UNIVERSIDAD NACIONAL DE UCAYALI
FACULTAD DE CIENCIAS FORESTALES Y AMBIENTALES PROYECTO DE TESIS
“EFICIENCIA DE PISTIA STRATIOTES (Lechuga de Agua) EN REMOCIÓN DE CONTAMINANTES DEL AGUA RESIDUAL DOMÉSTICA, EN UNA LAGUNA DE MADURACIÓN DE LA PTAR DE EMAPACOP S. A. DEL SECTOR 09, DISTRITO DE MANANTAY, PROVINCIA DE CORONEL PORTILLO, DEPARTAMENTO DE UCAYALI - 2016”
PRESENTADO POR: AVILA RAMIREZ MARY LEYDY ASESOR: ING. GLADIS ELENA ROJAS GUTIÉRREZ CO-ASESOR: BLGO. ERIC MANANITA TERRONES
PUCALLPA – PERÚ 2016 1
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I.
DATOS GENERALES
1
TITULO
“EFICIENCIA DE PISTIA STRATIOTES (Lechuga de Agua) EN REMOCIÓN
DE
CONTAMINANTES
DEL
AGUA
RESIDUAL
DOMÉSTICA, EN UNA LAGUNA DE MADURACIÓN DE LA PTAR DE EMAPACOP S.A. DEL SECTOR 09, DISTRITO DE MANANTAY, PROVINCIA DE CORONEL PORTILLO, DEPARTAMENTO DE UCAYALI - 2016” 2
AUTOR AVILA RAMIREZ MARY LEYDY
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ASESOR ING. GLADIS ELENA ROJAS GUTIÉRREZ
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CO-ASESOR BLGO. ERIC MANANITA TERRONES
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COLABORADORES
EMPRESA MUNICIPAL DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO DE CORONEL PORTILLO SOCIEDAD ANÓNIMA, EMAPACOP S.A. BIOMANATEC CONSULTORES Y SERVICIOS AMBIENTALES.
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LUGAR DE EJECUCIÓN PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES (PTAR) DE EMAPACOP S.A. DEL SECTOR 9, DISTRITO DE MANANTAY, PROVINCIA DE CORONEL PORTILLO, DEPARTAMENTO DE UCAYALI.
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PERIODO DE EJECUCIÓN INICIO : 01 DE FEBRERO DE 2016 TERMINO : 06 DE JUNIO DE 2016
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FECHA DE PRESENTACIÓN 04/02/16
II
DISEÑO DE LA INVESTIGACION 1
PLANTEAMIENTO Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 3
1
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Actualmente Pucallpa carece de un sistema eficiente para depurar las aguas residuales domésticas, siendo uno de los factores el desconocimiento de las tecnologías ambientales aplicables para dichos problemas por parte de las personas decisoras de las políticas de gestión ambiental regional y municipal. La depuración de las aguas residuales domésticas, es una de las necesidades principales de la sociedad moderna debido al peligro que significan el vertimiento de estas aguas al ambiente sin recibir un tratamiento adecuado, capaz de modificar sus condiciones físicas, químicas y microbiológicas que eviten problemas de contaminación en los cuerpos de agua. Sin embargo los métodos convencionales usados para el tratamiento de aguas residuales domesticas son poco sostenibles, debido a los elevados costos de operación y mantenimiento, lo que dificulta que la planta de tratamiento opere bien y elimine al menos un 90% de la materia orgánica y los microorganismos patógenos presentes en ella (Garcia, 2012). Los sistemas de tratamiento de aguas con plantas acuáticas son una alternativa eficiente y económica para el tratamiento de aguas residuales, la remoción de microorganismos y contaminantes físico químico, debido a sus bajos costos de construcción, operación y mantenimiento frente a los sistemas convencionales actuales, la remoción en sistemas con macrófitas flotantes se atribuye a procesos de sedimentación, absorción y remoción de sólidos suspendidos y materia orgánica (Delgadillo, 2010). La Empresa Municipal de Agua Potable y Alcantarillado de Coronel Portillo Sociedad Anónima, EMAPACOPS.A., ubicado en el Dpto. de Ucayali, administra la operación y mantenimiento de la planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR) la cual busca reducir los niveles de contaminación en aguas residuales domesticas del Sector 9, Distrito de Manantay, Provincia de Coronel Portillo, brindará apoyo necesario en la ejecución de la tesis fundamentada en la utilización de la especie de nombre común lechuga de agua (Pistia Stratiotes) como tratamiento complementario, con la finalidad de optimizar las condiciones fisicoquímicas y microbiológicas del agua residual doméstica, así mismo reducir los niveles de contaminación en el efluente y del mismo modo cumplir con los estándares de calidad establecidas por el Ministerio del 4
Ambiente en el Artículo 31º de la Ley General del Ambiente Nº 28611 y D.S. Nº 003-2010-MINAM, para ser vertidas y/o rehusadas. 2
PREGUNTAS DE INVESTIGACION 1
PREGUNTA GENERAL: ¿Cuál será la eficiencia de la Pistia Stratiotes (lechuga de agua), en la remoción de contaminantes en una laguna de maduración de la PTAR de EMAPACOP S.A.?
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PREGUNTAS ESPECÍFICOS: ¿Cuáles son los agentes contaminantes que tiene la laguna de maduración de la PTAR de EMAPACOP S.A., sin tratamiento complementario?
¿Cuál
sería
el
porcentaje
de
remoción
en
parámetros
fisicoquímicos de la laguna de maduración de la PTAR de EMAPACOP S.A., por medio de Pistia stratiotes?
¿Cuál
sería
el
porcentaje
de
remoción
en
parámetros
microbiológicos de la laguna de maduración de la PTAR de EMAPACOP S.A., por medio de Pistia stratiotes? 2
JUSTIFICACION DE LA INVESTIGACION El uso de plantas acuáticas para el tratamiento de aguas residuales en el mundo es un tema que se está tomando mayor consideración, debido a que suelen ser menos costosos y sofisticados en cuanto a su operación y mantenimiento, frente a otros sistemas convencionales, aunque dichos procesos requieren mayores extensiones de terreno en comparación con los de tipo intensivo, suelen ser igualmente eficaces en la remoción de materia orgánica e incluso más efectivo en la remoción de elementos patógenos y nutrientes. Por otra parte, el consumo enérgico suele ser mínimo y su costo de mantenimiento muy bajo, requiriendo personal menos especializado, es por ello que en la actualidad se comenzó a utilizar plantas acuáticas para la purificación de las aguas residuales (Martelo, 2012).
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Las plantas acuáticas son todas aquellas que necesitan una gran cantidad de agua en su ambiente, ya sea dulce o salada (especialmente en su raíces) para vivir, se desarrollan en medios muy húmedos y completamente inundados, básicamente necesitan los mismo requerimientos nutricionales que las plantas terrestres su clasificación se realiza en cuatro tipos como sumergidas, flotantes, emergentes y anfibias. Las características que deben contar las plantas acuáticas usadas para el tratamiento de las aguas residuales son las siguientes: alta productividad, alta eficiencia de remoción de nutrientes y contaminantes, alta predominancia en condiciones naturales adversas y fácil cosecha (Celis y comp., 2005). Con la presente investigación se aportará importante información sobre la eficiencia de remoción de contaminantes en aguas residuales domésticas que se obtendrá con la aplicación de lechuga de agua (Pistia stratiotes), como tratamiento complementario, lo que permitiría hacer réplicas en otras lagunas. 3
OBJETIVOS DE LA INVESTIGACION 1
OBJETIVO GENERAL:
Determinar la eficiencia de la Lechuga de agua (Pistia stratiotes), en la remoción de contaminantes en el agua residual doméstica de una laguna de maduración de la PTAR de EMAPACOP S.A.
