trabajo final de procesos biologico

FACULTAD DE CIENCIAS DEL AMBIENTE

TRABAJO DE INVESTIGACIÓN:

“PURIFICACION DE AGUAS RESIDUALES CON CACTUS, CASCARA DE

PLATANOS Y CASCARA DE NARANJA COMO UN METODO

TRATAMIENTO”

CURSO: PROCESOS BIOLOGICOS EN INGENIERIA SANITARIA

DOCENTE: Blga. Polo Salazar Rosario Adiana

ALUMNOS:

ALEJANDRO DOMINGUEZ MIGUEL

CARRASCO ACUÑA LIZ

PECHE VILLAFANE YOVANA

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TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL DOMESTICA

INDICE

PAGINAS

I. INTRODUCCIÓN ……………………………………… 3

II. OBJETIVOS ……….…………………………….. 4

III. FUNDAMENTO TEÓRICO ……..…………………………………. 5

IV. MATERIALES Y MÉTODOS ………………………….…………….. 8

V. RESULTADOS E INTERPRETACIONES …………………………..…………… 13

VI. DISCUSIÓN …………………………….………… 18

VII. CONCLUSIONES ………….…………………………… 18

VIII. RECOMENDACIONES ..………………………………….…. 18

IX. BIBLIOGRAFÍA ………………………………………… 19

X. ANEXOS ……………………...............……….24

2

3


INTRODUCCION

El agua es utilizada para muchos fines, entre ellos, los de consumo humano, irrigación, recreación,

procesos industriales, etc. Para cada uso, es importante conocer qué sustancias están presentes en la

fuente de agua. El agua en su forma molecular pura no existe en la naturaleza, ya que siempre contiene

sustancias que pueden estar en suspensión o en solución verdadera según el tamaño de disgregación del

material que acarrea. Las sustancias presentes en el agua; la contaminación del agua por metales tóxicos

y compuestos orgánicos sigue siendo un serio problema ambiental y de salud. Debido a esta situación, se

ha generado la necesidad de implementar nuevas tecnologías que eliminen este tipo de contaminantes

de las fuentes de agua.

El proceso de tratamiento de aguas tanto potables como residuales se basa en un tratamiento químico

inicial a base de coagulantes y floculantes para remover la mayoría de contaminantes. La coagulación-

floculación es el método más importante para la remoción de partículas coloidales y suspendidas,

además de reducir la turbidez del agua. Si el agua contiene sólidos en suspensión, la coagulación y la

floculación pueden utilizarse para eliminar gran parte del material. En la coagulación, se agrega una

substancia al agua para cambiar el comportamiento de las partículas en suspensión. Hace que las

partículas, que anteriormente tendían a repelerse unas de otras, sean atraídas las unas a las otras o

hacia el material agregado. La coagulación ocurre durante una mezcla rápida o el proceso de agitación

que inmediatamente sigue a la adición del coagulante.

El proceso de floculación que sigue a la coagulación consiste de ordinario en una agitación

suave y lenta. Durante la floculación, las partículas entran en contacto recíproco, y se unen unas a otras

para formar partículas mayores que pueden separarse por sedimentación o filtración. Teniendo en

cuenta lo anterior, es necesaria la búsqueda de alternativas de tratamiento de aguas basadas en la

utilización de coagulantes naturales en los procesos de clarificación que los detallaremos en este

presente apartado con coagulantes naturales, tales como: cascara de naranja y platano, el cactus, y para

comparar la efectividad de estos coagulantes naturales haremos la comparación con el ( sulfato de

aluminio) que es usado mayormente en la actualidad, estos tratamientos específicamente se realiza en la

etapa de coagulación-floculación que permitan que esta agua semi-purificada pase a una segunda etapa,

consistente en la aplicación de un filtro.

LOS ALUMNOS

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CAPITULO I

GENERALIDADES

1.1. FORMULACION DEL PROBLEMA Y JUSTIFICACIÓN

En los últimos años, el río Q U I L C A Y y e l r i o S A N T A viene soportando una fuerte

contaminación debido al vertido de aguas residuales domésticas (principalmente materia fecal),

aguas residuales industriales (desechos químicos, ácidos) y residuos sólidos (basura), que lo están

dañando seriamente y comprometiendo a la salud de la población.

Las aguas servidas domésticas que se vierten sin tratamiento representan un total de las

aguas servidas de la ciudad de HUARAZ, se observó resultados que estos valores sobrepasan

ampliamente los estándares nacionales de calidad ambiental para agua categoría 3 (riego de

vegetales y bebida de animales).

Las aguas del RIO QUILCAY Y RIO SANTA son utilizadas en distintas actividades económicas y

productivas, agrícola. Además, en los sectores rurales, sus aguas son destinadas al consumo

humano mediante un pésimo proceso de potabilización previo. Como consecuencia de ello, las

acequias que son subcorrientes del río QUILCAY Y RIO SANTA, están totalmente

contaminadas con materia fecal. En función a ello, el proyecto de investigación intenta

desarrollar un sistema que permita la purificación de esta agua para liberarlas de patógenos y

metales, y que por tanto, pueda ser utilizada.

1.2. OBJETIVOS

1.2.1. OBJETIVO PRINCIPAL

Evaluar la eficiencia de p u r i f i cac i ón de aguas contaminadas (aguas residuales

domesticas) con cactus, cascara de plátanos y cascara de naranja, para determinar su

posible uso en el tratamiento de aguas residuales domésticas como un método del

tratamiento ecológico como alternativa sustentable.

1.2.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS

Obtener un coagulante –floculante natural a partir del cactus seco y fresco;

con cascara de plátanos y naranja.

Evaluar la eficiencia de filtros mediante la cuantificación de remoción de contaminantes.

Evaluar el efecto sobre la turbidez, el antes y después del tratamiento de coagulación

natural realizada.

