TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS POR EL METODO DE LOMFRIFILTRO EN PACCHA
I.
1.1
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
CARACTERIZACIÓN DE LA PROBLEMÁTICA
El método más usado de procesos biológicos anaerobios es factible pero es muy costoso en Paccha.
Los métodos convencionales requieren de un experto.
En la localidad de Paccha no hay tratamiento de aguas y son directamente vertidos a los causes que están siendo contaminadas con el tiempo.
Estas aguas vertidas a las fuentes receptoras generan contaminación odorífica que perjudican la salud de los habitantes de Paccha del barrio parque.
Estas aguas residuales domesticas son utilizadas para riego, lo cual afecta a la población, y muchos de estos contaminantes tiene la capacidad de bioacumularse en los productos agrícolas que se generan. El efecto de estas aguas residuales implica la eliminación de la flora y fauna.
Las lombrices generalmente son utilizadas para la generación de humus sin embargo en la literatura se encuentra usos potenciales por lo que se requiere evaluarlas. El proceso de lombrifiltro es afectado por varias variables entre ellas concentración, pH, tiempo, carga orgánica, porcentaje de efluente, temperatura, sin embargo muchas de ellas no han sido estudiadas a profundidad como es el caso de la cantidad de lombrices que se utiliza para cada tipo de efluente a tratar.
1.2
FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
1.2.1 PROBLEMA GENERAL:
¿Cuáles son las condiciones de operación para la reducción de la contaminación de las aguas residuales domésticas, mediante el método de lombrifiltro en lo localidad de Paccha
1.2.2 PROBLEMA ESPECÍFICO:
¿Qué características físicas, químicas y fisicoquímicas tiene la aguas domesticas de la localidad en Paccha?
¿Cuál es la cantidad de lombrices que se utilizara?
¿Cuál es el volumen de agua que se lograra purificar?
1.3
JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN
Comparando el método de procesos biológicos anaerobios, el método de lombrifiltro es más factible y económico.
El método de lombrifiltro es un método casi empírico, por lo que no es necesario de un experto.
De implementar este tratamiento las aguas que resulten serán de tipo agricultura sin los efectos nocivos que generan actualmente.
Reducir pesticida o mal olor que genera las aguas residuales.
De lograr implementarse este método de lombrifiltro se presentara una tecnología limpia que no tiene efectos en su proceso.
Los desechos de este tratamiento que sirve como abono y puede ser utilizado para los sembríos y reutilizar las aguas residuales domesticas en Paccha.
En el estudio del método lombrifiltro no genera mucha contaminación, ya que es un proceso ecológico.
Estudiar y llenar un vacío en la literatura acerca de algunas variables que existen en el lombrifiltro y que de alguna manera afectan en este tipo de tratamiento de aguas.
1.4
OBJETIVOS
1.4.1 OBJETIVO GENERAL:
Hallar las condiciones de operación para la reducción de la contaminación de las aguas residuales domésticas, mediante el método de lombrifiltro en lo localidad de Paccha
1.4.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Obtener las características físicas, química y fisicoquímicas tiene las aguas domesticas de la localidad de Paccha.
Determinar a qué condiciones se efectuará el tratamiento de lombrifiltro.
Comparar o caracterizar el tipo de agua obtenida después del tratamiento de lombrifiltro.
II.
MARCO TEÓRICO
2.1
ANTECEDENTES DEL PROBLEMA
(UNTEC, 1999).-Con la asesoría de la Fundación para la Transferencia Tecnológica (UNTEC) dependiente de la Facultad de Ciencias Físicas y matemáticas de la Universidad de Chile, se desarrolló un sistema para el tratamiento de los residuos industriales líquidos generados por la Planta. Dicho sistema tiene su base en un filtro biológico, que contiene una capa de aserrín con lombrices de tierra. La Fundación cuenta con los derechos de implementación del sistema, el cual se basa en un
mecanismo de depuración de aguas diseñado por el doctor: José Tohá, profesor de la Universidad. (BIDA, 1998).-Hace cerca de un año Agrofoods instaló en su planta productiva el sistema de tratamiento de riles BIDA, basado en el uso de lombrices y bacterias que depuran los líquidos contaminados transformándolos en agua limpia. Gracias a él, descubrieron un mecanismo que además de reducir sus gastos operacionales les permite cumplir con la normativa ambiental, de manera natural y amigable con el medioambiente. Ya han instalado 80 plantas en Chile, seis en Nueva Zelanda, cinco en España, tres en Brasil y dos en México. Además está pronta a inaugurar más en Vietnam, China e India. Hoy tiene oficinas en Silicon Valley (EE.UU.), Porto Alegre (Brasil), San Sebastián (España), Wellington (Nueva Zelanda) y Santiago (Chile).
