materia orgánica, cercana
al 83% (Adhikari & Lohani, 2019), valores que son aceptables para implementar en zonas
rurales, aunque es preciso señalar que dichas eficiencias fueron mediadas en condiciones
ideales de laboratorio, sin tener en cuenta el desgaste de los sistemas de tratamiento. Por otra
parte, y tal vez de manera más relevante, la implementación de estos sistemas resulta ser la
menos costosa y más rápida, por lo que es óptima su utilización en zonas rurales donde no
existen sistemas de alcantarillado y donde generalmente habita la población de más bajos
recursos económicos, especialmente en países como Colombia y particularmente en
departamentos como el Quindío.
Sin embargo, existen otros sistemas de tratamiento de aguas residuales para zonas rurales
diferentes a los pozos sépticos, los cuales se han encontrado mejores eficiencias de remoción
de cargas orgánicas. Algunos de estos sistemas alternativos son los humedales
subsuperficiales, los cuales han tenido muy buenos resultados para tratamientos de aguas
residuales en zonas rurales dispersas. En la investigación realizada por el Departamento de
Ingeniería Sanitaria y Ambiental de la Universidad Federal de Santa Catarina se evaluó la
implementación de un sistema combinado entre un tanque séptico seguido de un humedal
especificado como zona radicular. Esta investigación se realizó en Brasil ya que al menos el
5% de la población rural de Brasil poseen un sistema de tratamiento de excretas, utilizando
específicamente un sistema de pozos sépticos; por lo cual es necesario evaluar alternativas
que faciliten la implementación de nuevas metodologías de sistemas de tratamiento de aguas
residuales (S. Philippi, H. R. da Costa, & H. Sezerino, 1999). La distribución del sistema de
tratamiento adoptado para la evaluación de la alternativa es:
Figura 1. Estructura del sistema tratamiento de agua residual. Fuente: (S. Philippi, H. R. da Costa, & H. Sezerino, 1999)
11
Figura 2. Sección transversal de la zona radicular (humedal). Fuente: (S. Philippi, H. R. da Costa, & H. Sezerino, 1999)
Dentro del sistema analizado, se utilizó un tanque séptico de 5 m3, con una altura de lodos
ente 0.5 y 0.6 metros, en un periodo de análisis de 550 días. Los resultados obtenidos en las
eficiencias de remoción de los parámetros fisicoquímicos convencionales, de 12 periodos de
observación, para este sistema mixto de tratamiento de aguas residuales en el punto 2 y punto
3 se expone a continuación:
Tabla 2. Eficiencias de remoción de parámetros fisicoquímicos del sistema de tratamiento mixto. Fuente (S. Philippi, H.
R. da Costa, & H. Sezerino, 1999)
Por otra parte, en la investigación realizada a través de la Agencia de Licencias de la
República Checa, se evaluó la remoción de la demanda bioquímica de oxígeno 5 en un
humedal horizontal de flujo subsuperficial, para condiciones con pretratamiento y sin
pretratamiento. En este diseño se obtuvo grandes eficiencias de remoción de materia orgánica
para la condición de pretratamiento, a través de los procesos aerobios y anaerobios presentes
en el sistema con la ayuda de bacterias rizosféricas de las camas vegetales del humedal
(Vymazal, 1999). Es importante mencionar que se adoptó un área de cama vegetal de 5 m2
por persona equivalente, es decir, por cada 60 gramos de DBO5 por persona por día. Además,
la composición del humedal se basó en agregados pétreos (base de grava) con una
12
granulometría de 4-8 mm o 8-16 mm de diámetro (Vymazal, 1999). Las eficiencias de
remoción de materia orgánica de los humedales subsuperficiales de flujo horizontal, para
sistemas con y sin pretratamiento se presentan a continuación:
Figura 3. Remoción de DBO5 para humedal horizontal sin pretratamiento. Fuente: (Vymazal, 1999)
Figura 4. Remoción de DBO5 para humedal horizontal con pretratamiento. Fuente: (Vymazal, 1999)
ANÁLISIS
13
Una vez recolectada toda la información base de las condiciones actuales presentes en el
departamento del Quindío, sobre los sistemas de tratamiento de pozos sépticos en viviendas
rurales aisladas, se procedió a realizar un análisis detallado de las problemáticas o
ineficiencias del proceso manejado para estos sistemas. Además, se plantearon posibles
soluciones para nuevas alternativas de sistemas de tratamiento de aguas residuales en zonas