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OBJETIVOS ESPECIFICOS: Determinar los principales agentes contaminantes de la laguna de maduración de la PTAR de EMAPACOP S.A., antes del tratamiento
complementario. Determinar el porcentaje de remoción en parámetros fisicoquímicos de la laguna de maduración de la PTAR de EMAPACOP S.A., por medio de
Pistia stratiotes. Determinar el porcentaje de remoción en parámetros microbiológico de la laguna de maduración de la PTAR de EMAPACOP S.A., por medio de Pistia stratiotes.
III
MARCO TEORICO 1
ANTECEDENTES DEL PROBLEMA 6
Maine, Duarte y Suñe, (2001), Estudiaron la capacidad de cuatros macrófitas flotantes (Salvinia herzogii, Pistia stratoties, Hydromistia stolonifera, y Eichhornia crassipes), para la extracción de cadmio en aguas residuales industriales, durante la época más fría del año, donde concluyeron, que la lechuga de agua posee mayor fitoremediación por su gran desarrollo, así mismo, Maine "et al" (1998), Estudiaron la capacidad de cuatros plantas acuáticas para eliminación de fosforo y nitrógeno en aguas, teniendo como resultado que a los 25 días las plantas acuáticas puede absorber el 64% de fosfato, 49% de nitrato y el 93% de amonio. Lara (2006), desarrollo la tesis de Evaluación de efecto del nuevo sistema de tratamiento de lodos sépticos en el funcionamiento del humedal artificial del relleno sanitario en la Universidad Earth, con el objetivo de determinar los niveles de remoción de nutrientes, mediante las macrófitas Oreja de ratón (Salvinia minima), Lechuga de agua (Pistia stratiotes), Lirio acuático (Eichhornia crassipes), Trista (Eleocharis elegans), y Lirio de flor amarilla (Limnocharis flava), concluyendo que la lechuga de agua requiere un tiempo mayor de 27 días para la asimilación de contaminantes, pudiendo reducir el contenido de nitritos de 280 mg/l a 254 mg/l con un 9,29%, el fosfato de 59,4 mg/l a 58 mg/l con un 2.35 % y el potasio de 202 mg/l a 185 mg/l con un 8.41%, por lo que no existió una alta eficiencia comparada con el lirio de agua. Henry, Silva y Camargo (2006), evaluaron la eficiencia de remoción de contaminantes procedentes de un efluente de tilapia por medio de tres macrófitas acuáticas flotantes (Eichhornia crassipes, Pistia stratiotes y Salvinia molesta), encontrando que las especies E. crassipes y P. stratiotes son más eficientes en la eliminación de fosfato alcanzando porcentajes de remoción de 82% y 83.3% respectivamente, y de eliminación de nitrógeno total (46,1% y 43,9%, respectivamente), posibilitando el reusó de los efluentes en la piscicultura, así mismo, en el 2008 evaluaron la eficiencia de dos especies de macrófitas flotantes (Eichhornia crassipes y Pistia stratiotes) en el tratamiento de
efluentes
de
un
vivero
de
reproducción
de
camarones
canela
(Macrobrachium amazonicum), efluente de característica similar al de vertimiento procedente del lago tilapia roja. No hubo diferencias significativas en 7
la remoción de contaminantes por parte de las dos especies vegetales, obteniendo los siguientes resultados: 71,6% por E. crassipes; 69,9% por P. stratiotes en fósforo total; 54,3% por E. crassipes; 54,5% por P. stratiotes de Nnitritos; 40% por E. crassipes, 38% por P. stratiotes de N total; 40% por E. crassipes, 38,8% por P. stratiotes de N-nitrato; 32,3% por E. crassipes, 34,7% por P. stratiotes de N amoniacal. Silva "et al" (2008), evaluaron el efecto de las concentraciones de nitrógeno y fósforo, procedentes de efluentes de lagos de cría de tilapia (Oreochromis niloticus) en el crecimiento de tres macrófitas acuáticas: Eichhornia crassipes, Pistia stratiotes, y Salvinia molesta. Para diferentes rangos de nutrientes Salvinia molesta presentó tasas más altas de crecimiento que Eichhornia crassipes y Pistia stratiotes (0.029/día, 0.016/día y 0.016/día, respectivamente). Así mismo observaron que el crecimiento de Eichhornia crassipes y Pistia stratiotes se ve afectado por las concentraciones de nitrógeno y fósforo para densidades muy altas de dichas plantas, mientras que el crecimiento de Salvinia molesta no se vio influenciado por la magnitud de dichos parámetros, manteniendo en todos los casos densidades más bajas que las otras especies. Se concluyó que Eichhornia crassipes, Pistia stratiotes pueden causar serios problemas en cuerpos de agua que reciban este tipo de efluentes y que Salvinia molesta tiene velocidades de infestación más rápidas, aún en aguas con bajos contenidos de nitrógeno y fósforo. Rodríguez (2009), desarrollo la tesis de Estudio de un biosistema integrado para el postratamiento de las aguas residuales del café utilizando macrófitas acuáticas, con el objetivo principal de generar información necesaria para el diseño de un biosistema integrado que utilice macrófitas para el postratamiento de las aguas de mieles de café en Colombia, la cual se utilizó cuatros macrófitas (Eichhornia crassipes, Pistia stratiotes. Salvinia auriculata y Typha angustifolia), en el primer ensayo que constato de dieciocho tratamientos, con lagunas impermeables, con tres concentraciones de afluente (sin diluir y diluido al 40 y al 10% con agua de grifo) a un caudal de 70 ml/min, se encontró que la eliminación de DQO, DBO5, SST, NT, PT, y K, siguen un modelo cinético de primer orden, sin embargo, la DQO y DBO no presentaron diferencias 8
estadísticas al 5% en comparación con los nutrientes (N, P y K), siendo su desempeño de la E. crassipes > P. stratiotes > S. auriculada > T. angustifolia, que tuvo una duración de 209 días. En el segundo ensayo que consto de 24 tratamientos, para la eliminación de la carga orgánica, utilizando las mismas lagunas del primer ensayo, se determino que la mejor especie para el postratamiento de las aguas de mieles del café fue E. crassipes, seguida de P. stratiotes, T angustifolia y S. auriculata, la cual tuvo una duración de 146 días, concluyendo que es necesario disminuir la concentración de las afluentes a valores de 1172 ppm para poder utilizar los sistemas de tratamiento con macrófitas y que un biosistema integrado se utilice la mezcla de las especies flotantes E. crassipes, P. stratiotes y S. auriculata. Walstad (2010), evaluó la capacidad de la Pistia stratiotes para la absorción de nitrato y amonio, con el objetivo de determinar el tiempo requerido para la absorción de dichos nutrientes, a través de la colocación de las plantas en vasos con soluciones nutritivas con concentraciones crecientes de nitrógeno, logrando absorber en 4 horas el amonio y en 71 horas (casi 3 días) el Nitrato, concluyendo que el amonio, eventualmente, inhibe la absorción y la asimilación del nitrato, debido a que las plantas acuáticas requieren de mayor energía (provista por la energía lumínica) para absorber el nitrato, en comparación del Amonio. Pilco (2010), investigó acerca del: “Sistema de descontaminación de las aguas residuales mediante el uso de plantas acuáticas, en la Provincia de Coronel Portillo, región Ucayali ”, donde se evaluó el efecto depurador de cinco plantas hidrófilas de las especies Eichhornia crassipes, Pistia stratiotes, Azolla microphyla, Ipomoea aquatica, Salviniaminima, resultando que el uso de estas plantas puede muestran buena eficiencia para remover los contaminantes ya que Eichornia crassipes muestra metales como Potasio, Níquel, Bario, n diferentes partes de la estructura de las plantas.