Entre los clientes de Biofiltro están Agrofoods, Ambrosoli, Loncoleche, Fonterra, Gobierno de Chile, Municipalidad de Lampa y Maipú, los que utilizan el sistema para tratar el agua que se ensucia en sus procesos productivos. Ésta llega a la planta de tratamiento vía alcantarillado. Como parte importante de su crecimiento, Biofiltro ya tiene registrada la propiedad intelectual del sistema Biofiltro en Estados Unidos, la Comunidad Europea, Nueva Zelanda y Australia. “Patentamos el proceso biológico que sucede al interior del sistema”, dice Matías Sjogren, CEO de Biofiltro.
El foco de crecimiento de Biofiltro está en el extranjero, afirma Sjogren. Y cómo no, si en base a datos de la empresa, existen US$ 1000 billones en el mercado mundial para la instalación de sistemas de tratamiento de aguas sólo en lugares no atendidos. Además, 2600 millones de personas no cuentan con sistemas de saneamiento. En países de rápido desarrollo, como China e India, menos del 3 % de las aguas servidas son tratadas, lo que abre un interesante potencial.
En Chile el 77 % de las aguas servidas son tratadas y hay un mercado interno de US$ 1500 millones sólo en lugares no atendidos. De hecho, existe en el país un sistema similar, llamado “sistema Tohá”, desarrollado por el Dr. José Tohá en la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile. La diferencia, dice Sjogren, es que Biofiltro utiliza componentes distintos en la flora microbiana – además de las lombrices, emplea bacterias– y en cómo opera la microbiología del
tratamiento. “Además, entregamos garantía sobre nuestro sistema y resultados, cosa que no muchos hacen y es fundamental”.
(PIZARRO, 2000).- Académico de la Facultad de Ciencias Forestales de la Universidad de Talca, Chile está bien posicionado en cuanto a saneamiento de agua desde el punto de vista ambiental, de salud y económico, porque gracias a los sistemas de tratamiento puede utilizar este recurso para la agricultura y exportar sus productos agrícolas.
En este contexto se enmarca, a su juicio, el sistema Biofiltro como otra forma más de tratamiento de aguas servidas y riles, a un menor costo pero que debe ser operado correctamente. “Debe haber un control adecuado para no generar situaciones de cambios de temperatura, pH o acidez que puedan liquidar la fauna o la hidrobiología”, explica.
La oferta de Biofiltro va más allá del tratamiento de aguas servidas y riles. Producto de la acción de la flora microbiana en la depuración, se produce el humus de lombriz, que es vendido como fertilizante orgánico. Además, la activa reproducción de lombrices permite que éstas también puedan ser vendidas como alimento de aves o como fuente de proteínas para el agro. De hecho, en Estados Unidos esta proteína ya está comenzando a ser usada como suplemento alimenticio o medicina para estimular el sistema inmune humano.
Sjogren prefiere no dar datos de su facturación, pero afirma que una de sus metas es estar en 40 países en cinco años más. Además, la empresa se ganó el primer lugar de Cleantech Open 2011, en San Francisco, Estados Unidos, certamen de empresas de tecnologías limpias, donde participaron compañías de Suecia, Dinamarca, Reino Unido, Francia y Chile. También obtuvo el primer lugar dentro de los negocios de emprendimientos verdes en Green Start Up 2011, concurso organizado por la Universidad del Desarrollo y la Fundación Chile.
Según Sjogren, el modelo de negocios ya genera cuatro líneas de ingreso: instalación de plantas de tratamiento; operación y mantención; venta de fertilizantes orgánicos, y venta de proteína. Además, el costo de instalación de las plantas de tratamiento por Biofiltro es un 30 % menor que las tradicionales y su costo de operación es un 70 % más bajo a la misma capacidad que una tecnología tradicional.
(G0NZALES, 1998).- Explica que en Faenagro optaron por el sistema de Biofiltro “por sus menores costos de construcción y operación”, explica. José María Peralta, investigador del Instituto de Investigaciones Agropecuarias (INIA) del Ministerio de Agricultura de Chile, coincide en que este sistema es efectivo y de bajo costo de operación en relación a una planta convencional. Esto se transforma en una ventaja aún más importante, pues según datos de la FAO (Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura) el 70 % del agua que se utiliza a nivel mundial se ocupa en el riego y es allí donde se destina principalmente el agua tratada. Desde el punto de vista ambiental, agrega Sjogren, estas plantas no generan malos olores, a diferencia de las tradicionales, se utiliza un 80 % menos de energía y no se generan lodos (compuestos contaminantes) producto del tratamiento, sino sólo humus que posteriormente se vende como abono.