rurales. Para realizar dicho análisis, se propuso subtítulos que abordan cada una de las
temáticas más relevantes:
Ventajas de los humedales
Los humedales son sistemas de tratamiento simples y fáciles de construir, que combinan
tratamiento químico, físico y biológico, además de poder utilizar estratos incluso de cualquier
origen, permitiendo que estos sistemas tengas una mejor relación con el uso de materiales
reciclables. Por ejemplo, en Samaha, Egipto, se obtuvo grandes eficiencias de remoción de
materia orgánica, sólidos suspendidos y nutrientes al utilizar espuma de plástico, caucho y
poliestireno, combinados con grava, como estratos alternativos de bajo costo en los medios
utilizados en los humedales (Magdi , Yasmeen , Mohamed, & Fady, 2020). De igual forma,
se han utilizado los humedales como sistemas de tratamiento verdes para la remoción de
metales tóxicos, utilizando los conocimientos de fitorremediación. En dichas investigaciones
se ha encontrado mejores eficiencias de remoción de metales tóxicos al evaluar y variar la
condición catalítica y quelantes de los sustratos (Ammara & Tawfik, 2020). Estas son algunas
de las ventajas propias de los humedales subsuperficiales, que fácilmente pueden aplicarse
para el tratamiento de aguas residuales domésticas en viviendas rurales dispersas.
Deficiencias en el proceso adoptado por la CRQ
En un principio, la Corporación Autónoma Regional del Quindío debe asegurar una constante
vigilancia a todas las licencias otorgadas, a través de visitas periódicas, evaluación cualitativa
y cuantitativa de los parámetros regulados por la normativa nacional. Sin embargo, como se
especificó en la entrevista realizada al líder de vertimientos de la corporación, existe una gran
saturación de procesos de permisos de pozos sépticos al interior de la CRQ. Esto genera no
solo un gran atraso en la respuesta de las solicitudes, sino que también amplia un espectro de
poco control estatal en estos aspectos regulatorios, ya que la población comienza a perder la
credibilidad en la veracidad de las licencias otorgadas por parte de la corporación. Este
retardo en las respuestas de las licencias se puede reflejar en una idea errónea por parte de la
población, ya que se podrá pensar en que estas licencias no son importantes o relevantes
ambientalmente a la hora de gestionar algún permiso o licencia de vertimiento o construcción
de pozos sépticos.
Adicionalmente, existe una segunda implicación negativa en el control de las licencias de
pozos sépticos, pues el seguimiento y control de dichas licencias se realiza tan solo de manera
cualitativa. Este seguimiento solo se realiza en 2 ocasiones durante la vida útil en la que fue
14
otorgada la licencia, usualmente 10 años, con una revisión superficial de todos los
componentes dispuestos en las características descritas en la licencia. Esta revisión no tiene
una lista de chequeo que permita estandarizar el protocolo de revisión de estos sistemas de
tratamiento, lo cual dificulta una evaluación objetiva y concreta para todas las revisiones.
Esta revisión se basa tan solo en identificar visualmente que el diseño licenciado si
corresponda al existente en el predio. Esta evaluación carece de una profundidad técnica, ya
que a pesar que el sistema de tratamiento posee un diseño ideal según la licencia, es necesario
realizar un muestreo en la calidad del efluente con el fin de verificar la remoción de
contaminantes. Esta verificación solo es posible realizarla con un análisis de laboratorio, el
cual usualmente tiene un elevado costo debido a los equipos utilizados. Sin embargo, se
propone realizar estos muestreos de forma aleatoria para algunos sistemas, con el fin de
verificar y analizar los posibles problemas que se puedan generar entre la efectividad de
remoción de las contaminantes in situ y los diseños presentados en las licencias.
Además, es posible utilizar listas de chequeos ya generadas por entidades ambiental
internacionales, como la EPA, en donde se utiliza un procedimiento más claro en el
mantenimiento que deben realizar los propietarios de los sistemas de tratamientos y así
asegurar las eficiencias de remoción de contaminantes en los efluentes de las aguas residuales
(EPA).