2
PLANTEAMIENTO TEORICO DEL PROBLEMA
9
1
PROBLEMÁTICA DE LA GENERACION DE AGUAS RESIDUALES DOMESTICO Revista de Agua y Saneamiento: Experiencia en el Perú; Lima. (Octubre 2008), las aguas residuales con fines de reutilización es uno de los aspectos más olvidados en las ciudades del Perú. De las aproximadamente 2600 ciudades del país, solo 61 cuentan con sistemas para el tratamiento de los desagües. Sin embargo, no existe información precisa sobre el estado de operación de estas plantas de tratamiento y mucho menos sobre el uso de los efluentes en la agricultura. Además, según la legislación vigente, el tratamiento de aguas residuales es competencia directa de las municipalidades provinciales (ley 26339, Art.5). En general, los desagües se vierten a los ríos o a los cuerpos de aguas superficiales. Así la contaminación biológica, física y química atenta contra la ecología de las aguas superficiales y representa un riesgo para la salud de la población. Se reconoce que los métodos biológicos son los más adecuados para tratar las aguas residuales domésticos en países en desarrollo como el Perú. Se trata de aprovechar la capacidad natural de especies hidrófilas para estabilizar la contaminación orgánica predominante en los desagües domésticos. De esta manera, se evita introducir compuestos químicos durante los procesos de tratamiento que pueden encarecer el costo de descontaminación.
2
ORIGEN DE AGUAS RESIDUALES DOMÉSTICAS. Sáenz
(1985),
las
aguas
residuales
domesticas
se
originan
principalmente en las habitaciones, instalaciones sanitarias, lavado de utensilios domésticos, grifos de baño, lavado de ropa y otros usos domiciliarios. El volumen generado está en función del nivel de educación y de las costumbres de los habitantes de las ciudades. Las aguas residuales domésticas son el producto de viviendas que poseen un sistema de abastecimiento de aguas interconectadas a una red de alcantarillado en la que se vierte todas las aguas servidas de la vivienda como; baño; cocina, etc. 10
3
FUNDAMENTOS DEL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES MEDIANTE LAGUNAS DE ESTABILIZACIÓN. -
Caracterización del efluente. Metcalf (1996). Las aguas residuales se caracterizan por su composición física, química y biológica. Para la caracterización del agua residual se emplea tanto métodos de análisis cuantitativos para la determinación precisa de la composición química del agua, como análisis cualitativos para el conocimiento de las características físicas y biológicas. Los métodos cuantitativos pueden ser gravimétricos, volumétricos
o
físico
químico.
Las
características
físicas
más
importantes del agua residual son el contenido total sólidos, el olor, la temperatura, la densidad, el color y la turbiedad. Entre las principales características químicas se encuentran: la materia orgánica, la materia inorgánica y los gases disueltos. Las características biológicas incluyen los principales grupos de microorganismos presentes en el agua residual, tanto aquellos que intervienen en los tratamientos biológicos como los organismos patógenos. Un factor importante a tener en cuenta es la toma de muestras. El análisis reflejara el resultado de la muestra en el laboratorio, por lo que esta debe ser representativa del volumen de agua que se pretende caracterizar. La toma de muestra deberá tener en cuenta la variación en el tiempo del caudal y carga contaminante. La relación entre la DBO5 y la DQO indica la importancia de los vertidos dentro de las aguas residuales y sus posibilidades de biodegradación, entre 0.2 y 0.4 es biodegradable y valores superiores a 0.4 indica aguas altamente biodegradables.
4
INDICADORES DE CALIDAD DEL AGUA 11
Esparza María L, (1983). Son parámetros físicos, químicos o biológicos que proporcionan una medida de la misma y permiten evaluar cualitativamente los cambios que las diferentes aplicaciones del agua pueden originar en su calidad. Los principales parámetros de análisis según el DS 003-2010 MINAN para efluentes de aguas residuales domesticas en planta de tratamiento de agua residuales son los siguientes: -
Coliformes Termotolerantes La denominación genérica coliformes designa a un grupo de especies bacterianas que tienen ciertas características bioquímicas en común e importancia relevante como indicadores de contaminación del agua y los
alimentos.
Tradicionalmente
se
los
ha
considerado
como
indicadores de contaminación fecal en el control de calidad del agua destinada al consumo humano en razón de que, en los medios acuáticos, los coliformes son más resistentes que las bacterias patógenas intestinales y porque su origen es principalmente fecal. Por tanto, su ausencia indica que el agua es bacteriológicamente segura. En general, las bacterias coliformes se encuentran en mayor abundancia en la capa superficial del agua o en los sedimentos del fondo. Por su amplia diversidad el grupo coliformes ha sido divido en dos grupos: coliformes totales y coliformes fecales. La prueba de coliformes totales y fecales también se utiliza para determinar la calidad bacteriológica de los efluentes de los sistemas de tratamiento de aguas servidas (Delgadillo, 2010). -
Demanda bioquímica de oxígeno (DBO5) El parámetro de contaminación orgánica más ampliamente empleado, aplicable tanto a aguas residuales como a aguas superficiales, es la DBO a 5 días (DBO5). La determinación del mismo está relacionada con la medición del oxígeno disuelto que consumen los microorganismos en el proceso de oxidación bioquímica de la materia orgánica.
12
Los resultados de los ensayos de DBO se emplean para determinar la cantidad aproximada de oxígeno que se requerirá para estabilizar biológicamente la materia orgánica presente (Delgadillo, 2010). -
Demanda química de oxígeno (DQO) La demanda química de oxígeno (DQO) es un parámetro que mide la cantidad de sustancias susceptibles de ser oxidadas por medios químicos que hay disueltas o en suspensión en una muestra líquida. Se utiliza para medir el grado de contaminación y se expresa en miligramos de oxígeno diatómico por litro (mgO2/l). Aunque este método pretende medir principalmente la concentración de materia orgánica, sufre interferencias por la presencia de sustancias inorgánicas susceptibles de ser oxidadas (sulfuros, sulfitos, yoduros, etc.), que también se reflejan en la medida. Es un método aplicable en aguas continentales (ríos, lagos o acuíferos), aguas negras, aguas pluviales o agua de cualquier otra procedencia que pueda contener una cantidad apreciable de materia orgánica. Este ensayo es muy útil para la apreciación del funcionamiento de las estaciones depuradoras. No es aplicable, sin embargo, a las aguas potables, ya que al tener un contenido tan bajo de materia oxidable la precisión del método no sería adecuada. En este caso se utiliza el método de oxidabilidad con permanganato potásico (Garay, 1993).
-
Oxígeno disuelto Es el oxígeno que esta disuelto en el agua. Esto se logra por difusión del aire del entorno, la aireación del agua que ha caído por sobre saltos o rápidos (Martelo, 2012); y como un producto de desecho de la fotosíntesis, cuya fórmula simplificada esta dada de la siguiente manera: Fotosíntesis (en presencia de luz y clorofila):
Lu oxigeno + nutriente rico en carbono z Lu C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O 6CO2 + 12 H2O z - Potencial de hidrógeno (pH) Dióxido de carbono + agua
13
La concentración de ion hidrógeno es un parámetro de calidad de gran importancia tanto para el caso de aguas naturales como residuales. El agua residual con concentraciones de ion-hidrógeno inadecuadas presenta dificultades de tratamiento con procesos biológicos, y el efluente puede modificar la concentración de ion de hidrógeno en las aguas naturales si ésta no se modifica antes de la evacuación de las aguas (Delgadillo, 2010). -
Temperatura. La temperatura influye de forma muy significativa en las especies acuáticas determinando su metabolismo, productividad primaria, respiración y descomposición de materia orgánica. Un líquido caliente que vuelca a un curso receptor, puede aumentar la temperatura del entorno e incidir en la solubilidad del oxígeno disuelto en él, a mayor temperatura disminuye la solubilidad del oxígeno, influye también en las velocidades de las reacciones químicas, en los usos del agua y en la vida de la flora y la fauna acuática, ya que puede provocar la coagulación de las proteínas de la materia orgánica y aumentar la toxicidad de algunas substancias. De igual manera incide en los procesos biológicos, la temperatura óptima para el desarrollo bacteriano se encuentra comprendida en el rango de 25 a 35 ºC, estos procesos se inhiben cuando se llega a los 50 ºC. A los 15 ºC las Bacterias productoras de metano cesan su actividad (Delgadillo, 2010).