1.3. JUSTIFICACION

La contaminación generada por los desechos domésticos e industriales deteriora no solo la

calidad del agua, sino también la de los suelos. En el caso de contaminación con metales pesados,

éstos, al no ser biodegradables, se acumulan. Por lo que se necesita de un sistema de tratamiento

4

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para la disminución de estos contaminantes.

Con el presente estudio se utilizó los coagulantes naturales en el tratamiento de purificador de

aguas empleando las nuevas tecnologías en el uso de coagulantes naturales para este proceso.

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CAPITULO II

MARCO TEORICO

2.1. TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

El tratamiento de aguas residuales consiste en aplicar una serie de procesos físicos, químicos y

biológicos que tienen como fin eliminar los contaminantes. El objetivo del tratamiento es producir

agua limpia o reutilizable.

Las aguas residuales son generadas por residencias, instituciones y locales comerciales e

industriales. Éstas pueden ser tratadas dentro del sitio en el cual son generadas (por ejemplo:

tanques sépticos u otros medios de depuración) o bien pueden ser recogidas y llevadas mediante

una red de tuberías - y eventualmente bombas - a una planta de tratamiento municipal. Los

esfuerzos para recolectar y tratar las aguas residuales domésticas de la descarga están típicamente

sujetos a regulaciones y estándares nacionales (regulaciones y controles). A menudo, ciertos

contaminantes de origen industrial presentes en las aguas residuales requieren procesos de

tratamiento especializado.

Típicamente, el tratamiento de aguas residuales comienza por la separación física inicial de sólidos

grandes (basura) de la corriente de aguas domésticas o industriales, empleando un sistema de

rejillas (mallas), aunque también pueden ser triturados por un equipo especial; posteriormente se

aplica un desarenado (separación de sólidos pequeños muy densos, como la arena) seguido de

una sedimentación primaria (o tratamiento similar) que separa los sólidos suspendidos existentes

en el agua residual. Para eliminar metales disueltos se utilizan reacciones de precipitación. Luego

de ello, se sigue la conversión progresiva de la materia biológica disuelta en una masa biológica

sólida usando bacterias adecuadas, generalmente presentes en estas aguas. Una vez que la masa

biológica es separada o removida (proceso llamado sedimentación secundaria), el agua tratada

puede experimentar procesos adicionales (tratamiento terciario) como desinfección, filtración, etc.

El efluente final puede ser descargado o reintroducido de vuelta a un cuerpo de agua natural

(corriente, río o bahía) u otro ambiente (terreno superficial, subsuelo, etc.). Los sólidos

biológicos segregados experimentan un tratamiento y neutralización adicional antes de la descarga

o reutilización apropiada.

2.2 CULTIVO DEL CACTUS

El CACTUS ha sido estudiado ampliamente como una alternativa para la remoción de

contaminantes. La baba contiene glucosa, la cual es soluble en el agua y, por lo tanto, atrapa los

contaminantes de la materia fecal y a su vez actúa reemplazándolos por nutrientes naturales, al

tiempo que elimina malos olores, proporciona buen sabor y regula el pH del agua. Se encuentra en

abundancia en el departamento de ANCASH, se puede cosechar en cualquier época del año, y

es adaptable a todo tipo de terreno.

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Taxonomía

Conocida como cactácea o cactus. Las cactáceas son plantas que caracterizan los paisajes de

desiertos y zonas áridas, aunque una gran diversidad de especies se encuentra en zonas

tropicales, subtropicales y templadas.

Tabla N°1. Taxonomía del Cactus

Reino: Plantae

División: Magnoliophyta

Clase: Magnoliopsida

Orden: Caryophyllales

Familia: Cactaceae

Figura N°1: Pencas de CACTUS

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Descripción física

Es un vegetal arborescente de 3 a 5 metros de alto, su tronco es leñoso y mide entre 20 y 50

cm. de diámetro. Forma artículos oblongos (pencas o cladodios) de 30 a 60 cm. de largo x 20 a

40 cm. de ancho y de 2 a 3 cm. de espesor. Sus ramas están formadas por pencas de color

verde opaco con areolas que contienen espinas más o menos numerosas, amarillas y produce

flores de 7 a 10 cm. de largo, su fruto es oval de 5 a 10 cm. de largo x 4 a 8 cm. de diámetro y

su color puede ser amarillo, anaranjado, rojo o purpúreo con abundante pulpa carnosa y

dulce

Figura Nº 2 cactus adulto

2.3. EL PLÁTANO

El plátano o banano tiene su origen en Asia meridional, siendo conocido desde el año 650, la

especie llegó a las Canarias en el siglo XV y se introdujo al continente americano en 1516.

Su cultivo comercial se inició a finales del siglo XIX y principios del XX. El plátano es una fruta

tropical originada en el sudoeste asiático, perteneciente a la familia de las musáceas (es un

híbrido triploide de Musa acuminata y Musa balbisiana).

El plátano es una planta monocotiledónea y pertenece al orden Escitaminales, a la familia

Musaceae, subfamilia Musoideae y al género Musa. El género Musa contiene entre 30 y 40

especies diploides (2n=14, 18, 20, 22). En la actualidad, solo dos especies tienen importancia

comercial: Musa acuminata (plátano) y Musa balbisiana (banano).

El plátano es considerado el principal cultivo de las regiones húmedas y cálidas. Los plátanos o

bananos tienen forma oblonga, alargada y algo curvada.

El color de la piel de los frutos puede ser amarillo verdoso, amarillo, amarillo-rojizo o rojo. El

plátano macho tiene una piel gruesa y verdosa y su pulpa es blanca; en el bananito, la pulpa es

de color marfil y la piel fina y amarilla. El plátano y el bananito destacan porque su sabor es

dulce, intenso y perfumado.

PROCESOS BIOLOGICOS

8

9

TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL DOMESTICAEn el plátano macho, la pulpa tiene una consistencia harinosa y su sabor, a diferencia del resto

de plátanos de consumo en crudo, no es dulce ya que apenas contiene hidratos de carbono

sencillos.