Visión estatal sobre los sistemas de tratamiento de aguas residuales domésticas en
zonas rurales
Según el Plan Nacional de Desarrollo 2018-2022, se planea desligar gran cantidad de
responsabilidad de permisos de vertimientos y de pozos sépticos a las corporaciones
autónomas regionales, liberando gran cantidad de trámites represados. A pesar de esta visión
estatal, aún no se ha generado ninguna legislación oficial que estipule la visión del PND.
Cabe destacar que está visión permite identificar una noción de mínima importancia por parte
del Estado en los diseños o condiciones que tendrán los futuros sistemas de tratamiento de
aguas residuales para zonas rurales. Esta visión Estatal junto con la poca regulación en
términos de control y vigilancia de estos sistemas de tratamiento podrán tornar hacia una
visión un poco preocupante, pues no existirá algún mecanismo de corrección en cuanto a
tratamientos de aguas residuales domésticas en zonas rurales ante una eventual problemática.
Además, si no es posible obtener alguna retroalimentación de lo sucedido en cuanto al
tratamiento de aguas en zonas rurales, será mucho más difícil realizar tomas de decisiones
oportunas y precisas para las soluciones de posibles problemas.
Por otra parte, sería ideal que el Estado Colombiano incluyera opciones detalladas de
construcción de sistemas de tratamiento de aguas residuales domésticas para zonas rurales
diferentes a los pozos sépticos. Esto debido a que sí se conoce que existen problemáticas
asociadas a la contaminación de las aguas subterráneas por parte de las fugas presentes en
15
los tanques sépticos (Yates, 1985), es necesario que normativas de diseño de saneamiento
básico como la Resolución 330 del 2017, incluyera el procedimiento a seguir para el diseño
de sistemas como humedales artificiales de flujo subsuperficial para el tratamiento de este
tipo de aguas residuales (330, 2017).
Esta inclusión e implementación de sistemas de tratamiento diferentes a los convencionales
serían posibles aplicarlos desde la visión estatal, siempre y cuando las grandes inversiones
destinadas a la construcción de estos sistemas de tratamiento en poblacionales rurales se
incluyan en las próximas licitaciones. Esto podría generar una nueva visión de construcción
de equipos para saneamiento básico en zonas rurales, explorando en alternativas diferentes y
verificando su efectividad a través de los organismos de control y regulación.
Contaminación de las aguas subterráneas
Existen diversidad de investigaciones a lo largo de mundo que involucran una fuerte
correlación entre la alta densidad de sistemas de tratamiento de aguas residuales domesticas
en zonas rurales y la contaminación de aguas subterráneas. Esta correlación se expresa
incluso en posibles enfermedades a poblaciones que tienen suministro de agua potable
proveniente de fuentes subterráneas. Este es el caso de poblaciones en estados como
Massachusetts, Carolina del Norte, Nueva York y Nuevo México, en donde se han presentado
enfermedades diarreicas agudas debido a la presencia de bacterias, virus e incluso nutrientes
en sus abastecimientos de agua potable (Yates, 1985). Debido a esto, si Colombia, en
específico el departamento del Quindío, cuenta con una gran cantidad de sistemas de pozos
sépticos en zonas rurales, generalmente concentrados en altas densidades (superior a 1
sistema por cada 6.5 hectáreas) (Yates, 1985), es muy probable que la mayoría de las aguas
subterráneas del país se encuentren en un alto riesgo de contaminación. Además, a pesar que
no es común el suministro de agua potable mediante la utilización de aguas subterráneas en
Colombia, el flujo de este tipo de aguas permitirá que en algún punto de la cuenca tenga
alguna interacción con las aguas superficiales, afectando así a una mayor área de influencia.
De acuerdo con el reporte dado por el Departamento Administrativo Nacional de Estadística
(DANE), acerca de las características demográficas del municipio de Salento, lugar donde se
encuentra la bocatoma para el suministro de agua potable de la ciudad de Armenia, se obtiene
que existe una densidad poblacional de 22 personas por cada km2 y aproximadamente 3.7
personas por vivienda (DNP, 2013). Esto indica que existe por lo menos un sistema de
tratamiento de agua residual (tanque séptico), si es que lo posee, por cada 16.81 hectáreas.