-
Sólidos totales disueltos Los análisis de sólidos son importantes en el control de los procesos biológicos y físicos de tratamiento de aguas para fijar conformidad con las limitaciones de efluentes de agua residual de las agencias reguladoras (Martelo, 2012). Los sólidos suspendidos totales son los materiales retenidos por un filtro estándar de fibra de vidrio y secado 103-105 ºC. Los sólidos suspendidos fijos son los residuos resultantes luego de calcinar a 550±50 ºC la muestra retenida en el filtro.
14
Los sólidos suspendidos volátiles corresponden a los compuestos perdidos durante la calcinación a 550±50 ºC de la muestra retenida en el filtro. Se determinan por diferencia de peso entre sólidos suspendidos totales y fijos (Apha, 1998). 5
ESTANDARES DE CALIDAD AMBIENTAL Y LIMITES MAXIMOS PERMISIBLES DE AGUA. MINAM (2010). El Estándar de Calidad Ambiental (ECA) y el Límite Máximo Permisible (LMP) son instrumentos de gestión ambiental que consisten en parámetros y obligaciones que buscan regular y proteger la salud pública y la calidad ambiental en que vivimos, permitiéndole a la autoridad ambiental desarrollar acciones de control, seguimiento y fiscalización de los efectos causados por las actividades humanas. Los ECA son indicadores de calidad ambiental, miden la concentración de elementos, sustancias, parámetros físicos, químicos y biológicos, presentes en el aire, agua o suelo, pero que no representan riesgo significativo para la salud de las personas ni al ambiente. Los LMP miden la concentración de elementos, sustancias, parámetros físicos, químicos y biológicos, presentes en las emisiones, efluentes o descargas
generadas
por
una
actividad
productiva
(minería,
hidrocarburos, electricidad, etc.), que al exceder causa daños a la salud, al bienestar humano y al ambiente. Una de las diferencias es que la medición de un ECA se realiza directamente en los cuerpos receptores, mientras que en un LMP se da en los puntos de emisión y vertimiento. Sin embargo, ambos instrumentos son indicadores que permiten a través del análisis de sus resultados, establecer políticas ambientales (ECA) y correcciones el accionar de alguna actividad específica (LMP).
Tabla 1: Límites máximos permisibles para los efluentes de PTAR 15
PARAMETRO
UNIDAD
Aceite Y Grasas
mg/l NMP/100
Coliformes Termotolerantes
LMP DE EFLUENTES PARA VERTIDOS A CUERPOS DE AGUA 20
m/l
Demanda Bioquímica De Oxigeno
mg/l
Demanda Química de Oxigeno pH Solidos Totales en Suspensión Temperatura Fuente: MINAN D.S. 003-2010 6
mg/l unidad ml/l °C
10,000 100 200 6.5-8.5 150 <35
DEPURACIÓN NATURAL DE AGUAS RESIDUALES Fernández (2006). La base científica para el tratamiento de las aguas servidas en un sistema con plantas vasculares acuáticas es el crecimiento en cooperación de las plantas y microorganismos asociados con las plantas. Cuando los microorganismos se establecen en las raíces de las plantas acuáticas, generan una relación simbiótica con las plantas en la mayoría de los casos. Esta relación normalmente produce un efecto sinérgico, trayendo como consecuencia incrementos en las tasas de degradación y remoción de los compuestos orgánicos presentes en el agua de desagüe, alrededor de los sistemas radiculares de las plantas. Las aguas residuales contienen aproximadamente un 99,9% de agua y el resto por materia sólida, los residuos sólidos están conformados por materia mineral y materia orgánica. La materia mineral proviene de los subproductos desechados durante la vida cotidiana y de la calidad del agua de abastecimiento. La materia orgánica proviene exclusivamente de la actividad humana y está compuesta por materia carbonácea, 16
proteínas y grasas. Las proteínas constituyen del 40 a 50% por materia orgánica y están representadas por los complejos de amino ácidos y proporcionan
la
mayor
parte
de
los
nutrientes
bacterianos.
Aproximadamente un 50 - 60% de las proteínas se encuentran disueltas en las aguas residuales y un 20 - 30% en la fracción sedimentable. La materia carbonácea está representada por hidratos de carbono y que a su vez están constituidos por los almidones, los azucares y la celulosa, de esta materia carbonácea los primeros son fácilmente degradable. Los porcentajes de hidratos de carbono que se encuentran en forma disuelta y sedimentable son semejantes a las proteínas. Las grasas incluidas en los ácidos no suelen ser solubles y se degradan más lentamente (Universidad Nacional Abierta y a Distancia, 2014). -
Las plantas y su fisiología. Las plantas acuáticas son todas aquellas que necesitan una gran cantidad de agua en su ambiente, ya sea dulce o salada (especialmente en su raíces) para vivir, se desarrollan en medios muy húmedos y completamente inundados, Caicedo (1995) citado por García (2012), básicamente necesitan los mismo requerimientos nutricionales de las plantas terrestres, su clasificación se realiza en cuatro tipos como sumergidas, flotantes, emergentes y anfibias. Según (Olguín y Hernández, 1998), las características que deben contar las plantas acuáticas usadas para el tratamiento de las aguas residuales son las siguientes: alta productividad, alta eficiencia de remoción de nutrientes y contaminantes, alta predominancia en condiciones naturales adversas y fácil cosecha. Durante la etapa de crecimiento, las plantas acuáticas absorben e incorporan los nutrientes en su propia estructura y funcionan como sustrato para los microorganismos que promueven la asimilación de estos nutrientes a través de transformación químicas, incluyendo nitrificación y desnitricación, pudiendo desarrollarse más ripiadamente, creciendo hasta 1 cm al día en algunas especies (Hauenstein y 17
Ramírez, 1986, citado por Vila Irma, 2006), cuando las aguas están contaminadas por nutrientes (Fosfatos y nitratos), adquieren un desarrollo exuberante, pudiendo absorber nutrientes de los sedimentos. Aun en ambientes fértiles donde los efectos de las plantas sobre el potencial redox del sustrato son mínimos, debido a la acumulación de materia orgánica en descomposición, sin embargo, un exceso de contaminación puede resultar perjudicial (Barko et al. 1991). Su estequiometria es bastante estricta, por lo que su concentración tisular se relaciona por con la disponibilidad de nutrientes, es decir, limita el valor de los macrófitos como bio-indicadores de eutrofización, aunque se observa cambios en la respuesta especifica en función de la carga de nutrientes (Demars y Edwards, 2007). Sin embargo, durante la senescencia, las plantas acuáticas o macrófitas pueden liberar importantes cantidades de fosforo, nitrógeno y materia orgánica al agua, materia que suele descomponerse más rápidamente en ecosistemas acuáticos que en terrestres. En la necromasa, el fosforo se suele liberar más rápido que el carbono, mientras que el nitrógeno lo hace más lentamente, generalmente en forma de amonio, la senescencia, al final del periodo vegetativo, contribuye a la disminución de la concentración de oxigeno disuelto y, en condiciones anaeróbicas, promueve la sedimentación de gran cantidad de materia orgánica refractaria, en planta no senescentes también se ha observado liberación activa de fosforo y nitrógeno, aunque en pequeñas cantidades; en el caso del primer nutriente, no supera al 10% del fosforo movilizado desde el sedimento (Margarita, 2009). -
Importancia de las plantas acuáticas. El uso de las plantas acuáticas para el tratamiento de aguas residuales en el mundo es un tema que se está tomando mayor consideración, debido a que suelen ser menos costosos y sofisticados en cuanto a su operación y mantenimiento, frente a otros sistemas convencionales, aunque dichos procesos requieren mayores extensiones de terreno en comparación con los de tipo intensivo, suelen ser igualmente eficaces 18
en la remoción de materia orgánica e incluso más efectivo en la remoción de elementos patógenos y nutrientes, por otra parte, el consumo enérgico suele ser mínimo y su costo de mantenimiento muy bajo, requiriendo personales menos especializados, es por ello que en la actualidad sea comenzado a utilizar las plantas acuáticas para la purificación de las aguas residuales (Delgadillo, 2010). 7
ESPECIE PISTIA STRATIOTES: -
Género monotípico Pistia L., MACROFITA
TAXONOMIA CIENTIFICA
Planta acuática, Pistia stratiotes (lechuga de agua).