El plátano es uno de los cultivos más importante del mundo, después del arroz, el trigo y el

maíz. Además de ser considerado un producto básico y de exportación, constituye una

importante fuente de empleo e ingresos en numerosos países en desarrollo (FAO, 2010).

Contienen vitamina del plátano: A, B, C y E, así como sales minerales tales como el calcio,

magnesio, potasio, silicio, fósforo, azufre, hierro y sodio.

Figura Nº 3

Tabla 1. Composición química del plátano (100 g de parte comestible del fruto)

Componente %

Agua 61,0

Proteínas 1,1

Grasas 0,2

Carbohidratos 36,0

Fibra 0,6

Cenizas 1,0

Fuente: Jimenez et al., (1994).

PROCESOS BIOLOGICOS

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10

TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL DOMESTICA• VARIEDADES DE PLÁTANO

Se distinguen 2 variedades: las finas y las criollas. Entre las primeras se encuentran los

plátanos conocidos como dominico, dominico hartón y hartón, ellas son producidas en sistemas

altamente tecnificados para exportación o para un mercado interno seleccionado. Las criollas

están conformadas por plátano topocho o cachaco con varios clones o subclones

tolerantes a condiciones ambientales adversas y de consumo domestico a nivel de finca

(CORPOICA, 2013).

CULTIVO DE NARANJA

I.2.1 GENERALIDADES DE LA CÁSCARA DE NARANJA

La naranja específicamente conocida como Citrus Sinensis, es una de las más exquisitas frutas subtropicales del mundo. El fruto es globoso y achatado, con una anchura de 6,5 a 9,5 cm. El epicarpio exterior es de color naranja cuando está maduro, mientras que el mesocarpio interno es blanco y esponjoso y no aromático.

Tradicionalmente, las cáscaras de naranja eran procesadas para obtener las fracciones volátiles y no volátiles de los aceites esenciales y aromas en las bebidas gaseosas, helados, pasteles, ambientadores, perfumes y los productos cosméticos. Hoy en día, se han reportado diversas aplicaciones en el ámbito farmacéutico, gracias a sus propiedades antioxidantes germicida. Sin embargo, la aplicación de estos componentes es limitada debido a que la demanda global de estos productos con valor agregado es relativamente insignificante. Como se puede observar en la siguiente tabla, la cáscara de naranja está compuesta básicamente de hemicelulosa, celulosa azucares esenciales y pectina.

CAPACIDAD DE INTERCAMBIO CATIÓNICO COMO ADSORBENTE DE LA CÁSCARA DE NARANJA

La capacidad de intercambio catiónico (CIC) es una medida de la suma total de cationes

intercambiables que tiene un material adsorbente. Los resultados obtenidos en la

determinación por triplicado de este parámetro indicaron un valor promedio del mismo de

8,04 (meq/100g muestra). Este valor se puede comparar con los valores obtenidos para

otros tipos de materiales utilizados como adsorbente, aunque comparativamente

corresponde a un valor intermedio con relación a los otros materiales reportados.

PROCESOS BIOLOGICOS

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11


2.4. TRATAMIENTO DE PURIFICACIÓN DE AGUAS

Los tratamientos para la purificación de agua superficial son de suma importancia para la sociedad,

ya que de estos depende la calidad del agua para consumo humano, doméstico y usos de diferente

índole. Si los tratamientos se aplican de manera correcta cada comunidad podría satisfacer un

requerimiento esencial para la vida. Las grandes ciudades dependen de abastecimiento superficial y

en la mayoría de los casos sus fuentes son corrientes, lagos o embalses (Guerrero 1962). Para lograr

la clarificación del agua, es necesaria la utilización de agentes coagulantes así como coadyuvantes

de coagulación, que permiten eliminar un

porcentaje significativo de las partículas en suspensión (típicamente entre 80 y 90 %); este proceso

es conocido como coagulación-floculación. (CEPIS, 1983; Solís et al 2012).

Además de los agentes convencionales basados en sales metálicas, se emplean polímeros utilizados

como coadyuvantes de coagulación los cuales se clasifican en dos categorías: naturales y

sintéticos. Los polielectrolitos naturales importantes incluyen polímeros de origen biológico, y los

derivados del almidón, de la celulosa y alginatos.

2.5. COAGULACION-FLOCULACION

Generalidades

La pequeña dimensión de las partículas coloidales presentes en el agua, así como la existencia

de cargas negativas repartidas en su superficie, dan lugar a una gran estabilidad de las

suspensiones coloidales. En el campo del tratamiento de aguas, la coagulación es, por

definición, el fenómeno de desestabilización de las partículas

coloidales, que puede conseguirse especialmente por medio de la neutralización de sus cargas

eléctricas. Se llama coagulante al producto utilizado para esta neutralización (Sociedad

Degrémont, 1979).

La agrupación de las partículas descargadas, al ponerse en contacto unas con otras, constituye la

floculación, que da lugar a la formación de flóculos capaces de ser retenidos en una fase posterior

del tratamiento del agua. Algunos productos pueden favorecer la formación del flóculo. A éstos

se les llama floculantes. La separación sólido-líquido, del flóculo formado y del agua, puede

hacerse por filtración, por decantación o flotación, seguidas o no de filtración (Mendoza,

Montañés y Palomares, 1998).

La coagulación y la floculación intervienen generalmente en el tratamiento de aguas destinadas

al abastecimiento público y en la preparación de aguas industriales de fabricación. Con estos

procedimientos se consigue la neutralización de los coloides del agua y su absorción en la

superficie de los precipitados formados en el proceso de floculación. También pueden adsorberse

PROCESOS BIOLOGICOS

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12

TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL DOMESTICAsobre el flóculo ciertas sustancias disueltas (materia orgánica, contaminantes diversos, etc). En el

tratamiento de aguas residuales urbanas, con frecuencia, es tal la concentración de materia en

suspensión, que puede conseguirse una floculación mediante simple agitación. Con el fin de

favorecer la eliminación de la contaminación coloidal, puede introducirse un coagulante

(Sociedad Degrémont, 1979).