Esta es una densidad menor que la máxima establecida por Yates para relacionar la
contaminación de aguas subterráneas por infiltración de tanques sépticos. Sin embargo, es
importante destacar que estas cifras poblacionales son el promedio total presente en todo el
municipio, es decir, la densidad poblacional se calculó a través de la cantidad de personas
totales sobre el área presente en el municipio. El valor de la densidad poblacional puede
cambiar drásticamente si se acota el área, específicamente en los puntos calientes donde hay
una mayor presencia de viviendas y una menor área de influencia. Debido a la poca
disponibilidad información no fue posible realizar el detalle de este cálculo.
16
Esta problemática es aún mucho más preocupante, ya que se está generando un transporte en
los contaminantes, pues el sector donde se origina el vertimiento de las aguas residuales es
diferente al punto donde se genera el impacto en salud pública. Esto se debe al transporte
generado por el flujo de las aguas subterráneas, las cuales, no necesariamente siguen la
misma dirección del flujo de las aguas superficiales. Cabe destacar que la descontaminación
de las aguas subterráneas es substancialmente mucho más costosa y difícil técnicamente en
comparación del tratamiento de las aguas superficiales. Esto se debe esencialmente a las
velocidades de flujo que se presentan en las aguas subterráneas y la variedad de estratos que
se pueden encontrar a lo largo del flujo.
Recolección de información de los sistemas de tratamiento en zonas rurales
Un papel fundamental a la hora de mejores decisiones por parte del Estado recae en una
adecuada y oportuna recolección de información. Esto debido a que, con mejores indicadores
del panorama actual en las zonas rurales, que representen fielmente la realidad, se podrían
generar modelos y proyecciones de los posibles impactos que se pueden generar en las zonas
rurales. Además, esta falta de información es percibida incluso por los mismos organismos
gubernamentales, pues en el Plan Nacional de Desarrollo se expone soluciones enfocadas a
la problemática del “desconocimiento de la efectividad del tratamiento de agua residual en
la remoción de carga orgánica por parte del Gobierno nacional.” (PND, 2019). Esta es una
ventana para implementar alternativas diferentes a las convencionales en el campo del
tratamiento de aguas residuales domésticas, que permitan realizar planes de seguimientos y
comparaciones en las eficiencias de remoción de los contaminantes convencionales. Esta
recolección de la nueva información se encuentra estrechamente ligada al monitoreo
realizado por las entidades de control y vigilancia ambiental: Corporaciones Autónomas
Regionales.
Efectividad de los sistemas de tratamiento de humedales artificiales de flujo
subsuperficial
A pesar de todas las problemáticas asociadas a los sistemas de tratamiento de aguas residuales
domésticas en zonas rurales de pozos sépticos, se plantean diversidad de soluciones que
permitan brindar nuevas visiones en el tratamiento de las aguas residuales. De acuerdo con
el sistema mixto de pozo séptico y zona radicular implementado en Brasil (S. Philippi, H. R.
da Costa, & H. Sezerino, 1999), es posible identificar eficiencias considerablemente altas de
remoción de contaminantes convencionales al implementar este tipo de sistemas. De acuerdo
con la Tabla 2, es posible identificar las grandes diferencias en las eficiencias de remoción de
cada uno de los contaminantes convencionales a lo largo del tren de tratamiento. Esto debido
a que parámetros como la DBO alcanzan valores de remoción de tan solo el 32% en la
primera etapa (tanque séptico), mientras que en la segunda etapa ya es posible alcanzar
17
valores de 69% de remoción. Esta misma tendencia se obtiene para la remoción de sólidos
volátiles, Carbono orgánico total, fósforo total y nitrógeno total, pues en la mayoría de estos
siempre existe una diferencia de remoción del 45% entre la primer y segunda etapa del
tratamiento.
De la Tabla 2 se puede extraer información crucial, pues si actualmente los pozos sépticos en
Colombia no cuentan con una zona radicular o dicha zona se encuentra colmatada por falta
de mantenimiento, se estaría obteniendo valores de remoción de materia orgánica total del
33%. Esta remoción es muy baja para altas cargas orgánicas presentes en hogares rurales
dispersos, donde la cantidad de personas promedio por unidad de vivienda es de 3.32
habitantes/casa (DANE, 2014) y la concentración de materia orgánica para aguas residuales
domésticas es de 200 mg/L de DBO5 aproximadamente según la literatura (Méndez-Novelo,
Chan-Gutiérrez, Castillo-Borges , Vázquez-Borges, & Espadas-Solís, 2012); en donde
aplicando una eficiencia de remoción de tan solo el 33% no se alcanzaría a cumplir la
normativa (Resolución 0631 de 2015), en cual se necesita al menos una concentración de
90mg/L (0631, 2015). De este modo, la sinergia presente entre el sistema inicial de pozos
sépticos y la zona de humedal subsuperficial permiten altos rendimientos en remoción de
contaminantes convencionales.