Reino: Plantae
División: Magnoliophyta
Clase: Liliopsida
Orden: Alismatales
Familia: Araceae
Subfamilia: Aroideae
Tribu: Pistieae
Género: Pistia L.
Especie: Pistia stratiotes
Figura 1: Notación científica de los helechos en estudio. Pistia stratiotes es la única especie del género monotípico Pistia. Esta planta acuática de la familia Araceae es llamada comúnmente repollito del agua o lechuga de agua. Es también el único miembro de la tribu Pistieae. -
DESCRIPCION DE LA ESPECIE PISTIA STRATIOTES. 19
La Pistia stratiotes es una planta de flotación libre, en forma de cuña y formar una roseta, aterciopelado, hojas de color verde claro cubierta por pelos cortos, que almacenan burbujas de aire. El envés de las hojas es densamente peluda y casi blanco, con nervios longitudinales con venas incrustados (Neuenschwander, 2009). Puede crecer hasta 15 cm de altura, 30 cm de ancho y con un gran número de raíces de plumas no ramificados hasta 80 cm de largo sumergido en el agua debajo de la las hojas de la planta, la planta madre y plantas hijas están unidos por estolones (blanco estructuras como raíces que vinculan las plantas juntas) hasta 60 cm de largo (Stephen, 2006). Las flores de la lechuga de agua son muy pequeñas (hasta 1,5 cm de largo) oculto en el centro de la planta entre las bases de las hojas. Son de color blanco-verde. La floración se produce durante todo el año. El fruto es una baya de color verdoso, de 5-10 mm de diámetro. Cuatro a quince semillas de forma oblonga se producen en cada baya. Son de color verde al principio y luego a maduran son de color marrón y son alrededor de 2 mm de largo. La reproducción es vegetativamente y a través de semillas. Las Plantas hijas se desprenden de plantas madre o colonias y se dispersen bien por las corrientes de agua o por animales, cada planta hija formar sus propias estolones, permitiendo aumentar rápidamente (Stephen, 2006). Una vez cubierto la superficie, la Pistia stratiotes expulsa sus semillas al agua, flotan en el agua antes de hundirse hasta el fondo. Las semillas no germinan a temperaturas de menos de 20 ºC; pero puede sobrevivir al menos dos meses en agua fría a 4 °C y varias semanas en hielo a -5 °C, sin embargo, mayormente las semillas germinan a principios de verano una vez que las temperaturas suben por encima de 20 °C y luego suben a la superficie como plántulas. (Pettet y Pettet, 1970). El crecimiento de Pistia stratiotes es inhibida a pH 4 y óptima a pH 7 (Pieterse et al., 1981). En la fotosíntesis, las plantas acuáticas flotantes emplean el oxígeno y dióxido de carbono disponible en la atmosfera. 20
Los nutrientes son tomados de la columna de agua a través de las raíces, las cuales constituyen también un excelente medio para la filtración y adsorción de sólidos suspendidos. El desarrollo de raíces en función de la disponibilidad de nutrientes en el agua y de la demanda de nutrientes por parte de la planta. Por consiguiente, la densidad y profundidad del medio filtrante (raíces), depende en gran medida de factores como la calidad del agua, temperatura, régimen de cosecha, etcétera (Martelo y Lara, 2011). 3
DEFINICION DE TERMINOS BASICOS -
ALCALINIDAD DE UN AGUA RESIDUAL. Son aguas que contienen disueltos en ellas algunos de los siguientes iones: carbonatos ácidos, carbonatos e hidróxidos. Cuando la alcalinidad se debe a la presencia de hidróxidos se habla de aguas cáusticas.
-
BIODEGRADABLE. Capaz de ser asimilado (descompuesto y metabolizado) por el ambiente gracias
a
su
naturaleza
química.
Sustancias
que
pueden
ser
descompuestas por microorganismos (principalmente bacterias aerobias) en un período de tiempo relativamente corto. Muchos productos artificiales son biodegradables, pero otros (insecticidas organoclorados y detergentes "duros") son muy resistentes a la acción bacteriana. La biodegradabilidad y las aguas residuales, son dos conceptos estrechamente vinculados, se sabe que gran parte de las sustancias que transporta el agua, ya sea disuelta, suspendida o coloidal, es materia orgánica, la cual en una importante fracción es biodegradable. La biodegradabilidad de estas sustancias es la propiedad que permite que las aguas residuales puedan ser depuradas por medio de microorganismos, los que utilizan estas sustancias como alimento y fuente de energía para su metabolismo y reproducción. Es precisamente la depuración de las aguas residuales, lo que va regenerando la disponibilidad del recurso agua y a la vez evita la contaminación de la fuentes de aguas existentes tanto superficiales como subterráneas (Celis, 2005). -
CARGA TOTAL DE CONTAMINACIÓN. 21
Masa de un contaminante específico que ha sido descargada en el ambiente, en un período determinado. Este concepto es, bajo determinadas circunstancias, más importante que la especificación misma de la capacidad de concentración del contaminante de ese medio. -
COLIFORMES TERMOTOLERANTES Huéspedes del intestino de los vertebrados (que tienen vertebras), incluido el hombre. La presencia de coliformes es un indicador de contaminación por líquidos cloacales. Tienen un origen específicamente fecal, pues están siempre presentes en grandes cantidades, en las heces de los seres vivos de sangre caliente y rara vez se encuentran en agua o suelo que no haya sufrido algún tipo de contaminación fecal.
-
CONDUCTIVIDAD DE UN AGUA RESIDUAL. Es la capacidad de una solución para transportar una corriente eléctrica. Depende de la presencia de iones y de su concentración total, de su movilidad, valencia y de la temperatura. Las aguas residuales con sales, bases y ácidos pueden tener coeficientes de conductividad más altos que las aguas residuales con compuestos orgánicos que no se disocian, que es casi nulo.
-
MATERIA ORGÁNICA DE UN AGUA RESIDUAL. Pueden ser Sólidos Sedimentables o Suspendidos o Disueltos provenientes de vegetales, animales o compuestos de síntesis de productos químicos orgánicos,
degradables
por
la
acción
de
microorganismos
o
no
biodegradables. Son principalmente proteínas, compuestos del carbono y nitrógeno, grasas, aceites, hidrocarburos, hidratos de carbono, agentes tensioactivos, pesticidas, compuestos orgánicos volátiles y no volátiles y otras estructuras más complejas. -
TURBIEDAD DE UN AGUA RESIDUAL. Es una característica física que indica la presencia en el agua de sustancias en suspensión y/o material coloidal, estos materiales dispersan
IV
o absorben la luz impidiendo su transmisión. HIPOTESIS Y VARIABLES 22
1
HIPOTESIS La especie acuática Pistia stratiotes (Lechuga de agua), es eficiente en la remoción de contaminantes en aguas residuales domésticas de la laguna de maduración de la PTAR de EMAPACOP S.A.