Las aguas residuales industriales presentan composiciones muy variables, según la industria

considerada. En algunos casos, el agua contiene un constituyente capaz de flocular por simple

agitación o mediante la adición de un floculante. Otras veces, es necesario utilizar un coagulante

que de origen a un precipitado que pueda flocularse a continuación (Sociedad Degrémont,

1979).

Coagulación

La coagulación se refiere al proceso de desestabilización de las partículas suspendidas, de

modo que se reduzcan las fuerzas de separación entre ellas, debido a las reacciones que suceden

al agregar un reactivo químico (coagulante) al agua, originando productos insolubles. El reactivo

químico agregado al agua debe de ser capaz de, en fracciones de segundo, neutralizar la carga de

los coloides generalmente electronegativos, presentes en el agua, y formar un precipitado.

Los coagulantes principalmente utilizados son sales de aluminio o de hierro. En algunos casos,

pueden utilizarse igualmente productos de síntesis, tales como los polielectrólitos catiónicos

(Valderrama, 2007). La sal metálica actúa sobre los coloides del agua por medio del catión,

que neutraliza las cargas negativas antes de precipitar. Al polielectrólito catiónico se le llama así

porque lleva cargas positivas que neutralizan directamente los coloides negativos. Los

polielectrólitos catiónicos se emplean generalmente junto con una sal metálica, en cuyo caso

permiten una importante reducción de la dosis de dicha sal que habría sido preciso utilizar.

Puede llegarse incluso a suprimir completamente la sal metálica, con lo que se consigue

reducir notablemente el volumen de fango producido

(Sociedad Degrémont, 1979).

Floculación.

La floculación es el proceso mediante el cual las moléculas ya desestabilizadas entran en contacto

debido a los fenómenos de transporte dentro del líquido. Esto implica la formación de

puentes químicos entre partículas, de modo que se forme una malla de coágulos, tridimensional

y porosa, agrandando las partículas aglutinadas en pequeñas masas, llamadas flocs, que facilitan

la precipitación (Soto, 2001).

Modelos teóricos de coagulación y de floculación.

La coagulación y floculación son dos procesos dentro de la etapa de clarificación del agua.

Ambos procesos se pueden resumir como una etapa en la cual las partículas se aglutinan en

flocs, tal que su peso específico supere a la del agua y puedan precipitar (Soto, 2001).

PROCESOS BIOLOGICOS

12

13

TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL DOMESTICAExisten dos modelos de coagulación. El modelo físico o de doble capa, basado en fuerzas

electrostáticas de atracción y repulsión. El otro modelo es químico, llamado “puente químico”,

que relaciona una dependencia entre el coagulante y la superficie de los coloides (Soto,

1974).

Para la floculación existen también dos modelos, según sea el tamaño de las partículas

desestabilizadas (en general todas las partículas se ven afectadas por ambos mecanismos). El

primero es llamado ortocinético, el cual es promovido por agitación externa principalmente, que

influye partículas de tamaño superior al micrón y tiene relación con los gradientes de

velocidad del líquido. El segundo modelo se llama pericinético y se diferencia del primero en que

su fuente de agitación es interna. Principalmente importarán el movimiento browniano y la

sedimentación. Su efecto es principalmente sobre partículas de tamaño inferior a 1 micrón (Soto,

2001).

Las partículas pequeñas (<1um) están sometidas a floculación pericinética, motivada por el

movimiento browniano, mientras que las que presentan un tamaño mayor, están afectadas

principalmente por el gradiente de velocidad del líquido, predominando en ella la floculación

ortocinética (Soto, 2001).

2.6. FILTRACION

La filtración en medios granulares es la forma más económica y eficiente de separar sólidos

suspendidos que no son removidos por sedimentación. La filtración es una operación unitaria de

gran importancia dentro de un sistema de tratamiento y acondicionamiento de aguas. Generalmente

la filtración se efectúa después de la separación de la mayoría de los sólidos suspendidos por

sedimentación, aunque dependiendo de las características del agua, es posible que ésta entre

directamente a la etapa de filtración, sin ser sedimentada previamente (Rocha, 2010).

Esto puede presentarse dependiendo de la cantidad y naturaleza de los sólidos en suspensión. Si la

cantidad de sólidos no es muy grande puede pasarse directamente a la etapa de filtración. Si la

cantidad de sólidos suspendidos en el agua a tratar es muy grande y se pasa directamente a la

filtración, el filtro se satura rápidamente y es necesaria su continua limpieza, ya que los ciclos de

filtración son de poca duración.

Si previamente se separan los sólidos sedimentables, la carga en el filtro disminuye, y se tiene una

mejor operación y un proceso de remoción de sólidos suspendidos es más eficiente (Rocha,

2010).

El filtro más ampliamente usado para remover sólidos suspendidos es el filtro de grava y arena y se

le llama así precisamente porque es un lecho de grava y arena el que retiene las partículas

suspendidas en el agua. El mecanismo de remoción de estos sólidos es de diferente naturaleza. En el

PROCESOS BIOLOGICOS

13

14

TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL DOMESTICAproceso intervienen fuerzas de cohesión entre el material formado y las partículas en suspensión,

aunque también se manifiestan fuerzas de atracción electrostática del tipo de fuerzas de London y

de Van Der Waals (Rocha, 2010).

2.7. POTENCIALES IMPACTOS AMBIENTALES

Los contaminantes de las aguas servidas municipales, o aguas servidas domésticas, son los sólidos

suspendidos y disueltos que consisten en materias orgánicas e inorgánicas, nutrientes, aceites y

grasas, sustancias tóxicas, y microorganismos patógenos. Los desechos humanos sin un tratamiento

apropiado, eliminados en su punto de origen o recolectados y transportados, presentan un peligro de

infección parasitaria (mediante el contacto directo con la materia fecal), hepatitis y varias

enfermedades gastrointestinales, incluyendo el cólera y tifoidea (mediante la contaminación de la

fuente de agua y la comida). Cabe mencionar que el agua de lluvia urbana puede contener los mismos

contaminantes, a veces en concentraciones sorprendentemente altas.