Por otro lado, a pesar que los sistemas de humedales artificiales de flujo subsuperficial poseen
altas eficiencias de remoción de materia orgánica, nutrientes y sólidos totales, necesitan de
un pretratamiento para un óptimo funcionamiento en los rendimientos de remoción
(Vymazal, 1999). Esto es posible identificar con el comportamiento de la Figura 3 y Figura
4, en donde la eficiencia de remoción de materia orgánica biodegradable (DBO5) para un
sistema con pretratamiento alcanza valores de remoción del 90% con un coeficiente de
determinación del 0.555; mientras que para un sistema sin pretratamiento, el coeficiente de
determinación es de 0.25. Esto indica una alta variabilidad en el comportamiento de las
eficiencias de remoción de materia orgánica disuelta para los humedales. Esto podría generar
inconvenientes cuando se presenten altas cargas contaminantes al interior del sistema de
humedales sin un pretratamiento previo.
En este orden de ideas, se plantea una actualización de los pozos sépticos existente en las
viviendas rurales dispersas, con el fin de implementar una segunda etapa de tratamiento a
través de la construcción de un humedal artificial de flujo subsuperficial. Esta combinación
de los dos sistemas permitirá que el tanque séptico funcione como etapa de pretratamiento
en la remoción parcial de sólidos suspendidos totales y materia orgánica disuelta; mientras
que la segunda etapa del humedal podrá funcionar como sistema eficiente de remoción de
materia orgánica (COT, DBO, DQO), sólidos suspendidos totales y nutrientes. Esta
combinación de sistemas es factible de acuerdo con la topográfica colombiana y las
necesidades que tienen los hogares rurales dispersos.
18
CONCLUSIONES
El sistema de tratamiento de pozos sépticos ha demostrado ser el preferido debido a su fácil
implementación y bajo costo, haciéndolo un sistema ideal para las zonas rurales del país. No
obstante, en la última década se han llevado a cabo estudios que demuestran que existen
problemáticas asociadas con el poco mantenimiento de estos sistemas. Este es el caso del
departamento del Quindío, donde no hay suficiente control ni acompañamiento por parte de
entidades ambientales como la CRQ, incluso llegando a desconocer la existencia de varios
pozos sépticos. Debido a esto se propone la implementación de listas de chequeo y
verificación in situ de todos los pozos sépticos, identificando no solo la adecuada
construcción del sistema, sino también garantizando un adecuado mantenimiento para una
óptima operación. Estas prácticas no deben de ser omitidas a pesar de que el Plan Nacional
de Desarrollo 2018-2022 no exige llevar control riguroso sobre estos sistemas, para
garantizar la calidad del agua y el bienestar de los ecosistemas quindianos.
Por otra parte, no solo es necesario garantizar un control sobre estos sistemas, sino también
se debe garantizar que exista la suficiente cantidad de pozos para evitar que estos se saturen,
emitiendo nutrientes y patógenos que pueden llegar a contaminar fuentes de agua de las
cuales hagan uso los quindianos. Esto es de vital importancia, pues se ha demostrado que
existe una gran correlación entre las altas densidades de sistemas de pozos sépticos y la
contaminación de aguas subterráneas, teniendo repercusiones negativas sobre la salud
pública por diseminación de enfermedades diarreicas agudas a través de patógenos presentes
en el agua de consumo provenientes de fuentes subterráneas.
Con el objetivo de reducir los requerimientos de operación de los sistemas actuales, teniendo
en cuenta que estos pierden su capacidad de remoción de materia orgánica con el tiempo, se
propone complementar el tren de tratamiento al implementar humedales subsuperficiales, los
cuales actúan como tratamientos posteriores a los pozos sépticos. Se plantea esta
combinación de sistemas, pues el pozo séptico tiene una gran eficiencia en la remoción de
sedimentos, mientras que los humedales tienen mejores comportamientos en cuanto a la
remoción de nutrientes y materia orgánica, además de que su implementación es también de
bajo costo, haciendo que esta solución sea fácil de implementar en las zonas rurales.