2.2
BASES TEÓRICAS 2.2.1 CONTAMINACION DEL AGUA: La contaminación del agua es uno de los problemas globales de mayor importancia. Una de las fuentes de contaminación son las descargas de aguas crudas a cauces naturales. Esto sucede a pesar de existir normas ambientales que limitan la descarga de contaminantes, es por eso que sigue siendo un problema que hay que resolver. Según el Reglamento de la Ley de Recursos Hídricos Ley Nº 29338, según Artículo 132º.- Aguas residuales domésticas y municipales.132.1 Las aguas residuales domésticas, son aquellas de origen residencial, comercial e institucional que contienen desechos fisiológicos y otros provenientes de la actividad humana. 132.2 Las aguas residuales municipales son aquellas aguas residuales domésticas que puedan incluir la mezcla con aguas de drenaje pluvial o con aguas residuales de origen industrial siempre que éstas cumplan con los requisitos para ser admitidas en los sistemas de alcantarillado de tipo combinado. 2.2.1.1 CONTAMINACION DE LAS AGUAS RESIDUALES: Aguas residuales son cualquier tipo de agua cuya calidad se vio afectada negativamente por influencia antropogénica. Las aguas residuales incluyen las aguas usadas domésticas y urbanas, y los residuos líquidos industriales o mineros eliminados, o las aguas que se mezclaron con las anteriores (aguas pluviales o naturales). Su importancia es tal que requiere sistemas de
canalización, tratamiento y desalojo. Su tratamiento nulo o indebido genera graves problemas de contaminación Las llamadas aguas negras son las aguas residuales que están contaminadas con heces u orina. Las aguas residuales urbanas son generalmente conducidas por sistemas de alcantarillado y tratadas en una planta de tratamiento de aguas para su depuración antes de su vertido, aunque no siempre es así en todos los países. Las aguas residuales generadas en áreas o viviendas sin acceso a un sistema de alcantarillado centralizado se tratan en el mismo lugar, generalmente en fosas sépticas, y más raramente en campos de drenaje séptico, y a veces con Biofiltros.
2.2.1.2 CONTAMINACION DE AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS: Las aguas residuales domésticas son una importante fuente de contaminación de las aguas, tanto superficiales como subterráneas. Más de la mitad de la población no dispone hoy en día de una buena red de alcantarillado y en muchos lugares que se dispone aún se vierte directamente al cauce de ríos y barrancos o incluso directamente al mar a través de 'emisarios submarinos sin un tratamiento previo. Estas aguas negras contaminan recursos utilizados para regar y para uso doméstico, convirtiéndose en un medio muy eficiente de transmisión de enfermedades de tipo infeccioso (diarrea, disentería, cólera, fiebre tifoidea, entre otras), por la presencia de diferentes microrganismos patógenos en los excrementos. Otros productos contaminantes de origen doméstico que circulan por la red de alcantarillado son los productos de limpieza, tales como jabones y detergentes. Por todas estas razones es necesario disponer de una buena red de saneamiento con una estación depuradora de aguas residuales (EDAR) donde, tras una serie de tratamientos y procesos, el agua pueda volver a una corriente receptora, sea un río o el mar, o bien se pueda reutilizar. Es decir, se hace una reducción de la contaminación que contienen estas aguas residuales, reducción que se hará en mayor o menor grado en función de los procesos de depuración que se apliquen.
2.2.2 TRATAMIENTO DEL AGUA: 2.2.2.1 TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
Se puede definir el agua residual tanta de residencias como de instituciones públicas y establecimientos industriales y comerciales a los que pueden agregarse, eventualmente, aguas subterráneas, superficiales y pluviales. En la medida en que se vaya presentando acumulación y estancamiento del agua residual pueden generarse gases de mal olor debido a la descomposición orgánica que ésta posee; además es importante anotar que en el agua residual hay existencia de numerosos microorganismos patógenos y causantes de enfermedades que habitan en el aparato intestinal humano o que pueden estar en ciertos residuos industriales. Pero no todo es negativo, las aguas residuales contienen nutrientes que en gran parte ayudan al crecimiento de plantas acuáticas. 2.2.2.2 METODOS DE TRATAMIENTO: Aquellos métodos de tratamiento en los que predominan los fenómenos físicos se conocen como operaciones unitarias, mientras que aquellos métodos en los que la eliminación de los contaminantes se realiza con base en procesos químicos o biológicos se conocen como procesos unitarios. Al referirse a operaciones y procesos unitarios es porque se agrupan entre sí para constituir los tratamientos primario, secundario y terciario. a. TRATAMIENTOS PRELIMINARES: Aunque no reflejan un proceso en sí, sirven para aumentar la efectividad de los tratamientos primarios, secundarios y terciarios. Las aguas residuales que fluyen desde los alcantarillados a las plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR), son muy variables en su flujo y contienen gran cantidad de objetos, en muchos casos voluminosos y abrasivos, que por ningún motivo deben llegar a las diferentes unidades donde se realizan los tratamientos y deben ser removidos. Para esto son utilizados los tamices, las rejas, los micros filtros, etc.
b. PLANTA DE AGUAS RESIDUALES
Tamizado: los tamices auto limpiantes están construidos con mallas dispuestas en una inclinación particular que deja atravesar el agua y obliga a deslizarse a la materia sólida retenida hasta caer fuera de la malla por sí
sola. La gran ventaja de este equipo es que es barato, no tiene partes móviles y el mantenimiento es mínimo, pero necesita un desnivel importante entre el punto de alimentación del agua y el de salida.