2
VARIABLES 1 2 3
VARIABLE INDEPENDIENTE (X) Eficiencia de la lechuga de agua (Pistia stratiotes). VARIABLE DEPENDIENTE (Y) Capacidad de remoción de contaminantes. OPERACIONALIZACIÓN DE VARIABLES
DEFINICIÓN CONCEPTUAL La eficiencia de remoción de contaminates durante el proceso de fitorremediación dependerá principalmente de la especie de planta utilizada, el estado de crecimiento de las mismas, su estacionalidad y el tipo de contaminante a remover. (Lacuesta y Cristobal, 2013).
CAPACIDAD DE REMOCIÓN DE CONTAMINANTES
VARIABLES
EFICIENCIA DE LA LECHUGA DE AGUA
Tabla 2. Operacionalización de variables.
V
Capacidad que tienen las plantas acuáticas de asimilar nutrientes de aguas contaminadas. (Maine, Panigatti, Bazan y Sanchez, 1998).
DEFINICIÓN OPERACIONAL
DIMENSIÓN
INDICADOR
UNID
Tamaño de la raiz Evaluación del crecimiento de la lechuga de agua, a traves de las mediciones iniciales y finales.
Evaluación de los niveles de contaminantes antes y después del tratamiento, mediante el método colorimétrico.
Fuente: Elaboración propia. METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION 23
Biomasa
Tamaño de la planta
cm. gr.
Tamaño de la hoja
Contaminantes
Parámetros Físicoquímicos: - DBO. - OD. - DQO. - Nitratos - Ph. - Temperatura. Parámetros Microbiológicos - Coliformes Termotolerantes
- mg/l -%
1
AREA DE ESTUDIO 1
Descripción del área de estudio
-
Ubicación geopolítica Región
: Ucayali
Provincia : Coronel Portillo Distrito -
Ubicación geográfica Altitud
2
: Manantay
: 154 m.s.n.m.
Lugar de ejecución El trabajo de investigación se realizará en las lagunas de maduración del sector 9, perteneciente a EMPACOP S.A. Distrito de Manantay, Provincia de Coronel Portillo, Departamento de Ucayali. La vía de acceso es terrestre, de la ciudad de Pucallpa a
20
minutos por la carretera
Federico Basadre, ingresando por la Habilitación Urbana Municipal aproximadamente 4.5 km hasta el Jr. Miguel Grau. 2
METODO DE LA INVESTIGACION El método que se empleará en el presente trabajo de investigación es:
Descriptivo.- Donde se describirá las condiciones de calidad y composición de las aguas residuales domésticas de la Laguna de maduración de acuerdo a los niveles de calidad fundamentado por la Ley General del Ambiente Nº 28611, Artículo 31º y asi mismo el Decreto Supremo Nº 003-2010 MINAN.
Correlacional.- Por las comparaciones que se realizan entre las condiciones de calidad y composición de las aguas residuales domesticas en los puntos de muestro. Se podrá comparar los niveles de descontaminación, respecto a los niveles de cobertura y los períodos de medición de las aguas residuales.
Experimental.- Porque se va a analizar los parámetros físicoquímicos y microbiológicos, antes, durante y después del proceso de descontaminación 24
y así mismo comparar con los límites máximos permisibles que establece Ley General del Ambiente Nº 28611, Artículo 31º y el D.S.Nº 003 - 2010 MINAN. 3
POBLACION Y MUESTRA 1
POBLACIÓN -
Constituida por cuatro lineas de tratamiento que constituye lagunas primarias y secundarias o de maduracion, haciendo un total de ocho lagunas de estabilización, que hacen un área total de 21096 m2
2
MUESTRA -
Se tomará una linea de tratamiento donde se identificará cinco puntos de muestreo.
-
Una laguna de maduración recibirá tratamiento de cobertura al 70% con la especie vegetal depuradora.
-
Los muestreos y análisis se realizaran una vez cada semana durante 3 meses en los puntos de afluente, efluente e intermedio de las lagunas.
Tabla 3: Puntos de muestreo PUNTOS DE MUESTREO
CODIFICACIÓN
Afluente de la PTAR
M1
Efluente de la laguna de primaria
M2
Afluente de la laguna de maduración
M3
Punto intermedio de la laguna de maduración
M4
Efluente de la laguna de maduración
M5
Fuente: elaboración propia
3
MATERIALES, EQUIPOS Y HERRAMIENTAS 1
MATERIALES Y EQUIPOS LABORATORIO 25
-
Espectrómetro de rayos ultra violeta y visible
-
Matraz de 500 ml
-
Microscopio
-
Acohol
-
Estero microscopio
-
Azul de metileno
-
Safranina al 10%
-
Medidor de pH (HANNA)
-
Guantes quirúrgicos
-
Mascarillas
Oximetro
-
GABINETE -
Computadora.
-
Cámara fotográfica.
-
Materiales de Escritorio (Papel Bond, USB, etc.)
-
Software de base de datos y procesamiento de texto (MS Word, MS Excell, Auto CAD).
4
PROCEDIMIENTOS DE RECOLECCION DE DATOS 1
TECNICAS DE CAMPO
Se colectara un volumen representativo de los afluentes, puntos intermedios y efluentes de la laguna de oxidación; identificando cinco puntos de muestreo mediante una codificación, haciendo uso de registros (Según protocolo de toma de muestras DIGESA 2005), con el fin de determinar sus características físicas, químicas y/o biológicas. Estas muestras serán tomadas en cuatro repeticiones y serán remitidas a los laboratorios para análisis de: Demanda Biológica de Oxigeno (DBO5,) Demanda Química de Oxigeno (DQO), Oxígeno Disuelto (OD), Solidos Suspendidos Totales (SST), Potencia de Hidrogeno (pH), Coliformes Totales y fecales.
26
S
E E+
N
O
Figura 5.1. Lagunas de estabilización del sector 9, Dist. Manantay. AFLUENTE 114.7474 m
112.74 m 0.50 m
2.80 m
LARGO 1.00 m
27 0.50 m
2.00 m 99.54 m
Figura 5.2. Dimensiones del largo de las lagunas de estabilización.
42.60 m
40.60 m
0.50 m
2.80 m
ANCHO 1.00 m
0.50 m 2.00 m 27.40 m
Figura 5.3. Dimensiones del ancho de las lagunas de estabilización.