19
Referencias
050, D. (2018). Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible . Obtenido de
http://es.presidencia.gov.co/normativa/normativa/DECRETO%2050%20DEL%2016%20ENE
RO%20DE%202018.pdf
0631, R. (2015). Parámetros y valores límites máximos permisibles en los vertimientos puntuales a
acuerpos de aguas superficiales . Bogotá, Colombia: Ministerio de Ambiente y Desarrollo
Sostenible.
330, R. (2017). Reglamento Ténico para el Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico. Bogotá,
Colombia: Ministerio de Vivienda, Ciudad y Territorio.
A. Norchardt, M., Po-Huang, C., Edna, O., & Edward, A. (2003). Septic System Density and
Infectious Diarrhea in a Defined Population of Children. JSTOR, 742-748.
Adhikari, J., & Lohani, S. (2019). Design, installation, operation and experimentation of septic tank
– UASB wastewater treatment system. Renewable Energy, 1406-1415.
Agency, E. P. (s.f.). EPA. Obtenido de Homeowner Septic System Checklist:
https://www3.epa.gov/npdes/pubs/septic_sticker.pdf
Ammara, B., & Tawfik, A. (2020). Removal of toxic metals from wastewater in constructed
wetlands as a green technology; catalyst role of substrates and chelators. Ecotoxicology
and Environmental Safety.
Anónimo. (2019). Líder de Saneamiento Básico del Departamento del Quindío. (D. C. Naranjo,
Entrevistador)
Anónimo. (2019). Líder de vertimientos de la CRQ. (D. C. Naranjo, Entrevistador)
Butler, D., & Judy, P. (1995). Septic tanks: Problems and practice. Building and Environment, 419-
425.
DANE. (2014). Departamento Administración Nacional de Estadística. Obtenido de Censo
Agropecuario: https://www.dane.gov.co/files/CensoAgropecuario/entrega-
definitiva/Boletin-3-Viviendas-hogares-y-personas/3-Presentacion.pdf
DNP. (2013). Ficha de Caracterización. Bogotá: DANE.
Magdi , E., Yasmeen , G.-R., Mohamed, I., & Fady, W. (2020). Effect of media variation on the
removal efficiency of pollutants from domestic wastewater in constructed wetland
systems. Environmental International, 38-47.
Méndez-Novelo, R., Chan-Gutiérrez, E., Castillo-Borges , E., Vázquez-Borges, E., & Espadas-Solís, A.
(2012). Digestión anaerobia de efluentes de fosas sépticas. Ingeniería Investigación y
Tecnología, 339-349.
PND. (2019). Bases del Plan Nacional de Desarrollo 2018-2022. Obtenido de
https://colaboracion.dnp.gov.co/CDT/Prensa/PND-2018-2022.pdf
20
S. Philippi, L., H. R. da Costa, R., & H. Sezerino, P. (1999). DOMESTIC EFFLUENT TREATMENT
THROUGH INTEGRATED SYSTEM OF SEPTIC TANK AND ROOT ZONE. Water Science and
Technology, 125-131.
Serrat, S. (s.f.). iagua. Obtenido de Aguas negras, rastro de nuestra historia:
https://www.iagua.es/noticias/espana/fundacion-we-are-water/17/05/03/aguas-negras-
rastro-nuestra-historia
Vymazal, J. (1999). REMOVAL OF BOD5 IN CONSTRUCTED WETLANDS WITH HORIZONTAL SUB-
SURFACE FLOW: CZECH EXPERIENCE. Water Science and Technology, 133-138.
Withers, P., Jarvie, H., & Stoate, C. (Abril de 2011). Quantifying the impact of septic tank systems
on eutrophication risk in rural headwaters. Environment International, 37(3), 644-653.
Withers, P., May, L., Jarvie, H., Jordan, P., Doody, D., Foy, R., . . . Deal, N. (Diciembre de 2012).
Nutrient emissions to water from septic tank systems in rural. Environmental Science &
Policy, 24, 71-82.
Yates, M. V. (1985). Septic Tank Density and Ground-Water Contamination. The Groundwater
Association, 586-590.