Rejas: se utilizan para separar objetos de tamaño más importante que el de simples partículas que son arrastrados por la corriente de agua. Se utilizan solamente en desbastes previos. El objetivo es proteger los equipos mecánicos e instalaciones posteriores que podrían ser dañados u obstruidos con perjuicio de los procesos que tuviesen lugar. Se construyen con barras metálicas de 6 mm de espesor o más, dispuestas paralelamente y espaciadas de 10 mm a 100 mm. Se limpian mediante rastrillos que pueden ser manejados manualmente o accionados automáticamente. Para pequeñas alturas de la corriente de agua se emplean rejas curvas y para alturas mayores rejas longitudinales dispuestas casi verticalmente.
Micro filtración: Los micro filtros trabajan a baja carga, con muy poco desnivel, y están basados en una pantalla giratoria de acero o material plástico a través de la cual circula el agua. Las partículas sólidas quedan retenidas en la superficie interior del micro filtro que dispone de un sistema de lavado continuo para mantener las mallas limpias. Se han utilizado eficazmente para separar algas de aguas superficiales y como tratamiento terciario en la depuración de aguas residuales. Según la aplicación se selecciona el tamaño de malla indicado. Con mallas de acero pueden tener luces del orden de 30 micras y con mallas de poliéster se consiguen buenos rendimientos con tamaños de hasta 6 micras.
c. TRATAMIENTOS PRIMARIOS: El principal objetivo es el de remover aquellos contaminantes que pueden sedimentar, como por ejemplo los sólidos sedimentables y algunos suspendidos o aquellos que pueden flotar como las grasas. El tratamiento primario presenta diferentes alternativas según la configuración general y el tipo de tratamiento que se haya adoptado. Se puede hablar de una sedimentación primaria como último tratamiento o precediendo un tratamiento biológico, de una coagulación cuando se opta por tratamientos de tipo físico-químico.
Sedimentación primaria: Se realiza en tanques ya sean rectangulares o cilíndricos en donde se remueve de un 60 % a 65 % de los sólidos sedimentables de 30 % a 35 % de los sólidos suspendidos en las aguas residuales. En la sedimentación primaria el proceso es de tipo flocúlenlo y los
lodos producidos están conformados por partículas orgánicas. Un tanque de sedimentación primaria tiene profundidades que oscilan entre 3 m a 4 m, y tiempos de detención entre 2 horas a 3 horas. En estos tanques el agua residual es sometida a condiciones de reposo para facilitar la sedimentación de los sólidos sedimentables. El porcentaje de partículas sedimentadas puede aumentarse con tiempos de detención más altos, aunque se sacrifica eficiencia y economía en el proceso; las grasas y espumas que se forman sobre la superficie del sedimentado primario son removidas por medio de rastrillos que ejecutan un barrido superficial continuo.
Precipitación química – coagulación: La coagulación en el tratamiento de las aguas residuales es un proceso de precipitación química en donde se agregan compuestos químicos con el fin de remover los sólidos. El uso de la coagulación ha despertado interés sobre todo como tratamiento terciario y con el fin de remover fósforo, color, turbiedad y otros compuestos orgánicos.
d.
TRATAMIENTOS SECUNDARIOS:
El objetivo de este tratamiento es remover la demanda biológica de oxígeno (DBO) soluble que escapa a un tratamiento primario, además de remover cantidades adicionales de sólidos sedimentables. El tratamiento secundario intenta reproducir los fenómenos naturales de estabilización de la materia orgánica, que ocurre en el cuerpo receptor. La ventaja es que en ese proceso el fenómeno se realiza con más velocidad para facilitar la descomposición de los contaminantes orgánicos en períodos cortos de tiempo. Un tratamiento secundario remueve aproximadamente 85 % de la DBO y los SS aunque no remueve cantidades significativas de nitrógeno, fósforo, metales pesados, demanda química de oxígeno (DQO) y bacterias patógenas. Además de la materia orgánica se va a presentar gran cantidad de microorganismos como bacterias, hongos, protozoos, rotíferos, etc., que entran en estrecho contacto con la materia orgánica la cual es utilizada como su alimento. Los microorganismos convierten la materia orgánica biológicamente degradable en CO2 y H2O y nuevo material celular. Además de estos dos ingredientes básicos microorganismos – materia orgánica biodegradable, se necesita un buen contacto entre ellos, la presencia de un buen suministro de oxígeno, aparte de la temperatura, PH y un adecuado tiempo de contacto. Para llevar a efecto el proceso anterior se usan varios mecanismos tales como: lodos activados, biodisco, lagunaje, filtro biológico.