Linea de tratamiento Nº 04 Laguna primaria Nº 4 Toma de muestra 01: (M1) Ingreso de las aguas de la laguna primaria N°4 del Sector 9, Distrito de Manantay (Afluente). Toma de muestra 02: (M2) Salida de las aguas de la laguna primaria N°4 del Sector 9, Distrito de Manantay (Efluente). Laguna secundaria o de maduración N° 4 Toma de muestra 03: (M3) Ingreso de las aguas de la laguna secundaria o de maduración N° 4 del Sector 9, Distrito de Manantay (Afluente). Toma de muestra 04:(M4) Punto intermedio de las aguas de la laguna secundaria o de maduración N° 4 del Sector 9, Distrito de Manantay. 28
Toma de muestra 05: (M5) Salida de las aguas de la laguna secundaria o de maduración N° 4 del Sector 9, Distrito de Manantay (Efluente). Estas muestras serán tomadas siguiendo la metodología establecida por la Dirección Ejecutiva de Salud Ambiental DESA, la misma que fue establecida por el Ministerio de Salud de Perú, que establece los siguientes puntos procedimentales: a
Identificación de los puntos de muestreo Se identificaran cinco puntos de muestreos tomando como base el Protocolo de monitoreo de calidad sanitaria de los recursos hídricos superficiales DIGESA.
b
Monitoreo inicial (antes)
Muestreo de agua.- Se realizara un primer muestreo en los puntos establecidos, para evaluar el porcentaje de contaminantes en las aguas antes de aplicar el tratamiento complementario, se utilizaran frascos esterilizados de 500 ml para la recolección de cada muestra de la siguiente manera: Se obtendrá la muestra introduciendo el frasco a una profundidad de 20 cm., para luego abrir el frasco dentro del agua y así evitar que otros tipos de contaminantes del ambiente se mezclen con la muestra, de igual forma se efectuó el serrado del frasco dentro del agua, para luego retirar el frasco del agua y su posterior transporte en un cooler. El muestreo se realizara antes (sin tratamiento complementario), durante (50% de instalación del sistema) y después (al 100% de la instalación del sistema).
c
Implantación de la especie acuática
Recolección y transporte de especies.- Las plantas acuáticas de Pistia stratiotes serán colectadas del Parque Natural, las cuales serán colocadas en recipientes de plásticos y transportar hasta las lagunas de estabilización del Distrito de Manantay.
29
Colocado de plantas acuáticas de Pistia stratiotes en las mallas de seguridad.- Las plantas Pistia stratiotes serán colocadas equitativamente en las mallas de seguridad, estas aseguraran la estabilidad de las plantas hasta que alcancen el desarrollo necesario.
Colocado y asegurado de la malla con las plantas en la laguna de maduración.- Posteriormente serán extendidas Horizontalmente a lo largo de la laguna de maduración con una separación de 1m y aseguradas con estacas de madera sujetadas en la parte superior.
d
Toma de muestras de aguas para la evaluación de remoción de contaminantes. Se realizará la toma de muestra semanalmente, durante tres meses, periodos que estarán comprendidos en el primer mes antes de la aplicación del tratamiento complementario, segundo mes con la aplicación de la lechuga de agua (Pistia stratiotes) al 75% y al tercer mes después de la implantación, para determinar el coportamiento de la especie y asi determinar un plan de manejo de la sobrepoblación de la especie acuática. 2
PROCEDIMIENTO EN LABORATORIO
Los parámetros evaluados serán: Demanda bioquímica de oxígeno, oxígeno disuelto, potencial de hidrógeno, temperatura, demanda quimica de oxígeno, nitratos y coliformes termotolerantes. Las muestras serán recolectadas en frascos de vidrio previamente esterilizado de 500 ml., colocadas en cooler y trasladadas al laboratorio de análisis.
DBO5.- La medida de DBO5, es importante en el tratamiento de aguas (residuales) y para la gestión técnica de la calidad del agua por que se utiliza para determinar la cantidad aproximada de oxigeno que es requerida para estabilizar biológicamente la materia orgánica. Para la determinación de la DBO5 en el laboratorio se procederá de la siguiente manera: Procedimiento 30
La muestra preparada será trasferida a dos frascos de DBO de 300 ml hasta el ras. De igual manera se llenara 2 frascos de DBO de 300 ml con agua de disolución, los cuales son usados como blancos. Se tapara los frascos con sus respectivas tapas de vidrio. Se medirá el contenido de oxígeno disuelto de uno de los frascos de muestra preparada (D1) y del blanco (B1) con el medidor de oxígeno disuelto (previa calibración). El segundo frasco, tanto de la muestra como del blanco se incubaran a 20 ºC por espacio de 5 días al cabo de los cuales se tomaran las lecturas de oxígeno disuelto de la muestra (D2) y del blanco (B2). Calculo de DBO: DBO5 (mg/l) = (D1) – (D2) x Fd Dónde: D1 = oxígeno disuelto de la muestra medida inmediatamente después de la preparación (mg/l). B1 = oxígeno disuelto del agua de disolución, medida inmediatamente después de la preparación (mg/l). D2 = oxígeno disuelto de la muestra inmediatamente después de 5 días de incubación a 20 ºC (mg/l). B2 = oxígeno disuelto del agua de disolución, medida inmediatamente después de 5 días de incubación a 20 ºC (mg/l). Observación: B1 – B2 < 0.2 mg/L
Potencial de Hidrógeno.- El pH o la actividad del ión hidrógeno indican a una temperatura dada, la intensidad de las características ácidas o básicas del agua. El pH se define como el logaritmo de la inversa de la actividad de los iones hidrógeno. pH = - log [H+] [H+] = actividad de los iones hidrógeno en mol/L. Método electrométrico 31
En la actualidad la técnica más exacta, usada para la medición del pH es la potenciométrica, que se fundamenta en la medida de la diferencia de potencial experimentada en dos celdas electroquímicas (denominadas electrodos), se emplea un electrodo combinado de membrana de vidrio y uno de calomel como referencia. Los equipos actuales combinan estas dos celdas electrolíticas en un mismo sensor, y poseen programas electrónicos internos que dan la medida directa a partir de la diferencia de potencial, facilitando la lectura de este parámetro. Los medidores de pH (pHmetro) modernos poseen un mecanismo electrónico que compensa automáticamente la medida con respecto a la temperatura, mostrando de esta forma el valor real de pH a la temperatura de
medición. Nitratos.- La medida de la absorción UV a 220 nm permite una rápida determinación de NO3. Como la materia orgánica también puede absorber a 220 nm y NO3 - no absorbe a 275 nm, una segunda medición hecha a 275 nm puede ser usada para corregir el valor de NO3. La extensión de esta corrección empírica está relacionada con la naturaleza y la concentración de la materia orgánica (MO) y puede variar de un agua a otra (Garay y comp., 1993). Tratamiento de muestras En un erlenmeyer de 100 ml, depositar 50 ml de muestra filtrada y adicionar 1 ml de HCl y agitar vigorosamente. Leer las absorbancias de las muestras contra una celda con agua bidestilada. Usar la longitud de onda de 220 nm para obtener la lectura de NO3 y a 275 nm para determinar las interferencias debidas a materia orgánica disuelta. Con cada conjunto de muestras se debe montar un blanco y una muestra patrón de 3 mg.NO3 --N/l
Coliformes termotolerantes.- El grupo de coliformes está formado por todas las bacterias aerobias y anaerobias facultativas gran negativas, no formadoras de espora y con forma de bastón que fermenta a la lactosa, produciendo gas y ácido a las 48 horas a 35 ºC. Los resultados de los tubos y diluciones replicadas se comunican en términos del númeroMás probable (NMP) de microorganismos existentes. Este análisis generalmente está hecho para investigar casos de contaminación con excretas en agua de consumo, aguas de río, sistemas de tratamiento de aguas residuales, aguas marinas y en general, para el monitoreo 32
de la calidad del agua. Para la obtención de datos de coliformes fecales se tiene que pasar por las siguientes fases: Método de los tubos múltiples para coliformes totales y fecales Se esterilizara los materiales (tubos de prueba, pipetas y el papel craf) Una vez esterilizado los materiales se procede a verter el medio de cultivo caldo lauril en los tubos de ensayo. Distribuir la cantidad de 10 ml en los tubos de ensayo provistos de los tubos Durhan invertidos. Esterilizar en el autoclave por 15 minutos a 15 libras de presión a 121 ºC. Al final de la esterilización el pH es 6.8 +/- 02. Incubar por 24 horas. Procedimiento La eficacia de esta técnica es de sembrar cantidades alícuotas de muestras de agua de 10 ml, 1 ml y 01 ml, según el caso que requiera en cada una de las series de los tubos múltiples. Todas las muestras deben ser agitadas vigorosamente al igual que las disoluciones antes de inocular en la serie de los tubos múltiples. Se trabajo con una serie de 3 (10 ml. 1 ml. Y 01 ml) con 3 repeticiones. Al cabo de 24 horas los tubos deben ser examinados, si no ha producido gas se examina a las 48 horas. Preparación Disolver 37 gr de este medio en 1000 ml de agua destilada, mezclar cuidadosamente y calentar para disolverlos. Antes de esterilizar distribuir la cantidad de 10 ml en los tubos con tapones de metal o de plástico resistentes al calor. El pH debe ser 6.9 después de la esterilización. Analizar todos los tubos de fermentación presuntivos que ha mostrado alguna cantidad de gas o un fuerte crecimiento durante las 48 horas de inoculación en la prueba de confirmación. Agitar suavemente y girar los tubos de fermentación que muestran gas o un fuerte crecimiento. Con una asa estéril de metal de 3 mm de diámetro pase el cultivo a cada tuvo de fermentación con el medio, incubar los tubos con medio EC. a44.5 ºC. Durante 24 horas, poner todos los tubos con EC. 33
Interpretación: Se considera como reacción positiva la aparición de gas en el medio EC. a las 24 horas o menos de incubación. La falta de gas (a veces produce crecimiento) constituye un resultado negativo, que indica que el origen de los microorganismos no es el aparato digestivo de los animales de sangre caliente. Los resultados se calculan mediante el número más probable (NMP). 3
PROCEDIMIENTO DE GABINETE
Los datos de campo y laboratorio serán procesados en una planilla Excel y así obtener una base de datos para poder determinar la eficiencia de remoción de contaminantes de la lechuga de agua (pistia stratiotes) del agua residual doméstica en la laguna de maduración.