Cuando las aguas servidas son recolectadas, pero no tratadas correctamente antes de su eliminación

o reutilización, existen los mismos peligros para la salud pública en las proximidades del punto de

descarga. Si dicha descarga es en aguas receptoras, se presentarán peligrosos efectos adicionales

(p.ej. el hábitat para la vida acuática y marina es afectada por la acumulación de los sólidos; el

oxígeno es disminuido por la descomposición de la materia orgánica; y los organismos acuáticos y

marinos pueden ser perjudicados aún más por las sustancias tóxicas, que pueden extenderse hasta

los organismos superiores por la bio-acumulación en las cadenas alimenticias). Si la

descarga entra en aguas confinadas, como un lago o una bahía, su contenido de nutrientes

puede ocasionar la eutrofización (la aparición de algas y plantas), con molesta vegetación que puede

afectar a las pesquerías y áreas recreativas. Los desechos sólidos generados en el tratamiento de las

aguas servidas (grava, cerniduras, y fangos primarios y secundarios) pueden contaminar el suelo y

las aguas si no son manejados correctamente. Los proyectos de aguas servidas son ejecutados a fin

de evitar o aliviar los efectos de los contaminantes descritos anteriormente en cuanto al ambiente

humano y natural. Cuando son ejecutados correctamente, su impacto total sobre el ambiente es

positivo.

Los impactos directos incluyen la disminución de molestias y peligros para la salud pública en el área

de servicio, mejoramientos en la calidad de las aguas receptoras, y aumentos en los usos beneficiosos

de las aguas receptoras. Adicionalmente, la instalación de un sistema de recolección y tratamiento de

las aguas servidas posibilita un control más efectivo de las aguas servidas industriales mediante su

tratamiento previo y conexión con el alcantarillado público, y ofrece el potencial para la reutilización

beneficiosa del efluente tratado y de los fangos.

Los impactos indirectos del tratamiento de las aguas residuales incluyen la provisión de sitios de

servicio para el desarrollo, mayor productividad y rentas de las pesquerías, mayores actividades y PROCESOS BIOLOGICOS

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TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL DOMESTICArentas turísticas y recreativas, mayor productividad agrícola y forestal o menores requerimientos

para los fertilizantes químicos, en caso de ser reutilizado el efluente y los fangos, y menores

demandas sobre otras fuentes de agua como resultado de la reutilización del efluente.

PROCESOS BIOLOGICOS

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16

TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL DOMESTICATabla N°1. Estándares nacionales de calidad ambiental para agua, categoría 3, parámetros para

riego de vegetales de tallo bajo y tallo alto

PARÁMETROS PARA RIEGO DE VEGETALES DE TALLO BAJO Y TALLO ALTO

PARÁMETROS UNIDAD VALOR

FisicoquímicosBicarbonatos mg/

L

370Calcio mg/

L

200Carbonatos mg/

L

5Cloruros mg/

L

100-700Conductividad (uS/cm) <2000Demanda Bioquímica de Oxígeno mg/

L

15Demanda Química de Oxígeno mg/

L

40Fluoruros y Fosfatos - P mg/

L

1Nitratos (NO3-N) mg/

L

10Nitritos (NO2-N) mg/

L

0,06Oxígeno Disuelto mg/

L

>=4pH Unidad de pH 6.5-8.5Sodio mg/

L

200Sulfatos mg/

L

300

Sulfuros mg/

L

0.05

InorgánicosAluminio mg/ 5Arsénico mg/

L

0.05Bario total mg/

L

0.7Boro mg/

L

0.5-6Cadmio mg/

L

0.005Cianuro Wad mg/

L

0.1Cobalto mg/

L

0.05Cobre mg/

L

0.2Cromo (6+) mg/

L

0.1Hierro mg/

L

1Litio mg/

L

2.5Magnesio mg/

L

150Manganeso y Níquel mg/

L

0.2 c/uMercurio mg/

L

0.001Plata, Plomo, Selenio mg/

L

0.05

Zinc mg/

L

2

OrgánicosAceites y Grasas mg/

L

1

Fenoles mg/

L

0.001

S.A.A.M.(detergentes) mg/

L

1

PlaguicidasAldicarb ug/L 1Aldrín (CAS 309-00-2) y Endrin ug/L 0.004

Clordano (CAS 57-74-9) ug/L 0.3

PROCESOS BIOLOGICOS

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17


DDT ug/L 0,001Dieltrín (N° CAS 72-20-8) ug/L 0.7Endosulfán ug/L 0.02Heptacloro (N°CAS 76-44-8) Y heptacloripoxido ug/L 0.1Lindano ug/L 4Paratíón ug/L 7.5

Tabla N°2. Estándares nacionales de calidad ambiental para agua categoría 3, parámetros para

bebidas de animales

PARÁMETROS PARA BEBIDAS DE ANIMALES

PARÁMETROS UNIDAD VALOR

Conductividad Eléctrica (uS/cm) <=5000

Demanda Bioquímica de Oxígeno mg/L <=15

Demanda Química de Oxígeno mg/L 40

Fluoruro mg/L 2

Nitratos (NO3-N) mg/L 50

Nitritos (NO2-N) mg/L 1

Oxígeno Disuelto mg/L >5

pH Unidades de pH 6.5-8.4

Sulfatos mg/L 500

Sulfuros mg/L 0.05

Inorgánicos

Aluminio mg/L 5

Arsénico y Berilio mg/L 0.1c/u

Boro mg/L 5

Cadmio mg/L 0.01

Cianuro WAD mg/L 0.1

Cobalto mg/L 1

Cobre mg/L 0.5

Cromo (6+) y Hierro mg/L 1c/u

Litio mg/L 2.5

Magnesio mg/L 150

Manganeso mg/L 0.2

Mercurio mg/L 0.001

Níquel mg/L 0.2

Plata mg/L 0.05

PROCESOS BIOLOGICOS

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TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL DOMESTICAPlomo mg/L 0.05

Selenio mg/L 0.05

Zinc mg/L 24

Orgánicos

Aceites y grasas mg/L 1

Fenoles mg/L 0.001

S.A.A.M. (detergentes) mg/L 1

Fuente: Decreto Supremo N° 002 -2008–MINAM

NOTA:

Vegetales de tallo alto: Son plantas cultivables o no, de porte arbustivo o arbóreo y tienen una buena

longitud de tallo. Las especies leñosas y forestales tienen un sistema radicular pivotante profundo (1

a 20 metros).