e. LODOS ACTIVADOS: Es un tratamiento de tipo biológico en el cual una mezcla de agua residual y lodos biológicos es agitada y aireada. Los lodos biológicos producidos son separados y un porcentaje de ellos devueltos al tanque de aireación en la cantidad que sea necesaria. En este sistema las bacterias utilizan el oxígeno suministrado artificialmente para desdoblar los compuestos orgánicos que a su vez son utilizados para su crecimiento. A medida que los microorganismos van creciendo se aglutinan formando los lodos activados; éstos más el agua residual fluyen a un tanque de sedimentación secundaria en donde sedimentan los lodos. Los efluentes del sedimentador pueden ser descargados a una corriente receptora; parte de los lodos son devueltos al tanque con el fin de mantener una alta población bacterial para permitir una oxidación rápida de la materia orgánica. f. BIODISCO: Es tan eficaz como los lodos activados, requiere un espacio mucho menor, es fácil de operar y tiene un consumo energético inferior. Está formado por una estructura plástica de diseño especial, dispuesto alrededor de un eje horizontal. Según la aplicación puede estar sumergido de un 40 % a un 90 % en el agua a tratar, sobre el material plástico se desarrolla una película de microorganismos, cuyo espesor se autorregula por el rozamiento con el agua, en la parte menos sumergida, el contacto periódico con el aire exterior es suficiente para aportar el oxígeno necesario para la actividad celular.
g. LAGUNAJE: El tratamiento se puede realizar en grandes lagunas con largos tiempos de retención (1/3 días) que les hace prácticamente insensibles a las variaciones de carga, pero que requieren terrenos muy extensos. La agitación debe ser suficiente para mantener los lodos en suspensión excepto en la zona más inmediata a la salida del efluente.
h. FILTRO BIOLÓGICO: Está formado por un reactor, en el cual se ha situado un material de relleno sobre el cual crece una película de microorganismos aeróbicos con aspecto de limos. La altura del filtro puede alcanzar hasta 12 m. El agua residual se descarga en la parte superior mediante un distribuidor rotativo cuando se trata de un tanque circular. A medida que el líquido desciende a través del relleno entra en contacto con la corriente de aire ascendente y los microorganismos. La materia orgánica se descompone lo mismo que con los lodos activados, dando más material y CO2. 2.2.2.3 TRATAMIENTOS TERCIARIOS: Tiene el objetivo de remover contaminantes específicos, usualmente tóxicos o compuestos no biodegradables o aún la remoción complementaria de contaminantes no suficientemente removidos en el tratamiento secundario. Como medio de filtración se puede emplear arena, grava antracita o una combinación de ellas. El pulido de efluentes de tratamiento biológico se suele hacer con capas de granulometría creciente, duales o multimedia, filtrando en arena fina trabajando en superficie. Los filtros de arena fina son preferibles cuando hay que filtrar flóculos formados químicamente y aunque su ciclo sea más corto pueden limpiarse con menos agua. La adsorción con carbón activo se utiliza para eliminar la materia orgánica residual que ha pasado el tratamiento biológico.
2.2.3 METODO DE LOMBRIFILTRO
2.2.3.1 TRATAMIENTO TERCIARIO: Los filtros que utilizan materiales orgánicos como empaque (paja, pasto, madera, turba, etc.) son los llamados “Biofiltros”. El efluente, aguas servidas o residuos líquidos orgánicos, es rociado en la superficie del Biofiltro y escurre por el medio filtrante quedando retenida la materia orgánica, la cual es consumida por la actividad microbiológica, oxidándola y degradándola como vemos en la figura 1.
Figura 1. Diagrama de bloques del proceso del tratamiento de aguas residuales utilizando un Biofiltro con fibra de coco. FUENTE: http://elabyredacdoccientificos.wikispaces.com/Art-F+Biofiltro
2.2.3.2 LOMBRIFILTRO: Si bien es cierto hoy es posible utilizar el agua en lo cotidiano y ser sustentables. Como siempre la información está al alcance en los procesos de la naturaleza, el suelo fértil es uno de los mejores sistemas para purificar el agua contaminada; con 800 millones de años de experiencia son protagonistas fundamentales las lombrices.
El lombrifiltro es “tecnología limpia” y es altamente eficiente para tratar efluentes industriales orgánicos, aguas negras y grises de residencias individuales o comunitarias, hoteles, escuelas, camping, etcétera. Las lombrices, la mas usada es la lombriz roja californiana (Eisenia foetida) en simbiosis con comunidades de microorganismos (Achromobactersp., Flavobacterium sp., Pseudomonas sp., Alcaligenes sp., Haerotilus natans y Beggiataa sp. entre otras)encargados de efectuar la degradación de la materia orgánica presente en las aguas servidas domésticas y riles.
• Características del sistema de lombrifiltro: Consiste en un filtro percolador de baja tasa por el cual se hace pasar el agua a tratar. Las capas de distintos materiales que lo componen retienen el material contenido en el agua, permitiendo que los microorganismos y las lombrices oxiden la materia orgánica y dejen pasar solo el agua
libre
de
contaminación.
La lombriz es autosuficiente, vive en cautiverio un promedio de cinco años, es una especie
rústica,
sin
embargo,
no
soporta
la
luz
solar
directa.
