Tomato (Lycopersicum sculentum) production in sub surface flow constructed wetlands for domestic wastewater treatment in rural a colombian community

Abstract

The sustainability issues related to food security and use of land, water and energy resources provide impetus to develop treatment technologies that are sensitive to these issues. To advance tropical studies, with an emphasis on sustainability, a small pilot-scale integrated wastewater treatment facility, was designed and built on a small farm in the Sierra Nevada de Santa Marta (Colombia). The system consists of a septic tank, followed in series, by 5 subsurface-flow wetlands, a single surface-flow wetland and a terminal storage lagoon. The efficiency of the pilot plant was studied over a three-year period to evaluate water quality dynamics as a function of hydraulic loading rate, elapsed time and vegetation management. The objective of this study (year II), was to evaluate the comparative efficacy of the treatment units, planted with tomatoes (Lycopersicum sculentum). The results revealed the 5-day biological oxygen demand (BOD5) and chemical oxygen demand (COD) removal efficiencies were above 41%, coliform bacteria removal was 46 -81%. No ammonium nitrogen (NH4+-N) removal (< 1%) and phosphorus removal PO4−3-P was of 10%. A relatively high production of tomatoes (730 g/m2) was obtained in comparison to a traditional crop in a tropical country. These preliminary results will aid in formulating technical design criteria and operational guidelines of constructed wetland technologies for treatment and reuse of domestic wastewater below tropical conditions.

Los temas de sostenibilidad relacionados con la seguridad alimentaria y el uso de los recursos como tierra, agua y energía, dan im-pulso al desarrollo de tecnologías de tratamiento sensibles a estos problemas. Para avanzar en los estudios tropicales, con énfasis en la sostenibilidad, se diseñó y construyó una pequeña instalación de tratamiento integrada de aguas residuales a escala piloto en una pequeña granja en la Sierra Nevada de Santa Marta (Colombia). El sistema consta de un tanque séptico, seguido en serie, por 5 hu-medales de flujo sub superficial, un humedal de flujo superficial y un estanque de almacenamiento final. La eficiencia de la planta piloto fue estudiada durante un período de tres años para evaluar la dinámica de la calidad del agua en función de la carga hidráu-lica, el tiempo transcurrido y el manejo de la vegetación. El objetivo de este estudio (año II), fue evaluar la eficacia comparativa de las unidades de tratamiento, plantadas con tomates (Lycopersicum sculentum). Los resultados revelaron que la eficiencia de la de-manda biológica de oxígeno (DBO5) y la demanda química de oxígeno (DQO) fue superior a 41% y la eliminación de bacterias coliformes estuvo entre 46 y 81%. No hubo eliminación de nitrógeno amoniacal (NH4 + -N) (<1%) y la eliminación de fósforo (PO4-3-P) fue del 10%. Una producción, relativamente alta, de tomates (730 g / m2) fue obtenida en comparación con un cultivo tradicional en un país tropical. Estos resultados preliminares ayudarán a formular criterios técnicos de diseño y directrices operacio-nales de tecnologías de humedales construidas para el tratamiento y la reutilización de aguas residuales domésticas bajo condiciones tropicales.