Ejemplo: forestales, árboles frutales, etc.

Vegetales de tallo bajo: Son plantas cultivables o no, frecuentemente porte herbáceo. Debido a su

poca longitud de tallo alcanzan poca altura. Usualmente, las especies herbáceas de porte bajo tienen

un sistema radicular difuso o fibroso, poco profundo (10 a 50 cm).

Ejemplo: hortalizas y verduras de tallo corto como ajo, lechuga, fresas, col, repollo, apio, arveja, etc.

Animales mayores: Entiéndase como animales mayores a vacunos, ovinos, porcinos, camélidos y

equinos.

Animales menores: Entiéndase como animales menores a caprinos, cuyes, aves y

conejos.

SAAM: Sustancias activas de azul de metileno.

PROCESOS BIOLOGICOS

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19

CAPITULO III

MATERIALES Y METODOS

3.1. LUGAR DE EJECUCION

La etapa de laboratorio de la presente investigación se llevó a cabo en los laboratorios Ubicado en Av.

Universitaria s/n – Shancayan en el área de laboratorios de la Ciudad Universitaria.

3.2. MATERIALES

3.2.1. Material biológico

• CACTUS (FRESCO Y SECO)

• CASCARA DE PLATANOS

• CASCARA DE NARANJA

• MUESTRA DE AGUAS RESIDUAL DEL RÍO QUILCAY Y RIO SANTA.

3.2.2. REACTIVOS

• Kit electrostático

• Sulfato de Aluminio

3.2.3. Materiales de Laboratorio

• Agua destilada

• Fotómetro

• Papel filtro

• Tubos de ensayo

• Pipetas

• bureta

• Frascos de vidrio

• Espátula

• baldes

3.2.4. Equipos de laboratorio

• Bomba de vacío

• Balanza

• horno

3.3 METODOLOGIA

3.3.1. Obtención de las muestras del Agua residual Domestica del RIO QUILCAY Y RIO SANTA.

Figura Nº 1 toma de muestra a tratar

- Se utilizaron frascos previamente esterilizados.

- Se sumergieron las botellas boca abajo a una profundidad aproximada de 20 a 30 cm,

luego se giró la boca de la botella hacia la corriente de agua.

19

20

31

Figura nº 2 toma de muestra

- Se dejó una porción del recipiente sin llenar (1/4 de frasco), de manera que el aire contenido

en esa zona asegure un adecuado suministro de oxígeno para los microorganismos que lo

necesiten hasta el momento del análisis.

- Se guardaron los frascos.

- Se trasladaron las muestras al laboratorio para su análisis antes de las 24 horas luego de la

recolección de la muestra.

- Estas fueron recolectadas en envases separados, dependiendo del análisis. Para la

determinación y llevadas inmediatamente al laboratorio.

• Determinación de parámetros fisicoquímicos

Se determinaron parámetros, TURBIDEZ e iones; para lo cual la muestra fue recolectada en

frasco de plástico de capacidad de 1,000 ml. La muestra fue llevada al laboratorio. Para

determinar mediante el uso del equipo de Multiparámetro.

20

21

3.3.4. Obtención del cactus y cascara de plátanos

PARA EL CACTUS

Para la obtención de este coagulante-floculante natural, se empleó como materia prima a las

pencas del cactus, para lo cual primero se realizó la recolección de las pencas. Luego, las

pencas fueron lavadas con agua de caño, para posteriormente proceder a retirar las espinas y

realizando otro lavado con agua, en la cual fue cortada en pequeños trozos, llevándolo a

secado durante 24 horas para luego ser molido. Y también se utilizó en el momento del

proceso de coagulación el cactus fresco.

Figura Nº 5 Fotografía del retiro de las espinas del cactus

Figura Nº 6 Fotografía del corte en cuadros del cactus

21

22

PARA LA CASCARA DE PLATANOS

Lavado con agua potable, se procede a pelar los plátanos, que ayudaron los compañeros que

estaban en el laboratorio, luego se procedió a cortar y secar durante 24 horas

aproximadamente, se molió y se tamizo.

Figura Nº 7 plátanos seco

PARA LA CASCARA DE NARANJA

Se consiguió las cascaras en los puestos de jugo de naranja, en la cual se llevo al laboratorio y

previo a su secado, se lavó con agua potable, se procedió a llevarlo al horno para su secado

durante 24 horas aproximadamente, se molió.

Figura Nº 8 cascara de naranja para su secado

.3.8. Evaluación de la eficiencia del sistema

Para determinar si el filtro elaborado es eficiente en cuanto a la remoción de contaminantes, se realizó

la medición de parámetros fisicoquímicos como:

• Turbidez

• Iones

22

23

CAPITULO IV

PRESENTACIÓN Y DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS

A continuación, se presentan los principales resultados de esta primera etapa, la cual comprende la

evaluación de los contaminantes presentes en el AGUA RESIDUAL DOMESTICA DEL RIO QUILCAY Y

RIO SANTA, la evaluación del sistema a nivel de laboratorio.