La población de lombrices se autorregula y depende de la cantidad de alimentos que exista. Come todo tipo de materia orgánica, consume cada día el equivalente a su peso, asimilando un 20% para su propio sostenimiento y el 80% lo elimina como humus; esta especie no contrae ni transmite enfermedades. “Los organismos patógenos como las bacterias, hongos y protozoos forman parte de su dieta alimenticia, organismos que al ingerirlos los destruye en su tracto intestinal, transformándolos
en
componentes
de
sus
fecas”.
• El sistema funciona de la siguiente manera: el afluente es asperjado en la superficie del filtro, luego el agua percola a través de las diferentes capas del filtro, de ello el 95% de la materia orgánica del efluente queda retenido en la superficie y aserrín para luego ser consumida por las lombrices, oxidándola y transformándola en anhídrido carbónico y agua, pasando una parte menor de ella a constituir masa corporal de las lombrices y otra mayor de deyecciones de las mismas; estas últimas, constituyen el llamado humus de lombriz. Por último, el sistema de drenaje permite la recuperación del líquido una vez que éste ha pasado por sus distintos estratos. El líquido es recuperado y tratado mediante luz ultravioleta, cumplirá con las normas para descarga a cursos pluviales, todo esto porque al pasar por los distintos estratos del Lombrifiltro, ha quedado retenido un alto porcentaje de materia orgánica, la cual será transformada en humus sin generar lodos.
Ventajas del sistema a) No produce lodos inestables: El Lombrifiltro degrada los sólidos orgánicos del efluente, sea este de cualquier naturaleza orgánica, sin producir lodos inestables como el resto de los sistemas de tratamiento. No necesita decantador de sólidos orgánicos como tratamiento previo; sólo es necesario instalar una cámara de rejas o canastillo para retener sólidos inorgánicos, que son erróneamente descargados, y sólidos grandes que pudieran tapar las cañerías o los sistemas de regado de los filtros. b) Altos índices de eficiencia: Se ha comprobado científicamente que el sistema de lombrifiltro posee altos grados de eficiencia en reducir una serie de parámetros, como son: los sólidos suspendidos totales y volátiles, DBO5 y coliformes fecales. Véase en la figura 2. c) El lecho filtrante no se impermeabiliza: a diferencia de otros sistemas de filtros, nunca se colmata o impermeabiliza. Esta característica se debe principalmente a la acción de las lombrices que, con su incansable movimiento, crean túneles y canales que aseguran en todo momento la alta permeabilidad del filtro. Los materiales sólidos orgánicos presentes en el agua servida, que colmatan o tapan otros filtros, en este caso son digeridos por las lombrices. d) Bajos costos de operación, mantención y limpieza: el Lombrifiltro sólo requiere de la construcción de las obras civiles e instalación del relleno. Los costos operacionales son mínimos (energía para funcionamientos de bombas) y su mantención es muy simple. Los costos de operación, mantenimiento y limpieza, se reducen a 1/3 respecto a los sistemas existentes en el mercado. e) Sistemas modulares ampliables: el mismo funciona por unidad de superficie, sistema modular, por lo que se puede ir ampliando de acuerdo a las necesidades. f) Sistema ecológico, que reutiliza el agua tratada: el mecanismo de Lombrifiltro Dinámico y Aeróbico permite reutilizar el agua tratada para riego subsuperficial. El proceso de tratamiento de efluentes y aguas servidas, es natural, por tanto, no incorpora elementos químicos. Como no utiliza químicos ni sustancias tóxicas, no existe riesgo en dañar el ambiente. g) Produce un subproducto que es abono natural: la materia orgánica del afluente es convertida en masa corporal de lombrices y en humus de lombriz. Cada cierto tiempo,
pueden extraerse los excesos de humus y así, reconstituir la estratigrafía inicial del lombrifiltro para ser utilizados como abono agrícola. h) Mantenimiento y Limpieza: La tecnología usada es eficiente y simple, necesita poca energía y no requiere de químicos ni equipos especiales para su funcionamiento. Cualquier persona puede realizar la mantención. La gran capacidad del medio filtrante para retener la humedad permite que el lombrifiltro pueda pasar grandes períodos sin agua, sin perder su flora microbiana y lombrices. Esto lo hace ideal para procesos donde el lombrifiltro no es ocupado continuamente. Otros sistemas de tratamientos de aguas requieren ser alimentados con frecuencia, lo que obliga a contar con una persona especialmente a cargo.
Figura 2: índices o porcentaje de eficiencia de los parámetros que reduce el lombriffiltro Fuente: http://elabyredacdoccientificos.wikispaces.com/Art-F+Biofiltro Daniel Blando – Ing. Agrónomo
2.3
MARCOS CONCEPTUALES O GLOSARIO: BIOFILTRO:
Los Biofiltros, también denominados filtros biológicos, son dispositivos que eliminan una amplia gama de compuestos contaminantes desde una corriente de fluido (aire o agua) mediante un proceso biológico. El Biofiltro o más conocido como Lombrifiltro, es un sistema de tratamiento biológico de cultivo fijo, en base a lombrices y bacterias combinado con diferentes
materiales filtrantes. El efluente, aguas servidas o residuos líquidos orgánicos, es rociado en la superficie del Biofiltro y escurre por el medio filtrante quedando retenida la materia orgánica, la cual es consumida por las lombrices, oxidándola y degradándola.