34
VI 1
ADMINISTRACION DEL PROYECTO CRONOGRAMA
ITEM
ACTIVIDADES 2016- MESES SEMANAS Aprobación del proyecto de tesis
I
PROCEDIMIENTO EN CAMPO
1.1
Identificación de los puntos de muestreo
1.2
Monitoreo inicial (antes)
1.3
Implantación de especie Pistia stratiotes en la laguna de maduración.
1.4
Monitoreo de evolución de especies (durante) Monitoreo final (después)
1.5 II
PROCEDIMIENTO EN LABORATORIO
2.1
Análisis de muestra (I)
2.2
Análisis de muestra (II)
2.3
Análisis de muestra (III)
03
ETAPA GABINETE
3.1
Procesamiento de datos
3.2
Análisis y comparación de datos
3.3
Redacción del informe final
Febrero Mes 1 2
3
Marzo Mes 2 4
1
2
3
Abril Mes 3 4
1
2
3
Mayo Mes 4 4
1
2
3
Junio Mes 5 4
1
2
3
4
2
PRESUPUESTO
Item
Descripción
Unidad
metrado
Cantidad
Precio unitario
Parcial
I
PROCEDIMIENTO EN CAMPO
1.1
Adquisición de mallas de protección
m2
1.2
Identificación de los puntos de muestreo
DÍA
1.3
Implantación de especie Pistias stratiotes en la laguna de maduración
M2
II
PROCEDIMIENTO EN LABORATORIO
2.1
Análisis de muestra (antes)
UND
9
150.00
1350.00
2.2
Análisis de muestra (durante)
UND
9
150.00
1350.00
2.3
Análisis de muestra (después)
UND
9
150.00
1350.00
III
ETAPA GABINETE
3.1
Procesamiento de datos
DIA
1
8.00
8.00
3.2
Análisis y comparación de datos
DIA
1
8.00
8.00
3.3
Redacción del informe final
DIA
1
15.00
15.00
1010.00 60
400
10
80.00
800.00
1
10.00
10.00
1
0.50
200.00
4050.00
31.00
COSTO TOTAL DEL PROYECTO PRESUPUESTO TOTAL
Total (S/.)
5091.0 0 5091.00 NUEVOS SOLES
3
FINANCIAMIENTO
La investigación buscara ser financiada por EMAPACOP S.A., caso contrario tendrá financiamiento de BIOMANATEC CONSULTORES Y SERVICIOS AMBIENTALES y propio. VII
BIBLIOGRAFIA APHA. 1998. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. Edition 20. APHA/AWWA/WPCF.Barko J.W, Gunnison D, y Carpenter S.R. Sediment interactions with submersed macrophyte growth and community dynamics, Aquatic Botany, 1991. Celis Hidalgo, José, Junod Montano, Julio y SandovaL Estrada, Marco. Recientes aplicaciones de la depuración de aguas residuales con planta acuáticas. Theoria. 14 (1): 17 -25, 2005. Chupan Hilario, Jhans Cesar. Eficiencia de la lechuga de agua ´Pistia stratiotes´ en la remoción de nutrientes del agua residual doméstica, Urbanización la Gloria, ATE -
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VIII
FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
TITULO
PROBLEMA GENERAL:
“EFICIENCI A DE PISTIA STRATIOTE S (Lechuga de Agua) EN REMOCIÓN DE CONTAMIN ANTES DEL AGUA RESIDUAL DOMÉSTIC A, EN UNA LAGUNA
-
¿Cuál será la eficiencia de la Pistia Stratiotes (lechuga de agua), en la remoción de contaminantes en una laguna de maduración de la PTAR de EMAPACOP S.A.?
DE MADURACI ÓN DE LA PTAR DE EMAPACOP S.A. DEL SECTOR 09,
ESPECIFICOS:
OBJETIVOS OBJETIVO PRINCIPAL: Determin ar la eficienci a de la Lechuga de agua (Pistia stratiotes ), en la remoció n de contamin antes en el agua residual doméstic a de una laguna de madurac ión de la PTAR de EMAPA COP S.A. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
¿Cuáles son los Determinar los agentes principales contaminantes agentes DE que tiene la contaminantes MANANTAY, laguna de de la laguna de maduración de PROVINCIA maduración de la PTAR de la PTAR de DE EMAPACOP S.A., sin EMAPACOP CORONEL tratamiento S.A., antes del PORTILLO, complementario tratamiento ? DEPARTAM complementario . ENTO DE ¿Cuál sería el DISTRITO
VARIABLE INDICADO S RES y = f(x) HIPOTESIS VARIABLE GENERAL: IND. (x) La especie acuática Pistia stratiotes (Lechuga de agua), es eficiente en la remoción de contaminan Tamaño de tes en la raiz. Eficiencia aguas de la residuales Tamaño de domésticas lechuga de la agua de la planta. (Pistia laguna de stratiotes). maduración Tamaño de de la PTAR la hoja. de EMAPACO P S.A. HIPÓTESIS
UNID. MEDICI ÓN
cm. gr.
VARIABLE DEP. (y) Capacidad de remoción de contamina ntes
mg/l Paráme tros Fisicoq uímicos :
- DBO. - OD. - DQO. - Nitratos - Ph. -
ºC % NMP/1 00
Determin ar el porcenta je de porcentaje de remoció remoción en n en parámetros parámetr os fisicoquímicos fisicoquí de la laguna de micos de maduración de la laguna la PTAR de de EMAPACOP madurac S.A., por medio ión de la de Pistia PTAR de EMAPA stratiotes? COP S.A., por ¿Cuál sería el medio UCAYALI porcentaje de de Pistia remoción en 2016” stratiotes parámetros . microbiológicos Determinar el de la laguna de porcentaje de maduración de remoción en la PTAR de parámetros EMAPACOP microbiológico S.A., por medio de la laguna de de Pistia maduración de stratiotes? la PTAR de EMAPACOP S.A., por medio de Pistia stratiotes.
Temperatur a.
Paráme tros Microbi ológicos :
Colifor mes Termot olerante s.