4.1. Obtención de las muestras

El monitoreo de estos parámetros se realizó separando en cuatro baldes 1L de muestra en cada

balde y 10g de cada coagulante, dejando reposar de 5 a 10 min a que reaccione los coagulantes ; se

toma 50ml de muestra de cada balde para proceder a su filtrado; para el rio QUILCAY se hecho

carbón activado para la remoción del color.

Para rio santa se realizó al igual que la muestra de rio QUILCAY sin echar carbón activado para su

filtración.

Para comparar coagulante químico con coagulante natural se hecho a las dos muestras de rio el

sulfato de aluminio.

4.2. Análisis Fisicoquímico

Se realizó a su vez las mediciones de algunos parámetros fisicoquímicos en el laboratorio, turbidez e

iones.

Medición de iones y turbidez antes de los coagulantes

RIO

QUILCAY

NH4

(mg/L)

H2S

(mg/L)

NO2

(mg/L)

P

(mg/L)

PO4

(mg/L)

Fe

(mg/L)

0.03 0.001 0.002 0.01 0.01 0.13

TURBIDEZ 2 UNF

23

24

DESPUES DE COLOCAR LOS COAGULANTES SE FILTRO Y SE MIDIO LA TURBIDEZ PARA EL COLOR

TURBIDEZ DE LA TUNA SECA 24 UNF

TURBIDEZ DEL PLATANO 31 UNF

TURBIDEZ DE LA NARANJA 63 UNF

Después de pasar el filtro se hecho carbón activado y se volvió a filtrar.

TUNA

SECA

NH4

(mg/L)

H2S

(mg/L)

NO2

(mg/L)

P

(mg/L)

PO4

(mg/L)

Fe

(mg/L)

0.15 0.014 0.022 0.83 2.70 0.06

TURBIDEZ 6 UNF

TUNA

FRESCA

NH4

(mg/L)

H2S

(mg/L)

NO2

(mg/L)

P

(mg/L)

PO4

(mg/L)

Fe

(mg/L)

0.03 0.010 0.002 0.56 1.74 0.06

TURBIDEZ 3 UNF

PLATANO

NH4

(mg/L)

H2S

(mg/L)

NO2

(mg/L)

P

(mg/L)

PO4

(mg/L)

Fe

(mg/L)

0.21 0.019 0.033 1.08 3.1 0.15

TURBIDEZ 23 UNF

NARANJA

NH4

(mg/L)

H2S

(mg/L)

NO2

(mg/L)

P

(mg/L)

PO4

(mg/L)

Fe

(mg/L)

0.20 0.51 0.92 0.117 1.5 0.91

TURBIDEZ 44 UNF

24

25

Muestra original RIO SANTA

RIO

SANTA

NH4

(mg/L)

H2S

(mg/L)

NO2

(mg/L)

P

(mg/L)

PO4

(mg/L)

Fe

(mg/L)

0.40 0.003 0.42 0.05 0.14 0.49

TURBIEDAD 11 UNT

Análisis y resultados después del filtrado (rio santa)

TUNA

SECA

NH4

(mg/L)

H2S

(mg/L)

NO2

(mg/L)

P

(mg/L)

PO4

(mg/L)

Fe

(mg/L)

0.10 0.012 0.011 0.8 2.4 0.40

turbiedad 11 UNT

TUNA

FRESCA

NH4

(mg/L)

H2S

(mg/L)

NO2

(mg/L)

P

(mg/L)

PO4

(mg/L)

Fe

(mg/L)

1.81 0.007 0.013 0.83 2.56 0.10

turbiedad 15 UNT

PLATANO

NH4

(mg/L)

H2S

(mg/L)

NO2

(mg/L)

P

(mg/L)

PO4

(mg/L)

Fe

(mg/L)

0.17 0.008 0.046 0.99 3.10 0.22

turbiedad 33 UNT

NARANJA

NH4

(mg/L)

H2S

(mg/L)

NO2

(mg/L)

P

(mg/L)

PO4

(mg/L)

Fe

(mg/L)

0.05 0.035 0.047 0.7 2.15 0.11

turbiedad 27 UNT

25

26

PRUEBA FINAL CON SULFATO DE ALUMINIO EN LA CUAL SE UTILIZA LAS DOS MUESTRAS DE LOS RIOS Y LOS IONES

RIO

QUILCAY

NH4

(mg/L)

H2S

(mg/L)

NO2

(mg/L)

P

(mg/L)

PO4

(mg/L)

Fe

(mg/L)

2.56 0.096 0.181 0.27 0.80 0.38

turbiedad 79 UNT

RIO

SANTA

NH4

(mg/L)

H2S

(mg/L)

NO2

(mg/L)

P

(mg/L)

PO4

(mg/L)

Fe

(mg/L)

1.41 0.042 0.084 0.30 0.88 0.34

turbiedad 32 UNT

TABLAS

MEDICION DE IONES ANTES DE UTILIZAR LOS CUAGULANTES NATURALES

RIO QUILCAY RIO SANTA0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

NH4H2SNO2PPO4Fe

INTERPRETACION:

En el rio Quilcay se encuentran en mínimas cantidades los iones analizados, entre estos encantándose

con mayor concentración el NH4 y Fe, y en el rio Santa se encuentra mayor cantidad de concentración

Fe, NO2 y NH4, comparando entre estos dos ríos, hay más presencia de iones en el rio santa, esto sucede

porque hay más efluentes que en el rio Quillcay.

26

27

RIO QUILLCAY RIO SANTA0

2

4

6

8

10

12

TURBIDEZ

TURBIDEZ

INTERPRETACION:

El Rio Santa presenta mayor turbidez que el Rio Quilcay ,por haber mayores descargas de efluentes

MUESTRA CON CUAGULANTES NATURALES PARA RIO QUILCAY

TUNA SECA TUNA FRESCA PLATANOS NARANJA0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

NH4

H2S

NO2

P

PO4

Fe

INTERPRETACIÓN: Entre los iones analizados los que no se removieron son los fosfatos y fosforo, es

decir, la eficiencia de remoción que presenta es la tuna fresca a comparación del resto de los

coagulantes.