DBO: La demanda bioquímica de oxígeno es un parámetro que mide la cantidad de oxígeno consumido al degradar la materia susceptible de ser consumida u oxidada por medios biológicos que contiene una muestra líquida, disuelta o en suspensión. Se utiliza para medir el grado de contaminación; normalmente se mide transcurridos cinco días de reacción (DBO5) y se expresa en miligramos de oxígeno diatómico por litro (mgO2/l). Flavobacterium sp: Género bacteriano perteneciente al grupo de las flavobacterias organotrofas. Se trata de bacilos aerobios, inmóviles. Gram negativos. Típicos de agua dulce y salada, alimentos, y plantas procesadoras. Es una especie comensal en ciertos animales acuáticos.
Pseudomonas sp: es un género de bacilos rectos o ligeramente curvados, Gram negativos, oxidasa positivos, aeróbicos estrictos aunque en algunos casos pueden utilizar el nitrato como aceptor de electrones. El catabolismo de los glúcidos se realiza por la ruta de Etner-Doudoroff y el ciclo de los ácidos tricarboxílicos. Algunos miembros del género son psicrófilos, mientras que otros sintetizan sideróforos fluorescentes de color amarillo-verdoso con gran valor taxonómico. Es común la presencia de plásmidos y no forman esporas.
Alcaligenes sp: s una bacteria Gram negativa perteneciente al género Alcaligenes. Presenta forma bacilar y motilidad flagelar (v. imagen). Como características bioquímicas más notables, no es nitrato-reductora, es oxidasa-positiva, catalasapositiva y citrato-positiva (aerobio estricto).
III.
3.1
FORMULACIÓN DE HIPÓTESIS Y VARIABLES
HIPÓTESIS
H0: La cantidad de lombrices y el volumen de las aguas residuales domesticas son directamente proporcional a la reducción de la carga orgánica.
3.2
HIPÓTESIS ESPECÍFICA
H1: Al incremento de la cantidad de lombrices se reduce la carga orgánica. H2: El incremento del volumen de las aguas residuales demora en la reducción de la carga orgánica
3.3
IDENTIFICACIÓN DE VARIABLE
3.3.1 VARIABLE INDEPENDIENTE
Cantidad de lombrices Volumen de las aguas residuales domesticas
3.3.2 VARIABLE DEPENDIENTE
Porcentaje de reducción de carga orgánica (DBO) de las aguas residuales domesticas.
3.4
MATRIZ DE CONSISTENCIA
PROBLEMA
OBJETIVO
HIPOTESIS
METODOLOGIA
General
General
General
Diseño de investigación:
¿Cuáles son las condiciones
Hallar las condiciones de operación
H0: La cantidad de lombrices y el
de
la
para la reducción de la contaminación
volumen de las aguas residuales
la
de las aguas residuales domésticas,
domesticas
mediante el método de lombrifiltro en
proporcional a la reducción de la Lo cual tenemos dos variables carga orgánica. independientes.
operación
reducción
para de
contaminación de las aguas residuales
domésticas,
mediante
el
método
lo localidad de Paccha
de
lombrifiltro en lo localidad de
directamente 2x2=4
Específicos Específico
Paccha?
Y dentro de ellas dos niveles lo cual nos resulta 4 experimentos que tendremos que
Obtener las características físicas, química y fisicoquímicas tiene las Específicos ¿Qué
aguas domesticas de la localidad de características
físicas,
químicas
Paccha.
y
Determinar a qué condiciones se
fisicoquímicas tiene la
efectuará el tratamiento de lombrifiltro
aguas domesticas de la
son
Diseño factorial:
localidad
en
Comparar o caracterizar el tipo de agua
Paccha?
obtenida después del tratamiento de
¿Cuál es la cantidad de
lombrifiltro
lombrices
que
se
H1: Al incremento de la cantidad
realizar.
de lombrices se reduce la carga
POBLACIÓN DE MUESTRA:
orgánica.
Aguas residuales domesticas del Barrio
H2: El incremento del volumen de
Parque de la localidad de Paccha
las aguas residuales demora en la reducción de la carga orgánica
TAMAÑO DE MUESTRA 1 litro
NIVEL: Explicativa
utilizara? ¿Cuál es el volumen de
TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE
agua que se logrará
DATOS:
purificar?
Observación Directa
3.5
N°
REPRESENTACIÓN MATRICIAL
Variables independientes
experimentos Cantidad
de Volumen
lombrices ( g )
aguas
Variables dependientes de
las Porcentaje
residuales reducción
domesticas ( mL )
de Tiempo de reducción de
carga de la carga orgánica
orgánica de las aguas de residuales domesticas
1
10
500
2
20
500
3
10
750
4
20
750
3.6
residuales
POBLACIÓN DE MUESTRA
Aguas residuales domesticas del Barrio Parque de la localidad de Paccha
3.7
TAMAÑO DE MUESTRA
1 litro
3.8
NIVEL:
Explicativa
3.9
TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE DATOS
Observación Directa
las
aguas
IV.
CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES Periodo de tiempo Acciones
Año 2015 Abril
Mayo
Junio
X
X
X
Julio
Agosto
Setiembre
Octubre
X
X
X
Noviembre
Diciembre
Elaboración del proyecto
X
Recopilación bibliográfica
X
X
Preparación de materiales y equipo
X
Recopilación de datos
X
Tratamientos de datos
X
X
Resultados y discusión
X
Redacción del borrador del informe final
X
Presentación y defensa de la tesis
X
CRONOGRAMA DE GASTOS - Descripción de los Gastos a Realizar
Periodo de tiempo Acciones
Año 2015 Abril
Mayo
Junio
20
10
30
Julio
Agosto
Setiembre
Octubre
10
15
20
Noviembre
Diciembre
Elaboración del proyecto
50
Recopilación bibliográfica
25
20
Preparación de materiales y
50
equipo Recopilación de datos
200
Tratamientos de datos
15
15
Resultados y discusión
45
Redacción del borrador del informe final
150
Presentación y defensa de la tesis
400
V.
PRESUPUESTO
DESCRIPCION DE GASTOS
1. SERVICIOS DE MATERIALES DE ESCRITORIO
Papel
30,00
Lapiceros
5,00
Resaltadores
4,00
USB
18,00
CD
2,00
SUBTOTAL
59,00
2. SERVICIOS DE TICs
Copias
3,00
Impresión
4,00
Alquiler de Internet
50,00
Alquiler de Computadora
50,00
SUBTOTAL
107,00
3. SERVICIOS DE ANALISIS
Análisis químico
300,00
Alquiler de materiales y equipo
49,00
SUBTOTAL
349,00
4. SERVICIOS DE ASESORIA Y AYUDANTIA
Asesoría especializada
100,00
SUBTOTAL
100,00
5. SERVICIOS DE ADQUISICIONES
Paper
30,00
Libros
50,00
SUBTOTAL
80,00
6. SERVICIOS GENERALES
Viáticos y Pasajes
80,00
Tramites de titulación
300,00
SUBTOTAL
380,00
TOTAL
1075,00
DESCRIPCION DE INGRESOS Y EGRESOS
INGRESOS
Ingresos Propios
1075,00
Egresos
1075,00
EGRESOS
VI.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
http://www.desenvolupamentsostenible.org/index.php?option=com_content&view=article&id=45 21&Itemid=521&lang=es http://www.buenastareas.com/ensayos/Tratamiento-De-Aguas-ResidualesResumen/949070.html http://elabyredacdoccientificos.wikispaces.com/Art-F+Biofiltro https://es.wikipedia.org/wiki/Aguas_residuales#Determinaci.C3.B3n_de_la_DBO Aedo, M. 2004. Recursos hidricos en Chile: desafío para la sustentabilidad. Santiago, Chile: Programa Chile Sustentable. Disponible en: http://www.chilesustentable.net/wp-
content/plugins/downloadsmanager/upload/RECURSOSHIDRICOS.pdf. Fecha de acceso: 20 de octubre de 2012.
Arango, A. 2004. La biofiltracion, una alternativa para la potabilizacion del agua. Revista Lasallista de Investigación 1 (2): 61-66.
Arboleda, J. 2000. Teoria y práctica de la purificacion del agua, Tomo 2. Mc Graw Hill. Santa Fe de Bogotá, Colombia.
Arcos, M. 2005. Indicadores microbiológicos de contaminación de las fuentes de agua. NOVA Publicación Científica 3 (4): 69-79.
Arias, O. 2004. Estudio de la biodegradación de la materia orgánica en humedales construidos de flujo subsuperficial. Universitat Politecnica de Catalunya. Departament d’Enginyeria Hidráulica. Marítima Ambiental. Barcelona, España. Disponible en: http://upcommons.upc.edu/pfc/handle/2099.1/3339. Fecha de acceso: 2 de Septiembre de 2012.
Azocar, G. 2003. Cambio en los patrones de crecimiento en una ciudad intermedia: el caso de Chillan en Chile Central. Revista EURE 29 (87): 79-92.
Borja, M. 2011. Diseño de una Planta de Tratamiento para aguas residuales de la ciudad de Guaranda. Escuela Superior Politecnica de Chimborazo, Facultad de Ciencias. Riobamba, Ecuador: Escuela de Ciencias Químicas. 163 pp.
Celis, J. 2005. Recientes aplicaciones de la depuración de aguas residuales con plantas acuáticas. Theoría 14:17-25.
Delgadillo, O. 2010. Depuración de aguas residuales por medio de humedales artificiales. Cochabamba, Bolivia: Centro Andino para la Gestión del Agua.