27

28

MUESTRA CON CUAGULANTES NATURALES PARA RIO SANTA

TUNA SECA TUNA FRESCA PLATANOS NARANJA

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

NH4H2S

NO2P

PO4Fe

NH4H2SNO2PPO4Fe

INTERPRETACIÓN: Desde el punto de vista de los coagulantes, la cáscara de naranja es la que presenta

mayor eficiencia de remoción de iones (porque tiene su propiedad adsorbente de metales pesados), y

desde el punto de vista de iones removidos son los nitritos y sulfuros; los que no se removieron son los

fosfatos y fosforo (por no ser metales) y por reaccionar con otros compuestos que sean específicamente

de los coagulantes utilizados.

MUESTRA ORIGINAL ANTES DE HECHAR SULFATO DE ALUMINIO


0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

MUESTRA ORIGINAL DE RIO

NH4 NO2 P PO4 H2S Fe

SULFATO DE ALUMINIO

Interpretación: con el sulfato de aluminio no hubo remoción alguna en el ion amonio del rio Quilcay y

rio santa,

28

29


0.5

1

1.5

2

2.5

SULFATO DE ALUMINIO

NH4 NO2 P PO4 H2S Fe

INTERPRETACIÓN: En la gráfica exactamente no hay una buena eficiencia de remoción de iones, debido a que

el sulfato de aluminio es un coagulante para disminuir la turbiedad, y no exactamente de los iones analizados.

TURBIDEZ ANTES Y DESPUES DEL FILTRADO (CARBON ACTIVADO)

TUNA FRESCATUNA SECA

PLATANOSNARANJA

0

10

20

30

40

50

60

70

TURBIDEZ A

TURBIDEZ D

TURBIDEZ ATURBIDEZ D

INTERPRETACIÓN: En la gráfica se observa que la turbiedad aumenta, esto es debido al color propio de los

coagulantes utilizados.

29

30

RIO SANTA SIN CARBON ACTIVADO Y DESPUES DE LOS COAGULANTES

INTERPRETACIÓN: La turbiedad aumenta debido al color propio de los coagulantes utilizados, a excepción de

tuna fresca que diminuye su turbiedad, esto porque los mucílagos de la tuna adsorbe y lo sedimenta.

30

TUNA FRESCA TUNA SECA PLATANOS NARANJA0

5

10

15

20

25

30

35

TURBIDEZ ITURBIDEZ D

31

TURBIDEZ DESPUES DE HECHAR EL SULFATO DE ALUMINIO


10

20

30

40

50

60

70

80

TURBIDEZ ITURBIDEZ D

INTERPRETACION: En la gráfica se observa que la turbiedad aumenta, debido a que el sulfato de

aluminio dio un color blanco lechosos y esto hace que aumente su turbiedad, pero turbiedad propia de

los ríos se sedimentaron.

5.0 CONCLUSIONES

5.1. Las tablas anteriores demuestran la efectividad que tiene el sistema.

5.2. El grado de contaminación del agua residual domestica es alto ya que en las pruebas

realizadas en el laboratorio nos indican resultados de

coliformes=1.100x102NMP/100ml.

5.3. Con respecto a los parámetros de turbidez y pH, estos fueron los únicos sin diferencia

significativa, los datos altos obtenidos en la turbidez pueden ser el resultados de una

turbidez inicial muy alta dada por la muestra patrón.

5.4. Para el color, si hubo diferencia significativa, aunque los datos sobre el color no fueron

satisfactorios, es posible que se obtengan mejores resultados si se aplica un tratamiento

de filtración luego del proceso de coagulación floculación.

5.5. En cuanto al olor el de cascara de plátanos, se pueden apreciar como aceptables, pero el

cactus le faltaría un proceso de coagulacion floculación.

5.6. Otra condición que se debe tener en cuanta dado los resultados obtenidos es el pH, ya que

haciendo una variación en este se podría cambiar los efectos.

5.7. Las mejores muestras se evaluaron de acuerdo a los datos reportados, teniendo en cuenta

costo-beneficio, una vez tratada disminuyo considerablemente.

5.8. El tratamiento de las aguas residuales domestica del Rio Quilcay de huaraz fue eficiente,

por la buena remoción de microorganismos encontrados en el agua residual.

31

32

5.9. El análisis señala un alto contenido de sólidos por ser aguas residuales domestica, el cual

nos indica otra razón más para aplicar un tratamiento biológico, por lo que los sólidos son

fuente de alimenticio para los microorganismos.

6.0 RECOMENDACIONES

6.1. En huaraz el cactus es ampliamente cultivado. La mayoría de los cultivos son destinados

a la producción de la cochinilla, pero una vez retirada la cochinilla, estas pencas son

cortadas y desechadas en el suelo esperando a que se descompongan. Recolectar las

pencas cultivadas en el borde del río, ayudaría a cubrir la demanda para la

producción del coagulante y floculante natural a partir del cactus. En ese sentido, si se

tendría una política de restauración el costo de tratamiento saldría mínimo.

6.2. Resulto que la cascara de plátanos con un poder coagulante bajo, por lo cual es necesario

realizar estudio en donde se utilice con coadyuvantes en mezclas con coagulantes, o

realizar otro tratamiento posterior al de floculación coagulación que permita una mayor

remoción de color y turbidez en el agua.

32

33

7.0 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

EWEIS, Jet All Principios de biorrecuperación. Ed. Mac Graw

Hill. (1999).

ITGE Contaminación y depuración de suelos.

(1995)

PEÑAFIEl, B; y DONOSO, M. “Evaluación de diferentes dosis de

microorganismos eficientes (EM) en el cultivo

de pepino (Cucumis sativus) híbrido atar ha-

435” Facultad de Ingeniera en Mecánica y

Ciencias de la Producción, Escuela Superior

Politécnica del Litoral (2004).

33

trabajo final de procesos biologico

Engineering